Расширительный бак системы отопления: устройство, расчет и подбор лучшего варианта

Калькулятор расчета объема расширительного бака для системы отопления – с необходимыми комментариями

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

Перейти к расчётам

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.

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.

Обратите внимание

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.

Расширительный бак для системы отопления

Расширительный бак – обязательный компонент любой схемы отопления. Расширительный бак компенсирует тепловое расширение теплоносителя.

Нужно качественно подсчитать объем расширительного бака отопления, в другом случае он не будет выполнять свою функцию.

Неверный подбор объема расширительного бака для системы отопления приведет к повреждению приборов отопления, теплогенератора и коммуникаций. В случае открытой конфигурации схемы неверный расчет может повлечь разлив теплоносителя.

Алгоритм действия расширительного бака

Схема расширительного бака

Расширительные баки применяются для устранения теплового расширения, принятия избытка теплоносителя, поддержания стабильного гидравлического давления в оборудовании. В закрытых схемах отопления устанавливаются герметичные баки с резиновой мембраной, для открытой – полые сосуды, соединенные с окружающей средой.

В системах отопления открытого типа лишний объем нагретой воды вытесняется в открытое пространство расширителя. В случае переполнения организуется перелив из расширителя в канализацию.

Открытый сосуд устанавливается на верхней точке системы и одновременно выполняет функцию отвода воздушных пробок из системы отопления. Размер расширительного бака для отопления по открытой схеме при организации перелива теплоносителя выбирается произвольно, но не менее 5% от общего объема теплоносителя.

В схемах с естественной циркуляцией (при отсутствии водопровода) бак используется для залива воды (теплоносителя).

Мембранный экспанзомат – герметичный сосуд, разделенный мембранной перегородкой на две камеры. К одной камере подключается отвод от системы отопления, в другую при производстве через специальный клапан закачивается воздух с давлением от 0,4 – 1,6 атмосфер.

Объем бака зависит от общей вместимости оборудования по теплоносителю.  Теплоноситель (вода), разогреваясь, расширяется и образовавшийся лишний объем его выдавливается в водяную камеру экспанзомата, создавая давление на мембранную перегородку.

Мембрана выгибается в направлении воздушной камеры, усилие теплоносителя компенсируется давлением воздуха (воздух при этом сжимается). По этому принципу происходит компенсация давления в системе отопления.

Гибкость мембраны и давление воздуха бачка расширительного бака для отопления закрытого типа поддерживает постоянную величину давления в системе.

Способы расчета расширительного бака для отопления

Расширительные баки для системы отопления

Как рассчитать объем расширительного бака? Существует способ общего подбора – объем мембранного сосуда подбирают из расчета 10% от общего внутреннего объема всего отопительного комплекса.

Чаще используют точный расчет по формулам. Его под силу провести любому человеку с помощью калькулятора. Объем расширительного бака для отопления рассчитывается по формуле:

А = ВхС/К, где В – объем теплоносителя; С – показатель теплового расширения теплоносителя; К – показатель эффективности мембранного бака.

Расчет объема теплоносителя производят тремя методами:

• Геометрический – по внутреннему объему отопительных приборов, котла и трубопроводов;
• При заполнении системы – по прибору учета или сложением при ручном заполнении;
• Обобщенный метод – на 1 кВт тепловой мощности котла принимается 15 литров в объеме системы.

Обобщенный метод имеет уточненную модификацию в зависимости от типа приборов отопления. При использовании радиаторов количество воды в них составляет в среднем 11 литров, в конвекторах – 7 литров, в контуре теплого пола – до 18 литров.

Объем теплообменника указан в паспорте оборудования, количество воды в трубопроводах можно определить, посчитав их протяженность и внутренний объем.

Эти показатели суммируются (котел, трубы, приборы) – результат составляет общий объем комплекса отопления.

После расчета объема системы производится по следующей формуле:

Важно

К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1), где ДБ – максимальное давление теплоносителя, обычно принимается равным давлению срабатывания предохранительного клана на группе безопасности (3 атм.); ДБ – установленное давление воздуха в воздушной камере расширительного бака.

Показатель теплового расширения воды составляет 4% при нагреве до 95 градусов Цельсия. В случае наличия в составе теплоносителя незамерзающих фракций показатель увеличивается в зависимости от процентного содержания добавок. При 10% добавки в общем объеме показатель воды 4% умножают на поправочный коэффициент 1.1, при 30% – на 1.3 и так далее.

Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт

Устройство газового котла со встроенным расширительным баком

Перед проведением расчетов по подбору расширительного бака следует знать, что большинство настенных котлов оборудованы встроенными расширительными баками. Объем встроенного бака указан в технической документации котла.

При пересчете объема системы отопления по мощности котла (умножением 1кВт мощности по теплу на 15 литров) сверяют соответствие бака объему сооружаемой системы. При недостатке устанавливается дополнительный бак. Его объем рассчитывается за вычетом встроенного экспанзомата.

Напольные котлы, как правило, не имеют встроенного оборудования.

Расчет выглядит следующим образом:

К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375

3,0 – давление в системе, максимальное, атм.;

1,5 – давление воздуха за мембраной, атм.;

0,375 – показатель эффективности бака, К.

Объем теплоносителя: В = 31х15 = 465 литров.

Тогда объем бака составит:

А = 465х0,04/0,375 = 49,6 литра.

Выбирается расширительный бак объемом не менее 50 литров с давлением воздуха в 1,5 атм. Общий способ подбора (10% от А) показывает необходимость применения бака объемом не менее 46,5 литров. В таком случае размер экспанзомата всегда округляется до большего объема – 50 литров.

Давление воздуха, включенное в расчет (1,5 атмосферы), можно изменить. На расширительных баках имеется встроенный клапан для заполнения воздухом.

К нему можно подключить ручной насос и поднять давление в случае, если заводское давление составляет меньшую величину.

При этом необходимо соблюдать осторожность – при значительном повышении давления можно повредить мембрану, поэтому процесс нужно контролировать по манометру. Клапан также выполняет функцию сброса давления при его поднятии до предельных значений.

При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% – это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом.

Как рассчитать расширительный бак для отопления

Расчет расширительного бака для отопления обычно выполняется на конечном этапе монтажа системы автономного отопления, поскольку требуется знать суммарный объём циркулирующего в контуре теплоносителя.

Открытые системы с самотечной циркуляцией теплоносителя не так требовательны к вместимости резервуара, а для закрытой важно подобрать расширительную емкость, которая способна обеспечить нормальное функционирование системы.

Варианты объёма расширительных баков

Последствия неправильных расчетов

Если вместительность расширительного бака для системы отопления соответствует параметрам системы (независимо от ее типа), давление в контуре на протяжении всего периода эксплуатации будет стабильным.

Это обеспечивается за счет того, что излишек жидкости, образовавшийся в результате теплового расширения, полностью выводится в специальный резервуар и возвращается обратно по мере остывания теплоносителя.

В случае, когда объём расширительного бачка для системы был определен неправильно, не избежать перепадов давления в контуре. Это связано с тем, что теплоноситель, которому не нашлось места в расширительном баке, уходит наружу:

• через перелив в резервуаре открытого типа;
• через клапан сброса в мембранном баке.

Если «излишки» теплоносителя не сбросить из системы закрытого типа при повышении давления до критических отметок, произойдет авария – лопнут трубы или разгерметизируются соединения.

Что происходит при перепаде давления в расширительном бачке

При остывании объём теплоносителя уменьшается, и его становится недостаточно, поскольку «излишки» ушли из контура безвозвратно. Соответственно, давление в системе резко падает. Это может спровоцировать:

• остановку работы котельного агрегата, если он снабжен автоматикой, отслеживающей уровень давления;
• размораживание системы, если автоматический котел остановился в зимнее время, а дом находится без присмотра хозяев.

В случае, когда объём расширительного резервуара недостаточен, контур необходимо регулярно подпитывать водой.

Чаще всего такая ситуация возникает, если котел снабжен встроенным резервуаром, и владельцы дома понадеялись на него, не выполнив соответствующий расчёт.

Если рассчитанный объём бака полностью, без запаса, соответствует количеству «излишков» нагретого теплоносителя, это сказывается на эксплуатации отопительной системы.

Совет

Когда бак полностью заполняется, давление возрастает до критического, но границу не переходит, манометр показывает максимальные рабочие значения. В этом случае авария не происходит, обогрев дома идет в дежурном режиме, но функционирование на пределе возможностей весь отопительный сезон губительно действует на отопительное оборудование, снижает его срок службы.

Поэтому рекомендуется приобретать расширительную емкость с небольшим запасом по объёму.

Подбор объёма бака

Рассмотрим, как рассчитать расширительный бак на отопление для системы с естественной циркуляцией теплоносителя. Чтобы сделать соответствующие вычисления для отопления закрытого типа, необходимо знать объём теплоносителя в системе – то есть, суммарный объём всех элементов (котла, приборов отопления, трубопровода, контура теплого пола при его наличии).

