ถังขยายตัวในระบบท่อ

ถังขยายตัว(Expansion tank)เป็นอุปกรณ์สำคัญอย่างหนึ่งที่มีผลต่อการทำงานและอายุการใช้งานของระบบท่อ ผู้การออกแบบ ผู้ติดตั้ง และผู้ควบคุมงาน และผู้ที่รับผิดชอบการควบคุม ซ่อมแซมบำรุงรักษาจะต้องเข้าใจการทำงาน ปัญหาที่อาจเกิดแก่ระบบท่อ และแนวทางการแก้ไข เพื่อให้ได้ระบบท่อที่ดีมีคุณภาพ

ถังขยายตัวแบ่งเป็นแบบถังเปิดและถังความดัน ถังเปิดจะมีผิวน้ำสัมผัสบรรยากาศจึงต้องอยู่ที่จุดสูงสุดของระบบท่อเพื่อไม่ใพ้น้ำล้นจากระบบท่อ ถังความดันแบ่งออกเป็นถังอากาศ และถังเมมเบรนซึ่งแบ่งตามประเภทของเมมเบรนกั้นระพว่างน้ำกับอากาศเป็นถังไดอะแฟรม(Diaphragm tank) และถังแบบถุง(Bladder tank)

ถังที่มีลักษณะคล้ายกันเรียกว่า Accumulator เป็นถังขนาดใหญ่ ใช้เป็นถังเก็บพลังงาน (Energy storage) เก็บน้ำภายใต้ความดันเพื่อช่วยจ่ายน้ำในช่วงที่ต้องการน้ำมากเป็นพิเศษเพื่อลดขนาดปั๊ม มีทั้งแบบเปิด แบบปิดใช้อากาศอัดและอื่นๆ

รูปที่ 1.ถังขยายตัวแบบเปิด

ถังอากาศเป็นถังความดันที่อากาศถูกขังอยู่ในถังตามรูปที่ 2.ซ้าย อากาศสัมผัสน้ำในระบบท่อจึงละลายไปกับน้ำได้ทำให้อากาศในถังลดลง รูปที่ 2.กลางใช้เมมเบรนแบบไดอะแฟรมยึดกับกลางถังจึงไม่สามารถเปลี่ยนได้ รูปที่ 2.ขวาใช้เมมเบรนแบบถุงซึ่งใส่และยึดจากด้านหนึ่งของถังทำให้สามารถถอดเปลี่ยนได้

รูปที่ 2.ถังขยายตัวแบบอากาศ ไดอะแฟรม และแบรดเดอร์

สามารถสรุปหน้าที่ของถังขยายตัวคร่าวๆได้ดังต่อไปนี้

1. ใช้ควบคุมแรงดันในท่อที่เกิดการขยายตัวของของไหลเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง

2. เพื่อลดแรงน้ำกระแทก(water hammer) เนื่องจากการเปลี่ยนความเร็วของไหลในท่อ

3. ใช้ควบคุมการทำงานของปั๊ม

แรงดันจากการเปลี่ยนอุณหภูมิ

ระบบท่อของไหลทั้งของเหลวและก๊าซ ความดันภายในระบบท่อจะเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการขยายตัวเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ในบทความนี้จะพิจารณาเฉพาะของเหลวเท่านั้น สมการที่ 1.ใช้คำนวณความดันที่เปลี่ยนแปลงในระบบท่อเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง สมการที่ 2.อธิบายการคำนวณค่าสัมประสิทธิการขยายตัวของของไหล ซึ่งเพื่อให้ง่ายต่อการคำนวณจึงแสดงค่าต่างๆของสมการที่ 1.ลงในตารางที่ 1.

ΔP = β/k ΔT (1.)

เมื่อ ΔP คือความดันที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเพิ่มของอุณหภูมิ

β คือสัมประสิทธิการขยายตัว

k คือ Isothermal compressibility ของของเหลว

ΔT คืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

β = ΔV / Vo / ΔT

ΔV = β Vo ΔT (2.)

