Расчет объемов расширительных баков
Как было показано в разделе «системы компенсации температурных расширений«, не весь расширительный бак простого типа (без сброса давления воздуха) заполнен жидкостью. В табл. 1 приведены коэффициенты полезного объема расширительных баков Zilmet. В ней показано, какая часть объема действительно может быть заполнена теплоносителем.
Входными величинами являются первоначальное давление воздуха в баке Ро и величина предельного давления в системе Pмакс. Так, для Ро = 1,5 бар и Рмакс = 3,5 бар, коэффициент использования К составляет 0,44. Таким образом, бак емкостью 35 л может быть заполнен жидкостью только на 35 х 0,44 = = 15,4 л. Эту таблицу с небольшими погрешностями можно использовать и для расширительных баков других фирм.
Расчет объема расширительного бака и его подбор можно произвести при наличии следующих исходных данных:
- С – количество воды (теплоносителя) в системе отопления, л (учитываются все элементы системы: котел, радиаторы, трубы и т.д.). Для предварительных расчетов объем теплоносителя в системы отопления можно принять из расчета 15 л на каждый киловатт мощности котла;
- е – коэффициент температурного расширения теплоносителя. Для воды е = 0,029 (зависит от температуры). График зависимости представлен на рис.1
Необходимо использовать значение коэффициента при максимальной рабочей температуре.
Р1 – начальное давление, бар; абсолютное давление предварительной накачки расширительного бака (не должно быть меньше гидростатического давления, замеряемого в точке установки расширительного бака; выбирается с учетом места расположения бака в системе отопления);
Р2 – максимально допустимое давление в системе, бар; абсолютное давление настройки предохранительного клапана;
К1 = 1,2 – коэффициент безопасности;
К2 – коэффициент полезного объема (из табл. 1).
Общая емкость расширительного бака подсчитывается по следующей формуле:
Еще раз напоминаем, что этот выпуск посвящен индивидуальным системам. Расчет объема расширительного бака упрощен, и его точность составляет ±10%. Мы считаем, что этого вполне достаточно.
1.Для примера расчета в качестве теплоносителя возьмем воду. Коэффициент температурного расширения воды е = 0,034 (что соответствует температуре 85°С).
2.Определим С-объем воды в системе. Приблизительно его можно рассчитать в зависимости от мощности котла из расчета 15 л на каждый киловатт мощности. Например, при мощности котла 40 кВт объем воды в системе будет равен 600 л.
3.Определим величину максимального допустимого давления в системе отопления Рмакс. Она задана порогом срабатывания клапана безопасности в вашей системе.
4.Также в расчетах объема расширительного бака используется величина первоначального давления воздуха в расширительном баке Ро, которое не должно быть меньше, чем гидростатическое давление системы отопления в точке расположения расширительного бака.
Полный объем расширения можно подсчитать по формуле:
Если e = 0,034, C = 600 л, Р0 = 1,5 бар, а Рмакс = 4 бар, то
6.Теперь подберем, допустим, мембранные баки varem, обеспечивающие компенсацию этого объема. Учитывая, что коэффициент заполнения водой расширительного бака при этих условиях равен 0,5 (см. табл. 1), то для рассматриваемой системы подойдет 80-литровый расширительный бак (ближайший по объему к расчетному):
Конечно, разные фирмы выпускают расширительные баки для водоснабжения с разной геометрией, используют диафрагмы из разного материала, разной эластичности и т.д., но представленный выше расчет с вполне достаточной точностью можно использовать для любых расширительных баков любых фирм.
Формула расчета объема расширительного бака проста, и пояснения требует только один момент. Расширительный бак можно расположить в любой точке системы отопления. Как в самой нижней, так и в самой верхней. Но даже в трехэтажном доме эта разница составляет 10 м; 10 м вод. ст. = 1 атм. Поэтому, если расположить бак на первом этаже трехэтажного дома и первоначальное давление газа в баке 0,5 бар (5 м вод. ст.), то и без нагревания часть бака уже использована для компенсации гидростатического давления. Первоначальное давление газа в баке не должно быть меньше гидростатического.
Расчет гидрокомпенсаторов гидроудара
Максимальное превышение давления гидроудара в системе определяется по формуле:
где Рr.y – превышение давления гидроудара, бар;
V- скорость движения воды в трубе перед закрытием клапана, м/с;
L – длина трубы, м;
G – ускорение гравитации, равное 9,8 м/с2;
t – время закрытия крана.
Допустим, у вас производительность установки Q = 2 м3/ч = 555 см3/с. При диаметре трубы в 1/2″ скорость воды в ней будет равна примерно 5 м/с. Тогда, если длина трубы – 10 м, а время закрытия крана равно одной секунде,
то есть превышение давления может быть равным 10 бар. Подобрать размер гидрокомпенсатора можно с помощью следующей формулы:
где Vмин – необходимый объем гидрокомпенсатора, л;
Ре – рабочее давление системы, бар;
Рмакс – максимально допустимое давление в системе, бар;
Qн – производительность насоса, л/с;
Gv- объем воды, прошедшей за время закрытия, л.
Тогда, например, при максимальном допустимом давлении 8 бар, рабочем давлении 4 бар, производительности насоса 0,55 л/с и t – 1 с (средний объем за время закрытия – 0,27 л/с), необходим гидрокомпенсатор объемом:
