1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет расширительного бака для закрытых систем отопления

Расчет расширительного бака для закрытых систем отопления

  • 29 июля 2014 22:32:43
  • Отзывы :
  • Просмотров: 20391
  • 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.

Пример расчета

Пример ниже показывает, как выбрать расширительный бак для отопления коттеджа со следующими параметрами:

  • площадь общая – 180 м кв.;
  • количество этажей – 3;
  • высота потолков – 2,5 м;
  • теплоноситель – вода с добавлением этиленгликоля 20%;
  • рабочее давление – 2,5 атм;
  • максимальная температура – не более +80С.

Расчет объема расширительного бака:

  • устанавливают суммарную высоту отапливаемых помещений: 3*2,5 = 7,5 м;
  • компенсирующее давление составит: Дб = 7,5*0,1 = 0,75 атм;
  • определяют эффективность: Э = (2,5-0,75)/(2,5+1) = 0,5;
  • для отопления такого здания понадобится котел мощностью 18 кВт (один кВт на каждые 10 кв. м площади);
  • без точного измерения можно установить приблизительное количество теплоносителя следующим образом: 18*15=270;
  • подставив значения в формулу, вычисляют объем расширительного бака для отопления: О = (270*0,0349)/0,5 = 18,846 л.

Далее подберем подходящую модель в списке актуальных предложений. Необходимо приобрести бак с запасом по емкости, чтобы исключить проблемы в процессе эксплуатации.

Расчетным параметрам, например, соответствует Reflex NG 25 со следующими характеристиками:

  • объем бачка – 25 л;
  • способ монтажа – настенный;
  • максимальное давление – 6 атм;
  • температура теплоносителя – не более +120 С;
  • соединительные размеры подводки – 3⁄4 дюйма;
  • диаметр х высота – 28 х 50 см;
  • вес пустого изделия – 4 кг.

Аналогичным образом приобретают расширительный бак водоснабжения: выбор, установка соответствуют приведенным выше рекомендациям. Главное отличие – использование в транспортной системе только чистой воды, чтобы бак для водоснабжения был подобран корректно.

Следует использовать в ходе вычислений необходимые коэффициенты расширения. В формулах учитывают емкость транспортной системы и котла.

Расширительный бак для водоснабжения (горячего) рассчитан на меньшую эксплуатационную температуру по сравнению с рассмотренным выше аналогом (до +70 С). Чтобы исключить ошибки производители применяют голубую и красную окраску внешней поверхности корпуса (ГВС и отопление соответственно).

Вместе с тем повышают прочность, чтобы исключить повреждение гидроударами. Серийные изделия способны выдержать увеличение напора до 10-12 атм.

Подбор расширительного бака для ГВС выполняют одновременно с запорными устройствами, манометрами, другими сопутствующими деталями.

Как рассчитать объем бака?

Вода, нагретая до 80 градусов, расширяется примерно на 5%. Следовательно, если у вас высокотемпературная система отопления, лучше взять двойной запас и выбрать емкость, которая будет составлять 10% от общей емкости отопления.

Суммарный литраж системы составляет 120 литров, значит, расширительный бак лучше взять от 12 л в объеме.

Для низкотемпературных систем достаточно запаса в 3 % на тепловое расширение, следовательно – 6 % от общего объема системы. Естественно, данный расчет достаточно грубый, не включает расчетов по давлению, однако им легко пользоваться при монтаже бытовых систем отопления.

Подбор объёма

Рассмотрим по отдельности как рассчитать расширительный бак для отопления герметичного и открытого типов. Так как конструкция и принцип действия таких резервуаров абсолютно разные, хотя оба выполняют одинаковую функцию.

Размеры расширительного бака для открытой системы отопления, по большому счету, определяют его объём, так как конструкция такого резервуара довольно проста. Он делается из листового металла. В нем есть отверстие, через которое теплоноситель попадает вовнутрь и уходит опять в трубы. Также они могут быть оснащены отверстием для перелива, через которое лишняя вода выводится в канализацию.

