Плоский расширительный бак


Мембранный расширительный бак предназначен для компенсации температурного расширения теплоносителя и поддержания необходимого давления в закрытых системах отопления.

Жидкости, которые используются в системах отопления, при нагревании, за счет теплового расширения, увеличивают свой объем. Например, объем воды при нагревании до 90 оС увеличивается на 3,55%. Если в качестве теплоносителя в системе отопления применяют антифриз на основе этиленгликоля, то объем жидкости увеличивается еще более.

Мембранный расширительный бак для отопления. Устройство и схема работы. Через воздушный клапан (ниппель) воздушную камеру автомобильным насосом наполняют сжатым воздухом.

В закрытой системе отопления без расширительного бака даже незначительное повышение температуры приведет к резкому росту давления и срабатыванию предохранительного клапана. Избыточная часть теплоносителя через клапан выльется наружу.


Мембранный расширительный бак для отопления представляет собой сосуд, разделенный на две части подвижной мембраной. Одна часть сосуда соединена с системой отопления и заполнена теплоносителем. В другую часть сосуда закачивается воздух под определенным давлением.

При изменении объема жидкости в системе отопления, мембрана в баке перемещается в ту или другую сторону. В результате объем, занимаемый жидкостью в баке, тоже меняется. Сжатый воздух по другую сторону мембраны действует как пружина, поддерживая рабочее давление теплоносителя и не допуская срабатывания предохранительного клапана.

Эксплуатационные ограничения и требования безопасности

В зависимости от конструкции расширительного бака и применяемых материалов производители накладывают определенные ограничения на их использование в системах отопления.

Как правило, производители предъявляют определенные требования к составу и коррозионным свойствам жидкости — теплоносителю в системе отопления. Например, ограничивают содержание этиленгликоля в растворе антифриза.


Запрещается использование расширительного бака при давлениях, превышающих допустимые величины, указанные в технической документации производителя. В месте присоединения расширительного бака к системе отопления, обязательно требуется установка группы безопасности, которая контролирует и ограничивает давление в баке.

В системах отопления частных домов и автономного отопления квартир используют баки и другое отопительное оборудование с рабочим давлением не менее 3 бар.

Не допускается расширительный бак для отопления использовать в системах питьевого водоснабжения.

Установка, монтаж и подключение расширительного бака

Расширительный бак подключают к обратному трубопроводу отопительной системы со стороны всасывания циркуляционного насоса. 1 — мембранный расширительный бак; 2 — присоединительная запорная арматура и сливной кран; 3 — циркуляционный насос; 4 — кран подпитки

Расширительный бак устанавливают в отапливаемом помещении. Бак размещают в месте, легко доступном для обслуживания. Монтаж производят так, чтобы имелся доступ к воздушному ниппелю, фланцу и присоединительной арматуре.


Рекомендуется расширительный бак устанавливать вертикально, присоединительным патрубком вниз, а воздушным ниппелем вверх.

Расширительные баки небольшого размера обычно крепятся к стене с помощью кронштейна. Детали крепления, как правило, в комплект изделия не входят и заказываются отдельно. Баки большого размера устанавливают на пол, на ножках.

Расширительный бак подключают к обратному трубопроводу отопительной системы со стороны всасывания циркуляционного насоса.

Присоединительная арматура для расширительного бака позволяет отключать бак от системы, сливать воду из бака, пломбировать запорный кран.

В месте подключения, на линии к баку необходимо устанавливать запорную арматуру, защищенную от случайного закрывания. Кроме того, следует установить сливной (дренажный) кран для опорожнения бака. Производители баков обычно предлагают специальную присоединительную запорно — дренажную арматуру для своих изделий. Такие комплекты необходимо заказывать отдельно.

Для присоединения бака к обратному трубопроводу следует использовать трубы с внутренним диаметром, равным диаметру присоединительного патрубка бака.

Расширительный бак соединяют с системой отопления после промывки системы.

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 :

Po > Pст + 0,2 бар,

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.:

Рнач > или = Ро + 0,3 бар

(например, если Ро = 1 бар, то Рнач >= 1,3 бар)


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.

Далее, включаем котел и разогреваем систему отопления до максимальной рабочей температуры (например, 75 оС). 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:

Ркон < или = Ркл — 0,5 бар,

где Ркл — давление открытия предохранительного клапана системы отопления.

(например, если Ркл = 3 бар,  то давление в системе доводим до Ркон <= 2,5 бар при температуре теплоносителя 75 оС)

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.


к 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.

