При выборе мембранного расширительного бака необходимо рассчитать следующие параметры: Емкость системы Vsyst – это общий объем теплоносителя в системе, включая источники нагрева, радиаторы, трубопровод и т. д.
- Теплогенераторов (котлов, теплообменников и т. д.);
- Буферных баков;
- Транспортных трубопроводов;
- Потребителей тепла (радиаторов, теплых полов, конвекторов и т. д.).
В случае отсутствия проектных данных объем теплоносителя определяется табличным методом, исходя из тепловой мощности системы. Можно воспользоваться приведенными здесь усредненными табличными данными (Таблица № 2).
Для определения средней емкости системы можно умножить показатель тепловой мощности системы в кВт на приведенные в таблице значения. В таблице приведены данные для новых систем. Для более старых систем рекомендуется применять более высокие значения.
Внимание! Данный метод является приблизительным и может быть использован для усредненного расчета емкости расширительного бака.
Таблица № 2. Расчетная емкость теплоносителя в системе
Конвекторами и / или воздушным отоплением
Индукционными нагревательными устройствами
Системами подогрева воздуха
Различным оборудованием центрального теплоснабжения
Стальными трубчатыми радиаторами
Различным оборудованием для холодоснабжения
Теплыми полами и / или потолками
Разветвленной системой трубопроводов (теплоцентраль)
Пример: Тепловая мощность системы — 800 кВт Отопление осуществляется панельными радиаторами Ориентировочная емкость системы = 800 х 8,8 = 7040 л
Пример: Температурный режим системы 90/70 °C. Для получения коэффициента берем максимальное значение температуры (температура подающей линии) 90 °C. Коэффициент температурного расширения равен при нагреве от 4 °С до 90 °С равен значению 3,47% (по Таблице № 1 или из Графика №1). В таблице и на графике приведены значения процентного увеличения объема воды и водно-гликолевых смесей различной концентрации при увеличении температуры от 4 °C до 105 °C.
Таблица №1. Коэффициент температурного расширения системных жидкостей, %
График №1. Температурное расширение системных жидкостей
Объем расширения Ve
При нагревании жидкости в системе ее объем увеличивается. В закрытых системах это приводит к повышению давления. Такое увеличение объема называется объемом расширения. Контроль за объемом в расширительном баке позволяет предотвратить повышение давления. Снижение давления при охлаждении называется сжатием.
Объем расширения следует рассчитывать также для систем холодоснабжения.
Объем расширения определяется следующим образом:
Ve = Vsyst x n (коэффициент температурного расширения)
Коэффициент температурного расширения находим в Таблице №1 или на Графике №1.
Запас воды в расширительном баке позволяет компенсировать потерю давления в системе, наступающую в результате утечек или дегазации.
Полезная (или нетто-) емкость бака Vnetto
Максимальный объем воды, который может поступить в бак со стороны сети теплоснабжения при максимальном расширении.
Номинальная (или брутто-) емкость бака Vbrutto
Общий объем расширительного бака с учетом воды расширения и запаса.
Статическое давление PST
Давление, возникающее в системе в результате воздействия статической высоты системы Hst, от места соединения расширительного бака и самой верхней точки системы, измеренная в метрах водяного столба (10 м вод. ст. = 1 бар). При размещении расширительного бака над системой статическая высота принимается не более 3 м. Значение статического давления необходимо для определения предварительного давления мембранного расширительного бака.
Давление испарения PD
В работающей системе, при высоких температурах в теплоносителе в сочетании с добавками гликоля может быстрее достигаться точка кипения жидкости. В этом случае давление испарения также будет влиять на работу расширительного бака.
Допуск давления PZ
Допуск давления предназначен для компенсации разницы между исходными показателями давления и для обеспечения избыточного давления в любой момент эксплуатации на любом участке системы. Рекомендуется добавлять допуск не менее 0,2 бар.
Разница в давлении циркуляционного насоса ∆ Pнасос
Иногда в проектах нет возможности разместить расширительный бак на обратном трубопроводе оптимальным образом. В этом случае перепады давления в циркуляционном насосе могут оказывать отрицательное или положительное влияние на забор воды расширительным баком.
Исходное давление расширительного бака P0
Давление газа, измеренное на клапане для заправки азота расширительного мембранного бака в месте его установки в системе (при отсутствии в ней теплоносителя) и при температуре окружающей среды.
Исходное давление определяется следующим образом:
Для большинства случаев в расчетах можно использовать упрощенную формулу:
Рекомендуется округление в большую сторону до величины, кратной 0,5 бар.
