Расчет расширительного бака для закрытой системы отопления

Расширительный бак – обязательный компонент любой схемы отопления. Расширительный бак компенсирует тепловое расширение теплоносителя. Нужно качественно подсчитать объем расширительного бака отопления, в другом случае он не будет выполнять свою функцию. Неверный подбор объема расширительного бака для системы отопления приведет к повреждению приборов отопления, теплогенератора и коммуникаций. В случае открытой конфигурации схемы неверный расчет может повлечь разлив теплоносителя.

Алгоритм действия расширительного бака

Расширительные баки применяются для устранения теплового расширения, принятия избытка теплоносителя, поддержания стабильного гидравлического давления в оборудовании. В закрытых схемах отопления устанавливаются герметичные баки с резиновой мембраной, для открытой – полые сосуды, соединенные с окружающей средой.

В системах отопления открытого типа лишний объем нагретой воды вытесняется в открытое пространство расширителя. В случае переполнения организуется перелив из расширителя в канализацию. Открытый сосуд устанавливается на верхней точке системы и одновременно выполняет функцию отвода воздушных пробок из системы отопления. Размер расширительного бака для отопления по открытой схеме при организации перелива теплоносителя выбирается произвольно, но не менее 5% от общего объема теплоносителя. В схемах с естественной циркуляцией (при отсутствии водопровода) бак используется для залива воды (теплоносителя).

Мембранный экспанзомат – герметичный сосуд, разделенный мембранной перегородкой на две камеры. К одной камере подключается отвод от системы отопления, в другую при производстве через специальный клапан закачивается воздух с давлением от 0,4 – 1,6 атмосфер. Объем бака зависит от общей вместимости оборудования по теплоносителю.  Теплоноситель (вода), разогреваясь, расширяется и образовавшийся лишний объем его выдавливается в водяную камеру экспанзомата, создавая давление на мембранную перегородку. Мембрана выгибается в направлении воздушной камеры, усилие теплоносителя компенсируется давлением воздуха (воздух при этом сжимается). По этому принципу происходит компенсация давления в системе отопления. Гибкость мембраны и давление воздуха бачка расширительного бака для отопления закрытого типа поддерживает постоянную величину давления в системе.

Способы расчета расширительного бака для отопления

Как рассчитать объем расширительного бака? Существует способ общего подбора – объем мембранного сосуда подбирают из расчета 10% от общего внутреннего объема всего отопительного комплекса.

Чаще используют точный расчет по формулам. Его под силу провести любому человеку с помощью калькулятора. Объем расширительного бака для отопления рассчитывается по формуле:

А = ВхС/К, где В – объем теплоносителя; С – показатель теплового расширения теплоносителя; К – показатель эффективности мембранного бака.

Расчет объема теплоносителя производят тремя методами:

• Геометрический – по внутреннему объему отопительных приборов, котла и трубопроводов;
• При заполнении системы – по прибору учета или сложением при ручном заполнении;
• Обобщенный метод – на 1 кВт тепловой мощности котла принимается 15 литров в объеме системы.

Обобщенный метод имеет уточненную модификацию в зависимости от типа приборов отопления. При использовании радиаторов количество воды в них составляет в среднем 11 литров, в конвекторах – 7 литров, в контуре теплого пола – до 18 литров. Объем теплообменника указан в паспорте оборудования, количество воды в трубопроводах можно определить, посчитав их протяженность и внутренний объем. Эти показатели суммируются (котел, трубы, приборы) – результат составляет общий объем комплекса отопления.

После расчета объема системы производится по следующей формуле:

К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1), где ДБ – максимальное давление теплоносителя, обычно принимается равным давлению срабатывания предохранительного клана на группе безопасности (3 атм.); ДБ – установленное давление воздуха в воздушной камере расширительного бака.

Показатель теплового расширения воды составляет 4% при нагреве до 95 градусов Цельсия. В случае наличия в составе теплоносителя незамерзающих фракций показатель увеличивается в зависимости от процентного содержания добавок. При 10% добавки в общем объеме показатель воды 4% умножают на поправочный коэффициент 1.1, при 30% — на 1.3 и так далее.

Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт

Перед проведением расчетов по подбору расширительного бака следует знать, что большинство настенных котлов оборудованы встроенными расширительными баками. Объем встроенного бака указан в технической документации котла. При пересчете объема системы отопления по мощности котла (умножением 1кВт мощности по теплу на 15 литров) сверяют соответствие бака объему сооружаемой системы. При недостатке устанавливается дополнительный бак. Его объем рассчитывается за вычетом встроенного экспанзомата. Напольные котлы, как правило, не имеют встроенного оборудования.

Расчет выглядит следующим образом:

К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375

3,0 – давление в системе, максимальное, атм.;

1,5 – давление воздуха за мембраной, атм.;

0,375 – показатель эффективности бака, К.

