Простой расчет расширительного бака для отопления. Способы расчета

Простой расчет расширительного бака для отопления. Способы расчета

Каждая установка подбирается в соответствии с величиной предполагаемой нагрузки, что потребует проведения предварительных вычислений. Зная, как рассчитать объем, владелец сможет правильно подобрать бачок.

Чтобы правильно подобрать расширитель, понадобится знать:

• объем отопительного котла;
• дополнительных приборов;
• всех труб, входящих в данную систему обогрева.

Далее обозначим нужные показатели любыми буквами, например, А – это искомое значение, В – эффективность мембранного оборудования, С – постоянный показатель расширения воды теплоносителя, а АО – общий объем системы обогрева. Далее производим расчет по следующей формуле: А = (АО * С) / В.

Подбор размера

Итоговое значение редко бывает абсолютно точным, поэтому делают примерные вычисления, а полученное число будет ориентиром для выбора агрегата, который нужно брать с запасом к полученному числу, оставляя не менее 3% на увеличение объема во время нагрева.

Если была выбрана мембранная разновидность, рабочий потенциал мембраны может быть указан производителем, но можно сделать собственный расчет. Для этого берут наиболее разрешенный показатель давления внутри системы (АВ), данные о давлении начальной заправки расширителя (ВС) и рассчитывают искомое значение (Т). Используют следующую формулу: Т = (АВ – ВС) / (АВ + 1).

Если не делать расчетов и взять оборудование «наугад», можно столкнуться с некоторыми проблемами во время эксплуатации прибора. Основным назначением расширителя выступает откачка излишков жидкости при сильном повышении давления (влага расширяется, требует выведения лишнего из трубопровода). После того, как все стабилизируется, жидкость сжимается обратно, нужно ее вернуть в трубы, иначе ее станет недостаточно для поддержания температуры. Поэтому выявление перепадов внутреннего давления обогревательной системы обозначает скорую поломку.

Слишком маленький бак

Если объем установленного расширителя недостаточный, давление повысится слишком сильно, сработает автоматический клапан. Он сбросит излишнюю влагу, стабилизируя работу системы. Но дальше все нормализуется, а воды уже будет недостаточно для продолжения исправного обогрева. Будет нужна дополнительная заправка. Нехватка отопительной жидкости приведет к отключению котла, так как при низких показателях аппарат не может продолжать функционировать. Из-за этого в зимнее время возможно промерзание труб. Поломки будут повторяться снова и снова до тех пор, пока не будет установлен расширитель оптимального размера.

Излишне большой бачок

Также опасна установка слишком большого бака. При заборе части влаги из труб, расширитель должен поддерживать оптимально допустимое рабочее давление, которое при слишком больших габаритах попросту невозможно. Агрегат будет постоянно показывать максимально допустимую нагрузку без перехода той самой черты, когда должен сработать клапан. Значит, аппарат работает на максимальном уровне потенциала, что быстро приведет к поломке.

Объем расширительного бака для открытой системы отопления. Правила расчета емкости резервуара

Расширитель любого типа будет эффективным только при правильном выборе объема. Для этого следует учитывать способность жидкости расширяться в период нагревания. Вода в отопительных кольцах расширяется на как минимум 3 % от общего объема водяной системы, антифриз — практически на 5%.

Жидкости относятся к разряду несжимаемых сред, поэтому бачок им должен обеспечить достаточный резерв на тепловое расширение с некоторым запасом. При условии полного заполнения контура теплоносителем даже тепловое расширение в расчетных объемах может привести к сбросу жидкости через предохранительный клапан и проливу теплоносителя на пол.

Поэтому чтобы превышение объема расширяющегося теплоносителя не приводило к авариям, закрытые бачки для небольших контуров в частных домах приобретают так, чтобы их объем был равен 10 % от полного объема циркулирующего по системе теплоносителя. Это правило действительно для систем емкостью до 150 л.

Если по отопительному кольцу перемещается больше 150 л теплоносителя, то емкость закрытого бака рассчитывают путем умножения полного объема жидкости на коэффициент ее расширения при конкретных значениях рабочей температуры в системе.

К полученному значению нужно прибавить размер водяного затвора, т.е. объема теплоносителя, образовавшегося в баке в результате стандартного статического давления жидкости. Для больших отопительных колец этот показатель, как правило, равен 0,5% от полного объема теплоносителя, для малогабаритных, вместимостью до 150 л, он принимается 20%.

Полученная сумма умножается на поправочный коэффициент, определяемый по значениям предварительного и окончательного давления в отопительной системе. Предварительное принимается из расчета, что на 10 м высоты контура приходится 1 бар. Окончательное давление формируется в результате работы системы.

