Для того, дабы системы отопления и водоснабжения в доме работали исправно, в их схемы включен расширительный бак. Мембранные баки обеспечивают размеренное давление в системе отопления и водоснабжения личного дома. Они поддерживают припас воды, нужный для неизменного давления в трубах, напора воды и хорошей работы насосного оборудования. Вот о том, какими бывают мембранные баки и как они подключаются, мы и побеседуем в этой статье.
Мембранные баки можно поделить на две группы: расширительные, используемые в системах отопления и жаркого водоснабжения, и гидроаккумуляторы, использующиеся в системах холодного водоснабжения.
Как я уже произнес выше, верный подбор, установка и эксплуатация мембранных баков обеспечит неопасную работу и сведет к минимуму возможность появления аварийных ситуаций в системах пригородного дома.
Расширительный бак для отопления
Основной задачей расширительного бака в системе отопления пригородного дома, является компенсация роста объема воды вследствие ее температурного расширения.
Так при температуре воды нуль °С ее плотность ρ = 0,9998 кг/дм три , а при 100 °С плотность воды составит ρ100 = 0,9583 кг/дм три . Так как удельный объем v назад пропорционален плотности (v = 1/ρ), то колебание объема воды в системе составит:
Δv = v100 – v=1/ρ100 – 1/ρ = 1/0,983 – 1/0,9998 = 1,0435 – 1,0002 = 0,0433
Из приведенного расчета следует, что при нагреве воды от нуль до 100 °С вода прирастит свой объем по сопоставлению с начальным на 4,33 %.
Если в системе отопления отсутствует емкость, куда могут поступать избытки теплоносителя, даже малозначительное повышение температуры приведет к возрастанию давления, которое может превысить максимально допустимую величину для частей гидравлической системы.
Изменение давления при температурном расширении без учета деформации частей системы можно высчитать по формуле:
βt – коэффициент температурного расширения воды, 1/°С;
Δt – изменение температуры воды, °С;
βv – коэффициент большого сжатия воды, 1/Па. Расчеты демонстрируют, что в жесткой замкнутой системе, изменение давления составляет порядка три бар /°С.
Если учитывать деформацию труб, то результаты получатся следующие:
- В случае железных и медных трубопроводах – в среднем 2,2 бара/°С:
- В случае полимерных и металлополимерных трубопроводах – в среднем 1,2 бара/°С.
Как работает расширительный бак
В состав расширительного бака заходит диафрагма, которая делит его на две части. В одной находится азот, находящийся под исходным лишним давлением, в другую поступают избытки теплоносителя из системы отопления.
Сначала весь объем расширительного бака стопроцентно занят азотом. При нагреве объем теплоносителя возрастает, что приводит к сжатию азота. Дальше давление азотной подушки возрастает и выравнивается с давлением в системе отопления на данном статическом уровне. После того как температура теплоносителя и, соответственно, его объем уменьшатся, давление азотной подушки возвращает теплоноситель назад в систему, не давая давлению в системе снизиться ниже настроенного уровня.
Внутренняя поверхность корпуса расширительного бака в критериях эксплуатации время от времени является зоной вероятного выпадения конденсата. Потому при наличии в газовой подушке кислорода безизбежно начнется насыщенная коррозия металла корпуса бака. Только потому производителями и закачивается в бак азот, а не атмосферный воздух, содержащий водяные пары и кислород. Многие юзеры делают ошибку, подкачивая в газовую полость воздух, тем своими руками сокращая срок службы мембранного бака.
Подключение расширительного бака к системе отопления
Давление в точке подключения мембранного бака к системе всегда равно статическому давлению в данной точке при данных температурных параметрах. Обосновать это выражение до боли просто.
Так, к примеру, если допустить, что давление в точке подключения бака меняется, то придется признать, что объем теплоносителя в баке тоже поменялся. А этого быть не может, так как взяться излишнему теплоносителю в замкнутой системе неоткуда, ну и безо всяких следов пропасть он тоже никак не мог. При всем этом необходимо отметить, что это правило распространяется лишь на систему отопления с одним расширительным баком.
От места расположения мембранного бака зависят характеристики работы и всех других частей системы отопления, также требуемое изначальное давление в расширительном баке и сам объем бака.