Бывает, что в резервуар подводят автоматическую подпитку. Но главное, как рассчитан расширительный бак в системе отопления, а точнее, его объём. Возьмём все ту же систему со ста литрами воды. После нагревания жидкость увеличится процентов на пять, может больше, в зависимости от температуры в контуре. Выходит, что объем расширительного бака для этой открытой системы отопления должен быть не меньше пяти литров, лучше больше. И расчет расширительного бака для системы отопления сводится к следующему алгоритму:

  • пять литров – это расширение воды;
  • пару литров должно всегда быть в баке – это чтобы воздух не попадал в контур;
  • литра три надо сделать про запас.
Читать еще:  Как подобрать бесперебойник для насоса отопления?

По итогам расчёта объема расширительного бака для отопления получает десять литров. Кстати, это самый простой и распространенный способ подбора – десять процентов от количества воды в контуре.

Самый простой способ, как рассчитать объем расширительного бака для отопления – это вычисление десятой части от общего количества теплоносителя. Это значение с необходимым запасом, при котором все будет работать как часы.

Для закрытых систем помимо простого, народного, способа расчета объема расширительного бака системы отопления, есть более точные методы. Чтобы воспользоваться ими, нужно знать несколько значений. К ним относятся:

  • насколько увеличивается объём воды (ОВ) при нагревании. Ответ: на пять процентов. Значение округлено до целого числа без дробей, для удобства. Если в вашем контуре циркулирует незамерзающая жидкость, антифриз, то это значение будет больше;
  • сколько всего воды в контуре (ВК). Такие данные должны быть уже с этапа проектирования. Так как подбор нагревателя осуществляется исходя из этой величины. Если случилось так, что вы не знаете, сколько там литров, остается только замерять. Первое что приходит на ум – это слить полностью всю жидкость из контура и заполнить его заново. Количество литров можно измерить ведрами, а можно воспользоваться специальным счетчиком, который устанавливается на потоке;
  • на какое максимальное давление рассчитан контур и котел (ДК). Это значение можно прочитать в документах нагревателя, или на нем самом. Вряд ли случится так, что нет ни документов, ни информации на корпусе котла. Но если уж так вышло, то интернет вам в помощь;
  • какое давление в воздушной камере расширительного резервуара (ДБ). Это тоже указано в технической документации.

Чтобы рассчитать какой объем расширительного бака нужен для отопления, следует выполнить несложное математическое вычисление:

ОВ х ВК х (ДК + 1) / ДК – ДБ

По результатам расчета емкости расширительного бака для отопления вы получите точное значение. Остается открытым вопрос о целесообразности таких сложных подсчетов. Несомненно, по итогам этой формулы расчёта расширительного бачка системы отопления, получится меньшее значение, чем по результатам «народного» метода. Но погрешность в большую сторону не является ошибкой. Если резервуар больше необходимого – ничего страшного, просто нужно правильно его настроить.

Какие бывают типы расширительных баков отопления?

Раньше наиболее распространенными были баки открытого типа. В сущности, это «кастрюля с крышкой» – емкость с ввареной трубой. По ней поступает излишек воды в случае нагрева, и по ней же уходит назад в систему, когда котел выключен и теплоноситель остывает.

Некоторые баки открытого типа оснащают переливом – еще одной трубой наверху, по которой избыток жидкости может уходить, например, в канализацию.

В сущности, можно обходиться и без такого бака, просто установив в самой высокой точке системы «перелив». Однако, тогда придется периодически доливать в систему отопления воду, которая утекла.

Недостатки открытого расширительного бака в системе отопления:

* необходимо устанавливать в самой верхней точке системы

* теплоноситель теоретически может вылиться плюс контакт теплоносителя с открытым воздухом – его испарение и коррозия бака.

Преимущества открытого расширительного бака:

* дешевизна и исключительная надежность вследствие предельно простой конструкции.

Частый вопрос: можно ли использовать в системе с открытым расширительным баком циркуляционный насос?

Да. Вода от этого не станет «выскакивать» наружу – проверено на опыте.

Расширительный бак закрытого типа содержит внутри две полости – ту, в которой циркулирует теплоноситель, и емкость с газом (азот, воздух), разделенные гибкой мембраной. Если объем теплоносителя в системе увеличивается – объем емкости с газом уменьшается. Давление в системе остается практически прежним.

Преимущества закрытого расширительного бака:

* теплоноситель не контактирует с воздухом, т. е. не испаряется, не насыщается кислородом.

Читать еще:  Как делается гидравлическая балансировка системы отопления

* такой бак можно ставить в любом месте системы, а не обязательно в ее самой высокой точке.