เมื่อ ΔV คือปริมาตรของเหลวที่เพิ่มขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

Vo คือปริมาตรเริ่มต้นของของเหลวในระบบท่อ

ตารางที่ 1.ค่า Isothermal compressibility และสัมประสิทธิการขยายตัวของของเหลวชนิดต่างๆ

เมื่อใช้อุณหภูมิแตกต่างแทนค่าลงในสมการที่ 1.โดยใช้ตัวประกอบจากตารางที่ 1.มาเขียนกราฟค่าความดันเปลี่ยนแปลงของของไหลในท่อกับอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง จะได้เส้นตามรูปที่ 3.ซึ่งสามารถอ่านความดันเปลี่ยนแปลงจากอุณหภูมิเปลี่ยนได้โดยง่าย เมื่อไม่ใช้ถังขยายตัว

รูปที่ 3.ความดันที่เพิ่มขึ้นจากการเพิ่มอุณหภูมิของของเหลวชนิดต่างๆ จากตารางที่ 1.

ถังขยายตัวขังก๊าซไว้รับปริมาตรของเหลวที่เพิ่มขึ้นจากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง อากาศในถังขยายตัวมีความดันเท่ากับความดันน้ำตลอดเวลา เมื่ออากาศถูกอัดเนื่องจากการขยายตัวของน้ำ ปริมาตรอากาศจะลดลงเท่ากับปริมาตรที่ของเหลวขยายตัว ความดันเปลี่ยนแปลงของระบบคำนวนโดยใช้กฏของก๊าซ PV/T มีค่าคงที่ ได้ดังนี้

ให้อากาศในถังมีปริมาตร n เท่าของปริมาตรน้ำที่เพิ่มขึ้น(ΔV)

Po คือความดันเมื่ออุณหภูมิ To

P1 คือตวามดันเมื่ออุณหภูมิ T1

Po n ΔV / To = P1(n ΔV – ΔV) /T1

Po n = P1 (n -1) To/T1

P1 n To/T1 – Po n = P1 To/T1

n = P1 To / (P1 To -PoT1) (3.)

P1 ความดันสูงสุดจะต้องไม่สูงกว่าความดันใช้งานของท่อและอุปกรณ์ในระบบท่อเพื่อป้องกันความเสียหาย ถังขยายตัวแบบไดอะแฟรมมีอัตราส่วนน้ำต่ออากาศสูงสุด 6 ต่อ 1 เนื่องจากไดอะแฟรมอาจยืดตัวเกินขีดจำกัดและเกิดความเสียหาย จึงต้องมีปริมาตรถังมากกว่าปริมาตรอากาศเพื่อให้มีความยืดหยุ่นในการทำงาน

ปริมาตรถังขยายตัวเล็กที่สุด = 1.2 n ΔV (4.)

ความดันจากการกระแทก

ความดันจากการกระแทกเกิดขึ้นทั้งของเหลวและก๊าซ ในบทความนี้จะอธิบายเฉพาะของเหลว การกระแทกเกิดจากความเฉื่อย(momentum)ของของเหลวขณะที่ไหล เมื่อมีการเปลี่ยนทิศทางหรือปิดวาวล์ ของเหลวที่ไหลมาด้วยความเร็วจะกระแทกทำให้เกิดความดัน ความดันจะมากหรือน้อยขึ้นกับความเร็วของการไหล ความยืดหยุ่นของท่อ ของเหลวและของก๊าซ การคำนวณความดันโดยประมาณซึ่งเหมาะสำหรับงานวิศวกรรมใช้สมการ Joukowsky equation ตามสมการที่ 3

ΔP = Z Q (5.)

เมื่อ ΔP คือความดันที่เพิ่มขึ้น Pa;

Q คืออัตราการไหล m3/s;

Z คือค่า hydraulic impedance kg/m4/s. = (ρ B)^0.5 / A

ρ คือความหนาแน่นของของเหลว kg/m3;

A คือพื้นที่หน้าตัดของท่อ, m2;

B equivalent modulus of compressibility ของระบบท่อ Pa.คำนวณโดย

1/B = 1/Bl + 1/Bp +1/Bg (6.)

