Розрахунок мембранного розширювального бака

Для розрахунку робочого об'єму мембранного розширювального бака необхідно визначити сумарний об'єм системи опалення додаванням водяних об'ємів котла, опалювальних приладів, трубопроводів.

Об'єм системи, літр/кВт

• Доставка
• Оплата
• Обмін та повернення
• Виконані промислові об'єкти
• Виконані об'єкти приватний сектор
• Документація до обладнання
• Огляди
• Карта сайту
• Про нас
• Контакти

Онлайн підбір баків

Знаючи максимальний обсяг споживаної води А_мах (літри/хв.) та потужність насоса, можна розрахувати обсяг запасу води V_u = K A_max та, використовуючи таблицю, вибрати відповідний об'єм бака V_t. Формула розрахунку наведена нижче:

• V_t - Об'єм бака (літри);
• А_мах (бар) - максимальний обсяг споживаної води (літри/хв);
• P_min (бар) – мінімальний тиск, при якому відбувається запуск насоса;
• Р_мах (Бар) - максимальний тиск, при якому насос відключається;
• Р_рrес (Бар) - початковий тиск в баку.
• К - коефіцієнт, відповідний потужності насоса Р, розрахунку обсягу запасу води V_u = К А_мах.

Приклад розрахунку гідроакумулятора

• Amax = 115 літри/хв.
• Pmin = 1.5 бар
• Pmax = 3.5 бар
• Pprec = 1.3 бар
• Потужність насоса = 4 л. (К = 0.375)

Увага: встановити початковий тиск бака на рівні -0.2 бар з огляду на пусковий тиск насоса.

Встановлення та підключення розширювального мембранного бака опалення

Правильний розрахунок та встановлення мембранного бака опалення дозволяє компенсувати теплове розширення води при нагріванні в котлі. Можна заощадити, поставити бак дешевше. Так найчастіше і роблять майстри, які встановлюють систему опалення в будинку за договором.Якщо є сумніви як установка, то краще зробити все своїми руками, так надійніше.

Застосування мембранних розширювальних баків

Насамперед потрібно розібратися, з яких причин потрібне встановлення мембранного бака-розширювача. Конструктивно мембранний бак виконаний із двох сталевих половинок із ніпелем або катанної ємності із тонколистової сталі із встановленим на торці фланцем із патрубком.

Усередині вихідного патрубка приєднана еластична мембрана або «груша». Вода, потрапляючи всередину мембранного бака, розтягує еластичну перегородку, стискає всередині повітря до такого стану, доки його тиск не врівноважить тиск води.

Як установка мембранного бака рятує насос

Ефективність системи опалення залежить від того, скільки тепла забирає водяний потік у змійовику (теплообміннику) котла. Чим гарячіше, тим краще. Тобто в енергоефективних газових або твердопаливних казанах вода повинна нагріватися досить сильно. Часто на виході виходить 90 С і навіть вище. А якщо котел зроблений у гарячому варіанті, то на виході з теплообмінника може бути все 95-96 про С.

Чому так важливо? Нагрітому (перегрітому) водяному потоку потрібно швидко дістатися трубами до найдальшої точки установки радіатора. І тільки там охолонути, віддавши цим накопичене тепло. Інакше теплова енергія швидко розсіюється на трубах, втрачається даремно, а не в радіаторах.

Як правило, до казана підключають циркуляційний насос, він розганяє нагріту воду в трубах. За законами гідродинаміки через збільшення швидкості руху тиск усередині потоку падає, і вода починає підкипати у трубі.

У швидкому потоці вода може закипіти навіть за 80-90 про З.Але оскільки всередині контуру тиск завбачливо підняли до 1,4-1,5 Бар, то кипіння практично немає, а далі вода потрапляє в радіатор опалення і благополучно остигає, закипання практично не відбувається.

Якщо така гаряча вода при низькому тиску потрапить усередину циркуляційного насоса (перед котлом), то лопатки робочого колеса розкрутять водяний потік до 30-40 м/с. Так як тиск води низький, тиск (тиск) зменшився через опір на радіаторах, то водяний потік закипає, також з'явиться кавітація.

