Объем расширительного бака

Настройка бака.

Начинаем с P_ст = 4 / 10 = 0,4 бар;

Далее нам нужно создать давление P (накачать воздух в соответствующую камеру расширительного бака).

Какое давление P необходимо накачивать? Воспользуемся формулой от компании Reflex:

P = P_ст+ 0,2 бар, или P = 0,4 + 0,2 = 0,6 бар.

Согласно рекомендациям Reflex P > или = 1 бар.

Поскольку высота дома у нас небольшая и сумма P_ст и P меньше 1 бара, принимаем значение P = 1 бар.

Устанавливаем бак в систему или открываем запорную арматуру.

Затем открываем вентиль подпитки и создаем начальное давление в системе P_нач.

До какого значения? В этом нам помогут следующие рекомендации:

P_нач > или = P + 0,3 бара или P_нач = 1 + 0,3 = 1,3 бар.

Теперь включаем котел, разогреваем систему до расчетной температуры, предположим 80 оС, и удаляем воздух из системы, наблюдая по манометру за тем, как создается новое давление – давление расширения P_расш, которое достигнет некоторого значения.

И, наконец, снова включаем подпитку и доводим давление в системе до P_кон, которое должно быть согласно формуле:

P_кон кл – 0,5 бар или P_кон = 3 – 0,5 = 2,5 бар.

Все, расширительный бак готов к работе!

Несколько важных замечаний:

• Не всегда нужно открывать подпитку второй раз. Нужно ориентироваться по манометру. Если у вас в системе стоит предохранительный клапан на 3 бара, а манометр уже показывает давление в разогретой системе 2,5 бара, то открывать подпитку второй раз не нужно.

• Проводя подпитку разогретой системы необходимо помнить об опасности создания теплового шока для котла. Когда стенки котла, разогретые до высокой температуры, получают холодную воду, происходит внутренние напряжения в самом металле, что в случае с чугунным котлом может привести к трещинам и соответственно к порче котла. Подпитывать горячей водой нужно, когда система остыла до 40 оС или же, когда подпитка врезана на значительном удалении от самого котла.

• Поднимая давление в системе, даже на небольшой уровень, нужно учитывать элементы системы отопления, которые вы установили. Рабочее давление системы ни в коем случае не должно превышать максимально допустимое для самого чувствительного элемента (смотрите паспорта производителей).

• Если мы проверим заводскую настройку расширительных баков, сравнив ее с приведенными здесь рекомендациями, то обнаружим, что эта настройка вполне приемлема для большинства систем отопления частных домов.

“Для чего же тогда все эти выкладки?”, – спросите вы. “Зачем все усложнять?” Отвечаем. Выкладки нужны, чтобы понимать механизм настройки расширительного бака в случаях:

• когда упало или совсем отсутствует давление в воздушной камере;
• когда принимается решение поменять мембрану бака;
• когда нужно настроить расширительный бак для нетипового объекта.

Добавим также, что есть такое понятие, как эффективный полезный объем расширительного бака – количество воды, которое бак может в себя принять и затем вновь отдать системе. Оптимальность этого показателя можно достичь только при правильной настройке бака.

На что влияет этот показатель?

Если сказать просто: от него напрямую зависит объем воды в расширительном баке (“запас” бака) и, следовательно, объем воды, который он может отдать обратно системе.

Когда это нужно?

В результате небольших протечек (по капле) или испарения, воды в системе становится меньше. И, пока у бака есть запас воды, он отдает ее системе, давление не падает. Но как только этот запас заканчивается, а процесс потери теплоносителя продолжается. Это приводит к понижению давления и срабатыванию автоматики котла. Система останавливается или же просто не может работать, так как объем воды в ней недостаточен.

Согласитесь, что есть разница, может ли ваш бак при неправильной настройке может взять в себя 100 г воды или он способен компенсировать потери литрами, способствуя тем самым функционированию системы отопления, пока не будет устранена течь,  и вновь не будет подпитана система.