Объем теплоносителя: В = 31х15 = 465 литров.

Тогда объем бака составит:

А = 465х0,04/0,375 = 49,6 литра.

Выбирается расширительный бак объемом не менее 50 литров с давлением воздуха в 1,5 атм. Общий способ подбора (10% от А) показывает необходимость применения бака объемом не менее 46,5 литров. В таком случае размер экспанзомата всегда округляется до большего объема – 50 литров.

Давление воздуха, включенное в расчет (1,5 атмосферы), можно изменить. На расширительных баках имеется встроенный клапан для заполнения воздухом. К нему можно подключить ручной насос и поднять давление в случае, если заводское давление составляет меньшую величину. При этом необходимо соблюдать осторожность – при значительном повышении давления можно повредить мембрану, поэтому процесс нужно контролировать по манометру. Клапан также выполняет функцию сброса давления при его поднятии до предельных значений.

pechiexpert.ru

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.

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.

Ориентировочные значения содержания воды в системах отопления

Для определения объема расширительного бака необходимо знать, какое количество теплоносителя умещается в отопительной системе. Данный параметр равен сумме объемов котла, трубопроводов и отопительных приборов.

Ориентировочно на 1 кВт мощности системы приходится:

• 7 литров – при использовании в системе конвекторов;
• 10,5 литров – если в качестве отопительных приборов установлены радиаторы.

Наличие теплых полов требует объема теплоносителя в количестве 17 л/кВт.

Расчет вместимости отопительной системы достаточно сложный, выполнить его под силу лишь специалистам. Потребитель, не обладающий инженерными знаниями, может воспользоваться приблизительной зависимостью – 1 кВт мощности котла = 15 литрам объема теплоносителя.

Например, при мощности котла, равной 25 кВт, объем воды в системе составит:

25 х 15 = 375 (литров).

Объем расширительного бака

Выбор размера расширительного бачка зависит от трех основных параметров:

• объема теплоносителя в системе – чем он больше, тем большими должны быть размеры бака;
• температуры теплоносителя – чем выше разогрев, тем больше должна быть вместимость расширительной емкости;
• давления в системе – чем выше его допустимый показатель, тем меньше должен быть объем бачка.

Коэффициент увеличения объема воды/водогликолевой смеси в зависимости от температуры

Как известно из законов физики, все жидкости при нагревании расширяются (как, впрочем, и любые тела). Этот факт необходимо учитывать при расчете объема расширительного бака.

Вода увеличивается в объеме при нагреве до 95⁰С на 4%. Это утверждение достаточно точное, поэтому им можно оперировать в расчетах без опасений.

Если в качестве теплоносителя используется водогликолевая смесь, картина несколько меняется – в зависимости от содержания этиленгликоля.

В таком случае коэффициент расширения рабочей жидкости определяется следующим образом:

• 4% х 1,1 = 4,4% — при содержании этиленгликоля в количестве 10% от общего объема теплоносителя;
• 4% х 1,2 = 4,8% — если объем этиленгликоля в смеси составляет 20%, и т. д.

Вышеприведенные величины будут меняться в зависимости от того, до какой температуры разогревается теплоноситель. Например, при 80 градусах коэффициент расширения воды составит 0,0290. Если 10 процентов ее объема заместить этиленгликолем, коэффициент будет равен 0,0320. Смесь гликоля напополам с водой (50%) характеризуется коэффициентом расширения 0,0436.

Расчет объема расширительного бака для отопления

Основная формула, по которой можно рассчитать необходимый объем расширительного бака, выглядит так:

V = (VL x E) / D, где

VL – суммарная емкость системы отопления, включающая в себя объем котла, всех аккумуляторов тепла (конвекторов, радиаторов и пр.) и трубопровода;

• Е – коэффициент расширения рабочей жидкости (теплоносителя);
• D – эффективность расширительного бака (мембранного).

Последний параметр зависит от двух величин – давления:

• PV — максимального рабочего в системе;
• PS — зарядки мембранного бачка.

Для коттеджей принято считать достаточным PV = 2,5 бар.

PS должно равняться статическому давлению отопительной системы и принимается 0,5 бар = 5 м.

Пример расчета

В качестве примера рассмотрим систему отопления коттеджа площадью 300 кв. м. для обеспечения автономного отопления установлен котел мощностью 30 кВт. Кроме того, задействован теплоаккумулятор объемом 1000 литров. Высота системы составляет 5 метров.

Сначала рассчитаем общий объем теплоносителя:

VL = 30 х 15 + 1000 = 1450 (литров), где

• 30 – мощность котла, кВт;
• 15 – удельный объем теплоносителя на 1 кВт мощности котла, литры;
• 1000 – объем аккумулирующей емкости.