Bl, คือความยืดหยุ่นของของเหลว adiabatic compressibility modulus ตามตารางที่ 2

Bp คือความยืดหยุ่นของท่อ Pa. = t E/D

T คือความหยาของท่อ

E คือ Young's modulus ของวัสดุทำท่อ, Pa; ตามตารางที่ 3

D คือขนาดท่อ

Bg คือความยืดหยุ่นของก๊าซในระบบท่อ = γ P / α

γ คืออัตราส่วนความร้อนจำเพาะของก๊าซในระบบท่อ = Cv/Cp (อากาศ = 1.4)

α คืออัตราการระบาย the rate of ventilation (อัตราส่วนโดยปริมาตรของก๊าซที่ไม่ละลายน้ำ/ปริมาตรทั้งหมด),

P คือความดันในท่อ Pa

ตารางที่ 2. adiabatic compressibility modulus

ตารางที่ 3.Young's modulus ของท่อต่างๆ

ควบคุมการทำงานของปั๊ม

ของเหลวมีการเปลี่ยนแปลงความดันได้ไวมากจากการเปลี่ยนอัตราการไหลและการกระแทก การควบคุมปั๊มจากความดันจึงต้องมีถังความดันเพื่อช่วบให้ความดันเสถียรขึ้น และช่วยไม่ให้ปั๊มปิดเปิดถี่เกินไป ซึ่งจะทำให้มอเตอร์และอุปกรณ์เกิดความเสียหาย อากาศในถังขยายตัวช่วยปรับลดความดันเปลี่ยนแปลงจากการเปลี่ยนอัตราการไหลและการกระแทกของน้ำกระแทกด้วยหลักการเดียวกันกับหัวข้อ”ความดันจากการกระแทก”ข้างต้น

เซนเซอร์วัดความดันมีความแม่นยำ 0.1, 0.2, 0.5,…, 2%FS ความดันจากการกระแทกของน้ำทำให้การทำงานของปั๊มผิดพลาด ทั้งระบบปิด-เปิดปั๊มที่ใช้ความเร็วรอบคงที่ และระบบปั๊มที่ปรับความเร็วรอบเพื่อรักษาความดัน ความดันแตกต่างที่ใช้ปิด-เปิดประมาณ 3.45 kPa (0.5 psi หรือ 1.15 ฟุตน้ำ) ถ้าความดันเครื่องสูบน้ำ 750 kPa เลือกเซนเซอร์ 1000 kPa ที่มีความแม่นยำ 0.1%FS = 1 kPa และจะต้องมีความดันเปลี่ยนจากการกระแทกไม่เกิน 2.45 kPa

ท่อน้ำใช้ในอาคาร

ท่อน้ำใช้ในอาคารประกอบด้วยท่อประปา(cold water) และท่อน้ำร้อน(hot water) ซึ่งเป็นท่อระบบเปิดและกึ่งเปิด ท่อประปาแบบจ่ายลงจะมีถังเก็บน้ำอยู่บนสุดของอาคาร ขนาดของถังนี้ขึ้นกับระยะเวลาที่เชื่อมั่นว่าจะสามารถมีน้ำจ่ายเข้าถังได้ถ้าเครื่องสูบน้ำขึ้นอาคารเสีย หรือไม่มีกระแสไฟฟ้าก็ยังมีน้ำใช้เพราะอาศัยแรงดันน้ำจ่ายน้ำจากถังหลังคาลงมาจนกว่าจะหมด ถังน้ำหลังคาเป็นถังเปิดจะรับแรงกระแทกจากการปิด-เปิดใช้น้ำในอาคาร และในระบบท่อจากปั๊มส่งน้ำ(transfer pump)ขึ้นถังหลังคา และทำให้ไม่เกิดความดันจากการเปลี่ยนอุณหภูมิกลางวัน-กลางคืนเพราะถังหลังคาเปิดสู่บรรยากาศ

