Порядок расчетов для расширительного бака отопления

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.

1. Плотность нагретой воды меньше плотности холодной. Разность этих значений ведёт к тому, что создаётся гидростатический напор, продвигающий горячую воду к радиаторам
2. Для расширительных баков наиболее информативными являются предельно допустимые значения температуры и давления.
3. Поданным производителей, в современных баках температура теплоносителя может достигать 120 «С, а рабочее давление до 4 атм. при пиковых значениях до 10 бар

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.

Каким образом происходят перепады

Возможные варианты:

• повышение;
• понижение.

Оба процесса взаимосвязаны. Увеличение давления в контуре означает, что теплоносителю некуда деваться после того, как он увеличился в объёме. Одной из причин, не единственной, может быть неправильный расчет расширительного бака для отопления закрытого типа. Каким образом это происходит на практике? Возьмем, к примеру, контур,  вмещающий сто литров теплоносителя:

• в системе находится сто литров холодной жидкости;
• включается котел и нагревает теплоноситель;
• вода расширяется и ее становится уже не сто, а приблизительно сто пять литров;
• лишняя жидкость должна куда-то деваться. Для этого в контуре установлен расширительный бачок;
• после того как теплоноситель остыл, его в контуре стало не хватать, так как часть вытиснилась в бачок. Соответственно, воду в трубы надо вернуть, что и происходит, если все хорошо.

Перепады давления

Если же объем расширительного бака для закрытой системы отопления меньше необходимого, то вся жидкость, которая не вместилась, будет выведена наружу. В контуре предусматриваются специальные клапаны, которые выбрасывают теплоноситель в том случае, если давление повышается до критического уровня. Такими клапанами оснащены и современные котлы. Это необходимое условие для безопасной эксплуатации отопления. Повышение давления может привести даже к взрыву. Представьте себе последствия, когда трубы просто разрывает и горячая вода летит во все стороны. Помимо того, что можно получить травму от удара, такое чрезвычайное происшествие грозит ожогами находящимся поблизости людям и животным.

В дальнейшем, после остывания, вода уменьшается в объёме. Жидкость из бака вытесняется обратно в трубы, но теплоносителя все равно не хватает. Это потому что выведенная вода наружу не вернулась, она ушла безвозвратно. В результате давление в контуре резко падает. Это приводит к следующим результатам:

• остановка котла. У нагревателей есть определенный порог минимального давления, при котором он может работать. Если это значение не выдерживается, он просто не может включиться, автоматика не позволяет это сделать;
• размораживание системы. Если остановка отопительного оборудования произошла зимой, а вы не дома, может произойти серьезная авария. Система замерзнет за несколько часов, в зависимости от уровня теплоизоляции вашего жилья;
• необходимость подпитки. Надо подлить недостающее количество воды в контур.

Это результаты грубых ошибок, допущенный при расчете расширительного бака для отопления, или если вы понадеялись на резервуар, встроенный в котел.

Бывает и так, что бак полностью заполняется, давление продолжает расти, но не доходит до критического уровня. Стрелка манометра балансирует на грани рабочего максимума контура, при этом все функционирует. Таких случаев не счесть. Люди очень часто задают вопросы по поводу таких вот перепадов. Конечно, такие процессы их волнуют, так как они не являются нормой. При таких повышениях контур работает в экстремальных условиях, что приводит к его скорейшему износу. Также такие процессы неблагоприятно влияют на котел, а он денег стоит и не малых.

3 Способы расчёта

Применяется общий метод, где бак нужно подбирать из расчёта 10% объёма от всего количества теплоносителя в системе. Но для более точного результата зачастую используют формулы. Расчёт расширительного бака системы отопления с калькулятором несложно сделать таким образом даже начинающему мастеру.

Простой математический расчёт можно осуществить по следующей формуле: А = ВхС/К. При этом каждый показатель будет иметь такие значения:

• В — объём теплоносителя;
• С — уровень расширения воды;
• К — эффективность работы мембраны.

