Подбор, расчет расширительного бака для отопления
Оборудуя систему автономного отопления, стоит задуматься о приобретении специального расширительного бака, предназначенного поглощать избыточное давление, образующееся в результате расширения теплоносителя под воздействием высокой температуры. Установка такого оборудования требует серьезного подхода, особенно важно правильно выполнить расчет расширительного бака для отопления, так как именно от этого элемента будет зависеть работоспособность всей обогревающей системы закрытого типа, которые признаны наиболее эффективными, так как из-за отсутствия контакта с кислородом, вся система меньше подвержена коррозийным процессам и окислению.
Кроме того, именно закрытая отопительная сеть позволяет размещать расширительный бак в любом удобном для вас месте, в отличие от открытой, где бак должен находиться в самой верхней точке системы.
Для чего необходим такой бак и как он работает
Принцип работы устройства компенсирующего переизбыток давления теплоносителя не имеет каких-то сложных технических решений и весьма прост, но, несмотря на это, даже небольшая ошибка в расчете расширительного бака для отопления может привести к поломке оборудования и выходу из строя всей отопительной системы.
Бак разделен на две части, между которыми находится эластичная мембрана. В ходе изготовления бака в верхнюю — воздушную часть накачивается воздух, который создает начальное давление в расширительном баке отопления. Затем бак подключается к сети и в нижнюю камеру начинает подаваться вода из самой системы, в момент, когда эластичная мембрана становится в нулевое, спокойное положение и как бы ложиться на плоскость воды, отопительная система считается полностью заполненной и готовой к запуску.
В момент расширения воды в результате нагрева, теплоноситель начинает поступать в расширительный бак, тем самым воздействуя на мембрану, которая в свою очередь сокращается за счет сжатия заполненного в нее воздуха, таким образом увеличивая внутреннее пространство бака и принимая в него избыток теплонесущей жидкости. Как только теплоноситель остывает и возвращается к первоначальному объему, воздействие на мембрану прекращается и воздух в верхней камере не испытывая воздействия возвращает мембрану в спокойное положение, тем самым автоматически регулируя давления в системе.
Стоит отметить что, покупая расширительный бак системы отопления очень важно не ошибиться с выбором модели, так как слишком большой бачок не сможет создать достаточного давления в отопительной системе, а слишком маленький наоборот не примет весь избыток теплоносителя.
Как правильно рассчитать требуемый объем расширительного бачка
Дабы провести правильный и безошибочный расчет расширительного бака для отопления следует просчитать общий объем отопительной сети. Для этого требуется сложить объем обогревательного котла, общий объем всех труб связанных в отопительную систему, а также объем дополнительных обогревательных приборов, если они присутствуют.Формула для расчета объема расширительного бака K = (KE x Z) / N, в которой:
- КЕ — это общий объем всей отопительной системы;
- Z — постоянное значения расширения жидкости теплоносителя;
- N — величина эффективности мембранного бака.
Идеально точный расчет объема расширительного бака для отопления и всей отопительной системы произвести практически невозможно.
Ну а примерно он рассчитывается исходя из значения, что 1 кВт мощности отопительного оборудования равен 15 литрам объема теплоносителя. В целом получается, что средняя мощность для обычного дома равна 44 кВт. Исходя из этого, по формуле получается КЕ = 15х44 = 660л.Константа расширения жидкости около 4%, для систем в которых используется обычная вода с максимальной температурой нагрева 95 градусов Цельсия. Нередко в системы закачивается не вода, а этиленгликоль в разном процентном соотношении. В данном случае коэффициент расширения рассчитывается по формуле:
10% — 4% х 1,1 = 4,4%20% — 4% х 1,2 = 4,8%
Зачастую, результативность работы мембранного бачка указана производителем, но и самому ее рассчитать не сложно:
N= (DV-DS) / ( DV+1)
где: DV — наибольшее допустимое значения давления в системе, как правило, оно равно допустимому давлению предохранительного клапана и для обычных бытовых систем отопления редко превышает показатель в 2,5 — 3 бар.DS — это значения давления начальной зарядки мембранного бака исходя из постоянного значения в пол атмосферы на 5 метров протяженности отопительной системы.
В итоге получается, что если общая площадь помещения, в котором оборудуется система отопления, равна 400 кв. м., максимальная верхняя точка системы равна 5 м, и расчётная мощность оборудования 44 кВт, то требуемый объем бачка при таких значениях будет:
КЕ 44х15=660л.DV 2,5 бар; DS =0.5 барN (2.5 — 0.5) / (2.5+1) = 0.57K 660×0.04 / 0.57 = 46.2
Исходя из полученных данных, необходимо подбирать расширительный бак для отопления объемом 50 литров, с начальным давление в 0,5 бар. Например, мембранный бак Reflex NG 50.Также для стандартных элементов отопительной системы существуют стандартные примерные значения:
- Радиаторы около 10,5 л.
- Теплые полы и другие греющие поверхности 17,0 л.
- Конвекторы 7,0 л.
Коэффициент увеличения-расширения объёма воды и водогликолевой смеси в зависимости от температурных показателей:
°С | Содержание гликоля, % | |||||||
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 70 | 90 | |
0 | 0,00013 | 0,0032 | 0,0064 | 0,0096 | 0,0128 | 0,0160 | 0,0224 | 0,0288 |
10 | 0,00027 | 0,0034 | 0,0066 | 0,0098 | 0,0130 | 0,0162 | 0,0226 | 0,0290 |
20 | 0,00177 | 0,0048 | 0,0080 | 0,0112 | 0,0144 | 0,0176 | 0,0240 | 0,0304 |
30 | 0,00435 | 0,0074 | 0,0106 | 0,0138 | 0,0170 | 0,0202 | 0,0266 | 0,0330 |
40 | 0,0078 | 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 | 0,0227 | 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 | 0,0434 | 0,0465 | 0,0491 | 0,0517 | 0,0543 | 0,0569 | 0,0621 | 0,0729 |
Как рассчитать расширительный бак для отопления: способы для разных систем
На чтение 6 мин Просмотров 67 Опубликовано Обновлено
При нагревании объем жидкости всегда увеличивается. Чтобы компенсировать эти температурные скачки в системе обогрева, необходимо устанавливать расширительные баки. На каждые 10 градусов объем может вырасти до 0,3%. Жидкость несжимаема, поэтому избытку некуда деваться. Он будет поступать в расширительный бак до полного остывания. Если лишнюю воду удалять, оставшееся пустое место после остывания контура наполнится воздухом. Из-за этого образуются воздушные пробки, которые могут привести к блокировке всего отопления. Расширительная емкость сможет устранить эту проблему. Чтобы обогрев функционировала правильно, нужно знать, как рассчитать расширительный бак для отопления.
Выбор расширительного бака для различных типов систем обогрева
Открытый расширительный бакПри установке отопительного оборудования можно использовать открытые и закрытые расширительные баки.
Открытые
Устройства открытого типа предназначены для использования в отопительной системе с естественной циркуляцией.
Бак представляет собой открытую емкость, на ее дне оборудовано соединение. Саму емкость располагают в наивысшей точке. Из-за этого возникают неудобства в использовании. Бак нужно устанавливать на чердаке, кровле дома, чтобы контролировать уровень жидкости, нужно постоянно подниматься на чердак.
Открытые расширительные емкости нужно закрывать тепловой изоляцией. Ее изготавливают из листовой стали. Сверху на устройстве должен быть сделан люк для осмотра. Максимальный предел уровня жидкости будет контролироваться переливной трубкой, которая выходит на улицу.
Расширительные баки открытого типа выполняют несколько функций:
- поддерживают объем теплоносителя во время колебаний температур;
- восстанавливают объем жидкости при утечке;
- при переполнении системы сбрасывают лишнюю воду в канализацию;
- ограничивают гидравлическое давление;
- удаляют воздух из системы.
Недостатком устройств является их большие размеры. Они склонны к возникновению внутренней коррозии отопительных приборов.
Из-за этих недостатков емкости открытого типа используются в отопительных системах очень редко.
Из-за этих недостатков емкости открытого типа используются в отопительных системах очень редко.Закрытой
Бак закрытого типаРасширительные баки закрытого типа – оптимальный вариант для отопления с естественной и принудительной циркуляцией. Благодаря появлению таких устройств появилась возможность функционирования системы отопления без контакта с атмосферой. Во время циркуляции теплоносителя не будут выделяться примеси, из-за которых образуется коррозия.
Использование такой системы продлевает срок эксплуатации труб и оборудования. Отопительный контур закрытого типа может работать под высоким давлением. При этом не нужна будет дополнительная подпитка.
Расширительные баки закрытого типа оборудуют в котельных. Их можно использовать круглый год, не опасаясь промерзания.
Требования при выборе расширительного бака
Расширительный бачок в системе отопления – один из важных элементов, который влияет на качество и безопасность работы.
Поэтому при выборе нужно обращать внимание на определенные моменты:
- Рекомендуется выбирать устройство с предохранительным клапаном. Им оснащено большинство современных баков. Если его нет, лучше приобрести отдельно. Если клапан будет часто срабатывать, значит неверно выполнены расчеты объема. Чтобы исправить ситуацию, можно приобрести дополнительное оборудование, которое устанавливается параллельно старому.
- Наименьший объем емкости должен быть не менее 10% от всего объема системы.
- Конструкция должна быть цельной, без механических повреждений.
Специалисты не рекомендуют приобретать очень дешевые устройства. Лучше отдавать предпочтение проверенным производителям. Только в этом случае будет гарантирован длительный срок эксплуатации.
Качество оборудования должно быть документально подтверждено. Оно должно соответствовать гигиеническим требованиям, иметь сертификаты международного образца.
Способы расчета размера бака
Методы расчета могут отличаться в зависимости от системы отопления.
Для закрытого типа рекомендуется использовать математические формулы. Если используется открытая отопительная система, вычислить объем бака можно с помощью простого алгоритма.
Способ общего подбора
Объем емкости можно подобрать из расчета 10% от всего внутреннего размера отопительного комплекса.
Расчет по формулам
Чаще всего методом расчета объема расширительного бака для отопления закрытого типа является формула: А=Вх/К, где В – объем теплоносителя, С – параметры теплового расширения теплоносителя, К – параметры эффективности мембранного бака.
Расчет объема теплоносителя
Порядок расчета объема теплоносителя производится на основании трех методов.
Геометрический
Математический расчет производится при помощи суммирования всех элементов. Для этого потребуются:
- Вместительность котла, которая прописана в паспорте.
- Объем воды, который исчисляется в зависимости от количества секций в радиаторе. Вся информация об объеме одной секции прописана в документации с техническими характеристиками.
- Количество воды в трубопроводе – вычисляют путем замеров всех длин.
Вся информация об объеме одной секции прописана в документации с техническими характеристиками.Все элементы плюсуются, в итоге получается общий объем теплоносителя.
При заполнении системы
К самым точным методам подсчета относится заполнение системы водой. Для контроля объема используется водосчетчик. Если его нет, можно сливать воду в ведра и таким образом подсчитывать полученный объем.
Обобщенный метод
За 1 кВт мощности тепла котла принимают 15 литров от всего объема системы. В зависимости от видов отопительных приборов обобщенный метод будет иметь уточненную модификацию.
Если используются радиаторы, количество воды должно быть не менее 11 литров, в конвекторах – не меньше 7 литров. Для теплого пола объем должен составлять 18 литров.
В техническом паспорте оборудования производитель прописывает объем теплообменника. Количество воды в трубопроводе можно высчитать самостоятельно.
Для этого нужно посчитать их длину и внутренний объем. Все показатели, включая котел, трубы и приборы, должны суммироваться. Полученный результат будет общим объемом отопительного комплекса.
Последствия неправильных расчетов
Чтобы избежать ошибок в расчетах, рекомендуется пригласить специалистаЕсли объем расширительного бака будет рассчитан правильно, давление в процессе эксплуатации всегда будет стабильным. Все излишки воды, которые образовываются в процессе расширения, будут собираться в специальном резервуаре.
