Калькулятор расчёта объёма расширительного мембранного бака для системы отопления:
Методика расчёта объёма расширительного мембранного бака для системы отопления:
Представленный ниже расчет предназначен для индивидуальных систем отопления и значительно упрощен. Его точность составляет 10%. Мы считаем, что этого вполне достаточно
1. Определим, какой тип жидкости Вы будете использовать в виде теплоносителя. Для примера расчета в качестве теплоносителя мы возьмем воду. Коэффициент температурного расширения воды принят равным 0,034 (это соответствует температуре 85 o С)
2. Определим объем воды в системе. Приблизительно его можно рассчитать в зависимости от мощности котла из расчета 15 литров на каждый киловатт мощности . Например, при мощности котла 40 кВт, объем воды в системе будет равен 600 литрам
3. Определим величину максимального допустимого давления в системе отопления. Она задана порогом срабатывания клапана безопасности в системе отопления
4. Также в расчетах используется величина первоначального давления воздуха в расширительном баке Ро. Давление Ро не должно быть меньше , чем гиростатическое давление системы отопления в точке расположения расширительного бака
5. Полный объем расширения V можно подсчитать по формуле:
6. Выбирать бак нужно, округляя расчетный объем в большую сторону (бак большего объема не повредит)
7. Теперь подберем бак, обеспечивающий компенсацию этого объема. Учитывая, что коэффициент заполнения водой расширительного бака с фиксированной несменной мембранной при этих условиях равен 0,5 (таблица), то для рассмотренной системы подойдет 80-литровый расширительный бак:
— Предназначены для компенсации температурных расширений теплоносителя в замкнутых системах отопления. — Основные элементы бака — корпус из высококачественной стали, эластичная мембрана из каучука. — Давление в воздушной полости для баков от 8 до 150 литров — 1,5 бара, от 200 до 10 000 литров — бара. — Теплоноситель в системе отопления — вода с содержанием гликоля не выше 50%. — Расширительные баки комплектуются сменной мембраной. — Температурный режим работы — от -10 °С до +100 °С — Срок службы — 100 000 циклов. — Цвет корпуса — красный.
Правильный расчет расширительного бака для системы отопления: как подобрать объем, инструкция
Дополнительные устройства в системе отопления
Циркуляционный насос системы отопления
К дополнительным приспособлениям относятся, например насос. В системе отопления размещенной на площади менее 100 м 2 циркуляция будет происходить естественной системой, но для большей площади необходим насос. Если котел импортного производства и автоматический, то насос уже стоит в системе, а значит дополнительный не нужно.
В продаже легко можно найти насос отечественного или импортного производства, все они подходят для систем с естественной циркуляцией. Стоят насосы для системы отопления от 1200 руб. Но хороший от 3500, он менее энергозатратен и бесшумен, при этом имеет небольшие размеры. Монтаж насоса выполняют на конце естественной системы циркуляции своими руками, конкретно на обратке перед входом в котел. Так его контакт с горячей водой будет минимален, и он прослужит долгое время.
К еще одному виду дополнительного оборудования относится применение расширительного бака. Емкость расширительного бака имеет различный объем воды и выбирается именно из этих параметров. В автоматических котлах расширительный бак уже стоит, о его объем воды недостаточен для системы с циркуляцией жидкости на площади более 100 м 2. Для чего же необходима установка расширительного бака в системе отопления?
Школьникам 8 класса понятно, что нагретая вода расширяется. Внутри системы отопления у воды все время меняется температура, весной и осенью понижается, зимой повышается, а значит, ее объем все время меняется. Излишки объема воды можно контролировать при помощи специальной емкости, расширительного бака или, как говорят профессионалы, экспансомат. Его необходимо устанавливать как при автоматической, так и с естественной циркуляцией воды в системе.
Если система отопления имеет замкнутый контур.
Теплоноситель имеет определенный уровень вместимости.
При увеличении объема в замкнутой цепочке труб появится гидравлическое давление, которое может повредить ее. Ученые рассчитали, что при повышении температуры на 10 0 С объем воды увеличивается на 0,3%. Это небольшой показатель для маленького объема воды, но в системе может быть до 1 т. Поэтому установка расширительного бака необходима в любом частном доме. Установить его можно своими руками, а стоит такая конструкция от 1200 руб.