Узнать количество теплоносителя можно разными способами:

• Способ 1. Самый точный вариант – заполнение системы водой через водосчетчик. При его отсутствии можно поступить наоборот – сливать воду из заполненной системы в ведра и вести подсчет ведер.
• Способ 2. Суммировать объём всех элементов, при этом:
  • вместительность котла указана в паспорте;
  • количество теплоносителя в радиаторах или конвекторах вычисляется, исходя из количества секций (в технической документации есть информация об объёме одной секции) или размеров цельного прибора (данные есть в паспорте изделия);
  • объём жидкости в трубопроводе вычисляется после измерения длины всех проложенных труб по формулеVобщ = π × D2 × L/4(где π=3,14, D – внутренний диаметр трубы в сантиметрах, L – суммарная длина труб в сантиметрах), полученное значение делят на 1000, чтобы перевести в литры.
• Способ 3. Приблизительный расчет, основанный на данных, полученных на практике. Количество теплоносителя зависит от устройств, которые использованы, чтобы отапливать дом:
  • для теплого пола требуется 17 л жидкости на 1 кВт;
  • для радиаторного отопления – 10,6 л на 1 кВт;
  • для конвекторов – 7 л на 1 кВт.
• Способ 4. Самый простой вариант, но не слишком точный. Объём теплоносителя в системе вычисляется из расчета 15 л на 1 кВт мощности.

Итоговый расчет

Определив суммарное количество теплоносителя в котельном агрегате и контуре, можно выполнить расчет объёма расширительного бака.

Для этого можно воспользоваться формулой Vбака=Vсист × k/D, с учетом, что:

D – параметр эффективности мембранного бака;
k – коэффициент теплового расширения жидкости, которую планируется использовать в качестве теплоносителя:

• для воды – 4%;
• для этиленгликоля 10% – 4,4%;
• для этиленгликоля 20% – 4,8%.

Vсист – объём жидкости в системе.

Если параметр D не указан в паспорте бака, его рассчитывают, используя формулу D = (Pмакс – Pнач) ⁄ (Pмакс + 1), при этом:
Рмакс – показатель максимально допустимого давления в системе (в соответствии с этим параметром выполняется заводская настройка предохранительного клапана);
Рнач – давление в воздушной камере бака при первоначальной накачке.

Выбирая бачок, следует обратить внимание на максимально допустимые рабочие параметры:

• температура теплоносителя – до 120°С;
• давление в системе – до 6-10 Бар.

Устанавливать допускается только мембранный бак, рабочие показатели которого несколько превышают расчетные значения.

Выводы

Чтобы отопительная система работала правильно, необходимо знать, как рассчитать расширительный бак для отопления. Кроме того, устройство следует настроить согласно инструкции от производителя или самостоятельно.

Во втором случае воздушную камеру при помощи ручного насоса закачивается воздух с таким расчетом, чтобы давление в этой камере было на 0,2 атмосферы ниже рабочего давления котельного агрегата.

Правильный расчет и настройка мембранного бака помогут обеспечить стабильное давление в отопительном контуре во время его эксплуатации.

Видео по теме:

Расчет расширительного бака системы отопления

Расчет и объем расширительного бака для отопления

Размеры баков

Прочитав этот материал, вы сможете раз и навсегда оставить позади проблему расчёта расширительного бака для закрытой и открытой систем отопления. Ниже вы сможете найти формулы. Также затронута тема возможных проблем из-за неправильного выбора этого оборудования.

Одной из ключевых задач, которую нужно выполнить – это расчет расширительного бака для закрытой системы отопления. В свою очередь, в открытых контурах это не имеет столь большого значения. В принципе, расчет несложный, если вы владеете информацией.

Несмотря на простоту вычислений, на практике случается допущение ошибок, которые приводят к негативным последствиям. Самая распространенная ошибка – это халатное отношение к выбору.

Бывает так, что люди не уделяют достаточного внимания расчету объема расширительного бака для отопления и начинают разбираться в нюансах, только после того, как появляются первые проблемы и система требует ремонта .

Возможные проблемы

Для начала давайте рассмотрим последствия неправильного расчета расширительного бака для закрытой системы отопления. Возможно, и у вас стоит непригодный резервуар для вашей системы, а вы об этом даже не подозреваете.

В случае если объём бака был рассчитан правильно, в контуре всегда будет стабильное давление. Не имеет значения открытая у вас система, или закрытая, расчет объема расширительного бака для отопления обоих видов схож, так как принцип их работы приблизительно одинаковый.