Расчет объема бачка закрытого типа для крупных сложных отопительных конструкций выглядит так:

В расчетах использовано: Vn – номинальный объем закрытого бачка; Ve – объем теплоносителя при тепловом расширен (вычисляется по формуле Vсистемы×n%, где n это коэффициент температурного расширения теплоносителя); Vv – водяной затвор; po – предварительное давление; pe – показатель окончательного давления, равен значению предельного давления предохранительного клапана за минусом 0,5 бар

Вместимость открытого типа строго не регламентируется нормативами, но есть правило: объем открытого бачка до патрубка перелива должен составлять 3,5 — 4 % от общего объема теплоносителя в отопительном контуре.

Такой оценки достаточно для небольшого дачного домика, а вот строение для постоянного проживания потребует более точного расчета. В первую очередь потребуется выяснить общий объем системы отопления.

Варианты расчета общей емкости отопления

Этот показатель можно определить с разной степенью точности тремя основными способами. Во-первых, на основе паспортных данных котла. Так, на единицу мощности котельного оборудования необходимо около 15 литров жидкости. Чтобы получить нужные данные, потребуется 15 умножить на мощность котла, указанную в техпаспорте.

Во-вторых, можно выяснить объем с помощью водомера при наполнении системы. По мере наполнения учитывается количество использованной жидкости. Это более точный и хлопотный вариант.

Третий способ предполагает рассчитать суммарный объем всех элементов системы отопления. Это самый точный вариант. Емкость теплообменника котла, радиаторов, конвекторов, измерительных приборов можно выяснить по паспортным характеристикам. Для вычисления емкости труб применяются данные из таблицы.

В таблице указаны размеры труб в дюймах и их объем в литрах на 1 метр, который используется для суммирования общего объема

В таблице указан объем труб на метр длины, выполненных из самых ходовых и современных материалов. Внутренний диаметр указан в дюймах от 0,5 до 1,5 единиц.

Расчет расширительного бака для водоснабжения. Объем гидроаккумулятора

Представленный онлайн-калькулятор гидроаккумулятора работает по принципу: объем резервуара вычисляется исходя из лимита запусков насоса. Искать требуемый показатель в инструкциях и справочниках не следует: можно ограничиться тем, что внести величину электрической мощности насоса, и приемлемое количество пусков будет рассчитано автоматически.

Если в системном списке мощность, соответствующая характеристикам насоса, отсутствует, тогда нужно выбрать ближайшую с корректировкой к большему значению.

Особенности расчетов:

• единицы измерения мощности: киловатты (кВт);
• максимальные затраты воды определяются исходя из числа проживающих и пунктов водозабора в общей сложности, имеющихся в жилище;
• минимальное давление в гидроаккумуляторе — при котором насос может быть запущен в работу;
• максимальное давление — при котором давление отключает насос. Этот показатель не бывает ниже минимального давления;
• стартовое давление в баке — давление воздуха в полости гидравлического аккумулятора (давление регулируется до момента заполненности системы водой);
• для успешного функционирования стартовое давление должно быть в 0,5 раза меньше в сравнении с давлением запуска оборудования (минимальное).

В результате расчета онлайн-калькулятор выдает величину, соответствующую минимальному объему и сохраняемому резерву воды. Резерв показывает, какой объем воды отдаст накопитель при изменении давления рт максимума к минимуму. Если давление запуска насоса равняется стартовому давлению в баке, происходит полное освобождение гидроаккумулятора от жидкости.

Системы с гидроаккумулятором: особенности

Чтобы при использовании водопроводов насос не включался с каждым разом, необходимо установить резервуар (под названием «гидроаккумулятор»). Емкость для подобных конструкций может иметь различные объемы. Ее следует подбирать с учетом количества проживающих в доме.

Гидроаккумулятор имеет вид герметичной емкости с двумя отделениями: для атмосферы и воды. В первом присутствует давление, по которому может быть определен нижний предел. С наполнением резервуара водой давление возрастает. При достижении верхних значений поступление воды прекращается.

Водоснабжение с привлечением гидроаккумулятора считается оптимальным при постоянной эксплуатации жилого помещения. Главный элемент описанной системы позволяет не только обеспечить необходимый объем воды, но и сохранять уровень давления во внутренней системе трубопровода в соответствии с величиной, которая используется при нормальном функционировании приборов сантехники и дополнительных устройств.

Вычисления

Производя расчеты, необходимо согласовать характеристики насосного оборудования и гидроаккумулятора. Для определения величины напора необходимо использовать специальный калькулятор, позволяющий подобрать подходящие параметры для конкретной ситуации.

В момент вычисления нужно учитывать не самую высокую точку водозабора, а уровень размещения гидравлического аккумулятора. Это специальное оборудование обеспечивает подачу воды по внутренним трубопроводам.