Рассмотрев основные узлы системы отопления и этапы монтажа, сало ясно, что осуществить работы можно своими руками. А невысокая стоимость на комплектующие и правильный расчет, делают современную систему отопления экономичной и функциональной.
Мы строим или реконструируем частный дом, ввязались в капремонт квартиры. Оборудуем офис, теплый гараж, отапливаемое помещение иного назначения. Продумали систему отопления, подобрали основное оборудование: котел и его обвязку, бойлер, системы теплого пола. Либо, если это квартира, решили заменить существующий отопительный прибор более эстетичным и эффективным, может быть, добавить несколько дополнительных секций старой батарее. Будем считать, что мы уже сделали выбор типа греющих приборов: наборные секционные чугунные, алюминиевые батареи, биметаллические приборы либо готовые панельные стальные радиаторы. Не забудем о том, что батареи должны выдерживать давление теплоносителя в системе, которое в многоэтажном здании на порядок выше, чем в коттедже
Для достижения теплового комфорта нам важно корректно выполнить расчет радиаторов отопления
Принцип работы
Теплообменник для кирпичной печи относится к приборам непрямого нагрева воды. Принцип его работы — жидкость циркулирует в замкнутом пространстве устройства, в результате естественной конвенции. Под воздействием тепла, вода нагревается.
Более горячие слои поднимаются наверх, их место занимают холодные слои. Перемешивание воды под воздействием тепла называется циркуляцией. Нагревшаяся вода или любой другой жидкий теплоноситель, поднявшись, отдаёт тепло воде. Сама печь не является теплообменником, поскольку создает тепло.
Емкости открытого типа
В настоящее время применяется три разновидности расширительных баков. Самая допотопная используется в гравитационной системе отопления. Она представляет собой бак открытого типа. Он устанавливается в самой верхней точке и служит не только для сбора излишков жидкости, но и помогает выводить воздух из системы.
Подобное отопление работает только на воде, потому что остальные теплоносители достаточно токсичны. Их использование в открытой системе приведет к отравлению парами. Основной минус открытой системы — замерзание воды при низкой температуре. Такой дом невозможно зимой оставить на несколько дней без обогрева. Если это произойдет, то расширившаяся при замерзании вода, разорвет трубы отопления.
Расчет расширительных баков открытого типа выполняется исходя из коэффициента расширения воды, у которой эта величина зависит от температуры: чем выше она, тем больше значение. Чтобы подсчитать объем вытесняемой жидкости при нагреве, нужно коэффициент, соответствующий рабочей температуре, умножить на количество теплоносителя в системе отопления. Это даст необходимый объем расширительного бака.
Например, если есть сеть с объемом 400 литров воды, работающая при температуре 75 градусов, то расширительный объем будет: 400 * 0,0258 = 10,32 литров.
Для открытой системы делать размер бака с запасом нет смысла, поскольку подобная конструкция предусматривает перепускную горловину, которая соединена с канализацией. В нее стекают излишки воды в случае превышения температуры номинального значения.
Как выбрать расширительный бак для отопления — лучшие советы
В структуре отопительной системы необходимо предусматривать наличие всех конструктивных элементов. Исключать хотя бы один из них было бы неоправданно по двум причинам. Во-первых, это может негативно отразиться на функциональности и эффективности работы всей системы. А во-вторых, такие несовершенные проекты могут оказаться опасными в отношении вероятных возгораний или разрывов трубопроводной коммуникации.
Одним из таких важных структурных элементов отопительных систем является бачок расширительный для отопления. Во время нагрева теплоносителя в магистрали происходит повышение давления и увеличение самого теплоносителя в объеме, что обусловлено четким действием физических сил. В это время в подающей магистрали трубопровода создаются критические параметры, которые при отсутствии компенсационной емкости могут спровоцировать выход теплоносителя из трубы. Обычно такие происшествия сопровождаются разрывом трубопровода в наиболее слабом месте стыковки отдельных элементов.
Чтобы исключить вероятность подобного развития событий, в структуре отопительной системы и предусматривается установка бачка расширительного для отопления. При отсутствии расширительного бака придется сливать излишек воды каждый раз при нагревании системы. При этом возможно возникновение воздушных пробок, которые образуются при остывании теплоносителя в трубопроводе.