รูปที่ 4.ระบบท่อประปาแบบจ่ายลง

ท่อประปาแบบจ่ายขึ้นซึ่งมีชุดปั๊มความดันคงที่(Constant pressure pump set)ซึ่งประกอบด้วยปั๊มความเร็วคงที่ร่วมกับถังอากาศ เมื่อใช้น้ำน้อยกว่าการส่งน้ำของปั๊ม ความดันน้ำในถังอากาศจะสูงขึ้น ระบบควบคุมจะปิดปั๊ม ในทางกลับกันเมื่อใช้น้ำมากกว่า ความดันน้ำในถังอากาศจะลดลง ระบบควบคุมจะเปิดปั๊ม ถังอากาศจึงมีหน้าที่ปรับเวลาการทำงานของปั๊มด้วยปริมาตรน้ำที่เพิ่มและลดในถังอากาศ น้ำที่จ่ายจึงมีความดันเพิ่มขึ้นและลดลงในช่วงที่ยอมรับได้(ประมาณ 3.45 kPa)

รูปที่ 5.ระบบท่อประปาแบบจ่ายขึ้น

ปัจจุบันใช้ปั๊มปรับความเร็วอัตโนมัติเพื่อรักษาความดันให้คงที่ได้ดีกว่าแบบปิด-เปิด การปิด-เปิดปั๊มเพิ่ม-ลดทำเมื่อการทำงานของปั๊มที่กำลังทำงานอยู่อยู่ที่จุดสูงสุดหรือต่ำสุดที่มำงานได้ เซนเซอร์ที่แม่นยำและการลดความดันเปลี่ยนแปลงจากการกระแทกของน้ำจึงเป็นสิ่งสำคัญ

การปิด-เปิดสุขภัณฑ์ในห้องน้ำทำให้เกิดน้ำกระแทกและเสียงในแต่ละห้อง รบกวนผู้อยู่อาศัย จึงใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าWater Hammer arrestor ตามรูปที่ 6.ติดตั้งที่ท่อเมนของห้องน้ำเพื่อลดการกระแทกและเสียงในระบบท่อ โดยมีหลักการทำงานเช่นเดียวกับถังขยายตัวขนาดเล็ก

รูปที่ 6.Water hammer arrestor

ท่อน้ำเย็นระบบปรับอากาศ

ท่อน้ำเย็นระบบปรับอากาศเป็นท่อวงจรปิดการขยายตัวของน้ำในระบบท่อปิด ยกตัวอย่างเช่น ท่อน้ำเย็นในระบบปรับอากาศ ขณะติดตั้งและเติมน้ำเข้าระบบอุณหภูมิน้ำจะเท่ากับ 28 ซ. เมื่อเครื่องทำน้ำเย็นทำงาน อุณหภูมิน้ำเย็นด้านจ่าย 7 ซ. อุณหภูมิน้ำเย็นด้านน้ำกลับประมาณ 12 ซ. ลดลงมาเฉลี่ยกว่า 18.5 ซ. และเมื่อหยุดการทำงานของเครื่องทำน้ำเย็นด้วยเหตุผลใดๆ เช่นการบำรุงรักษาประจำปี หรือการหยุดในวันนขัตตฤกษ์ อุณหภูมิน้ำจะสูงขึ้น และถ้าหยุดทำงานนาน อุณหภูมิน้ำจะสูงขึ้นจนเท่ากับอุณหภูมิอากาศคือ 30 ซ. ถึง 35 ซ. จึงทำให้เกิดความดันจากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง จากรูปที่ 3.อุณหภูมิน้ำเพิ่มขึ้นเพียง 18.5 ซ. ความดันของน้ำจะสูงขึ้น 200 บาร์ ทำให้ระบบท่อและอุปกรณ์เสียหายจากความดันได้

รูปที่ 7.วงจรท่อจ่ายน้ำเย็นแบบปฐมภูมิ (Primary pump)