Особенно это актуально для загородных домов, где владельцы не живут регулярно, и тогда возникает опасность преждевременной остановки системы отопления и ее разморозки.

Та же способность бака компенсировать объем теплоносителя просто необходима, когда автоматически или вручную понижается температура котла. Теплоноситель нагревается до меньшей температуры, объем его становится также меньшим. И вот тут-то приходит на помощь экспанзомат.

Подбирайте  и настраивайте расширительный бак правильно! Желаем удачи!

Методика расчёта объёма

С – объём жидкости в системе, л.

Βt – коэффициент температурного расширения теплоносителя.

P-min и P-max – минимальное (начальное) и максимальное давление в расширительном баке.

Объём жидкости учитывается полный, включая:

• трубопроводы (про диаметры медных труб для водопровода написано здесь ),
• радиаторы,
• котёл,
• прочие элементы, где есть вода (про полотенцесушитель водяной из нержавеющей стали лесенка прочитайте на этой странице).

Если объём системы неизвестен, применяют способ определения по мощности радиаторов — из расчёта 1 кВт — 15 л.

Коэффициент расширения для воды при 85 градусах Цельсия равен 0,034.

Такое значение применяется при отсутствии более точных данных о вашей сети.

Начальное и максимальное давление в баке P-min и P-max — это рабочее давление и значение, при котором срабатывает защитный клапан.

Зато польза от него, неоспорима.

Выбор подходящего по характеристикам расширительного бака сможет защитить сеть отопления от аварии в самый неподходящий момент.

Какой выбрать — решать вам.

Использование онлайн-калькулятора

Количество онлайн-калькуляторов в сети велико, годится любой, но правильнее поочерёдно использовать несколько ресурсов и вывести некое среднее значение. Так появится возможность подкорректировать ошибки или неправильные данные на разных сайтах. Методика подсчёта на каждом калькуляторе своя, количество применяемых данных — разное.

Поэтому лучше подстраховаться, продублировав расчёт.

Некоторые ресурсы, одновременно, с выдачей полученного значения, предлагают варианты моделей расширительных баков, удовлетворяющих предоставленным данным.

Основные значения и коэффициенты, обычно, прилагаются в виде таблиц или средних значений, но объём теплоносителя вашей схемы должен быть известен.

В крайнем случае, используют ещё один способ, не дающий точного значения, но за неимением других вариантов годный.

Объём расширительного бака принимается равным 15% суммарного объёма сети, включая трубопроводы, котлы и радиаторы.

Представляется, что приверженцам точных расчётов такой вариант покажется слишком примитивным, но в безальтернативных случаях он используется как паллиатив.

Как сделать простой расчет вместимости расширительного бака для системы отопления посмотрите в видео.

Формула для расчёта объёма расширительного бака

КЕ – общий обьём всей системы отопления. Рассчитывают этот показатель исходя из того, что I кВт мощности отопительного оборудования равен 15 л объёма теплоносителя. Если мощность котла 40 кВт, то общий обьём системы составит КЕ = 15 х 40 = 600 л;

Z – значение температурного коэффициента теплоносителя. Как уже отмечалось, для воды это около 4%, а для антифриза разной концентрации, например 10-20%-ного этиленгликоля, – от 4,4 до 4,8%;

N – величина эффективности мембранного бака, которая зависит от начального и максимального давления в системе, первоначального воздушного давления в камере. Зачастую этот параметр указан производителем, но, если его нет, можно выполнить расчёт самостоятельно по формуле:

DV – наибольшее допустимое значение давления в сети. Как правило, оно равно допустимому давлению предохранительного клапана и для обычных бытовых систем отопления редко превышает 2,5-3 атм.;

DS – значение давления начальной зарядки мембранного бака исходя из постоянного значения в 0,5 атм. на 5 м протяжённости отопительной системы.

N = (2,5-0,5)/

Итак, из полученных данных можно вывести объём расширительного бака при мощности котла 40 кВт:

К = 600 х 0,04/0,57 = 42,1 л.