Какой бачок расширительный для отопления выбрать?
Классификация этих структурных элементов отопительной схемы предусматривает две категории устройств:
Баки открытого типа;
Бачки закрытого типа.
К первой категории относятся устаревшие модели для использования в системах с естественной циркуляцией теплоносителя в системе. Это емкости с открытым верхом и патрубком для определения и удаления излишков воды в системе.
Вторая категория включает использование полностью герметичных емкостей, оборудованных выпускным клапаном для удаления воздуха и излишков теплоносителя. Выпускные клапаны в таких баках расширительных для отопления могут быть механическим с ручным удалением и автоматическими — снабженными манометрами и соответствующей автоматикой. Эта категорий расширительных бачков используется при устройстве отопительной системы с естественной или с принудительной циркуляцией теплоносителя.
Вариант третий — бак мембранный для отопления. Эта модель более совершенна, обладает большей практичностью и эстетическим видом. Ее устройство предполагает наличие двух отделений в конструкции бака. Одни из них содержит воздух под давлением, а в другое поступает расширившийся в результате нагревания теплоноситель.
Оба отделения разделены прочной и пластичной мембраной. Когда теплоноситель заполняет емкость своего отделения, он создает повышенное давление в другом отделении. При остывании воды избыточное давление в другом отделении вытесняет ее обратно в трубопровод отопительной системы. Таким образом, поддерживается неизменный объем теплоносителя и давление в системе.
Как выбрать объем расширительного бака?
Когда было определено вид и место размещение бака, то теперь необходимо выбрать расчет объема сосуда. Рассчитать объем расширительного бак для отопления можно разными способами.
Профессиональный расчет — делают инженерами — проектировщиками, которые используют специальное оборудование. Специалисты и инженеры учитывают все факторы, которые могут каким-то образом повлиять на стабильность функционирования системы отопления. Многие люди используют только этот метод, так как он является самым надежным, точным, но и дорогим.
Специальный калькулятор для расчета — различные интернет сайты дают возможность подсчитать объем расширительных баков. Калькулятор дают возможность получить информацию о минимальной нужной вместимости рассматриваемых емкостей. Такой метод можно применять только индивидуальных отопительных систем.
Расчет по формулам — обычно выполняется самостоятельно. Человек должен быть очень внимательным, чтобы не допустить ряд ошибок. На различных порталах можно найти необходимые формулы, которые помогут вам решить объем расширительного бака.
Преимущества мембранных расширительных баков
Расширительные баки обладают огромным количеством преимуществ:
не загрязняют воду;
низкие расходы при эксплуатации;
легкий монтаж;
безопасность, надежность;
установка в любой части дома;
невозможность выливания воды из бака;
отсутствие потерь тепла;
минимальная подача воздуха;
мембраны из натуральной резины и бутила могут применяться в питьевом водоснабжении;
применяются при любом типе воды;
удобны в использовании;
радиатор и котел из-за отсутствия контакта воды и воздуха служат дольше, чем обычно.
Расширительные мембранные баки используются в закрытых отопительных системах и обеспечивают надежную работу котла.
Конструкционные особенности
Назначение мембранного расширительного бака заключается в том, что на всех рабочих этапах устройство должно поддерживать равновесие между давлением обоих частей и при необходимости нивелировать чрезмерное давление или регулировать его перепады в отопительной конструкции. Таким образом, монтаж мембранного расширительного бака предотвращает возникновение повышенных нагрузок в контуре отопления и при аварийных ситуациях в случае выявления неисправностей.
Устройство бывает с заменяемой или несменной мембраной. В первом случае теплоноситель находится полностью в емкости гибкой мембраны и не может взаимодействовать со стальной внутренней поверхностью. Все работы, связанные с демонтажем и последующим монтажом нового изделия, выполняют через фланец, закрепляемый на болтах.
Если приобретено устройство с фиксированной диафрагмой, у него имеется внутренняя полость, состоящая из двух частей. В этом случае используется несменная диафрагменная мембрана, которая жестко зафиксирована. Выбирают мембранный бак для системы отопления непосредственно под конкретную отопительную конструкцию с учетом количества теплоносителя. Если у устройства объем окажется недостаточным, то последствия могут быть самыми негативными – часто появляются трещинки и возможна протечка воды сквозь резьбу. Кроме этого нередко в системе падает давление ниже допустимой нормы, в результате чего воздух попадает внутрь бака. Поэтому выбор устройства должен соответствовать необходимым параметрам конструкции (детальнее: «Делаем подбор расширительного бака для отопления «).