ถังขยายตัวใช้เพื่อรองรับความดันจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิน้ำเย็นติดตั้งที่ด้านดูดของปั๊มน้ำเย็น โดยติตั้งเข้ากับท่อน้ำเติมตามรูป และควรมีวาวล์ระบายความดันติดตั้งคู่กันเพื่อป้องกันเมื่อมีปัญหากับถังขยายตัว

การปิด-เปิดของวาวล์ควบคุมต่างๆที่แฟนคอยล์และเครื่องเป่าลมเย็นทำให้เกิดความดันจากการกระแทก นอกจากที่ถังขยายตัวจะช่วยลดความดันจากการกระแทกแล้ว ยังใช้วาวล์ควบคุมแบบหมุนซึ่งมีระยะเวลาในการปิด(ไม่ปิดทันที)และค้างที่ตำแหน่งเมื่อมีปัญหาจากระบบไฟฟ้าเพื่อช่วยลดความดันที่เกืดขึ้นจากการกระแทก ไม่ใช้โซลินอยด์วาวล์ที่ปิดทันที

แผงน้ำร้อนแสงอาทิตย์

แผงน้ำร้อนแสงอาทิตย์สำหรับทำน้ำร้อนอาคารเป็นระบบปิดเพื่อรักษาคุณภาพน้ำในระบบ ป้องกันไม่ให้เกิดตะกรันและการผุกร่อนในระบบท่อซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของแผงแสงอาทิตย์ลดลง เมื่อเป็นระบบปิดจะเกิดความดันในระบบท่อเพิ่มขึ้นเนื่องจากในตอนกลางคืนอุณหภูมิในแผงอาจลดลงเหลือ 30 ซ. ในเวลากลางวันอุณหภูมิอาจสูงถึง 90 ซ. ในขณะที่ในอาคารไม่ใช้น้ำร้อน ความดันที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิดความเสียหายกับแผงแสงอาทิตย์และอุปกรณ์ของระบบท่อ นอกจากถังขยายตัวแล้วยังต้องมีวาวล์ลดความดัน(Pressure relief valve) ระบายน้ำออกเพื่อรักษาความดันในระบบไม่ให้เกินความดันสูงสุดของแผงแสงอาทิตย์และอุปกรณ์

รูปที่ 8.ระบบทำน้ำร้อนแสงอาทิตย์ระบบปิด

การเกิดตะกรัน

น้ำเป็นโมเลกุลที่เกิดจากไฮโดรเจนและออกซิเจน ถ้าเปรียบโมเลกุลของน้ำเป็นลูกบอล โมเลกุลของอากาศจะมีขนาดเท่าลูกปิงปองจึงสามารถแทรกอยู่ระหว่างโมเลกุลของน้ำได้อย่างมิดชิด อากาศจึงสามารถละลายในน้ำได้จนกระทั่งมีอากาศเกินปริมาณอิ่มตัว เราจึงจะเห็นเป็นฟองอากาศขึ้น อากาศที่ความดันบรรยากาศประกอบด้วยออกซิเจนและไนโตรเจนในอัตราส่วน 21 /79 ความดันของก๊าซทั้งสองในอากาศจึงเท่ากับ 0.21 และ 0.79 atm ตามลำดับ

น้ำกระด้างจะมีสารละลายของแคลเซียม แมกนีเซียม และเหล็ก แคลซี่ยมในน้ำอยู่ในรูปแคลเซียมไบคาร์บอเนตซึ่งละลายในน้ำร้อนได้ดีกว่าน้ำเย็น ปฏิกริยาเคมีที่เกิดขึ้นในน้ำตามสมการที่ 7., 8., และ 9. ทำให้เกิดแคลเซียมคาร์บอเนตมากเกินสมดุลจึงเกิดตะกรันซึ่งเป็นเป็นผลึกของแคลเซียมคาร์บอเนตตามรูปที่ 9.ดังนั้นการให้ความร้อนกับน้ำจึงไม่ได้ทำให้เกิดตะกรันจากแคลเซียมคาร์บอเนต แต่เป็นสมดุลระหว่างแคลเซียมคาร์บอเนตกับแคลเซียมไบคาร์บอเนตที่ละลายน้ำ จะเห็นว่ามีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ละลายน้ำสมดุลย์กับคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ในรูปก๊าซที่อุณหภูมิหนึ่งๆ เมื่อให้ความร้อนจะทำให้คาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายน้ำจะกลายเป็นก๊าซ น้ำสำหรับการอุปโภคและบริโภคจึงควรเป็นน้ำอ่อนเพื่อลดปัญหาเรื่องตะกรัน

