Расчет расширительного бака для системы отопления: Как рассчитать объем расширительного бака для системы отопления? – Расчет объёма расширительного бака онлайн. Рассчитать давление в расширительном баке.

Содержание

Как рассчитать расширительный бак для отопления: способы для разных систем

Содержание статьи:

При нагревании объем жидкости всегда увеличивается. Чтобы компенсировать эти температурные скачки в системе обогрева, необходимо устанавливать расширительные баки. На каждые 10 градусов объем может вырасти до 0,3%. Жидкость несжимаема, поэтому избытку некуда деваться. Он будет поступать в расширительный бак до полного остывания. Если лишнюю воду удалять, оставшееся пустое место после остывания контура наполнится воздухом. Из-за этого образуются воздушные пробки, которые могут привести к блокировке всего отопления. Расширительная емкость сможет устранить эту проблему. Чтобы обогрев функционировала правильно, нужно знать, как рассчитать расширительный бак для отопления.

Выбор расширительного бака для различных типов систем обогрева

Открытый расширительный бак

При установке отопительного оборудования можно использовать открытые и закрытые расширительные баки.

Открытые

Устройства открытого типа предназначены для использования в отопительной системе с естественной циркуляцией. Бак представляет собой открытую емкость, на ее дне оборудовано соединение. Саму емкость располагают в наивысшей точке. Из-за этого возникают неудобства в использовании. Бак нужно устанавливать на чердаке, кровле дома, чтобы контролировать уровень жидкости, нужно постоянно подниматься на чердак.

Открытые расширительные емкости нужно закрывать тепловой изоляцией. Ее изготавливают из листовой стали. Сверху на устройстве должен быть сделан люк для осмотра. Максимальный предел уровня жидкости будет контролироваться переливной трубкой, которая выходит на улицу.

Расширительные баки открытого типа выполняют несколько функций:

поддерживают объем теплоносителя во время колебаний температур;
восстанавливают объем жидкости при утечке;
при переполнении системы сбрасывают лишнюю воду в канализацию;
ограничивают гидравлическое давление;

удаляют воздух из системы.

Недостатком устройств является их большие размеры. Они склонны к возникновению внутренней коррозии отопительных приборов. Из-за этих недостатков емкости открытого типа используются в отопительных системах очень редко.

Закрытой

Бак закрытого типа

Расширительные баки закрытого типа – оптимальный вариант для отопления с естественной и принудительной циркуляцией. Благодаря появлению таких устройств появилась возможность функционирования системы отопления без контакта с атмосферой. Во время циркуляции теплоносителя не будут выделяться примеси, из-за которых образуется коррозия.

Использование такой системы продлевает срок эксплуатации труб и оборудования. Отопительный контур закрытого типа может работать под высоким давлением. При этом не нужна будет дополнительная подпитка.

Расширительные баки закрытого типа оборудуют в котельных. Их можно использовать круглый год, не опасаясь промерзания.

Требования при выборе расширительного бака

Расширительный бачок в системе отопления – один из важных элементов, который влияет на качество и безопасность работы. Поэтому при выборе нужно обращать внимание на определенные моменты:

Рекомендуется выбирать устройство с предохранительным клапаном. Им оснащено большинство современных баков. Если его нет, лучше приобрести отдельно. Если клапан будет часто срабатывать, значит неверно выполнены расчеты объема. Чтобы исправить ситуацию, можно приобрести дополнительное оборудование, которое устанавливается параллельно старому.
Наименьший объем емкости должен быть не менее 10% от всего объема системы.
Конструкция должна быть цельной, без механических повреждений.

Специалисты не рекомендуют приобретать очень дешевые устройства. Лучше отдавать предпочтение проверенным производителям. Только в этом случае будет гарантирован длительный срок эксплуатации.

Качество оборудования должно быть документально подтверждено. Оно должно соответствовать гигиеническим требованиям, иметь сертификаты международного образца.

Способы расчета размера бака

Методы расчета могут отличаться в зависимости от системы отопления. Для закрытого типа рекомендуется использовать математические формулы. Если используется открытая отопительная система, вычислить объем бака можно с помощью простого алгоритма.

Способ общего подбора

Объем емкости можно подобрать из расчета 10% от всего внутреннего размера отопительного комплекса.

Расчет по формулам

Чаще всего методом расчета объема расширительного бака для отопления закрытого типа является формула: А=Вх/К, где В – объем теплоносителя, С – параметры теплового расширения теплоносителя, К – параметры эффективности мембранного бака.