Когда расчеты проведены неправильно, в системе будут наблюдаться постоянные перепады давления. Если в закрытой системе отопления излишки горячей воды никуда не будут сбрасываться, произойдет авария. Могут лопнуть трубы, разгерметизироваться соединения.
Перепады давления в системе могут спровоцировать:
- остановку работы всей отопительной системы;
- замораживание, если остановка котла произошла в зимний период.
Если объема бачка недостаточно, контур нуждается в подпитке водой.
Чаще всего с такой ситуацией сталкиваются владельцы котла со встроенным резервуаром.
Рекомендуется приобретать расширительный бачок с запасом по объему. Если запас не вошел в расчет, это негативно скажется на работе всей системы.
Чтобы вся площадь дома обогревалась полностью, необходимо грамотно рассчитывать все параметры оборудования. Ошибки в подборе могут привести к полному выходу системы отопления из строя.
nasosy.by — Расчет расширительного бака отопительной системы
Расчет расширительного бака отопительной системы
Для определения объема расширительного бака, минимального диаметра присоединительного трубопровода, начального давления газового пространства и начального эксплуатационного давления в системе отопления выполняют расчет системы отопления.
Методика расчёта расширительных баков достаточна сложна, но минимально рассмотрев данный вопрос можно определить ряд простейших зависимостей между объёмом бака и другими параметрами:
- С увеличением ёмкости системы отопления, требуется больший объём расширительного бака.
- С увеличением максимальной температура воды в системе отопления требуется больший объём бака.
- С увеличением максимально допустимого давления в системе отопления можно уменьшить объём.
- С уменьшением высоты от места установки расширительного бака до верхней точки системы отопления возможно уменьшение объёма бака.
Необходимо отметить, что расширительные баки в системе отопления необходимы не только для компенсации изменяющегося объёма в контуре системы отопления, но и для пополнения имеющихся утечек теплоносителя. Для этого в расширительном баке предусматривают некоторый запас воды — эксплуатационный объём. Обычно в алгоритме расчёта закладывают эксплуатационный объём воды в размере 3% от общей ёмкости системы отопления.
ПОДБОР РАСШИРИТЕЛЬНЫХ БАКОВ НА ПРИМЕРЕ ОБОРУДОВАНИЯ ИЗВЕСТНОГО БРЕНДА UNIPUMP
Подбор расширительного бака необходимо производить учитывая его температурные и прочностные характеристики. Давление и температура в месте подключение бака не должны превышать максимально допустимых значений.
Объём расширительного бака должен быть больше или равен объёму, полученному в результате расчёта. Ощутимого вреда от увеличения объёма более расчётного нет.
При установке расширительных баков необходимо учитывать их габариты и соотносить их с размерами дверных или оконных проемов, учитывая, что расширительные баки диаметром более 750 мм и высотой более 1,5м могут могут иметь проблемы с транспортировкой и для их перемещения будут необходимы средства механизации. В таком случае можно построить систему отопления на основе не одного расширительного бака, а нескольких мембранных баков меньшей ёмкости.
Следует знать, что при использовании в качестве теплоносителя гликолевых смесей необходимо подбирать расширительный бак с запасом на 50% превышающим полученный при расчёте.
Иначе первоочередным признаком неправильно выбранного расширительного бака или отсутствие его настройки будет частое срабатывание предохранительного клапана.
Итак, приступим к расчету. Для расчета рабочего объема мембранного расширительного бака необходимо определить суммарный объём системы отопления сложением водяных объемов котла, отопительных приборов, трубопроводов.
Самый простой способ расчета расширительного бака в системе отопления:
Надо, узнав объем теплоносителя в системе, умножить его на 0,08 — 0,1 т.е. примерно 8-10% от объема системы отопления. Таким образом, можно узнать, что системе в 100 литров теплоносителя требуется расширительный бак объемом около 8-10 литров.
Объем расширительного бака V = (VL x E) / D, где
VL | — суммарный объём системы (котел, радиаторы, трубы, теплообменники и т.п.) |
Е | — коэффициент расширения жидкости % |
D | — эффективность мембранного расширительного бака |
Объем системы отопления вычислить достаточно сложно, поэтому приблизительный расчет можно получить, зная мощность системы отопления, использовав формулу исходя из соотношения 1 кВт = 15 л.
Например: отопительная мощность для дома 45 кВт, тогда суммарный объем (емкость) системы отопления VL = 15 х 45 = 675 л.
Расширение жидкости — 4 % приблизительно, для водяных систем отопления с максимальной температурой до 95°С Если в системе в качестве теплоносителя используется этиленгликоль, то приблизительный расчет коэффициента расширения можно произвести по следующей формуле:
10% — 4% х 1,1 = 4,4%
20% — 4% х 1,2 = 4,8% и т.д.
эффективность мембранного расширительного бака D = (PV — PS) / (PV + 1), где
РV — максимальное рабочее давление системы отопления (расчетное давление предохранительного клапана равно максимальному рабочему давлению), для коттеджей обычно достаточно
PS — давление зарядки мембранного расширительного бака (должно быть равно статическому давлению системы отопления; (0,5 бар = 5 метров)
Пример приблизительного подбора бака
Отапливаемая площадь дома составляет 400 м², высота системы 5м, необходимая отопительная мощность 45 кВт, тогда объем необходимого расширительного бака составит:
VL | = 45 x 15 = 675 л. |
PV | = 2,5 бар; PS = 0,5 бар |
D | = (2,5 — 0,5) / (2,5 + 1) = 0,57 |
| V | = 675 x 0,04 / 0,57 = 47,4 |
Выбор: расширительный бак UNIPUMP 50 литров, давление зарядки 0,5 бар
Примерные значения объема воды в системе отопления
Вид отопительных приборов | Объем системы, литр/кВт |
Конвекторы | 7,0 |
Радиаторы | 10,5 |
Греющие поверхности, (теплые полы) | 17,0 |
Коэффициент расширения (увеличения объёма) воды и водогликолевой смеси в зависимости от температуры
°С | Содержание гликоля, % | |||||||
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 70 | 90 | |
0 | 0,00013 | 0,0032 | 0,0064 | 0,0096 | 0,0128 | 0,0160 | 0,0224 | 0,0288 |
10 | 0,00027 | 0,0034 | 0,0066 | 0,0098 | 0,0130 | 0,0162 | 0,0226 | 0,0290 |
20 | 0,00177 | 0,0048 | 0,0080 | 0,0112 | 0,0144 | 0,0176 | 0,0240 | 0,0304 |
30 | 0,00435 | 0,0074 | 0,0106 | 0,0138 | 0,0170 | 0,0202 | 0,0266 | 0,0330 |
40 | 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 | 0,0227 | 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 | 0,0434 | 0,0465 | 0,0491 | 0,0517 | 0,0543 | 0,0569 | 0,0621 | 0,0729 |
Расчет расширительного бака отопления
+ отличие между открытым и закрытым бачками
Какой бы расширительный бак в системе отопления вы не выбрали, его следует надежно крепить: вес этого элемента системы отопления может значительно возрастать во время эксплуатацииИтак, в вашей системе отопления находится некоторый объем теплоносителя.
Как известно, при нагревании жидкость имеет свойство расширяться, соответственно, ее объем будет расти и его нужно где-то помещать. Чтобы ваша система не стала похожей на бомбу, и используют расширительный бак: в него попадают излишки жидкости.
Конечно, размер расширительного бака в системе отопления будет зависеть от количества теплоносителя в системе, поэтому для каждого отдельного случая его надо рассчитывать отдельно.
«Как же так? – спросят владельцы настенных двухконтурных котлов. – У меня никакого бака нет!» или «Мне специально никто ничего не рассчитывал!» На самом деле такая емкость, конечно, имеется: спрятана в корпусе котла и имеет объем 8-12 литров – почти ведро воды.
Дело в том, что производитель котла позаботился, чтобы рассчитать расширительный бак с запасом. Зная мощность котла, можно предугадать размер помещения, которое он будет отапливать, а также приблизительное количество жидкости в системе. В современных системах отопления, в которых и используют настенные котлы, количество теплоносителя невелико (до 100 литров), поэтому расширительный бак вполне может уместиться в корпусе котла.
Конечно, в случае необходимости его можно заменить на более вместительную модель.
Какие бывают типы расширительных баков отопления?
Раньше наиболее распространенными были баки открытого типа. В сущности, это «кастрюля с крышкой» – емкость с ввареной трубой. По ней поступает излишек воды в случае нагрева, и по ней же уходит назад в систему, когда котел выключен и теплоноситель остывает.
Некоторые баки открытого типа оснащают переливом – еще одной трубой наверху, по которой избыток жидкости может уходить, например, в канализацию.
В сущности, можно обходиться и без такого бака, просто установив в самой высокой точке системы «перелив». Однако, тогда придется периодически доливать в систему отопления воду, которая утекла.
Недостатки открытого расширительного бака в системе отопления:
* необходимо устанавливать в самой верхней точке системы
* теплоноситель теоретически может вылиться плюс контакт теплоносителя с открытым воздухом – его испарение и коррозия бака.
* дешевизна и исключительная надежность вследствие предельно простой конструкции.
Частый вопрос: можно ли использовать в системе с открытым расширительным баком циркуляционный насос?
Да. Вода от этого не станет «выскакивать» наружу – проверено на опыте.
Расширительный бак закрытого типа содержит внутри две полости – ту, в которой циркулирует теплоноситель, и емкость с газом (азот, воздух), разделенные гибкой мембраной. Если объем теплоносителя в системе увеличивается – объем емкости с газом уменьшается. Давление в системе остается практически прежним.
Преимущества закрытого расширительного бака:
* теплоноситель не контактирует с воздухом, т. е. не испаряется, не насыщается кислородом.
* такой бак можно ставить в любом месте системы, а не обязательно в ее самой высокой точке.
Недостатки:
* высокая цена по сравнению с открытым расширительным баком
* повышенный объем, ведь приблизительно половину бака занимает емкость с газом.
Самый простой способ расчета расширительного бака в системе отопления:
Надо, узнав объем теплоносителя в системе, умножить его на 0,08. Таким образом, мы узнаем, что системе с сотней литров теплоносителя потребуется расширительный бачок объемом около 8 литров.
Как узнать объем теплоносителя?
Вот здесь об этом НАМ ТЕПЛО рассказывает подробно.
Расширительный бак подобрать для частного дома
Как правильно рассчитать объём расширительного бака
При обустройстве системы отопления важно правильно подобрать расширительный бак. Часто возникают сомнения: не слишком ли маленький? или, наоборот — зачем такой большой? Ведь, действительно, бывают баки на 5-8 литров, а бывают и на 300, 500, 1000 и больше! Кстати, вся размерная сетка представлена на нашем сайте в разделе Расширительные баки для отопления.
Давайте вместе разберемся, имеет ли размер значение?
Вспомним, для чего нужен в отопительной системе расширительный бачок.
Расширительная ёмкость служит для компенсации изменения объёма воды или другого теплоносителя в замкнутых системах отопления и обеспечения постоянного давления. Другими словами, в расширительный бак поступает излишний объем горячей воды, образовавшийся вследствие нагрева. Бачок принимает на себя избыток воды, тем самым обеспечивая безопасность элементам системы и снижая потребление энергии.
Как устроен расширительный бак?
Бак представляет собой завальцованный или сварной металлический корпус с каучуковой мембраной-диафрагмой внутри. Конструктивно это может быть бачок на ножках или без них, горизонтального или вертикального исполнения.
На заводе-изготовителе в бак закачивается определенное количество воздуха или другого нейтрального газа. Это называется предустановленным заводским давлением, его значение указано на табличке с характеристиками бака. Предустановленное давление давит на диафрагму изнутри. При нагревании вода расширяется, но в замкнутом контуре ей некуда деться и она давит на мембрану.