Ca2+ + 2HCO3- ⇋ Ca2+ + CO32- + CO2 + H2O (7.)

CO2(dis) ⇋ CO2(g) (8.)

Ca2+ + CO32- ⇋ CaCO3 (9.)

รูปที่ 9. ผลึกแคลเซี่ยมคาร์บอเนตมองด้วยกล้องอีเลคโตรไมโครสโคป ขนาดรูป 64 x 90 ไมครอน (Wikipedia)

ออกซิเจนที่ละลายทำปฏิกิริยากับเหล็กในระบบก็จะเกิดสนิมซึ่งมีอยู่ 2 ประเภท คือถ้ามีออกซิเจนมากก็จะเป็นสนิมสีส้มเรียกว่า เฮมาไตท์ (hematite) แต่ถ้ามีออกซิเจนน้อยก็จะเป็นสนิมสีดำเรียกว่า แมกเนไตท์ (magnetite) สนิมในบริเวณจำกัดจะทำให้ท่อผุกร่อนจนเกิดความเสียหายจากแรงดัน หรือถ้าเกิดในบริเวณกว้างสนิมที่หลุดออกมาอาจมาสะสมในระบบท่อหรืออุปกรณ์ทำให้เกิดการอุดตัน อนุมูลของเหล็กหลุดออกมาละลายในน้ำด้วยปฏิกิริยาทางไฟฟ้าเคมีตามสมการที่ 10.,11., และ 12. ทำให้เกิดสนิม แมกเนไทท์ Fe3O4 และเฮมาไทท์ Fe2O3 ซึ่งจะตกตะกอนในบริเวณท่อที่มีน้ำที่ความเร็วต่ำจนเกิดการอุดตันได้

2 Fe 2+ + ½ O2 + 3 H2 O ⇀ 2 FeOOH + 4 H+ (10.)

8 FeOOH + Fe2+ + 2 e ⇀ 3 Fe3O4 + 4 H2O (11.)

2 Fe3O4 + H2O ⇀ 3 Fe2O3 + 2 H+ + 2 e- (12.)

การติดตั้ง

ถังขยายตัวแบบอากาศต้องกักอากาศไว้ในถังจึงต้องต่อท่อน้ำเข้าถังที่ด้านล่างเท่านั้นไม่ว่าจะเป็นถังตั้งหรือถังนอน เมื่อติดตั้งถังเข้ากับระบบท่อ ความดันในถังเริ่มต้นเท่ากับความดันบรรยากาศ เมื่อเติมน้ำเข้าระบบท่อจนเต็มความดันอากาศในถังก็จะสูงขึ้นเท่ากับความดันน้ำแต่ปริมาตรอากาศในถังอาจน้อยกว่าที่คำนวณไว้ ทำให้เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเกิดความดันมากกว่าความดันใช้งานของอุปกรณ์ท่อ

