ℹ️ Для чего нужно ставить расширительный бак на отопление — Armashop.ua

3 июня 2021

Для того чтобы улучшить изменяющийся показатель объёма жидкости и стабилизировать значение давления на стенки внутри частей отопительных систем в структуру монтируют специальный мембранный бак. В элементах расширения тепловой части, показатель, который превышает показатель объема пространства внутри систем, начинает переходить в расширитель. После этого при падении температуры способен возвратиться обратно. Монтаж бачка в конструкции по отоплению должен осуществляться при соблюдении нюансов монтажа и параметров конструкции устройства.

Процесс монтажа расширительной емкости в открытой отопительной конструкции

Расширительные резервуары открытой категории следует монтировать в наивысшем месте конструкции по отоплению. Например, чердак. Препятствие расширению теплового носителя не будет являться единственной функцией такого устройства, так как оно препятствует кипению жидкости в трубах и восполняет ее запасы, если происходит утечка. Именно поэтому монтаж такого типа бака на отопление становится важным моментом.

Подключение бака расширительного типа в системах по отоплению

Монтаж бака расширительного типа будет варьироваться от типа отопительной системы и от того, какое назначение имеет сам бак. То есть не в каком случае он требуется, а где он скомпенсирует водяное увеличение. Например, в теплосети помещения может быть монтировано несколько таких ёмкостей. На расширительный сосуд возлагают следующие опции:

• нормализует показатель теплового расширения жидкости в закрытой системе по отоплению;
• в открытой конструкции бак способен воспринимать излишки показателя теплоносителя и исключить из системы воздушные массы в атмосферу;
• в некоторых моментах бак является дополнительным элементом к расширительному сосуду штатного типа;
• способен поглощать излишне нагретую воду в сетях по горячему водоснабжению.

Правила установки и процесса монтажа

Многих интересует момент, как установить расширительный бак? Перед осуществлением подключения расширительного бачка к системе по отоплению, нужно учитывать определённые правила.

Монтаж бачка проводится при соблюдении ряда правил:

1. Надежная установка расширительного бака подразумевает то, что сосуд следует устанавливать над котлом. При этом он должен соединяться со стояком подающей конструкции вертикального типа.
2. Корпус резервуара максимально утепляется, чтобы не происходило потерь тепла.
3. Обязательная организация аварийного перелива, чтобы в сложный момент горячая вода не произвела залив помещения.
4. Для упрощения  контроля уровня, необходимо осуществить проведение в котельную пару трубопроводов дополнительного вида. 

Установка бака в закрытых системах

Установка мембранного бака проводится вертикальным или горизонтальным способом. Небольшие емкости закрепляют к стене при помощи хомутов или закрепляют кронштейном особого типа, большие баки монтируется на пол. Работа мембранного бака не будет варьироваться от его места положения, но повлияет на его срок эксплуатации. Закрытая ёмкость будет служить долго, если его установить вертикальным элементом кверху. Процесс горизонтального расположения бака даст возможность воздуху быстрее идти в тепловой носитель, а он займет его место. Если бак монтирован на кронштейне «вниз конструкцией», эффективность будет больше.

Процесс установки плоского расширительного бака

При монтаже следует выполнять определённые рекомендации. Бак необходимо размещать в котельной так, чтобы осуществлять его обслуживание было легко. Не нужно осуществлять закрепление расширительного бака близко к стенам.

На элемент бачка не должна осуществляться нагрузка от подводящего трубопровода и отсекающих частей арматуры. Трубы необходимо закрепить совместно с элементами кранов. Такой момент упростит смену резервуара при поломке. 

На какой высоте устанавливать расширительный резервуар? 

В процессе монтажа бака расширительного в системе по отоплению на стенах не следует его ставить высоко, так как во время обслуживания придется тянуться до крана золотника. Не стоит устанавливать трубу подходящего типа на проходах или монтировать над головой.

Если соблюдать все эти простые правила, то монтаж расширительной емкости пройдёт быстро и без лишних усилий.

Можно ли монтировать расширительную емкость на обратке

Процесс такого монтажа даёт возможность динамическому показателю давления при подходе к баку быть близким к значению давления статического типа. В процессе установки расширительной ёмкости системы отопления на обратку картина станет несколько другой.

Следует представить, что конструкция может быть одинаковой, может иметь одинаковые габариты и размеры. Единственным отличием является то, что бак смонтирован там, где находится выход насосной конструкции. Такая ситуация позволяет давить насосу сначала внутрь емкости расширительного типа.

Система снова может быть наполнена водой, создающей давление 1 бар. Что происходит после того, как насос включится? Он создаст давление 1,5 бар. Затем давление отправится в расширительный бачок. В данном месте, как и в ситуации с монтажом бака на подачу, давление динамического характера сравнивается со статическим. Но, когда происходит прекращение нагнетания в пределах расширительной ёмкости можно увидеть, что давление системы динамического характера понизилось по отношению к статическому.