Расчет объема расширительного бака для отопления


Объем расширительного бака выбирается таким образом, чтобы  при нагреве теплоносителя до максимальной рабочей температуры, рост давления в системе отопления не превышал допустимой величины (оставался ниже давления срабатывания предохранительного клапана).

Объем расширительного бака для системы отопления емкостью до 150 литров

Для систем отопления, содержащих небольшое количество теплоносителя, до 150 литров, объем расширительного бака выбирают по упрощенной формуле:

Vn = 10 — 12% x Vs ,

где: Vn — расчетный объем расширительного бака; Vs — полный объем системы отопления.

Выбирают бак с номинальным объемом больше расчетного.

Расчет емкости расширительного бака для системы отопления объемом свыше 150 литров

Расчет начинают с определения приращения объема теплоносителя — дополнительного объема, который образуется в результате нагрева жидкости до рабочей температуры — Ve.

Ve = Vs x n%,

где, Vs — полный объем системы отопления; n% —  коэффициент расширения жидкости в системе отопления.

Значение коэффициента расширения n%, при максимальной рабочей температуре теплоносителя (воды) в системе отопления, определяется из таблицы:

T oC405060708090100nv%0,751,171,672,242,863,554,34


Коэффициент расширения для антифриза на основе водного раствора этиленгликоля (Тосол и др.) определяется по формуле:

na% = nv% x (1 + ea% / 100),

где nv% — коэффициент расширения воды из таблицы выше; ea% — процентное содержание этиленгликоля в растворе антифриза.

На втором этапе расчета (вторым действием) определяют объем водяного затвора в баке, Vv — это объем теплоносителя, который изначально заполняет расширительный бак под действием статического давления в системе отопления. Емкость водяного затвора определяют по формуле:

Vv = Vs x 0,5% , но не менее 3-х литров.

На третьем этапе находим начальное давление в системе отопления — Po.  Оно равно статическому давлению в системе отопления и определяется из расчета 1 бар = 10 метров водяного столба. Высота водяного столба в системе отопления равна расстоянию по вертикали между крайней нижней и самой верхней точкой системы, в которых находится теплоноситель. По чертежам или в натуре определяют вертикальные отметки крайних точек системы отопления. Разница между верхней и нижней отметками и будет равна высоте водяного столба жидкости в системе.

На четвертом этапе расчета определяют величину максимального рабочего давления в системе отопления — Pe. Максимальное рабочее давление должно быть меньше давления срабатывания предохранительного клапана в системе отопления на величину, минимум 0,5 бар.


Pe = Pk — (Pk x 10%), но обязательно Pk  — Pe => 0,5 бар.

где: Pk — давление срабатывания предохранительного клапана.

В заключении расчета определяют необходимый объем мембранного расширительного бака для отопления по формуле:

Vn = (Ve + Vv) x (Pe + 1)/(Pe — Po)

Выбирают бак с номинальным объемом больше расчетного.

Пример расчета расширительного бака (читать далее . . . . )

Уважаемые читатели!

Подписывайтесь на канал и не забывайте ставить лайки, это настраивает Вашу персональную ленту Дзен на показ большего количества статей про строительство частного дома, если эта тема вам интересна.

Источник: zen.yandex.ru

Расчет объема«>Расчет объема

С конструкцией все более-менее ясно, теперь разберемся с объёмом бачка. Очень важно правильно подобрать необходимый размер изделия. Почему? Рассмотрим два варианта развития событий:

  • если бачок слишком маленький;

Теплоноситель нагрелся и расширился. Его избыток вытиснился из контура в емкость бака. По мере нагревания жидкости вакуумный расширительный бачок для отопления заполнился полностью, что повлекло за собой повышение давления в системе. Для избегания аварийных ситуаций в контуре предусмотрены специальные клапаны, которые работают в автоматическом режиме. Когда давление достигает критического значения, происходит выброс теплоносителя наружу. Что же происходит после того, как жидкость остывает? Она уменьшается в объёме, мембрана вытесняет теплоноситель из бачка обратно в контур, но этого оказывается недостаточно.

Выброшенная жидкость при аварийном срабатывании клапана покинула систему безвозвратно. Это привело к падению давления. У нагревателей есть требования к минимальному уровню давления в системе, при котором они могут функционировать. Если показатель манометра опускается ниже этого уровня, котел перестает включаться. То есть получается, если произошел аварийный выброс теплоносителя, то котел после этого может и не включиться. Зимой, когда на улице мороз, а вы в поте лица трудитесь во благо своего бюджета, размораживание системы может произойти в считаные часы. По возвращении домой вас может ждать неприятная неожиданность;

Во многих моделях современных нагревателей установлены плоские расширительные баки. Для системы отопления их обычно не хватает, поэтому устанавливают дополнительные. Объёмы основного и дополнительного баков суммируются.