Полученного давления должно быть достаточно для следующих нужд:

• наполнения резервуара др верхнего уровня;
• преодоления сопротивления труб, размещенных на одном и том же участке;
• поднятия воды из скважины до гидроаккумулятора.

У каждого насоса должен быть свой резерв во избежание продолжительной работы на максимальных оборотах. Работа на максимальной мощности отрицательно сказывается на сроках эксплуатации оборудования. С помощью онлайн-калькулятора можно учесть основные показатели, вследствие чего приобрести подходящее оборудование при тех или иных условиях использования.

Расчет расширительного бака закрытого типа калькулятор. Калькулятор расчета объема расширительного бака для системы отопления

Система отопления закрытого типа имеет немало преимуществ. Она намного компактнее, так как не требует соблюдения правила установки расширительного бака в высшей точке, легче поддаётся регулировкам, работает экономичнее, а теплоноситель не испаряется и не контактирует с воздухом, то есть не насыщается кислородом, что очень важно для долговечности металлических элементов котла и радиаторов.

Калькулятор расчета объема расширительного бака для системы отопления

Компенсация температурного расширения воды происходит за счет установки мембранного расширительного бака, который может быть смонтирован, например, на «обратке» в непосредственной близости от котла. Необходимо лишь правильно определиться с параметрами этого важного элемента системы. В этом нам поможет калькулятор расчета объема расширительного бака для системы отопления.

Необходимые разъяснения по выполнению вычислений – ниже самого калькулятора.

Калькулятор расчета объема расширительного бака для системы отопления

Пояснения по проведению вычислений объема бака

Понятно, что при монтаже системы отопления, особенно в условиях дефицита места, хочется по максимуму сэкономить свободное пространство. Тем не менее, объем расширительного бака не может быть меньше расчетного значения.

В основу расчета положена следующая формула:

Vb = Vt × Kt / F

Vb — рассчитываемый объем расширительного бака.

Vt — объем теплоносителя в системе.

Как быть с ним?

• Практический способ – засечь по водомеру во время пробного заполнения системы.
• Самый точный способ – просуммировать внутренние объемы всех элементов системы – котла, труб, радиаторов и т.п.
• Простейший «теоретический» метод — не боясь совершить серьезную ошибку, можно принять соотношение 15 литров теплоносителя на каждый киловатт мощности котла отопления. Именно эта зависимость и заложена в калькулятор расчета.

Kt — коэффициент, принимающий во внимание тепловое расширение применимого теплоносителя. Этот показатель зависит от содержания в теплоносителе антифризных  добавок, и изменяется и с процентным соотношением этих добавок, и с ростом температуры,  причем — нелинейно. Существуют специальные таблицы, но в нашем случае эти данные уже внесены в калькулятор – из расчёта среднего нагрева теплоносителя до +70÷80 ºС (это наиболее оптимальный режим работы автономной системы отопления).

Если в системе применяется вода, то это необходимо отметить в соответствующем поле калькулятора.

Цены на расширительные баки для системы отопления

расширительный бак для системы отопления

Что может использоваться в качестве теплоносителя?

Для частных домов, которые могут оставляться хозяевами в зимнее время на длительное время с выключенным отоплением, целесообразнее применять незамерзающие жидкости – антифризы. О разнообразии теплоносителей для систем отопления , об их свойствах, достоинствах и недостатках – в специальной публикации нашего портала.

F — так называемый коэффициент эффективности мембранного расширительного бака. Он выражается следующей зависимостью:

F = (Pmax – Pb) / (Pmax + 1)

F — вычисляемый коэффициент эффективности бака.

Pmax — максимальное давление в системе, которое соответствует порогу срабатывания аварийного клапана в «группе безопасности». ЭтоТ параметр обязательно указывается в паспортных данных котельного оборудования.

Pb — давление подкачки воздушной камеры расширительного бачка. Изделие может поступать уже предварительно накачанное – тогда этот параметр будет указан в паспорте. Впрочем, эту величину можно и изменять – воздушная камера поДкачивается, например, автомобильным насосом, или, наоборот, из нее стравливается избыточный воздух – для этого на баке имеется специальный ниппель. Как правило, в автономных системах отопления рекомендуют закачивать воздушную камеру до уровня одной – полутора атмосфер.

Какие еще элементы обязательны в системе отопления закрытого типа?

Чтобы правильно спланировать и смонтировать отопление в доме или квартире, необходимо знать его устройство и взаимосвязь всех основных приборов и элементов. Подробно о системе отопления закрытого типа рассказывает специальная публикация нашего портала.

