Ємність для розширення теплоносія – необхідний елемент опалювальної системи. У процесі проектування виникає питання: як зробити розрахунок розширювального бака для опалення, визначити його обсяг і розміри? Параметри будуть залежати від декількох факторів, які детально будуть розглянуті в статті.
Для чого призначений розширювальний бак
Рідина, що циркулює в системі опалення, при нагріванні значно розширюється. У різних теплоносіїв цей коефіцієнт буде відрізнятися. Наприклад, вода, як теплоносій, набагато ефективніше. Вона має більш низький коефіцієнт розширення при нагріванні і більш високу тепловіддачу, ніж антифриз на основі етиленгліколю. Також збільшення обсягу залежить від робочої температури.
Щоб компенсувати підвищення рівня рідини в системі, вбудовується розширювальний бак, розрахунок якого буде залежати від:
Ємності відкритого типу
В даний час застосовуються три різновиди розширювальних баків. Найбільш допотопна використовується в гравітаційній системі опалення. Вона являє собою бак відкритого типу. Він встановлюється в самій верхній точці і служить не тільки для збору надлишків рідини, але і допомагає виводити повітря із системи.
Подібне опалення працює тільки на воді, тому що інші теплоносії досить токсичні. Їх використання у відкритій системі призведе до отруєння парами. Основний мінус відкритої системи – замерзання води при низькій температурі. Такий будинок неможливо взимку залишити на кілька днів без обігріву. Якщо це станеться, то расширившаяся при замерзанні вода, розірве труби опалення.
Розрахунок розширювальних баків відкритого типу виконується виходячи з коефіцієнта розширення води, у якій ця величина залежить від температури: чим вища вона, тим більше значення. Щоб підрахувати обсяг витісняється рідини при нагріванні, потрібно коефіцієнт, що відповідає робочій температурі, помножити на кількість теплоносія в системі опалення. Це дасть необхідний обсяг розширювального бака.
Наприклад, якщо є мережа з об’ємом 400 літрів води, що працює при температурі 75 градусів, то розширювальний обсяг: 400 * 0,0258 = 10,32 літрів.
Для відкритої системи робити розмір бака з запасом немає сенсу, оскільки подібна конструкція передбачає перепускного горловину, яка з’єднана з каналізацією. У неї стікають надлишки води у разі перевищення температури номінального значення.
Герметичні розширювальні баки
Наступною різновидом є розширювальні баки закритого типу. Вони застосовуються як самопливних системах, так і при опалення з примусовою циркуляцією. Основна відмінність закритих баків – їх повна герметичність. Це зроблено для запобігання контакту води з атмосферним повітрям, в якому міститься велика кількість кисню, що згубно позначається на стані труб. Надлишки тиску тут скидаються в атмосферу за допомогою запобіжних клапанів.
Розрахунок розширювального бака цього типу відбувається, як і у попереднього. Однак тут потрібно додати об’єм повітря, який буде стискатися при витіснення води в бак. На відміну від рідин, гази володіють значною здатністю стискатися. Тому обсяг повітря в баку можна залишати невеликим – близько 30% від обсягу для води.
Як працює розширювальний бак мембранного типу
Основна різновид сучасних систем обігріву – примусове опалення з розширювальним баком мембранного типу. Він відрізняється від звичайної наявністю герметичної ємності гумової прошарку, що відокремлює рідинну частину від повітряної.
Коли система повністю заповнена, рідина в баку досягає верхнього рівня мембрани. Під час нагрівання теплоносій починає розширюватися і, долаючи опір мембрани і повітря, піднімається до верхнього рівня бака до тих пір, поки тиск стисненого повітря і тиск теплоносія не зрівняються. Якщо тиск антифризу значно перевищить допустимі значення, то спрацює запобіжний клапан системи безпеки.
При розрахунку розширювального бака для опалення закритого типу коефіцієнт розширення вноситься поправка, пов’язана з використанням антифризу. Він збільшує свій об’єм приблизно на 15 % більше води.
Розрахунок закритого розширювального бака мембранного типу
При визначенні розміру бака мембранного типу можна піти по простому шляху. Знаючи, що коефіцієнт розширення води при температурі 80 градусів становить 0,029, а також об’єм системи, можна зробити примітивний розрахунок.
Припустимо в системі 100 літрів. Помноживши кількість рідини на коефіцієнт, отримаємо обсяг розширення 2,9. Для спрощеного розрахунку необхідно це значення збільшити в 2 рази. Крім цього, згадуємо, що розширення антифризу приблизно більше води на 15%, і додаємо цю величину. Вийшло близько 7 л.
Для більш точного розрахунку розширювального бака, слід скористатися формулою:
V = (V + Vv) * (Pe + 1) / (Pe – Po), де
V – необхідний об’єм мембранного бака для системи опалення.
Ve – об’єм теплоносія, що виходить при нагріванні системи. Це сумарний всіх опалювальних приладів, труб, котла.
Vv – обсяг водяного затвора в баку. Іншими словами – кількість рідини, яка завжди присутня в бачку, внаслідок гідростатичного тиску. Приблизно 20% у баках невеликого розміру і близько 5% у великих. Але не більше 3 л.
Po – постійний тиск. Залежить від висоти стовпа рідини в системі.
Pe – максимальний тиск, що виникає при спрацьовуванні запобіжного клапана.
Висновок
Розрахунок розширювального бака – нескладний процес, доступний кожному, хто знайомий з простими арифметичними діями. Потрібно лише враховувати конструкцію опалювальної системи, її об’єм та тип теплоносія.