  • если бачок больше необходимого;

Это приемлемый вариант с технической точки зрения. Все будет работать, у системы будет хороший запас для расширения теплоносителя. Остается вопрос о рациональности покупки более дорогого изделия, которое при этом занимает место в доме. Также остается нерешенным эстетический аспект. Поэтому чтобы не делать необдуманных покупок, следует разобраться в методах расчёта объёма расширительного бака.

Рассмотрим несколько вариантов расчета мембранного расширительного бака для отопления.

Для первого расчета понадобятся следующие значения:

  • процент расширения теплоносителя при нагреве (ПР) – в среднем для воды этот показатель достигает 5%. Многие учитывают запас и делают вычисления с учетом 10%. Так как у незамерзающих жидкостей, таких как антифриз, процент расширения больше, чем у воды;
  • количество теплоносителя в контуре в литрах (КТ) – в идеале эта величина должна быть уже известной, так как она рассчитывается на этапе проектирования системы отопления и выбора котла. Если нет, то можно вычислить исходя из мощности котла. Ее нужно умножить на 15 литров;
  • максимально допустимый уровень давления в контуре (Д макс) – значение, указанное в технической документации нагревателя;
  • давление в мембранном баке системы отопления (Д бак) – среднее значение составляет полторы атмосферы.

Объём вычисляется по формуле:Безымянный 2

Для второго варианта расчета нам пригодятся все вышеуказанные показатели, а также дополнительно нужно рассчитать эффективность расширительного бака (Эф бак). Для этого можно воспользоваться формулой:1

Зная значение эффективности бачка, можно вычислить его объём по формуле:

Безымянный 1

Третий способ самый простой и самый топорный. Для расчета нужно знать только количество теплоносителя в системе (КТ). Расчет следующий:

Для воды = КТ / 10%

Для незамерзающей жидкости = (КТ / 10%) + 50%

 

После того как объём бачка определен, остаётся только осуществить установку мембранного расширительного бака в систему отопления.

Источник: utepleniedoma.com

Какова функция расширительного бака для системы отопления?

Назначение устройства кроется в его названии.

Контур отопления и котел рассчитаны на определенное давление. Но нагретый теплоноситель увеличивается в объеме, поэтому оказывает большее давление. Это в итоге может привести к течи в слабых местах.
Компенсацию роста давления должен обеспечить элемент, который аккумулирует в себе часть жидкости.

Типы расширительных бачков

В зависимости от того, в каком типе отопительной системы применяются баки, они подразделяются на 2 вида.

Открытого типаБак открытого типа

Такой бак используется для открытого отопления
без применения принудительной циркуляции
. Он представляет собой емкость без верха. На дне у бака есть отверстие, к нему при помощи резьбы подсоединяется трубопровод отопления.

В некоторых домах до сих пор можно встретить емкость, она справляется со своей функцией, при этом является достаточно устаревшей и имеет ряд недостатков:

  • необходимость размещения бака на высоте;
  • испарение жидкости из емкости;
  • ускорение коррозийных процессов в разных участках отопительной системы из-за контакта теплоносителя с воздухом;
  • большие размеры бака.

В связи с этим минусами сейчас все популярнее становятся закрытые расширительные баки.

Закрытого типа или мембранный

Применяются такие резервуары для отопительных систем с принудительно циркуляцией. Емкость Закрытый тип бачковкомпенсирует скачок давления не только при нагреве теплоносителя, но и при включении циркуляционного насоса.

Его еще называют  баком мембранного типа из-за особенности внутреннего строения. Это сферический или плоский резервуар, который внутри резиновой мембраной разделен на две полости:

  • одна заполняется теплоносителем через патрубок с резьбой;
  • другая – инертным газом или воздухом.

Во второй емкости есть ниппель, регулирующий давление газа. Отсеки не соединяются друг с другом.

Принцип действия закрытого бака прост:

  • избытки горячего теплоносителя попадают в одну из камер, объем которой увеличивается;
  • давление в газовом отсеке растет, что позволяет скомпенсировать напряжение в отопительной системе.

Когда теплоноситель остужается, процесс в баке идет по обратному пути.

Принцип работыСуществуют 2 разновидности емкости закрытого типа в зависимости от мембраны:

  1. В одних мембрана выполнена в виде диафрагмы, которую нельзя сменить. Такие емкости дешевле.
  2. Во втором виде закрытых приборов мембрана съемная и имеет вид груши.

Выбор зависит от возможностей покупателя. При этом надо учесть, что повреждение этого резинового элемента происходит достаточно редко.