Каждый показатель необходимо отдельно измерять, это даст точный результат для правильного подбора мощности расширительного бака.

Объём теплоносителя можно измерить с помощью трёх возможных методов:

1. 1. По мере заполнения системы. Количество рассчитывается в процессе заполнения системы водой.
2. 2. Геометрический метод. Учитывается внутренний объём всех приборов, где будет находиться теплоноситель.
3. 3. Обобщение. Можно определить требуемый объём воды из расчёта на 1 кВт мощности 15 литров воды.

Обобщённым методом можно пользоваться и немного по-другому, то есть применять усовершенствованный метод. К примеру, для классических радиаторов отопления нужно 11 литров теплоносителя, для конвекторов — 7, а для тёплого пола требуется до 19 литров воды.

Количество воды в теплообменнике котла указано в технической документации к оборудованию. В трубах это значение определяется протяжённостью труб и их внутренним диаметром.

После того как все показатели будут известны, их необходимо сложить и получить общее значение, которое и применяется для расчётов в формуле.

Эффективность работы мембраны можно рассчитать по следующей формуле: К = (ДМ-ДБ)/ (ДМ+1).

При этом показатели будут иметь следующие значения:

• ДМ — максимальное давление в системе;
• ДБ — давление воздуха, которое имеется изначально в воздушной камере.

Расширение воды при нагреве до 95 градусов будет составлять около 4%. Но если в качестве теплоносителя используются незамерзающие составы, к примеру, антифриз, то такой показатель нужно умножать на коэффициент. Если добавок в жидкости до 10%, то умножение происходит на 1,1, если до 30 — на 1,3 и так далее.

Какой бачок выбрать? Пять основных рекомендаций

Рекомендуется учесть:

• • 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).

Порядок расчетов для расширительного бачка теплоснабжения

Тепловой носитель, который двигается по трубам системы обогрева, почти не сжимается. В другом случае давление в магистрали может резко спрыгнуть, что приводит к непредвиденной ситуации. Нагрев воды в диапазоне 20 °C – 90 °C сопровождается ее расширением. Собственно поэтому система отопления нуждается в специализированном бачке, в который проникает избыток носителя тепла после того, как его объем становится больше.

Подобным образом, все узлы и приборы будут правильно работать без перебоев и аварий. Принимая к сведению значимую роль, которая отведена такому элементу контура, расчет расширительного бачка для отапливания следует проводить соответственно с установленными правилами.

Сколько литров воды в трубе диаметром 50, 32, 20, 16 мм (длиной 1 метр)?

Объем теплоносителя в различных трубопроводах, таких как полиэтилен низкого давления (ПНД труба) полипропиленовые трубы, металлопластиковые трубы, стальные трубы, необходимо знать при подборе какого либо оборудования, в частности расширительного бака.

К примеру в металлопластиковой трубе диаметр 16 в метре трубы 0,115 гр. теплоносителя.

Вы знали? Скорее всего нет. Да и вам собственно зачем это знать, пока вы не столкнулись с подбором, к примеру расширительного бака.Знать объем теплоносителя в системе отопления необходимо не только для подбора расширительного бака, но и для покупки антифриза. Антифриз продается в неразбавленном до -65 градусов и разбавленном до -30 градусов виде. Узнав объем теплоносителя в системе отопления вы сможете купить ровное количество антифриза. К примеру, неразбавленный антифриз необходимо разбавлять 50*50 (вода*антифриз), а значит при объеме теплоносителя равном 50 литров, вам.

Для того, что бы узнать, какой объем жидкости в одном метре трубы, существуют специальные таблицы, в том числе прилагаемые к трубам. К примеру, в одном метре трубы с внутренним диаметром тринадцать целых и две десятых миллиметра, жидкости будет в объёме ноль целых, сто тридцать семь тысячных литра. А вот к примеру у трубы с внутренним диаметром порядка семидесяти миллиметров, объем жидкости составит порядка четырех литров. Таким образом, зная протяженность трубопровода можно получить итоговое значение, перемножив объем жидкости приходящейся на один метр трубы, на всю длину трубопровода. Так же следует учесть, что помимо трубопровода, жидкость в системе содержится и в радиаторах, коллекторах, и прочих агрегатах и арматуре.