Выбирая место присоединения расширительного бака стоит держать в голове, что чем выше давление в системе отопления, тем меньше возможность ее завоздушивания.
Так если расширительный бак присоединить конкретно после циркуляционного насоса, то нужно проверить, дабы перед насосом сохранялся антикавитационный припас по давлению.
Ниже приведены несколько вариантов присоединения расширительного бака к системе отопления со следующими высотными параметрами:
- Превышение верхней точки системы над нижней (H) – 10 м;
- Теплогенератор и предохранительный клапан размещены на два м выше нижней точки системы (h1);
- Расширительный бак помещен на один м выше точки его подключения к системе (h2);
- Статическое давление на уровне нижней точки системы – пятнадцать метров водяного столба.
Варианты подключения расширительного бака к системе отопления
На рисунках выше обозначены расчетные значения рабочего давления в соответствующих точках каждой системы (в м вод. ст).
Значение опции предохранительного клапана принято 30 три м. вод. ст., напор насоса – 6 м. вод. ст., емкость системы – двести л. Разница наибольшей и малой температур теплоносителя – восемьдесят о С.
В таблице ниже приведены расчетные свойства мембранных баков для схем с их различным подключением.
Расчетные данные по системам
В случае установки мембранного бака в гравитационной системе отопления на верхней магистрали, его нужно сдвинуть от головного стояка в сторону отопительных стояков и таким макаром исключить паразитное воздействие на циркуляцию остывающего в баке теплоносителя. При всем этом главный стояк нужно оснастить воздухоотводчиком и предохранительным клапаном (рис. f).
В данном случае теплоноситель должен поступать в расширительный бак сверху. Тогда будет отсутствовать возможность попадания воздуха в жидкостный отсек бака.
В этом случае, если это требование выполнить нереально, рекомендуется соблюдать следующие правила:
- Точка подпитки должна находиться как можно поближе к точке подключения бака;
- При заполнении системы теплоносителем не допускается внедрение для выпуска воздуха автоматических воздухоотводчиков (они должны быть закрыты). Выпуск воздуха из системы должно осуществляться через предусмотренные для этого штуцеры с кранами (рис. 2а) либо комбинированные краны с дренажом и ручным воздухоотводчиком (рис. 2б);
- По способности следует применять мембранные баки, имеющие верхний патрубок для присоединения воздухоотводчика к жидкостной полости.
Подбор мембранного расширительного бака
Для того, дабы система отопления работала исправно, достаточный объем расширительного бака рекомендуется определять по формуле:
C – общий объем теплоносителя в системе отопления, в литрах. Содержит в себе объем воды в трубах, котле, радиаторах и других элементах системы. Этот показатель подсчитывается по фактической емкости каждого элемента системы;
P a min – изначальное (настроенное) абсолютное давление в расширительном баке, в барах;
P a max – наибольшее абсолютное давление, вероятное в расширительном баке, в барах.
С определенной погрешностью значение объема теплоносителя в системе можно выбирать из таблицы ниже. При расчетах на стадии технико-экономического обоснования допускается принимать удельную емкость системы отопления пятнадцать л/кВт.
Приблизительный объем теплоносителя в системе
Значения коэффициента температурного расширения теплоносителя βt, надлежащие наибольшей разнице температур воды в неработающей и работающей системе, рекомендуется принимать из таблицы ниже.
Значение коэффициента температурного расширения теплоносителей βt
Настроечное абсолютное давление рассчитывается по формуле:
P a – атмосферное давление, в барах;
P ст max – статическое давление на уровне нижней точки системы, в барах;
НБ – превышение точки врезки бака над нижней точкой системы, в метрах;
h2 – превышение центра бака над точкой врезки, в метрах. При расположении бака ниже точки врезки h2 подставляется со знаком «минус».
Абсолютное наибольшее давление, вероятное в расширительном баке:
PПК – давление опции предохранительного клапана, в барах;
P ст Б – статическое давление на уровне установки предохранительного клапана, в барах;
P ст ПК – статическое давление на уровне врезки в систему мембранного бака, в барах.