Расчет объема

Рассчитать объем бака самостоятельно можно, используя несколько онлайн-калькуляторов, или по Разные объемыдостаточно простой формуле:

Vбака=(Vсистемы * k)/(1-Pминмакс), где

Vбака – объем бачка;

Vсист – общий объем отопительной системы, включая все радиаторы, теплый пол, котел и т.д.;

k – коэффициент расширения жидкости, для воды его значения в зависимости от нагрева от 10о до максимальной температуры теплоносителя указаны ниже в таблице;

Pмин – исходное давление в емкости;

Pмакс – максимально возможное давление в резервуаре, которое рассчитывается по настройкам предохранительного клапана с учетом разницы высот расположения врезки бачка и клапана.

Таблица. Коэффициент расширения воды в зависимости от нагрева при начальной температуре в 10оС.

Температура от 10 Значение k, %
До 40 0,8
До 50 1,2
До 60 1,7
До 70 2,3
До 80 2,9
До 90 3,6
До 100 4,3
До 110 5,2

Полезные советы при подборе

При покупке и установке расширителя стоит учесть несколько нюансов.

  1. При выборе места для монтажа бачка необходимо учесть, что его нельзя устанавливать сразу за циркуляционным насосом.
  2. Имеющиеся в продаже баки бывают двух цветов: красные и синие. В первых мембрана более крепкая, но выполнена из технической резины. Синие бачки используют для водоснабжения, в них резина пищевая, но она менее прочная и долговечная.
  3. При монтаже нужно пользоваться специальным герметиком.
  4. Если вы решили остановиться на открытой системе, то бак необходимо поставить на самой высокой точке, а при монтаже трубопровода соблюдать рекомендованный уклон.
  5. Размер бачка не должен быть меньше расчетного значения, допускается несколько больший объем. При применении принудительной циркуляции емкость не может быть меньше 15 л.
  6. В качестве теплоносителя может выступать антифриз. Для гликолевой смеси лучше выбирать резервуар-расширитель, объем которого больше расчетного вдвое.

Установка

Если вы уверены в расчетах и собственных силах, бачок и все материалы куплены, то можно установить емкость самостоятельно.

Из инструментов вам понадобятся:

  1. Ступенчатый и разводной ключи;
  2. Паяльное устройство для пластиковых труб;
  3. Ключ для монтажа труб из пластика;
  4. В некоторых случаях нужен сварочный аппарат и УШМ.

Установку производят с учетом некоторых правил.

  1. Бак должен быть смонтирован и установлен так, чтобы можно было к нему беспрепятственно подойти для регулировки и обслуживания.
  2. Температура в помещении не должна быть ниже 0.
  3. На подводящей трубе нужно установить предварительно запорный вентиль, который позволят снять расширитель для обслуживания и ремонта.

После установки бака нужно запустить всю систему отопления. Если в ней обнаружено закипание, то причина кроется в неправильно выбранном диаметре труб. Дело не в бачке.
О монтаже расширительного бачка рассказывается в следующем видео:

Источник: klimatlab.com

Плоский расширительный бакИзменение давления при температурном расширении без учета деформации элементов системы можно рассчитать по формуле:   Δp = βt · Δt / βv, где β – коэффициент температурного расширения воды, 1/°С; Δt – изменение температуры воды, °С; βv – коэффициент объемного сжатия воды, 1/Па. Расчеты показывают, что в жесткой замкнутой системе, изменение давления составляет порядка 3 бар /°С.        Если учитывать деформации труб, то результаты получатся следующие:  

  • при стальных и медных трубопроводах – в среднем 2,2 бара/°С:
  • при полимерных и металлополимерных трубопроводах – всреднем 1,2 бара/°С. 

Как работает расширительный бак VALTEC

В расширительном мембранном баке находится диафрагма, которая разделяет его на две части, одна из которых содержит азот, находящийся под начальным избыточным давлением, а в другую часть поступают излишки теплоносителя из системы.

Первоначально весь объем расширительного бака полностью занят азотом; при нагреве теплоносителя его объем увеличивается, что приводит к сжатию азота. Давление азотной подушки увеличивается и выравнивается с давлением в системе отопления на данном статическом уровне. Когда температура теплоносителя и, соответственно, его объем уменьшается, давление азотной подушки возвращает теплоноситель обратно в систему, не давая давлению в системе снизиться ниже настроечного уровня.