За таких умов колесо насоса руйнується за лічені хвилини роботи. Зупинити кипіння може лише надлишковий тиск на вході в насос.

Тому для «гарячих» або котлів, що перегріваються, потрібна установка мембранного бака, і обов'язково перед входом, чим ближче до насоса, тим краще. Якщо з якихось причин перед входом у циркуляційний насос тиск води в трубі впаде, мембранний бак компенсує його зниження за рахунок накопиченої енергії мембрани і стисненого повітря.

Ситуація із закипаючим котлом

Ще небезпечнішою вважається ситуація, коли установка циркуляційного насоса виконана на виході з теплообмінника. Такі ідеї дуже часто зустрічаються у тих, хто оригінальною установкою насоса намагається підвищити енергоефективність котла.

Проблема в тому, що при роботі циркуляційного насоса у зоні всмоктування створюється розрідження (падіння тиску) плюс вода у перегрітому стані. Якщо насос запустити без мембранного бака-розширювача, то почнеться кипіння, причому всередині, в теплообміннику котла.

Ну і звісно, ​​через кавітацію постраждає робоче колесо насоса.Встановлення насоса на виході може підвищити ефективність котла, але зростає ризик закипання.

Вирішити проблему закипання води в теплообміннику однією установкою мембранного бака практично неможливо, хоча ємність допомагає усунути деякі негативні ефекти на котлі. Існує чимало рекомендацій фахівців, як на відео:

Наприклад, поставити один мембранний бак-розширювач перед насосом на вході в теплообмінник або таку саму пару, але на виході з котла. Теоретично все красиво і правильно. Але така схема спрацює, якщо котельня «помірна», гріє воду максимум до 85 про С.

Якщо судити з величезної кількості відгуків, то власники будинків зазвичай ставлять два насоси (шістки) та один мембранний розширювач на виході або на вході. Така схема установки дає можливість підняти температуру води на казані, збільшити робочий тиск, не боятися закипання чи кавітації.

Причому енергоефективність казана зростає на 10-15%. Але є важлива умова – потрібно правильно розрахувати розширювальний об'єм мембранного бака та його робочий тиск та правильно встановити у контур опалення.

Маловідома функція розширювального мембранного бака

У деяких моделей високотемпературних опалювальних котлів є одна неприємна якість - через конфігурацію каналів теплообмінника водяний потік всередині рухається нерівномірно, з пульсацією води. Поки котел відносно холодний, пульсацій практично немає або вони дуже малі. Але як тільки виходить на робочий режим, з'являється гомін, звуки закипання (хоча кипіння немає).

Можна, звичайно, спробувати підібрати певний режим роботи насоса, при якому проблема зникає, але з часом налаштування «з'їжджають» і доводиться повторювати все спочатку.

Єдиний вихід - установка розширювального бака, на вході чи виході – це потрібно буде визначати експериментально. Але потрібно буде правильно підібрати тип розширювального бака. Прийде спробувати встановлення мембранного розширювача або якщо не допоможе, то відкритого типу.

В даному випадку мембранний чи будь-який інший розширювальний бак працює як демпфер коливань потоку води. А за якого варіанта установки він працюватиме найкраще, покаже практика.

Переваги мембранних пристроїв

За відгуками багатьох користувачів, встановлення додаткового балона-розширювача займає багато місця і псує зовнішній вигляд опалювального котла. Але це лише суб'єктивний погляд, справа смаку. Більшість мембранних баків-розширювачів виглядає досить привабливо і багато місця не займає.

Установка бака-розширювача мембранного типу – це найбільш безпечний та ефективний спосіб боротьби з проблемами перехідних процесів опалювального котла.