При некоторых недостатках второго варианта монтажа, если неправильно рассчитана длина системы по отоплению, давление может упасть и станет меньше, нежели атмосферное. Это может привести к тому, что жидкость вскипит при низких показателях температурного режима, а это может привести к очень быстрому износу насоса. Лопасти устройства разрушатся за короткое время. Для того чтобы система работала надежно необходимо выбрать качественный бак.

В нашей компании Армашоп Вы можете приобрести запорную арматуру и все необходимые элементы для того, чтобы осуществить такой процесс, как установка расширительного бака на отопление.

Поделиться

Твитнуть

Pinterest

Telegram

Viber

Поделится

Установка расширительного бака в системе отопления: подключение и монтаж

Вы успешно подобрали и приобрели бак мембранного типа на свою систему отопления. Пришло время его установить, и тут возникает масса вопросов: куда ставить, как подключать и так далее. На просторах интернета на эту тему советов – множество и все противоречивые. Чтобы прояснить все спорные моменты и подробно рассмотреть, как правильно производится установка расширительного бака, предлагаем вашему вниманию данную статью.

Где ставить расширительный бак в закрытой системе отопления?

К слову сказать, в частных домах не бывает открытых и закрытых систем, бывают гравитационные и напорные (насосные). В первых вода движется за счет разности удельного веса (естественная циркуляция), а во вторых – принудительно побуждается насосом.

Для справки. Открытая система работает одновременно на отопление и ГВС, применяется только в крупных централизованных сетях. Вот почему все индивидуальные системы – закрытые.

Чтобы правильно установить расширительный бак в системе отопления, надо выполнить следующие требования:

• расположение бачка – помещение топочной, недалеко от котла;
• аппарат должен стоять в таком месте, где к нему будет свободный доступ для настройки и обслуживания;
• в случае крепления бачка к стене на кронштейне рекомендуется выдержать высоту, удобную для доступа к его воздушному клапану и запорной арматуре;
• труба подводки вместе с кранами не должна нагружать своим весом расширительный бачок. То есть, подводку следует крепить к стене отдельно;
• подводку к напольному расширительному баку для отопления не допускается прокладывать по полу поперек прохода;
• емкость не ставить вплотную к стене, оставить достаточный просвет для осмотра.

Резервуары небольшой вместительности допускается подвешивать к стене при условии, что ее несущей способности будет достаточно. Что же касается ориентации бачка в пространстве, то тут много противоречивых советов. Одни рекомендуют способ установки, при котором труба присоединяется к емкости сверху, а воздушная камера, соответственно, находится снизу. Обоснование – легче удалить воздух из-под мембраны при заполнении, вода его вытеснит.

На самом деле в первоначальном состоянии резиновая «груша», поджимаемая с одной стороны давлением воздуха, не оставляет места для него с другой стороны, как показано на фото выше. Специалисты по монтажу как раз советуют устанавливать расширительный бак присоединительным патрубком вниз, и только так. В некоторых моделях штуцер изначально находится на боковой стенке, в ее нижней части, и сосуд по-другому поставить невозможно (см. фото ниже).

Пояснить это просто. Аппарат будет функционировать в любом положении, хоть и лежа на боку. Другое дело, что рано или поздно в мембране появятся трещины. Когда установка мембранного расширительного бака выполнена воздушной камерой вверх, а патрубком вниз, то воздух будет проникать сквозь трещины в теплоноситель очень медленно и резервуар еще прослужит какое-то время. Если же он будет стоять вверх ногами, то воздух, будучи легче воды, быстро перетечет в камеру с теплоносителем и бачок придется срочно менять.

Примечание. Некоторые производители предлагают осуществлять монтаж расширительного бака системы отопления, как раз подвешивая его «головой» вниз, на кронштейне. Это не запрещается, все будет работать, только в случае неисправности мембраны узел выйдет из строя сразу же.

Как подключить расширительный бак

После того как емкость надежно закреплена на стене или зафиксирована на полу, необходимо правильно подключить расширительный бак к трубопроводам отопления. Для этого нужно наметить трассу для трубы, проходящую кратчайшим путем к месту присоединения. Считается, что наилучшее место подключения для закрытых мембранных бачков находится на обратном трубопроводе. Только не перед самым входом в котел, а до циркуляционного насоса (если он не установлен на подаче) и сопровождающей его запорной арматуры. Ниже показана схема установки расширительного бака:

Обоснований такой врезке несколько:

• в обратке температура теплоносителя значительно ниже, что продлит срок службы мембраны;
• если место установки и врезки находится на обратном трубопроводе, то циркуляционный насос работает в комфортном режиме;

в подающем трубопроводе твердотопливного котла может возникать критическое давление и пароводяная смесь вследствие перегрева по разным причинам. Попадание этой смеси в резиновую «грушу» емкости приведет к тому, что она прекратит выполнять свои функции.

На самом деле практика показывает, что большой разницы для присоединения между подачей и обраткой нет. Просто принято подключение расширительного бака к системе отопления через обратный трубопровод, так надежнее. А вот что точно не помешает, так это отсекающий шаровой кран на подводке, а еще лучше – штуцер для опорожнения и второй кран. Тогда в любой момент бак можно отсечь от системы, слить из него воду и снять для ремонта или замены.