Рекомендуется бак объёмом 50 л с начальным давлением 0,5 атм. поскольку итоговые показатели для выбора изделия должны быть немного выше расчётных. Незначительное превышение объёма бака не так страшно, как недостаточность его объёма. Кроме того, при использовании в системе антифриза специалисты советуют выбирать бак объёмом на 50% больше расчётного.

Для чего нужен расширительный бак

Расширительный бачок – это один из важнейших элементом системы отопления, который помогает продлить срок ее службы. Отсутствие этого элемента в системах отопления может привести к разрыву труб, поломке кранов и других комплектующих. Компенсационный бак справляется с несколькими важными задачами.

Расширительный бачок помогает не только защитить трубы от разрыва, но и продлевает срок службы системы отопления

Расширение при нагреве свойственно всем жидкостям и материалам. Объем теплоносителя из-за температурного расширения может увеличиваться вдвое. Это, в свою очередь, повышает давление в отопительной системе. Расширительное приспособление, в этом случае, выталкивает теплоноситель, выравнивая давление.

Это связано с тем, что насос может выключаться и включаться. При этом, давление в системе резко поднимается, что может привести в гидравлическому удару. Расширительный бак, в свою очередь, компенсирует этот удар.

Расширительные бачки хорошо подходят для установки в системах:

• Автономного отопления;
• Замкнутого контура;
• Отопления, работающего на солнечных аккумуляторах или тепловых насосах;
• Независимых системах, подключенных к центральному отоплению.

Существует несколько типов расширителей, которые подходят для системы конкретного типа. Сделать бачок можно и самостоятельно. Некоторые умельцы приспособили под самодельный бак ресивер.

Расчет размера и типа бака для открытой системы

Расчет вместительности и определение оптимального типа бака должны учитывать средний прирост объема теплоносителя при нагреве. Объем устанавливаемого бака напрямую зависит от объема и вида теплоносителя в системе отопления. Так, при температуре воды 80 °C общий объем ее увеличится в среднем на 2,5%.

Расчет оптимального объема емкости также должен учитывать коэффициент запаса, который при всех методических расчетах соответствует показателю 1,2.

Чтобы определить необходимый объем расширительного бака применяется формула:

• V₁ — объем теплоносителя при рабочей температуре (в нагретом состоянии);
• V₂ — объем теплоносителя для обеспечения водяного затвора (если объем теплоносителя после расширения меньше 15 литров, V2 будет составлять V1 * 0.2. В том случае, когда объем теплоносителя при расширении больше 15 литров, V2 будет составлять V1 * 0.05, но не менее 3 литров);
• 1,2 – коэффициент запаса.

Приведенный расчет определяет минимально допустимый объем расширительного бака.

Как правильно выбрать объем расширительного бака для системы отопления?

Простая методика расчета, предложенная одним из европейских лидеров в области производства мембранных гидроаккумуляторов и расширительных баков, Aquasystem S.r.l. (Италия). 

Основное назначение расширительного бака в системе отопления – компенсировать изменения объема теплоносителя, вызванные вариациями температуры в системе отопления. Вода, в жидком состоянии, представляет собой фактически несжимаемую среду. При повышении температуры и сохранении постоянного давления наблюдается увеличение объема и значительный рост давления.   Например, изменение температуры воды от 0 до 100оС сопровождается увеличением ее объема на 4,5%. Это означает, что внутри закрытого, жестко ограниченного стенками трубопроводов и теплообменников, неизменного по объему, контура отопления должно быть пространство, способное аккумулировать избыточный объем жидкости и предотвратить аварийный рост давления. Таким пространством и есть расширительный бак, а точнее воздушная прослойка внутри расширительного бака, способная согласно закону Бойля пропорционально изменять свой объем с ростом давления воды.  Воздух – сжимаемая среда в отличии от воды.

Ранее мы оговаривали, что избыточный объем нагретой воды (теплоносителя) абсорбируется расширительным баком. Это означает, что объем расширительного бака должен быть больше чем суммарный объем расширения жидкости в системе отопления.

