Розрахунок фактичного об'єму розширювального бака для систем опалення

Як правильно вибрати об'єм розширювального бака для системи опалення?
Проста методика розрахунку, запропонована одним з європейських лідерів в області виробництва мембранних гідроакумуляторів та розширювальних баків, Aquasystem S.r.l. (Італія).

Основне призначення розширювального бака в системі опалення - компенсувати зміни об'єму теплоносія, викликані коливанням температури в системі опалення. Вода, в рідкому стані, являє собою фактично середовище, що не стискається. При підвищенні температури та збереженні постійного тиску спостерігається збільшення об'єму і значне  зростання тиску. Наприклад, зміна температури води від 0 до 100^оС супроводжується збільшенням її об'єму на 4,5%. Це означає, що всередині закритого, жорстко обмеженого стінками трубопроводів і теплообмінників, незмінним за об'ємом, контуру опалення повинен бути простір, здатний, здатне акумулювати надлишковий об'єм рідини і запобігти аварійним зростанням тиску. Таким простором і є розширювальний бак, а точніше повітряний прошарок всередині розширювального бака, здатний відповідно до закону Бойля пропорційно змінювати свій об'єм з ростом тиску води. Повітря - середовище, що стискається на відміну від води.

Раніше ми обговорювали, що надлишковий об'єм води (теплоносія) абсорбується розширювальним баком. Це означає, що об'єм розширювального бака повинен бути більшим сумарного об'єму розширення рідини в системі опалення.

Сумарний об'єм можна легко підрахувати за формулою:

η = ε х С,

де η - загальний об'єм розширення;
ε - коефіцієнт розширення води, що представляє собою різницю між об'ємом води при максимальній температурі і об'ємом води при мінімальній температурі, коли система опалення знаходиться в холодному стані (при Tmax = 90^оC і Tmin = 10^оC коефіцієнт розширення ε = 0,0359 (таблиця 1)) ;
C - загальний об'єм води в системі опалення (приймається з розрахунку 10-20 літрів води на кожен кіловат теплової потужності теплогенератора (860 ккал / год)).

Потрібно врахувати, що сумарний об'єм розширення може дорівнюти об'єму розширювального бака тільки у відкритій системі опалення, в якій при зростанні температури, надлишковий об'єм витісняється у відкритий розширювальний бак. У закритих системах функціонування розширювального бака пов'язане з наявністю повітряної порожнини, що займає частину об'єму бака при його наповненні та створює додатковий протитиск, що дорівнює тиску в системі. Тому розрахунок фактичного об'єму розширювального бака повинен враховувати зарезервований об'єм повітряної порожнини і допустимий кінцевий тиск в системі опалення.

Для розрахунку фактичного об'єму розширювального бака скористаємося формулою:
Формула для розрахунку фактичного об'єму розширювального бака

де η - корисний об'єм розширювального бака;
Pi - попередній (початковий) тиск стисненого повітря в баку (бар);
Pf - максимальний (кінцевий) тиск стисненого повітря в баку (бар) або тиск спрацьовування запобіжного клапана;

С - загальний об'єм води в системі опалення (приймається з розрахунку 10-20 літрів води на кожен кіловат теплової потужності теплогенератора (1кВт ~ 860 ккал / год)).

Приклад розрахунку фактичного об'єму розширювального бака.
Початкові дані:
ε = 0,359; Pi = 1,5 бар; С = 400л; Pf = 3 бар.
Приклад розрахунку фактичного об'єму розширювального бака

* Приймаємо найближчий бак зі стандартного ряду типорозмірів об'ємом 40 л і робочим тиском не менше 5 бар (робочий тиск розширювального бака має бути рівним або перевищувати тиск спрацьовування запобіжного клапана).

Таблиця 1. Коефіцієнти ε теплового розширення води.