В результате вода поступает внутрь бака, а в системе отопления освобождается дополнительное пространство. При снижении температуры давление сжатого воздуха выталкивает остывшую воду обратно в трубопровод. Таким образом расширительный бак поддерживает в системе отопления постоянное давление.
Теперь, вспомнив теорию, можно перейти к практике. Возможно, формула расчета кому-то покажется сложной. Поэтому мы в этой статье предлагаем Вашему вниманию также таблицу приближенных объёмов расширительного бака для отопления
Формула расчета
V=e*C/(1-((Pпред+1)/(Pмакс+1)))
где
V — объём расширительного бака (в литрах)
e — коэффициент расширения воды
C — объём воды в системе (в литрах)
Р пред — предустановленное давление воздуха в баке (бар)
Р макс — максимальное давление в системе (бар)
Для Вашего удобства приводим таблицу, которая поможет Вам приближенно определить объём расширительного бака для Вашей системы отопления
| (Р пред) Предустановленное давление воздуха в баке (бар) | (Р макс) Давление в системе (бар) | (С) Объём воды в системе (л) | Ориентировочный объём ёмкости (в литрах) в зависимости от max рабочей температуры | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,5 | 1,0 | 100 | 3 | 4,7 | 6,7 | 9 | 11,5 | 14,3 | 17,3 |
| 0,5 | 1,5 | 100 | 1,9 | 3,0 | 4,2 | 5,6 | 7,2 | 8,9 | 10,8 |
| 0,5 | 2,0 | 100 | 1,5 | 2,4 | 3,4 | 4,5 | 5,7 | 7,1 | 8,6 |
| 0,5 | 2,5 | 100 | 1,3 | 2,1 | 2,9 | 3,9 | 5,0 | 6,2 | 7,6 |
| 1,0 | 1,5 | 300 | 11,4 | 17,7 | 25,2 | 33,7 | 43,1 |
53,5 |
64,8 |
| 1,0 | 2,0 | 300 | 6,8 | 10,6 | 15,1 | 20,2 | 25,9 | 32,1 | 38,9 |
| 1,0 | 2,5 | 300 | 5,3 | 8,3 | 11,8 | 15,7 | 20,1 | 25,0 | 30,2 |
| 1,0 | 3,0 | 300 | 4,5 | 7,1 | 10,1 | 13,5 | 17,2 | 21,4 | 25,9 |
| 1,5 | 2,5 | 500 | 13,2 | 20,7 | 29,4 | 39,3 | 50,3 | 62,4 | 75,6 |
| 1,5 | 3,0 | 500 | 10,1 | 15,8 | 22,4 | 29,9 | 38,3 | 47,5 | 57,6 |
| 1,5 | 3,5 | 500 | 8,5 | 13,3 | 18,9 | 25,2 | 32,3 | 40,1 | 48,6 |
| 1,5 | 4,0 | 500 | 7,6 | 11,8 | 16,8 | 22,4 | 28,7 | 35,7 | 43,2 |
| 2,0 | 3,0 | 1000 | 30,3 | 47,3 | 67,2 | 89,8 | 115 | 142,6 | 172,7 |
| 2,0 | 4,0 | 1000 | 18,9 | 29,5 | 42,0 | 56,1 | 71,9 | 89,1 | 108 |
| 2,0 | 5,0 | 1000 | 15,1 | 23,6 | 33,6 | 44,9 | 57,5 | 71,3 | 86,4 |
| 2,0 | 6,0 | 1000 | 13,2 | 20,7 | 29,4 | 39,3 | 50,3 | 62,4 | 75,6 |
| Максимальная рабочая температура (°С) | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 99 | ||
| (е) Коэффициент расширения воды при изменении температуры на 10 °С | 0,008 | 0,012 | 0,017 | 0,022 | 0,029 | 0,036 | 0,043 | ||
Просим обратить внимание, что этот расчет действителен при соблюдении некоторых условий.
Во-первых, расширительный бак и предохранительный клапан должны находиться на одном уровне.
Во-вторых, рабочая жидкость для данного расчета — вода. Для смеси воды и гликоля расчет будет отличаться с учетом коэффициента вязкости рабочей жидкости
В третьих, максимальное рабочее давление должно быть, по крайней мере, равным максимальному давлению в системе (давление может быть отрегулировано предохранительным клапаном)
Надеемся, что эта таблица поможет Вам корректно подобрать объём бака для отопления, который подойдет именно Вашей системе отопления. Помните, что лучше немного больше, чем меньше.
Хотелось бы немного остановиться на месте расположения расширительного бака в замкнутой системе отопления
Схема автономного отопления: основные элементы системы
Для того, чтобы сделать систему отопления частного дома, в первую очередь необходимо создать схему с указанием всех основных элементов системы и материалов, которые будут использоваться. Тут приводим базовую схему расположения компонентов контура отопления
Элементы, которые будут использоваться в системе отопления, могут отличаться в зависимости от проекта, но основная их часть понадобится в любом случае
КОТЕЛ — может быть газовый, твердотопливный или электрический
ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ НАСОС — толкает воду от котла к потребителю (радиаторам, контурам теплого пола и т.
п.)
РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАК — нужен для компенсации расширения теплоносителя вследствие его нагрева в закрытых системах отопления
ОБРАТНЫЙ КЛАПАН — служит для предотвращения движения воды в обратном направлении
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН — позволяет «сбросить пар» от перегретого теплоносителя
ВОЗДУХООТВОДЧИК — предотвращает завоздушивание системы отопления, продлевает срок службы насоса и других элементов системы отопления
МАНОМЕТР — позволяет контролировать текущее давление в системе
СМЕСИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН или попросту ТРОЙНИК — соединяет контур системы
ЗАДВИЖКА или КРАН — нужна для перекрытия системы отопления в необходимых местах. Для удобного демонтажа элементов системы для ремонта или диагности советуем использовать краны с быстросъёмными накидными гайками (кран-американка)
Также может пригодится РЕДУКТОР ДАВЛЕНИЯ, СМЕСИТЕЛЬ-ТЕРМОСТАТ, АНТИКОНДЕНСАЦИОННЫЙ КЛАПАН и другие элементы
На приведенной схеме арматурные и контрольные элементы расположены по отдельности. Но для удобства пользователя промышленность выпускает так называемую арматуру в сборе. Для примера приведем:
группа безопасности котла — сборный сепаратор воздуха, укомплектованный воздухоотводчиком. предохранительным клапаном и манометром
сборный коллектор равномерного распределения теплоносителя и контроля уровня тепла в системе теплого пола
На нашем сайте представлен широкий выбор циркуляционных насосов для бытового и промышленного использования разных производителей. Особое внимание хочется уделить циркуляционным насосам от датского «короля насосов» Grundfos». У нас есть как стандартные трехсткоростные, так и энергосберегающие насосы со встроенным частотным преобразователем. Энергосберегающими насосы Grundfos названы не зря — они действительно существенно экономят потребление электроэнергии, которая дорожает с каждым днем. Например насос Грундфос ALPHA1 L 25-60 потребляет всего от 4 до 45 Вт в зависимости от выбранного режима работы.
Также можно выбрать расширительный бак итальянских производителей Zilmet, Aquasystem Elbi или Imera нужного Вам объема. Как это делать, Вы уже знаете из формулы расчета в начале этой статьи.
Если Вам нужна дополнительная консультация по подбору объёма расширительного бака для отопления, обращайтесь в наш отдел продаж. Мы с удовольствием ответим на все Ваши вопросы и окажем помощь в выборе бака и других комплектующих системы отопления.
Ради стабильности системы необходимы вычисления: как рассчитать расширительный бак для отопления?
Расширительный бак (экспансомат) — важный элемент системы отопления, выравнивающий показатель давления и поддерживающий объем теплоносителя при его температурных расширениях и сжатиях.
Перед установкой прибора, необходимо правильно рассчитать его объём.
Функции расширительного бака
Согласно законам физики, вода при нагревании на 10 градусов, увеличивается в объёме на 0.3%.
Для небольшого количества воды это явление малозаметное, но для тонны или нескольких тонн, которые находятся в отопительной системе, это существенный показатель.
Появление дополнительного объёма воды может повлиять на состояние труб отопления или даже привести к их повреждениям. Для предупреждения такой ситуации устанавливается расширительный бак.
Его функции состоят в следующем:
- Удаляет из системы излишек воды при её нагревании.
- Обеспечивает необходимое давление и предотвращает его скачкообразные повышения (гидроудары).
- Удаляет из отопительной системы воздух, который действует на неё разрушительно.
Воздух, изначально растворенный в воде, при её нагревании начинает активно выделяться (при высокой температуре показатель достигает 90%). Вместе с теплоносителем этот воздух перемещается к баку, где скапливается, а затем выводится вовне.
Разновидности
В зависимости от конструкции делятся на открытые и закрытые.
Открытые
Это резервуары цилиндрической или прямоугольной формы, которые монтируются в верхней точке системы отопления (зачастую на чердаке). Ёмкость подключается к водопроводу для пополнения запаса воды и к канализационной системе для отвода лишнего теплоносителя.
Фото 1. Расширительный бачок открытого типа. Агрегат прямоугольной формы, установлен в верхней точке системы отопления.
Минус данной разновидности оборудования в том, что отсутствует автоматическая регулировка уровня воды. Придётся контролировать количество жидкости в ней визуально, а чтобы добавить воду, открывать вентиль перед входным патрубком. Ещё одно неудобство — сложный монтаж, ведь бак обладает немалым весом, а его придётся поднимать на чердак. Из-за описанных нюансов этот тип оборудования был почти вытеснен баками закрытого типа.
Закрытые
Конструкция шаровидной или овальной формы с двумя камерами внутри: одна для воздуха, а другая — для воды, поступающей из системы отопления. Они отделены друг от друга мембраной, которая представляет собой резиновый резервуар в виде мешка, способный расширяться и сжиматься.
При поступлении воды в первую камеру мембрана растягивается и воздух из второй камеры выходит через специальный клапан. При остывании жидкости мембрана начинает возвращаться в изначальное положение и выдавливает воду обратно в систему отопления.
Фото 2. Достаточно простое устройство расширительного бака закрытого типа. Стрелками указаны составные части.
В зависимости от вида мембраны, различают два типа закрытых расширительных резервуаров:
- Оснащённые несъемной диафрагменной мембраной
Конструкция отличается большой прочностью за счёт изготовления способом холодной штамповки. К тому же баки этого типа обладают антикоррозионной защитой поверхности с внешней и внутренней стороны. Полость бака разделяет на две камеры эластичная мембрана. Теплоноситель поступает из системы в нижнюю камеру. Когда мембрана займёт нужное положение, — окажется на поверхности жидкости, — устройство готово к работе.
- С фланцевым крепежом
Мембрана присоединяется к входному патрубку посредством фланцевого крепежа, что позволяет заменять изношенную мембрану на новую. Теплоноситель находится внутри мембраны и не соприкасается со стенками бака, что даёт возможность не прибегать к антикоррозионным мероприятиям.
Расширительные резервуары закрытого типа часто монтируются рядом с котлами отопления. Второй вариант — установка возле бойлера, если планируется монтаж двухконтурной отопительной системы, предусматривающей горячее водоснабжение.
Вам также будет интересно:
Как правильно рассчитать объём бачка для систем отопления?
Чтобы правильно рассчитать объем расширительного резервуара, учитывают несколько факторов, которые влияют на этот показатель:
- Ёмкость экспансомата напрямую зависит от количества воды в отопительной системе.
- Чем выше допустимое значение давления в системе, тем меньшего размер бачок вам потребуется.
- Чем выше температура, до которой нагревается теплоноситель, тем больше должен быть объем устройства.
Справка. Если подобрать расширительный резервуар слишком большого объёма, то он не обеспечит необходимого давления в системе. Маленький бак не сможет вместить в себя весь излишек теплоносителя.