Суммарный объем можно легко подсчитать по формуле:

η = ε х С,

где  η – общий объем расширения; ε – коэффициент расширения воды, представляющий собой разницу между объемом воды при максимальной температуре и объемом воды при минимальной температуре, когда система отопления находится в холодном состоянии (при Tmax = 90оC и Tmin = 10оС коэффициент расширения  ε = 0,0359 ( таблица 1)); С – общий объем воды в системе отопления (принимается с расчета 10-20 литров воды на каждый киловатт тепловой мощности теплогенератора (860 ккал/ч)).

 Нужно учесть, что суммарный объем расширения может быть равен объему расширительного бака только в открытой системе отопления, в которой при росте температуры, избыточный объем вытесняется в открытый расширительный бак. В закрытых системах функционирование расширительного бака связано с наличием воздушной полости, занимающей часть объема бака при его наполнении и создающей дополнительное противодавление, равное давлению в системе. Поэтому расчет фактического объема расширительного бака должен учитывать зарезервированный объем воздушной полости и допустимое конечное давление  в системе отопления.

Для расчета фактического объема расширительного бака воспользуемся формулой:

где  η – полезный объем расширительного бака; Pi – предварительное (начальное) давление сжатого воздуха в баке (бар);Pf – максимальное (конечное) давление сжатого воздуха в баке (бар) или давление срабатывания предохранительного клапана; С – общий объем воды в системе отопления (принимается с расчета 10-20 литров воды на каждый киловатт тепловой мощности теплогенератора (1кВт ~ 860 ккал/ч)).

Пример расчета фактического объема расширительного бака.Исходные данные:ε = 0,359; Pi = 1,5 бар; С=400л; Pf =3 бар.

*принимаем ближайший бак из стандартного ряда типоразмеров объемом 40 л и рабочим давлением не менее 5 бар (рабочее давление расширительного бака должно быть равным или превышать давление срабатывания предохранительного клапана).

Таблица 1. Коэффициенты ε теплового расширения воды.

Расчет расширительного бака для закрытого типа отопления

Специальные емкости применяют для компенсации увеличения теплоносителя при повышении температуры. В закрытой системе отопления устанавливают мембранный бак.

Мембранный бак для закрытой системы

Ниже приведены особенности типовой конструкции с назначением типовых функциональных компонентов:

• гибкая герметичная перегородка делит рабочий объем на две части;
• одну – через патрубок подсоединяют к магистрали теплоснабжения;
• в другую закачивают под необходимым давлением воздух;
• для создания корпуса применяют устойчивые к процессам коррозии материалы;
• фиксацию в горизонтальном положении крупных моделей обеспечивает подставка.

Мембранный расширительный бак устанавливают в любом удобном для пользователей месте. Следует обеспечить удобство доступа для обслуживания. С помощью встроенного штуцера с клапаном добавляют (стравливают) воздух, создавая необходимое давление.

Расчет расширительного бака для закрытой системы отопления начинают с определения количества жидкости в системе. Самые точные данные можно получить на стадии заполнения. Также применяют последовательное сложение емкостей трубопроводов, радиаторов, иных компонентов.

Чтобы рассчитать общий объем теплоносителя быстро, профильные специалисты часто применяют ориентировочные пропорции.

Ниже приведены значения (в литрах) на 1 кВт мощности котла при подключении разных видов оборудования:

• стальные конвекторы (6-8);
• алюминиевые, чугунные радиаторы (10-11);
• теплый пол (16-18).

Если для отопления частного дома применяют комбинацию из разных нагревательных приборов, берут 15 л/ 1 кВт. При мощности газового котла 7,5 кВт получится следующий результат вычислений: 7,5*15=112,5 л.

Подходящие размеры расширительного бака для отопления закрытого типа зависят от нескольких параметров:

• суммарного объема водопровода и подключенных устройств;
• типа теплоносителя;
• максимального давления;
• температурного режима.

