Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт
Устройство газового котла со встроенным расширительным баком
Перед проведением расчетов по подбору расширительного бака следует знать, что большинство настенных котлов оборудованы встроенными расширительными баками. Объем встроенного бака указан в технической документации котла. При пересчете объема системы отопления по мощности котла (умножением 1кВт мощности по теплу на 15 литров) сверяют соответствие бака объему сооружаемой системы. При недостатке устанавливается дополнительный бак. Его объем рассчитывается за вычетом встроенного экспанзомата. Напольные котлы, как правило, не имеют встроенного оборудования.
Расчет выглядит следующим образом:
К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375
3,0 – давление в системе, максимальное, атм.;
1,5 – давление воздуха за мембраной, атм.;
0,375 – показатель эффективности бака, К.
Объем теплоносителя: В = 31х15 = 465 литров.
Тогда объем бака составит:
А = 465х0,04/0,375 = 49,6 литра.
Выбирается расширительный бак объемом не менее 50 литров с давлением воздуха в 1,5 атм. Общий способ подбора (10% от А) показывает необходимость применения бака объемом не менее 46,5 литров. В таком случае размер экспанзомата всегда округляется до большего объема – 50 литров.
Давление воздуха, включенное в расчет (1,5 атмосферы), можно изменить. На расширительных баках имеется встроенный клапан для заполнения воздухом. К нему можно подключить ручной насос и поднять давление в случае, если заводское давление составляет меньшую величину
При этом необходимо соблюдать осторожность – при значительном повышении давления можно повредить мембрану, поэтому процесс нужно контролировать по манометру. Клапан также выполняет функцию сброса давления при его поднятии до предельных значений. При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% — это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом
При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% — это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом.
Где устанавливается расширительный бак на отопление
Установка мембранного расширительного бака в системе отопления может быть выполнена в любом месте. Рассмотрим два варианта: на обратке и на падающем участке трубопровода.
На обратке – признается, как наиболее удачный вариант, который способствует работе мембранного бака в оптимальных условиях. Это позволяет продлить срок эксплуатации оборудования.
Вариант присоединения бака на подающем участке магистрали не отличается стабильной работой. Вода, проникающая в бак будет иметь повышенную температуру. Не исключено проникновение пара в расширительную емкость. Давление компенсируется слабо, снижается срок службы расширительного оборудования.
Важно! Присоединяйте бак в систему через «американку» с краном для отсечения системы. Мембранный расширитель в любое время можно вывести из схемы для ремонтных работ или замены на новый бак
Тройник позволяет сливать воду не затрагивая остальные части отопительной системы.
Подключение расширительного бака на подачу
Что же означает «установка бака на подачу»? Очень даже просто — это такой тип установки расширительного бачка, при котором циркуляционный насос выкачивает давление из расширительного бочонка. То есть бак устанавливается на всасывающей стороне насоса. Рассмотрим ниже, как это отобразится на работоспособности системы домашнего отопления в целом.
После сборки такой отопительной цепи, при которой насос качает из расширительного бака, мы наполняем ее водой. Пусть, для примера, будет закачано воды на 1 бар статического давления. Когда будет включен насос, он начнет создавать динамическое давление. Это легко можно увидеть, посмотрев на показания манометров, установленных в разных углах системы.
И так, насос включен. Он создает давление в 1,5 атмосферных давления. На ближайшем к нему манометре отображаются показания давления равные 1,4 бар. Пока жидкость в системе добирается до последующих измерительных приборов, давление опускается все ниже и ниже.
Когда жидкость совершает практически полный круг обращения по системе и доходит до установленного расширительного бачка — можно увидеть, что динамическое давление системы отопления будет равняться статическому. И на участке между насосом и бачком давление опустится еще ниже, снижая нагрузку на систему.
Расширительный бак открытого типа для систем отопления
Большие отопительные структуры используют дорогие баки закрытого типа.
Они характеризуются герметичностью корпуса с внутренней резиновой перегородкой (мембраной) благодаря которой происходит регулировка давления при расширении теплоносителя.
Для полноценной работы домашних систем, расширительный бачок открытого типа — подходящая альтернатива, не требующая специальных знаний или профессиональной подготовки для эксплуатации и дальнейшего ремонта оборудования.