Из формулы один следует, что лучший выбор объема расширительного бака впрямую связан с правильной настройкой предохранительного клапана. Обычно он настраивается на давление, превышающее допустимое для самого уязвимого элемента системы на 10 %, с учетом разности высот клапана и защищаемого элемента. Потому для систем отопления рекомендуется использовать клапаны с возможностью регулировки давления опции. Также, клапан обязан иметь устройство принудительного открывания для проверки его работоспособности.
Установка расширительного бака недостающего объема либо неправильный его установка могут стать предпосылкой неверной работы системы отопления и даже выхода ее из строя.
Настроенное давление в расширительном баке не должно быть ниже гидростатического давления на уровне центра бака более, чем на один метр водяного столба (0,1 бара). В неприятном случае уже на стадии наполнения системы нужный объем бака отчасти заполнится теплоносителем, потому при последующем нагреве и расширении теплоносителя будет употребляться наименьший объем, чем это нужно. Если сказать по-другому, то если в баке настроенное (заводское) давление равно 1,5 бара, то заполнять систему необходимо до давления на уровне центра бака, не превосходящего 1,6 бара. В случае, если по проекту в системе нужно установить большее гидростатическое давление, то для этого, перед монтажом бака, в нем нужно поднять давление.
На практике, некоторое количество теплоносителя в баке, обеспеченное его недокачкой до гидростатического на один метр водяного столба, нужно на тот случай, когда произойдет остывание залитого теплоносителя. Так, к примеру, если система наполнялась при температуре воды 20 °С, и котел по любым причинам не был запущен, при охлаждении теплоносителя его объем уменьшится, что может привести к разряжению в верхних точках системы и насыщенному подсосу воздуха через воздухоотводчики.
В 2-ух одинаковых системах, различающихся только по типу теплоносителя, расширительный бак большего объема будет нужно в той системе, где применяется незамерзающий теплоноситель на базе гликоля (этилен- либо пропиленгликоля), так как коэффициент расширения у гликолевых смесей несколько выше, чем у воды. Потому, при переходе с водяной системы отопления на систему с гликолем, может потребоваться замена бака на больший либо установка дополнительного расширительного бака. Сигналом того, что система нуждается в баке большей емкости, служит нередкое срабатывание предохранительного клапана.
Поперечник подводящей полосы к мембранному расширительному баку должен быть не мене рассчитанного по следующей формуле:
Схема расчета расширительного бака отопления
Автономные эталоны водяного отопления — значимый источник жизнеобеспечения домашнего хозяйства.
Беря во внимание конструкцию строения, используемый энергоэлемент, также установленные цели, схематический план монтажа разнится, но стержневая база всегда неизменна.
Расширительный мембранный бак — один из таких. Это устройство, оберегающее от лишнего завышенного давления. Как произвести расчеты по установке мембранного бака, рассказывается в этой статье.
Виды баков в системах отопления и их функции
В хоть какой системе при отоплении есть установленная величина теплоносителя, обычно, для этого применяются вода.
В процессе нагревательного процесса жидкость расширяется, ее излишек выводится в расширительный бак. Соответственно происходит выравнивание давления.
На рынке на данный момент представлены расширительные баки, делящиеся на две категории: закрытые и открытые. Последние очень объемны и почти во всем неэффективны.
В связи с этим они выходят из потребления. Более удобный вариант пользуется заслуженным признанием экспертов.
Закрытый тип мембранного бака — это сферическая либо плоская емкость. Они достаточно герметичны. Снутри полость — это две половины теплостойкой мембранной баллонного либо диафрагменного вида.
Баки работают таким макаром, что из-за высочайшей температуры расширяющийся теплоноситель оказывается в баке, гибкая мембрана удлиняется, занимаемый воздухом объем убавляется. Соответственно давление возрастает.
При выборе бака необходимо учесть, отвечает ли наибольшее допустимое давление характеристикам спектра давления. Очень принципиально учитывать качество мембраны, ее свойства (срок службы, всепостоянство при диффузии, спектр рабочих температур, пригодность гигиеническим нормам). Также важно выполнить подбор бака для нагревания требуемого объема.
