Расчет объёма агрегата
Нужный объём резервуара будет суммой нескольких составляющих:
- 5% от общего объёма системы;
- 2% с учётом испарения теплоносителя;
- 1% — запас, чтобы избежать перелива воды через край резервуара.
Чтобы узнать количество теплоносителя в системе нужно просуммировать объем котла, труб радиаторов и отопления, а 5% — теоретический подсчёт для воды.
Если в системе используется другой теплоноситель, то необходима корректировка, исходя уже из соответствующей нормы температурного расширения данной жидкости.
Справка. Косвенное определение объёма системы осуществляется благодаря мощности котла — 1 Квт рассчитан на 15 литров теплоносителя.
Как рассчитать объём расширительного бака?
Конструкция расширительного бака не предполагает каких-либо сложных технических решений, но ошибка в расчёте его объёма способна привести к поломке оборудования и выходу из строя отопительной системы в целом: слишком большая ёмкость не сможет создать достаточного давления в сети, а слишком маленькая, наоборот, не примет весь избыток теплоносителя.
Чтобы провести правильный расчёт, следует определить общий объём отопительной сети. Для этого нужно сложить объём котла, суммарный объём всех труб в системе, а также объём дополнительных обогревательных приборов, если они имеются.
Последствия неправильных расчетов
Если вместительность расширительного бака для системы отопления соответствует параметрам системы (независимо от ее типа), давление в контуре на протяжении всего периода эксплуатации будет стабильным. Это обеспечивается за счет того, что излишек жидкости, образовавшийся в результате теплового расширения, полностью выводится в специальный резервуар и возвращается обратно по мере остывания теплоносителя.
В случае, когда объём расширительного бачка для системы был определен неправильно, не избежать перепадов давления в контуре. Это связано с тем, что теплоноситель, которому не нашлось места в расширительном баке, уходит наружу:
- через перелив в резервуаре открытого типа;
- через клапан сброса в мембранном баке.
Если «излишки» теплоносителя не сбросить из системы закрытого типа при повышении давления до критических отметок, произойдет авария – лопнут трубы или разгерметизируются соединения.
Что происходит при перепаде давления в расширительном бачке
При остывании объём теплоносителя уменьшается, и его становится недостаточно, поскольку «излишки» ушли из контура безвозвратно. Соответственно, давление в системе резко падает. Это может спровоцировать:
- остановку работы котельного агрегата, если он снабжен автоматикой, отслеживающей уровень давления;
- размораживание системы, если автоматический котел остановился в зимнее время, а дом находится без присмотра хозяев.
В случае, когда объём расширительного резервуара недостаточен, контур необходимо регулярно подпитывать водой.
Чаще всего такая ситуация возникает, если котел снабжен встроенным резервуаром, и владельцы дома понадеялись на него, не выполнив соответствующий расчёт.
Если рассчитанный объём бака полностью, без запаса, соответствует количеству «излишков» нагретого теплоносителя, это сказывается на эксплуатации отопительной системы.
Когда бак полностью заполняется, давление возрастает до критического, но границу не переходит, манометр показывает максимальные рабочие значения. В этом случае авария не происходит, обогрев дома идет в дежурном режиме, но функционирование на пределе возможностей весь отопительный сезон губительно действует на отопительное оборудование, снижает его срок службы.
Поэтому рекомендуется приобретать расширительную емкость с небольшим запасом по объёму.
Принцип работы
Из курса физики известно, что жидкость несжимаема .
В отопительной схеме как теплоноситель используют воду.
В диапазоне температур от 20 до 90 градусов, она изменяет объём, расширяясь по мере нагревания.
Если представить отопительную сеть сосудом сложной конфигурации, то нагревание содержимого вызовет разрыв стенок из-за расширения жидкости.
Для компенсации этого явления используется расширительный бак, служащий дополнительным объёмом для помещения излишков теплоносителя.
Расширившись, вода поступает в бак, а при охлаждении (примерные цены наобогревающий кабель для водопровода ) уходит обратно в систему.
Попросту удалить излишек воды нельзя, так как при остывании пустоту займёт воздух, и схема перестанет функционировать.
А знаете ли вы, что делать, если течет вода из бачка в унитаз. Прочитайте в полезной статье советы и рекомендации мастеров-сантехников по устранению неисправности.
Про область применения асбестоцементных труб размером 150 мм написано на этой странице.
Таким образом, расширительный бак защищает отопительную систему как от излишков, так и от нехватки теплоносителя, компенсируя все движения его объёма.
Для чего нужен расширительный бак?