Расширительный мембранный бак для систем обогрева применяют при создании циркуляции теплоносителя закрытого типа с целью компенсации его теплового расширения в результате увеличения или уменьшения температуры жидкости, тем самым предотвращая гидравлические удары. В постоянном режиме обе камеры устройства – водяная и газовая — имеют одинаковое давление, что позволяет соблюдать герметичность системы. Такое устройство расширительного бака системы отопления проверенно временем и признано наиболее практичным.
Циркулирующая по контуру вода не содержит агрессивных газов и поэтому коррозия не приведет бак в непригодность, что позволяет эксплуатировать его продолжительное время. Напорное расширительное устройство помещают в помещении котельной, и по этой причине нет необходимости защищать его от промерзания.
Несмотря на то, что подбор бака для отопительной конструкции индивидуален, не следует забывать, что:
начальное давление в мембранном баке для теплоснабжения, подключенном к холодному водоснабжению, должно превышать статическое давление в системе на 30-50 кПа;
в устройстве необходимо наличие запасного количества теплоносителя для обеспечения компенсации возможных протечек.
Для защиты системы с замкнутым контуром и расширительным баком от слишком высокого давления устанавливают предохранительные клапаны.
Какой бачок выбрать? Пять основных рекомендаций
Для какой системы нужно выбрать бачок. Для открытой — следует покупать или мастерить емкость открытого типа, для замкнутой — закрытого мембранного.
Количество теплоносителя, производительность котла и протяженность трубопровода — исходя из этих величин, рассчитывается необходимый размер емкости.
Подбор мембраны в закрытых бачках по эластичности
Из какого материала изготовлен корпус бака и сама перегородка.
Диапазон использования температур, соотношение санитарных и гигиенических норм, условия эксплуатации.
Основные материалы для мембраны бака — EDPM (пропиленовая эластичная резина/синтетический этилен) и натуральный бутилкаучук.
Выбор типа бака
Одним из основных элементов льного бака является мембрана, именно она во многом определяет надежность и долговечность работы бака в целом. Поэтому остановимся подробнее на этом вопросе.
На сегодняшний день существует несколько основных, наиболее часто используемых различными производителями материалов мембраны: натуральный бутилкаучук и E DM. Выбор того или иного материала основывается на задачах, которые стоят перед баком при использовании в той или иной системе.
Так, в системах централизованного отопления при нормальных условиях работы расширение жидкости, а следовательно, и нагружение мембраны происходит медленно, и в течение всего времени работы системы меняется незначительно. Однако температура эксплуатации может быть достаточно высока. Поэтому мембрана для такой системы должна быть изготовлена из стойкого к температуре и долговечного материала
В системах холодного водоснабжения влияние температуры теплоносителя на мембрану мало, так как температура воды в системе обычно не превышает 30 °С. Одной из главных характеристик мембраны для данной системы должна быть динамическая эластичность, т. к. система может включаться несколько раз в час и быстро нагружаться.
В большинстве моделей расширительных баков Flamco в качестве материала мембраны используется высококачественная натуральная резина (бутилкаучук), выдерживающая температуру от –10 до +70 °С (макс. процент содержания этиленгликоля 50 %), имеющая высокую стойкость к диффузии воды и обладающая наибольшей эластичностью по сравнению с другими материалами. Такой мембраной обладают все модификации упоминавшейся ранее модели Flexcon: C, CE, Pro, M (V 2-12500 л, PN 3/6/10 бар). Область их применения: отопление и охлаждение.
Для мембран расширительных баков Airfix A и D-E (V 2-3000 л, PN 10/16) используется натуральная пищевая резина, благодаря которой бак может применяться в системах питьевого водоснабжения.
А в новой серии баков Airfix P (V 8-5000 л, PN 10) мембрана изготовлена из EPDM для питьевой воды, что позволяет эксплуатировать данные баки при температуре от –10 до +100 °С.
