Ekspansion i lukkede varmeanlæg

Vand udvider sig når det varmes op. I et lukket anlæg kan vandet ikke slippe ud, så udvidelsen skal optages et sted — ellers stiger trykket ukontrolleret.

En lukket membran-ekspansionsbeholder optager udvidelsen: når vandet udvider sig, presses membranen ind mod en luft-/gaspude, så trykstigningen holdes inden for anlæggets grænser.

Udvidelsesfaktoren e er ikke en fast konstant — den afhænger af temperaturerne og slås op i en tabel over vands volumenudvidelse. Den nominelle beholderstørrelse afhænger desuden af for- og anlægstryk (Boyles lov) og dimensioneres efter beholderfabrikantens anvisning.

• 01Sikkerhedsventilen er den sidste beskyttelse mod overtryk og afblæser ved sit indstillede åbningstryk.
• 02Den erstatter ikke ekspansionsbeholderen — ventilen må ikke arbejde under normal drift.
• 03Afløb fra ventilen skal føres forsvarligt og synligt efter gældende regelsæt.

Ekspansionsvolumenet ΔV fortæller, hvor meget vand beholderen skal optage — men beholderens nominelle størrelse V_n er større, fordi luftpuden bag membranen komprimeres efter Boyles lov (p · V = konstant), og fordi der skal være en lille vandreserve, så membranen aldrig tømmes helt. Sammenhængen er beholderfabrikanternes standardformel:

• 01Fortryk p_0: sættes efter anlæggets statiske højde — som tommelfingerregel højden i meter fra beholder til anlæggets højeste punkt divideret med 10 (+ ca. 0,2 bar i praksis), dog mindst ca. 1,0 bar.
• 02Fyldetryk: anlægget fyldes til lidt over fortrykket, så der står en vandreserve på membranen fra start.
• 03Maks. tryk p_e: vælges under sikkerhedsventilens åbningstryk med margin, så ventilen ikke blæser under normal opvarmning.
• 04Vandreserve V_v: en lille buffer (fabrikanterne angiver typisk en mindsteværdi), så membranen ikke ligger helt tom i kold tilstand.

Udvidelsesvolumenet regnes ΔV = V · (e / 100), hvor e er vands relative volumenudvidelse mellem fylde- og maks. driftstemperatur. e er ikke en konstant, men følger af vands massefylde, der falder med stigende temperatur. Tabellen er beregnet ud fra standard massefyldedata med en fyldetemperatur på ca. 10 °C:

Værdierne er beregnet som (ρ_fylde / ρ_maks − 1) · 100 ud fra vands massefylde ved de to temperaturer (fx 999,7 kg/m³ ved 10 °C og 977,8 kg/m³ ved 70 °C giver 2,24 %). Er fyldetemperaturen en anden, ændres tallene tilsvarende. (Kilde: fysiske stofdata for vand; VDI 2035.)