Порядок расчетов для расширительного бака отопления

Теплоноситель, который движется по трубам системы отопления, практически не сжимается. В противном случае давление в магистрали может резко прыгнуть, что приведет к аварийной ситуации. Нагрев воды в диапазоне 20 °C – 90 °C сопровождается ее расширением. Именно поэтому отопительная система нуждается в специальном бачке, в который попадает излишек теплоносителя после того, как его объем увеличится.

Таким образом, все узлы и приборы будут корректно работать без перебоев и аварий. Учитывая важную роль, которая отведена этому элементу контура, расчет расширительного бака для отопления следует проводить в соответствии с установленными правилами.

Виды баков

Отопительная система может быть укомплектована одним из видов баков расширения.

Как правильно подобрать подобный элемент системы отопления в каждом индивидуальном случае? Об этом и пойдет речь далее.

Открытый тип

Как можно понять из названия, бак открытого типа – это емкость с открытым верхом, в которую можно добавлять теплоноситель. Для него не нужны запорные детали, мембранная перегородка и крышка. Но из-за того что в такой емкости вода испаряется, и ее количество необходимо постоянно контролировать (доливать), от баков открытого типа стали постепенно отказываться.

К тому же для такого обогрева характерно низкое давление, а сам бак нередко подвергается коррозии. Поэтому сегодня устанавливаются более современные емкости закрытого типа.

Закрытый тип

В магистралях с циркуляционным насосом устанавливают баки расширения закрытого типа (мембранники). Самые качественные образцы выпускаются в виде герметичной емкости красного цвета с резиновой мембраной внутри. Их мембрана изготовлена из более прочной технической резины.

У изделий для горячего водоснабжения, корпус которых окрашен в синий цвет, качество резины ниже (она пищевая). Такие модели хуже выдерживают давление и быстрее изнашиваются.

Помимо основной функции – компенсации объема теплоносителя при падении температуры и его заборе при расширении от нагрева, мембранник контролирует уровень жидкости в магистрали отопления, выводит воздух из системы, сливает воду в канализацию при ее избыточном объеме и является буферной зоной при скачке давления.

Комплектация и принцип работы

Расширительный бак, помимо корпуса, включает в себя мембрану (баллон или диафрагму), верхняя часть которой заполнена инертным газом или воздухом. Нижний отсек герметичной емкости предназначен для теплоносителя.

Вместе с увеличением температурных показателей вода расширяется, и избыточная масса теплоносителя попадает в мембранник. Объем камеры с воздухом уменьшается, и давление в этой части закрытой системы возрастает, компенсируя напор в магистрали. Когда температура теплоносителя снижается, наблюдается обратный процесс.

Расширительный бак может быть укомплектован сменной (фланцевой) или постоянной мембраной. Второй вид изделий стоит дешевле.

Мембрана в бачке плотно прижата к внутренней стенке, так как весь его объем наполнен газом.

Когда внутрь попадает вода, давление увеличивается. В момент запуска отопления существует риск повреждения диафрагмы от скачка давления, а затем манометр постепенно изменяет показания и целостность детали вне опасности.

Чтобы избежать повреждения мембраны, необходимо установить предохранительный клапан манометра, который реагирует на возросшее давление (для частных домов нормой является от3,5 до 4 бара).

Преимущества фланцевой модели

К преимуществам фланцевых приборов можно отнести следующие характеристики:

• выдерживает большее давление внутри системы, нежели устройство с постоянной диафрагмой;
• возможна замена мембраны при ее повреждении;
• горизонтальный и вертикальный монтаж прибора.

Подбор устройства согласно расчету

Перед тем как приступить к расчету мембранника, нужно знать, что чем больше объем отопительной системы и выше максимальный температурный показатель теплоносителя, тем большего объема должен быть сам бак.

Существует несколько способов, по которым проводят расчет: обращение к специалистам в бюро по проектированию, проведение расчетов самостоятельно по специальной формуле или расчет при помощи онлайн калькулятора.

Формула

Расчетная формула выглядит так: V = (VL x E) / D, где:

• VL – объем всех магистральных деталей, включая котел и остальные нагревательные приборы;
• Е – коэффициент расширения теплоносителя (в процентах);
• D – показатель эффективности мембранника.

Определение объема

Самый простой способ определения среднего объема отопительной системы – по мощности обогревательного котла из расчета 15 л/кВт. То есть, при мощности котла 44 кВт объем всех магистралей системы будет равен 660 л (15х44).

Коэффициент расширения для водяной системы приблизительно равен 4% (при температуре теплоносителя 95 °C).