Как мы знаем, вода имеет свойство расширятся во время нагрева. Да как и в целом любая другая жидкость. Теплоноситель в системе отопления не является исключением. При расширении жидкости ее избыток нужно куда-то девать. Для этих целей в отоплении и придумали расширительные баки.
Прежде всего, вспомним основной закон физики: при нагревании тела увеличиваются, а при остывании уменьшаются. Циркулирующий теплоноситель (вода) в системе при нагревании увеличивается в объёме в среднем на 3-5%. Для профилактики аварий и поддержании работоспособности отопительного оборудования нужна ёмкость, которая и будет сглаживать разность температуры и, как следствие – давление и объём воды. То есть, при нагреве бак заберёт на себя излишек жидкости, а при охлаждении – спустит её обратно в систему. Таким образом, давление в котле остаётся в пределах допустимых норм. В противном случае, срабатывает автоматика защиты и система встаёт. Что может быть небезопасно при сильных морозах.
Давление воздуха в бачке
Вода или теплоноситель в системе отопления всегда находится под давлением. В частных домах оно составляет 1.6-2 атм., в многоэтажных – в разы больше. Чтобы теплоноситель в нормальном режиме работы не терял давление, верхняя часть расширительного мембранного бачка должна быть заполнена воздухом.
Давление воздуха в верхней камере должно быть на 0,2 атм. ниже, чем давление теплоносителя в системе. Для закачки воздуха подойдет обычный велосипедный или автомобильный насос. Единственное что может понадобиться – переходник.
В верхней части расширительного бака находится ниппель с золотником. По принципу работы они такие же, как в автомобильных или велосипедных колесах. Чтобы спустить воздух достаточно нажать на небольшой язычок внутри него.
Некоторые производители заполняют бачок не воздухом, а азотом. На самом деле от этого эффективность его работы нисколько не изменится. Это рекламный ход – так вас пытаются принудить покупать более дорогое оборудование.
Конструкции баков
Для решения вопроса компенсации можно просто установить в самой верхней части трубопровода отдельно выводящую трубу. Но она не будет выполнять все функции расширительного бака в полной мере. Чтобы понять почему, следует рассмотреть разные типы конструкции и особенности монтажа этого компенсатора.
Открытого типа
Такая конструкция, в большинстве своем, изготавливается кустарным способом. Типичная схема бака открытого типа показана на рисунке:
Конструкция бака открытого типа
Она представляет собой стальную емкость, которая монтируется в самой высокой точке трубопровода системы отопления. Бак подключается к системе через расширительный патрубок, а для обеспечения движения воды предусмотрен циркуляционный патрубок.
По мере заполнения системы водой, она достигает сигнального патрубка, на котором устанавливают кран. Для обеспечения контроля расширения воды предусмотрен переливной патрубок. Он обеспечивает свободное перемещение воздуха внутри бака.
Для расчета объема бака открытого типа необходимо знать объем воды в системе. Если же такой информации нет, можно отталкиваться от мощности котла – на 1 кВт приблизительно соответствует 15 л воды. Т.е для 24 кВт котла максимальный объем теплоносителя составит 360 л. При повышении температуры до 70°С, вода при таком объеме расширится на 9 литров. А при максимальной в 95°С – на 15 л. Объем бака до уровня переливного патрубка должен быть не менее 15 л.
Закрытый мембранный бак
Есть и более совершенная система компенсирования давления в системе – мембранный бак. Его конструкция представляет собой закрытый стальной резервуар.
Расширительный мембранный бак
Изолированный корпус разделен на 2 части, одна из которой имеет подключение к системе отопления. Вторая же заполнена инертным газом – азотом. Для установки уровня давления внутри нее предусмотрен ниппель, с помощью которого можно уменьшать (стравливание) или увеличивать (насосная подкачка) величину давления внутри.
При подключении к трубам отопления и активации системы вода, после разогрева, попадает в камеру бака. При достижении определенного значения давления подвижная мембрана увеличивает объем водяной камеры. Этот тип конструкции более удобен как в эксплуатации, так и при монтажных работах. Основными преимуществами бака мембранного типа являются:
- Отсутствие контакта воды с воздухом, что значительно уменьшает вероятность коррозии.
- Бак может монтироваться в любом месте тепловой магистрали.
- Так как система полностью герметична – потери теплоносителя минимальны.
- Уменьшение тепловых потерь, по сравнению с баком открытого типа.
Но для этой системы есть один обязательный фактор – расчет оптимального объема бака. Это важный этап в проектировании системы отопления в целом.
