Расчет расширительного бака: правила расчета с примерами, виды баков, назначение и советы специалистов
Емкость для расширения теплоносителя - необходимый элемент отопительной системы. В процессе проектирования возникает вопрос: как сделать расчет расширительного бака для отопления, определить его объем и размеры? Параметры будут зависеть от нескольких факторов, которые подробно будут изучены в статье.
Для чего предназначен расширительный бак
Жидкость, циркулирующая в системе отопления, при нагревании значительно расширяется. У разных теплоносителей этот коэффициент будет отличаться. Например, вода, как теплоноситель, гораздо эффективнее. Она имеет более низкий коэффициент расширения при нагреве и более высокую теплоотдачу, чем антифриз на основе этиленгликоля. Также увеличение объема зависит от рабочей температуры.
Чтобы компенсировать повышение уровня жидкости в системе, встраивается расширительный бак, расчет которого будет зависеть от:
- Количества жидкости в системе.
- Конструкции отопления. Существуют две разновидности: закрытого и открытого типа. Для каждой из них расчет объема делается по-разному.
- Пиковой температуры жидкости в системе. Если делать расчет по рабочей температуре, то размер бака будет ниже, но следует учитывать аварийные ситуации, когда теплоноситель близок к переходу в парообразное состояние, что значительно увеличивает его объем.
- Типа жидкости. Применяется несколько различных веществ: вода, антифриз, вода с добавлением спирта, масло. Для каждого из этих теплоносителей будет разным расчет объема расширительного бака.
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.
Герметичные расширительные баки
Следующей разновидностью являются расширительные баки закрытого типа. Они применяются как в самотечных системах, так и при отоплении с принудительной циркуляцией. Основное отличие закрытых баков - их полная герметичность. Сделано это для предотвращения контакта воды с атмосферным воздухом, в котором содержится большое количество кислорода, что пагубно сказывается на состоянии труб. Излишки давления здесь сбрасываются в атмосферу при помощи предохранительных клапанов.
Расчет расширительного бака этого типа происходит, как и у предыдущего. Однако здесь нужно добавить объем воздуха, который будет сжиматься при вытеснении воды в бак. В отличие от жидкостей, газы обладают значительной способностью сжиматься. Поэтому объем для воздуха в баке можно оставлять небольшим - около 30% от объема для воды.
Как работает расширительный бак мембранного типа
Основная разновидность современных систем обогрева - принудительное отопление с расширительным баком мембранного типа. Он отличается от обычной герметичной емкости наличием резиновой прослойки, отделяющей жидкостную часть от воздушной.
Когда система полностью заполнена, жидкость в баке достигает верхнего уровня мембраны. Во время нагрева теплоноситель начинает расширяться и, преодолевая сопротивление мембраны и воздуха, поднимается к верхнему уровню бака до тех пор, пока давление сжатого воздуха и давление теплоносителя не уравняются. Если давление антифриза значительно превысит допустимые значения, то сработает предохранительный клапан системы безопасности.
При расчете расширительного бака для отопления закрытого типа в коэффициент расширения вносится поправка, связанная с использованием антифриза. Он увеличивает свой объем примерно на 15 % больше воды.
Расчет закрытого расширительного бака мембранного типа
При определении размера бака мембранного типа можно пойти по простому пути. Зная, что коэффициент расширения воды при температуре 80 градусов составляет 0,029, а также объем системы, можно сделать примитивный расчет.
Допустим в системе 100 литров. Умножив количество жидкости на коэффициент, получим объем расширения 2,9. Для упрощенного расчета необходимо это значение увеличить в 2 раза. Кроме этого, вспоминаем, что расширение антифриза примерно больше воды на 15%, и добавляем эту величину. Получилось около 7 л.
Для более точного расчета расширительного бака, следует воспользоваться формулой:
V = (Ve + Vv) * (Pe + 1) / (Pe - Po), где
V- необходимый объем мембранного бака для системы отопления.
Ve - объем теплоносителя, получающийся при нагреве системы. Это суммарный всех отопительных приборов, труб, котла.
Vv - объем водяного затвора в баке. Другими словами - количество жидкости, которое всегда присутствует в бачке, в результате гидростатического давления. Примерно 20% в баках небольшого размера и около 5% в крупных. Но не более 3 л.
Po - постоянное давление. Зависит от высоты столба жидкости в системе.
Pe - максимальное давление, возникающее при срабатывании предохранительного клапана.
Заключение
Расчет расширительного бака - несложный процесс, доступный любому, кто знаком с простыми арифметическими действиями. Нужно лишь учитывать конструкцию отопительной системы, ее объем и тип теплоносителя.