Открытый бак выполняет некоторые функции, для бесперебойной работы отопительного механизма:
- «забирает» излишки нагретого теплоносителя и «возвращает» охлаждённую жидкость назад в систему для регулировки давления;
- выводит воздух, который, благодаря наклону труб с парой градусов, сам поднимается к расширительному открытому бачку, расположенному в верхней точке отопительной системы;
- особенность открытой конструкции позволяет добавлять испарившийся объем жидкости непосредственно через верхнюю крышку бачка.
Принцип действия
Рабочий процесс подразделяется на четыре простых этапа:
- наполненность бачка на две третьих при нормальном состоянии;
- увеличение поступающей жидкости в бак и возрастание уровня заполнения при нагревании теплоносителя;
- уход жидкости из бачка при снижении температуры;
- стабилизация уровня теплоносителя в баке до изначальной позиции.
Конструкция
Форма расширительного бачка существует в трёх вариантах: цилиндрической, круглой или прямоугольной. На верхней части корпуса располагается крышка для осмотра.
Фото 1. Устройство расширительного бачка открытого типа для систем отопления. Указаны составные части.
Сам корпус изготовлен из листовой стали, но при самодельном варианте возможны и другие материалы, к примеру, пластик или нержавейка.
Справка. Бак покрывают антикоррозийным слоем, чтобы предотвратить преждевременное разрушение (в первую очередь, это касается железных ёмкостей).
Система открытого бачка включает несколько различных патрубков:
- для соединения расширительной трубы, через которую вода наполняет бак;
- при стыке переливной, для выливания излишков;
- при соединении циркуляционной трубы, по которой теплоноситель заходит в систему отопления;
- для подключения контрольной трубы, предназначенной для ликвидации воздуха и регулировки наполненности труб;
- запасного, необходимого при ремонте для сброса теплоносителя (воды).
Объём
Правильно рассчитанный объём бачка влияет на длительность эксплуатации совместной системы и бесперебойное функционирование отдельных элементов.
Маленький резервуар приведёт к поломке предохранительного клапана, из-за частого срабатывания, а слишком большой потребует дополнительных финансов при покупке и обогревании лишнего объёма воды.
Влиятельным фактором будет и наличие свободного пространства.
Внешний вид
Открытый бак — металлический резервуар, у которого верхняя часть просто закрывается крышкой, с дополнительным отверстием для долива воды. Корпус бака бывает круглым или прямоугольным. Последний вариант более практичен и надёжен при установке и креплении, но круглый имеет преимущество в виде герметичных бесшовных стенок.
Важно! Прямоугольный бак требует дополнительного усиления стенок при внушительном объёме воды (самодельный вариант). Это утяжеляет весь расширительный механизм, который нужно поднимать на самую верхнюю точку отопительной системы, к примеру, на чердак
Достоинства:
- Стандартная форма. В большинстве случаев — прямоугольник, который можно установить и подключить к общему механизму самостоятельно.
- Простая конструкция без чрезмерного количества управляющих элементов, что позволяет легко контролировать бесперебойную работу резервуара.
- Минимальное количество соединительных элементов, что придаёт корпусу прочность и надёжность в процессе работы.
- Среднерыночная цена, благодаря вышеизложенным фактам.
Недостатки:
- Малопривлекательный внешний вид, без возможности скрыть толстостенные громоздкие трубы за декоративными панелями.
- Низкий КПД.
- Использование воды, в качестве теплоносителя. При других антифризах испарение происходит быстрее.
- Резервуар не герметичен.
- Необходимость постоянного добавления воды (раз в неделю или раз в месяц) из-за испарения, которое, в свою очередь, влияет на завоздушивание и нормальное функционирование отопительной системы.
- Присутствие воздушных пузырьков приводит к внутренней коррозии элементов системы и снижению срока эксплуатации и теплоотдачи, появлению шума.
Как отрегулировать давление в расширительном баке
Отладка проводится только после выключения системы и слива жидкости из нее:
- Отключите котел. Если бак расположен сразу за ним – перекройте линию подачи воды и магистраль, идущую к стоякам.
- Спустите теплоноситель через сбросное устройство. Делать это через предохранительный клапан нельзя – после такой манипуляции он может начать подтекать.
- Присоедините манометр к золотнику и измерьте давление в демпфере. При проблемах с расширительным бачком оно будет ниже нормы или даже нулевым.
- Подкачивать гидробак нужно автомобильным насосом или автокомпрессором. Обязательно контролируйте параметры давления. При повышенных показателях лишнюю жидкость спустите через золотник.