* высокая цена по сравнению с открытым расширительным баком

* повышенный объем, ведь приблизительно половину бака занимает емкость с газом.

Проблемы при работе отопления закрытого типа

Знание устройства водяного теплоснабжения закрытого типа и правильный выбор его компонентов позволит избежать многих проблем при работе системы. Но некоторая часть из них возникнет в любо случае. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся отклонения в работе отопления.

Чаще всего причиной возникновения аварийных ситуаций являются превышение расчетных характеристик системы. Причин этому может быть несколько – неустановленная группа безопасности, нарушение режима работы котла.

Поэтому перед каждым отопительным сезоном следует проверять элементы системы, а также поводить ее промывку. В противном случае засор в трубах и радиаторах приведет к искусственному уменьшению объема теплоносителя, снизит теплоотдачу.

Отклонения в работе системы отопления и возможные методы устранения:

  • Появился воздух в закрытой системе отопления. Это может быть связано с неправильным составом теплоносителя. Во время заливки теплоносителя в закрытую систему теплоснабжения рекомендуется использовать дистиллированную воду, так как она не содержит щелочей и металлов;
  • Постоянное падение давления в системе. Это может быть обусловлено наличием микротрещины в трубах или радиаторах. Постепенное вытекание теплоносителя провоцирует снижение давления, а также может стать причиной формирования воздушных пробок;
  • Расширительный бак не работает. Причина – износ мембраны в результате сильного давления на нее. Это происходит в том случае, если в конструкции бака не предусмотрен предохранительный спускной клапан для воздуха. Для неразборной конструкции единственный выход – приобрести новую. В баке с монтажным фланцем можно самостоятельно выполнить замену мембраны.

Для быстрой ликвидации аварийных ситуаций рекомендуется приобрести ремонтные наборы. С их помощью можно перекрыть появившуюся в трубе или радиаторе щель, и тем самым стабилизировать работу всей системы. В дальнейшем можно выполнить замену поврежденного отопительного элемента.

В видеоролике показан пример обвязки расширительного бака для закрытой системы отопления:

Настройка давления в расширительном баке

Перед вводом в эксплуатацию системы отопления, до заполнения бака теплоносителем, в расширительный бак через воздушный клапан — ниппель автомобильным насосом закачивают воздух. Величину давления воздуха контролируют автомобильным же манометром, встроенным в насос или отдельным прибором. Многие производители продают расширительные баки уже заполненные воздухом или азотом до определенного давления, указанного в техдокументации. В любом случае необходимо проверить достаточность начального давления воздуха в баке.

Начальное давление в воздушной камере расширительного бака — Ро :

где Рст — статическое давление системы отопления в месте установки бака — равно высоте столба воды от точки подсоединения расширительного бака до верхней точки системы отопления (высота столба 10 м = 1 бар)

Начальное давление в воздушной камере обязательно проверяют и регулируют при отсутствии в баке жидкости — открыть присоединительный штуцер и вылить остатки теплоносителя из бака. Встроенные в котел расширительные баки тоже освобождают от жидкости.

В системе отопления частного дома удобно устанавливать расширительный бак с заводским наполнением воздушной камеры воздухом или азотом давлением Ро = 0,75 — 1,5 бар. Такую величину выставленного на заводе давления можно оставить без изменения, даже если она будет значительно больше рассчитанной по формуле Ро. В большинстве случаев такого давления для систем отопления частного дома или квартиры вполне достаточно.

Встроенные в котел расширительные баки обычно уже заполнены воздухом или азотом до давления, указанного в инструкции к котлу. Перед установкой котла необходимо проверить давление воздуха в расширительном баке и, при необходимости, отрегулировать — закачать или спустить воздух.

Превышение начального давления над статическим минимум на 0,2 бар. необходимо для создания в системе давления, при котором снижается риск образования вакуума, парообразования и кавитации.

На следующем этапе бак присоединяется к системе отопления. Затем открывается вентиль подпитки и система отопления и бак заполняются теплоносителем с начальным давлением подпитки — Рнач.:

Ро — начальное давление в воздушной камере расширительного бака.

Часто производители котлов, например газовых, указывают в технической документации рекомендуемое начальное давление подпитки теплоносителя в системе. В инструкции также указывают минимальное давление теплоносителя, ниже которого котел просто не будет включаться в работу. В этом случае заполняют систему с начальным давлением, указанным в инструкции к котлу.