Все оборудование Flamco имеет сертификат соответствия и Санитарно-Эпидемиологическое Заключение, разрешающее их использование в системах питьевого водоснабжения.
Существуют 3 типа крепления мембраны:
1. Незаменяемая мембрана, которая не растягивается, а «раскатывается» по стенкам бака, что повышает ее надежность, а специальная конструкция зажимного кольца обеспечивает долгий срок службы и предотвращает падение начального давления (реализована в моделях Flexcon C и Airfix A) ;
2. Заменяемая мембрана в форме груши, которая крепится к верхнему фланцу, практически совпадая по длине с баком, таким образом, что при поступлении теплоносителя она опирается на стенки бака и нагрузка распределяется равномерно по площади «груши» и не происходит натяжения ее «шейки», что значительно увеличивает срок службы мембраны (реализовано в модели Flexcon CE);
3. Заменяемая мембрана, закрепленная между двумя фланцами с противоположных концов бака, что помимо преимуществ, перечисленных во втором пункте, делает мембрану неподвижной (что особенно актуально при больших объемах), тем самым в разы увеличивая ее надежность и срок службы (модели: Flexcon M, на больших объемах Flexcon Pro и Airfix P).
Расчет объёма расширительного бака отопления
Определить объём расширительного бака можно несколькими способами. Во-первых, свои услуги предлагают многочисленные проектировочные бюро и отдельные специалисты. Они для расчётов используют специальное программное обеспечение, которое позволяет учесть все факторы, влияющие на стабильную работу системы отопления. Это всё, конечно, замечательно, но дорого.
Во-вторых, можно самостоятельно выполнить расчет расширительного бака по формулам. Здесь нужно быть особенно внимательным, так как малейшая ошибка может существенно исказить итоговые значения. Учитывается всё: объём системы отопления, вид теплоносителя и его физические характеристики, давление.
В-третьих, можно воспользоваться он-лайн калькуляторами для выполнения расчётов. Правда, в этом случае, лучше перепроверить результаты на нескольких ресурсах, дабы исключить вероятность некорректной работы страницы.
В-четвёртых, можно прикинуть на глаз – удельную ёмкость системы отопления приравнять к 15 л/кВт. Это ориентировочные цифры. Такой способ годится только на стадии технико-экономического обоснования. Уже непосредственно перед покупкой обязательно проводят более точные расчёты.
Способ #1 — расчёт по формулам
Основная формула для расчёта выглядит следующим образом:
где С – общий объём теплоносителя в отопительной системе, л;Pa min – настроечное (первоначальное) абсолютное давление в расширительном баке, бар;Pa max – максимальное (предельное) абсолютное давление, которое возможно в расширительном баке, бар.
При расчёте общего объёма отопительной системы учитываются все трубы и радиаторы, тёплые полы и котёл, а также другие элементы. Примерные значения указаны в таблице:
Примечание:* без учёта объёма аккумулирующих жидкостей;** усреднённая величина.
В таблице приведены значения коэффициента βt – показателя температурного расширения теплоносителя, которые соответствуют максимальной разнице температур в работающей и неработающей системе.
Теперь рассчитываем Pa min и Pa max по формулам:
По первой формуле рассчитывается абсолютное настроечное давление (h2 подставляется со знаком «минус» при расположении бака ниже точки врезки). По второй формуле определяется абсолютное максимально возможное давление в расширительном баке.
Способ #2 — онлайн калькулятор для расчёта
Для расчёта объёма расширительного бака можно воспользоваться он-лайн калькулятором. Их существует много (http://www.ktto.com.ua/calculation/brh, http://teplo-info.com/otoplenie/raschet_rasshiritelnogo_baka_online и другие). Разберём механизм работы на примере калькулятора, предложенного на сайте http://teplo-as.ru/text/podbor/bak.
* — лучше брать максимально точную цифру. Если данных нет, тогда 1 кВт мощности равен 15 л;** — должно равняться статическому давлению системы отопления (0,5 бар = 5 м);*** — это давление, при котором срабатывает клапан безопасности.
