Расчет объёма расширительного бака онлайн. Рассчитать давление в расширительном баке.
Расчет мембранных расширительных баков Reflex
| Расчет расширительного бака |
Для расчета рабочего объема мембранного расширительного бака необходимо определить суммарный объём системы отопления сложением водяных объемов котла, отопительных приборов, трубопроводов. |
Объем расширительного бака V = (VL x E) / D, где |
| VL | — суммарный объём системы (котел, радиаторы, трубы, теплообменники и т.п.) |
| Е | — коэффициент расширения жидкости % |
| D | — эффективность мембранного расширительного бака |
Объем системы отопления вычислить достаточно сложно, поэтому приблизительный расчет можно получить, зная мощность системы отопления, использовав формулу —  Например: отопительная мощность для дома 44 кВт, тогда суммарный объем (емкость) системы отопления VL = 15 х 44 = 660 л. Расширение жидкости — 4 % приблизительно, для водяных систем отопления с максимальной температурой до 95°С Если в системе в качестве теплоносителя используется этиленгликоль, то приблизительный расчет коэффициента расширения можно произвести по следующей формуле: 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) |
| Пример приблизительного подбора бака |
| Отапливаемая площадь дома составляет 400 м², высота системы 5м, необходимая отопительная мощность 44 кВт, тогда объем необходимого расширительного бака составит: | ||
| VL | = 44 x 15 = 660 л. | |
| PV | = 2,5 бар; PS = 0,5 бар | |
| = (2,5 — 0,5) / (2,5 + 1) = 0,57 | ||
| V | = 660 x 0,04 / 0,57 = 46,2 | |
| Выбор: расширительный бак 50 литров Reflex NG 50, давление зарядки 0,5 бар | ||
| Примерные значения объема воды в системе отопления |
Вид отопительных приборов |
|
| Конвекторы | 7,0 |
| Радиаторы | 10,5 |
| Греющие поверхности, (теплые полы) | 17,0 |
| Коэффициент расширения (увеличения объёма) воды и водогликолевой смеси в зависимости от температуры |
| °С | Содержание гликоля, % | |||||||
| 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 70 | 90 | |
| 0 | 0,0032 | 0,0064 | 0,0096 | 0,0128 | 0,0160 | 0,0224 | 0,0288 | |
| 10 | 0,00027 | 0,0034 | 0,0066 | 0,0098 | 0,0130 | 0,0162 | 0,0226 | 0,0290 |
| 20 | 0,00177 | 0,0048 | 0,0080 | 0,0112 | 0,0144 | 0,0176 | 0,0240 | 0,0304 |
| 30 | 0,00435 | 0,0074 | 0,0106 | 0,0138 | 0,0170 | 0,0202 | 0,0266 | 0,0330 |
| 40 | 0,0078 | 0,0109 | 0,0141 | 0,0173 | 0,0237 | 0,0301 | 0,0365 | |
| 50 | 0,0121 | 0,0151 | 0,0183 | 0,0215 | 0,0247 | 0,0279 | 0,0343 | 0,0407 |
| 60 | 0,0171 | 0,0201 | 0,0232 | 0,0263 | 0,0294 | 0,0325 | 0,0387 | 0,0449 |
| 70 | 0,0227 | 0,0258 | 0,0288 | 0,0318 | 0,0348 | 0,0378 | 0,0438 | 0,0498 |
| 80 | 0,0290 | 0,0320 | 0,0349 | 0,0378 | 0,0407 | 0,0436 | 0,0494 | 0,0552 |
| 90 | 0,0389 | 0,0417 | 0,0445 | 0,0473 | 0,0501 | 0,0557 | 0,0613 | |
| 100 | 0,0434 | 0,0465 | 0,0491 | 0,0517 | 0,0543 | 0,0569 | 0,0621 | 0,0729 |
Расчёт расширительного бака для закрытой системы отопления: какую схему выбрать
Расширительная ёмкость является незаменимым компонентом системы отопления.
Для качественной работы необходимо правильно подобрать его объём, поскольку он выполняет функцию компенсации теплового расширения воды или другой жидкости. Если неправильно подобрать элемент, то это может привести к выходу из строя ключевых устройств системы, например, теплогенератора. Расчёт расширительного бака для закрытой системы отопления сделать несложно.