Плоский расширительный бакВнутренняя поверхность корпуса мембранного расширительного бака в условиях эксплуатации зачастую является зоной возможного выпадения конденсата. При наличии в газовой подушке кислорода неизбежно начнется интенсивная коррозия металла корпуса бака. Именно поэтому производителями закачивается в бак нейтральный азот, а не атмосферный воздух, содержащий водяные пары и кислород. Подкачивая в газовую полость воздух, пользователь невольно сокращает срок службы мембранного бака.

Место подключения расширительного мембранного бака VALTEC к системе отопления

Давление в точке подключения мембранного бака к системе всегда равно статическому давлению в данной точке при данных температурных параметрах.

Плоский расширительный бакДоказать приведенное выше высказывание очень просто. Если допустить, что давление в точке подключения бака изменяется, то придется признать, что объем теплоносителя в баке тоже изменился. А этого быть не может, т.к. взяться лишнему теплоносителю в замкнутой системе неоткуда, да и бесследно исчезнуть он тоже никак не мог. Надо отметить, что это правило распространяется только на систему с одним расширительным баком.

Таким образом, от места расположения расширительного бака зависят параметры работы всех остальных элементов системы отопления, требуемое начальное давление в расширительном баке и сам объем бака.

Плоский расширительный бакПри выборе места присоединения расширительного бака следует помнить, что чем выше давление в системе отопления, тем меньше вероятность ее завоздушивания.

 

Плоский расширительный бакЕсли мембранный бак присоединяется к системе непосредственно после циркуляционного насоса, следует проверить, чтобы перед насосом сохранялся антикавитационный запас по давлению.

На рис. 1 приведено несколько вариантов присоединения мембранного бака к системе отопления со следующими высотными параметрами:

  • превышение верхней точки системы над нижней (H) – 10 м;
  • теплогенератор и предохранительный клапан расположены на 2 м выше нижней точки системы (h1);
  • расширительный бак помещен на 1 м выше точки его подключения к системе (h2);
  • статическое давление на уровне нижней точки системы – 15 м вод. ст.

Плоский расширительный бак

Плоский расширительный бакПлоский расширительный бак

Рис. 1. Варианты подключения мембранного бака к системе отопления

У выносных флажков на рис. 1 обозначены расчетные значения рабочего давления в характерных точках каждой системы (в м вод. ст).

Значение настройки предохранительного клапана принято 33 м вод. ст., напор насоса – 6 м вод. ст., емкость системы – 200 л. Разница максимальной и минимальной температур теплоносителя – 80 ºС.

В табл. 1 приведены расчетные характеристики мембранных баков для схем с их разным подключением.

Таблица 1. Расчетные данные по системам рисунка 1

Схема на рис. 1 Расчетное предварительное давление в баке, м вод. ст. Расчетная емкость бака, л Марка выбранного бака VALTEC
а 13 14,9 VRV18
b 13 14,9 VRV18
c 11 14,2 VRV18
d 11 14,2 VRV18
e 3 11,5 VRV12
f 3 11,5 VRV12

 

Плоский расширительный бакПри установке мембранного бака в гравитационной системе отопления на верхней магистрали его следует смещать от главного стояка в сторону отопительных стояков, чтобы исключить паразитное влияние на циркуляцию остывающего в баке теплоносителя. Главный стояк необходимо оснастить воздухоотводчиком и предохранительным клапаном (рис. 1f).

 

Плоский расширительный бакТеплоноситель должен поступать в мембранный бак сверху. В этом случае отсутствует вероятность попадания воздуха в жидкостный отсек бака. Если это требование выполнить невозможно, рекомендуется соблюдать такие правила: 

  • точка подпитки должна находиться как можно ближе к точке подключения бака;
  • при заполнении системы теплоносителем не допускается использование для выпуска воздуха автоматических воздухоотводчиков (они должны быть закрыты). Выпуск воздуха из системы должно осуществляться через предусмотренные для этого штуцеры с кранами (рис. 2а) или комбинированные краны с дренажом и ручным воздухоотводчиком (рис. 2б);
  • по возможности следует использовать мембранные баки, имеющие верхний патрубок для присоединения воздухоотводчика к жидкостной полости.

Плоский расширительный бакРис. 2. Варианты организации выпуска воздуха из системы с мембранным баком

 

Подбор мембранного расширительного бака VALTEC

Достаточный объем мембранного расширительного бака рекомендуется определять по формуле:

Vб = C · βt / (1 – Pamin / Pamax), (1)

где C – общий объем теплоносителя в системе отопления, л. Включает в себя объем воды в трубах, котле, радиаторах и других элементах системы. Этот показатель подсчитывается по фактической емкости каждого элемента системы; Pamin – начальное (настроечное) абсолютное давление в расширительном баке, бар; Pamax – максимальное абсолютное давление, возможное в расширительном баке, бар.