Далее переходим к расчету эффективности мембранного бака:

D = (PV – PS) / (PV + 1)

В нашем примере:

• PV = 2.5 бар;
• PS = 0.5 бар.

Следовательно, D = (2.5 – 0.5) / (2.5 + 1) = 0.57

Теперь можно определить объем бака:

V = 1450 х 0,04 / 0,57 = 101,75 (литра), где

0,04 – коэффициент расширения теплоносителя (в нашем случае это – вода без добавления гликоля).

Рекомендации специалистов

Расширительный бак закрытого типа необязательно устанавливать в наивысшей точке системы.

Главное преимущество мембранных компенсаторов как раз и заключается в возможности его размещения в месте, наиболее удобном для монтажа и эксплуатации.

Маленькие бачки объемом 20-25 литров устанавливают обычно в системы с циркуляционным насосом, мощность которого составляет 1,2 кВт. Увеличения емкости до 20-60 литров приведет к увеличению мощности насоса до 2,0 кВт.

В продаже есть компенсирующие устройства объемом 100-200 литров. Помимо их прямого назначения они могут играть роль накопительного резервуара для теплой воды. Правда, использовать их в таком ключе можно лишь в случае отключения основного источника ГВС на короткий срок.

Типоразмеры расширительных баков занимают довольно широкий диапазон. Среди них попадаются модели с габаритами настолько большими, что стандартные дверные проемы не позволяют внести их внутрь помещения. В такой ситуации лучше одну огромную емкость заменить на несколько маленьких. Главное, чтобы их суммарный объем равнялся расчетному.

microklimat.pro

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.

Внимание!

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.

www.ktto.com.ua

• Главная »
• Отопительные системы »
• Расчет »
• Расширительного бака

Эффективно функционировать автономная система отопления может только в случае правильного подбора оборудования, грамотно выполненного, согласно СНиП, монтажа. Замкнутый контур, по которому циркулирует теплоноситель с определенной массой, имеет устойчивые параметры. Любое повышение или понижение температуры жидкости влечет изменение ее объема, а значит, и рабочего давления. При нагреве воды или другой жидкости до максимально возможных значений, эта величина достигает критического значения. Так как при нагреве вода практически не сжимается, это чревато разрывом радиаторов или трубной разводки.

Зачем нужен расширительный бачок

Чтобы этого не произошло, следует соединить контур с емкостью, наполненной воздухом.

• Наличие расширительного бака для отопления при увеличении объема теплоносителя компенсирует скачки давления: оно возрастает незначительно. Нивелирующие давление резервуары монтируются в системах автономного отопления любого вида. Они покрывают объем отопительного контура, вызванного тепловым расширением жидкости внутри его, устраняют избыток давления.
• Расширительные емкости предусматриваются также в схеме отопления открытого типа. В этом случае происходит прямое взаимодействие с атмосферным воздухом. Можно встретить расширительные бачки при централизованной подаче тепла (верхний разлив). Емкость в таких случаях монтируется в чердачном помещении, соединяясь с линией, подающей теплоноситель.
• Бачок предотвращает гидравлические удары в системе, освобождает ее от воздушных пробок. Они возникают от перепадов высот между подающей и обратной линией отопления и невозможности выдавить их циркулирующим теплоносителем. Бак собирает в своем объеме воздух, выходящий во время запуска тепловой системы со всех труб и радиаторов. Для его удаления используется воздушный кран, который периодически открывается, воздух стравливается. При открытом варианте системы  воздух сразу уходит в атмосферу.

Как работает резервуар

Закрытые герметические компенсирующие емкости более практичные. Они выполнены в форме сферы или плоскими. Лишены основного недостатка открытых бачков – испарения теплоносителя. Внутри разделены резиновой эластичной перегородкой (мембраной). Попадая в нижнюю камеру бака, нагревающийся и меняющийся в объеме теплоноситель «соседствует» с воздухом в верхней части резервуара. Закачивается он туда в заводских условиях под давлением, как правило,  в полторы атмосферы. Нагреваясь, вода заполняет бак, увеличиваясь в объеме. Ее излишки попадают в бак и давят на резиновую мембрану.

Критерии выбора бака

Расчеты по баку выполняются для нескольких целей:

• чтобы определить минимально возможное сечение трубы, по которой подается теплоноситель;
• для вычисления исходного давления среды;
• начального давления жидкости вначале эксплуатации системы отопления.

Важным показателем расширительной емкости считается ее вместимость. Правильный выбор обеспечивает бесперебойную работу контура отопления. В то же время, небольшой объем расширителя несет большие проблемы. Следует учитывать, что бак, компенсирующий давление воды в закрытой системе отопления, тоже закрытый, блокирующий контакт воды или другого теплоносителя с атмосферным воздухом. Расчет расширительного бака для закрытой системы отопления можно выполнить самостоятельно по одной из методик с использованием сложных формул, коэффициентов и перечнем исходных данных.