Переваги мембранних розширювальних баків:

1. Є можливість настроювати робочий тиск усередині ємності. Це дозволяє встановити як до котла опалення, так і після нього.
2. Установка всередині ємності каучукової перегородки блокує контакт теплоносія з повітрям. Отже, контур опалення менше іржавіє. Крім того, розчинення кисню водою часто призводить до падіння робочого тиску в опалювальних трубах.
3. Каучукова мембрана чинить опір натиску водяної маси. Тобто деформована груша чи діафрагма, розтягуючись, створює протитиск.

Завдяки каучуковій мембранній перегородці розширювальний бак видавлює воду в трубу опалення з більш рівномірним та стабільним зусиллям.Крім того, каучукова груша дозволяє компенсувати підвищення чи зниження тиску внаслідок остигання чи нагрівання повітря.

Основні різновиди баків

Система опалення без спеціальної установки розширювального бака може працювати лише в тому випадку, якщо використовується газовий настінний (у деяких випадках електричний) котел.

Бак вже встановлений усередині корпусу, тому якщо об'єм теплоносія невеликий, не більше 50 л, установки додаткового балона-розширювача вже не потрібно. В інших випадках розширювальний бак — одна з умов безпечної роботи системи опалення.

Для забезпечення роботи котельних установок використовують чотири основні типи:

• розширювальний бак у вигляді відкритої ємності;
• закриті розширювальні баки без мембрани;
• мембранні баки з грушоподібною або тарілчастою мембраною;
• плоскі баки-пігулки круглої або прямокутної форми з плоскою мембраною.

Останній тип використовується в газових та електричних казанах, ємність їх по воді становить 3-10 л. Встановлюються безпосередньо в корпус котла та підключаються до равлика циркуляційного насоса. Інші моделі врізаються за допомогою перехідників у трубу контуру опалення.

Розширювальний бак відкритого типу

Найбільш простий варіант компенсуючої ємності. Ще недавно розширювальні баки застосовувалися лише на гравітаційних (самотечних) системах опалення. Конструктивно такий розширювач є відкритою ємністю з поліпропілену або нержавіючої сталі, розміром в половину внутрішнього об'єму контуру опалення.

Класичний варіант встановлення розширювальної ємності – на виході з котла. Як правило, бак потрібно підняти на висоту не менше 2,5-3,5 м, щоб забезпечити необхідний тиск підпору води всередині контуру. Так як гравітаційні котли переважно твердопаливні (а отже, дуже гарячі), такою установкою розширювального бака вдалося блокувати закипання води.

Або навіть якщо казан закипів, то частина води вичавлювалася вгору і збільшувала протитиск водяного стовпа. Якщо будинок великий, потужний котел, то установку розширювальної ємності доводилося переносити на горище. Зазвичай висота установки була не більше 6 м, що дозволяло отримати в системі надлишковий тиск 0,5 бар. За такої схеми установки вода не кипітиме в котлі навіть при 110 про С.

Відкрита система досить громіздка, незручна, мало пристосована для встановлення усередині приміщення. Якщо мембранний бак можна встановити поруч із котлом, то відкритої розширювальної ємності доводиться шукати додатковий простір.

Тим не менш, у відкритих систем величезний термін служби, тому багато власників приватних будинків, навіть з урахуванням усіх незручностей та проблем з налаштуванням роботи, вибирають встановлення розширювальних баків відкритого типу.

Розширювальний бак закритого типу

Компенсуючі баки цього типу повністю ізольовані від довкілля. Вони повністю замкнуті на контур опалення. Повітря всередину ємності може потрапити лише через ніпель (клапан) на тильній або бічній стороні корпусу.

Він використовується для налаштування роботи мембранного розширювального бака. Закачується повітря під певним тиском. Тим самим можна відрегулювати тиск у трубах опалення у так званій нульовій точці.

Нульова точка - Це місце з меншим статичним тиском у контурі опалення.Багато фахівців наполягають на установці бака-розширювача десь поруч із нульовою точкою. Але розраховувати точку не обов'язково. Досить використовувати класичну схему установки перед входом у насос на звороті котла.