Содержание
- Принцип работы
- Резервуар открытого типа
- Использование мембранного бака
- Преимущества и недостатки различных расширителей
- Плюсы и минусы естественной циркуляции
- Закрытая конструкция
- Способы расчёта
- Правильный выбор
Принцип работы
Главными функциями расширительного бака является принятие на себя лишнего количества теплоносителя в связи с его увеличением (расширением) в системе, а также поддержание необходимого давления. В отопительных системах открытого типа лишний объём расширенного теплоносителя компенсируется за счёт попадания в специальную ёмкость (не мембранный бак) и его перелива в канализацию.
Такая ёмкость является открытой и в то же время выполняет функцию отвода воздушных пробок из системы. Её объём выбирается произвольно, но он должен быть не менее 5% от общего количества воды. Если к системе не подключён водопровод для залива воды, то бак ещё используется для залива теплоносителя.
Мембранный бак — это закрытая и герметичная ёмкость. Конструктивно она разделена мембраной на две камеры. Принцип работы довольно простой. Одна сторона бака воздушная, а вторая — водяная, которая и подключается к общему контуру с теплоносителем. При расширении воды она вытесняет мембрану в сторону воздушной камеры, тем самым увеличивается давление в ней. За счёт этого давление компенсируется в системе, поскольку воздушная камера более сильно прижимает водяную.
Таким образом, воде при расширении есть куда деваться, а давление при этом остаётся на прежнем уровне.
На начальном этапе воздух в камере должен быть под давлением до 1,5 атмосфер, а в процессе работы этот показатель может увеличиваться.
На начальном этапе воздух в камере должен быть под давлением до 1,5 атмосфер, а в процессе работы этот показатель может увеличиваться.Резервуар открытого типа
Системы с открытой расширительной ёмкостью используются в малоэтажных зданиях, где объём воды и, соответственно, протяжённость труб относительно небольшие. Во всех системах отопления имеются свои плюсы и минусы, и какую выбирать — зависит от многих факторов. Но для любой из них выделяют определённые требования к установке.
Так, существуют некоторые правила установки расширительной ёмкости открытого типа:
- ёмкость устанавливается на максимальной высоте относительно всей отопительной конструкции;
- подача воды осуществляется через специальный патрубок;
- для слива воды применяется отводная труба, которая устанавливается выше необходимого уровня и ведёт с обратной стороны в канализацию.
Чтобы обеспечить качественную работу естественной схемы, трубы нужно выбирать увеличенного диаметра.
Как правило, бак устанавливают в отапливаемом помещении, к примеру, на чердаке с изоляцией. Но если это невозможно, то его необходимо дополнительно утеплить, что позволит избежать замерзания воды в сильные морозы. Иногда его монтируют непосредственно в помещении с котлом. Поскольку там всегда очень жарко, то дополнительную теплоизоляцию не нужно устанавливать.
Использование мембранного бака
При подборе расширительного бака для отопления следует понимать, что закрытая система самотёком работать не может, а нужно обеспечивать соответствующее давление и принудительную циркуляцию теплоносителя.
При установке мембранного бака требуется учитывать некоторые рекомендации, хотя в принципе он может монтироваться в любую точку системы. Нет определённых ограничений по установке в верхней точке, как это может быть в открытой схеме.
Следует учитывать такие факторы:
- в идеальном варианте располагать бак нужно на обратной трубе до места установки самого циркуляционного насоса;
- если обнаружено, что основного объёма расширительной ёмкости недостаточно, то можно дополнительно установить агрегат с меньшей ёмкостью;
- подачу воды в бак лучше делать с верхней его стороны, что позволит избежать попадания воздуха в систему и сохранить рабочее состояние в случае повреждения мембраны.
Можно подбирать устройство исходя из дизайна помещения, чтобы общий вид комнаты не был нарушен. В случае необходимости контроля за давлением ёмкость оборудуется манометром.
Расширительные ёмкости в зависимости от типа устройства и качества материала имеют определённые недостатки и преимущества. Хотя, как показывает практика, преимуществ больше у устройств с мембраной.
Плюсы и минусы естественной циркуляции
Основным недостатком открытой системы можно считать необходимость в увеличении расходов на большой диаметр труб, поскольку для обеспечения естественной циркуляции тонкие трубы не подойдут.
Бюджет постройки увеличивается незначительно, но по сравнению с мембранной системой считается относительно небольшим.
Главным плюсом естественной циркуляции является простота обустройства и небольшая стоимость оборудования, а также низкий бюджет на монтажные работы. К положительным факторам можно отнести и отсутствие необходимости в контроле за давлением, установки датчиков и т. п.
https://youtube.com/watch?v=tElI70omvpY
Но, с другой стороны, существует достаточно много минусов:
- применять незамерзающие теплоносители очень опасно, поскольку в их составе имеются токсичные вещества;
- система медленно разогревается;
- потери тепла;
- большой расход электричества;
- из-за перепадов температур ускоряется износ теплоносителя;
- можно применять для домов высотой не более двух этажей;
- постоянный контакт с воздухом увеличивает риск возникновения воздушных пробок и коррозии;
- монтировать расширительную ёмкость можно только в самой верхней точке системы.