Чтоб узнать количество воды в трубе можно конечно высчитать площадь, потом объём и потом посчитать сколько её там всего, но можно поступить гораздо проще.

Нужно знать какая у вас труба и её.

Иногда требуется рассчитать количество воды, которое находится в трубе отопления или в трубе водоснабжения, либо просто рассчитать объём трубы. Так вот труба представляет собой геометрическую фигуру — цилиндр, только большой высоты, в случае с трубой это длина. Чтобы посчитать сколько воды находится в трубе, нужно воспользоваться формулой вычисления объёма цилиндра. Вычисляется объём цилиндра по следующей.

Широкое применение металлопластиковых труб в бытовых системах водоснабжения и отопления стало возможным благодаря уникальной конструкции, совмещающей в себе положительные черты металлических и пластиковых труб одновременно.

Металлопластиковые трубы – технические характеристики которых, несмотря на популярность изделий, знакомы далеко не каждому, отличаются высокими антикоррозионными свойствами, гибкостью и остаются при этом все такими же прочными. В данной статье мы дадим более подробную характеристику металлопластиковым трубам, опишем их строение и особенности использования.

Металлопластиковые трубы и фитинги для их соединения

Конструкция металлопластиковых труб

Состав труб из металлопластика

В качестве основы металлопластиковой трубы выступает внутренний слой полиэтилена, который придает трубе прочность и выполняет несущую функцию.

К нему посредством клеевого состава прикрепляется слой алюминиевой фольги, препятствующий диффузии.

Правильно определиться с диаметром труб для внутреннего трубопровода не менее важно, чем с материалом для труб. Ведь недостаточный диаметр труб вызывает турбулентность (извилистость) течения воды в них. Как следствие, движение воды в трубе будет сопровождаться сильным шумом, а на её внутренней поверхности в большом количестве будут откладываться известковые отложения

Как следствие, движение воды в трубе будет сопровождаться сильным шумом, а на её внутренней поверхности в большом количестве будут откладываться известковые отложения.

Необходимо знать, что два метра в секунду – это предельная скорость движения жидкости в водопроводной системе. От этого и нужно отталкиваться в расчётах при выборе диаметра труб для водопровода. Исходя из этого и определяют следующие основные зависимости.

Как длина трубопровода влияет на выбор диаметра труб?

• Если длина трубопровода меньше десяти метров, то диаметр труб размером 20 мм будет достаточен.• Протяжённость трубопровода более тридцати метров предполагает использование труб — диаметром 32 мм.• Для трубопровода, длина которого составляет от 10 до 30 метров, лучше использовать.

Как правильно выбирать расширительный бачок?

Определяться с типом отопительной системы рекомендуется еще на этапе планирования. Выбор бака обычно откладывается на период после возведения коробки, когда система смонтирована, ее объем известен.

При подборе оптимального варианта расширительного бака рекомендуется:

ориентироваться на объем закрытого расширительного бачка, превышающий значение температурного расширения теплоносителя;
при покупке следует обратить внимание на подключение, форму емкости и расположение разъемов для крепежа – это позволит избежать неожиданностей в процессе монтажа;
важно уделить внимание инструкции на корпусе, которая содержит полезную информацию по установке и технические параметры.

При покупке лучше ориентироваться на проверенного производителя, даже если его баллоны будут стоить дороже. Это станет залогом долговечности отопительной системы, правда при условии правильной эксплуатации и регулярного обслуживания.

Перед подключением предварительное давление в газовом отсеке мембранного бачка настраивают на значение, равное показателям статического давления столба теплоносителя в отопительном контуре. Настройка производится обычным автомобильным насосом, контролируется манометром.

