Расширительный бак ГВС и систем жидкостного отопления

Расширительный бак ГВС и систем жидкостного отопления.

Расширительные баки (экспанзоматы) (от англ. «expand » – расширять) служат для компенсации избыточного расширения рабочей жидкости (теплоносителя) в системах отопления, горячего водоснабжения или солнечной системы нагрева воды. Не применяется для холодного водоснабжения.

Баки при работе практически не имеют динамических нагрузок по причине медленного заполнения и опорожнения теплоносителем при функционировании системы отопления. Баки до 35 л допускается подвешивать к трубопроводам или на кронштейны. Кронштейны включают в себя воздушник, предохранительный клапан и манометр.

Баки объемом более 35 литров имеют ножки для установки на пол. Также баки не обязательно крепить анкерными – болтами к полу. Перед заполнением необходимо проверить противодавление в баке, которое обычно устанавливается заводом как 1,5 бара. При работе системы противодавление должно быть отрегулировано в соответствии с рабочим давлением в системе.

Вследствие нагревания жидкого теплоносителя в трубопроводе при изменении его температуры увеличивается объем жидкости. В случае применения в качестве теплоносителя воды нагрев на 1 °С увеличивает объем на 0,029 %. Этиленгликолевые теплоносители при нагреве на 1 °С увеличивает объем на 0,04–0,048 %.

Пример: при нагреве воды от комнатной температуры 20 °С до рабочей 80 °С, т. е. на 60 °С, объем теплоносителя увеличивается на 0,029 · 60 °С = 1,74 %, т. е., если в системе 300 л теплоносителя, то объем увеличивается на 5,22 л.

Увеличение объема теплоносителя неизбежно вызовет рост давления в системе – следует либо компенсировать выросший объем, либо предусмотреть сбросное предохранительное устройство (сброс давления) для удаления излишков жидкости во избежании аварии в системе. Сброс воды необходим только в крайнем аварийном случае, иначе при понижении температуры будет падать давление, что приведет к остановке АОГВ или недостаточному прогреву крайних точек отопления. В закрытых системах отопления по этой причине и устанавливаются расширительные баки.

В системе отопления горячей воды по мере нагревания теплоносителя (иногда до 100–110°), происходит медленное расширение (а при остывании – медленное сужение). Мембрана вначале растягивается за счет пластических свойств резины, а при охлаждении сжимается и медленно возвращает теплоноситель в систему. Движение мембраны происходит за счет воздуха, закаченного в бак и оказывающего противодавление.

Для систем отопления и внутреннего теплоснабжения в жилом, гражданском и промышленном строительстве в качестве теплоносителя применяется в основном вода. Вода циркулирует в трубах либо под действием сил гравитации (естественная циркуляция), либо побуждаемая циркуляционным насосом.

В системах открытых (без давления) для их защиты расширительный бак должен устанавливаться выше самой верхней точки системы. Конструктивно зеркало жидкости свободно контактирует с атмосферным воздухом. Основное требование при установке расширительного бака – между системой отопления и баком не должно быть запорных устройств.

В закрытых системах (под давлением) расширительный бак монтируется в котельной (тепловом узле) с накачкой воздуха больше на 0,2 bar статического давления теплоносителя, чем в системе отопления. Здесь можно предусмотреть кран для обслуживания, но для устранения ошибки обязательно опломбировать от случайного перекрытия.

В системах отопления большого объема применяются расширительные баки с воздушным компрессором. В этих баках газ стравливается в атмосферу при сжатии мембраны. В этом случае бак может быть заполнен теплоносителем практически на 95 %. При снижении же температуры воды в системе автоматика включает компрессор, который «выдавливает» теплоноситель из бака, накачивая воздух «под мембрану».

Исходными данными при расчете расширительного мембранного бака будут являться:

1) Объем теплоносителя (воды) в системе, V_сист, л. Данная величина может быть вычислена в зависимости от мощности системы.

2) Статическая высота (статическое давление). Высота столба жидкости в системе. Один метр столба жидкости создает давление 0,1 бара.

3) Предварительное давление расширительного мембранного бака, Р_предв – давление газа в газовой камере пустого расширительного мембранного бака при комнатной температуре. Эта величина должна равняться статическому давлению в системе отопления + 0,2 bar. Таким образом, до введения системы в работу, давление газа в баке компенсирует статическое давление жидкости, в результате чего мембрана бака находится в равновесии и бак еще не заполнен.

4) Максимальное давление, Р_макс – максимальное давление в системе в месте установки расширительного мембранного бака после заполнения.

5) Средняя температура системы, Т_ср, °С – средняя температура системы в процессе ее работы.

Порядок расчета:

1) Определяется коэффициент расширения жидкости К_расш (прирост объема, %) при ее нагреве (охлаждении) от 10 °С (принимается, что система заполняется при температуре 10 °С) до средней температуры системы.

2) Определяется объем расширения V_расш – объем жидкости, вытесняющейся из системы при ее нагреве от 10 °С до средней температуры системы.

Пример на V_сист = 300л и теплоноситель вода: (0,029·(70-10)) ·300/100 = 5,22 л

3) Определяется коэффициент заполнения расширительного мембранного бака (коэффициент эффективности) К_зап – при заданных условиях работы, который показывает максимальный объем жидкости (в процентах от полного объема расширительного мембранного бака), который может вместить бак. Все давления в формуле – абсолютные.

Пример при высоте отопления 4 м – К_зап = (1,4– 0,4) / 1,4 = 0,57

4) Определяется потребный полный объем V расширительного мембранного бака и вводится коэффициент запаса 1,25.

Пример для 2-х этажного дома с V воды в трубах 300 л и высотой стояков 4 м V=(5,22·1,25)/0,57 = 11,44 то есть 12 литров

5) Выбирается модель расширительного мембранного бака с округлением в сторону ближайшего целого.

Источник: masterlipetsk.ru