Что такое полезный объем расширительного бака
Корзина
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Источник
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
Схема 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
Расширительные баки для системы 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
Устройство газового котла со встроенным расширительным баком
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.
При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% – это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом.
Источник
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 12 сентября 2017;
проверки требуют 7 правок.
Расширительный бак — элемент жидкостной системы отопления (или охлаждения, например, двигателей внутреннего сгорания), предназначенный для приёма избытка теплоносителя, возникающего при её тепловом расширении в результате нагревания.
Назначение[править | править код]
Внутреннее пространство всех элементов системы отопления (трубопроводов, отопительных приборов, арматуры, оборудования и т. д.) заполнено теплоносителем. Получающийся при заполнении объём теплоносителя в процессе эксплуатации системы претерпевает изменения: при повышении температуры теплоносителя он увеличивается, при понижении — уменьшается. Соответственно изменяется внутреннее давление. Однако эти изменения не должны отражаться на работоспособности системы отопления и, прежде всего, не должны приводить к превышению предела прочности и разрушению любых её элементов. Поэтому в систему водяного отопления вводится дополнительный элемент для вмещения расширения объёма воды — расширительный бак.
Классификация[править | править код]
Расширительный бак может быть открытым, сообщающимся с атмосферой, и закрытым (мембранным), находящимся под переменным, но строго ограниченным избыточным давлением.
Открытый расширительный бак[править | править код]
Открытые расширительные баки размещают над верхней точкой систем — в чердачном помещении, на лестничной клетке или на кровле зданий и в ряде случаев покрывают тепловой изоляцией. Их изготовляют цилиндрическими или прямоугольными из листовой стали и сверху снабжают люком для осмотра и окраски.
В корпусе бака имеется два или более патрубков:
- патрубок для присоединения расширительной трубы, по которой вода поступает в бак;
- патрубок для циркуляционной трубы, через которую частично отводится охладившаяся вода, создавая циркуляцию и обеспечивая определенный тепловой режим бака (в отапливаемом помещении бак не теплоизолируется и соединяется с системой одной трубой, присоединяемой к патрубку);
- патрубок для контрольной (сигнальной) трубы;
- патрубок для соединения бака с переливной трубой, сообщающейся с атмосферой у раковины для удаления воды в канализацию.
Кроме того, открытый расширительный бак предназначен для восполнения убыли объёма воды в системе при утечке и при понижении её температуры, ограничения гидравлического давления в системе, сигнализации об уровне воды в системе, удаления воды в канализацию при переполнении системы, управления действием подпиточных приборов и, наконец, в отдельных случаях он может служить воздухоотделителем и воздухоотводчиком. Благодаря непрерывному и безотказному выполнению этих разнообразных функций открытый расширительный бак является необходимым и надежным прибором, чем объясняется его широкое распространение.
Открытые расширительные баки вместе с тем имеют недостатки: они могут быть громоздки в системах с большим объёмом теплоносителя, в связи с чем затрудняется их размещение в зданиях и увеличивается бесполезная потеря тепла через их стенки при установке их в местах с отрицательной температурой. При открытых баках вследствие излишнего охлаждения воды в них возможно поглощение воздуха и усиление внутренней коррозии труб и отопительных приборов. Наконец, в ряде случаев требуется прокладка дополнительных труб.
Закрытый расширительный бак[править | править код]
Закрытые расширительные баки, располагаемые непосредственно в тепловых пунктах зданий или на тепловых станциях, лишены многих из недостатков открытых баков. Однако их ёмкость значительно превышает ёмкость открытых баков для отопительной системы с таким же объёмом воды, а для уменьшения объёма путём искусственного увеличения внутреннего давления требуются дополнительное оборудование и затрата электрической энергии. Бак имеет две полости разделённые гибкой диафрагмой. Одна для воздуха под давлением, вторая для воды. Воздух закачивается через ниппель, вода из системы подаётся через патрубок.
Расчёт расширительного бака[править | править код]
Полезный объём расширительного бака должен соответствовать увеличению объёма воды, заполняющей систему отопления, при её нагревании до средней расчётной (предельной) температуры. Увеличение объёма воды в системе отопления составит:
,
где — общий внутренний объём арматуры, труб, отопительных приборов и теплообменника системы отопления или, что то же, объём воды в системе при начальной температуре;
— среднее значение коэффициента объёмного расширения воды, возрастающее с увеличением температуры;
— изменение температуры воды от начальной до средней расчетной.