Формула расчёта
Vб=(Vс * Z)/N, в которой:
Vc — объём воды в системе отопления. Чтобы рассчитать этот показатель, умножьте мощность котла на 15. Например, если мощность котлоагрегата составляет 30 кВт, то количество теплоносителя будет 12*15 = 450 л. Для систем, где задействуют аккумуляторы тепла, к полученной цифре надо прибавить ёмкость каждого из них в литрах.
Z — показатель расширения теплоносителя. Этот коэффициент для воды составляет 4%, соответственно при расчёте берём число 0.04.
Внимание! Если в качестве теплоносителя используется другое вещество, то берётся соответствующий ему коэффициент расширения. Например, для 10-%-ного этиленгликоля он составляет 4.4%.
N — показатель эффективности расширения бака. Поскольку стенки прибора изготовлены из металла, он может немного увеличиваться или уменьшаться в объёме под воздействием давления. Чтобы вычислить N, понадобится следующая формула:
N= (Nmax—N0)/(Nmax+1), где:
Nmax — максимальный показатель давления в системе. Это число равно от 2.5 до 3 атмосфер, чтобы узнать точную цифру, посмотрите, на какое пороговое значение настроен предохранительный клапан в группе безопасности.
N0 — начальное давление в расширительном резервуаре. Эта величина составляет 0.5 атм. на каждые 5 м высоты системы отопления.
Продолжая пример с котлом мощностью 30 кВт, допустим, что Nmax — 3 атм., высота системы не превышает 5м. Тогда:
N=(3—0.5)/(3+1)=0.625;
Vб = (450*0.04)/0.625 = 28.8 л.
Важно! Объёмы расширительных баков, имеющихся в продаже, соответствуют определённым стандартам. Поэтому не всегда возможно купить бак ёмкостью, точно совпадающей с расчётным значением.
В такой ситуации приобретайте устройство с округлением в бо́льшую сторону, поскольку если объем будет немного меньше необходимого, это может нанести вред системе.
Полезное видео
Посмотрите видео, в котором рассказывается, как подобрать расширительный бак для отопительной системы.
Рекомендации по выбору
- Если требуется бак очень большого объёма, обратите внимание на его габариты: иногда дверные проёмы стандартных размеров не позволяют занести оборудование в помещение. В этом случае приобретите несколько меньших баков, суммарная ёмкость которых равна расчётной цифре.
- При использовании антифриза в качестве теплоносителя расчётное значение объёма рекомендуется умножить на 1.5.
- При объёме бака 20—25 л мощность рециркуляционного насоса составляет 1,2 кВт. Баки 50—60 л устанавливают с насосами 2.0 кВт.
Расчёт объёма бака — несложное, но ответственное мероприятие.
Если вы не уверены, что сделаете все правильно, лучше доверить эту работу профессионалам.
Схема расчета расширительного бака для системы водного отопления
Расширительный бак на стене
Содержание
Автономные образцы водяного отопления — существенный источник жизнеобеспечения домашнего хозяйства.
Учитывая конструкцию строения, применяемый энергоноситель, а также установленные цели, схематический план монтажа разнится, но стержневая основа всегда неизменна.
Расширительный мембранный бак — один из таковых. Это устройство, оберегающее от чрезмерного повышенного давления. Как произвести расчеты по установке мембранного бака, рассказывается в этой статье.
Виды баков в системах отопления и их функции
Принцип работы
В любой системе при отоплении есть установленная величина теплоносителя, как правило, для этого используются вода.
В ходе нагревательного процесса жидкость расширяется, ее избыток выводится в расширительный бак. Соответственно происходит выравнивание давления.
На рынке сейчас представлены расширительные баки, делящиеся на две категории: закрытые и открытые. Последние весьма объемны и во многом неэффективны.
В связи с этим они выходят из употребления. Более практичный вариант пользуется заслуженным признанием профессионалов.
Закрытый тип мембранного бака — это сферическая или плоская емкость. Они довольно герметичны. Внутри полость — это две половины термостойкой мембранной баллонного или диафрагменного вида.
Баки функционируют таким образом, что из-за высокой температуры расширяющийся теплоноситель оказывается в баке, эластичная мембрана удлиняется, занимаемый воздухом объем убавляется. Соответственно давление увеличивается.
При выборе бака нужно учитывать, отвечает ли наибольшее допустимое давление параметрам диапазона давления. Очень важно учесть качество мембраны, ее характеристики (срок службы, постоянство при диффузии, диапазон рабочих температур, пригодность гигиеническим нормам). Также немаловажно выполнить подбор бака для нагревания требуемого объема.
Как рассчитать необходимый объем бака
Работа бака при изменяемом объеме
Расчет мембранного бака насущен для выявления его объёма, наименьшего диаметра соединительной теплотрассы, первоначального напора газовой площади и первоначального давления.
Ошибка при применении сложной методики, может привести к многократной активации защитного клапана и ряду другим неполадкам. Однако существуют взаимосвязь между баковой емкостью и действующими характеристиками в отношении оной.
Так, чем больше предельно дозволенное сжатие, тем будет меньше необходимый размер. Значительнее наибольшая температура жидкости — крупнее величина бака. При большей ёмкости — крупнее объём бака. В зависимости от уменьшения высоты, вычисляемой от места фиксации бака вплоть до верхнего предела, уменьшается его объём.
В соответствии со специальной формулой выполняется расчет. Прежде всего, следует исходить из совокупной величины теплоносителя.
С учетом производительности существующего котла, численности и типов отопительных агрегатов производится его расчет. Пример: конвектор – 7 л / кВт, теплое покрытие — 17 л / кВт, радиатор — 10,6 л / кВт.
Мембранные баки нужны для возмещения водной емкости и для наполнения мелких потерь теплоносителя. Поэтому в баке определен запас воды — эксплуатационный размер. Например, объём жидкости составляет три процента от ёмкости системы отопления.
Для более точного расчета мембранного расширительного бака в системе отопления применяется формула:
Объем бака (V)= (Vсис* k) / D
где:
- Vсис – это весь объем воды в системе отопления
- k – коэффициент увеличения теплоносителя (для воды, нагретой до 95°С, — 4%)
- D – эффективность мембранного бака.
Чтобы вычислить D, можно использовать формулу:
D = ( Pmax – Pнач ) / ( Pmax + 1 ), где Pmax – это самое большое давление.
На него происходит наладка страховочного клапана. Pнач – первоначальный воздушный пресс камеры.
Выбор бака выполняется с учётом температурных показателей и его прочности. Давление вкупе с температурой в точке подключения не может быть больше максимально возможных показателей.
Объем в итоге равен или больше объёма, принятого при расчёте. Отрицательных результатов при завышении сверхрасчётного объёма нет.
Расширительный бак (20 — 25 л) как правило используют вместе с насосом. Мощность последнего до 1,2 кВт. Насосы с мощностью уже до 2 кВт следует применять с баками объемом 50 — 60 л. В продаже есть баки с объемом в пределах 100 — 200 л. Они применяются как запасные емкости, в тех случаях, когда подача воды ненадолго прерывается.
Кстати: Используя гликолевую смесь как теплоноситель, рекомендуется монтаж бака с величиной вполовину больше расчётного.
Важно иметь ввиду, что баки с диаметром, превышающим 750 миллиметров и с высотой больше 1,5 метра, возможно, не пролезут в дверь. В этом случае потребуется установка нескольких мембранных баков с меньшей емкостью.
В материале было выяснено, как произвести расчет емкости, не прибегая к непосредственным услугам специалистов при установке расширительного бака. Однако если процедура сложна, риск допустить ошибку весьма большой, то лучше воспользоваться советом специалиста.
Руководство по проектированию расширительного бака, Определение размера и выбор расширительного бака для системы водяного горячего водоснабжения
Раздел 4.0: Определение размера расширительного бака
После выбора типа расширительного бака необходимо определить значения, которые будут использоваться в уравнении, соответствующем типу расширения. В этом разделе будет обсуждаться каждая из переменных, так что вы можете определить значения для каждой переменной в различных ситуациях.
4.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
Значения температуры используются для определения «дельты Т» и значений удельного объема, обсуждаемых в следующем разделе. Вы должны найти самые низкие и самые высокие температуры, которые могут возникнуть в системе водяного горячего водоснабжения.
Низкая температура: Низкое значение температуры — это температура в системе, которая возникает, когда генератор горячей воды выключен, а в здании самые низкие температуры.Таким образом, низкая температура будет зависеть от местоположения, но должна находиться в диапазоне, показанном ниже.
- Низкая температура: от 32 F до 70 F
Если гидравлическая система горячего водоснабжения представляет собой смесь гликоля, то самая низкая температура может отличаться от указанной ранее. Добавление гликоля в горячую воду позволяет снизить температуру из-за более низкой точки замерзания гликоля.
Высокая температура: Значение высокой температуры — это температура, которая возникает при включении насоса (-ов) горячей воды и генератора (-ов) горячей воды.Когда гидравлическая система горячего водоснабжения включена, гидравлическая горячая вода может достигать максимальной температуры на выходе генератора горячей воды. Генераторы горячей воды с низкой температурой обычно имеют максимальную температуру 250 ° F. Генераторы средней горячей воды могут производить температуру до 350 ° F, а генераторы высокой температуры горячей воды могут производить температуру до 400 ° F.
4.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ОБЪЕМА
Значения удельного объема определяются на основе данных о свойствах жидкости.Калькулятор расширительного бака включает значения удельного объема воды и различных смесей полипропиленгликоля и полиэтиленгликоля.
Значения давления пара указаны в PSIA
.Значения удельного объема также можно найти в Основах ASHRAE для воды и на следующем веб-сайте для смесей гликоля.
4.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ДАВЛЕНИЯ
Калькулятор расширительного бака требует ввода трех значений давления: (1) минимальное давление, (2) максимальное давление и (3) давление предварительной зарядки. Каждое из этих значений будет обсуждаться ниже, но сначала вы должны понять разницу между манометрическим давлением и абсолютным давлением, а также термины «давление пара» и «точка отсутствия изменения давления».
Манометрическое давление — это давление без добавления атмосферного давления.Например, манометрическое давление 0 фунтов на квадратный дюйм соответствует давлению в 1 атмосферу или (14,7 фунтов на квадратный дюйм). Термин «абсолютное давление» означает атмосферное давление.
4.3.1 ДАВЛЕНИЕ ПАРА
Давление пара или абсолютное давление помогает выбрать минимальное давление, необходимое в системе.Давление пара зависит от температуры воды. С повышением температуры увеличивается и давление пара. Например, давление пара воды при 85 F составляет примерно 1,4 фута напора, а давление пара воды при 200 F составляет примерно 26,6 фута напора. Давление пара — это минимальное давление, необходимое для удержания воды в жидкой форме. Например, если давление воды при 200 F изменить до 20 футов напора, вода испарится. Давление пара определяется автоматически в зависимости от типа жидкости и температуры жидкости.
Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для получения дополнительной информации о температурах от 32 F до 420 F. Давление водяного пара в горячей воде в зависимости от температуры
4.3.2 ТОЧКА БЕЗ ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
Часто вы слышите, что расширительный бак — это точка, в которой давление в системе не изменяется.Это правда, но предполагается, что температура не меняется. Давление в расширительном баке не изменится при включении или выключении насоса в системе, но температура останется прежней. При рассмотрении следующих вопросов для обсуждения определения низкого / минимального и высокого / максимального давления помните, что давление в расширительном баке является функцией температуры, а не насоса.
4.3.3 НИЗКОЕ / ДАВЛЕНИЕ ЗАПОЛНЕНИЯ
Низкое давление — это минимальное давление в системе, необходимое для выполнения наиболее строгих требований из следующих трех ограничений: (1) 10 фунтов на кв. или (3) больше, чем давление пара горячей воды при самой высокой температуре во всех точках системы.