Совет. Для тех, у кого газовый котел не снабжен манометром или группой безопасности, нелишним будет встроить ее в контур расширительной емкости, используя такую схему монтажа:

Указания по настройке

После монтажа и врезки аппарата в тепловую сеть требуется произвести его настройку. Она заключается в том, чтобы обеспечить необходимое давление в воздушной камере, соответствующее вашей системе. Это нужно для избегания гидроударов в сети, их может создавать мембрана бачка во время остывания теплоносителя и выталкивания его излишков из камеры. Операция выполняется в такой последовательности:

• когда монтаж бака закрытого типа завершен, система заполняется холодной водой;
• с помощью клапанов и кранов Маевского из труб и радиаторов удаляются воздушные пробки;
• манометром измеряется давление в системе, а потом в воздушной камере бачка;
• стравливанием или подкачиванием давление в камере устанавливается на 0. 2 Бар ниже, чем давление в системе.

Теперь, когда произведена правильная установка расширительного бачка с последующей настройкой, можно запускать котел. Давление в емкости будет расти одинаково плавно при нагреве и остывании теплоносителя.

Заключение

Расширительный бак: что нужно и чего нельзя делать

При нагревании воды пространство, необходимое для каждой молекулы, увеличивается. Любая попытка воспрепятствовать этой экспансии будет встречена огромными силами. Если прочный металлический контейнер полностью заполнить жидкой водой и закрыть от атмосферы, в нем будет происходить быстрое увеличение давления по мере нагревания воды. Если этому давлению позволить расти, этот контейнер в конечном итоге лопнет, в некоторых случаях сильно.

Для предотвращения такого результата замкнутые гидравлические системы оснащаются расширительным баком. Резервуар обеспечивает «подушку» из воздуха — жидкости с высокой сжимаемостью, которую расширяющаяся вода может вытолкнуть, не создавая значительного повышения давления в системе. Думайте о воздухе в резервуаре как о пружине. Когда вода в системе расширяется, эта «пружина» сжимается. Когда вода остывает и сжимается, «пружина» возвращается в исходное состояние.

Рисунок 1 Стандартный расширительный бак

В старых системах часто использовались «стандартные» расширительные баки, в которых воздух и вода находятся в непосредственном контакте. Этот тип расширительного бака обычно подвешивается к потолку технического помещения. Это позволяет воздуху, выпущенному из первоначальной загрузки системы водой, двигаться вверх в резервуар. Пример такого бака показан на рис. 1.

Несмотря на функциональность, стандартные расширительные баки значительно больше, чем современные расширительные баки мембранного или баллонного типа. Как таковые они дороже, тяжелее и требуют больше места для установки. Если они не оснащены надлежащей арматурой, они также могут со временем наполниться водой и стать «заболоченными». Они редко используются в современных гидравлических системах, особенно в жилых или небольших коммерческих зданиях.

РАЗДЕЛЕНИЕ ВОЗДУХА И ВОДЫ

В настоящее время в наиболее часто используемых расширительных баках для водяных систем отопления или охлаждения используется очень гибкая диафрагма из бутилкаучука или EPDM для полного разделения воздуха и воды внутри бака. Эта диафрагма соответствует внутренней стальной поверхности бака, когда воздушная сторона находится под давлением, как показано на рис. 2.

Рис. 2 Мембрана из EPDM разделяет воздух и воду в баке

Когда вода в системе нагревается и расширяется в бак , диафрагма деформируется и перемещается в сторону пленной воздушной камеры. Давление воздуха в баке увеличивается, а вместе с ним и давление воды в системе. Однако, если размер бака правильный, повышения давления в системе недостаточно, чтобы открыть предохранительный клапан, даже когда вся вода в системе достигает максимальной температуры.

Размеры мембранных расширительных баков можно определить с помощью таблиц или программного обеспечения. Подробная процедура определения размеров расширительных баков диафрагменного типа приведена в ссылке 1, а также в ряде других отраслевых публикаций. Ключевые концепции:

1. Повышение давления на воздушной стороне бака для выравнивания статического давления воды в месте расположения расширительного бака и перед добавлением воды в систему. Это предотвращает частичное сжатие воздуха в баке холодной водой. Диафрагма начинает сжиматься только при повышении температуры воды.

2. Размер резервуара должен быть таким, чтобы давление на предохранительном клапане системы было на 5 фунтов на квадратный дюйм ниже номинального давления открытия клапанов, когда вся жидкость в системе имеет максимально ожидаемую температуру. Запас в пять фунтов на квадратный дюйм предотвращает «подтекание» предохранительного клапана, когда давление приближается к номинальному давлению открытия.

Даже если расширительный бак имеет правильный размер, особенности установки могут повлиять на его способность функционировать должным образом и обеспечить многолетнюю службу.