Суть в том, что вода в трубах выступает в роли теплоносителя.

То есть она разносит тепло по всему контуру и отдает его посредствам радиаторов. и стенок труб. Благодаря этому в помещении становится тепло. При этом количество воды всегда изменяется.

Обратите внимание

 После того, как она нагревается, ее становится больше, а после того, как остывает – меньше. Сдавить воду механическим путем невозможно, значит, нужно на время выводить ее излишки из контура.

И обязательно в таких количествах, чтобы давление в системе всегда держалось на необходимом уровне, без перепадов. Вот мы и подошли к главному – это перепады давления.

Если в контуре происходят перепады давления – это первые звоночки о неправильном функционировании. Виной этому может быть неправильно рассчитанный объем расширительного бака для системы отопления.

Каким образом происходят перепады

Возможные варианты:

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.

В современных котлах есть встроенные баки, объёма которых зачастую недостаточно. Обязательно учитывайте этот факт и при необходимости устанавливайте дополнительные резервуары.

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.

Подбор объёма

Рассмотрим по отдельности как рассчитать расширительный бак для отопления герметичного и открытого типов. Так как конструкция и принцип действия таких резервуаров абсолютно разные, хотя оба выполняют одинаковую функцию.

Открытый бак

Размеры расширительного бака для открытой системы отопления, по большому счету, определяют его объём, так как конструкция такого резервуара довольно проста. Он делается из листового металла. В нем есть отверстие, через которое теплоноситель попадает вовнутрь и уходит опять в трубы. Также они могут быть оснащены отверстием для перелива, через которое лишняя вода выводится в канализацию.

Бывает, что в резервуар подводят автоматическую подпитку. Но главное, как рассчитан расширительный бак в системе отопления, а точнее, его объём. Возьмём все ту же систему со ста литрами воды.

Важно

После нагревания жидкость увеличится процентов на пять, может больше, в зависимости от температуры в контуре. Выходит, что объем расширительного бака для этой открытой системы отопления должен быть не меньше пяти литров, лучше больше.

И расчет расширительного бака для системы отопления сводится к следующему алгоритму:

• пять литров – это расширение воды
• пару литров должно всегда быть в баке – это чтобы воздух не попадал в контур
• литра три надо сделать про запас.

По итогам расчёта объема расширительного бака для отопления получает десять литров. Кстати, это самый простой и распространенный способ подбора – десять процентов от количества воды в контуре.

Самый простой способ, как рассчитать объем расширительного бака для отопления   это вычисление десятой части от общего количества теплоносителя. Это значение с необходимым запасом, при котором все будет работать как часы.

Для закрытых систем помимо простого, народного, способа расчета объема расширительного бака системы отопления, есть более точные методы. Чтобы воспользоваться ими, нужно знать несколько значений. К ним относятся:

• насколько увеличивается объём воды (ОВ) при нагревании. Ответ: на пять процентов. Значение округлено до целого числа без дробей, для удобства. Если в вашем контуре циркулирует незамерзающая жидкость, антифриз, то это значение будет больше
• сколько всего воды в контуре (ВК). Такие данные должны быть уже с этапа проектирования. Так как подбор нагревателя осуществляется исходя из этой величины. Если случилось так, что вы не знаете, сколько там литров, остается только замерять. Первое что приходит на ум – это слить полностью всю жидкость из контура и заполнить его заново. Количество литров можно измерить ведрами, а можно воспользоваться специальным счетчиком, который устанавливается на потоке
• на какое максимальное давление рассчитан контур и котел (ДК). Это значение можно прочитать в документах нагревателя, или на нем самом. Вряд ли случится так, что нет ни документов, ни информации на корпусе котла. Но если уж так вышло, то интернет вам в помощь
• какое давление в воздушной камере расширительного резервуара (ДБ). Это тоже указано в технической документации.

Чтобы рассчитать какой объем расширительного бака нужен для отопления, следует выполнить несложное математическое вычисление:

ОВ х ВК х (ДК + 1) / ДК – ДБ

По результатам расчета емкости расширительного бака для отопления вы получите точное значение. Остается открытым вопрос о целесообразности таких сложных подсчетов.

Несомненно, по итогам этой формулы расчёта расширительного бачка системы отопления, получится меньшее значение, чем по результатам «народного» метода. Но погрешность в большую сторону не является ошибкой.

Если резервуар больше необходимого – ничего страшного, просто нужно правильно его настроить.