С определенной погрешностью значение объема теплоносителя в системе можно выбирать из табл. 2. При расчетах на стадии технико-экономического обоснования допускается принимать удельную емкость системы отопления 15 л/кВт.

Значения коэффициента температурного расширения теплоносителя βt, соответствующие максимальной разнице температур воды в неработающей и работающей системе, рекомендуется принимать из табл. 3.

Настроечное абсолютное давление вычисляется по формуле:

Pamin = Pa0 + Pстmax – 0,1· (HБ + h2 + 1), (2)

где Pa0 – атмосферное давление, бар; Pстmax – статическое давление на уровне нижней точки системы, бар; НБ – превышение точки врезки бака над нижней точкой системы, м; h– превышение центра бака над точкой врезки, м.

При расположении бака ниже точки врезки h2 подставляется со знаком «минус».

Абсолютное максимальное давление, возможное в расширительном баке:

Pamax = Pa0 + PПК + PстБ  – PстПК – 0,1· h2, (3)

где PПК – давление настройки предохранительного клапана, бар; PстБ – статическое давление на уровне установки предохранительного клапана, бар; PстПК – статическое давление на уровне врезки в систему мембранного бака, бар.

Таблица 2. Ориентировочный объем теплоносителя в системе

Тип системы и ее элементы Удельный объем теплоносителя, л/кВт Примечания
Котельная 13 без учета объема аккумулирующих емкостей
Система отопления 11 усредненная величина
Конвекторы системы отопления 8  
Конвекторы системы вентиляции 10  
Радиаторы системы отопления 15  

 

Таблица 3. Значение коэффициента температурного расширения теплоносителей βt

Температура, °С Содержание гликоля, %
0 10 20 30 40 50 70 90
0 0,0002 0,0032 0,0064 0,0096 0,0128 0,0160 0,0224 0,0288
10 0,0004 0,0034 0,0066 0,0098 0,0130 0,0162 0,0226 0,0290
20 0,0018 0,0048 0,0080 0,0112 0,0144 0,0176 0,0240 0,0304
30 0,0044 0,0074 0,0106 0,0138 0,0170 0,0202 0,0266 0,0330
40 0,0079 0,0109 0,0141 0,0173 0,0205 0,0237 0,0301 0,0365
50 0,0121 0,0151 0,0183 0,0215 0,0247 0,0279 0,0343 0,0407
60 0,0171 0,0201 0,0232 0,0263 0,0294 0,0325 0,0387 0,0449
70 0,0228 0,0258 0,0288 0,0318 0,0348 0,0378 0,0438 0,0498
80 0,0290 0,0320 0,0349 0,0378 0,0407 0,0436 0,0494 0,0552
90 0,0359 0,0389 0,0417 0,0445 0,0473 0,0501 0,0557 0,0613
100 0,0435 0,0465 0,0491 0.0517 0,0543 0,0569 0,0621 0,0673
110 0,0515 0,0545 0,0568 0,0591 0,0614 0,0637 0,0683 0,0729
120 0,0603 0,0633 0,0653 0,0673 0,0693 0,0713 0,0753 0,0793

 

Плоский расширительный бакКак показывает анализ формулы 1, оптимальный выбор объема расширительного мембранного бака напрямую связан с правильной настройкой предохранительного клапана (согласно СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» это обязательный для экспанзомата элемент). Обычно он настраивается на давление, превышающее допустимое для самого уязвимого элемента системы на 10 % (с учетом разности высот клапана и защищаемого элемента). Поэтому для систем отопления рекомендуется применять клапаны с возможностью регулировки давления настройки. Кроме того, клапан обязательно должен иметь устройство принудительного открывания («подрыва») для периодической проверки его работоспособности и во избежание залипания золотника. Пример такого клапана показан на рис. 3.Плоский расширительный бакРис. 3. Предохранительный клапан VALTEC VT.1831 с возможностью настройки и принудительным «подрывом»

Установка расширительного бака недостаточного объема или некорректный монтаж могут стать причиной неправильной работы системы отопления и даже выхода ее из строя.

Настроечное давление бака не должно быть ниже гидростатического давления на уровне центра бака более, чем на 1 м вод. ст. (0,1 бара). В противном случае уже в процессе заполнения системы полезный объем бака заполнится теплоносителем, и при последующем нагреве и расширении жидкости будет предоставлен меньший объем, чем это необходимо. Иными словами, если в баке настроечное (заводское) давление равно 1,5 бара, то заполнять систему нужно до давления на уровне центра бака, не превышающего 1,6 бара. Если по проекту в системе необходимо установить большее гидростатическое давление, то для этого, перед монтажом бака, в нем необходимо поднять давление при помощи воздушного насоса.