Расчет объема теплоносителя

Порядок расчета объема теплоносителя производится на основании трех методов.

Геометрический

Математический расчет производится при помощи суммирования всех элементов. Для этого потребуются:

Вместительность котла, которая прописана в паспорте.
Объем воды, который исчисляется в зависимости от количества секций в радиаторе. Вся информация об объеме одной секции прописана в документации с техническими характеристиками.
Количество воды в трубопроводе – вычисляют путем замеров всех длин.

Все элементы плюсуются, в итоге получается общий объем теплоносителя.

При заполнении системы

К самым точным методам подсчета относится заполнение системы водой. Для контроля объема используется водосчетчик. Если его нет, можно сливать воду в ведра и таким образом подсчитывать полученный объем.

Обобщенный метод

За 1 кВт мощности тепла котла принимают 15 литров от всего объема системы. В зависимости от видов отопительных приборов обобщенный метод будет иметь уточненную модификацию.

Если используются радиаторы, количество воды должно быть не менее 11 литров, в конвекторах – не меньше 7 литров. Для теплого пола объем должен составлять 18 литров.

В техническом паспорте оборудования производитель прописывает объем теплообменника. Количество воды в трубопроводе можно высчитать самостоятельно. Для этого нужно посчитать их длину и внутренний объем. Все показатели, включая котел, трубы и приборы, должны суммироваться. Полученный результат будет общим объемом отопительного комплекса.

Последствия неправильных расчетов

Чтобы избежать ошибок в расчетах, рекомендуется пригласить специалиста

Если объем расширительного бака будет рассчитан правильно, давление в процессе эксплуатации всегда будет стабильным. Все излишки воды, которые образовываются в процессе расширения, будут собираться в специальном резервуаре.

Когда расчеты проведены неправильно, в системе будут наблюдаться постоянные перепады давления. Если в закрытой системе отопления излишки горячей воды никуда не будут сбрасываться, произойдет авария. Могут лопнуть трубы, разгерметизироваться соединения.

Перепады давления в системе могут спровоцировать:

остановку работы всей отопительной системы;
замораживание, если остановка котла произошла в зимний период.

Если объема бачка недостаточно, контур нуждается в подпитке водой. Чаще всего с такой ситуацией сталкиваются владельцы котла со встроенным резервуаром.

Рекомендуется приобретать расширительный бачок с запасом по объему. Если запас не вошел в расчет, это негативно скажется на работе всей системы.

Чтобы вся площадь дома обогревалась полностью, необходимо грамотно рассчитывать все параметры оборудования. Ошибки в подборе могут привести к полному выходу системы отопления из строя.

Подбор и расчет расширительного бака для отопления

Для чего необходим такой бак и как он работает
Как правильно рассчитать требуемый объем расширительного бачка

Оборудуя систему автономного отопления, стоит задуматься о приобретении специального расширительного бака, предназначенного поглощать избыточное давление, образующееся в результате расширения теплоносителя под воздействием высокой температуры. Установка такого оборудования требует серьезного подхода, особенно важно правильно выполнить расчет расширительного бака для отопления, так как именно от этого элемента будет зависеть работоспособность всей обогревающей системы закрытого типа, которые признаны наиболее эффективными, так как из-за отсутствия контакта с кислородом, вся система меньше подвержена коррозийным процессам и окислению.

Кроме того, именно закрытая отопительная сеть позволяет размещать расширительный бак в любом удобном для вас месте, в отличие от открытой, где бак должен находиться в самой верхней точке системы.

Для чего необходим такой бак и как он работает

Принцип работы устройства компенсирующего переизбыток давления теплоносителя не имеет каких-то сложных технических решений и весьма прост, но, несмотря на это, даже небольшая ошибка в расчете расширительного бака для отопления может привести к поломке оборудования и выходу из строя всей отопительной системы.

Бак разделен на две части, между которыми находится эластичная мембрана. В ходе изготовления бака в верхнюю — воздушную часть накачивается воздух, который создает начальное давление в расширительном баке отопления. Затем бак подключается к сети и в нижнюю камеру начинает подаваться вода из самой системы, в момент, когда эластичная мембрана становится в нулевое, спокойное положение и как бы ложиться на плоскость воды, отопительная система считается полностью заполненной и готовой к запуску.