До какого уровня накачивать воздушную камеру

Важно правильно настроить расширительный бачок для отопления закрытого типа.

 Расчет вместительности — это, конечно, серьёзный аспект, но даже если он выполнен правильно, бак все равно может работать неподобающим образом. Чтобы с этим разобраться, вкратце остановимся на его конструкции.

Он состоит из двух отделений, между которыми есть резиновая прокладка. Связи между камерами нет. В отделении для воздуха есть ниппель.

В процессе эксплуатации вода заполняет объём камеры бака, при этом мембрана растягивается. Если давление в воздушной камере слишком высокое, оно просто не даст резинке деформироваться. В итоге, бак не работает. В воздушной камере должно быть на две десятых атмосферы меньше, чем рабочее давление котла. Или же для настройки воспользуйтесь рекомендациями производителя.

Интересное по теме:

Особенности монтажа циркуляционных насосов дл.

Расчет мембранного расширительного бака

Объем расширительного бака V = (VL x E) / D, где

VL – емкость расширительной системы (емкость котла, всех труб и аккумуляторов тепла, если есть)

Е – коэффициент расширения жидкости, %

D – эффективность мембранного расширительного бака

1. Однако емкость системы отопления вычислить достаточно сложно, поэтому приблизительный расчет можно получить, зная мощность системы отопления, использовав формулу – 1КW = 15 л.

Например: мощность котла для коттеджа 30 кВт. тогда емкость системы отопления (без теплоаккумулятора) VL = 15 х 30 = 450 л.

2. Расширение жидкости – 4 % приблизительно, для водяных систем отопления с максимальной температурой до 95 С (данные достаточно точные и неопасные)

Если в системе в качестве теплоносителя используется этиленгликоль (тосол), то приблизительный расчет коэффициента расширения можно произвести по следующей формуле:

этиленгликоль

10% – 4% х 1,1 = 4,4%

20% – 4% х 1,2 = 4,8% и т.д.

эффективность мембранного расширительного бака D = (PV – PS) / (PV + 1), где

РV – максимальное рабочее давление системы отопления (расчетное давление предохранительного клапана равно максимальному рабочему давлению), для коттеджей обычно достаточно 2,5 бар

PS – давление зарядки мембранного расширительного бака (должно быть равно статическому давлению системы отопления (0,5 бар = 5 метров )

Например: площадь коттеджа составляет 300 м . высота системы 5м. мощность котла 30 кВт. объем теплоаккумулятора 1000 л тогда объем необходимого расширительного бака составит:

VL = 30 х 15 + 1000 = 1450 л.

PV = 2,5 бар PS = 0,5 бар

D = (2,5 – 0,5)/(2,5+1) = 0,57

V = 1450 х 0,04/0,57 = 101,75

Выбираем расширительный мембранный бак 110 л. давление зарядки 0,5 бар

Коэффициент увеличения объема воды/водогликолевой смеси в зависимости от температуры

Как подобрать расширительный бак для системы отопления

Расчет расширительного бака для системы отопления: подбор типа, формула и методика вычислений

Ёмкости для расширения воды (или экспанзоматы) используются для поддержания давления в системе отопления на заданном уровне, что исключает возможность возникновения непредвиденных (аварийных) ситуаций. Эти бачки могут иметь два различных исполнения: открытое и закрытое.

К особенностям изделий открытого вида следует отнести наличие непосредственного контакта жидкости с атмосферой. В бачках закрытого типа теплоноситель изолирован от воздуха, а при расширении занимает дополнительный объём за счёт сжатия газа, отделённого от него гибкой мембраной.

Устройство расширительного бачка

Устройство расширительной ёмкости определяется её типом, а также особенностями обслуживаемой системы. Так, в оборудовании открытого типа расширение теплоносителя компенсируется за счёт поглощения избытков жидкости в свободных пространствах бака, предназначенных специально для этих целей.

Закрытые ёмкости выполняются в виде герметичного баллона, который разделён посредством мембраны на две механически изолированные части. При решении выбрать такую модель нужно иметь в виду, что в одну из них под давлением закачивается газ, а другая выполняет функцию приёмника теплоносителя.

По мере охлаждения жидкости в системе её объём уменьшается, вследствие чего она выдавливается из бачка газом, восполняя образовавшийся недостаток. При её нагреве наблюдается обратный процесс, при котором теплоноситель расширяется и занимает свободное место в баке, ограничиваемое давлением сжатого газа.