(1) Ограничение по высоте: низкое давление или давление заполнения — это давление, необходимое в точке заполнения, необходимое для заполнения всей системы трубопроводов и достижения 10 фунтов на кв. Дюйм в самой высокой точке трубопровода, чтобы предотвратить попадание воздуха в воду / раствор. При расчете этого давления вы должны предположить, что насос (ы) выключен, а температура жидкости самая высокая. Точка наполнения обычно используется потому, что расширительный бак расположен в точке наполнения и имеет примерно одинаковое давление.Если расширительный бак расположен вдали от точки наполнения, вы можете использовать разницу высот между точками наполнения, чтобы найти минимальное давление в расширительном баке.
Например, предположим, что температура наполняемой воды составляет 75 F, и вода поступает в систему на высоте 10 футов над чистым полом, а самая высокая точка в системе находится на высоте 160 футов над чистым полом. Это приведет к перепаду высот в 150 футов или 65,0 фунтов на кв. Дюйм.Таким образом, давление заполнения должно составлять 75 фунтов на квадратный дюйм. Этот пример проиллюстрирован на первом следующем рисунке.
(2) Ограничение чистого положительного напора на всасывании: Затем вам следует также проверить чистый положительный напор на всасывании, необходимый для насосов горячей воды для гидравлических систем. Низкое давление или давление наполнения должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить требуемый чистый положительный напор на всасывании.
Например, предположим, что температура наполняемой воды составляет 75 F, и вода поступает в систему на высоте 10 футов над чистым полом, а самая высокая точка в системе находится всего на 30 футов над чистым полом.Это приведет к перепаду высот всего в 20 футов или 8,6 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, в соответствии с предыдущим ограничением минимальное давление будет всего 18,6 фунта на квадратный дюйм. Однако, если гидравлический насос горячей воды расположен на 10 футов выше точки наполнения, то давление на всасывании водяного насоса горячей воды будет только 14,3 фунта на квадратный дюйм. Если насосу требуется чистый положительный напор на всасывании 20 фунтов на кв. Дюйм, то давление заполнения, определенное из ограничения по высоте, не будет соответствовать ограничению чистого положительного напора на всасывании.Таким образом, давление наполнения должно быть увеличено, чтобы соответствовать ограничению чистой положительной высоты всасывания. Этот пример проиллюстрирован на втором следующем рисунке.
(3) Ограничение давления пара: Последнее ограничение обычно является самым строгим ограничением для гидравлических систем горячего водоснабжения из-за высоких температур.В этом ограничении давление во всей системе должно оставаться выше, чем давление пара жидкости, чтобы предотвратить испарение. Если требуется давление выше имеющегося в здании, то закрытая система нагнетается с помощью нагнетательного насоса. Этот насос отличается от водяного насоса для горячей воды, который только обеспечивает циркуляцию жидкости в системе. Нагнетательный насос перекачивает систему подпиточной воды в замкнутую гидравлическую систему горячего водоснабжения с желаемым давлением для достижения всех трех ограничений.
Чтобы найти давление, необходимое для соответствия ограничению по давлению пара, вы можете смоделировать давления во всей закрытой системе в соответствии с этими двумя сценариями: Сценарий A: насос выключен, максимальная температура и сценарий B: насос включен, максимальная температура.
На следующем рисунке моделируется Сценарий B: Насос включен, максимальная температура 250 F. Когда насос включен, давление в расширительном баке останется прежним, и все остальные давления будут экстраполированы с этой точки. Предполагается, что насос обеспечивает давление 20 фунтов на квадратный дюйм.
На следующем рисунке приведены три критерия определения минимального давления для другого сценария. На этом рисунке максимальная температура составляет 250 ° F, что соответствует давлению пара около 30 фунтов на квадратный дюйм (15,3 фунтов на кв. Дюйм). Наивысшая точка системы находится на высоте 30 футов над чистым полом, и в этой точке требуется 10 фунтов на кв. Дюйм, чтобы соответствовать критериям высоты.Требуемый чистый положительный напор на всасывании насоса составляет 20 фунтов на квадратный дюйм.
5.3.2 ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ
Значение высокого давления — это самое высокое давление, которое может возникнуть в расширительном баке, при котором не происходит сбоев предохранительных клапанов или оборудования из-за высокого давления. Сценарий, который вы должны проверить, заключается в том, что насос включен, а горячая вода имеет самую высокую температуру.
Вы всегда должны запускать сценарии с включенным и выключенным насосом, потому что оборудование должно соответствовать требованиям к давлению, независимо от того, включен насос или нет. Например, если вы запускаете сценарий с максимальным давлением в точке заполнения системы, равным 125 фунтов на кв. Дюйм, что является типичным максимальным давлением для трубопроводной арматуры, и насос выключен, тогда пределы давления соблюдены для всего оборудования. .Однако, как только насос будет включен, вы превысите требование 125 фунтов на кв. Дюйм для генератора горячей воды. Это показано на следующих двух рисунках.
Вы всегда должны запускать сценарии с включенным и выключенным насосом, потому что оборудование должно соответствовать требованиям к давлению, независимо от того, включен насос или нет. Например, в предыдущем сценарии воздушный сепаратор будет подвергаться давлению 135 фунтов на квадратный дюйм. Этот факт не был бы обнаружен, если бы предполагалось, что насос выключен при испытании на высокое давление в генераторе горячей воды.Поскольку воздушный сепаратор находится на той же высоте, воздухоотделитель будет находиться под тем же давлением, что и генератор горячей воды, когда насос выключен.
5,4 ЛИНЕЙНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ
Для ваших расчетов можно использовать следующий линейный тепловой коэффициент расширения. Однако более точные значения можно получить, используя данные, предоставленные производителями трубопроводов.
Если у вас несколько типов труб, следует использовать более низкий коэффициент теплового расширения.Это приведет к увеличению расширительного бачка. Если у вас более высокий коэффициент теплового расширения, вы воспользуетесь преимуществом увеличения объема системы, которое происходит при расширении трубопровода. Когда жидкость нагревается, она расширяется, но труба также расширяется, чтобы вместить часть увеличившегося объема жидкости. Таким образом, выбор материала трубы, который меньше всего расширяется, даст наиболее консервативный результат.
Определение размеров расширительных баков для горячей воды
Расширительные баки требуются в системах отопления, охлаждения или кондиционирования воздуха, чтобы избежать недопустимого повышения давления в системе, когда вода расширяется во время нагрева.
Взрывная сила перегретой воды
- 1 фунт (0,45 кг) нитроглицерина> 2000000 фут-фунтов f (2700000 Дж)
- 1 фунт (0,45 кг) из вода, выделившаяся в пар> 750000 фут-фунтов f (100000 Дж)
Расширительные баки обычно имеют конструкцию
- открытые баки
- закрытые баки сжатия
- мембранные баки
Чистое расширение объем воды при нагревании может быть выражен как
V нетто = (v 1 / v 0 ) — 1 (1)
V net = объем расширения воды ( футов 3 , м 3 )
v 0 = удельный объем воды при начальной (холодной) температуре (футы 3 / фунт, м 3 / кг)
v 1 = удельный объем воды при рабочей (горячей) температуре (футы 3 / фунт, м 3 / кг)
Открытые расширительные баки
Требуемый объем открытого расширения бак можно выразить как
V et = k V w [(v 1 / v 0 ) — 1] (2)
V et = требуемый объем расширительного бака (галлон, литр)
k = коэффициент безопасности (обычно примерно 2)
V w = объем воды в системе (галлон, литр)
v 0 = удельный объем вода при начальной (холодной) температуре (футы 3 / фунт, м 3 / кг)
v 1 = удельный объем воды при рабочей (горячей) температуре (футы 3 / фунт , м 3 / кг) 90 154
Обратите внимание, что в открытом расширительном баке свежий воздух постоянно поглощается водой и имеет тенденцию вызывать коррозию системы.Открытые расширительные баки также должны располагаться над самым высоким нагревательным элементом, как правило, на крыше зданий, где они могут подвергаться замерзанию.
Закрытые компрессионные расширительные баки
Закрытые компрессионные баки могут быть спроектированы как
- регулируемые расширительные баки — воздух откачивается или нагнетается с помощью автоматических клапанов в баки для регулирования давления в системе при повышении или понижении температуры и расширения воды
- напорные резервуары с насосом под давлением — вода откачивается или нагнетается в системы для компенсации повышения или понижения температуры
- Компрессионные резервуары с закрытыми объемами газа — резервуары содержат определенные объемы газа, который сжимается при повышении температуры и объемов системы
Требуемый объем в закрытом расширительном баке
V et = k V w [(v 1 / v 0 ) — 1] / [(p a / p 0 ) — (p a / p 1 )] (3)
где 9 0005
p a = атмосферное давление — 14.7 (psia)
p 0 = начальное давление системы — холодное давление (psia)
p 1 = рабочее давление системы — горячее давление (psia)
- начальная температура 50 o F
- начальное давление 10 фунт / кв. Дюйм
- максимальное рабочее давление 30 фунт / кв. w [(v 1 / v 0 ) — 1] / [1 — (p 0 / p 1 )] (4)
- начальная температура 50 o F
- начальное давление 10 psig
- максимальное рабочее давление 30 psig
- коэффициент безопасности прибл. 2
- коэффициент приемки прибл. 0,5
Пример — Объем в открытом расширительном баке
Система с 1000 галлонами воды нагревается от 68 o F до 176 o F .
Минимальный объем расширения в открытом расширительном баке с коэффициентом безопасности 2 можно рассчитать как
V et = 2 (1000 галлонов) [((0,01651 фута 3 / фунт) / (0,01605 фута) 3 / фунт)) — 1]
= 57 (галлонов)
PEX, водопровод, отопление, оборудование для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
Как правильно определить размер и выбрать расширительный бак
При нагревании вода расширяется и увеличивается в объеме.Поскольку вода считается несжимаемой, в замкнутой системе это тепловое расширение оказывает невероятное давление на трубопроводы и компоненты всей системы. Если не устранить проблему, давление воды может вызвать утечки и даже полный разрыв трубопровода. Расширительные баки обеспечивают дополнительное пространство для расширенной воды и снижают давление в системе. Помимо этого, отсутствие расширительного бака позволит давлению открыть ваш предохранительный клапан, что приведет к потере энергии, сокращению срока службы системы и общей потенциальной угрозе безопасности.
Расширительный бак представляет собой емкость с воздухом, отделенную от воды диафрагмой.
Когда система отопления заполнена холодной водой, давление предварительной зарядки расширительного бака равно давлению наполнения, в результате чего диафрагма расширительного бака полностью выдвигается к резервуару. Когда температура воды в системе увеличивается, расширяющаяся вода поглощается расширительным баком. После того, как температура воды достигает максимума и начинает снижаться, диафрагма возвращает охлажденную воду обратно в систему.
Типы расширительных баков
Доступно несколько типов расширительных баков в зависимости от потребностей вашей системы. В системах бытового горячего водоснабжения используются расширительные баки Amtrol Therm-X-Trol. Для систем лучистого и водяного отопления следует использовать Extrol от Amtrol, Radiant Extrol или расширительный бак Fill-Trol.
Выбор размера расширительного бака
Перед покупкой расширительного бачка вы должны выяснить, какого размера расширительный бачок потребуется вашей системе.Решение будет основано на двух факторах. Первый — это вместимость вашего водонагревателя или бойлера в галлонах. Эта информация будет на заводской этикетке вашего водонагревателя или бойлера. Второй — давление воды в вашей трубопроводной системе. Для сантехники эту информацию можно получить, прикрепив небольшой датчик к любому крану или позвонив в местную компанию по водоснабжению. Для систем водяного и лучистого отопления давление в системе обычно не превышает 30 фунтов на квадратный дюйм.