- Уберите насос, залейте в трубы теплоноситель и запустите отопление. Если все сделано правильно, система будет работать устойчиво.
Как проверить и накачать расширительный бак
Перед тем, как подключить и заполнить резервуар теплоносителем, необходимо проверить давление в воздушной камере бачка на соответствие давлению в отопительной сети. Для этого со стороны воздушного отсека откручивается или снимается пластмассовая заглушка, а под ней находится обычный золотник, знакомый вам по автомобильным камерам. Манометром измеряете давление и подгоняете его под свою систему, подкачивая насосом или спуская нажатием на шток золотника.
К примеру, расчетное давление в сети после заполнения должно составлять 1.3 Бар. Тогда в воздушном отсеке расширительного бака надо сделать 1.1 Бар, то бишь, на 0.2 Бар меньше. Фокус в том, чтобы резиновая «груша» бачка была поджата со стороны воды. Иначе при остывании сжавшийся теплоноситель станет затягивать воздух через автоматические воздухоотводчики, что недопустимо. После настройки открываете кран, производите заполнение всей системы теплоносителем и спокойно запускаете котел.
Способы подключения
Расширительный аппарат подключают как на обратной, так и на подающей части магистрали.
Подсоединение на обратке считается более надёжным, позволяет расширителю функционировать в оптимальном режиме, а также эксплуатировать мембранный резервуар дольше.
При подключении на подающей части магистрали жидкость, попадающая в ёмкость, будет иметь более высокую температуру, кроме того, в некоторых ситуациях не удастся избежать попадания пара в резервуар, что значительно снизит время эксплуатации мембранных баков и не позволит компенсировать давление должным образом.
Внимание! Правильным считается подключение бака к контуру через «американку» с отсекающим краном, что позволяет в любой момент изолировать и отсоединить расширитель для замены или ремонта, не ожидая, пока остынет жидкость. При установке второго крана и тройника, возможно слить воду из бака, не трогая остальную систему
Как правильно установить и закрепить бак в разных типах систем отопления
Для систем отопления различного типа существуют свои принципы установки расширительных баков.
Как поставить в открытой
Открытая система отопления ― единый сосуд сложной формы, в котором происходит естественная циркуляция жидкости. Контакт с воздухом совершается через расширительный бак, который представляет собой открытую ёмкость большого объёма с крышкой, она нужна только для того, чтобы внутрь не попадал мусор. Такие резервуары устанавливают на чердаке и периодически доливают воду по мере испарения.
Фото 1. Расширительный бак, установленный в открытой системе отопления. Изделие находится в самой верхней точке отопительной схемы.
Расширительный бак монтируют в верхней точке контура, потому что горячая вода, как и пузырьки воздуха, стремятся кверху, а слив остывающей жидкости происходит самотёком. При отсутствии чердака это наивысшая точка разгонного коллектора однотрубной системы. Ёмкости не оборудуют мембранами или запорными кранами, поэтому их установка не потребует больших финансовых затрат.
Каким образом устанавливать в закрытой
Выбрать ёмкость для закрытой системы несколько сложнее, потому что тут придётся опираться на расчёты и объём отопительного контура. В данном случае правильное место выбирают относительно отрезка самого спокойного течения жидкости внутри контура, без смешивания потоков или завихрений. Оптимальный участок для этого — перед насосом циркуляции. Здесь бачок выполняет функцию компенсатора теплового расширения и гасит гидроудары.
Устанавливая расширительную ёмкость в закрытом контуре, необходимо обязательно монтировать предохранительный клапан, который будет сбрасывать избыточное давление. Если при покупке котла в комплекте шёл расширительный бачок, но после монтажа оказалось, что его объёма недостаточно (он должен составлять не меньше 10% общего объёма вода), на это обычно указывает слишком частое срабатывание клапана для сброса давления, можно приобрести дополнительный бак и подсоединить его параллельно первому.
Для закрытой системы предназначены мембранные расширительные резервуары, которые лучше расположить вертикально. При этом теплоноситель поступает в ёмкость сверху, вытесняя из отделения для воды весь воздух.
Фото 2. Схема устройства расширительного бака мембранного типа. Стрелками показаны составные части конструкции.
Устройство мембранного бака следующее: внутри пространство поделено на два отсека, разделённых эластичной мембраной. Когда в баке накапливается жидкость и повышается давление, вода давит на мембрану и воздух в верхнем отделе сжимается. Вертикальное положение в таком случае считается оптимальным, оно позволяет легче компенсировать избыточное давление и продлить срок службы мембраны.