В отличие от закрытых бачков, резервуары открытого типа имеют определённые ограничения, связанные с местом их установки. Они должны монтироваться в верхних частях помещения, что обеспечивает возможность движения носителя самотёком при снижении его объёма. Независимо от типа и особенностей таких устройств перед их выбором потребуется обязательный расчёт основных показателей расширителя.

Исходные данные

Расчет расширительного бака возможен лишь при наличии следующих исходных данных:

• минимальный диаметр подводящей трубы;
• величина нормального давления в ёмкости для расширения;
• среднее (рабочее) давление в отопительной системе.

Такой расчёт может быть произведён программным или обычным (ручным) способом. В результате пользователь должен получить значение ёмкости расширителя, удовлетворяющее характеристикам отопительной системы и конструктивным особенностям самого бака.

Из-за указанных недостатков при выборе способа расчёта удобнее ориентироваться на ручной подход, реализуемый с помощью обычных формул. В основу этого метода заложен принцип зависимости параметров жидкости от её температуры.

Формула для расчёта

В соответствии с указанным выше принципом воспользуемся следующей формулой и рассчитаем объем расширительного бака для отопления:

V бака = (V сист. * К) / N, где:

V сист. – общий объём трубопроводов отопительной системы.

К – коэффициент, учитывающий особенности используемого носителя.

N – показатель, определяющий эффективность работы бачка.

Известные методики расчёта отопительной системы частного дома предполагают следующие подходы. Согласно одному из них в трубы сначала закачивается вода или гликолевый антифриз, после чего всё это сливается с последующим измерением объёма слитой жидкости.

Более простой вариант расчёта основывается на использовании следующих опытных данных. Известно, что на единицу мощности котельной установки приходится ёмкость труб отопления, равная примерно 15 литрам. С учётом этого при имеющемся в частном доме котле мощностью 30 киловатт общий показатель для всей системы будет равен 450 литрам.

Совет

Величину коэффициента (К) можно подобрать в специальных справочниках (для воды его значение составляет 4%). Эффективность бачка (N) обычно указывается в прилагаемых к изделию документах. Ее можно рассчитать также по формуле:

(Р1-Р2)/(Р1+1), где Р1 – максимальное давление для предохранительного клапана, а Р2 – давление внутри бачка (обычно 1,5 бар). При Р1=8 бар получаем N=0,72, а V бака=25 л.

Можно также исходить из того, что объем воды в системе при нагреве увеличивается на 5-10%. В результате получаем диапазон от 23 до 45 л.

На практике расширительный бак на 25 л может быть установлен при мощности насоса 1,2 кВт. Можно использовать несколько небольших баков вместо одного очень объемного.

Особенность мембранного бака

При подборе расширительного бака необходимо обратить внимание на следующие особенности мембранных изделий. Поступающие в продажу экспанзоматы этого класса могут оснащаться мембранами двух типов: заменяемой и несменной (фиксированной).

Спецификой первой из этих моделей является то, что поступающий в расширительный бачок теплоноситель располагается в границах мембранного объёма, не имея контакта со стальной поверхностью самого изделия. При необходимости ремонта или замены перегородки доступ к ней обеспечивается через специальный фланец, фиксируемый на корпусе двумя болтовыми соединениями.

В изделиях второго типа внутренняя полость бачка посредством жёстко закреплённой на основании (фиксированной) диафрагмы делится на две части, расположенные внутри корпуса изделия. Снять такую мембрану с расширительного бака нельзя, но рвется она от превышения давления значительно реже.

В заключение обзора отметим, что при выборе того или иного типа бачка в первую очередь должен учитываться объём обслуживаемой им системы, определяющий суммарную массу циркулирующего в ней теплоносителя.

Как расчитать расширительный бак для отопления?

Любая современная система отопления не «представляет» своего существования без надежного компенсатора теплового расширения теплоносителя в ней — расширительного бака.

Практический расчет расширительного бака для отопления довольно прост — необходимо «вооружиться» несколькими формулами и определиться с исходными рабочими параметрами системы.

Сейчас эффективно используются расширительные баки закрытого типа. Открытые варианты этих функциональных устройств использовались преимущественно в системах с естественно циркулирующим теплоносителем. Они имеют значительные габариты и низкую эффективность. Поэтому постепенно применение такого типа баков сходит на «нет».

Баки закрытого типа конструкционно представляют собой герметичную емкость цилиндрической или «таблетированной» формы.

Мембранный расширительный бак «таблетка»Мембранный расширительный бак

Внутри бак разделен мембранной перегородкой на воздушную и жидкостную камеры — это бак диафрагменного типа. Также возможно конструкционно использование внутри бака «балонной» эластичной камеры из термостойкой резины.