Источник: https://alyuminievye-batarei.aystroika.info/stati/raschet-i-obem-rasshiritelnogo-baka-dlya-otopleniya-raschet-obema-rasshiritelnogo-baka-dlya

Объем расширительного бака для отопления. Варианты конструкции

Выбрать отопительный бак открытого типа можно в зависимости от расположения в доме и особенностей системы отопления.

Простейший бак не участвует в циркуляции воды в системе и служит исключительно для сбора излишков нагретого теплоносителя. Он представляет собой емкость из металлического листа, которая крепится на стену и подсоединяется фитингом-патрубком к трубопроводу.

Важно, чтобы крышка бачка имела негерметичную конструкцию, а вода поднималась на уровень примерно до середины бака. В противном случае недостаточный уровень воды может вызвать “завоздушивание” радиаторов.

Такую конструкцию можно при должном умении сварить самому или приобрести в магазине. Поскольку в открытом баке не создается давление воды, он может быть выполнен из любого термостойкого материала и иметь любую форму.

Есть вариант конструкции, предусматривающий выводную трубу, которая крепится в верхней части бачка на максимальный уровень его заполнения и производит сброс воды в канализацию или за пределы дома в зависимости от подключения.

Вариант подключения бака открытого типа со сливом в канализацию

Для облегчения наблюдения за уровнем воды в бачке умелые мастера советуют оснащать бачки трубой с затвором для проверки наличия минимального уровня воды и нехитрой автоматикой, которая позволит пополнять бак в случае необходимости подпитки. В первом случае контроль за уровнем теплоносителя будет осуществляться оператором, а во втором эту функцию на себя возьмет поплавковая система.

Чтобы лучше очищать отопительную систему от избыточного воздуха, расширительный бак нередко встраивают в контур циркуляции. В этом случае за счет резкого снижения скорости теплоносителя освобождается лишний воздух и вода продолжает свое движение по трубам.

Расчет расширительного бака для системы холодоснабжения. Расчёт расширительного бака

Рассчитать объём мембранного расширительного бака просто. Объём зависит от 6-ти величин:

Давления в заполненной системе   \(P_{f}\)

$$P_{f}=P_{st}+P_{r} \tag{1}\label{eq:1}$$

• \(P_{st}\) - гидростатическое давление в системе в точке подключения бака (высота системы) (кПа)
• \(P_{r}\) - минимальный запас давления в верхней точке системы, обычно около 50 кПа

Максимального давления в системе   \(P_{max}\) . Это давление настройки предохранительного клапана       На самом деле вместо максимального давления в системе правильно использовать рабочее давление системы, которое обычно ниже примерно на 50 кПа. Но для простоты используется давление настройки предохранительного клапана. В этом случае расширительный бак подбирается с некоторым запасом , которое определяется следующим образом:

$$P_{max}=P_{f}+P_{p}+70\,\text{кПа} \tag{2}\label{eq:2}$$

• \(P_{f}\) - давление в заполненной системе, кПа, формула
• \(P_{p}\) - давление, которое развивает насос при расчётном расходе (кПа)

Объёма жидкости в системе   \(V_{s}\)

Начальной температуры жидкости   \(t_{min}\) . Это температура жидкости, которой система заполняется

Максимально возможной температуры жидкости   \(t_{max}\) . Это обычно или рабочая температура жидкости в системе, например 90°C для системы отопления, или температура, которой жидкость может достигнуть в период простоя, например около 35°C для системы холодоснабжения.

Давления газа в баке до установки в систему   \(P_{v}\) . Это заводское давление газа в баке. Обычно баки выпускаются с определённым давлением без возможности настройки. Часто это 1; 1.5; 3; 3.5 бар. Нужно подбирать бак для ситемы таким образом, чтобы это давление приблизительно равнялось давлению в заполненной системе \(P_{v}\thickapprox P_{f}\) . Если эта величина будет намного ниже или выше давления в заполненной системе \(P_{f}\) , то это приведёт к проблемам с эксплуатацией системы.

Для расчета объема мембранного расширительного бака необходимо учитывать шесть параметров:

• Давление в заполненной системе (P_f) = P_st + P_r (формула 1)
• Максимальное давление (P_max) = P_f + P_p + 70 кПа (формула 2)
• Объём жидкости в системе (V_s)
• Начальная температура жидкости (t_min) - температура, при которой система заполняется
• Максимальная температура жидкости (t_max) - температура, при которой жидкость может достигнуть в период простоя
• Давление газа в баке до установки в систему (P_v) - заводское давление газа в баке

Обратите внимание, что давление газа в баке должно быть приблизительно равно давлению в заполненной системе (P_v ≈ P_f). Если это давление будет намного ниже или выше, это может привести к проблемам с эксплуатацией системы.