Существует также довольно простой, но точный алгоритм, по которому можно произвести расчет объема расширительного бака системы отопления. Согласно теоретическим данным, масса воды в отопительной системе при максимально допустимой температуре ее нагрева увеличивается примерно на 5%. Тогда, для определения вместимости расширительного бака рассчитывается необходимый объем теплоносителя по такой схеме:

• Количество наполняемого теплоносителя берется из паспорта на теплогенератор.
• Пропускная способность труб и их внутренний объём высчитывается, исходя из площади поперечного сечения, умножением ее на длину каждой трубы.
• Данные о количестве теплоносителя в радиаторах отопления берутся тоже из паспорта.
• Все три результата суммируются.
• От конечной суммы зависит подбор бака, его вместимость.
• Она берется с небольшим запасом в 10% от полученного суммарного результата.

Если нужен более точный расчет расширительного бака системы отопления закрытого типа, то он выполняется по формуле:

V = (α х ν/1 – Ρ min/ Ρ max)/ k, где:

V – искомая вместимость расширительного резервуара;

ν – суммарный объем, состоящий из вместимости батарей, объема котла, теплого пола и всех труб, а также других элементов, подводящих теплоноситель;

α – степень расширения: зависит от максимально возможной температуры теплоносителя, до которой его может нагреть котел (вода с температурой 95°С имеет коэффициент 4%);

Ρ min и Ρ max, – начальное давление в компенсационном резервуаре и предельно допустимое максимальное давление, выставленное по настройке предохранительного клапана;

k (%)– степень заполнения бака при максимальном наполнении. Выражается в процентном отношении к общему объему резервуара. Значение табличное. Показывает зависимость между наибольшим и наименьшим давлением.

Пред тем, как рассчитать расширительный бак для отопления, нужно учесть, что при нагревании наполняемость бака водой увеличивается на 5%. В случае использования другого вида теплоносителя эта величина должна быть увеличена. Объём бака должен быть выбран исходя из двукратного объёма увеличения жидкости.

Внимание! Компания «Новое место» выполняет все необходимые расчеты по системам отопления любой специфики. Их качество гарантировано специальным программным обеспечением. Оно позволяет учесть максимальное количество факторов и выбрать оптимальный вариант оборудования, в том числе, расширительно бачка.

Бак открытого типа

Его размеры, как правило, идентичны вместимости. Конструктивно резервуар выглядит намного проще. По сути, это бак с отверстием для подачи воды. По этому же патрубку теплоноситель снова попадает в трубы системы. От переполнения емкость защищена еще одним отверстием для перелива. По нему лишняя жидкость отводится в канализационный коллектор.

Расчет расширительного бака для отопления открытой системы в упрощенном виде методом подбора сводится к тому, что в резервуаре должно оставаться 10% количества теплоносителя, находящегося в отопительном контуре. Если предположить, что для полного заполнения системы необходимо 100 л жидкости, то для бака наполнение ею распределиться так.

• В емкости всегда должна быть жидкость, покрывающая отверстие для циркуляции теплоносителя, чтобы из атмосферы в контур не попадал воздух, не образовывались воздушные пробки. Для этих целей достаточно 2 литров.
• На температурное расширение воды приходится 5 л.
• На случай испарения жидкости, протечек, других непредвиденных обстоятельств – еще 3 литра. При сильном испарении теплоноситель нужно восполнять, доливая в бак не реже раза в месяц. Это составляет где-то 2% общего его объема.

Замечания по расчету

• Габариты бака для закрытой отопительной системы прямопропорциональны объему жидкости: чем он больше, тем большего размера нужен резервуар.
• Если в качестве теплоносителя используется не вода, а антифризная смесь, расчетный объем увеличивается еще наполовину.
• С повышением температуры жидкости объем компенсирующего бака увеличивается тоже.
• Посчитать общую вместимость всех звеньев системы отопления (котельного агрегата, трубной разводки, батарей отопления) непросто. Здесь нужны специальные знания.
• Если нужно узнать, как рассчитать расширительный бак для системы отопления в приблизительном виде, можно пользоваться такими данными: единица мощности отопительного котельного агрегата (1 кВт) расходуется на прогрев 15 л теплоносителя.
• Еще один показатель, который необходимо учитывать: сколько жидкости вмещает отопительный контур. Если в проектных документах этих данных нет, можно экспериментально замерить количество слитых с системы литров или, наоборот, залитых ведер воды в контур.
• Критическое (наибольшее) значение давления, на которое рассчитывается циркуляционный контур и котельный агрегат, берется из паспорта на приборы.
• Подобрать бак можно и с помощью онлайн калькулятора. Разные сайты предлагают свои услуги, как для упрощенных расчетов, так и для более конкретного вычисления с использованием максимума исходных данных.