Расчет мощности бака
При расчете объема расширительного бака мембранного типа необходимо учитывать следующие параметры:
Тип теплоносителя. Коэффициент теплового расширения (Е) для разных жидкостей отличается
Поэтому важно знать эту величину.
Общий объем теплоносителя в системе – С. Приблизительный расчет был указан выше.
Начальное давление в системе Рмин.
Максимально допустимая величина давления Рмакс.
Коэффициент заполнения бака при различных значениях давления (Кзап). Он может быть рассчитан по таблице:
Он может быть рассчитан по таблице:
Объем расширения теплоносителя может быть рассчитан по следующей формуле:
- Коэффициент расширения для воды Е – 0,034 (при 85°С).
- Объем системы отопления С- 360 л
- Начальное давление Рмин – 1,5 атм
- Максимальное значение давления Рмакс – 4 атм
- Согласно таблице, коэффициент наполняемости бака Кзап равен 0,5
Это стандартный объем бака для небольшого дома.
При выборе расширительного бака необходимо обращать внимание на качество изготовления. Лучше всего посоветоваться со специалистами, так как производителей этих конструкций большое множество, а определить качество для той или иной модели без опыта и практики очень затруднительно.
Схемы расчетов
Несложная
Несложная формула такова: расширительный бачок берется равным 10% от общего количества теплоносителя. В случае если заполнение контура требует 600 литров воды, вам нужно 60-литровое изделие, если вы заливаете в отопление 800 литров — 80 и без того потом.
Как все простые схемы, эта имеет громадную погрешность. Цена неточности в громадную сторону — маленькая переплата за избыточные размеры, а вот при занижении результата довольно нужного мы возьмём постоянное срабатывание предохранительного клапана.
Как своими руками выполнить более надежный подсчет?
Правильная
Более совершенно верно необходимое нам значение рассчитывается по формуле V = (Vt х E)/D, в которой:
- V — искомая величина.
- Vt — объем отопления — радиаторов, труб, котла и т.д.
- E — коэффициент расширения теплоносителя.
- D — коэффициент эффективности мембранного расширительного бачка.
Для продолжения нам очевидно недостает нескольких справочных значений.
Количество теплоносителя в системе
Как возможно определить полную емкость вашей системы отопления?
- Заполнив ее водой и всецело слив в мерную емкость.
- Отметив трансформации показания водосчетчика при заполнении системы из контура ХВС.
- Сложив емкости всех отопительных устройств (данные возможно отыскать в документации к ним) и всех трубопроводов (для каждого диаметра они рассчитываются по формуле V=Pi*R^2*H, где Pi = 3,1415, R — добрая половина внутреннего диаметра трубы, а H — ее протяженность).
Наконец, емкость сбалансированной системы отопления возможно примерно оценить из расчета 15 литров на киловатт тепловой мощности котла. Так, котел мощностью 24 КВт в большинстве случаев подключен к контуру, заполненному 24х15=360 литрами воды.
Коэффициент расширения
В безотносительном большинстве случаев в качестве теплоносителя употребляется простая вода. Вот коэффициент ее расширения для различных температур при нагреве со стартового значения в +10С.
| Нагрев, градусы по Цельсию | Расширение, % |
| 30 | 0,75 |
| 40 | 1,18 |
| 50 | 1,68 |
| 60 | 2,25 |
| 70 | 2,89 |
| 80 | 3,58 |
| 90 | 4,34 |
| 100 | 5,16 |
Обратите внимание: добавка антифризов — этилен либо пропиленгликоля увеличивает тепловое расширение, но не так дабы существенно. Так, при дельте температур в 100 градусов и содержании гликоля в теплоносителе, равном 30%, расширение увеличится только на 0,45%
Коэффициент эффективности бака
Инструкция по подсчету значения эффективности бака также достаточно несложна.
Тут употребляется формула вида D = (PV — PS) / (PV + 1). В ней:
- D — искомый коэффициент,
- Pv — большое рабочее давление (то, на которое выставлено срабатывание предохранительного клапана).
- Ps — давление зарядки бака. Оно, как мы узнали ранее, соответствует гидростатическому напору в контуре отопления.
Пример расчета
Давайте выполним подсчет по более правильной из схем для следующих условий:
- Нам предстоит отапливать двухэтажный дом, верхняя точка системы отопления в котором возвышается над расширительным баком на 5 метров.
- Площадь дома со стандартным утеплением образовывает 240 метров. Оценим потребность в тепловой мощности котла по несложной формуле: 240/10=24 КВт.
- Большой нагрев воды, применяемой в качестве теплоносителя, заберём равным 80 градусам.