Схематическое устройство расширительного бака

Принцип действия основан на расширении объема теплоносителя в жидкостном отсеке, который приводит к деформации эластичной перегородки (баллона).

Обратите внимание

Уменьшение объема воздушной камеры приводит к повышению давления воздуха (газа) в ней. Превышение допустимого давления приводит к срабатыванию предохранительного клапана.

Такова упрощенная схема действия этого бака.

Но нормальное и безопасное функционирование системы возможно только при правильном расчете расширительного бака для отопления. Игнорирование или неграмотный расчет объема расширительного бака приведет или к недостаточному давлению в системе, или к превышению давления в ней и аварийному сбросу избытка теплоносителя.

Математика в расчете параметров расширительного бака

Перед тем, как рассчитать расширительный бак для отопления, уже необходимо определить:

[num-block step-namber=»1″]

Общий (суммарный) объем всех элементов системы отопления: котла, труб, радиаторов. Сделать такой расчет практически довольно сложно — поэтому используют методику приблизительного расчета, основанную на таких практических данных:

• конвектор «берет» 7 л теплоносителя на кВт мощности;
• теплый пол «потребует» 17 л на кВт;
• радиатору необходимо 10,6 л/кВт тепловой мощности.

[/num-block]
[num-block step-namber=»2″]

Расчет объема расширительного бака (V_{бака}) делаем по формуле: $$ V_{бака} = V_{сист}*k/D $$

где:

(V_{бака}) — объем теплоносителя во всей системе;

(k) — коэффициент объемного теплового расширения теплоносителя;

(D) — показатель эффективности расширительного бака (мембранного блока).

Величину (k) для воды принимают равной 4% при ее температуре до 95 ОС, при использовании этиленгликоля 10-20% величина изменяется от 4,4 до 4,8% соответственно!

Ориентировочная величина расчета расширительного бака для отопления, то есть объема жидкости в нем – 3% от всего объема теплоносителя данной системы.

[/num-block]
[num-block step-namber=»3″]

В случае «неизвестности» параметра (D) его можно рассчитать по формуле: $$D = frac{P_{макс} — P_{нач}} {P_{макс} + 1}$$

где:

(P_{макс}) — значение макс. допустимого в системе давления (на это давление на строен предохранительный клапан);

(P_{нач}) — давление первоначальной накачки воздушной камеры бака.

[/num-block]
[num-block step-namber=»4″]

Расчет мембранного расширительного бака обязует учитывать предельные рабочие параметры:

1. максимальное значение температуры теплоносителя (до +120 оС);
2. максимальное рабочее давление (до 6-10 бар).

Итоговые показатели для выбора бака должны быть выше расчетных. Незначительное превышение необходимого объема бака не так страшно,как недостаточный его объем.

[/num-block]

В случае использования рециркуляционной системы горячего водоснабжения ее необходимо оборудовать дополнительным расширительным баком.

Выполняется расчет расширительного бака для ГВС согласно технической документации конкретного производителя устройств.

Типовая схема подключения расширительных баков в систему отопления и ГВС

Рассмотренная методика показывает, как рассчитать емкость расширительного бака, но в случае самостоятельного планирования системы отопления лучше «семь раз отмерить…», то есть при наличии возможности проконсультироваться со специалистом на месте.

Расчет расширительного бака для закрытых систем отопления

• 29 июля 2014 22:32:43
• Просмотров: 12103
• Автор: Дмитрий З
• Расчет расширительного бака для закрытых систем отопления

Как произвести расчет объёма расширительной емкости для закрытой системы отопления.

Современные системы отопления представляют собой замкнутый контур, герметичную конструкцию заполненную жидкостью, которая изолирована от попадания воздуха, а значит, менее подвержена окислению.

При увеличении объёма жидкости в закрытой системе, в связи с увеличением температуры теплоносителя, может повыситься давление, способное нарушить целостность элементов системы. В таких случаях устанавливается герметичный расширительный бак (мембранный или экспанзомат), который используется в закрытых контурах отопления с целью компенсации температурных расширений.

Экспанзомат конструктивно представляет собой герметичную емкость, со встроенной внутрь эластичной мембраной или мешком, разделяющей бак на две полости: одна из которых, при увеличении давления, наполняется теплоносителем, а другая – воздухом или азотом. В одной из частей компенсатора расположен ниппель для подкачки насосом и замера давления газа, а в другой – резьбовой штуцер для присоединения к контуру отопления.