DOs

Рис. 4 Монтаж расширительного бака мембранного типа

Удобство установки заключается в подключении расширительного бака к гидравлическому трубопроводу рядом с входом в циркуляционный насос. Это сводит к минимуму перепад давления между точкой, где бак соединяется с контуром, т. е. точкой, где давление не меняется при включении циркуляционного насоса, и входом в циркуляционный насос. Это позволяет добавить дифференциальное давление, создаваемое циркуляционным насосом, к статическому давлению в системе. Повышенное давление в системе помогает защитить циркуляционный насос от кавитации и часто обеспечивает более тихую работу. Это также увеличивает способность вентиляционных отверстий выбрасывать воздух из системы. На рис. 3 показаны несколько приемлемых вариантов размещения резервуара.

2. Устанавливайте бак вертикально с соединением вверху: Также лучше всего устанавливать расширительные баки мембранного типа вертикально с соединением трубопровода вверху. Это снижает нагрузку на соединение резервуара по сравнению с горизонтальной установкой. Это также позволяет предотвратить попадание воздуха из трубопровода на водяную сторону расширительного бака при первом заполнении системы. Рисунок 4 иллюстрирует различия.

3. Обязательно проверьте давление воздуха: Важно убедиться, что давление воздуха в баке равно статическому давлению, которое будет присутствовать на соединении бака, когда система заполнена холодной жидкостью. Большинство производителей заявляют, что их резервуары предварительно заряжены до 12 фунтов на квадратный дюйм. Не думайте, что это всегда верно или правильно. Двенадцать фунтов на квадратный дюйм подходит для систем, в которых верхняя часть трубопровода находится примерно на 16 футов выше входа в расширительный бак (при условии, что статическое давление 5 фунтов на квадратный дюйм желательно в самой верхней части системы, чтобы обеспечить надлежащее функционирование вентиляционных отверстий). В более высоких трубопроводных системах требуется более высокое давление воздуха, чтобы предотвратить частичное сжатие диафрагмы до того, как жидкость нагреется. Рассчитайте статическое давление на входе в бак по формуле 1.

Формула 1:

Где:

Па = правильное давление со стороны воздуха (psi)
H = расстояние от соединения расширительного бака до верха контура трубопровода (футы)
Dc = плотность «холодной» жидкости в
5 = статическое давление 5 фунтов на кв. дюйм, необходимое в верхней части системы для работы с вентиляцией
144 = константа преобразования единиц измерения

Например: если верхняя часть трубопровода находится на высоте 25 футов над уровнем моря соединения расширительного бака и при условии, что система заполнена водой, правильное давление со стороны воздуха в баке будет:

Возьмите шинный манометр со шкалой от 0 до 30 фунтов на квадратный дюйм и велосипедный насос или небольшой воздушный компрессор. Используйте их для установки расчетного давления со стороны воздуха перед заполнением системы жидкостью.

4. Сделать Планируйте заранее: Срок службы расширительного бака зависит от рабочей температуры системы, давления, химического состава жидкости и содержания кислорода. Некоторые резервуары выходят из строя, когда в диафрагме возникает утечка. Это обычно приводит к тому, что бак наполняется жидкостью и становится «водяным». Вы можете проверить это, вдавив шток клапана Шредера. Если из бака выходит струйка жидкости, бак подгорел. Резервуары также могут иметь протечки в их тонком стальном корпусе. Единственный вариант — новый бак. Именно тогда вы оцените наличие шарового клапана, который может изолировать резервуар от остальной части системы. Без этого клапана вам, возможно, придется слить несколько галлонов жидкости из системы только для того, чтобы открутить неисправный бак и вкрутить новый.

5. Учитывайте превышение размера: Типичные расчеты размера мембранного расширительного бака определяют минимальный объем бака. Использование бака большего размера, хотя, вероятно, и более дорогого, вполне допустимо. Это уменьшает изменения давления в системе при изменении температуры жидкости.

6. Запланируйте самые низкие температуры жидкости: В большинстве систем водяного отопления размер расширительного бака и давление со стороны воздуха основаны на предположении, что холодная жидкость используется для заполнения системы в диапазоне температур от 45F до 60F. Это нормально. Однако, когда расширительный бак используется в контуре солнечного коллектора или в системе снеготаяния, раствор антифриза иногда будет намного холоднее, возможно, даже ниже 0F. Если диафрагма резервуара полностью расширяется относительно стальной оболочки при температуре жидкости около 45°F, любое дальнейшее охлаждение жидкости может вызвать отрицательное давление в системе и возможный приток воздуха из вентиляционного отверстия поплавкового типа. Ссылка 2 ниже объясняет, как исправить эту возможность. Идея состоит в том, чтобы добавить достаточное количество жидкости в бак во время повышения давления в контуре, чтобы диафрагма не полностью расширялась по отношению к внутренней части бака, пока вся жидкость в системе не достигнет минимально возможной температуры.

7. Сделайте поправку на растворы антифриза: Растворы пропилена или этиленгликоля имеют более высокие коэффициенты расширения по сравнению с водой. Чем выше концентрация антифриза, тем больший объем расширения требуется. Увеличение объема воды, нагретой с 60F до 180F, составляет около трех процентов. Увеличение объема 50-процентного раствора пропиленгликоля, нагретого с 60°F до 180°F, составляет около 4,5%. Это следует учитывать при выборе размера резервуаров для таких систем, как снеготаяние, солнечная тепловая энергия или других применений, в которых используются растворы антифриза на основе гликоля. Опять же, методы в Ссылке 1 могут приспособиться к этому.

ЧТО НЕ НУЖНО

Как обычно, список всех «Нельзя» по своей сути будет включать противоположное всем «Нельзя». Тем не менее, есть еще несколько «нельзя», которые выделяются.

1. Не сочетайте сталь и кислород: Не используйте стандартный расширительный бак с кожухом из углеродистой стали в системах с открытым контуром любого типа, таких как системы, использующие питьевую воду для переноса тепла к водяным теплогенераторам, которые это плохая идея по ряду других причин. Повышенное содержание растворенного кислорода в воде в системе с открытым контуром по сравнению с системой с замкнутым контуром ускорит коррозию тонкой оболочки резервуара из углеродистой стали. Это ограничение также относится к системам с замкнутым контуром, в которых используются небарьерные трубки PEX или другие материалы, которые могут способствовать диффузии кислорода в системе. Расширительные баки с внутренней полимерной обшивкой следует использовать в тех случаях, когда могут присутствовать более высокие уровни растворенного кислорода.

Рисунок 5 Расширительный бачок, установленный рядом с гидроразделителем

2. Не заполняйте его грязью: Не устанавливайте расширительные бачки непосредственно под гидроразделителями. Это позволит грязи, собранной на дне сепаратора, попасть в расширительный бачок. Со временем это может привести к выходу из строя диафрагмы. Если резервуар должен быть рядом с гидравлическим сепаратором, лучше всего установить его через тройник в любой трубе, соединяющейся с нижними боковыми соединениями на сепараторе, как показано на рис. 5.

3. Не перегревайте: По возможности избегайте размещения расширительных баков в непосредственной близости от очень горячей воды. При нагреве корпуса резервуара за счет теплопереноса (кондукции и конвекции) давление воздуха в резервуаре увеличивается. При прочих равных условиях это увеличивает давление в системе по сравнению с ситуацией, когда корпус резервуара более холодный. Это может привести к протечке редукционного клапана. Можно расположить бак в нескольких футах от того места, где трубка из бака соединяется с системой. Держите резервуар ниже этой точки соединения, чтобы уменьшить миграцию тепла за счет конвекции.

4. Не создавайте несколько точек подключения: Можно использовать два или более расширительных бака с общим объемом одного бака большего размера. Однако эти резервуары должны подключаться к общей трубе, которая имеет единую точку подключения в системе. Избегайте подключения нескольких резервуаров к разным частям одного и того же трубопровода. Это может вызвать неожиданные колебания давления в зависимости от того, где расположены циркуляционные насосы относительно резервуаров.

Рис. 6 Система ремней для крепления корпуса резервуара

5. Не оставляйте его уязвимым для ударов: Небольшой расширительный бак, свисающий с ½-дюймовых верхних соединений, может легко погнуться в результате случайного удара, например, если кто-то встанет из согнутого положения и ударит по баку. Спросите меня, откуда я это знаю… Если бак должен быть установлен в уязвимом месте, используйте систему ремней, чтобы прикрепить корпус к твердой поверхности, как показано на рис. 6. Некоторые производители расширительных баков предлагают комплекты ремней или другое оборудование для надлежащей поддержки бака. корпус танка.

В дополнение к уведомлению об обвязке оба бака имеют изолирующие шарики и достаточно места для доступа к воздушному клапану Шредера внизу. Оба резервуара подключены параллельно к общей трубе, что позволяет использовать единую точку подключения к контуру.

6. Не полагайтесь на совместимость: Убедитесь, что выбранный вами расширительный бачок совместим с жидкостью, используемой в системе. Мембраны из комбинированного бутилкаучука/EPDM или полностью из EPDM, как правило, совместимы с растворами гликоля и растворами метанола или этанола, которые иногда используются в геотермальных контурах заземления. Однако разные поставщики резервуаров используют разные материалы и имеют разные температурные ограничения для этих материалов. Всегда лучше получить разрешение от производителя резервуара на совместимость жидкости.
Расширительные бачки выполняют простую, но очень нужную функцию. Следуйте этим советам, чтобы заставить их работать так, как задумано. <>

ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПОСЕТИТЕ ЭТОТ: 10 Детали для расширительных баков

Джон Зигенталер, дипломированный инженер, имеет диплом машиностроителя Политехнического института Ренсселера и лицензированный профессиональный инженер. Он имеет более чем 35-летний опыт проектирования современных водяных систем отопления. Последняя книга Зигенталера — «Отопление с использованием возобновляемых источников энергии» (дополнительную информацию см. на сайте www.hydronicpros.com).