При заполнении отопительной системы водой происходит увеличение объема на 4% в процессе повышения температуры от 0 С до +95 С. Для предотвращения замерзания в зимний период теплоноситель дополняют этиле нгликолем.

Такая смесь расширяется на 10% больше по сравнению с рассмотренным выше примером (на 4,4%). Аналогичные поправки делают при монтаже холодоснабжения.

В сводной таблице представлены коэффициенты расширения воды (смеси).

Эти данные помогут сделать точный выбор расширительного бака:

Расчет расширительного бака для отопления (О)выполняют по формуле О = (Ос х Кр) / Э, где:

• Ос – суммарный объем функциональных компонентов;
• Кр – поправочный коэффициент (из таблицы для определенного состава теплоносителя);
• Э – эффективность бака.

Последнюю позицию вычисляют следующим образом Э = (Дс-Дб)/ (Дс+1), где Д – это давления:

• Дс – максимальное в системе ГВС (норматив для частных домов 2-3 атм);
• Дб – компенсирующее, которое принимают равным статическому (0,1 атм на каждый метр высоты строения).

Конструкция расширительного бака

Расширительный бак представляет собой корпус из углеродистой стали с порошковым красным, серым или белым покрытием, внутри которого расположена резиновая мембрана по типу диафрагмы или в виде баллона. Первую в основном используют в небольших ёмкостях, вторую – в крупных. Баки в заводской комплектации иногда снабжены предохранительным клапаном, защищающим систему от превышения допустимого давления. Если это происходит, клапан открывается, выпуская избыток воды. Лучше перестраховаться и убедиться, что в вашем изделии он есть. Если нет – докупить и смонтировать рядом с баком.

Расширительный бак с мембраной в виде диафрагмы. Такое устройство больше напоминает бочонок, разделённый надвое подвижной резиновой перегородкой. На производстве в верхнюю часть ёмкости закачивают воздух, который создаёт начальное давление. После подключения бака в его нижнюю камеру начинает поступать теплоноситель из сети. В тот момент, когда эластичная мембрана становится в нулевое-, спокойное положение и как бы ложится на поверхность теплоносителя, отопительная система считается полностью заполненной и готовой к запуску. Когда температура теплоносителя растёт, его объём увеличивается, и избыток сбрасывается в расширительный бак. За счёт сжатия воздуха мембрана отодвигается в воздушную камеру, благодаря чему внутреннее пространство бака становится больше, и туда поступает избыток теплоносителя. Как только теплоноситель остывает и возвращается к первоначальному объёму, воздействие на мембрану прекращается и воздух в верхней камере, не испытывая противодействия, приводит мембрану в исходное, спокойное положение, тем самым происходит автоматическая регулировка давления в системе.

Закрытый мембранный бак

Более современный закрытый расширительный бак – это сосуд цилиндрической формы со встроенной внутри резиновой мембраной. Используется в схемах с принудительной циркуляцией теплоносителя и устанавливается в помещении топочной. Подвод теплоносителя осуществляется также снизу, сверху аппарата установлен сервисный золотник для закачки воздуха.

Резиновая мембрана (в простонародье – «груша»), которой снабжен закрытый расширительный бак системы отопления, бывает 2 видов:

• в виде диафрагмы;
• баллонного типа.

Форма мембраны особого влияния на работу аппарата не оказывает, хотя в бачке второго типа помещается немного больше воды. С другой стороны от «груши» закачан воздух (иногда – азот) под определенным давлением, его необходимо настраивать под каждую систему индивидуально. Все закрытые расширительные бачки действуют одинаково просто: при нагревании теплоносителя давление в сети растет, мембрана растягивается и запускает воду внутрь бака. При остывании все протекает в обратном порядке.

Герметичный расширительный бачок для газового котла настенного типа зачастую встроен внутрь теплогенератора, так как обладает малыми габаритами. Кроме того, аппарат не сообщается с атмосферой и диффузия кислорода в теплоноситель полностью исключается. Слабое место таких бачков – мембрана, срок ее службы очень редко дотягивает до 10 лет, и не всегда есть возможность ее заменить.