См. также[править | править код]
- Отопление
- Водонагреватель
Источник
1 Ноября 2007
Сегодня при проектировании инженерных систем предпочтение в основном отдается закрытым системам отопления и кондиционирования, одним из элементов которых является расширительный
бак. Отказ от открытых систем произошел благодаря тому, что закрытые системы отопления и охлаждения обладают такими неоспоримыми преимуществами, как:
- полная изоляция от атмосферы, что сводит к минимуму проникновение воздуха в систему;
- возможность установки мембранного бака в помещении котельной или в любом удобном месте
системы, в отличие от открытой системы, где бак устанавливается наверху; - снижение необходимости в подпитке системы, так как отсутствует испарение воды.
Все это позволяет повысить эффективность Вашего технологического процесса, снизить энергозатраты, расходы на обслуживание и, что немаловажно, продлить срок службы Вашего оборудования.
В конце 50-х годов компания Flamco (Нидерланды) первой на европейском рынке
разработала и представила концепцию закрытой циркуляционной системы отопления. Данная система основывалась на применении расширительного бака Flexcon
мембранного типа. Рабочая жидкость в
мембранном баке отделена от газовой
полости с помощью высокопрочной газонепроницаемой резиновой мембраны. В
качестве газа используется азотосодержащая смесь. В случае температурного расширения теплоносителя в системе газовая
«подушка» в баке сжимается и вода поступает в бак. И наоборот, при охлаждении
системы сжатый газ выдавливает жидкость
в систему, тем самым происходит компенсация температурных расширений теплоносителя, что позволяет системе “дышать”.
Оборудование Flamco — это более пятидесяти лет эксплуатации, исследований и
разработок. Результаты этого:
— во-первых, подтверждена исключительная надежность расширительных
мембранных баков Flexcon благодаря высокому качеству изготовления как корпуса
бака, так и резиновой мембраны: на сегодняшний день свыше 30 миллионов расширительных баков такого типа установлены
во многих странах мира, в том числе и в
России;
— во-вторых, значительно расширена линейка данного оборудования, удовлетворяющего теперь различным требованиям
и условиям эксплуатации: расширительные мембранные баки, гидроаккумуляторы (для систем ГВС и ХВС), автоматические установки поддержания давления,
накопительные водонагреватели, а также
сопровождающее оборудование, например, предохранительные клапаны, воздухоотводчики, сепараторы воздуха и грязи
и т. д.
В России эксклюзивным дистрибьютором
оборудования голландской компании
Flamco, и в частности, полной линейки
расширительных баков является Компания АДЛ.
В данной статье мы рассмотрим методику
подбора расширительных баков на примере широкого модельного ряда голландской компании Flamco.
Чтобы подобрать расширительный бак
важно знать следующее:
1. Систему, в которой будет использоваться расширительный бак и, соответственно, температурный график потребителя
(Тпрям. и Тобр. линий), процент содержания этиленгликоля в воде и т. д., что повлияет на выбор типа бака;
2. Необходимые параметры для правильного подбора объема бака (порядок расчета будет рассмотрен далее).
Выбор типа бака
Одним из основных элементов льного бака является мембрана,
именно она во
многом определяет надежность и долговечность работы бака в целом.
Поэтому остановимся подробнее на
этом вопросе.
На сегодняшний день существует несколько основных, наиболее часто используемых различными производителями материалов мембраны: натуральный
бутилкаучук и E DM. Выбор того или иного
материала основывается на задачах, которые стоят перед баком при использовании в той или иной системе.
Так, в системах централизованного отопления при нормальных условиях работы
расширение жидкости, а следовательно, и
нагружение мембраны происходит медленно, и в течение всего времени работы
системы меняется незначительно. Однако
температура эксплуатации может быть достаточно высока. Поэтому мембрана для
такой системы должна быть изготовлена
из стойкого к температуре и долговечного
материала
В системах холодного водоснабжения
влияние температуры теплоносителя на
мембрану мало, так как температура воды
в системе обычно не превышает 30 °С. Одной из главных характеристик мембраны
для данной системы должна быть динамическая эластичность, т. к. система может
включаться несколько раз в час и быстро
нагружаться.