Список литературы
1. Современное гидроконевое отопление, 3-е изд., Джон Сигенталер, Cengage Publishing 2012, ISBN -13: 978-1-4283-3515-8
2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3 2. 3. Energy, John Siegenthaler, Cengage Publishing 2017, ISBN -13: 978-1-2850-7560-0

Реклама

Руководство по проектированию расширительного бака, Как определить размер и выбрать расширительный бак для водяной системы горячего водоснабжения

Раздел 4.0: Выбор размера расширительного бака

После выбора типа расширительного бака необходимо определить значения, которые будут использоваться в уравнении, соответствующем типу расширительного бака. В этом разделе будет обсуждаться каждая из переменных, чтобы вы могли определить значения для каждой переменной в различных ситуациях.

4.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

Значения температуры используются для определения «дельта Т» и значений удельного объема, которые обсуждаются в следующем разделе. Вы должны найти самые низкие и самые высокие температуры, которые будут иметь место в гидравлической системе горячего водоснабжения.

Низкая температура: Значение низкой температуры – это температура в системе, которая возникает, когда генератор горячей воды выключен, а в здании самое холодное значение. Таким образом, низкая температура будет зависеть от местоположения, но должна находиться в диапазоне, указанном ниже.

• Низкая температура: от 32 F до 70 F

Если гидравлическая система горячего водоснабжения представляет собой смесь гликолей, то самая низкая температура может отличаться от показанной ранее. Добавление гликоля в водяную горячую воду позволяет снизить температуру из-за более низкой точки замерзания гликоля.

Высокая температура: Значение высокой температуры – это температура, возникающая при включении насоса(ов) горячей воды и генератора(ов) горячей воды. Когда водяная система горячего водоснабжения включена, водяная горячая вода может достигать максимальной температуры на выходе генератора горячей воды. Низкотемпературные генераторы горячей воды обычно имеют максимальную температуру 250 ° F. Генераторы горячей воды средней температуры могут производить температуру до 350 ° F, а генераторы горячей воды высокой температуры могут производить температуру до 400 ° F.

4.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ УДЕЛЬНОГО ОБЪЕМА

Значения удельного объема определяются из данных о свойствах жидкости. Калькулятор расширительного бака включает конкретные значения объема для воды и различных смесей полипропиленгликоля и полиэтиленгликоля.

Значения давления паров указаны в PSIA

Значения удельного объема также можно найти в ASHRAE Fundamentals для воды и на следующем веб-сайте для гликолевых смесей.

4.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ДАВЛЕНИЯ

Калькулятор расширительного бака требует ввода трех значений давления: (1) минимальное давление, (2) максимальное давление и (3) давление предварительного нагнетания. Каждое из этих значений будет обсуждаться ниже, но сначала вы должны понять разницу между манометрическим давлением и абсолютным давлением, а также термины, давление пара и точка отсутствия изменения давления.

Манометрическое давление – это давление без добавления атмосферного давления. Например, манометрическое давление 0 фунтов на квадратный дюйм соответствует давлению в 1 атмосферу или (14,7 фунтов на квадратный дюйм). Термин абсолютное давление учитывает давление атмосферы.

Рис. 4. Не забудьте преобразовать манометрическое давление в абсолютное перед использованием уравнений расширительного бака.

4.3.1 ДАВЛЕНИЕ ПАРА

Параметр или абсолютное давление помогают выбрать минимальное давление, необходимое в системе. Давление пара зависит от температуры воды. С повышением температуры увеличивается и давление пара. Например, давление пара воды при температуре 85 F составляет примерно 1,4 фута напора, а давление пара воды при температуре 200 F составляет примерно 26,6 фута напора. Давление пара – это минимальное давление, необходимое для поддержания воды в жидком состоянии. Например, если давление воды при 200 F изменить на 20 футов напора, то вода испарится. Давление паров определяется автоматически в зависимости от типа и температуры жидкости.

Рис. 5: При повышении температуры динамическая вязкость уменьшается, а давление пара увеличивается.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о температурах от 32 F до 420 F. Давление паров горячей воды в гидравлической системе как функция температуры

4.3.2 ТОЧКА ОТСУТСТВИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Часто вы слышите, что дело в расширительном баке при котором давление в системе не меняется. Это верно, но предполагается, что температура не меняется. Давление в расширительном бачке не изменится при включении или выключении насоса в системе, а температура останется прежней. При рассмотрении следующих пунктов обсуждения по определению низкого/минимального и высокого/максимального давления помните, что давление в расширительном бачке является функцией температуры, а не насоса.

4.3.3 НИЗКОЕ ДАВЛЕНИЕ/НАПОЛНЕНИЕ

Низкое давление – это минимальное давление в системе, обеспечивающее выполнение наиболее жестких требований из следующих трех ограничений: (1) 10 фунтов на кв. дюйм в самой высокой точке трубопровода, (2) нетто требуется положительный напор на всасывании водяного насоса горячей воды или (3) больше, чем давление паров горячей воды при самой высокой температуре во всех точках системы.