Плоский расширительный бакНекоторое количество теплоносителя в баке, обеспеченное его «недокачкой» до гидростатического на 1 м вод. ст., необходимо на тот случай, когда произойдет охлаждение залитого теплоносителя. Например, если система заполнялась днем при температуре воды 20 °С, и котел по каким-либо причинам не был запущен, при ночном охлаждении теплоносителя его объем уменьшится, что может привести к разряжению в верхних точках системы и интенсивному подсосу воздуха через воздухоотводчики.

В двух одинаковых системах, различающихся только по типу теплоносителя, расширительный бак большего объема потребуется в той системе, где используется незамерзающий теплоноситель на основе гликоля (этилен- или пропиленгликоля), т.к. коэффициент расширения у гликолевых растворов несколько выше, чем у воды.

Таким образом, при переходе с водяной системы на систему с гликолем, возможно, потребуется замена бака на больший по типоразмеру или установка дополнительного расширительного бака.

Сигналом к тому, что система нуждается в баке большей емкости, служит частое срабатывание предохранительного клапана.

Плоский расширительный бакДиаметр подводящей линии к мембранному расширительному баку должен быть не менее рассчитанного по следующей формуле:Плоский расширительный бакПлоский расширительный бакгде Q – мощность котла, Вт; Vk – объем воды в котле, л, с – теплоемкость теплоносителя Дж/кг · К.

 

Примеры обвязки с мембранным бакам

Плоский расширительный бак

Рис. 4. Установка расширительного бака в системе с одним котлом: 1 – расширительный бак; 2 – предохранительный клапан; 3 – циркуляционный насос; 4 – фильтр; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран; 7 – воздухоотводчик

В данном случае экспанзомат расположен на обратном трубопроводе системы, что позволяет эксплуатировать его при меньшей температуре теплоносителя, чем если бы он был установлен на линии подачи. Такое решение позволяет продлить срок службы аппарата. Подключение бака на всасывающем патрубке насоса предохраняет насос от кавитации.

Плоский расширительный бак

Рис. 5. Установка расширительных баков в системе с несколькими котлами и автоматическим ограничением минимальной температуры воды в обратном трубопроводе (предусмотрено по одному баку на каждый котел): 1 – расширительный бак; 2 – группа безопасности (предохранительный клапан, манометр, воздухоотводчик); 3 – циркуляционный насос; 4 – трехходовой смесительный клапан; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран; 7 – гидравлическая стрелка

В данной схеме предусмотрено по одному экспанзомату на котел. Емкость каждого из них должна быть не меньше расчетной на всю систему, т.е. если по расчету ей необходим бак емкостью 80 л, то такой должна быть емкость каждого из устанавливаемых аппаратов. Это обусловлено тем, что при работе на пониженной мощности, когда выключается горелка одного из котлов, также происходит отключение соответствующего циркуляционного насоса и закрытие трехходового клапана. При этом циркуляция воды через отключенный котел отсутствует, и расширительный бак, установленный на данном котле, изолируется от остальной системы. Оставшийся в работе экспанзомат должен обеспечить компенсацию расширения теплоносителя во всем объеме системы. Это положение справедливо и при использовании двухходовых клапанов, выполняющих функцию блокировки котлов.

Плоский расширительный бак

Рис. 6. Установка расширительного бака в системе с несколькими котлами и автоматическим ограничением минимальной температуры воды в обратном трубопроводе (один расширительный бак на всю систему): 1 – расширительный бак; 2 – группа безопасности (предохранительный клапан, манометр, воздухоотводчик); 3 – циркуляционный насос; 4 – трехходовой смесительный клапан; 5 –обратный клапан; 6 – запорный кран; 7 – гидравлическая стрелка

Мембранные баки для систем ГВС

Основное отличие мембранных баков для водоснабжения заключается в том, что вода в них не должна соприкасаться со стенками корпуса, как это допускается в системах отопления. Поэтому в них всегда применяется мембрана камерного типа (в виде мешка). Кроме того, к материалу мембраны баков для водоснабжения предъявляются повышенные требования по допустимости контакта с пищевыми жидкостями.

Расчет мембранного расширительного бака для ГВС производится по формуле 1. Подсчет объема воды в системе ведется с учетом воды, содержащейся в трубопроводах и водонагревателе или теплообменнике.

Плоский расширительный бакКонструкция некоторых водонагревателей предусматривает наличие демпфирующей воздушной подушки в замкнутом объеме самого водонагревателя. Объем этой подушки обуславливается высотой расположения выпускной трубы ГВС и также должен учитываться при подборе расширительного бака ГВС.