Читать еще:  Принцип работы термоголовки для радиатора отопления

Далее, включаем котел и разогреваем систему отопления до максимальной рабочей температуры (например, 75 о С). При нагревании из воды выделяется растворенный в ней воздух. Удаляем воздух из системы отопления. Следим за показаниями манометра и фиксируем величину давления в системе с расширившейся водой — Ррасш.

В заключении отключаем циркуляционный насос и снова включаем подпитку и доводим давление в системе при максимальной температуре теплоносителя до конечного — Ркон:

Описанная выше методика настройки давления расширительного бака позволяет поднять до максимума эффективный полезный объем расширительного бака. Бак будет способен принять в себя наибольшее количество воды, и затем вновь отдать её системе. Это бывает полезно в случае, например, небольших протечек в системе. Бак сможет отдавать воду в систему длительное время — давление в системе будет снижаться с меньшей скоростью. Работоспособность системы отопления будет сохраняться более продолжительное время. Или, в результате охлаждения теплоносителя, давление в системе может снизиться ниже минимального, необходимого для включения котла. В этом случае автоматика не сможет запустить отопление в работу. При настройке давления по указанной выше методике риск такого развития событий снижается до минимума.

Эти преимущества, описанной здесь, методики настройки давления особенно актуальны для систем отопления загородных домов, куда хозяева заглядывают не каждый день.

Проверка целостности мембраны

Привести в действие на короткое время воздушный клапан (ниппель). Если из клапана истекает вода, бак нужно заменить, или, в баках со сменяемой мембраной, необходимо произвести замену мембраны.

Если необходимо удалить газ из воздушной камеры расширительного бака, перед этим обязательно следует опорожнить его водяную камеру, а не наоборот!

Перед тем, как снова наполнить бак водой, следует выставить требуемое предварительное давление в воздушной камере. При несоблюдении этих указаний существует опасность разрыва мембраны.

Принцип действия расширительного бака

Принцип действия компенсирующего устройства прост, в нем нет никаких сложных технических решений. Однако малейшая ошибка в расчете может повлечь за собой выход из строя отопительной системы в целом.

Внутреннее пространство бака разделено на две части эластичной мембраной. Верхняя полость называется воздушной – в нее закачивается воздух. Цель этой операции – создать начальное давление в емкости. Вода из системы подается в нижнюю полость. Как только мембрана займет устойчивое положение – ляжет на поверхность жидкости, система может считаться готовой к работе.

Принцип работы закрытого расширительного бака

Разогретый теплоноситель расширяется, и его избыток поступает в бак, смещая мембрану в сторону воздушной камеры. Как только вода начинает остывать, мембрана под давлением воздуха возвращается в исходное положение, поддерживая тем самым заданное давление в системе отопления.

Слишком большой расширительный бак не в состоянии создать нужнее давление в системе. Недостаточная вместимость компенсирующего устройства не позволит принять весь избыток расширенной воды.

Поэтому так важно правильно рассчитать оптимальный объем этого важного элемента автономной отопительной системы.

В отопительной системе бак расширительный для отопления должен быть установлен в обязательном порядке. Для чего это нужно, читайте на сайте.

Схема отопления двухэтажного дома представлена тут. В чем принципиальное отличие от отопительной системы двухэтажного дома?

Методы стравливания воздуха из отопительной системы описаны в этом обзоре.

Где поставить в системе

Расширительный бак в закрытой системе ставится после котла до насоса, то есть так, чтобы он создавал поток в противоположном направлении. Так система работает надежнее. Так что конкретное место установки зависит от того, где у вас стоит циркуляционный насос.

Схема установки расширительного бака для отопления

В систему он подключается через тройник. В трубу врезаете тройник, перпендикулярный выход направляете вверх, на него накручивается бак. Если стенка не дает поставить емкость, придется сделать колено, но бачок повернут вверх. Теперь можно считать, что расширительный бак установлен.

Пример установки с краном

Но для удобства проверки, желательно после бака поставить еще один тройник, на свободный выход которого установить запорный кран. Это дает возможность проверять мембранный бак без слива всей системы — он отсекает бак. Кран перекрываете, с котла стравливаете воду. Проверяете давление на отключенной ветке (в котле). Оно должно быть нулевым. После можно проводить все остальные работы по настройке.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector