Розрахунок розширювального бака: правила розрахунку з прикладами, види баків, призначення та поради фахівців

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:

  • Кількості рідини в системі.
  • Конструкції опалення. Існують два різновиди: закритого і відкритого типу. Для кожної з них розрахунок обсягу робиться по-різному.
  • Критичної температури рідини в системі. Якщо робити розрахунок по робочій температурі, то розмір бака буде нижче, але слід враховувати аварійні ситуації, коли теплоносій близький до переходу в пароподібний стан, що значно збільшує його обсяг.
  • Типу рідини. Застосовується кілька різних речовин: вода, антифриз, вода з додаванням спирту, масло. Для кожного з цих теплоносіїв буде різним розрахунок обсягу розширювального бака.
  • 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.

    Дивіться також:  Сенсорний вимикач: схеми підключення, пристрій і принцип роботи

    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.

    Дивіться також:  Інверторний апарат: рейтинг, огляд, характеристики, відгуки про виробників

    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.