Если приобретаемый вами расширительный бак меньше, чем требуется вашей системе, избыточное давление от расширяющейся горячей воды вызовет сброс предохранительного клапана.С другой стороны, нет проблем с расширительным бачком большего размера, чем требуется вашей системе. Фактически, если вы не уверены, что ваш расширительный бак сможет безопасно разместить вашу систему, обычно выбирают расширительный бак, который на один размер больше требуемого. Как правило, при работе с расширительными бачками лучше увеличить размер, чем уменьшить.
Сантехника
Therm-X-Trol
Расширительные бакиTherm-X-Trol изготовлены из цветных металлов, что делает их пригодными для использования в системах горячего водоснабжения.
Характеристики расширительных баков Therm-X-TrolОбеспечивает водонагреватель и арматуру
Устраняет потери воды и энергии
Гарантирует, что предохранительные клапаны не открываются
Снижает опасное повышение давления
Таблицы размеров
Бытовые приложения (до 150 * F)Коммерческие приложения (до 180 * F)
Применение в системах водяного отопления
Extrol и Fill-Trol
Расширительные бакиExtrol используются гораздо чаще, чем расширительные баки Fill-Trol.Фактически, единственная разница между ними заключается в том, что расширительные баки Fill-Trol оснащены специально разработанным заправочным клапаном, снижающим давление. Для расширительных баков Extrol требуется отдельный заправочный клапан.
Размеры резервуаров Extrol и Fill-Trolучитывают дополнительный фактор. На вашем котле, скорее всего, будет напечатана информация о производительности в БТЕ / час. Модели Extrol и Fill-Trol имеют одинаковые размеры и сопоставимые размеры.
Характеристики расширительного бака Extrol- Обеспечивает постоянное отделение воды в системе от воздуха
- Регулирует и нормализует давление воды в системе
- Использует диафрагму из бутила / EPDM для гораздо лучшего удержания воздуха, чем из натурального каучука.
- Простая установка
Характеристики расширительного бака Fill-Trol
- Не требует отдельного автоматического заправочного клапана
- Те же характеристики и модель, что и обычный расширительный бак Extrol
Таблица размеров
Применение лучистого отопления
Радиант Extrol
Расширительные бакиRadiant Extrol предназначены для работы в системах лучистого отопления как с открытым, так и с закрытым контуром, а также подходят для таяния снега.
При выборе расширительных баков Radiant Extrol еще одним фактором, который следует учитывать при их выборе, являются размер и длина используемых вами трубок.
Характеристики расширительных баков Radiant Extrol- Специально разработан для высокоэффективных излучающих систем
- Подходит для барьерных и небарьерных систем PEX
- Подходит для использования с гликолем
- Соединение из цветных металлов, устойчивое к коррозии.
Таблица размеров
Определение размеров, ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание расширительного бака
Определение размера расширительного бака
Тщательный расчет размера расширительного бака имеет решающее значение для правильного функционирования системы.
Коэффициент расширения
]]>
Рассчитайте коэффициент расширения для вашей системы, вычислив разницу между температурой воды в холодной системе (нагрев выключен) и максимальной рабочей температурой.° C Коэффициент 0 0,00013 10 0,00025 20 0,00174 30 0.00426 40 0,00782 50 0,01207 60 0,0145 65 0,01704 70 0,0198 75 0,02269 80 0,0258 85 0,02899 90 0,0324 95 0.0396 100 0,04343 Система отопления
Формула определения размера расширительного бака следующая (на основе закона Бойлса):
]]>
]]>Vf = e x C = Vu 1 — (Pi / Pf) 1 — Pi / Pf Vu = Общий полезный объем бака = Vi-Vf Vi = Начальный том Vf = Окончательный том e = Коэффициент расширения Пи = Начальное давление наддува (абсолютное) резервуара.
Это давление не должно быть ниже гидростатического давления в точке, где резервуар подключен к системе.Pf = Максимальное рабочее давление (абсолютное) предохранительного (предохранительного) клапана
с учетом разницы уровней между резервуаром и предохранительным клапаном.С = Общий объем воды в системе в литрах:
бойлер, трубопровод, радиаторы и т. Д.
(в общем случае C составляет от 4 до 8 литров на каждый кВт мощности котла)Примечание: Расчеты должны выполняться в абсолютном давлении
e.грамм. 100 кПа = 200 кПа абсолютное.В стандартных системах отопления:
e = 0,04318 (Tmax = 99 ° C, Tmin = 10 ° C, Δt = 89 ° C, C = 0,035) Система охлаждения
Формула определения размера емкости выглядит следующим образом (на основе закона Бойлса):
]]>Vf = e x C 1 — (Pi / Pf) В стандартных системах охлаждения:
]]>e = 0.011 (Tmax = 50ºC, T min = 4ºC) Пи = Максимальное давление в установке, соответствующее максимально достижимой температуре
, равной температуре окружающей среды,
, которое рекомендуется установить на уровне 50 ° CPf = Конечное рабочее давление, достигнутое при минимальной температуре
с использованием 4ºCПример С = 500 литров Пи = 150 кПа (250 кПа абс.) Pf = 400 кПа (500 кПа абс.) В = 0.04318 x 500 = 43,2 литра 1 – (250/500) Выбрать ближайший размер бака 50 литров
Расчет давления предварительной зарядки расширительного бака
Используйте приведенный ниже расчет, чтобы правильно определить давление предварительной зарядки расширительного бака:
]]>Пи = [Hm x 10] + 20 кПа где: Pi = Начальное давление наддува (абсолютное) резервуара Hm = Высота системы (в метрах) над местом расположения расширительного бачка Установка
]]>- Расширительный бак должен быть установлен на стороне всасывания системного насоса и предпочтительно в самой холодной части системы. E.грамм. по возвращении в котел.
- Убедитесь, что температура воды, поступающей в резервуар, ниже 70ºC, чтобы предотвратить преждевременный выход из строя диафрагмы. Если температура воды выше 70ºC, необходимо установить промежуточный бак между расширительным баком и системой.
- Расширительный бак должен быть оборудован запираемым сервисным клапаном и точкой слива. Это необходимо для обеспечения надлежащего обслуживания резервуара в будущем.
- Расширительный бак должен быть установлен с предохранительным клапаном между баком и запираемым рабочим клапаном, чтобы защитить бак от избыточного давления.
- Номинальное значение предохранительного клапана не должно превышать безопасное рабочее давление расширительного бака.
Ввод в эксплуатацию
Для ввода в эксплуатацию расширительного бака выполните следующие 4 шага:
- Отключить
- Изолируйте расширительный бак от системы с помощью запираемого рабочего клапана. Это очень важно для получения точных показаний давления.
- Отсоедините от системы и слейте воду из бака.
- Тест
- Рассчитайте правильное давление предварительной зарядки расширительного бачка.
- Проверить давление предварительной зарядки в расширительном баке через клапан Шредера.
- Заряд
- Заправьте расширительный бак до нужного давления (см. Примечание по расчету давления предварительной зарядки) через клапан Шредера, используя воздушный компрессор или баллон с азотом.
- Еще раз проверьте заправку бака, чтобы убедиться, что предварительное давление сохраняется. При обнаружении утечки потребуется замена клапана Шредера или расширительного бачка.
- Переподключить
- Подсоедините расширительный бачок к системе.
- Подайте давление в системе и проверьте на предмет утечек.
Техническое обслуживание
Для обслуживания расширительного бачка выполните следующие 5 шагов:
- Осмотреть
- Проведите визуальную проверку расширительного бачка, чтобы убедиться в отсутствии явных повреждений или коррозии.
- Чтобы проверить целостность диафрагмы, нажмите
на клапан Шредера.Если вода выходит из клапана, значит, диафрагма разорвана, и расширительный бачок требует замены. - Отключить
- Изолируйте расширительный бак от системы с помощью запираемого рабочего клапана. Это очень важно для получения точных показаний давления.
- Отсоедините от системы и слейте воду из бака.
- Тест
- Подсчитайте правильный расширительный бак
(см. Примечание по расчету давления предварительной зарядки) - Проверить давление предварительной зарядки в расширительном баке через клапан Шредера.
- Заряд
- Заправьте расширительный бак до правильного давления предварительной зарядки через клапан Шредера, используя воздушный компрессор или баллон с азотом.
- Еще раз проверьте заправку бака, чтобы убедиться в сохранении давления. При обнаружении утечки потребуется замена клапана Шредера или расширительного бачка.
- Переподключить
- Подсоедините расширительный бачок к системе.
- Подайте давление в системе и проверьте на предмет утечек.
Что нужно и чего нельзя делать с расширительным бачком
Когда вода нагревается, пространство, необходимое для каждой молекулы, увеличивается.Любая попытка предотвратить это расширение будет встречена огромными силами. Если прочный металлический контейнер полностью заполнен жидкой водой и изолирован от атмосферы, давление в нем будет быстро возрастать по мере нагрева воды. Если позволить этому давлению расти, этот контейнер в конечном итоге лопнет, в некоторых случаях сильно.
Чтобы предотвратить такой результат, гидронные системы с обратной связью оборудуются расширительным баком. Бак представляет собой воздушную подушку — жидкость с высокой степенью сжатия, на которую расширяющаяся вода может давить, не создавая большого повышения давления в системе.Думайте о воздухе в резервуаре как о пружине. По мере расширения воды в системе этот «источник» сжимается. Когда вода остывает и сжимается, «родник» возвращается в исходное состояние.
Рисунок 1 Стандартный расширительный бак
В старых системах часто использовались «стандартные» расширительные баки, в которых воздух и вода находятся в прямом контакте. Расширительный бак этого типа обычно подвешивается к потолку механического помещения. Это позволяет воздуху, выпущенному из первоначального количества воды в системе, перемещаться вверх в резервуар.Пример такого резервуара показан на рисунке 1.
Несмотря на то, что стандартные расширительные баки функциональны, они значительно больше современных расширительных баков мембранного или баллонного типа. По сути, они дороже, тяжелее и требуют больше места для монтажа. Если они не оснащены подходящей арматурой, они также могут со временем наполняться водой и «заболачиваться». Они редко используются в современных гидравлических системах, особенно в жилых или легких коммерческих зданиях.
РАЗДЕЛЕНИЕ ВОЗДУХА И ВОДЫ
Сегодня в наиболее часто используемых расширительных баках для систем водяного отопления или охлаждения используется очень гибкая диафрагма из бутилкаучука или EPDM для полного разделения воздуха и воды внутри бака.Эта диафрагма соответствует внутренней стальной поверхности резервуара, когда на стороне воздуха находится давление, как показано на Рисунке 2.
Рисунок 2 Мембрана из EPDM разделяет воздух и воду в резервуаре
Когда вода в системе нагревается и расширяется в резервуар, диафрагма деформируется и перемещается в сторону закрытой воздушной камеры. Давление воздуха в баке увеличивается, как и давление воды в системе. Однако, если резервуар имеет надлежащие размеры, повышения давления в системе недостаточно для открытия предохранительного клапана, даже когда вся вода в системе достигает максимальной температуры.
Мембранные расширительные баки можно подобрать по размерам с помощью таблиц или программного обеспечения. Подробная процедура определения размеров расширительных баков мембранного типа приведена в ссылке 1, а также в нескольких других отраслевых публикациях. Ключевые концепции:
1. Создание давления на воздушной стороне бака до уровня статического давления воды в месте расположения расширительного бака перед добавлением воды в систему. Это предотвращает частичное сжатие воздуха в баке холодной водой. Диафрагма начинает сжиматься только при повышении температуры воды.
2. Выберите размер резервуара так, чтобы давление на предохранительном клапане системы было на 5 фунтов на кв. Дюйм ниже номинального давления открытия клапана, когда вся жидкость в системе имеет максимально ожидаемую температуру. Запас в пять фунтов на квадратный дюйм предотвращает «подтекание» предохранительного клапана, когда давление приближается к номинальному давлению открытия.
Даже при правильном размере расширительного бачка детали установки могут повлиять на его работу по назначению и на долгие годы эксплуатации.