Внимание! Проводить расчеты самостоятельно вряд ли целесообразно. Совершенная ошибка грозит неправильным подбором компенсирующего резервуара. Хорошо, если это погрешность в большую сторону. Если же наоборот, то в отопительный период могут возникнуть неприятности с эксплуатацией системы. Компания «Новое место» выполняет весь объем работ «под ключ» по системам отопления (и расширительным бакам в том числе). Если заказать их в комплексе с монтажом септика, подключением водоснабжения, то для заказчика начинают действовать существенные скидки. Обращайтесь к нам за качественной установкой отопления по разумным ценам.

При установке бака лучше предусмотреть запасной вариант. Это практично, выручит в том случае, если нужно проводить ремонт резервуара или его замену при работающем контуре. Переключившись на резервный бак, можно ликвидировать неисправность без снижения эффективности отопления. Не стоит размещать бак в труднодоступном месте, под потолком — это затруднит к нему доступ для обслуживания.

www.novoe-mesto.ru

Принцип работы расширительного бака

Расширительные баки закрытого типа представляют собой герметичную резиновую мембрану, которая разделяет между собой две среды: водяную от воздушной. Воздушная среда представляет собой смесь азота и воздуха накачанная в капсулу под определенным давлением. Теплоноситель в системе отопления циркулирует по замкнутому контуру, и при нагревании меняет свою плотность и объем, расширяясь при этом. Чтобы предотвратить повышения давления в системе выше критичного, горячая вода начинает заполнять водяную камеру расширительного бака. Тем самым происходит выгибание мембраны в сторону воздушной камеры.

Заполнение водяной части бака будет происходить до достижения максимального давления в системе и максимального увеличения воды, при полностью заполненном экспанзомате и росте давления происходит сброс теплоносителя в канализационную сеть через предохранительный клапан. Поэтому, чтобы не происходило частных сливов горячего теплоносителя и частой подпитки системы водой, необходимо производить расчет объема расширительных баков исходя из объема системы и ее мощности.

Расчет объема расширительного

Расчет объема расширительного бака производится по формуле:

Vбак= Vсист*?темп/ (1-Pабс min/Pабс max),    где    Vсист – объем системы отопления, л    ?темп – коэффициент температурного расширения теплоносителя, показатель изменения объема теплоносителя, соответствующего разнице температур при работе и заполнении системы. Является табличной величиной, при температуре теплоносителя 90 °С и воздуха при заполнении 30°С равен 0,033.    Pабс min – абсолютное изначальное давление в экспанзомате, бар. Как правило, это давление больше статического давления системы относительно точки врезки бака.    Pабс max – абсолютное давление срабатывания предохранительного клапана, или предельное давление в баке, бар

Объем системы отопления определяется несколькими способами:

• при составлении аксонометрической схемы трубопроводов и выполнении гидравлического расчета, в частности, определения диаметра трубопроводов и их длины.
• Либо укрупненным способом в зависимости от назначения системы и тепловой мощности.

Укрупнено удельный объем теплоносителя системы рассчитывается следующим образом исходя из насыщенности системы отопительными приборами:

1. Котельная – 13 л/кВт;
2. Система отопления – 11 л/кВт;
3. Радиаторы систем отопления – 15 л/кВт;
4. Конвектора — 8 л/кВт;
5. Теплый пол – 18 л/кВт.

В качестве примера рассчитаем объем расширительного бака для системы отопления жилого дома тепловой мощностью 8 кВт:

• Объем системы, состоящей из сети трубопроводов, котла и радиаторов примерно составит 312 литров.
• Коэффициент температурного расширения теплоносителя ?темп=0,033.
• Pабс min=1+0,6=1,6 бар
• Pабс max=1+3=4 бар
• Vбак= 312*0,033/ (1-1,6/4)=17 литров.
• Ближайший объем доступного бака равен 25 литров, который и принимаем к установке.

santech-info.ru

Расширительные бачки открытого типа

Конструктивной особенностью расширителей открытого типа является контакт теплоносителя с атмосферой. Циркуляция в системах с расширителем этого типа конвекционная. При нагреве объем жидкости растет, его избыток поглощается резервуаром емкости.

При падении температурных показателей жидкость возвращается обратно самотеком, под действием гравитации. Из-за нулевого давления в баке, устройство не требует прочной металлической конструкции, поэтому:

• в изготовлении корпуса применяется любой металл;
• может использоваться готовая емкость из термостойкого пластика;
• не принципиальной является форма резервуара.

В дачных домиках такое оборудование может быть собрано из подручных средств. В качестве емкости можно использовать пластиковую канистру или бочку, оборудованную приемным патрубком и выводом для перелива.