(1) Ограничение по высоте: Низкое давление или давление наполнения — это давление, необходимое в точке наполнения, необходимое для заполнения всей системы трубопроводов и достижения манометрического давления 10 фунтов на кв. дюйм в самой высокой точке трубопровода, чтобы предотвратить попадание воздуха в воду/раствор. При расчете этого давления вы должны исходить из того, что насос(ы) выключен, а температура жидкости самая высокая. Точка наполнения обычно используется, потому что расширительный бак расположен в точке наполнения и имеет почти такое же давление. Если расширительный бачок расположен вдали от точки наполнения, то по разнице высот между точкой наполнения можно найти минимальное давление в расширительном бачке.

Например, предположим, что температура наполняющей воды составляет 75 F, и вода поступает в систему на высоте 10 футов над чистым полом, а самая высокая точка системы находится на высоте 160 футов над чистым полом. Это приведет к перепаду высот в 150 футов или 65,0 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, давление наполнения должно составлять 75 фунтов на кв. дюйм. Этот пример показан на первом следующем рисунке.

(2) Ограничение чистого положительного напора на всасывании: Далее следует также проверить чистый положительный напор на всасывании, требуемый для гидравлических насосов горячей воды. Низкое давление или давление наполнения должно быть достаточно большим, чтобы удовлетворялся требуемый чистый положительный напор на всасывании.

Например, предположим, что температура наполняющей воды составляет 75 F, и вода поступает в систему на высоте 10 футов над чистым полом, а самая высокая точка системы находится всего в 30 футах над чистым полом. Это приведет к перепаду высот всего в 20 футов или 8,6 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, согласно предыдущему ограничению минимальное давление будет составлять всего 18,6 фунтов на кв. дюйм. Однако, если гидравлический насос для горячей воды расположен на 10 футов выше точки заполнения, то давление на всасывании гидравлического насоса для горячей воды будет всего 14,3 фунта на кв. дюйм изб. Если для насоса требуется чистая положительная высота всасывания 20 фунтов на квадратный дюйм, то давление наполнения, определенное из ограничения высоты, не будет соответствовать чистому положительному значению высоты всасывания. Таким образом, давление наполнения должно быть увеличено, чтобы соответствовать чистому положительному ограничению высоты всасывания. Этот пример показан на втором следующем рисунке.

Рис. 6: Минимальное давление/давление наполнения определяется в соответствии с требованием 10 фунтов на кв. дюйм в самой высокой точке, как показано зеленым цветом. Давление на более низких отметках затем определяется путем преобразования футов напора в фунты на квадратный дюйм. Это приводит к манометрическому давлению наполнения 75 фунтов на квадратный дюйм и манометрическому давлению всасывания водяного насоса горячей воды 70,7 фунтов на квадратный дюйм. Вы также должны дважды проверить чистый положительный напор на всасывании, необходимый для гидравлического насоса горячей воды, но в этом примере давление всасывания очень высокое и должно быть легко достигнуто. Насос выключен, при определении минимального давления.

Рис. 7. На этом примерном рисунке зеленым цветом показано минимальное давление в точке заполнения, основанное на давлении 10 фунтов на кв. дюйм в самой высокой точке. Красным цветом показано давление в точке наполнения, основанное на минимальном давлении 20 фунтов на кв. дюйм на всасывании гидравлического насоса горячей воды. Как видите, красный показывает более высокое минимальное давление в точке заполнения и, следовательно, более высокое минимальное давление в расширительном бачке. Таким образом, для вашего уравнения вы должны использовать более высокое значение минимального давления, основанное на NPSHR. Насос выключен при определении минимального давления.

(3) Ограничение по давлению пара: Последнее ограничение обычно является наиболее строгим ограничением для гидравлических систем горячего водоснабжения из-за высоких температур. При этом ограничении давление во всей системе должно оставаться выше, чем давление паров жидкости, чтобы предотвратить испарение. Если требуется давление выше доступного давления в здании, то закрытая система нагнетается с помощью нагнетательного насоса. Этот насос отличается от гидравлического насоса горячей воды, который только обеспечивает циркуляцию жидкости в системе. Насос наддува перекачивает систему подпиточной воды в закрытую гидравлическую систему горячего водоснабжения под желаемым давлением, чтобы выполнить все три ограничения.

Чтобы найти давление, необходимое для соблюдения ограничения по давлению пара, вы можете смоделировать давление во всей замкнутой системе в соответствии с этими двумя сценариями: Сценарий A: Насос выключен, максимальная температура и Сценарий B: Насос включен, максимальная температура.

