Правила расчета расширительного бака

Незаменимым элементом любой отопительной системы является бак расширения. Расширительный бак выполняет функцию стабилизации давления внутри системы за счет увеличения ее общего объема. Теплоноситель при нагревании расширяется, поднимая давление в емкостях системы; при избыточном давлении самые ненадежные элементы системы ломаются, что влечет за собой поломку всей системы отопления. Чтобы такого не произошло, необходимо произвести расчет расширительного бака, который позволит использовать систему для отопления без поломок.

Типы баков

Расширительные баки могут быть двух типов – отрытые и закрытые. Для бака первого типа не требуется никаких расчетов, по сути это наполовину заполненное теплоносителем ведро, установленное в самой высокой части отопительной системы, с отверстием, через которое при расширении теплоносителя выходит излишек воздуха. Открытые баки считаются устаревшими и имеют ряд недостатков, поэтому целесообразнее браться за расчет и установку расширительного бака закрытого типа.

Расширительный бак закрытого типа устанавливается в системах, оснащенных насосом, который отвечает за циркуляцию воды в системе отопления. Бак закрытого типа представляет собой емкость, разделенную на две части эластичной мембраной. В нижней части бака находится теплоноситель, а в верхней находится воздух.

При нагревании системы отопления теплоноситель расширяется и его излишки поднимаются в нижнее отделение расширительного бака. Далее мембрана поднимается вверх, сжимая воздушную камеру и тем самым сохраняя уровень давления системы в норме. Когда температура теплоносителя понижается, снижается и давление в системе, что влечет за собой понижение уровня теплоносителя в баке.

После установки бака его верхняя камера заполняется воздухом при помощи автонасоса, давление в воздушной камере должно быть равно начальному давлению во всей системе.

Расчет мембранного бака

Устройство мембранного расширительного бака

При проектировке отопительной системы важно рассчитать требуемый объем расширительного бака и коэффициент его заполнения. Для того чтобы высчитать, какую емкость должен занимать расширительный бак системы отопления, необходимо рассчитать объем излишков теплоносителя при нагревании и коэффициент заполнения нижней части бака. Объем всего бака (Vбака) равен максимальному количеству излишков нагретого теплоносителя (Vрасш) разделенному на коэффициент заполнения бака расширения (f). Отсюда получаем формулу:

Чтобы сделать расчет излишков теплоносителя при нагревании (Vрасш), следует объем всей системы (Vсист), не учитывая бак расширения, умножить на коэффициент объемного расширения выбранного теплоносителя (β). Имеем:

Vсист – объем всех частей системы – радиаторов, труб, котла и т.д. Если вы не можете точно подсчитать объем системы отопления, можно приблизительно высчитать объем по потребляемой мощности котла в расчете 1 кВатт = 14 литров.

Коэффициент объемного расширения теплоносителя (β) рассчитывается исходя из максимальной температуры нагрева жидкости. Необходимый вам коэффициент объемного расширения воды можно посмотреть в уже готовых таблицах и графиках.

Расчет коэффициента заполнения бака

Коэффициент заполнения расширительного бака

Формула расчета

Коэффициент заполнения бака показывает максимальный процент заполнения бака жидкостью. Сделать расчет коэффициента можно по формуле:

Рмакс – максимальный показатель давления в системе. Желательно использовать максимальную величину давления при срабатывании клапана предохранения.

Ргаза – начальное давление воздуха в воздушной камере бака, которое приблизительно равно начальному давлению во всей системе обогрева. Чтобы рассчитать требуемое давление в камере используйте формулу:

Символами Ргидр обозначается гидростатическое давление в системе. Сила гидростатического давления обусловлена разницей высот жидкости в верхних и нижних частях отопительной системы. Чтобы совершить расчет гидростатического давления в системе, используется формула:

ρ – плотность теплоносителя, измеряется в г/см³. Плотность воды – 1 г/см³.

hгидр – расстояние от самой нижней до самой верхней точки отопительной системы, измеряется в метрах.

Необходимо учесть, что объем расширительного бака должен быть заполнен теплоносителем не более, чем наполовину, в противном случае это грозит преждевременным выходом из строя отопительной системы. Если бак устанавливается после циркулярного насоса, то осуществлять расчет следует по этой формуле:

Рнасоса – это давление, которое создается циркулярным насосом в системе.

Особенности установки

Преимущество закрытых расширительных баков отопления заключается в том, что они могут быть установлены в любом месте отопительной системы. Однако рациональнее устанавливать бак перед циркулярным насосом, в самой нижней точке обратной ветки. В зависимости от объема мембранного бака при подключении к системе необходимо использовать трубы соответствующего размера, но не меньше PN20. В месте, где бак стыкуется с трубой, желательно поставить клапан, который стравит воздух из подводящей трубы. Перед запуском отопительной системы важно создать в баке давление, равное давлению в системе.

Существует два типа закрытых расширительных баков – с заменяемой мембраной и с мембраной несменной. Баки со сменной мембраной, или фланцевые баки, отлично справляются с большим давлением в системе. Мембрану при повреждении можно легко заменить, не тратясь на покупку нового расширительного бака. Баки с несменной мембраной стоят значительно дешевле фланцевых, но не предназначены для стабилизации давления в больших системах. Такие баки часто используются в системе обогрева небольших частных домов.