Пример установки мембранного бака для ГВС приведен на рис. 7.

Плоский расширительный бак

Рис. 7. Установка расширительного бака в системе горячего водоснабжения: 1 – расширительный бак; 2 – предохранительный клапан; 3 – насос; 4 – фильтр; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран

 

Мембранные баки VALTEC для систем ХВС (гидроаккумуляторы)

Основные функции гидроаккомулятора в системах холодного водоснабжения следующие:

  • снижение количества включений насоса;
  • демпфирование гидроударов и пульсаций воды при работе насоса;
  • поддержание давления в системе в заданном диапазоне;
  • подача воды потребителям в период «пиковых» нагрузок, которые выше производительности насоса.

Гидроаккумулятор работает следующим образом: при включении насоса вода закачивается в бак до максимально установленного значения, после чего насос отключается благодаря срабатыванию реле давления. В течение периода водоразбора объем воды в баке уменьшается, падает и давление в баке. При падении давления до минимально установленного значения насос включается и цикл повторяется.

Правильно подобранный гидроаккумулятор продлевает срок службы насосного оборудования.

Плоский расширительный бакЕсли к гидроаккумулятору присоединить компрессор, поддерживающий постоянное давление в воздушной полости, то получится гидропневмостанция, напор на выходе которой будет постоянным, независимо от разбора воды.

 

Плоский расширительный бакКак правило, производительность насоса подбирается по максимальному требуемому расходу. Грамотно подобрав гидроаккумулятор, можно снизить производительность насоса до среднесуточной часовой производительности. При этом дефицит подаваемой насосом воды в пиковые периоды будет покрываться из гидроаккумулятора.

Большинство производителей мембранных баков рекомендуют объем гидроаккумулятора рассчитывать по формуле:

VГА = 16,5 · Qmax · (Рmах + 1) · (Рmin + 1) / n · (Рmах – Рmin) · (Р0 + 1), л (5) , где

Qmax – средний расход насоса, равный расчетному расходу воду в системе, л/мин;

Рmах – избыточное давление выключения насоса, установленное на реле давления, бар;

Рmin – избыточное давление включение насоса, установленное на реле давления, бар;

Р0 – избыточное давление предварительной накачки воздушной полости бака, как правило, принимаемое (Pmin – 0,5), бар;

n – максимально допустимое число включений насоса, указываемое в паспорте насоса (обычно n = 12–15), 1/ч.

Пример: требуется определить объем гидроаккумулятора для системы с расчетным расходом 22 л/мин, при максимальных и минимальных давлениях на реле соответственно 4,5 и 2,5 бара. VГА = 16,5 · 22 · (4,5 + 1) · (2,5 + 1) / 15 · (4,5 – 2,5) · (2,0 + 1) = 77,6 л. К установке принимается бак VALTEC VAV80.

 

По российским СНиП 2.04.01-85*, объем гидроаккумулятора должен подсчитываться по формуле: VГА = Qhmax / 4n, м3 (6), где Qhmax – номинальная часовая подача насоса, м3/ч, n = 6–10 1/ч.

Полезный объем воды в водяной полости гидроаккумулятора определяется по формуле:

Vв = VГА · (Рmах – Рmin) / (Рmах + 1), л (7)

Пример: требуется определить объем воды в гидроаккумуляторе VALTEC VAV80 при максимальных и минимальных давлениях на реле соответственно 4,5 и 2,5 бара. Vв = 80 · (4,5 – 2,5) / (4,5 + 1) = 29 л.

Особенности монтажа гидроаккумулятора заключаются в следующем. Гидроаккумулятор необходимо снабдить предохранительным клапаном, который должен устанавливаться на подводящем трубопроводе, не далее, чем 1 м от бака. Как вариант: допускается подключение к верхнему патрубку бака, соединенному с водяной полостью, группы безопасности, включающую в себя предохранительный клапан, воздухоотводчик и манометр.

Диаметр подводки к гидроаккумулятору должен быть не меньше диаметра магистрали, к которой она присоединяется.

Требования к материалу мембраны гидроаккумуляторов по длительной прочности гораздо выше, чем для расширительных баков, т.к. здесь мембрана работает в условиях частых знакопеременных нагрузок. В то же время требования к термической стойкости материала мембраны в гидроаккумуляторах ниже, чем у расширительных баков.

 

Признаком неисправности гидроаккумулятора (разрыв мембраны, снижение давления воздушной подушки) служат частые циклы включения/выключения насоса.

Источник: valtec.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.