Примечание: Большинство производителей осуществляет поставку расширительных баков со стандартным предварительным давлением 1,5 или 3,0 бар, поэтому рассчитанное исходное давление необходимо округлять в большую сторону до величины, кратной 0,5 бар. Когда того требует гидравлическая ситуация на высоте расширительного бака (напр., размещение бака со стороны нагнетания насоса), может потребоваться корректировка (+ ∆Pнасос). Если на высоте расширительного бака требуется минимальное рабочее давление, превышающее значение исходного расчетного давления (напр., за счет циркуляционного насоса), за исходное давление принимается это минимальное рабочее давление.
Установочное давление предохранительного клапана PSV – это значение давления в системе, при котором происходит открытие клапана в целях сброса излишков теплоносителя и защиты системы от избыточного давления. Чтобы узнать границы точности установочного давления, которые могут влиять на конечное давление, свяжитесь с производителем предохранительного клапана.
Конечное давление Pe – это максимально допустимое давление в системе в месте установки расширительного бака.
Конечное давление определяется следующим образом:
Pe = PSV + 0,9 (≥ 0,3 бар, предохранительный клапан типа D / G / H)
Примечание: Если предохранительный клапан установлен не на одной высоте с расширительным баком или между ними размещен насос, конечное давление должно быть скорректировано. Конечное давление не может превышать максимальное рабочее давление бака.
Эффективность ηG — это соотношение между брутто- и нетто- емкостями бака. Эффективность определяется соотношением между исходным и конечным давлением в абсолютных барах с учетом атмосферного давления (закон Бойля). В случае необходимости можно воспользоваться данными, приведенными в Таблице № 3.
Таблица № 3. Эффективность при различных значениях исходного и конечного давления
Для чего водонагревателю расширительный бак
Мембранный расширительный бак является элементом системы безопасности накопительного водонагревателя любого типа. При нагревании, вода имеет свойство расширяться и, если ей не дать выход, то создаваемое давление разорвет корпус водонагревателя.
Для предотвращения взрыва, на входе, обязательно устанавливается группа безопасности с предохранительным клапаном, который и защищает систему от аварии, сбрасывая часть воды в канализацию, ну или куда придется. Чем больше объем водонагревателя, тем больше воды сбрасывается. Это является минимальной комплектацией системы безопасности.
Её еще необходимо дооснастить расширительным баком. Предохранительный клапан — это устройство, которое должно срабатывать в крайнем, аварийном случае, а не при каждом цикле нагрева. Для компенсации теплового расширения устанавливается расширительный бак, в который будет поступать излишняя вода, появляющаяся из-за теплового расширения. При водоразборе, эта вода вновь поступит в водонагреватель. В этом случае предохранительный клапан срабатывать не будет и ценная вода не будет сливаться в канализацию.
Теперь необходимо поговорить о подборе и месте установки бака.
Место установке: через тройник, на подаче в водонагреватель холодной воды, между водонагревателем и группой безопасности.
Сами баки для ГВС, как правило, окрашены в белый цвет. От других баков отличаются высокой рабочей температурой (от +70°С); высоким рабочим давлением (около 10 бар) и защитой от коррозии.
Объем расширительного бака подбирается по формулам, но для бытовых систем не требуется абсолютная точность. Достаточно ориентировочного подхода, когда объем бака равен 8% от объёма используемого накопительного водонагревателя. Ниже приведем методику точного расчета. Возможно это окажется кому-то необходимо.
Воздух подкачки настраивается на холодной системе с нулевым давлением: давление воздуха = Pcw – 0,2 , где Pcw – давление воды в холодном состоянии в «бар». Т.е. если рабочее давление в системе 3,5 бар, то давление воздуха должно быть 3,5-0,2=3,3 бар.
Купить расширительный бак ГВС
*Методика расчета и подбора баков для систем горячего водоснабжения
Основные понятия При выборе мембранного расширительного бака необходимо рассчитать следующие параметры:
Объем воды в системе Vsyst Расчетный объем системы горячего водоснабжения, в литрах.
Объем расширения Ve Объем расширения определяется следующим образом:
e = Vsyst x n (коэффициент температурного расширения)
Для системы ГВС, коэффициент температурного расширения будет равен 2,2 Уровень наполнения Давление подачи холодной воды должны быть выше начального давления расширительного бака на 0,2 бара; в противном случае, по мере охлаждения бака, из него не будет вытеснен весь объем воды. Именно поэтому при самом низком рабочем давлении в баке постоянно должен присутствовать некоторый объем воды. Этот уровень называется уровнем наполнения.
Исходное давление расширительного бака Р0 Должно быть на 0,2 бара ниже давления воды в холодном состоянии (Рcw).
Остаточный коэффициент Определяет остаточный коэффициент расширительного бака Остаточный коэффициент = 1 — уровень наполнения
Эффективность Отношение между максимальной и чистой емкостью бака.