ДО
Рисунок 4 Монтаж расширительного бака мембранного типа
1.Do Pump Away: Деталь, которая когда-то понималась и уважалась в отрасли гидроники, но постепенно уступала в приоритете по сравнению с другими «удобствами» упаковки или установки, — это подключение расширительного бака к контуру гидравлического трубопровода возле входа в циркуляционный насос. Это сводит к минимуму перепад давления между точкой подключения резервуара к контуру, то есть точкой, в которой давление не изменяется при включении циркуляционного насоса, и входом в циркуляционный насос. Это позволяет добавить дифференциальное давление, создаваемое циркуляционным насосом, к статическому давлению в системе.Повышенное давление в системе помогает защитить циркуляционный насос от кавитации и часто позволяет работать тише. Это также увеличивает способность вентиляционных отверстий выводить воздух из системы. На рисунке 3 показано несколько приемлемых мест размещения резервуара.
2. Установите резервуар вертикально с соединением вверху: Также лучше всего устанавливать расширительные баки мембранного типа вертикально с соединением трубопровода вверху. Это снижает нагрузку на соединение резервуара по сравнению с горизонтальной установкой.Это также позволяет предотвратить попадание воздуха в трубопроводе со стороны воды расширительного бака при первом заполнении системы. Рисунок 4 иллюстрирует различия.
3. Проверьте давление воздуха: Важно убедиться, что давление воздуха на стороне резервуара равно статическому давлению, которое будет присутствовать в соединении резервуара, когда система заполнена холодной жидкостью. Большинство производителей заявляют, что их резервуары предварительно заряжены до 12 фунтов на квадратный дюйм. Не думайте, что это всегда правда или правильно.Двенадцать фунтов на квадратный дюйм подходит для систем, в которых верхняя часть трубопровода находится примерно на 16 футов выше входа расширительного бака (при условии, что в самом верху системы требуется статическое давление 5 фунтов на квадратный дюйм, чтобы вентиляционные отверстия функционировали должным образом). Для более высоких трубопроводных систем требуется более высокое давление воздуха, чтобы предотвратить частичное сжатие диафрагмы перед нагревом жидкости. Рассчитайте статическое давление на входе в резервуар по формуле 1.
Формула 1:
Где:
Па = правильное давление на стороне воздуха (фунт / кв. Дюйм)
H = расстояние от соединения расширительного бака до верхней части контура трубопровода (футы)
Dc = плотность «холодной» жидкости в системе при температуре примерно 60F (фунт / фут3)
5 = статическое давление 5 фунтов на кв. Дюйм, требуемое в верхней части системы для работы вентиляции
144 = постоянная преобразования единицНапример: если верхняя часть контура трубопровода находилась на 25 футов выше соединения расширительного бака и предполагая, что система заполнена водой, правильное давление воздуха на стороне бака будет:
Приобретите шинный манометр низкого давления со шкалой 0–30 фунтов на квадратный дюйм и велосипедный насос или небольшой воздушный компрессор.Используйте их для установки расчетного давления воздуха на стороне перед заполнением системы жидкостью.
4. Планируйте заранее: Срок службы расширительного бака зависит от рабочей температуры системы, давления, химического состава жидкости и содержания кислорода. Некоторые баки выходят из строя, когда в диафрагме возникает утечка. Обычно это приводит к тому, что бак наполняется жидкостью и становится «забитым водой». Вы можете проверить это, нажав на шток клапана Шредера. Если выходит струя жидкости, значит, емкость поджаривается.Баки также могут иметь утечки в тонкой стальной оболочке. Единственный вариант — новый танк. Это когда вы оцените наличие шарового клапана, который может изолировать резервуар от остальной части системы. Без этого клапана вам, возможно, придется слить несколько галлонов жидкости из системы, чтобы открутить вышедший из строя резервуар и ввинтить новый.
5. Учитывайте превышение размера: Типичные расчеты для определения размера мембранного расширительного бака определяют минимальный объем бака. Можно использовать резервуар большего размера, хотя, вероятно, и более дорогой.Это снижает изменения давления в системе при изменении температуры жидкости.
6. Планируйте самые низкие температуры жидкости: В большинстве систем водяного отопления размер расширительного бака и давление со стороны воздуха основаны на предположении, что холодная жидкость, используемая для заполнения системы, находится в диапазоне температур от 45F до 60F. Это нормально. Однако, когда расширительный бак используется в контуре солнечного коллектора или системе снеготаяния, раствор антифриза будет временами намного холоднее, возможно, даже ниже 0F.Если диафрагма резервуара полностью расширяется относительно стальной оболочки при температуре жидкости около 45 ° F, любое дальнейшее охлаждение жидкости может вызвать отрицательное давление в системе и возможное приток воздуха из вентиляционного отверстия поплавкового типа. Ссылка 2 ниже объясняет, как исправить эту возможность. Идея состоит в том, чтобы добавить в резервуар достаточное количество жидкости во время создания давления в контуре, чтобы диафрагма не полностью расширялась внутри резервуара до тех пор, пока вся жидкость в системе не достигнет минимально возможной температуры.
7. Сделайте поправку на растворы антифриза: Растворы пропилена или этиленгликоля имеют более высокий коэффициент расширения по сравнению с водой. Чем выше концентрация антифриза, тем больше требуется объем расширения. Увеличение объема воды, нагретой от 60F до 180F, составляет около трех процентов. Увеличение объема 50-процентного раствора пропиленгликоля, нагретого от 60 ° F до 180 ° F, составляет около 4,5%. Это следует учитывать при выборе размеров резервуаров для таких систем, как таяние снега, солнечное тепло, или других приложений, где используются антифризы на основе гликоля.Опять же, методы, описанные в ссылке 1, могут приспособиться к этому.
НЕЛЬЗЯ
Как обычно, список всех запретов по сути будет включать противоположность всем запретам. Тем не менее, есть еще несколько важных моментов.
1. Не совмещайте сталь и кислород: Не используйте стандартный расширительный бак с кожухом из углеродистой стали в любом типе открытого контура, например, в системе, использующей питьевую воду для передачи тепла к водяным излучателям тепла, т.е. плохая идея по ряду других причин.Повышенное содержание растворенного кислорода в воде в системе с разомкнутым контуром по сравнению с системой с замкнутым контуром ускоряет коррозию тонкой оболочки резервуара из углеродистой стали. Это ограничение также применяется к системам с замкнутым контуром, в которых используются небарьерные трубки из PEX или другие материалы, которые могут способствовать диффузии кислорода в системе. Расширительные баки с внутренней полимерной футеровкой следует использовать в любом применении, где может присутствовать более высокий уровень растворенного кислорода.
Рисунок 5 Расширительный бак, установленный рядом с гидравлическим сепаратором
2.Не заполняйте его грязью: Не устанавливайте расширительные бачки непосредственно под гидравлическими сепараторами. Это позволит грязи, скопившейся на дне сепаратора, попасть в расширительный бачок. Со временем это могло привести к выходу из строя диафрагмы. Если резервуар должен находиться рядом с гидравлическим сепаратором, лучше всего установить его на тройнике на любой трубе, соединяющейся с соединениями нижней боковой стенки на сепараторе, как показано на Рисунке 5.
3. Не перегревайте его: По возможности избегайте размещения расширительных баков в непосредственной близости от очень горячей воды.Когда оболочка резервуара нагревается за счет миграции тепла (теплопроводность и конвекция), давление воздуха в резервуаре увеличивается. При прочих равных условиях это увеличивает давление в системе по сравнению с более холодной оболочкой резервуара. Это может привести к утечке предохранительного клапана. Можно разместить резервуар на расстоянии нескольких футов от того места, где труба от резервуара соединяется с системой. Держите бак ниже этой точки подключения, чтобы уменьшить перенос тепла за счет конвекции.
4.Не создавайте несколько точек подключения: Можно использовать два или более расширительных бачков с общим объемом одного бака большего размера. Однако эти резервуары должны подключаться к общей трубе, которая имеет единственную точку подключения в системе. Избегайте подключения нескольких резервуаров к разным частям одного и того же трубопровода. Это может вызвать неожиданные колебания давления в зависимости от того, где расположены циркуляционные насосы по отношению к резервуарам.
Рисунок 6 Стяжная система для крепления корпуса резервуара
5.Не оставляйте его уязвимым для ударов: Маленький расширительный бачок, свисающий с верхних соединений ½ дюйма, может легко погнуться при случайном ударе, например, когда кто-то встает из согнутого положения и ударит по бачку. Спросите меня, откуда я это знаю … Если резервуар должен быть установлен в уязвимом месте, используйте систему обвязки, чтобы закрепить корпус на твердой поверхности, как показано на рисунке 6. Некоторые производители расширительных резервуаров предлагают комплекты ремней или другое оборудование для надлежащей поддержки резервуара танковый снаряд.
В дополнение к примечанию обвязки оба резервуара имеют изолирующие шары и достаточно места для доступа к воздушному клапану Schrader внизу.Оба резервуара подключены параллельно к общей трубе, что позволяет использовать одну точку подключения к контуру.
6. Не предполагайте совместимость: Убедитесь, что выбранный вами расширительный бачок совместим с жидкостью, используемой в системе. Комбинированные диафрагмы из бутила / EPDM или полностью из EPDM обычно совместимы с растворами гликоля и растворами метанола или этанола, которые иногда используются в геотермальных контурах заземления. Однако разные поставщики резервуаров используют разные материалы и имеют разные температурные ограничения для этих материалов.Всегда лучше получить разрешение производителя резервуара на совместимость с жидкостями.
Расширительные баки выполняют простую, но очень необходимую функцию. Следуйте этим советам, чтобы они работали должным образом. <>Джон Зигенталер, физический факультет, окончил политехнический институт Ренсселера и имеет лицензию профессионального инженера. Он имеет более чем 35-летний опыт проектирования современных систем водяного отопления. Последняя книга Зигенталера — «Отопление с использованием возобновляемых источников энергии» (см. Www.Hydronicpros.com для получения дополнительной информации).
Ссылки
1. Modern Hydronic Heating, 3rd Ed., John Siegenthaler, Cengage Publishing 2012, ISBN -13: 978-1-4283-3515-8
2. Отопление с использованием возобновляемых источников энергии, Джон Зигенталер, Cengage Publishing 2017, ISBN -13: 978-1-2850-7560-0Тепловые расширительные баки: Часть 2 — Размер
Как выбрать тепловые расширительные баки для систем горячего водоснабжения
В первой части этой серии мы рассмотрели, где необходимы расширительные баки.Когда определено, что резервуар должен быть включен в водопроводную систему, следующей задачей является определение правильного размера для резервуара. Обращение к таблицам размеров в каталоге производителя расширительного бака — самый простой, хотя и не лучший метод определения размеров баков теплового расширения. В таблицах размеров, предоставленных производителями, указаны номер модели и размер бака в зависимости от объема водонагревателя и давления в системе. Эти таблицы, однако, основаны на трех важных предположениях, о которых нужно знать дизайнерам.
Первый , для большинства производителей таблицы основаны на максимально допустимом линейном давлении 150 фунтов на квадратный дюйм. Это максимально допустимое рабочее давление большинства водонагревателей и расширительных баков. Это также настройка предохранительного клапана водонагревателя. Другими словами, резервуар теплового расширения, если он выбран по таблицам, может выдержать тепловое расширение до давления в системе 150 фунтов на квадратный дюйм, которое является точкой сброса для предохранительного клапана водонагревателя. Помните, что цель расширительного бака — избежать сброса давления через предохранительный клапан.Лучшей альтернативой является расчет расширительного бака для максимального допустимого давления 135 фунтов на кв. Дюйм, что на 10% ниже уставки предохранительного клапана.