В цьому випадку перед баком тиск у трубі падатиме. Далі воно буде майже постійним до вхідного патрубка насоса. У деяких випадках у місці установки насоса тиск злегка зменшується, але після, на виході з равлика, він найбільший у всій системі. Так от, потрібно буде накачати ручним насосом у розширювальний мембранний бак стільки повітря, щоб на вході перед насосом вийшло не менше ніж 1,5 бар.

Мембранні

У системах опалення застосовуються два типи розширювальних баків мембранного типу (крім моделі для настінних газових котлів).

За своїм пристроєм мембранний бак дуже нагадує гідроакумулятор:

1. Основний корпус виготовлений із тонколистового катанного металу із захисним покриттям. Насправді це бочка ємністю від 3 л до 20 л з розширеною горловиною, на яку надівається монтажний фланець. Усередині фланця кріпиться «груша» — мембрана пляшкової форми. Під час заповнення мембранної ємності водою вона сильно розтягується.
2. Розширювальні ємності з тарілковою мембраною чи діафрагмою. Вона також виготовлена ​​з міцного бутил-стирольного каучуку, що сильно розтягується. Але при заповненні мембранного бака водою ступінь розтягування діафрагми нижчий, ніж у «груші».

Такий самий тип мембрани встановлюється на баках-тарілках, що підтримують роботу настінних котлів опалення. Відрізнити мембранний бак із «грушею» від балона з мембраною досить легко за місцем встановлення сполучного поясу.

У балонів з діафрагмою він знаходиться у серединній частині корпусу. Поверх стику двох симетричних половинок встановлений бандаж, що підсилює, зі сталевої, хромованої стрічки. У мембранних розширювальних баків із грушею лінія стику розташована у верхній частині у горловини під хромованим фланцем.

Безмембранні

Даний тип розширювального бака відрізняється від мембранного відсутністю внутрішньої еластичної діафрагми. Існують моделі (тарілки), у яких функції каучукової вставки виконують вставки або стінки ємності з тонколистової сталі. Але безмембранні розширювальні пристрої мають вужчий робочий діапазон тисків, в межах 1,5-1,8 бар.

У системах опалення також використовують ще один тип безмембранних розширювачів. Це найпростіший варіант розширювального бака, він виглядає як ємність для зберігання пропан-бутану. Відрізняється від газового балона пристроєм горловини та наявністю штуцера (ніпеля) для підкачування тиску повітря в контурі опалення.

Безмембранний бак можна відрізнити кільцевим зварювальним швом в центральній частині корпусу. Так як усередині немає еластичної перегородки, розміри та обсяг балона доводиться збільшувати. Робиться це у тому, що падіння (зростання) тиску у процесі компенсації розширення води системи опалення було плавним. І все одно безмембранні баки програють мембранним розширювальним за робочими характеристиками.

Крім того, установка безмембранного бака на опалювальному котлі допускається тільки у вертикальному положенні. Так, щоб штуцер підключення знаходився в нижній точці.

Безмембранні балони мають один великий недолік — потрібно точно регулювати рівень заповнення розширювальної ємності.Якщо кількість води всередині буде більш як половина, то характеристика протитиску буде занадто жорсткою. Безмембранні балонні системи рекомендується встановлювати в систему опалення разом із поліпропіленовими трубами.

Поліпропілен має великий коефіцієнт теплового розширення, що частково компенсує жорстку характеристику безмембранного балона.

Важливо! Єдиний пункт, яким мембранні баки поступаються безмембранним, — це термін служби. Останні служать по 20-25 років, тоді як стандартні - від 5 до 10 років, залежно від якості підготовки теплоносія в системі опалення.

Як визначити необхідний обсяг розширювача

До встановлення балона-розширювача потрібно точно знати габарити мембранного бака. Можна, звичайно, використовувати два баки, але це лише збільшує вартість системи опалення. Подвійний варіант зазвичай використовується, якщо на опалювальному котлі передбачена установка двох циркуляційних насосів.