Итак:
- Обычный максимум рабочего давления для автономных систем образовывает 2,5 кгс/см2.
- 5 метров высоты контура дают нам гидростатическое давление в 0,5 кгс/см2.
- Коэффициент эффективности бака будет равным (2,5 — 0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.
- Коэффициент расширения при нагреве на 80 градусов возможно принять равным 0,036 (в соответствии с таблице он равен 3,58%).
- Полный количество контура, вычисленный по мощности котла, примем равным 24 х 15 = 360 литров.
- Итак, минимальный количество бачка равен (360 х 0,036) / 0,57 = 22,7 литра (с округлением до ближайшего стандартного значения — 24-25 литров).
Как легко подметить, более сложная схема вычисления в этом случае помогла нам сэкономить довольно более простой 11 — 12 литров емкости.
https://youtube.com/watch?v=tgwLKEVRgYk
Для чего нужен расширительный бак для отопления
При работе системы отопления теплоноситель часто меняет свою температуру — то нагревается, то остывает. Понятное дело, при этом меняется объем жидкости. Он то увеличивается, то уменьшается. Излишки теплоносителя как раз и вытесняются в расширительный бак. Так что назначение этого устройства — компенсировать изменения объема теплоносителя.
Принцип работы расширительного бака для отопления
Виды и устройство
Есть две системы водяного отопления — открытая и закрытая. В закрытой системе циркуляция теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом. Он дополнительного давления не создает, просто проталкивает воду с заданной скоростью по трубам. В такой системе отопления стоит расширительный бак для отопления закрытого типа. Закрытым он называется потому, что представляет собой герметичную емкость, которая разделена на две части эластичной мембраной. В одной части находится воздух, в другую вытесняется лишний теплоноситель. Из-за наличия мембраны бак называют еще мембранным.
Открытая система отопления наличия циркуляционного насоса не предусматривает. В данном случае расширительный бак для отопления — это просто любая емкость — хоть ведро — к которой подведены трубы отопления. Для него не требуется даже крышки, хотя она может быть.
В самом простом варианте это сваренная из металла емкость, которую устанавливают на чердаке. Есть у этого варианта существенный недостаток. Так как бак негерметичный, теплоноситель испаряется и необходимо следить за его количеством — все время доливать. Делать это можно вручную — из ведра. Это не очень удобно — есть риск забыть пополнить запасы воды. Это грозит тем, что система завоздушится, что в может привести к ее поломке.
Более удобен автоматизированный контроль уровня воды. Правда, тогда на чердак, кроме труб отопления, придется еще тянуть водоснабжение а также куда-то выводить переливной шланг (трубу) на случай переполнения бака. Зато отпадает необходимость регулярно проверять количество теплоносителя.
Алгоритм подбора гидроаккумулятора: просто о сложном
По расположению бака различают два вида гидроаккумуляторов.
- Вертикальные – подходят для установки в узком пространстве, занимают мало места в ширину даже при большом объеме. Еще одной особенностью является расположенный сверху корпуса ниппель, через который легко стравливать излишний воздух из резервуара. Как правило, такие модели приобретают для работы с погружными насосами.
- Горизонтальные – идеально подходят для поверхностных насосов, так как предусмотрена возможность их крепления сверху резервуара. Несмотря на то что в помещении такой бак занимает больше места, чем вертикальный, подобный способ монтажа все равно экономит место. Вопрос удаления излишнего воздуха решается следующим образом: монтируется дополнительный участок трубопровода, в котором присутствует выводной ниппель, шаровой кран и слив.
Как рассчитать объем расширительного бака для отопления закрытого типа
Система отопления частного дома должна быть оборудована всеми необходимыми для правильной работы элементами.
Попытки обойтись без каких-нибудь «неважных» устройств приводят к аварийным ситуациям, требующим серьёзного ремонта и восстановления.
Мало того, даже полное наличие нужных частей схемы не обеспечит штатного режима функционирования, если они подобраны неправильно и не подходят по характеристикам.
Все узлы должны быть тщательно рассчитаны и подобраны согласно полученным данным.
Расширительный бак — элемент защиты системы от разрыва в случае превышения допустимого давления.
Остаться в зимнее время без отопления — серьёзная проблема (про ремонт и диагностику сантехнических нарушений в ванной прочитайте здесь ).
Поэтому надёжная и правильная работа расширительного бака — жизненно важная задача.
Обслуживание расширительного бака
Нельзя преуменьшать роль такого устройства, как расширительный бачок системы отопления инструкция этого прибора предоставляет перечень правил его обслуживания. К ним относят:
- Один раз в полгода необходимо проверять бак на внешние повреждения – коррозию, вмятины, подтеки. Если вдруг такие повреждения найдены, то обязательно нужно устранить их причину.