Внешне это обычный металлический бак, верхняя плоскость которого снабжена отверстием для обслуживания и добавления жидкости. Защиту от засора обеспечивает негерметичная крышка. В нижней части или на боковой плоскости предусмотрены крепежные узлы.

Открытые системы отопления применяются в малоэтажных строениях, где объем теплоносителя и протяженность отопительных коммуникаций сравнительно невелики. Требования к установке несложные:

• расширитель ставится на максимуме высоты, на линии подачи;
• подача подключается к баку через патрубок;
• для стока избытка жидкости выполняется врезка перелива выше расчетного уровня.

Чтобы обеспечить циркуляцию самотеком, для монтажа рекомендуется использовать трубы увеличенного сечения.

Обычно бак стараются монтировать в отапливаемом помещении, обустроенном утепленном чердаке, а если это невозможно, то емкость потребуется утеплить. Наличие утеплителя не допустит промерзания жидкости и потери работоспособности системы.

Расширительные бачки закрытого типа

Конструктивной спецификой закрытых модификаций бака является полная герметичность, что позволяет поддерживать необходимое для циркуляции давление в любой точке системы.

Резервуар внутри разделен мембраной на воздушную и жидкостную части. Каждый из отсеков полностью герметичен – азотосодержащая смесь из воздушного отдела никогда не смешается с теплоносителем, наполняющим жидкостный отсек.

Принцип работы расширителя заключается в том, что нагретая жидкость из системы выталкивается в жидкостную часть бака и начинает давить со своей стороны на герметичную мембрану. Перегородка деформируется и воздействует на воздушную часть, сжимая ее.

В результате объем воздушной камеры бака уменьшается, а газ в ней сжимается. Эта ситуация способствует увеличению давления в системе. Как только происходит нормализация давления, теплоноситель из жидкостного отсека выталкивается обратно.

Если же давление стремительно растет, то, при достижении критического объема жидкости в баке, срабатывает предохранительный клапан. В результате произойдет удаление излишнего количества теплоносителя из емкости.

В зависимости от формы все закрытые расширители для установки в отопительную систему разделяются на такие виды:

1. Шаробразные – разновидность мембранной конструкции с эластичной перегородкой. При поступлении жидкости она растягивается и принимает весь избыточный объем. Сам бак имеет вид шарообразной капсулы.
2. Овальные – еще один вид мембранных гидрокомпенсаторов. Баллон расширителя традиционно разделен гибкой мембраной на газовую и жидкостную камеры, но конфигурация корпуса имеет несколько вытянутую по вертикали форму.

Внешне овальные расширители представляют собой баллон цилиндрической формы, окрашенный в красный цвет. С одной стороны, предусмотрен ниппель для создания давления в газовой камере, с другой – патрубок, через который осуществляется подключение к системе.

На корпусе наварены крепежные узлы, которые обеспечивают навесной монтаж оборудования и способны выдержать его рабочий вес. Шарообразная модификация бака отличается от овальной лишь формой.

В системах закрытого типа самотечная циркуляция не сможет обеспечить необходимый уровень давления. Поэтому в конструкцию включают циркуляционный насос.

Сам расширитель может ставиться в любой точке системы, но при выполнении монтажных работ желательно учесть следующие рекомендации:

• лучшее место для установки – обратная линия, до точки врезки насоса;
• подачу теплоносителя лучше подвести сверху, что позволит уменьшить проникновение воздуха и сохранит работоспособность при повреждении мембраны;
• недостаток основного объема можно компенсировать установкой дополнительного расширителя с меньшей емкостью.

При установке не возбраняется учитывать интерьер помещения, если в этом есть необходимость. Для контроля уровня давления расширитель должен быть оборудован манометром.

Возможность размещения недалеко от котла снимает вопрос о необходимости утепления резервуара. Оборудование находится в теплом помещении, что обеспечивает удобство эксплуатации.

Какая конструкция лучше?

Системы, в зависимости от устройства и материала расширительного бака, различаются перечнем плюсов и минусов. Но, по мнению экспертов и опытных пользователей, преимущества в функциональности на стороне закрытых вариантов.

Плюсы и минусы открытого бака

Самопроточная система нуждается в трубах большего диаметра, что в свою очередь напрямую увеличивает расходы. Бюджет обустройства отопительной системы с открытым расширителем незначительно увеличивается, хотя и остается сравнительно небольшим.

Основными преимуществами такого варианта считаются простота, плюс низкая стоимость комплектующих и монтажных работ. Еще одной положительной особенностью является отсутствие необходимости в контроле уровня давления.

Однако минусов значительно больше:

• применение незамерзайки опасно из-за токсичных испарений;
• возможности монтажа ограничены только верхней точкой системы;
• постоянный контакт с атмосферой увеличивает риск воздушных пробок и коррозии;
• медленный разогрев;
• перепады температур, сопровождающие конвекционную циркуляцию, ускоряют износ оборудования;
• применяется в отоплении малоэтажных строений, максимум в два этажа;
• большие теплопотери и расход энергии для разогрева.