Визначити габарити балона можна за довідковою літературою або на сайтах компаній-виробників. Тут же буде вказано номінальний та робочий об'єм води, а також попередній тиск повітря у баку. Його закачують при встановленні.

Щоб вибрати потрібну модель мембранного бака, потрібно розрахувати кількість води у системі опалення. При приблизному розрахунку приймають, що робочий об'єм розширювача має бути не менше ніж 1/10 від загальної кількості теплоносія системи опалення.

Якщо всередину системи опалення планується заливати не воду, а інший вид теплоносія (двохтомний спирт), потрібно буде перерахувати обсяг за формулою.

Залишається лише розрахувати обсяг контуру опалення.Для цього перед встановленням доведеться виміряти довжину всіх труб і по таблиці визначити їх внутрішній об'єм. До отриманого значення додати внутрішній об'єм теплообмінника котла та радіаторів опалення. Останні дві величини можна дізнатися із паспорта на обладнання.

Після підсумовування та підбиття підсумку можна буде визначити оптимальний розмір мембранного розширювального бака для встановлення на конкретній системі опалення.

Встановлення розширювального бака в системі опалення відкритого та закритого типу

Якщо немає нових ідей, як поставити розширювач на трубу опалення, то краще використовувати класичну схему установки:

1. Бак ставиться вертикально, жорстко кріпиться на кронштейному стіні або монтується на спеціальній підставці, можна зробити на підлозі.
2. Підключення до системи опалення виконується у будь-якому випадку перед входом усередину насоса. Якщо газовий котел, то місце установки бака вибирають на звороті, якщо вугільний, то на виході з теплообмінника.
3. Розширювальний балон підключається до труби через штуцер-трійник, обов'язково з відведенням на кран і далі-манометр.

Після встановлення потрібно відрегулювати рівень тиску усередині бака.

Якщо мембранний балон новий, лише із заводу, то всередині вже буде попередній тиск сухого азоту. Для встановлення потрібно відвернути заглушки в нижній частині бака та закрутити його на різьблення штуцера або перекритого крана.

Після встановлення на систему через ніпель у верхній частині корпусу піднімають тиск повітря на 0.2 бар і можна відкривати кран. Тиск усередині мембранного бака може знизитись до 1,5 бар, але при прогріванні системи опалення воно вирівнюється до 1,5-1,6 бар.

Встановлення розширювача для відкритої системи набагато простіше. Все, що буде потрібно, це:

1. Приварити до контуру опалення дві вертикальні труби перерізом 1/2 дюйма. Висота труб має бути не менше 2,5 м.
2. Закріпити на трубах зварюванням ємність об'ємом 25-30 л.
3. У бічній стінці ємності встановити контрольну та переливну трубки, обидві підключаються до каналізації. Контрольна врізається на висоті 200 мм від дна.
4. У донній частині ставиться зливний кран, краще використовувати латунний вентиль, кульовий кран, навіть хорошої якості, швидко прикипає.

Після встановлення потрібно буде залити воду. Її наливають на дно ємності невеликими порціями, щоб видавити повітря, що потрапило до труби опалення. Після того, як вода поллється з контрольної трубки, набір води зупиняють.

Тепер потрібно запустити насос системи опалення і перевірити роботу розширювача на холодну, потім гарячим теплоносієм на 50% навантаженні. Якщо проблем не виникне, то встановлення розширювального бака можна вважати успішним.

Підсумки

Встановлення розширювального мембранного бака опалення вимагатиме ретельного розрахунку внутрішнього об'єму всіх порожнин, труб та котла. Можна поставити балон трохи більшого розміру, але мембрана працюватиме надто м'яко, і тиск змінюватиметься надто сильно.

Розкажіть про свій досвід встановлення розширювальних балонів. На що, на вашу думку, слід звертати увагу в першу чергу? Також поділіться статтею в соцмережах та зберігайте її в закладки.

Євген Афанасьєв головний редактор

Автор публікації 12.08.2023

Сподобалася стаття?
Збережіть, щоб не втратити!