В момент расширения воды в результате нагрева, теплоноситель начинает поступать в расширительный бак, тем самым воздействуя на мембрану, которая в свою очередь сокращается за счет сжатия заполненного в нее воздуха, таким образом увеличивая внутреннее пространство бака и принимая в него избыток теплонесущей жидкости. Как только теплоноситель остывает и возвращается к первоначальному объему, воздействие на мембрану прекращается и воздух в верхней камере не испытывая воздействия возвращает мембрану в спокойное положение, тем самым автоматически регулируя давления в системе.

Стоит отметить что, покупая расширительный бак системы отопления очень важно не ошибиться с выбором модели, так как слишком большой бачок не сможет создать достаточного давления в отопительной системе, а слишком маленький наоборот не примет весь избыток теплоносителя.

Как правильно рассчитать требуемый объем расширительного бачка

Дабы провести правильный и безошибочный расчет расширительного бака для отопления следует просчитать общий объем отопительной сети. Для этого требуется сложить объем обогревательного котла, общий объем всех труб связанных в отопительную систему, а также объем дополнительных обогревательных приборов, если они присутствуют.Формула для расчета объема расширительного бака K = (KE x Z) / N, в которой:

КЕ — это общий объем всей отопительной системы;
Z — постоянное значения расширения жидкости теплоносителя;
N — величина эффективности мембранного бака.

Идеально точный расчет объема расширительного бака для отопления и всей отопительной системы произвести практически невозможно. Ну а примерно он рассчитывается исходя из значения, что 1 кВт мощности отопительного оборудования равен 15 литрам объема теплоносителя. В целом получается, что средняя мощность для обычного дома равна 44 кВт. Исходя из этого, по формуле получается КЕ = 15х44 = 660л.Константа расширения жидкости около 4%, для систем в которых используется обычная вода с максимальной температурой нагрева 95 градусов Цельсия. Нередко в системы закачивается не вода, а этиленгликоль в разном процентном соотношении. В данном случае коэффициент расширения рассчитывается по формуле:

10% — 4% х 1,1 = 4,4%20% — 4% х 1,2 = 4,8%

Зачастую, результативность работы мембранного бачка указана производителем, но и самому ее рассчитать не сложно:

N= (DV-DS) / ( DV+1)

где: DV — наибольшее допустимое значения давления в системе, как правило, оно равно допустимому давлению предохранительного клапана и для обычных бытовых систем отопления редко превышает показатель в 2,5 — 3 бар.DS — это значения давления начальной зарядки мембранного бака исходя из постоянного значения в пол атмосферы на 5 метров протяженности отопительной системы.

В итоге получается, что если общая площадь помещения, в котором оборудуется система отопления, равна 400 кв. м., максимальная верхняя точка системы равна 5 м, и расчётная мощность оборудования 44 кВт, то требуемый объем бачка при таких значениях будет:

КЕ 44х15=660л.DV 2,5 бар; DS =0.5 барN (2.5 — 0.5) / (2.5+1) = 0.57K 660×0.04 / 0.57 = 46.2

Исходя из полученных данных, необходимо подбирать расширительный бак для отопления объемом 50 литров, с начальным давление в 0,5 бар. Например, мембранный бак Reflex NG 50.Также для стандартных элементов отопительной системы существуют стандартные примерные значения:

Радиаторы около 10,5 л.
Теплые полы и другие греющие поверхности 17,0 л.
Конвекторы 7,0 л.

Коэффициент увеличения-расширения объёма воды и водогликолевой смеси в зависимости от температурных показателей:

°С	Содержание гликоля, %
	0	10	20	30	40	50	70	90
0	0,00013	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	0,0205	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	0,0359	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

объем, коэффициент заполнения и правила монтажа своими руками

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.

[nggallery id=211]

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. Нажмите на фото для увеличения.

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. Нажмите на фото для увеличения.

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.

[nggallery id=212]

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.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

инструкция для новичков и специалистов

Экспанзомат, или как его привыкли называть, расширительный резервуар, является важнейшим элементом любой автономной системы отопления (СО). Назначение данного устройства – компенсация теплового расширения и пополнение незначительных утечек теплоносителя. Если объем данной емкости будет слишком большой, то будет практически невозможно создать необходимое давление в СО. Слишком маленький резервуар может не принять в себя излишки теплоносителя. Именно поэтому так важно правильно подобрать объем расширительного бака для отопления. О методиках расчета экспанзомата и пойдет речь в данной публикации.

Конечным итогом вычислительных операций является: определение объема бака; минимального диаметра подводящей трубы; значение начального давления в устройстве и рабочее давление в системе.