รูปที่ 10.แสดงถังแบบอากาศและอุปกรณ์เติมน้ำ ถังมีหลอดแก้วเพื่อแสดงระดับน้ำสามารถอัดอากาศเพิ่มให้ปริมาตรอากาศมากพอสำหรับการควบคุมความดันสูงสุดได้ ขณะที่อัดอากาศเข้าถัง ความดันในระบบจะสูงขึ้นควรเปิดระบายน้ำออกจากถังเป็นระยะๆ เนื่องจากอากาศละลายน้ำได้ หลอดแก้วแสดงระดับจึงใช้ตรวจสอบและอัดอากาศเติมเข้าถัง และตามรูปมีวาวล์ระบายความดันที่ถังเพื่อลดความดันไม่ให้เกินความดันใช้งานของอุปกรณ์ท่อเมื่ออากาศละลายน้ำจนเหลือน้อยลง ถ้าไม่มีหลอดแก้วแสดงระดับ จะตัองเติมน้ำให้อากาศได้ปริมาตรแล้วจึงอัดอากาศให้ได้ความดันใช้งานของระบบ และต้องเคิมอากาศเหมือนเติมครั้งแรกทุกขั้นตอนเป็นระยะๆเพราะไม่สามารถตรวจสอบปริมาตรอากาศในถังได้

รูปที่ 10.ถังขยายตัวแบบอากาศและอุปกรณ์การติดตั้ง

เพื่อให้มีปริมาตรอากาศอยู่ในถังพอสำหรับรับการขยายตัวของน้ำเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง และเมื่อรับน้ำที่ขยายตัวแล้วจะมีความดันสูงไม่เกินความดันใช้งานของอุปกรณ์ท่อต่างๆ เมื่อคำนวณเลือกขนาดถังและปริมาตรอากาศในถังแล้ว ต้องปิดวาวล์แยกถังจากระบบท่อ เติมน้ำปริมาตรเท่ากับปริมาตรน้ำขยายตัวเข้าถังแล้วจึงอัดอากาศเข้าถังจนได้ความดันของระบบท่อ แล้วจึงเปิดวาวล์เชื่อมถังกับระบบท่อ

สำหรับระบบท่อน้ำทั่วไป น้ำจะละลายออกซิเจนและไนโตรเจนจากอากาศที่ความดันบรรยากาศประกอบด้วยออกซิเจนและไนโตรเจนในอัตราส่วน 21 /79 ออกซิเจนที่ละลายน้ำทำให้เกิดสนิมท่อและตะกรันสนิม คาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายน้ำมาจากอากาศและแคลเซียมไบคาร์บอเนตที่มากับน้ำทำให้เกิดตะกรันหินปูน จึงไม่ควรมีอากาศขังอยู่ในระบบท่อ ถังขยายตัวแบบถังอากาศจึงถูกแทนที่ด้วยถังเมมเบรน

การสั่งถังเมมเบรนจะต้องคำนวนปริมาตรอากาศ ปริมาตรถังและความดันในระบบท่อ ณ.ตำแหน่งที่ติดตั้งเพื่อกำหนดให้ผู้ผลิตจัดเตรียมและอัดความดันมาพร้อมเพื่อการติดตั้ง การอัดความดันในสถานที่ติดตั้งมีขั้นตอนที่ยุ่งยากมากขึ้น ต้องเติมน้ำก่อนในด้านน้ำของเมมเบรนให้ด้านอากาศของเมมเบรนมีปริมาตรตามที่ต้องการเพื่อให้น้ำรองรับความดันของอากาศที่อัดเข้าจนมีความดันเท่ากับความดันในระบบท่อ ณ.ตำแหน่งที่ติดตั้ง

ถังเมมเบรนติดตั้งได้หลายรูปแบบตามรูปที่ 11. ตำแหน่งที่ดีที่สุดคือให้ท่อน้ำเข้าทางด้านบนของถังเพื่อไม่ให้อากาศที่เข้ามาในระบบท่อหรืออากาศที่ค้างในถังเมื่อเริ่มเติมน้ำไหลออกจากถังได้ ใกล้ถังขยายตัวจึงต้องมีวาวล์ไล่อากาศอัตโนมัคิ(Automatic air vent) และมีวาวล์ระบายความดันติดตั้งตามรูปที่ 12.

รูปที่ 11.ตำแหน่งการติดตั้งถังขยายตัวแบบเมมเบรนเข้ากับท่อ

รูปที่ 12.การติดตั้งถังขยายตัวแบบถุงพร้อมอุปกรณ์ไล่อากาศเพื่อไม่ให้มีอากาศค้างในระบบท่อ