Означает возможность определения остаточного коэффициента бака. Конечное давление должно быть на 10% ниже давления срабатывания предохранительного клапана.
Эффективность рассчитывается по формуле: Примечание: Давление указывается в абсолютных барах. Максимально допустимая эффективность баков Airfix составляет 60 %
Конечное давление Рe Максимально допустимое системное давление. Конечное давление соответствует 90% от значения срабатывания предохранительного клапана.
Номинальная емкость бака V brutto Номинальная емкость бака определяется следующим образом:
Пример расчета расширительных баков горячего водоснабжения: Данные: — Объем бойлера = 150 литров — Максимальная температура воды = 70 °C — Давление воды в холодном состоянии Рcw = 4 бар — Заданное давление предохранительного клапана Рsv = 8 бар
Расчет Начальное давление в баке Р0
Конечное давление (среднее) Рe
Увеличение объема V :
Остаточный коэффициент:
Эффективность:
Необходимая максимальная емкость расширительного бака:
Выбираем бак ближайшей ёмкостью более 8,8 л = 12 литров
Как подобрать расширительный бак для бойлера косвенного нагрева
Необходимость в расширительном баке для ГВС постоянно оспаривается. Причем у многих опытных сантехников включение узла в систему горячего водоснабжения вызывает как минимум недоумение. С другой стороны, многие производители сантехнического оборудования рекомендуют установить бак для бойлеров косвенного нагрева.
Цель узла достаточно простая: снизить нагрузку в системе и устранить гидроудары. Даже приблизительный расчет расширительного бака для бойлера косвенного нагрева покажет, что его минимальный объем составит не менее 10% от вмещаемой в БКН воды. А это дополнительная емкость на 10-20 л, занимающая полезную площадь. Не удивительно, что один из наиболее частых вопросов, задаваемых специалистам связан с тем насколько необходим расширительный бак для ГВС. Чтобы ответить на него нужно разобраться в устройстве и принципе работы оборудования.
Для чего нужен расширительный бак для БКН
- Устройство бака состоит из емкости, разделенной внутри с помощью мембраны на два отдела. В первой герметичной части закачан газ или воздух, создающий давление. Второй отдел подключен к системе водоснабжения.
- При нагреве воды она увеличивается в объеме, что и приводит к нагрузке в системе ГВС. Жидкость воздействует на мембрану, продавливая её. Чем выше давление в системе, тем больше воды впускает расширительный бак.
- После остывания и уменьшения теплоносителя в объеме, мембрана, на которую оказывает давление закачанный газ, выдавливает воду из расширительного бака.
Внутри бойлера косвенного нагрева находится нагревательный элемент, подсоединенный к системе отопления. При перегреве теплоносителя повышается температура ГВС, увеличивается нагрузка на трубы и важные конструкционные элементы, что приводит к порче дорогостоящего сантех оборудования.
Принцип работы расширительного бака с группой безопасности БКН заключается в предотвращении высокого давления в системе ГВС и возникновения гидроударов. Присутствуют обратный и сбросный клапаны, помогающие при аварийных ситуациях.
Подключение группы безопасности и расширительного бачка необходимое условие для длительной работы БКН, а также проведения бесплатного сервисного обслуживания. Производители оборудования часто отказывают в гарантийном ремонте если в обвязке к бойлеру не установлено предохраняющее оборудование.
Как рассчитать объём расширительного бака для БКН
Самые простые вычисления, которые дадут приблизительный результат заключаются в следующем. Объем бачка должен быть не менее 10% от общего объема БКН. Следовательно:
- бойлер на 100 литров подключается к емкости не менее 10 л;
- водонагреватель на 200 литров, нуждается в баке на 20 л.
После определения необходимого объема переходят к определению дополнительных характеристик:
- Подбор расширительного бака для БКН по назначению. Вода в ГВС более агрессивная, чем в системе отопления. В технической документации к буферной емкости должно быть указано основное предназначение. Ставить на бойлер можно только бачок, в инструкции которого прописана возможность использования для ГВС.