Существует и третий вид компенсационных устройств — вакуумный расширительный бачок для отопления закрытого типа без «груши». В продаже их найти трудно, да и нет смысла, поскольку такая конструкция – самая неудачная. Роль мембраны в емкости играет сам воздух, что приводит к его активной диффузии в воду, а это недопустимо. И потом, уровень в емкости будет все время повышаться, в результате компенсировать расширение станет некуда.

Расширительный бак открытой системы отопления расчет и правила установки

Расширительные баки применяются во всех схемах систем индивидуального отопления. Главное назначение расширительного бака — это компенсация объема системы отопления вызванное тепловым расширением теплоносителя.

Особенности бака открытой системы отопления

Дело в том, что объем теплоносителя при увеличении давления увеличивается и если не предусмотреть дополнительную емкость куда бы избыточный объем мог бы уместится, то в системе отопления давление может возрасти на столько, что произойдет прорыв. Для устранения избыточного давления системы применяют расширительный бак.

Ко всему сказанному расширительный бак открытой системы отопления отличается от баков, предназначенных для закрытых систем. В закрытых системах используются баки, не сообщающиеся с атмосферой. В открытой системе применение такого бака невозможно, так как избыточное давление в баке будет создавать большое сопротивление циркуляции теплоносителя. Поэтому для открытых систем отопления применяют открытые баки.

Отсюда возникает большой недостаток открытых систем отопления — это испарение теплоносителя из бака. Как следствие периодически необходимо контролировать уровень теплоносителя в баке и в случае необходимости восполнять потери.

Кроме того, для открытых систем отопления важно не только, чтобы бак мог сообщаться с атмосферой, но и правильный расчет объема бака и грамотная установка, и подключение к системе отопления

Расчет объема открытого расширительного бака

Традиционно объем расширительного бака определяют, как 5% объема всей системы отопления. Это связано с тем, что при увеличении температуры воды до 80 градусов ее объем увеличивается приближённо на 4%. Прибавив к этому небольшое пространство чтобы, вода не переливалась через края бака еще 1%, в сумме получаем величину объема расширительного бака в процентном соотношении от объема всей системы отопления.

Если в открытой системе применяется другой теплоноситель, то следует скорректировать объем бака исходя из величины температурного расширения применяемого теплоносителя.

Больше всего сложностей возникает с подсчетом объема теплоносителя в системе отопления. Для подсчета объема системы необходимо просуммировать внутренний объем всех элементов системы труб радиаторов, отопления и котла. Так же объем системы можно определить косвенно по мощности котла, исходя из того, что 1 Квт мощности котла необходим для подогрева 15 литров теплоносителя.

Установка и подключение открытого расширительного бака

В отличии от закрытого расширительного бака, для открытого существуют определенные правила

Самое важное правило – бак должен быть расположен выше всей системы отопления. В противном случае по принципу сообщающихся сосудов из него будет вытекать вода. Это обстоятельство и приводит за частую к отказу от устройства системы отопления открытого типа, т.к

не всегда удается удобно установить расширительный бак

Это обстоятельство и приводит за частую к отказу от устройства системы отопления открытого типа, т.к. не всегда удается удобно установить расширительный бак.

Второй важной особенностью является то, что бак должен быть подключен к обратке. Дело в том, что на обратке температура воды меньше, а, следовательно, вода будет медленнее испаряться. Кроме того, учитывая не высокую температуры воды в обратке, соединить расширительный бак с системой можно с помощью прозрачного шланга, что облегчит контроль количества воды в системе

Кроме того, учитывая не высокую температуры воды в обратке, соединить расширительный бак с системой можно с помощью прозрачного шланга, что облегчит контроль количества воды в системе.

Дополнительно у расширительного бака могут быть предусмотрены специальные патрубки для исключения перелива и контроля уровня воды в баке.

Список источников

• mr-build.ru
• kotle.ru
• cotlix.com
• teplosten24.ru
• umnoeotoplenie.ru
• thewalls.ru
• reinsoft.com.ua