Ещё одним недостатком такой системы можно назвать потери количества воды от испарений и переливов. Из-за этого доливное отверстие должно быть обязательно.
Закрытая конструкция
Неоспоримыми преимуществами открытого бака являются простота обустройства и низкая стоимость оборудования, в то время как по функциональности выигрывает мембранная ёмкость, которую ещё называют экспанзоматом.
Она имеет ряд значительных преимуществ:
- не имеет значения, в каком месте монтировать устройство, оно будет работать одинаково хорошо в любой части системы;
- благодаря полной герметичности системы можно не бояться использовать антифриз из-за его токсических испарений;
- система быстрее нагревается, чем открытая, а регулировать температуру можно более точно;
- минимизация рисков возникновения коррозии и воздушных пробок, поскольку система полностью герметична;
- экономия на покупке тонких труб, так как их будет достаточно для такой системы;
- возможна установка в многоэтажных частных домах;
- не нужно постоянно контролировать уровень жидкости в системе;
- теплопотери минимальные, и это позволит экономить бюджет на отопление.
Существуют разновидности закрытых устройств, которые являются неразборными. Если мембрана выйдет из строя, то починить устройство не выйдет, нужно будет покупать новый бак.
К минусам агрегата можно отнести необходимость в постоянном контроле за уровнем давления, поскольку мембрана может пробиться, и электричество будет использоваться вхолостую. За месяц может накопиться неплохая сумма. Кроме этого, нужно правильно выбирать материал, из которого изготовлен бак. Существуют определённые требования к его качеству.
Способы расчёта
Выделяется несколько возможных способов, как рассчитать расширительный бак для отопления. Более точный метод — применение математических формул и законов физики. Он может быть выполнен только специалистами в этой области.
Но существуют и более простые способы.
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. По мере заполнения системы. Количество рассчитывается в процессе заполнения системы водой.
- 2. Геометрический метод. Учитывается внутренний объём всех приборов, где будет находиться теплоноситель.
- 3. Обобщение. Можно определить требуемый объём воды из расчёта на 1 кВт мощности 15 литров воды.
https://youtube.com/watch?v=syF9KpsxZO8
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.
Правильный выбор
Выбрать тип отопительной системы требуется ещё на этапе планирования. Тогда также нужно определиться с тем, какой объём расширительного бака нужен для отопления. Но, как правило, все откладывают выбор размера бачка на момент, когда уже система установлена, а объём известен.
При подборе объёма расширительного бака для отопления в закрытой системе, а также других его характеристик, необходимо учитывать некоторые нюансы:
- при покупке следует обращать внимание на расположение крепежей, диаметр резьбовых соединений и форму самого бака;
- подбирать объём баковой ёмкости нужно согласно температурному расширению определённого количества теплоносителя в системе;
- инструкцию по применению и установке от производителя нужно тщательно изучить, поскольку там имеется много полезной информации, которая позволит предотвратить совершение ошибок.
Покупая такое оборудование онлайн или в магазине, необходимо учитывать и производителя. Зачастую это играет ключевую роль в приобретении качественного оборудования. Даже если оно будет стоит дороже, то стоит остановиться на проверенном изготовителе, поскольку агрегат будет работать бесперебойно долгое время.
Перед запуском требуется настроить давление в системе. Сделать это можно с помощью автомобильного насоса, а контроль осуществляется с помощью манометра. Уровень давления должен соответствовать статическому, который отмечается в столбе теплоносителя в контуре системы отопления.
Таким образом, просчитать необходимые параметры расширительной ёмкости не представляет собой никаких сложностей даже для начинающего мастера.
Размеры и проектирование расширительных баков
Размеры расширительных баков
Калькулятор размеров расширительных баков
Примечания:
- Общий объем системы включает содержание воды во всех змеевиках, трубах и оборудовании.
- Если температура неизвестна, допускается максимальная температура 30 °C для охлажденной воды и минимальная температура 15 °C для воды отопления.
- Все входные данные должны быть заполнены точно для правильного расчета и выбора.
- Для любого применения, кроме HHW, CHW или CCW, пожалуйста, свяжитесь с автоматическим обогревом для выбора.
Статические расширительные баки поставляются с предварительным давлением 150 кПа.