Второй номер , таблицы производителя основаны на давлении предварительной зарядки бака 40 фунтов на квадратный дюйм. Предварительная зарядка — это давление воздуха на воздушной стороне камеры резервуара. Эта настройка, кстати, не основана на инженерных принципах, а является ограничением Министерства транспорта на транспортировку цистерн. Чтобы уменьшить размер расширительного бака, давление воздуха предварительной зарядки должно быть установлено равным линейному давлению системы, а не давлению предварительной зарядки резервуара 40 фунтов на квадратный дюйм, которое установлено на заводе.(Примечание: если размер расширительных баков рассчитан инженером на основе давления воздуха предварительной зарядки, равного давлению в линии, то в чертежах и спецификациях трубопроводов подрядчик должен указывать необходимость заправки расширительного бака давлением воздуха, равным давлению в линии.) Таблица основана на давлении предварительной зарядки бака 40 фунтов на квадратный дюйм, они не позволяют точно определить размер расширительного бака, когда давление предварительной зарядки равно давлению в трубопроводе.
В-третьих, , таблицы размеров большинства производителей основаны на повышении температуры хранимой воды на 40 0 90 200 F.Задумайтесь об этом на мгновение. Размер водонагревателя обычно рассчитывается исходя из перепада температур 100 0 90 200 F. Например, часто мы предполагаем, что холодная вода поступает в водонагреватель при температуре 40 0 F и нагревается и хранится при 140 0 F. Если мы проектируем водонагреватель для повышения температуры воды на 100 0 F, консервативный подход состоит в том, чтобы подобрать размер расширительного бака с учетом количества воды, увеличивающейся в результате того же повышения температуры на 100 0 F.Это, конечно, наихудший сценарий (полное опорожнение бака и заполнение холодной водой 40 0 F). Расчет расширительного бака, основанный только на повышении температуры на 40 0 F, менее чем консервативен.
Чтобы спроектировать расширительный бак для максимально допустимого давления менее 150 фунтов на квадратный дюйм, давления воздуха предварительной зарядки, отличного от 40 фунтов на квадратный дюйм, и перепада температур более 40 0 F, мы не можем обращаться к таблицам производителя. Кроме того, в больших системах размеры резервуаров для хранения часто превышают значения, указанные в таблицах.Так что же нам делать? Мы должны рассчитать надлежащий размер расширительного бака, используя инженерные уравнения и . Вот упрощенный метод определения размеров расширительных баков. Более подробный метод представлен в Руководстве по проектированию ASPE, том 4.
Для выбора расширительного бака необходимо определить общую емкость и приемочный объем. Общая емкость бака — это объем бака. Приемный объем — это количество воды, которое резервуар будет принимать при давлении воздуха на воздушной стороне диафрагмы.
Сначала определите объем расширения воды в вашей системе. Это объем воды, который должен будет вместить расширительный бак, который также называется «приемным объемом». Объем расширенной воды зависит от удельного объема воды при входящей температуре и температуре нагрева, а также от объема хранимой воды.
(1) V ACC = V T x (VS 2 / VS 1 — 1)
где,
В ACC = Допустимый объем (галлоны)
Vs 2 = Удельный объем воды при температуре нагрева, (футы 3 / фунт)
VS 1 = Удельный объем воды при температуре на входе, (футы 3 / фунт)
V T = Объем накопительного бака водонагревателя (галлонов)
Удельный объем насыщенной воды при различных температурах можно найти в таблицах термодинамических свойств или в удобной таблице в ASPE Data Book, том 2, таблица 6-5 «Термические свойства воды».Вот хорошее число, которое следует запомнить. Вода, нагретая с 40 0 F до 140 0 F, расширится на 1,7%. Например, предположим, что у нас есть водонагреватель на 120 галлонов, и вода нагревается с 40 0 F до 140 0 F.
В ACC = 120 (0,01629 / 0,01602 — 1) = 120 (0,017) = 2,0 галлона
Это количество воды, которое должен принять расширительный бак для предотвращения скачков давления в системе. Я знаю, что это упрощенный подход.Я проигнорировал расширение бака нагревателя и трубопровода горячей воды. По моему опыту, влияние этих факторов невелико и мало влияет на окончательный выбор танка.
Имейте в виду, что, когда мы завершаем расчеты, мы выбираем расширительные баки, которые прибывают с довольно большим шагом размера. Вот почему включение факторов, которые не оказывают существенного влияния на общую величину необходимого теплового расширения, можно смело исключить из расчетов. Если вы хотите быть более точными, уравнения, приведенные в Руководстве по проектированию ASPE, включают расширение материала трубы.
Кстати, я тоже не утруждаюсь поправкой на высоту. Обычно нам не нужна такая точность. Кроме того, поскольку в расчетах мы предполагаем 100-градусный перепад температуры воды, у нас есть некоторый встроенный консерватизм.
Последний шаг — определение общей емкости расширительного бачка. Уравнение для общей емкости расширительного бака выводится из закона Бойля. Когда давление предварительной зарядки сравняется с давлением в трубопроводе, используйте уравнение (2) ниже.
(2) V ET = V ACC / (1-пол. 1 / P 2 )
где,
P 1 = Статическое давление в водяной линии, (psia)
P 2 = Максимальное требуемое давление в баллоне, (psia)
В ACC = Приемный объем, (галлоны)
V ET = Общий объем расширительного бачка, (галлонов)
( Обратите внимание, что это абсолютное давление (фунт / кв. Дюйм).Добавьте 14,7 к манометрическому давлению, чтобы преобразовать его в абсолютное давление. Также обратите внимание, что это уравнение предполагает, что предварительное давление воздуха равно давлению в трубопроводе. Это уравнение не следует использовать, если давление предварительной зарядки не равно давлению в трубопроводе.)
Если в расширительном баке допустимое рабочее давление 150 фунтов на квадратный дюйм, я использую 149,7 фунтов на квадратный дюйм (135 + 14,7 = 149,7) для P 2 , что на 10% ниже уставки предохранительного клапана. Используя приведенный выше пример, предположим, что фактическое давление в трубопроводе и давление предварительной зарядки составляет 80 фунтов на квадратный дюйм.
V ET = 2,0 / (1 — 94,7 / 149,7) = 5,44 галлона
Учитывая расчетную общую емкость резервуара 5,44 галлона и приемочную емкость 2 галлона, проконсультируйтесь с данными производителя и выберите резервуар, который соответствует вашему конкретному применению.
Если давление предварительной зарядки не равно давлению в трубопроводе, уравнение (2) использовать нельзя. Соответствующее уравнение для давления предварительной зарядки, которое не равно давлению в трубопроводе, — это уравнение 3 ниже.
(3) V ET = V ACC / [(P 1 / P 2 ) — (P 1 / P 3 )]
где,
P 1 = Давление предварительной зарядки, (psia)
P 2 = Статическое давление воды в линии, (psia)
P 3 = Максимальное требуемое давление в баллоне (фунт / кв. Дюйм)
В ACC = Приемный объем, (галлоны)
V ET = Общий объем расширительного бачка, (галлонов)
Для предыдущего примера, если расширительный бак имеет заводскую предварительную заправку 40 фунтов на кв. Дюйм, и давление в линии не повышается до 80 фунтов на кв. Дюйм, то требуемая общая емкость расширительного бака увеличивается с 5.От 4 галлонов до 9,4 галлона.
Некоторые производители теперь также размещают на своих веб-сайтах калькуляторы размеров, основанные на этих инженерных уравнениях. Щелкните здесь, чтобы увидеть пример.
Описанный выше метод определения размеров предназначен для баков теплового расширения, установленных в системе горячего водоснабжения. Если вы подбираете размеры баков для системы подкачивающего насоса, процедура будет другой.
Для предложений относительно будущих публикаций в блогах, сделайте предложение.
Расширительный бак— Боб Вила
Схема расширительного бака: SupplyHouse.com
Это сообщение доставлено вам на SupplyHouse.com. Его факты и мнения принадлежат BobVila.com.
Домовладельцы, стремящиеся максимизировать эффективность и ожидаемый срок службы своих систем отопления и охлаждения, могут рассмотреть возможность установки расширительного бака как простого и недорогого средства регулирования давления воды и предотвращения дорогостоящих повреждений других компонентов, включая трубы.
Что такое расширительный бак?Расширительный бак предназначен для сброса давления как в системах питьевого водоснабжения, так и в закрытых системах водяного отопления.Это обеспечивает поддержание постоянного давления в трубах, поэтому они не будут повреждены из-за избыточного давления. «Расширительный бак в системе отопления — бесценный компонент, который защищает всю систему от повышенного давления и объема, вызванного нагревом», — утверждает Дэниел О’Брайан, технический эксперт интернет-магазина SupplyHouse.com.
«Когда вода нагревается, она расширяется», — объясняет О’Брайан. «В закрытой системе отопления не так много места в трубах и котле.Если вода занимает больше места и ей некуда деваться, давление возрастет и, возможно, повредит систему, как правило, в ее самых слабых местах, пока не произойдет утечка или даже разрыв трубы. Расширительный бак предназначен для снятия напряжения, тем самым увеличивая срок службы компонентов всей вашей системы отопления ».
Возможно, пришло время позвонить профессионалу
Получите бесплатную бесплатную оценку ремонта от лицензированных технических специалистов HVAC поблизости.
+Расширительный бак Extrol на 4,4 галлона в SupplyHouse.com
Расширительные баки работают за счет выравнивания давления во всей системе. Расширительный бак — это небольшой бак, разделенный на две части резиновой диафрагмой. Одна сторона подключена к трубам системы отопления и содержит воду. Другая сторона сухая и содержит сжатый воздух, установленный примерно на 12 фунтов на квадратный дюйм. По мере поступления горячей воды в систему отопления давление в системе увеличивается. По мере увеличения давления диафрагма расширительного бачка опускается. Это сжимает воздух в резервуаре, создавая больше места для проникновения лишней воды.Это снижает избыточное давление в системе и предотвращает повреждение труб в системе.
Установка расширительного бачкаУстановка расширительного бачка — это относительно простой процесс, который, как правило, может быть завершен менее чем за час с помощью ручного мастера. Однако некоторые местные строительные нормы и правила могут требовать установки лицензированным сантехником, поэтому вам следует проконсультироваться с вашим муниципальным строительным департаментом, прежде чем приступать к любой установке.
Выбор расширительного бакаРасширительные баки различаются по емкости: от баков, вмещающих всего два галлона, до больших баков, вмещающих несколько сотен галлонов.Чтобы определить размер, необходимый для вашей системы, интернет-магазин SupplyHouse.com предлагает удобный калькулятор размеров расширительного бака на своем веб-сайте. Используйте его, чтобы определить размер и модель расширительного бачка, который лучше всего подходит для вашей системы.
Расходы на расширительные бакиЦены на расширительные баки начинаются примерно с 30 долларов за небольшие жилые резервуары и поднимаются до 800–1000 долларов за большие коммерческие резервуары. Ведущие бренды включают расширительные баки Extrol производства Amtrol, которые используются в системах водяного отопления; расширительные баки серии Watts ET и Bell & Gossett HFT, оба предназначены для использования с закрытыми системами водяного отопления; и расширительные баки Therm-X-trol для использования с открытыми системами питьевой воды.
Техническое обслуживание расширительного бакаЕсли в вашем доме уже есть расширительный бак, вы можете периодически проверять его, чтобы убедиться, что бак функционирует. Чтобы проверить, правильно ли работает расширительный бачок, просто положите руку на бачок и почувствуйте его температуру. Верхняя часть резервуара должна быть теплой на ощупь, а нижняя часть резервуара должна иметь комнатную температуру. Если весь бак теплый, вполне вероятно, что бак полностью заполнен горячей водой, что происходит только в случае выхода из строя диафрагмы.В этом случае необходимо немедленно заменить бак.
Интернет-магазин SupplyHouse.com предлагает большой выбор расширительных баков и аксессуаров от ведущих производителей в отрасли. Чтобы узнать больше, посмотрите видео ниже или посетите SupplyHouse.com.
Возможно, пришло время позвонить профессионалу
Получите бесплатную, бесплатную смету ремонта от лицензированных технических специалистов HVAC поблизости.