Если в трубы залит антифриз, то прибегают к такому расчету:

• 10% — 4% х 1,1= 4,4 %;
• 20% — 4% х 1,1= 4,8% и т.д.

Показатель эффективности (D) основан на начальном и наибольшем давлении в системе, а также стартовом давлении воздуха в камере. Предохранительный клапан всегда настраивается на максимальное давление. Чтобы найти значение показателя эффективности, нужно провести следующий расчет: D = (PV — PS)/(PV+1), где:

• PV – максимальная отметка давления в системе, для индивидуального отопления показатель равен 2,5 бар;
• PS – давление зарядки мембранника обычно составляет 0,5 бар.

Теперь осталось собрать все показатели в формулу и получить окончательный расчет:

• VL = 15х44=660 л;
• D = (2,5 – 0,5) / (2,5+1) = 0,58;
• E = 4% = 0,04;
• V = (660×0,04) / 0,58 = 45,5 л.

Полученное число можно округлить и остановить свой выбор на модели расширительного бака начиная от 46 литров. Если в качестве теплоносителя будет использована вода, то объем бака будет составлять не менее 15% от вместимости всей системы. Для антифриза этот показатель равен 20%. Стоит отметить, что объем прибора может быть несколько больше расчетного числа, но ни в коем случае, не меньше.

Объем расширительного бака для закрытой системы отопления

Расчет расширительного бака для отопления: инструкция для новичков и специалистов

Экспанзомат, или как его привыкли называть, расширительный резервуар, является важнейшим элементом любой автономной системы отопления (СО). Назначение данного устройства – компенсация теплового расширения и пополнение незначительных утечек теплоносителя. Если объем данной емкости будет слишком большой, то будет практически невозможно создать необходимое давление в СО. Слишком маленький резервуар может не принять в себя излишки теплоносителя. Именно поэтому так важно правильно подобрать объем расширительного бака для отопления. О методиках расчета экспанзомата и пойдет речь в данной публикации.

Конечным итогом вычислительных операций является: определение объема бака; минимального диаметра подводящей трубы; значение начального давления в устройстве и рабочее давление в системе.

Сегодня, существует три основные методики расчета объема расширительного бака для отопления: калькуляторы, размещенные на специализированных сайтах, программное обеспечение и самостоятельный расчет при помощи формул. При вычислениях с помощи онлайн-калькуляторов иногда получается значение с высокой погрешностью. Специализированное ПО, как правило, распространяется на платной основе, что довольно недешево. Далее, рассмотрим методику самостоятельного расчета.

Формула расчета экспанзомата

На первый взгляд – это сложно и занимает много времени. На самом деле, выполнить данные вычисления способен любой человек, знающий таблицу умножения.

Vсист –объём всей СО.

K–температурный коэффициента жидкости в СО

N – величина эффективности экспанзомата.

Первое, что понадобиться сделать – это рассчитать объем теплоносителя в системе. Сделать это можно:

• закачав ее водой (гликолевым антифризом), после чего слив и измерив объем жидкости (при помощи расходомера или измерительной емкости).
• рассчитав объем самостоятельно.

Первый способ требует много времени и сил. Второй способ не требует трудозатрат. Рассчитывается общий объем СО исходя из мощности теплогенератора.

Важно! На 1 кВт мощности котельной установки требуется экспанзомат с емкостью 15 л.

Например: мощность котлоагрегата в СО – 30 кВт. Исходя из этого, общий объем системы будет равняться: 30 кВт х 15л. = 450 л.Итак: первая величина для расчета объема расширительного бака для отопления (Vсист) = 450л.

Второе значение (К) является постоянной величиной. Выяснить ее можно через справочную литературу.

Важно! Для воды константа равна 4%, для 10-ного этиленгликоля, – 4,4%; для 20%-ного 4,8%; Величина действительна для СО, в которых теплоноситель разогревается до 95°С.

На таблице представлена зависимость теплового расширения гликолевых антифризов от температуры нагрева и процентного содержания активного вещества в водном растворе.

Третье значение (N), чаще всего, хорошие производители указывают в документах к эспанзомату. Если данных нет, то произведем вычисления самостоятельно по формуле:

Pmax – значение максимально допустимого давления в СО.

Важно! В автономных СО квартир и частных домов, верхние пределы давления находятся в пределах 2,5-3 кг/см 2 . Для того чтобы узнать точное максимально допустимое давление необходимо посмотреть настройку предохранительного клапана в группе безопасности.