Тщательный расчет размера расширительного бака имеет решающее значение для правильного функционирования системы.
Расширительные баки бывают разных размеров. Выбор подходящего размера зависит от нескольких факторов, таких как давление воды, общая пропускная способность системы и температура воды, поступающей в систему и выходящей из нее. Используя эти параметры, рекомендуемый стандартный размер обычно определяется с помощью диаграмм или программного обеспечения.
Первым шагом является оценка коэффициента расширения с помощью приведенной ниже таблицы и диаграммы.
По оси абсцисс отображаются значения, представляющие собой разницу между температурой воды в холодной системе (при выключенном нагреве) и максимальной рабочей температурой. С другой стороны, ось Y отображает соответствующие коэффициенты расширения.
| °С | Коэффициент |
|---|---|
| 0 | 0,00013 |
| 10 | 0,00025 |
| 20 | 0,00174 |
| 30 | 0,00426 |
| 40 | 0,00782 |
| 50 | 0,01207 |
| 60 | 0,0145 |
| 65 | 0,01704 |
| 70 | 0,0198 |
| 75 | 0,02269 |
| 80 | 0,0258 |
| 85 | 0,02899 |
| 90 | 0,0324 |
| 95 | 0,0396 |
| 100 | 0,04343 |
Оценка коэффициента расширения по разнице между температурой холодной воды в системе и максимальной рабочей температурой.
После получения коэффициента расширения можно рассчитать объем расширительного бака по закону Бойля.
Система отопления
Формула расчета расширительного бака следующая (на основе закона Бойля):
| Vf = | е х С | = | Ву |
| 1 – Пи/Пф | 1 – Пи/Пф |
где:
| Vu = | Общий полезный объем бака = Vi-Vf |
| Vi = | Начальный том |
| Vf = | Последний том |
| е = | Коэффициент расширения |
| Пи = | Начальное давление наддува (абсолютное) сосуда. Это давление не должно быть ниже гидростатического давления в месте присоединения бака к системе. |
| Pf = | Максимальное рабочее давление (абсолютное) предохранительного (предохранительного) клапана. (с учетом разницы уровней между сосудом и предохранительным клапаном.) |
| С = | Общий объем воды в системе в литрах: котел, трубопроводы, радиаторы и т. д. (в общем приближении С составляет от 4 до 8 литров на каждый кВт мощности котла) |
Примечание. Расчеты должны выполняться в абсолютном давлении
, например, 100 кПа = 200 кПа абс.
В стандартных системах отопления:
| е = | 0,04318 (Tmax = 99°C, Tmin = 10°C, Δt = 89°C, C = 0,035) |
Система охлаждения
Формула определения размера сосуда следующая (на основе закона Бойля):
| Vf = | е х С |
| 1 – Пи/Пф |
В стандартных системах охлаждения:
| e = | 0,011 (Tmax = 50°C, Tmin = 4°C) |
| Пи = | Максимальное давление установки, соответствующее максимально достижимой температуре, равной температуре окружающей среды, которую рекомендуется зафиксировать на уровне 50°C |
| Pf = | Конечное рабочее давление, достигаемое при минимальной температуре при 4°C |
Пример:
| С = | 500 литров |
| Пи = | 150 кПа (250 кПа абс. ) |
| Pf = | 400 кПа (500 кПа абс.) |
| В = | 0,04318 х 500 = 43,2 литра |
| 1 – | (250/500) |
Выберите бак ближайшего размера 50 литров
Расчет давления на входе в расширительный бак
Используйте приведенный ниже расчет для правильного определения давления на входе в расширительный бак:
| Pi = | [Гм x 10] + 20 кПа | |
| где: | ||
| Пи = | Начальное давление наддува (абсолютное) сосуда | |
| Нм = | Высота системы (метры) над местом расположения расширительного бака | |
Что делать, если системный том неизвестен?
Если объем системы неизвестен, можно использовать следующее «эмпирическое правило» расчета.
Горячая вода: 6 x кВт системы = объем.
Охлажденная вода: 12 x кВт системы = объем.
Расширительные и компрессионные баки в гидравлических системах (часть 4): приемочный объем | Р. Л. Деппманн
Приемочный объем должен быть одним из значений, указанных в таблице резервуаров гидронической системы. В последних двух (Часть 2 и Часть 3) протоколе Р. Л. Деппмана «Утро понедельника» мы обращались к значениям давления, требуемым в знаменателе формулы резервуара. Сегодня мы рассмотрим температуры и тип жидкости, которые необходимы для программ выбора, чтобы определить допустимый объем резервуара.