Какое давление должно быть в демпфере
Сначала надо вычислить статическое давление водяного столба в неработающей теплосистеме. Считается, что на 1 м водяного столба приходится 0,1 Бар. Если знать высоту от гидробака до самой высокой точки отопительной системы в здании, можно все подсчитать. Допустим, оно равно 11 м. Значит, искомый показатель будет 0,1х11 = 1,1 бар.
Затем вычисляем давление в демпфере по формуле:
Ро = Рст+ 0,2 Бар
Где Ро – искомый показатель.
Рст- давление водяного столба.
1,1+ 0,2 =1,3 Бар.
Получаем ответ: качать газовую подушку демпфера нужно до 1,3 Бар.
Повышенное давление в гидробаке неработающей теплосистемы предохраняет его от заливания жидкости внутрь. Холодная вода или незамерзающий раствор не могут продавить мембрану, поэтому остаются в трубах. Образуется резервный объем, который пока заполняет газ. После включения отопления его место займет образовавшийся лишний объем жидкости.
Когда включается котел, в системе создается рабочее давление, которое доходит до 2 Бар и более. Теперь оно выше, чем в гидробаке, поэтому нагретый теплоноситель легко сдвигает мембрану и занимает освободившееся пространство.
Выбор оборудования
Подводя итоги, можно сказать следующее: для открытой отопительной системы берите соответствующий тип расширительного бака, для закрытой это правило также действует. Вообще, открытый бачок можно даже сделать своими руками, ничего сложного там нет. Самое главное — соблюсти правило размещения, о котором было написано выше.
По поводу приобретения бачков закрытого типа стоит сразу предостеречь: внешне они очень похожи на гидроаккумуляторы для системы водоснабжения. Но это разные типы оборудования, они не взаимозаменяемы. Ориентируйтесь на маркировки, проставленные на изделии, в них указаны допустимые показатели температуры и давления. Для расширительного бачка это 120 градусов и 3 Бара, а для гидроаккумулятора — 70 градусов и 10 Бар.
Еще одним критерием выбора расширительного бачка является его необходимый объем
Ведь важно, чтобы в него влезло нужное количество теплоносителя. Расчет этого показателя осуществляется не так уж просто, хотя, в принципе, существуют различные онлайн-сервисы для проведения данной операции
Но любая программа может дать сбой, поэтому расчеты все же лучше осуществлять вручную. Для этого вам надо посчитать, сколько всего воды входит во всю отопительную систему во время эксплуатации последней. То есть вам нужно учесть следующее:
- количество жидкости в емкости отопительного котла. Этот показатель берется из технического паспорта оборудования,
- количество теплоносителя во всех магистралях. Для этого нужно найти площадь поперечного сечения каждого участка трубопровода (используя формулу площади круга), а затем умножить получившееся число на длину того же участка,
- количество жидкости в каждом радиаторе, подключенном к системе отопления. Этот показатель также берется из технического паспорта изделия.
После всех произведенных расчетов полученные числа складываются, а затем вычисляется 10% от суммы. Это и будет необходимый объем емкости расширительного бачка.
Особенности выбора бака
Главный фактор выбора мембранного бака – его объем. При расчете оптимального объема резервуара следует учитывать следующие нюансы:
- количество пользователей водопроводной системы;
- количество точек водозабора: кранов, выходов для душа и джакузи, выходов для бытовой техники и котлов, которые работают с водой;
- производительность насоса;
- максимальное количество циклов включения/выключения насоса за один час.
Для расчета приблизительного объема бака можете воспользоваться такими ориентирами от специалистов: если количество пользователей не более трех, а производительность насоса составляет не больше 2 куб.м./ч, то вполне достаточно резервуара объемом 20-24 л; если количество пользователей от четырех до восьми, а производительность насоса колеблется в рамках 3-3,5 куб.м./ч, потребуется резервуар объемом 50-55 л.
Выбирая бак, помните: чем скромнее его объем, тем чаще придется включать насос и тем выше риск перепадов давления в водопроводной системе.
Устройство и функции расширительного бака в отопительной системе
Независимо от типа отопительной системы, расширительный бак представляет собой полую емкость, подключенную к отопительному контуру.