В большинстве моделей расширительных
баков Flamco в качестве материала мембраны используется высококачественная
натуральная резина (бутилкаучук), выдерживающая температуру от –10 до +70 °С
(макс. процент содержания этиленгликоля
50 %), имеющая высокую стойкость к диффузии воды и обладающая наибольшей
эластичностью по сравнению с другими
материалами. Такой мембраной обладают
все модификации упоминавшейся ранее
модели Flexcon: C, CE, Pro, M (V 2-12500 л,
PN 3/6/10 бар). Область их применения:
отопление и охлаждение.
Для мембран расширительных баков
Airfix A и D-E (V 2-3000 л, PN 10/16) используется натуральная пищевая резина, благодаря которой бак может применяться в
системах питьевого водоснабжения.
А в новой серии баков Airfix P (V 8-5000 л,
PN 10) мембрана изготовлена из EPDM для
питьевой воды, что позволяет эксплуатировать данные баки при температуре от
–10 до +100 °С.
Все оборудование Flamco имеет сертификат соответствия и Санитарно-Эпидемиологическое Заключение, разрешающее
их использование в системах питьевого
водоснабжения.
Существуют 3 типа крепления мембраны:
1. Незаменяемая мембрана, которая не
растягивается, а «раскатывается» по стенкам бака, что повышает ее надежность,
а специальная конструкция зажимного кольца обеспечивает долгий срок службы и предотвращает падение начального
давления (реализована в моделях Flexcon
C и Airfix A) ;
2. Заменяемая мембрана в форме груши,
которая крепится к верхнему фланцу,
практически совпадая по длине с баком,
таким образом, что при поступлении теплоносителя она опирается на стенки
бака и нагрузка распределяется равномерно по площади «груши» и не происходит натяжения ее «шейки», что значительно увеличивает срок службы мембраны
(реализовано в модели Flexcon CE);
3. Заменяемая мембрана, закрепленная
между двумя фланцами с противоположных концов бака, что помимо преимуществ, перечисленных во втором пункте,
делает мембрану неподвижной (что особенно актуально при больших объемах),
тем самым в разы увеличивая ее надежность и срок службы (модели: Flexcon M,
на больших объемах Flexcon Pro и Airfix P).
Подбор объема мембранных
баков
Существует специальная методика для
правильного подбора объема расширительного бака
Для системы отопления объем подбирается таким образом, чтобы
даже при на- греве теплоносителя системы давление в ней не превышаломаксимально допустимого, т. е. чтобы полезный
объем бака был не меньше объема температурного расширения теплоносителя.
Исходными данными при расчете расширительного бака будут являться:
- объем теплоносителя (воды) в системе: Vсист , (л).
- мощность системы;
- статическая высота (статическое давление). Высота столба жидкости в системе, действующего на бак (т. е. расстояние от места установки бака до
верхней трубы). Один метр водяного
столба создает давление 0,1 бар; - предварительное давление расширительного бака: Pпредв. — давление газа в
газовой камере пустого расширительного бака при комнатной температуре.
Предварительное давление подбирается равным статическому давлению столба теплоносителя в системе.
Таким образом, до введения системы
в эксплуатацию давление газа в баке
компенсирует статическое давление
столба жидкости, в результате чего
мембрана бака находится в равновесии, при этом бак еще не заполнен; - максимальное давление: Pмакс. — максимальное давление в системе в месте установки расширительного бака;
- средняя температура системы:
Tср, (°С) — средня температура системы в процессе работы.
Порядок расчета
1. Определяется коэффициент расширения жидкости Kрасш. (прирост объема, %)
при ее нагреве (охлаждении) от 10 °С (принимается, что система заполняется при
температуре 10 °С) до средней температуры системы. Для определения коэффициента используется следующая таблица:
| Температура, (°С) | Коэффициент расширения, (%) |
|---|---|
| 10-40 | 0,75 |
| 10-50 | 1,18 |
| 10-60 | 1,68 |
| 10-70 | 2,25 |
| 10-80 | 2,89 |
| 10-90 | 3,58 |
| 10-100 | 4,34 |
| 10-110 | 5,16 |
2. Определяется объем расширения:
V, (л) — объем жидкости, вытесняемый из
системы при ее нагреве от 10 °С до средней температуры системы.
