Выбор объёма мембранных (расширительных) баков

Объём бака для системы отопления выбирается таким образом, чтобы даже при максимальном нагреве системы давление в ней не превышало максимально допустимого, то есть тепловое расширение теплоносителя не привело бы к увеличению давления в системе выше давления срабатывания предохранительного клапана. Рассчитать необходимый объём расширительного бака можно по формуле:



где Vn — номинальный объём расширительного бака;
Vе — объём, образующийся в результате теплового расширения. Этот объём рассчитывается как произведение полного объёма системы на коэффициент расширения жидкости:



Если объём Vсист неизвестен, то его величину можно достаточно точно определить по мощности отопительного котла из расчёта 1 кВт = 15 литрам.
Значение коэффициента n% для воды определяется из табл. 2, при температуре, равной максимальной рабочей температуре теплоносителя системы отопления.



Если в качестве теплоносителя используется этиленгликоль (тосол), то коэффициент расширения можно рассчитать по следующей формуле: для 10 %-го раствора этиленгликоля — 4% х 1,1 = 4,4 %;
для 20 %-го раствора этиленгликоля — 4% х 1,2 = 4,8 % и т. д.
Vv — водяной затвор, это объём теплоносителя, изначально образующийся в расширительном баке в результате статического давления системы отопления. Для расширительных баков с номинальным объёмом до 15 литров, как минимум, 20 % их номинального объёма следует принимать в качестве водяного затвора. Для расширительных баков емкостью более 15 литров, как минимум, 0,5 % полного объема системы, но не менее 3 литров.
P0 — предварительное давление, равно статическому давлению системы отопления (её высоте), определяется из расчета 1 атм = 10 метров водяного столба.
Pe — окончательное давление — образуется в результате работы предохранительного клапана. Для предохранительных клапанов с давлением до 5 атм:
Pe = Pпред.кл - 0,5 атм.
Для предохранительных клапанов с давлением больше 5 атм:
Pe = Pпред.кл - (Pпред.кл . 10 %).
Так, например, для системы отопления c общим объёмом 500 литров, высотой 15 м (1,5 атм), с максимальной рабочей температурой теплоносителя (воды) 90 °С и давлением предохранительного клапана 3 атм необходим следующий объем расширительного бака:
Ve = 500 х 3,55 % = 17,75 литра;
Vv = 500 х 0,5 % = 2,5 литра
(т.к. 2,5 < 3,0 принимаем Vv = 3,0 литра);
P0 = 1,5 атм;
Pe = 3 - 0,5 = 2,5 атм;
Vn = (17,75 + 3,0) х (2,5 + 1/2,5 - 1,5) = 72,625 литра.
В результате принимается к установке расширительный бак номинальным объёмом 80 литров.

Однако, как известно, не весь расширительный бак заполнен жидкостью, а только его часть. В табл. 3 мы приводим коэффициенты использования объёмов расширительных баков итальянской фирмы Zilmet. В ней показано, какая часть от объёма бака действительно заполняется теплоносителем. Входными величинами являются первоначальное давление воздуха в баке P0 и величина предельного давления в системе Pmax. Так, для P0 = 1,5 бар и Pmax = 3,5 бар коэффициент использования (К) составляет 0,44. Таким образом, бак ёмкостью 35 литров может быть заполнен жидкостью только на 35 х 0,44 = 15,4 литра. Эту таблицу с небольшими погрешностями можно использовать и для расширительных баков других фирм.



Объём гидроаккумулятора рассчитывается, исходя из оптимизации частоты включения подкачивающего насоса. Максимальный объём воды, содержащейся в мембранном баке, может составлять не более 75 % его общего объёма. Фактический же объём содержащейся в нём воды, как правило, заметно меньше, так как лишь в редких случаях, предусмотренных спецификой того или иного технологического процесса, давление находящейся в мембранном баке воды достигает 10 бар. Поэтому, если перепад давлений между включением и выключением насоса не превышает 2- 2,5 бар (наиболее приемлемый в условиях автономного водоснабжения диапазон), фактический объём воды в мембранном баке будет составлять приблизительно 30-35 % общего его объёма. Чем больше разница между давлениями включения и выключения насоса, тем больше фактический объём мембранного бака. Минимальный допустимый объём мембранного бака напрямую зависит от максимально допустимого числа включений насоса в час и от интенсивности водоразбора, а также от того, при каких значениях давления насос будет включаться и выключаться. Минимально допустимый объём мембранного бака можно определить из следующего приближенного выражения:



где V — объём мембранного бака, м3;
Q — предполагаемый разбор воды, м3/ч;
N — максимально допустимое число включений насоса в час.

Для того, чтобы продлить срок службы электродвигателя насоса, рекомендуется выбирать мембранный бак, объём которого несколько превышает минимально допустимый. Допускается установка двух и более мембранных баков в одну систему, при этом давление в воздушных камерах этих мембранных баков должно быть одинаковым.