- Один раз в полгода нужно проверять начальное давление газового пространства на соответствие расчетному показателю.
- Один раз в полгода проверяется целостность мембраны. В случае обнаружения ее нарушения нужно заменить ее (если такая возможность предусмотрена).
- Если бак не будет использоваться долгое время, то нужно держать его в сухом месте, слив из него воду.
Далее о том, как проверить расширительный бак отопления – его начальное давление газового пространства. Для этого следует отключить бак от отопительной системы, дренировать с него воду, к ниппелю газовой полости подключить манометр. Если давление ниже, чем то, которое было установлено тогда же, когда происходила настройка расширительного бака для отопления – через этот же ниппель бак нужно накачать компрессором.
Показания манометров при правильной работе расширительного бака
Проверка целостности мембраны – это тоже важный момент. Если вдруг во время проверки давления газового пространства после того, как вы дренировали воду, через дренажный кран идет воздух, а давление в газовой полости уменьшилось до атмосферного – то мембрана пробита.
Чтобы заменить мембрану, нужно пройти несколько этапов. Первым делом, бак отсоединяется от отопительной системы, затем его нужно дренировать. Далее давление газовой полости сбрасывается через ниппель. Фланец мембраны демонтируется. Находится он в области патрубка для соединения с трубами. Мембрана, входящая в устройство расширительного бака для отопления, извлекается из отверстия внизу корпуса.
Затем нужно проверить внутреннюю часть корпуса, чтобы там не было загрязнений и коррозии, если они есть – нужно их удалить и промыть водой, после чего высушить. Чтобы убрать коррозию, нельзя использовать средства, включающие масла! Держатель мембраны вставляется в отверстие вверху мембраны. Болт вворачивается в держатель мембраны, она ставится в корпус, а держатель отводится в отверстие в дно корпуса. Затем держатель фиксируется гайкой. После этого на корпус ставится фланец мембраны.
Любая современная система отопления не «представляет» своего существования без надежного компенсатора теплового расширения теплоносителя в ней — расширительного бака.
Практический расчет расширительного бака для отопления довольно прост — необходимо «вооружиться» несколькими формулами и определиться с исходными рабочими параметрами системы.
Сейчас эффективно используются расширительные баки закрытого типа. Открытые варианты этих функциональных устройств использовались преимущественно в системах с естественно циркулирующим теплоносителем. Они имеют значительные габариты и низкую эффективность. Поэтому постепенно применение такого типа баков сходит на «нет».
Баки закрытого типа конструкционно представляют собой герметичную емкость цилиндрической или «таблетированной» формы.
Мембранный расширительный бак «таблетка»
Мембранный расширительный бак
Внутри бак разделен мембранной перегородкой на воздушную и жидкостную камеры — это бак диафрагменного типа. Также возможно конструкционно использование внутри бака «балонной» эластичной камеры из термостойкой резины.
Схематическое устройство расширительного бака
Принцип действия основан на расширении объема теплоносителя в жидкостном отсеке, который приводит к деформации эластичной перегородки (баллона). Уменьшение объема воздушной камеры приводит к повышению давления воздуха (газа) в ней. Превышение допустимого давления приводит к срабатыванию предохранительного клапана. Такова упрощенная схема действия этого бака.
Но нормальное и безопасное функционирование системы возможно только при правильном расчете расширительного бака для отопления. Игнорирование или неграмотный расчет объема расширительного бака приведет или к недостаточному давлению в системе, или к превышению давления в ней и аварийному сбросу избытка теплоносителя.
2 Конструкция изделия
В помещениях отопительные сети могут иметь открытые и закрытые схемы. Первый тип применяется в централизованных сетях, благодаря чему можно напрямую забирать воду для потребностей в горячей воде. Приборы ставят в верхней части контура. Расширительные бачки не только позволят контролировать процесс перепадов давления, но и будут выполнять функцию отделения воздуха из системы. Если же она относится к закрытому типу, то используется конструкция с мембраной внутри.
Если мембрана относится к первому типу, то теплоноситель располагается внутри резинового баллона, а снаружи находится азот или воздух. Такую деталь при необходимости можно заменить, что позволит сэкономить на ремонте и не менять весь прибор.
Она имеет небольшую емкость и компенсирует незначительные перепады давления. Если она выходит из строя, заменить ее невозможно, поэтому менять придется бачок полностью. Но по сравнению с баллонной мембраной она стоит дешевле.