- Расчет по давлению — выбор расширительного бака для БКН облегчают специальные таблицы подбора. Входные параметры: то, какое начальное давление воздуха должно быть в расширительном баке для бойлера ГВС:
| Максимальное давление Рмах, бар | Начальное давление газа Р₀, бар | |||||||
| 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | |
| 1,0 | 0,25 | |||||||
| 1,5 | 0,4 | 0,2 | ||||||
| 2,0 | 0,5 | 0,33 | 0,16 | |||||
| 2,5 | 0,58 | 0,42 | 0,28 | 0,14 | ||||
| 3,0 | 0,62 | 0,5 | 0,37 | 0,25 | 0,12 | |||
| 3,5 | 0,67 | 0,55 | 0,44 | 0,33 | 0,22 | |||
| 4,0 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | ||
| 4,5 | 0,63 | 0,54 | 0,45 | 0,36 | 0,27 | 0,18 | ||
| 5,0 | 0,58 | 0,5 | 0,41 | 0,33 | 0,25 | 0,16 | ||
| 5,5 | 0,62 | 0,54 | 0,47 | 0,38 | 0,3 | 0,23 | ||
| 6,0 | 0,57 | 0,5 | 0,42 | 0,35 | 0,28 | |||
- Выбор по мембране — резина, используемая в бачке, влияет на качество жидкости подаваемой в ГВС и сроках эксплуатации предохранительного бачка. Распространенные материалы для изготовления мембран:
| NATURAL | Натуральная каучуковая резина для питьевой и не питьевой воды. Диапазон температур эксплуатации от -10 до +50°С. Эластична, но допускает частичную диффузию воды. Область применения — аккумулирование холодной воды. |
| BUTYL | Синтетическая бутиловая резина для питьевой и не питьевой воды. Диапазон температур эксплуатации от -10до+100°С. Менее эластична, чем NATURAL, но долговечна с точки зрения водонепроницаемости. Область применения — станции водоснабжения (наиболее универсальный материал). |
| EPDM | Синтетическая этилен/пропиленовая резина для питьевой и не питьевой воды. Диапазон температур эксплуатации от -10 до +100°С. Более влагопроницаема, чем бутиловая. |
| SBR | Используется только для не питьевой воды (котлы отопления). Диапазон температур эксплуатации от -10 до +100°С. Менее эластична. |
| NITRIL | Используется для активных сред (масел, топлива). Диапазон температур эксплуатации от -10 до +100°С. |
-
Выбор с учетом коэффициента температурного расширения системных жидкостей:
| Температура Мин. — Макс. | Вода |
| 4 — 5° С | 0,00 |
| 4 — 10° С | 0,03 |
| 4 — 15° С | 0,09 |
| 4 — 20° С | 0,18 |
| 4 — 25° С | 0,29 |
| 4 — 30° С | 0,43 |
| 4 — 35° С | 0,59 |
| 4 — 40° С | 0,78 |
| 4 — 45° С | 0,98 |
| 4 — 50° С | 1,19 |
| 4 — 55° С | 1,43 |
| 4 — 60° С | 1,68 |
| 4 — 65° С | 1,94 |
| 4 — 70° С | 2,22 |
| 4 — 75° С | 2,51 |
| 4 — 80° С | 2,82 |
| 4 — 85° С | 3,14 |
| 4 — 90° С | 3,47 |
| 4 — 95° С | 3,81 |
| 4 — 100° С | 4,16 |
| 4 — 105 | 4,53 |
Чтобы облегчить расчеты можно воспользоваться специальными онлайн калькуляторами. В исходные параметры нужно будет ввести объем бойлера. После этого программа рассчитает объем и начальное давление в газовой полости.
Гидробак для горячего водоснабжения имеет синий корпус (белый), для отопления красный.
Схема подключения бойлера с расширительным баком
Обвязка выполняется следующим образом:
- Вода к БКН подводится через обратный клапан. Такая мера предотвратит поступление нагретого теплоносителя в систему ХВС.
- Расширительный бачок лучше располагать в системе ГВС между обратным клапаном и бойлером. Это необходимо чтобы при открытии крана пользователю поступала сразу горячая вода. Допускается схема подключения расширительного бака к БКН, когда РБ ставится после бойлера. Функциональных отличий в работе группы безопасности не будет. При этом в ГВС сначала будет поступать остывшая вода из РБ, что не совсем комфортно.
Если обвязка бойлера с расширительным баком выполнена правильно при нагревании ГВС не будет срабатывать предохранительный клапан. Важно избежать двух крайностей:
- Перекачка расширительного бака — в этом случае давление будет выдавливать всю воду из емкости. Последствия: гидроудары и порча сантехнического оборудования при перегреве воды. Нужно снизить давление в баке. Для расчетов начальных параметров можно воспользоваться таблицей, приведенной выше.
- Заниженные показатели РБ — при нагреве теплоносителя будет срывать предохранительные клапана. Соответственно, эффективность группы безопасности будет сведена к нулю. Если не поднять давление в баке, даже при небольшом перегреве теплоносителя будет срабатывать группа безопасности.
Для системы горячего водоснабжения использующей бойлер косвенного нагрева важно установить группу безопасности, включающую предохранительный клапан, манометр и расширительный гидробак. Такая обвязка предотвратит порчу дорогостоящего сантехнического оборудования и уменьшит вероятность аварийной ситуации.