Как высчитать нужный объем бака
Работа бака при изменяемом объеме
Расчет мембранного бака насущен для выявления его объёма, меньшего поперечника соединительной теплотрассы, начального напора газовой площади и начального давления.
Ошибка при применении сложной методики, может привести к неоднократной активации защитного клапана и ряду другим неполадкам. Но есть связь между баковой емкостью и действующими чертами в отношении оной.
Так, чем больше максимально допустимое сжатие, тем будет меньше нужный размер. Значительнее большая температура воды — крупнее величина бака. При большей ёмкости — крупнее объём бака. Зависимо от уменьшения высоты, вычисляемой от места фиксации бака прямо до верхнего предела, миниатюризируется его объём.
В согласовании со специальной формулой осуществляется расчет. Сначала, следует исходить из совокупной величины теплоносителя.
С учетом производительности имеющегося котла, численности и типов отопительных агрегатов делается его расчет. Пример: конвектор – семь л / кВт, теплое покрытие — семнадцать л / кВт, радиатор — 10,6 л / кВт.
Мембранные баки необходимы для возмещения аква емкости и для заполнения маленьких утрат теплоносителя. Потому в баке определен припас воды — эксплуатационный размер. К примеру, объём воды составляет три процента от ёмкости системы отопления.
Для более четкого расчета мембранного расширительного бака в системе отопления применяется формула:
- Vсис – это весь объем воды в системе отопления
- k – коэффициент роста теплоносителя (для воды, нагретой до 95°С, — 4%)
- D – эффективность мембранного бака.
Дабы вычислить D, можно применять формулу:
D = ( Pmax – Pнач ) / ( Pmax + один ), где Pmax – это самое огромное давление.
На него происходит наладка страховочного клапана. Pнач – начальный воздушный пресс камеры.
Выбор бака осуществляется с учётом температурных характеристик и его прочности. Давление вместе с температурой в точке подключения не может быть больше очень вероятных характеристик.
Объем в конечном итоге равен либо больше объёма, принятого при расчёте. Отрицательных результатов при завышении сверхрасчётного объёма нет.
Расширительный бак (20 — 20 5 л) обычно применяют вкупе с насосом. Мощность последнего до 1,2 кВт. Насосы с мощностью уже до два кВт следует использовать с баками объемом 50 — шестьдесят л. В продаже есть баки с объемом в границах 100 — двести л. Они используются как запасные емкости, в тех случаях, когда подача воды быстро прерывается.
Кстати: Используя гликолевую смесь как теплоноситель, рекомендуется установка бака с величиной вполовину больше расчётного.
Принципиально иметь ввиду, что баки с поперечником, превосходящим семьсот 50 мм и с высотой больше 1,5 метра, может быть, не пролезут в дверь. В данном случае будет нужно установка нескольких мембранных баков с наименьшей емкостью.
В материале было выяснено, как произвести расчет емкости, не прибегая к конкретным услугам профессионалов при установке расширительного бака. Но если процедура сложна, риск допустить ошибку очень большой, то лучше пользоваться советом спеца.
Как провести расчет расширительного бака для отопления
Бак для отопления Reflex
Расширительный бак в системе отопления играет роль балансировочного элемента. Он сглаживает объем теплоносителя при его расширении под действием больших температур, также поддерживает нужное в системе давление. Но перед потребителем всегда встает вопрос, связанный с объемом бачка. Как верно избрать устройство конкретно по этому показателю? Дабы ответить на этот вопрос, нужно провести расчет расширительного бака для отопления. Дело это не такое уж обычное, и тут применяется формула, составляющие которой определяются опытным методом. Но давайте все по порядку.
Типы расширительных баков
Как и сама отопительная система, баки делятся на открытые и закрытые. Открытые приборы очень громоздки, и в ближайшее время их популярность фактически сведена к нулю за счет низкой эффективности. Закрытые приборы более удобны. Это герметично изготовленные бачки, которые разбиты снутри резиновой мембраной. В нижнюю часть входит теплоноситель, изменяясь в объеме за счет увеличения температуры, а в высшую часть закачан воздух, что делается на заводе в процессе производства. Давление воздуха снутри составляет 1,5 атм.