Pn – начальное давление в емкости. Расчет делается исходя из 0,5 кг/см 2 на каждые 5м высоты СО.

Например: теплоноситель – вода; высота системы не более 5м.; допустимое давление 3 кг/см 2 тогда:

Теперь, имея на руках исходные данные, можно начинать вычисления.

K = (450л x 0,04) / 0,71 = 25,35л

Совет: при вычислении объема экспанзомата в СО с водой в качестве теплоносителя, увеличьте расчетные значения на 15-20%. Если в СО будет циркулировать антифриз, то увеличьте расчетный показатель емкости расширительного бака на 50%.

Правила выбора экспанзомата

Большинство застройщиков, особенно тех, кто впервые сталкивается с созданием автономных СО, интересует вопрос: «Как выбрать расширительный бак для системы отопления?»

Грамотный подбор данного устройства можно условно разбить на четыре этапа. Алгоритм следующий:

• Определите необходимый тип экспанзомата. Тут все просто: для открытых СО – открытый бак; для закрытых – мембранный (баллонный) резервуар.
• Рассчитайте необходимый объем резервуара.

Обратите внимание на качество изделия. Важными моментами являются: качество металла корпуса и окраски, которая должна защищать устройство от коррозии; наличие регулируемого подрывного клапана; характеристики мембраны и наличие международного сертификата качества.

Совет: Сегодня, в широком ассортименте представлены баки со сменной мембраной. Если позволяют средства рекомендуем выбрать именно такую модель.

На российском рынке климатической техники есть емкости различного объема, горизонтальной или вертикальной ориентации, рассчитанные на разное рабочее и максимальное давление. Обратите внимание на цвет устройства: синий – для водяной системы; красный – для СО.

И последнее. Подбор расширительного бака для отопления – это достаточно ответственный процесс, от которого зависит стабильность работы СО. Доверьте выбор профессионалам.

Расчет расширительного бака для закрытых систем отопления

• 29 июля 2014 22:32:43
• Отзывы : 3
• Просмотров: 6608
• Автор: Дмитрий З
• Расчет расширительного бака для закрытых систем отопления

Как произвести расчет объёма расширительной емкости для закрытой системы отопления.

Современные системы отопления представляют собой замкнутый контур, герметичную конструкцию заполненную жидкостью, которая изолирована от попадания воздуха, а значит, менее подвержена окислению.

При увеличении объёма жидкости в закрытой системе, в связи с увеличением температуры теплоносителя, может повыситься давление, способное нарушить целостность элементов системы. В таких случаях устанавливается герметичный расширительный бак (мембранный или экспанзомат), который используется в закрытых контурах отопления с целью компенсации температурных расширений.

Экспанзомат конструктивно представляет собой герметичную емкость, со встроенной внутрь эластичной мембраной или мешком, разделяющей бак на две полости: одна из которых, при увеличении давления, наполняется теплоносителем, а другая – воздухом или азотом.

В одной из частей компенсатора расположен ниппель для подкачки насосом и замера давления газа, а в другой – резьбовой штуцер для присоединения к контуру отопления.

Расчёт и Подбор Расширительного Бака

Заполните ниже приведенную форму и в результате расчёта будет подобран список расширительных баков соответствующих заданным исходным данным.

Высота от точки присоединения расширительного бака до верхней точки системы отопления

Максимальное давление для системы отопления

в месте подключения расширительного бака

Температурный график Т1 – Т2 системы отопления

Объём воды в системе отопления

Тепловая нагрузка системы отопления

Преобладающий тип отопительных приборов

Устройство и конструкция

Расчёт и подбор

Установка и монтаж

Обслуживание и ремонт

Расчёт расширительного бака

Расчёт расширительного бака выполняют для определения его объёма, минимального диаметра присоединительного трубопровода, начального давления газового пространства и начального эксплуатационного давления в системе отопления.

Методика расчёта расширительных баков сложна и рутинна, но в целом можно установить такую зависимость между объёмом бака и влияющими на него параметрами:

• Чем больше ёмкость системы отопления, тем больше объём расширительного бака.
• Чем выше максимальная температура воды в системе отопления, тем больше объём бака.
• Чем выше максимально допустимое давление в системе отопления, тем меньше объём.
• Чем меньше высота от места установки расширительного бака до верхней точки системы отопления, тем меньше объём бака.

Так как, расширительные баки в системе отопления необходимы не только для компенсации изменяющегося объёма воды но и для пополнения незначительных утечек теплоносителя — в расширительном баке предусматривают некоторый запас воды, так называемый эксплуатационный объём. В выше приведенном алгоритме расчёта заложен эксплуатационный объём воды в размере 3% от ёмкости системы отопления.

