Расширительный бак – незаменимый элемент системы отопления, без которого не сможет обойтись ни одна котельная.Перед тем как выбрать емкость, нужно познакомиться с различными видами, принципом работы, расчетами и подбором, а также особенностями монтажа данных резервуаров.
Для чего нужен расширительный бак?
Основная функция расширительного бака, компенсация температурных расширений теплоносителя и колебаний давления в системе отопления. При нагревании происходит расширение теплоносителя, если не установлена ёмкость для компенсации, то возникает существенное увеличение давления в системе, что приводит к разрыву трубопровода, соединений и элементов сети отопления.
Расширительные баки делятся на несколько видов.
1. Отрытого типа.
2. Закрытого типа, с мембраной внутри.
Расширительный бак открытого типа
Конструкция расширительного бака открытого типа представляет собой ёмкость круглой или прямоугольной формы с патрубками для входа/выхода теплоносителя в ёмкость, и его слив при переполнении.
Применяется в отрытых системах отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, устанавливается в наивысшей точке, чаще на подающей линии, но также можно устанавливать и на обратной. Если смонтировать емкость в любой другой точке, то теплоноситель будет выливаться из системы, согласно закону сообщающихся сосудов. Расположение в верхней точке также способствует выходу воздуха из системы отопления.
Система отопления с естественной циркуляцией или гравитационная система – это система, которая работает по принципу гравитации. Теплоноситель перемещается по трубам за счет разности веса и плотности в нормальном и нагретом состоянии. При нагревании происходит повышение температуры теплоносителя, тем самым уменьшается вес и плотность. Более холодный теплоноситель начинает вытеснять нагретый, в результате образуется движение масс. Также циркуляции теплоносителя способствуют уклоны трубопроводов в данной системе.
Подбор расширительного бака открытого типа
Подобрать объем расширительного бака открытого типа достаточно просто. Для этого нужно знать общий объем теплоносителя в системе отопления, 10% от этого значения будет составлять минимальный объем расширительного бака открытого типа.
Для того, чтобы посчитать объем теплоносителя в системе, нужно сложить все объемы элементов, таких как котел, радиаторы, трубопроводы и тд. Информацию об объеме теплообменника котла, радиаторов можно найти в техническом паспорте изделия, что же касается трубопровода, то он считается по формуле:
V– объем теплоносителя в 1 м. п. трубы
D– внутренний диаметр трубы (в метрах)
Пример: металлопластиковая труба 20х2.0,
0, 201 л. cодержит 1 м. п. металлопластиковой трубы Dn 20 с толщиной стенки 2 мм.
Мембранный расширительный бак закрытого типа
Представляет собой ёмкость круглой формы, внутри присутствует мембрана, которая разделяет емкость на две части, в одной находится газ, в другую поступает теплоноситель при его расширении в системе отопления.
Применяется, в основном, в закрытых системах отопления. Рекомендуется устанавливать расширительный бак на обратной линии системы как можно ближе к патрубку всасывания насоса. Во время работы системы отопления насос создает перепад давлений, а расширительный бак является в таком случае «нейтральной точкой», так как он поддерживает статическое давление, и давление перед циркуляционным насосом.
Закрытая система отопления или замкнутая система – это сеть трубопроводов и отопительных приборов, в которой теплоноситель не контактирует с атмосферой и движение теплоносителя происходит за счет циркуляционного насоса (Рис. 4).
Существует несколько способов расчета и подбора расширительных баков с применением формул. Мы с Вами рассмотрим один из способов подбора, опираясь на основные характеристики системы.
Подбор расширительного мембранного бака
Для этого потребуется произвести небольшие расчеты. Объем расширительного бака рассчитывается по формуле:
Vб – объем расширительного бака
Vp – объем расширения теплоносителя
Vз – объем водяного резерва
Po – предварительное давление газа в расширительном баке
Pкон – конечное давление
Теперь разберем каждое значение подробней.
Объем расширения.
Объем расширения теплоносителя при нагреве до определённой температуры рассчитывается по формуле:
Vсист – объем теплоносителя в системе, как получить данное значение описано выше, в разделе расширительного бака открытого типа.
β – коэффициент расширения воды и водно-гликолевых смесей, значение берется из таблицы, представленной ниже.
Пример: объем системы 700 литров, нагревание теплоносителя до 80°С, теплоноситель – вода, получается:
Vp = 700 * 0,029 = 20,3 литра, на это значение расширится теплоноситель при нагреве до 80 °С.
Объем водяного резерва.
Данное значение рекомендуется учитывать при подборе расширительного бака. Нужен для компенсации незначительных протечек, а также, если система отопления была заполнена, но не запущена, и температура теплоносителя стала ниже, чем в момент заполнения. Объем водяного резерва составляет 0,5% от общего объема системы, но не менее 3 л. Этим количеством теплоносителя будет заполнен расширительный бак после заполнения системы.
Vз = Vсист * 0,005
Пример: Vз = 700 * 0,005 = 3,5 л
Предварительное давление газа.
При расчете предварительного давления в расширительном баке нужно учитывать расположение бака, до или после насоса. В первом случае поддерживается давление всасывания насоса, такой вариант расположения расширительного бака наиболее желателен. Во втором случае поддерживается давление нагнетания циркуляционного насоса.
При установке расширительного бака перед насосом предварительное давление рассчитывается по формуле: Ро = Рст + 0,2
Если бак установлен после насоса, нужно учитывать еще давление насоса:
Ро = Рст+ 0,2 + Рнасоса
Рст – статическое давление системы (разность по высоте в системе наивысшего расположения отопительного прибора и точкой подключения расширительного бака).
Пример: Рст = 12 м.вод.ст. = 1,2 бара
Ро = 1,2 + 0,2 = 1,4 бара
Конечное давление.
Данное значение зависит от давления срабатывания предохранительного клапана:
Рпр.кл. – давление срабатывания предохранительного клапана
При Рпр.кл. ≤ 5 бар, Ркон = Рпр.кл. – 0,5
При Рпр.кл. ≥ 5 бар, Ркон = Рпр.кл. * 0,9
Пример: Давление срабатывания предохранительного клапана 3 бара,
Ркон = 3 – 0,5 = 2,5 бара
Все данные получены, теперь можно рассчитать объем расширительного бака:
Расширительный бак устанавливаем объемом 80 литров.
Давление заполнения.
Данный параметр позволяет заполнить систему с тем самым запасом в расширительном баке, который ранее рассматривали, объем водяного резерва. Считается он достаточно просто:
Итак, для того, чтобы получить объем водяного резерва в расширительном баке, давление заполнения системы должно быть 1,5 бара.
В данной теме мы познакомились с различными видами расширительных баков, принципом работы, особенностями монтажа, а также с расчетами и подбором. Выбор расширительной емкости является достаточно простой задачей, нужно лишь знать некоторые параметры системы.
Автор: Дмитрий Ануфриев