Главное не купить для системы отопления бойлерную емкость – они совершенно разные по своих техническим характеристикам

Нельзя путать расширители для отопительных систем и гидроаккумуляторы для линий холодного водоснабжения. Они отличаются внешним видом и конструктивными особенностями. Первые окрашены красным и обычно не разборные, вторые имеют голубой цвет, снабжены съемным фланцем для ремонта мембраны.

Расчет расширительного бака по формуле

Если вы не хотите вдаваться в тонкости, можно установить бачок емкостью 10% от всего объема теплоносителя. Но иногда лучше рассчитать все точно. При оборудовании большой системы отопления можно будет существенно сэкономить.

Чтобы рассчитать необходимый объем расширительного бака, нужно знать следующее:

• Минимальную температуру теплоносителя;
• Максимальную температуру теплоносителя;
• Объем системы отопления;
• Процент этиленгликоля или пропиленгликоля в теплоносителе.

Важно!Если вы собираетесь отапливать дом или дачу, в которых живете не постоянно, будьте внимательны с подбором типа теплоносителя. У них разная температура замерзания и коэффициент расширения. Для расчета объема расширительного бака вам нужно воспользоваться формулой:

Для расчета объема расширительного бака вам нужно воспользоваться формулой:

V = V1 x (Q – Q1)

В этой формуле:

• Q1 – коэффициент расширения при минимальной температуре (см. таблицы ниже);
• Q – коэффициент расширения при минимальной температуре (см. таблицы ниже);
• V1 – объем теплоносителя в системе отопления в литрах;
• V – объем расширительного бака в литрах.

Если в источнике тепла уже установлен расширительный бачок, то его нужно учесть. Для этого отнимите от полученного значения «V» емкость встроенного. Полученное число и есть необходимый объем вашего расширительного бака.

Важно!Если у вас система отопления с принудительной циркуляцией, минимальная общая емкость расширительного бака – 15 литров

Коэффициент теплового расширения раствора этиленгликоля

Коэффициент объемного расширения пропиленгликоля

Для того чтобы определить количества теплоносителя в системе отопления, вам нужно учесть объем:

• Подключенных приборов (радиаторы. магистраль теплого пола и т.д.);
• Труб;
• Коллектора (гребенки);
• Источника тепла (например, сколько теплоносителя находится в змеевике бойлера или котла).

Вычислить объем труб можно по формуле:

V = L x 0,0785 x D x D

В этой формуле:

• L – длина трубы отопления;
• D – диаметр в см;
• V – объем теплоносителя в трубе в литрах.

Объем теплоносителя в батареях вы можете посмотреть в спецификации или инструкции к ним. Если таковых нет, количество теплоносителя вы можете узнать в публикации статью «Объем воды в радиаторе отопления – алюминиевом, чугунном, биметаллическом».

Комплектация и принцип работы

Расширительный бак, помимо корпуса, включает в себя мембрану (баллон или диафрагму), верхняя часть которой заполнена инертным газом или воздухом. Нижний отсек герметичной емкости предназначен для теплоносителя.

Вместе с увеличением температурных показателей вода расширяется, и избыточная масса теплоносителя попадает в мембранник. Объем камеры с воздухом уменьшается, и давление в этой части закрытой системы возрастает, компенсируя напор в магистрали. Когда температура теплоносителя снижается, наблюдается обратный процесс.

Мембрана в бачке плотно прижата к внутренней стенке, так как весь его объем наполнен газом.

Когда внутрь попадает вода, давление увеличивается. В момент запуска отопления существует риск повреждения диафрагмы от скачка давления, а затем манометр постепенно изменяет показания и целостность детали вне опасности.

Чтобы избежать повреждения мембраны, необходимо установить предохранительный клапан манометра, который реагирует на возросшее давление (для частных домов нормой является от3,5 до 4 бара).

Преимущества фланцевой модели

К преимуществам фланцевых приборов можно отнести следующие характеристики:

• выдерживает большее давление внутри системы, нежели устройство с постоянной диафрагмой;
• возможна замена мембраны при ее повреждении;
• горизонтальный и вертикальный монтаж прибора.

От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.