Формула расчета расширения жидкости при изменении температуры:

V = A x VT / (1– Pmin / Pmax.) / К.

где:

VT- общий объем теплоносителя в системе

A – коэффициент расширения теплоносителя при максимальной возможной температуре

Pmin (атм.) – начальное давление в расширительном баке 

Pmax (атм.) – максимально допустимое значение давления

К – коэффициент заполнения расширительной ёмкости, определяющий максимальный объем жидкости (в процентах от полного объема мембранного бака), который может вместить экспанзомат. По таблице:

Коэффициент расширения воды и водогликолевой смеси в зависимости от температуры в %

Пример:

коэффициент расширения воды при температуре 90°С равен по таблице 0,0359

объем системы допустим 600 л.

начальное давление в расширительном баке 1,5 атм. 

максимальное давление в системе отопления 4 атм.

V = 0,0359 х 600 / (1 – 1,5 / 4) / 0,5 = 68,928 литра

Расчёт объёма расширительного бака для отопления — Статьи, советы и описания по эксплуатации и ремонту водопроводов, насосов и отопления

  В системах индивидуального отопления, раньше, в основном, применялись расширительные баки с свободным переливом жидкости, или открытого типа. Они просты в изготовлении, и не сложны, в их конструкции. Обычно, это бак прямоугольной формы, с открытым верхом, или с закрытым.

В такой бак, вварены минимум две трубки: одна для поступления в сосуд расширяемой жидкости из системы отопления (расположена в нижней части бака), вторая трубка служит для ввода и вывода воздуха, и при необходимости, для сброса излишков жидкости из системы отопления. Вторая трубка располагается в верхней части бака для излишков разогретой жидкости, открытого типа.

Ещё она (верхняя трубка) выполняет роль  «контрольки»  наполнения системы отопления, при её запитке, или до-запитки.

  В нынешнее время, более широко распространены расширительные баки закрытого типа. Ёмкости такого типа рассчитаны на работу под определённым давлением.

Важно

Об устройстве расширительного бака есть статья на этом сайте, при желании можете ознакомиться.

Бак закрытого типа состоит из ёмкости с резиновой мембраной или «грушей», и в него закачано определённое давление воздуха (обычно, заводское давление – 1.5 Bar).

   Посмотрите видео, демонстрирующее принцип работы расширителя.

  Но, так как речь в этой статье не об их конструкции, а о принципе действия и расчёте нужного объёма, то перейдём к этим понятиям. Для определения рабочего объёма расширительного бака, как открытого, так и закрытого, нам понадобятся некоторые исходные данные. В статье приведен пример расчёта для системы отопления, заполненной водой. Если у вас что-то иное, то эти расчёты не подойдут.

Нам нужны следующие данные:

• Температурный диапазон системы отопления
• Объём жидкости в системе
• Данные о коэффициенте расширения воды
• Статическая высота расположения расширительного бака
• Коэффициент запаса объёма бака (равен 1.25 %)

   Приступаем к расчёту.

  Первое, это необходимо определить коэффициент расширения воды в системе отопления. Для этого нам пригодится такая вот таблица, с рассчитанными данными расширения, для конкретных диапазонов температур.

  Подойдёт нам диапазон от 10 до 90 градусов по Цельсию, коэффициент расширения для этих температур равен 3.58 %.

 Объём жидкости в системе примем за 150 литров (Vсис = 150 литров).

  Так как заводское давление внутри расширительной ёмкости равно 1.5 Bar, то примем его за предварительное давление расширителя – Pmin. Максимальное рабочее давление Pmax принимаем за 3 Bar (в примере используем наиболее подходящие цифры, для реальных проектов, подходящие для 1 – 2-х этажных домов или квартир).

Итак: Объём расширяемой жидкости –
   Vрасш = 150 л. Х 3.58 %/ 100% = 5.37 литр.

Объём запаса:
   150 Х 1.25 % / 100 % = 1.875 литр.

Итого:
   V = 5.37 + 1.875 = 7.245 литр.

  Обратите внимание, что коэффициент запаса объёма бака мы приняли, для простоты, за 1.25 %. Его можно высчитать персонально, используя формулу: Pmax – Pmin / Pmax (наши данные: 3 – 1.5 / 3 = 0.5 %)

  Наиболее подходящим и разумным, в нашем случае, подойдёт расширительный бак объёмом в 8 литров.

  Эти расчёты подойдут и для определения расширительного бака открытого типа.
Заходите к нам ещё!

 Всего доброго.