Эта методика значительно упрощена и годится только для расчёта индивидуальных систем отопления. Поэтапно разберём схему на конкретном примере:
определяем тип теплоносителя: в данном случае это вода. Коэффициент её температурного расширения составляет 0,034 при температуре 85С;
рассчитываем объём теплоносителя в системе. Например, для котла мощностью 40 кВт объём воды составит 600 литров (15 литров на 1 Квт мощности). Можно, и это будет более точная цифра, суммировать объём теплоносителя в котле, трубах и радиаторах (если такие данные есть);
максимально допустимое давление в системе задаётся пороговым значением, при котором срабатывает клапан безопасности;
давление зарядки (начальное) расширительного бака может быть больше либо равно (но ни в коем случае не меньше) гидростатическому давлению отопительной системы в точке врезки мембранника;
объём расширения (V) рассчитывается по формуле V = (C* βt)/(1-(Pmin/Pmax));
расчётный объём округляем в большую сторону (это никак не скажется на работе системы).
Расширительный бак подбирается так, чтобы компенсировать этот самый расчетный объём (см. таблицу):
Коэффициент заполнения теплоносителем расширительного бака определяется по таблице исходя из комбинации значений максимального и начального давления. Далее расчётный объём умножается на коэффициент и полученная цифра является рекомендуемым объёмом мембранника
Рекомендации по выбору
Если в доме планируется или уже смонтирована схема с естественной циркуляцией, то расширительный бак открытого типа – как раз для вас. Мудрить с вакуумным бачком здесь не стоит, помните, что вода в такой системе движется только за счет разницы удельного веса и аппарат может не сыграть своей роли. Открытый сосуд можно купить, а можно и смастерить самостоятельно, главное, — верно произвести расчет объема расширительного бака, о чем мы поведаем ниже.
С вакуумными мембранными сосудами дело обстоит немногим сложнее. Есть одно предостережение: оказавшись в магазине среди множества подобных изделий, не перепутайте бачок для отопления с гидроаккумулятором для водоснабжения. Внешне они очень похожи, даже цвет может быть одинаковым, так что подбор бака по данному признаку исключается. Отличаются резервуары по надписи на шильдике, для отопления указана рабочая температура до 120 ºС и давление до 3 Бар. На гидроаккумуляторе, соответственно, до 70 ºС и давление до 10 Бар.
Осуществляя выбор, также стоит обратить внимание на возможность замены «груши» на случай ее выхода из строя. Размер аппарата подбирается по результатам расчета бака закрытого типа
Давление в системе отопления
Давление в сети возникает в результате влияния нескольких факторов. Оно характеризует воздействие теплоносителя на стенки элементов системы. До заполнения водой давление в трубах равно 1 атм. Однако, как только начинается процесс заливки теплоносителя, данный показатель меняется. Даже при холодном теплоносителе в трубопроводе есть давление. Причиной тому различное расположение элементов системы – при увеличении высоты на 1 м добавляется 0,1 атм. Подобный тип воздействия называется статическим, и этим параметром пользуются при проектировании отопительных сетей с естественной циркуляцией. В закрытой системе отопления теплоноситель во время нагрева расширяется, и в трубах образуется избыточное давление. В зависимости от конструкции магистрали оно может изменяться на разных участках, и если на этапе проектирования не предусмотреть стабилизирующих устройств, то возникает риск выхода системы из строя.
Для автономных отопительных систем не существует норм давления. Его величину рассчитывают в зависимости от параметров оборудования, характеристики труб, также учитывают этажность дома. При этом нужно следовать правилу, что значение давления в сети должно соответствовать его минимальному значению в самом слабом звене системы. Необходимо помнить и об обязательной разнице в 0.3-0,5 атм. между давлением в прямой и обратной трубах котла, что является одним из механизмов поддержания нормальной циркуляции теплоносителя. С учётом всего этого давление должно находиться в пределах от i .5 до 2,5 атм. Для контроля давления в различных точках сети врезают манометры, которые фиксируют низкое и избыточное значения. В том случае, если измеритель должен не только служить для визуального контроля, но и работать s системе автоматики, используют электроконтактные или другие типы датчиков.
Плотность нагретой воды меньше плотности холодной. Разность этих значений ведёт к тому, что создаётся гидростатический напор, продвигающий горячую воду к радиаторам
Для расширительных баков наиболее информативными являются предельно допустимые значения температуры и давления.
Поданным производителей, в современных баках температура теплоносителя может достигать 120 «С, а рабочее давление до 4 атм. при пиковых значениях до 10 бар