Подбор расширительных баков

Подбор расширительного бака следует выполнять с учётом его температурныx и прочностных характеристик. Давление и температура в месте подключение бака не должны превышать максимально допустимых значений.

Объём расширительного бака должен быть больше или равен объёму, полученному в результате расчёта. Негативных последствий от завышения объёма, сверх расчётного – нет.

Если установка расширительных баков предусматривается в помещении, то следует учесть что сосуды диаметром более 750 мм и высотой более 1,5м могут не пройти в дверной проём, а для их перемещения потребуются средства механизации. В таком случае лучше отдать предпочтение не одному, а нескольким мембранным бакам меньшей ёмкости.

1. При использовании в качестве теплоносителя гликолевых смесей рекомендуется подобрать расширительный бак с объёмом на 50% превышающим расчётный.

2. Первый признак неправильно рассчитанного расширительного бака или невыполненной его настройки — это частое срабатывание предохранительного клапана.

Как подобрать расширительный бак для системы отопления

В состав каждой отопительной системы входит ряд элементов, без которых ее нормальное функционирование невозможно. Один из таких элементов – расширительная емкость, о ее назначении и устройстве будет рассказано в данной статье. Также мы рассмотрим, как подобрать расширительный бак для отопления частного дома.

Для чего нужен расширительный бак?

Еще из школьного курса физики всем хорошо известно, что любое тело при нагревании расширяется, а жидкость и газ увеличиваются в объеме. В отличие от газа жидкость – среда несжимаемая и если ее нагревать в закрытом сосуде, каковым является и бак для котла, то это приведет к росту давления внутри него, поскольку расширяться ей некуда. В результате может случиться разрыв стенок резервуара.

Представьте теплоноситель, нагреваемый в трубопроводах от температуры 20 ºС до 80 ºС. Если не поставить расширительный бак в системе отопления, то при нагреве жидкой среды давление в сети сильно возрастет и вода может прорваться наружу в самом слабом месте. Хорошо, когда есть предохранительный клапан безопасности. Через него и уйдет лишняя вода, поскольку больше ей деваться некуда. При отсутствии клапана теплоноситель просто прорвется наружу на каком-то из соединений.

Расширительный бак нужен для размещения растущего в объеме теплоносителя, когда он нагревается. При этом во время охлаждения он возвращается обратно в систему.

В случае когда воду сбрасывает предохранительный клапан, то после остывания вернуть ее назад он не может и запустит на освободившееся место воздух. Это приведет к образованию воздушной пробки, а она не даст системе нормально работать.

Типы расширительных бачков

Внешне расширительные баки для отопления могут отличаться по форме и размерам, определяемым расчетом. Обычно это резервуар, подключенный к отопительной системе посредством одной трубы. Однако, у разных типов емкостей имеются конструктивные отличия, да и применяются они в разных случаях. Чтобы правильно выбрать бак, надо понимать эти отличия, поэтому вначале представим перечень существующих видов:

Примечание. Существуют еще закрытые расширительные сосуды без мембраны, но применять их категорически не рекомендуется. Ниже мы объясним почему.

Емкости открытого типа

Эти бачки применяются для открытой системы отопления (иначе — гравитационной, самотечной) и представляют собой металлический резервуар с открытым верхом произвольной формы. К верхней части боковой стенки приварен патрубок для присоединения шланга или трубы перелива, теплоноситель к баку подводится снизу. Элемент устанавливается выше всей системы на подающем трубопроводе, как правило, на чердаке дома.

Примечание. Говоря правильным техническим языком, открытая система – это та, из которой напрямую отбирается вода на нужды ГВС. В частных домах она не используется, только в централизованных сетях. Открытой ошибочно называют схему с естественной циркуляцией теплоносителя.

Любой расширительный бачок для отопления открытого типа выполняет 2 функции:

• служит для компенсации расширения теплоносителя;
• производит удаление воздуха из системы, поскольку его верх сообщается с атмосферой.

В этом заключается его преимущество, но оно не единственное. Открытая емкость может успешно и долговечно служить также и в системах с принудительной циркуляцией, поскольку устройство бака очень простое, там нечему ломаться. Однако, и недостатков у него немало:

• бачок, установленный на чердаке, требует хорошего утепления;
• в течение сезона необходимо постоянно наблюдать за уровнем воды в баке и своевременно его пополнять;
• теплоноситель постоянно насыщается кислородом из атмосферы, отчего быстрее корродируют металлические детали котла;
• дополнительный расход материалов и сложности при монтаже.