Еще один недостаток открытой системы – потери от испарения и переливов. Поэтому при монтаже бака следует позаботиться о доступности доливного отверстия.

Плюсы и минусы закрытого бака

Если по ценам и простоте монтажных работ выигрывают открытые расширители, то функциональность – сильная сторона закрытого бака, который еще называют экспанзомат. Именно на них стараются заменить открытые модификации при обновлении отопительной системы.

Экспанзоматы обладают следующими преимуществами:

• полная герметичность позволяет использовать антифриз;
• место размещения расширителя не влияет на работоспособность системы;
• изоляция внутреннего пространства бака сводит к минимуму вероятность воздушных пробок и возникновения коррозии;
• после запуска система прогревается быстрее, более чувствительна к регулировке температурных режимов;
• меньшая разница между эксплуатационными условиями линий подачи и обратки, что в результате повышает эксплуатационный ресурс;
• не требует монтажа труб большого диаметра, что позволяет сэкономить на сооружении;
• не требует постоянного внимания к уровню и состоянию жидкости;
• возможность применения в системах, рассчитанных на несколько этажей;
• небольшие теплопотери, сокращающие затраты при эксплуатации оборудования.

При выборе расширителей этого типа могут встречаться герметичные баллоны с неразборной конструкцией. При неисправности диафрагмы баллон придется менять на новый.

Из минусов важно отметить сложность конструкции, особые требования к материалам, которые увеличивают стоимость оборудования. К этому можно добавить необходимость постоянного контроля давления и его восстановления при необходимости.

Правила расчета емкости резервуара

Расширитель любого типа будет эффективным только при правильном выборе объема. Для этого следует учитывать способность жидкости расширяться в период нагревания. Вода в отопительных кольцах расширяется на как минимум 3 % от общего объема водяной системы, антифриз — практически на 5%.

Жидкости относятся к разряду несжимаемых сред, поэтому бачок им должен обеспечить достаточный резерв на тепловое расширение с некоторым запасом. При условии полного заполнения контура теплоносителем даже тепловое расширение в расчетных объемах может привести к сбросу жидкости через предохранительный клапан и проливу теплоносителя на пол.

Поэтому, чтобы превышение объема расширяющегося теплоносителя не приводило к авариям, закрытые бачки для небольших контуров в частных домах приобретают так, чтобы их объем был равен 10 % от полного объема циркулирующего по системе теплоносителя. Это правило действительно для систем емкостью до 150 л.

Если по отопительному кольцу перемещается больше 150 л теплоносителя, то емкость закрытого бака рассчитывают путем умножения полного объема жидкости на коэффициент ее расширения при конкретных значениях рабочей температуры в системе.

К полученному значению нужно прибавить размер водяного затвора, т.е. объема теплоносителя, образовавшегося в баке в результате стандартного статического давления жидкости. Для больших отопительных колец этот показатель, как правило, равен 0,5% от полного объема теплоносителя, для малогабаритных, вместимостью до 150 л, он принимается 20%.

Полученная сумма умножается на поправочный коэффициент, определяемый по значениям предварительного и окончательного давления в отопительной системе. Предварительное принимается из расчета, что на 10 м высоты контура приходится 1 бар. Окончательное давление формируется в результате работы системы.

Расчет объема бачка закрытого типа для крупных сложных отопительных конструкций выглядит так:

Вместимость открытого типа строго не регламентируется нормативами, но есть правило: объем открытого бачка до патрубка перелива должен составлять 3,5 — 4 % от общего объема теплоносителя в отопительном контуре.

Такой оценки достаточно для небольшого дачного домика, а вот строение для постоянного проживания потребует более точного расчета. В первую очередь потребуется выяснить общий объем системы отопления.

Варианты расчета общей емкости отопления

Этот показатель можно определить с разной степенью точности тремя основными способами. Во-первых, на основе паспортных данных котла.

Так, на единицу мощности котельного оборудования необходимо около 15 литров жидкости. Чтобы получить нужные данные, потребуется 15 умножить на мощность котла, указанную в техпаспорте.

Во-вторых, можно выяснить объем с помощью водомера при наполнении системы. По мере наполнения учитывается количество использованной жидкости. Это более точный и хлопотный вариант.

Третий способ предполагает рассчитать суммарный объем всех элементов системы отопления. Это самый точный вариант.

Емкость теплообменника котла, радиаторов, конвекторов, измерительных приборов можно выяснить по паспортным характеристикам. Для вычисления емкости труб применяются данные из таблицы.

В таблице указан объем труб на метр длины, выполненных из самых ходовых и современных материалов. Внутренний диаметр указан в дюймах от 0,5 до 1,5 единиц.