Сегодня, существует три основные методики расчета объема расширительного бака для отопления: калькуляторы, размещенные на специализированных сайтах, программное обеспечение и самостоятельный расчет при помощи формул. При вычислениях с помощи онлайн-калькуляторов иногда получается значение с высокой погрешностью. Специализированное ПО, как правило, распространяется на платной основе, что довольно недешево. Далее, рассмотрим методику самостоятельного расчета.

Формула расчета экспанзомата

На первый взгляд – это сложно и занимает много времени. На самом деле, выполнить данные вычисления способен любой человек, знающий таблицу умножения.

Vбака = (Vсист * k) / N

где:
Vсист –объём всей СО.
K–температурный коэффициента жидкости в СО
N – величина эффективности экспанзомата.

Первое, что понадобиться сделать – это рассчитать объем теплоносителя в системе. Сделать это можно:

закачав ее водой (гликолевым антифризом), после чего слив и измерив объем жидкости (при помощи расходомера или измерительной емкости).
рассчитав объем самостоятельно.

Первый способ требует много времени и сил. Второй способ не требует трудозатрат. Рассчитывается общий объем СО исходя из мощности теплогенератора.

Важно! На 1 кВт мощности котельной установки требуется экспанзомат с емкостью 15 л.

Например: мощность котлоагрегата в СО – 30 кВт. Исходя из этого, общий объем системы будет равняться: 30 кВт х 15л. = 450 л.Итак: первая величина для расчета объема расширительного бака для отопления (Vсист) = 450л.

Второе значение (К) является постоянной величиной. Выяснить ее можно через справочную литературу.

Важно! Для воды константа равна 4%, для 10-ного этиленгликоля, – 4,4%; для 20%-ного 4,8%; Величина действительна для СО, в которых теплоноситель разогревается до 95°С.

На таблице представлена зависимость теплового расширения гликолевых антифризов от температуры нагрева и процентного содержания активного вещества в водном растворе.

Третье значение (N), чаще всего, хорошие производители указывают в документах к эспанзомату. Если данных нет, то произведем вычисления самостоятельно по формуле:

N = (Pmax — Pn) / (Pmax + 1)

где:
Pmax – значение максимально допустимого давления в СО.

Важно! В автономных СО квартир и частных домов, верхние пределы давления находятся в пределах 2,5-3 кг/см². Для того чтобы узнать точное максимально допустимое давление необходимо посмотреть настройку предохранительного клапана в группе безопасности.

Pn – начальное давление в емкости. Расчет делается исходя из 0,5 кг/см² на каждые 5м высоты СО.

Например: теплоноситель – вода; высота системы не более 5м.; допустимое давление 3 кг/см² тогда:

N = (3 — 0,5) / (3 + 0,5) = 0,71

Теперь, имея на руках исходные данные, можно начинать вычисления.

K = (450л x 0,04) / 0,71 = 25,35л

Совет: при вычислении объема экспанзомата в СО с водой в качестве теплоносителя, увеличьте расчетные значения на 15-20%. Если в СО будет циркулировать антифриз, то увеличьте расчетный показатель емкости расширительного бака на 50%.

Правила выбора экспанзомата

Большинство застройщиков, особенно тех, кто впервые сталкивается с созданием автономных СО, интересует вопрос: «Как выбрать расширительный бак для системы отопления?»

Грамотный подбор данного устройства можно условно разбить на четыре этапа. Алгоритм следующий:

Определите необходимый тип экспанзомата. Тут все просто: для открытых СО – открытый бак; для закрытых – мембранный (баллонный) резервуар.
Рассчитайте необходимый объем резервуара.
Обратите внимание на качество изделия. Важными моментами являются: качество металла корпуса и окраски, которая должна защищать устройство от коррозии; наличие регулируемого подрывного клапана; характеристики мембраны и наличие международного сертификата качества.
Совет: Сегодня, в широком ассортименте представлены баки со сменной мембраной. Если позволяют средства рекомендуем выбрать именно такую модель.
Определитесь с дизайном, размерами и формой устройства.

На российском рынке климатической техники есть емкости различного объема, горизонтальной или вертикальной ориентации, рассчитанные на разное рабочее и максимальное давление. Обратите внимание на цвет устройства: синий – для водяной системы; красный – для СО.

И последнее. Подбор расширительного бака для отопления – это достаточно ответственный процесс, от которого зависит стабильность работы СО. Доверьте выбор профессионалам.