Vрасш = Vсист. • Красш.
3. Определяется коэффициент заполнения
бака (коэффициент эффективности) Kзап. при заданных условиях работы, показывающий максимальный объем жидкости
(в процентах от полного объема расширительного бака), который может вместить
расширительный бак. Все давления в формуле измеряются в абсолютных единицах!
4. Определяется потребный полный объем расширительного бака: V, (л); вводится
коэффициент запаса 1,25.
5. И в заключение выбирается модель
расширительного бака с округлением в
сторону ближайшего целого и учетом максимального давления в месте установки
бака по следующим таблицам:
| Тип бака | Емкость системы, (л) | ||
|---|---|---|---|
| Тип бака | Статическая высота системы в месте установкирасширительного бака, (м) | ||
| Тип бака | 5 | 10 | 15 |
| Flexcon CE 140/1,5 | 3 027 | 3 027 | 2 826 |
| Flexcon CE 200/1,5 | 4 325 | 4 325 | 4 037 |
| Flexcon CE 300/1,5 | 6 487 | 6 487 | 6 055 |
| Flexcon CE 425/1,5 | 9 191 | 9 191 | 8 578 |
| Flexcon CE 600/1,5 | 12 975 | 12 975 | 12 111 |
| Flexcon CE 800/1,5 | 13 841 | 13 841 | 13 841 |
| Flexcon CE 1000/1,5 | — | — | — |
Максимальное давление — 3 бар
| Тип бака | Емкость системы, (л) | ||
|---|---|---|---|
| Тип бака | Статическая высота системы в месте установкирасширительного бака, (м) | ||
| Тип бака | 5 | 10 | 15 |
| Flexcon CE 110/3 | 2 326 | 2 115 | 1 903 |
| Flexcon CE 140/3 | 2 960 | 2 691 | 2 422 |
| Flexcon CE 200/3 | 4 229 | 3 845 | 3 460 |
| Flexcon CE 300/3 | 6 344 | 5 767 | 5 190 |
| Flexcon CE 425/3 | 8 987 | 8 170 | 7 353 |
| Flexcon CE 600/3 | 12 687 | 11 534 | 10 381 |
| Flexcon CE 800/3 | 13 841 | 13 841 | 13 841 |
Максимальное давление — 5 бар
| Тип бака | Емкость системы, (л) | ||
|---|---|---|---|
| Тип бака | Статическая высота системы в месте установкирасширительного бака, (м) | ||
| Тип бака | 5 | 10 | 15 |
| Flexcon CE 110/3 | 2 326 | 2 115 | 1 903 |
| Flexcon CE 140/3 | 2 960 | 2 691 | 2 422 |
| Flexcon CE 200/3 | 4 229 | 3 845 | 3 460 |
| Flexcon CE 300/3 | 6 344 | 5 767 | 5 190 |
| Flexcon CE 425/3 | 8 987 | 8 170 | 7 353 |
| Flexcon CE 600/3 | 12 687 | 11 534 | 10 381 |
| Flexcon CE 800/3 | 13 841 | 13 841 | 13 841 |
Максимальное давление — 10 бар
Данные таблицы позволяют подобрать
расширительные баки Flexcon для систем
отопления в зависимости от объема и статической высоты системы в месте установки расширительного бака. Все значения
подсчитаны для следующих условий:
- система заполнена водой;
- средняя температура системы
90 °С/70 °С = 80 °С; - коэффициент расширения — 2,89 %.
Для систем с другой средней температурой значение емкости системы должно
быть умножено на коэффициент:
- для 85 °С — 0,89;
- для 90 °С — 0,80;
- для 95 °С — 0,73;
- для 100 °С — 0,66.
Инженеры Компании АДЛ всегда готовы
оказать поддержку при подборе оптимального варианта оборудования для вашей системы. Мы надеемся, что наш опыт
и знания помогут вам сэкономить время,
снизить затраты на создание эффективной инженерной системы, исключить
трудности при наладке и запуске оборудования.
Источник