Нагреваясь, вода возрастает в объеме, и эти избытки заполняют нижнюю часть расширительного бака. При всем этом вода давит на мембрану, которая подымается до определенного уровня. Давящий сверху воздух делает в системе отопления закрытого типа давление, равное 1,5 атм., что является нужным условием действенной ее работы.
- Форма расширительного бака может быть округленной в виде баллона либо плоской.
- В нем применяется теплостойкая резина в качестве мембраны. Она может быть диафрагмового типа либо плоская — баллонного типа.
- При выборе расширительного устройства нужно уделить внимание конкретно мембране, а поточнее, сроку ее службы и способности выдерживать нужное давление. Не запамятовывайте о температурах теплоносителя, которые будут действовать на нее. Диффузионные процессы также плохо могут оказывать влияние не ее качество.
Расчет объема
И все таки база выбора — это объем. Давайте остановимся на зависимости большого параметра устройства и тех характеристик, которые оказывают влияние на его конфигурации:
- Чем больше объем теплоносителя в закрытой системе отопления, тем большего размера нужно получать расширительный бак.
- Чем выше температура теплоносителя, тем больше вместимость устройства.
- Чем выше давление теплоносителя (берется допустимое значение показателя), тем наименьших размеров емкость можно получать.
Три главные зависимости. Сейчас можно перебегать конкретно к расчету. Скажем прямо, дело это сложное, но с ним стоит разобраться. Так как маленькое отклонение может привести к противным последствиям. Например, предохранительный клапан будет повсевременно сбрасывать.
Итак, формула, по которой проводится расчет:
Vб — вместимость устройства.
Vс — объем теплоносителя в системе отопления.
К — коэффициент расширения теплоносителя. Для воды этот показатель равен 4%, потому в формуле применяется 1,04.
Таблица с формулами
D — эффективность расширения самого бачка. Сделанный из металла и под действием перепада температур он может некординально изменять свои размерные характеристики. Для четкого установления «D» можно применять следующую формулу:
D = (Pmax — Pнач)/ (Рmax + 1), где Pmax — это наибольшее давление снутри системы отопления, Рнач — это давление снутри резервуара, запланированное заводскими параметрами (обычно 1,5 атм.). Кстати, по наибольшему показателю планируется настройка предохранительного клапана.
Выходит, что объем расширительного бака находится в зависимости от прочностных и температурных черт самого устройства. Отметим, что все эти характеристики и свойства не должны превосходить допустимые нормы. Объем расширительного устройства должен быть равен либо быть чуток больше приобретенных результатов.
Полезные советы
- Бачок емкостью 20–25 л. обычно устанавливают с циркуляционным насосом мощностью 1,2 кВт. При объеме 50–60 л. мощность насоса возрастает до 2,0 кВт. Есть на рынке расширительные баки емкостью 100–200 л.. Их можно применять не только лишь по прямому предназначению, но и в качестве резервуара для теплой воды при маленьких по срокам отключениях ее в водопроводе.
- Размерные характеристики баков колеблются в широком спектре. Есть такие, которые не помещаются в просветы, дабы можно было занести их во внутренние помещения. Потому совет — используйте несколько малеханьких баков, чем один большой. Тут принципиально соответствие объемов.
- Существует несколько стандартных характеристик, которые определяют количество отдаваемой энергии на определенный вмещаемый объем. Например, радиатор отопления — 10,5 кВт, конвектор водяной — семь л/кВт, водяной теплый пол — семнадцать л/кВт.
Сейчас вы понимаете, зачем нужен расширительный бачок закрытого типа. Но куда его можно врезать? Вопрос остается открытым. Это закрытый устройство, и для него нет никакой различия, как будет проведена его установка. Тут важнее другое — удобство эксплуатации. А означает, установка лучше проводить в том месте, где подход будет свободным. И не так принципиально, в какой точке будет размещен бак — в самой высочайшей либо нет. В этом его универсальность.
Как посчитать объем трубы и избрать модель расширительного мембранного бака
Как верно провести расчет термический энергии на отопление
Как провести расчет батарей отопления своей квартиры?
Расчет мощности отопления коттеджа — как все выполнить верно
Как верно провести расчет циркуляционного насоса для отопления собственного дома