Рис. 8: Сценарий A: насос выключен, максимальная температура 250 °F. На этом рисунке показан общий замкнутый контур, гидравлическая система горячего водоснабжения (250 ° F). В самой высокой точке самое низкое давление горячей воды будет 30 фунтов на квадратный дюйм, что выше давления пара 290,8 фунтов на квадратный дюйм. Это приводит к давлению 87 фунтов на квадратный дюйм в расширительном баке. Давление показано в абсолютном и манометрическом значениях для удобства сравнения с давлением паров. Если вы следите за преобразованием фут-напора в фунты на квадратный дюйм, вы также заметите, что преобразование больше не представляет собой 1 фунт на квадратный дюйм в 2,31 фута напора. Это связано с тем, что плотность воды теперь меньше, поэтому для обеспечения того же давления, что и раньше, требуется более высокий водяной столб. При этой температуре преобразование составляет 1 фунт на квадратный дюйм в 2,44 фута напора.

Следующий рисунок имитирует Сценарий B: Насос включен, максимальная температура 250 F. Когда насос включен, давление в расширительном баке останется прежним, а все остальные значения давления будут экстраполированы из этой точки. Предполагается, что насос обеспечивает давление 20 фунтов на квадратный дюйм.

Рис. 9: Сценарий B: Насос включен, максимальная температура 250 °F. На этом рисунке показана та же система, что и на предыдущем рисунке, за исключением того, что насос включен. Поскольку насос работает, будут потери на трение между расширительным бачком и всасывающим патрубком насоса. Это приводит к давлению 75 фунтов на квадратный дюйм на всасывании насоса. Насос обеспечивает давление 20 фунтов на квадратный дюйм, поэтому давление нагнетания будет 95 фунтов на квадратный дюйм. Давление в верхней части системы выше при включенном насосе, потому что насос обеспечивает дополнительное давление, таким образом, давление в верхней части системы составляет 32 фунтов на квадратный дюйм. Перепад между верхом системы и расширительным бачком больше, потому что будут дополнительные потери на трение, так как жидкость движется.

На следующем рисунке представлены три критерия для определения минимального давления для другого сценария. На этом рисунке максимальная температура составляет 250 ° F, что соответствует давлению паров около 30 фунтов на квадратный дюйм (15,3 фунтов на квадратный дюйм изб.). Самая высокая точка в системе расположена на высоте 30 футов над чистым полом, и в этой точке требуется манометрическое давление 10 фунтов на квадратный дюйм, чтобы соответствовать критериям высоты. Требуемый чистый положительный напор на всасывании насоса составляет 20 фунтов на кв. дюйм.

Рисунок 10: На этом рисунке показано минимальное давление для всех трех ограничений. Минимальное давление для достижения 10 фунтов на квадратный дюйм в самой высокой точке показано зеленым цветом. Минимальное давление, необходимое для достижения 20 фунтов на квадратный дюйм (NPSHR) на всасывании насоса горячей воды, показано красным цветом. Минимальное давление для достижения давления пара 30 фунтов на квадратный дюйм (15,3 фунта на кв. дюйм изб.) в самой высокой точке показано пурпурным цветом. Минимальное давление, которое следует использовать в калькуляторе, составляет 25,5 фунтов на квадратный дюйм в расширительном бачке. Это максимальное минимальное давление.

5.3.2 ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Значение высокого давления – это максимальное давление, которое может возникнуть в расширительном баке, при котором не происходит отказа предохранительных клапанов или оборудования из-за высокого давления. Сценарий, который вы должны проверить, — насос включен, а горячая вода гидравлической системы имеет максимальную температуру.

Рисунок 11: Высокое давление в расширительном баке определяется путем имитации максимального давления на предохранительных клапанах и оборудовании и определения максимального значения давления, при котором давление на всем оборудовании и предохранительных клапанах находится в пределах их пределов давления. На этом рисунке показано максимальное давление 125 фунтов на кв. дюйм в генераторе горячей воды при включенном насосе. Это приводит к максимальному давлению в расширительном баке 130 фунтов на квадратный дюйм. Рабочая температура этой системы составляет 140 F.

Всегда следует запускать сценарии с включенным и выключенным насосом, потому что оборудование должно находиться в пределах требуемого давления, независимо от того, включен насос или нет. Например, если вы запускаете сценарий с максимальным давлением в точке заполнения системы, равным 125 фунтов на кв. дюйм, что является типичным максимальным давлением для фитингов трубопроводов, и насос выключен, то предельные значения давления соблюдаются для всего оборудования. . Однако, как только насос будет включен, вы превысите требуемое давление в 125 фунтов на квадратный дюйм для генератора горячей воды. Это показано на следующих двух рисунках.

Сценарии всегда следует запускать с включенным и выключенным насосом, поскольку оборудование должно находиться в пределах требуемого давления независимо от того, включен насос или нет. Например, в предыдущем сценарии давление в воздушном сепараторе будет составлять 135 фунтов на квадратный дюйм. Этот факт не был бы обнаружен, если бы насос предполагался выключенным при испытаниях на высокое давление в генераторе горячей воды. Поскольку воздушный сепаратор находится на той же высоте, в воздушном сепараторе будет то же давление, что и в генераторе горячей воды, когда насос выключен.

5.4 ЛИНЕЙНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ

Для расчетов можно использовать следующий линейный коэффициент теплового расширения.