Закрытый мембранный бак

Более современный закрытый расширительный бак – это сосуд цилиндрической формы со встроенной внутри резиновой мембраной. Используется в схемах с принудительной циркуляцией теплоносителя и устанавливается в помещении топочной. Подвод теплоносителя осуществляется также снизу, сверху аппарата установлен сервисный золотник для закачки воздуха.

Резиновая мембрана (в простонародье – «груша»), которой снабжен закрытый расширительный бак системы отопления, бывает 2 видов:

Примечание. Емкости некоторых производителей имеют съемную «грушу», что дает возможность ее поменять при появлении трещин.

Форма мембраны особого влияния на работу аппарата не оказывает, хотя в бачке второго типа помещается немного больше воды. С другой стороны от «груши» закачан воздух (иногда – азот) под определенным давлением, его необходимо настраивать под каждую систему индивидуально. Все закрытые расширительные бачки действуют одинаково просто: при нагревании теплоносителя давление в сети растет, мембрана растягивается и запускает воду внутрь бака. При остывании все протекает в обратном порядке.

Герметичный расширительный бачок для газового котла настенного типа зачастую встроен внутрь теплогенератора, так как обладает малыми габаритами. Кроме того, аппарат не сообщается с атмосферой и диффузия кислорода в теплоноситель полностью исключается. Слабое место таких бачков – мембрана, срок ее службы очень редко дотягивает до 10 лет, и не всегда есть возможность ее заменить.

Существует и третий вид компенсационных устройств — вакуумный расширительный бачок для отопления закрытого типа без «груши». В продаже их найти трудно, да и нет смысла, поскольку такая конструкция – самая неудачная. Роль мембраны в емкости играет сам воздух, что приводит к его активной диффузии в воду, а это недопустимо. И потом, уровень в емкости будет все время повышаться, в результате компенсировать расширение станет некуда.

Рекомендации по выбору

Если в доме планируется или уже смонтирована схема с естественной циркуляцией, то расширительный бак открытого типа – как раз для вас. Мудрить с вакуумным бачком здесь не стоит, помните, что вода в такой системе движется только за счет разницы удельного веса и аппарат может не сыграть своей роли. Открытый сосуд можно купить, а можно и смастерить самостоятельно, главное, — верно произвести расчет объема расширительного бака, о чем мы поведаем ниже.

С вакуумными мембранными сосудами дело обстоит немногим сложнее. Есть одно предостережение: оказавшись в магазине среди множества подобных изделий, не перепутайте бачок для отопления с гидроаккумулятором для водоснабжения. Внешне они очень похожи, даже цвет может быть одинаковым, так что подбор бака по данному признаку исключается. Отличаются резервуары по надписи на шильдике, для отопления указана рабочая температура до 120 ºС и давление до 3 Бар. На гидроаккумуляторе, соответственно, до 70 ºС и давление до 10 Бар.

Осуществляя выбор, также стоит обратить внимание на возможность замены «груши» на случай ее выхода из строя. Размер аппарата подбирается по результатам расчета бака закрытого типа.

Расчет расширительного бака

В технической литературе и на просторах интернета можно найти множество методик, по которым выполняется расчет расширительного бака для системы отопления с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. Но в большинстве своем они содержат массу сложных формул с привязкой к мощности котла и другим параметрам. Вы не ошибетесь, если воспользуетесь более простым способом определения объема бака.

Способ основан на утверждении, что количество воды в системе при максимальном нагреве возрастет не более, чем на 5%. То есть, сначала высчитываете объем воды следующим образом:

• количество теплоносителя в котловом баке – по паспорту;
• объем воды в трубопроводах – по формуле площади круга находите площадь поперечного сечения каждой трубы и умножаете ее на длину;
• вместительность радиаторов – тоже по паспорту на изделие.

Просуммировав результаты, осуществляете подбор и расчет расширительного бака с запасом, взяв не 5, а 10% от получившейся суммы. Это и будет его вместительность.

Заключение

Просчитать объем и выбрать бак закрытого типа достаточно просто, останется только правильно его установить. Это тоже можно выполнить самостоятельно, руководствуясь инструкцией, прилагаемой к изделию.

Источник https://x-teplo.ru/otoplenie/oborudovanie/raschet-dlja-rasshiritelnogo-baka.html

Источник https://lucheeotoplenie.ru/raschet-otopleniya/obem-rasshiritelnogo-baka-dlya-zakrytoj-sistemy-otopleniya.html

Источник

Источник