Еще один способ, претендующий на высокую точность, – вычисление по формуле:

Vобщ = π x D2 x L/4

Где:

• π равно 3,14;
• D обозначает параметры внутреннего диаметра труб;
• L указывает на протяженность трубопровода системы.

После получения необходимых данных их суммируют и получают общий объем системы, который используют в дальнейших расчетах.

Выбор расширительного бака по таблице

При наличии необходимых данных оптимальный вариант расширителя можно подобрать по таблице объемов и расчетного давления.

Общий объем системы рассчитывается по указанной методике, параметры давления актуальны только для закрытых модификаций и указаны в паспортных данных оборудования.

Этот вариант не требует специальных расчетов, кроме вычисления общего объема системы. Использование таблицы значительно облегчает и ускоряет выбор расширителя с необходимой емкостью резервуара.

Использование формул для расчета

Если данных таблицы недостаточно, есть возможность рассчитать необходимый показатель объема емкости самостоятельно.

Для этого используют следующую формулу:

Vb = Vc x k/D

Где:

• Vb обозначает искомую емкость расширителя;
• Vc – общую емкость системы;
• k – коэффициент расширения жидкости при нагреве;
• D – коэффициент эффективности расширителя.

Из необходимых для расчета данных неизвестными остаются коэффициенты k и D. Первый – величина табличная, а второй вычисляют по отдельной формуле.

Также существует и используется таблица температурного расширения. Она позволяет определить коэффициент для систем с водой или антифризом. Величина не является линейной, меняется при нагреве, в зависимости от наличия и концентрации гликоля в жидкости.

Для воды концентрацию этиленгликоля принимают за «0», для антифриза концентрацию определяют по данным, заявленным производителем. Температурой нагрева считают эксплуатационную для конкретной системы.

Чтобы самостоятельно рассчитать коэффициент эффективности расширительного бака, применяется формула:

(Qm – Qb) : (Qm + 1)

Где:

• Qm — максимальное давление системы по паспортному порогу срабатывания предохранительного клапана;
• Qb – предварительное давление в воздушной камере расширителя по техпаспорту.

Если последний параметр неизвестен, его измеряют при накачке либо путем стравливания через ниппель баллона.

Другие способы расчета

Помимо самостоятельных подсчетов с помощью формул и таблиц есть альтернативные способы. Доступный вариант расчета – помощь онлайн калькулятора.

Еще один вариант получить нужные данные – обращение к профессиональным проектировщикам. Это максимально надежный способом, но точность полученной информации обойдется достаточно дорого.

Как правильно выбирать расширительный бачок?

Определяться с типом отопительной системы рекомендуется еще на этапе планирования. Выбор бака обычно откладывается на период после возведения коробки, когда система смонтирована, ее объем известен.

При подборе оптимального варианта расширительного бака рекомендуется

• ориентироваться на объем закрытого расширительного бачка, превышающий значение температурного расширения теплоносителя;
• при покупке следует обратить внимание на подключение, форму емкости и расположение разъемов для крепежа – это позволит избежать неожиданностей в процессе монтажа;
• важно уделить внимание инструкции на корпусе, которая содержит полезную информацию по установке и технические параметры.

При покупке лучше ориентироваться на проверенного производителя, даже если его баллоны будут стоить дороже. Это станет залогом долговечности отопительной системы, правда, при условии правильной эксплуатации и регулярного обслуживания.

Перед подключением предварительное давление в газовом отсеке мембранного бачка настраивают на значение, равное показателям статического давления столба теплоносителя в отопительном контуре. Настройка производится обычным автомобильным насосом, контролируется манометром.

Нельзя путать расширители для отопительных систем и гидроаккумуляторы для линий холодного водоснабжения. Они отличаются внешним видом и конструктивными особенностями.

Первые окрашены красным и обычно не разборные, вторые имеют голубой цвет, снабжены съемным фланцем для ремонта мембраны.

Выводы и полезное видео по теме

Видео поможет определиться с параметрами расширителя закрытой модификации, уяснить отличия баллонов для отопления и бойлерных систем:

Принцип работы и особенности выбора емкости в видео ролике:

Отопительная система частного дома может быть выполнена по открытой либо закрытой схеме, что требует монтажа расширителя соответствующей конструкции. Ключевым фактором его работоспособности является объем, который можно рассчитать самостоятельно или доверить это дело профессиональным проектировщикам.

Правильно подобранное оборудование поможет сохранить нужный литраж жидкости в открытой системе, а в герметичном отоплении поддержит уровень рабочего давления.

sovet-ingenera.com

Другие статьи по теме:

Разделительный трехходовой клапан Теплоаккумулятор своими руками Средство для чистки теплообменников Электродный котел Жидкость для промывки теплообменников газовых котлов Электро котел отопление