Мы подробно изучаем эту тему в «Протоколах понедельника» Р. Л. Деппманна, но также предлагаем более короткую видеоверсию от одного из наших инженеров по продажам, Марка Файна.
Числитель приведенной выше формулы называется приемочным объемом. В формуле (Ew–Ep) * Vs, (Ew–Ep) представляет собой расширение жидкости за вычетом расширения трубы, а Vs представляет собой объем системы в галлонах. Это объем, необходимый для нагрева жидкости без учета давления.
Когда разрабатывались первоначальные гидравлические системы с гравитационным потоком, открытый расширительный бак обычно располагался на чердаке. При запуске котла вода расширялась, и уровень в баке поднимался. Начальное давление было атмосферным, как и конечное давление, поскольку резервуар был открыт. Таким образом, объем бака равнялся приемному объему. По мере того, как вода в системе нагревалась, она расширялась в открытый расширительный бак. Резервуар должен был иметь достаточный объем, чтобы справиться с повышением температуры от начальной до максимальной температуры системы.
В настоящее время редко используется открытый расширительный бачок. Теперь мы используем компрессионные или расширительные баки, которые могут справиться с приемочным объемом, сохраняя при этом давление между давлением наполнения и максимальным давлением.
В программе выбора бака B&G ESP Systemwize требуется два ввода: температура наполнения и максимальная температура. Мы ищем расширение жидкости в системе от момента ее заполнения до максимальной температуры в системе.
Температура заполнения обычно по умолчанию составляет 40°F в наших северных районах. Предположение во время проектирования состоит в том, что мы не знаем, будет ли он заполнен зимой или летом, поэтому по умолчанию мы используем наименьшее число. Вы можете изменить его на температуру воды в вашем районе. Это число НЕ является температурой обратной системы. Это температура заполнения из муниципалитета или скважины.
Максимальная используемая температура зависит от вашего уровня комфорта при работе системы. По книге это средняя температура всего объема системы. Например, предположим, что система представляет собой систему отопления с расчетной температурой подачи 180°F и температурой обратки 140°F. Это пример, который мы используем в викторине, часть 1. Мы можем предположить, что в разгар зимы половина воды в системе или подачи имеет температуру 180°F, а другая половина или обратка – 140°F. Средняя максимальная температура составляет 160°F.
Что происходит весной и осенью, когда система не требует столько тепла? Если мы предположим, что существует график сброса, то средняя температура будет ниже, поэтому максимальная останется 160 ° F.
Но если нет графика сброса или он работает не так, как задумано, тогда, когда мы отправляем жидкость с температурой 180°F весной или осенью, температура возврата будет намного выше, чем 160°F. Чтобы быть в безопасности, мы можем использовать 180 ° F в качестве максимальной температуры, что приведет к большему коэффициенту безопасности для выбора.
Расширение воды от одной температуры до другой отличается от расширения гликолей или других жидкостей. Расширение рассчитывается для вас в программе B&G Systemwize. Этот расчет не является тайной.
EF = [((удельный объем при горячей температуре)/ (удельный объем при холодной температуре))-1]
Расчет требуемого приемного объема резервуара: (Ef — Ep) * объем системы. Давайте рассмотрим пример и предположим, что в системе 50 % этиленгликоля, но вы не изменили значение по умолчанию с воды. Предположим, у вас есть закрытая водяная система отопления с максимальной температурой 180°F и ΔT 40°F со сбросом. Предположим, что объем системы составляет 1400 галлонов.
Предположим также, что начальное давление составляет 12 фунтов на кв. дюйм изб., а максимальное давление в системе — 27 фунтов на кв. дюйм. Что происходит с объемом приемки?
Приемочный объем для воды составляет 29,29 галлона, а допустимый объем для гликоля — 52,64 галлона. Вы услышите об этой ошибке, так как клапан сброса давления начнет «плакать» при средней температуре 115°F в результате использования жидкости с неправильными свойствами.
Теперь, когда вы знаете, как определить приемочный объем, в следующем выпуске «Monday Morning Minutes» Р. Л. Деппманна будут рассмотрены компрессионные баки «старого образца» и системы управления воздухом.
- Часть 1. Пройдите тест на определение размера расширительного бака
- Часть 2: Начальное или холодное давление заполнения
- Часть 3: Максимальное давление в баке
- Часть 4: Приемный объем
- Часть 5: Система управления подачей воздуха
- Часть 6: Система удаления воздуха
- Часть 7: B&G Systemwize Часто задаваемые вопросы по программе
Отказ от ответственности: R.