Общий принцип действия заключается в следующем: в зависимости от увеличения объема, излишки теплоносителя, или имеющегося в системе воздуха, поступают в расширительный бак. За счет этого осуществляется регулирования давления в отопительной системе.
Реализация данного принципа различается в зависимости от особенностей конструкции и разновидности отопительной системы.
Центральное отопление
Конструкция отопительной системы многоквартирного дома подразумевает установку расширительного бака в верхней точке системы, как правило, на чердаке. При этом функция расширительного бака заключается в приеме воздуха, вытесненного в ходе циркуляции теплоносителя.
В данном случае расширительный бак – это герметичная емкость, оборудованная водоразборным краном или сбросным вентилем.
Автономное отопление открытого типа
Автономное отопление открытого типа подразумевает постоянный контакт теплоносителя с атмосферным воздухом как результат естественной циркуляции. В данном случае расширительный бак является точкой контакта и принимает излишки теплоносителя (вследствие теплового расширения) и вытесненный воздух.
Расширительный бак системы открытого типа – это не герметичный резервуар произвольного объема. Естественное испарение жидкости компенсируется посредством периодического долива.
Автономная система закрытого типа
Функция расширительного бака в автономных системах закрытого типа заключается в компенсации увеличения объема нагретого теплоносителя, и, как следствие, в снижении давления теплоносителя на трубы.
В подобных системах применяются расширительные баки мембранного типа. Воздушная и водяная камеры разделены резиновой мембраной, препятствующей насыщению теплоносителя кислородом. Мембрана выполняет функцию компенсации повышения давления в системе.
Также функция регулирования давления в отопительной системе выполняется предохранительным клапаном, позволяющим устранить избыток давления.
Установка в системе отопления закрытого типа
По мнению экспертов, установка подобного прибора может проводиться в любой точке отопительной системы, но лучше всего закреплять расширительный бак на трубопроводе перед циркуляционным насосом.
Обратите внимание! Есть и исключение из этого правила: резервуар нельзя устанавливать после насоса или сразу за котлом, ведь в нём будет скапливаться избыточное давление.
Расширительный бак в закрытой системе отопления
Монтаж ёмкости может осуществляться в любом положении, но верхнее расположение воздушной камеры считается оптимальным вариантом. В данном случае пузырьки воздуха будут стремиться кверху. Они не попадут в теплоноситель, что предотвратит возникновение аварийных ситуаций даже при повреждении прокладки. Для отвода скопившегося воздуха в закрытой системе отопления предусмотрен специальный клапан.
Обратите внимание! Идеальным вариантом будет установка расширительного бачка перед отопительным прибором, котлом и насосом, на обратном трубопроводе (здесь стабильное давление).
Прибор фиксируют на трубе при помощи фитингов на тройнике, перед бачком и после устанавливают кран. Он необходим для проверки и обслуживания устройства перед запуском отопительной системы. Чтобы определить исправность ёмкости, перекрывают кран, включают отопление и наблюдают за показаниями манометра.
Когда стрелка достигнет единицы, открывают вентиль и смотрят на циферблат манометра. При исправности резервуара давление должно опуститься до 0,2 атмосферы. Это связано с вытеснением лишней жидкости.
Во время эксплуатации отопительной системы возникают случаи, когда объёма компенсационной ёмкости не хватает для эффективной работы отопления. В этом случае нет необходимости снимать бачок и заменять его большим по объёму резервуаром. Будет целесообразнее установить дополнительную ёмкость.
Схема подключения расширительного бака в систему отопления закрытого типа
Если расширительный бак устанавливают в отопительную систему с естественной циркуляцией теплоносителя, то здесь необходим паровой клапан. Основной задачей такого прибора считается сброс лишнего давления, которое возникает во время нагревания жидкости выше рекомендованных температур.
Заключение по теме
Итак, расширительный бачок открытого типа — это обычная емкость без верхней части. Ее конструкцию определяет основной принцип — соприкосновение с воздухом. Часто емкость снабжают крышкой, которая служит в качестве прикрытия внутреннего объема прибора от мусора. Это простой резервуар без запорной арматуры, уплотнительных элементов и других приспособлений. Это просто бак.
Читайте далее:
Виды, устройство и принцип работы расширительных баков для отопления
Расширительные бачки для системы отопления – как их правильно выбрать
Варианты, как залить воду в систему отопления закрытого типа
Чем примечательна система отопления с принудительной циркуляцией закрытого типа
Виды, функции и конструктивные особенности расширительных баков
