Подбор мембранного бака по расходу: таблицы и методики расчета

Подбор мембранного бака по расходу: таблицы и методики расчета

Таблица коэффициентов расширения теплоносителей

Таблица расчета объема по мощности системы

Таблица подбора баков для систем ГВС

Таблица эффективности бака по давлению

Оглавление статьи

Назначение и принцип работы мембранных баков

Мембранный расширительный бак представляет собой герметичную металлическую емкость, внутреннее пространство которой разделено эластичной мембраной на две камеры. Одна камера заполнена азотом под определенным давлением, вторая предназначена для приема избыточного объема теплоносителя при его нагревании.

Основное назначение мембранного бака в системах отопления заключается в компенсации теплового расширения жидкости. При нагревании теплоносителя его объем увеличивается, что в замкнутой системе приводит к росту давления. Без расширительного бака это может привести к срабатыванию предохранительного клапана или даже к повреждению элементов системы.

Принцип работы основан на законе Бойля-Мариотта. При увеличении объема теплоносителя мембрана смещается, сжимая газовую подушку. Давление в системе стабилизируется на безопасном уровне. При остывании системы происходит обратный процесс - газовая подушка выталкивает теплоноситель обратно в систему.

Основные методики расчета объема бака

Существует несколько методов расчета необходимого объема мембранного бака. Наиболее точный способ основан на применении основной формулы:

Эффективность мембранного бака определяется по формуле:

Для систем горячего водоснабжения применяется другая формула, учитывающая цикличность работы насоса:

Коэффициенты расширения теплоносителей

Коэффициент температурного расширения является ключевым параметром при расчете объема мембранного бака. Его значение зависит от типа теплоносителя и максимальной рабочей температуры системы.

Для воды коэффициент расширения при нагревании от 10°C до различных температур составляет: при 60°C - 1.68%, при 70°C - 2.28%, при 80°C - 2.89%, при 90°C - 3.59%, при 95°C - 4.04%. Эти значения получены экспериментальным путем и подтверждены многолетней практикой эксплуатации систем отопления.

При использовании антифризов на основе этиленгликоля или пропиленгликоля коэффициент расширения увеличивается пропорционально концентрации добавки. Например, 20% раствор этиленгликоля имеет коэффициент расширения на 20% больше, чем чистая вода. Это необходимо учитывать при расчете объема бака для систем с незамерзающими теплоносителями.

Упрощенные методы подбора

Для практических расчетов часто применяются упрощенные методы подбора мембранных баков. Наиболее распространенный способ основан на правиле 10% от общего объема системы. Этот метод дает приемлемую точность для большинства бытовых систем отопления.

Альтернативный подход базируется на мощности отопительного оборудования. Принимается, что на каждый киловатт тепловой мощности приходится 15 литров теплоносителя в системе. Соответственно, для котла мощностью 25 кВт общий объем системы составит примерно 375 литров, а требуемый объем расширительного бака - около 24-35 литров.

Табличный метод подбора предполагает использование готовых таблиц соответствия мощности котла и объема бака. Данный подход удобен для быстрой оценки и подходит для стандартных систем отопления жилых домов. Однако при наличии дополнительных потребителей тепла, таких как бойлеры косвенного нагрева или теплые полы, необходимо вносить поправки в расчеты.

Особенности подбора для систем ГВС

Подбор мембранных баков для систем горячего водоснабжения имеет свою специфику, связанную с характером потребления горячей воды. В отличие от систем отопления, где изменения давления происходят плавно, в системах ГВС наблюдаются резкие скачки давления при включении и выключении водоразборных устройств.

Основная задача гидроаккумулятора в системе ГВС - сгладить пульсации давления и уменьшить частоту включений насоса. Это продлевает срок службы насосного оборудования и обеспечивает комфортное водопользование без резких изменений напора.

Расчет объема бака для ГВС учитывает максимальный часовой расход воды, характеристики насоса и требуемую частоту его включений. Обычно принимается, что насос должен включаться не чаще 12-15 раз в час для обеспечения его долговечности.

Установка бака в системе ГВС должна производиться на обратной (холодной) линии циркуляции, как можно ближе к источнику нагрева воды. Это обеспечивает оптимальную работу мембраны при температуре не выше 70°C и предотвращает ее преждевременный износ.

Практические рекомендации по монтажу и настройке

Правильный монтаж мембранного бака не менее важен, чем точный расчет его объема. Бак должен устанавливаться в вертикальном положении воздушной камерой вверх, что обеспечивает максимальную эффективность работы мембраны и упрощает обслуживание.

Подключение к системе осуществляется через запорный шаровой кран, который позволяет отключить бак для обслуживания без слива теплоносителя из всей системы. В системах отопления оптимальное место подключения - обратная линия вблизи котла, где температура теплоносителя минимальна.

Периодическое обслуживание включает проверку давления в воздушной камере раз в год перед началом отопительного сезона. Нормальное давление составляет 1.5 бар для большинства бытовых систем. При необходимости давление можно скорректировать через ниппель с помощью автомобильного насоса.

Признаками неисправности мембраны являются частые срабатывания предохранительного клапана, нестабильное давление в системе или появление воды из воздушного ниппеля. В таких случаях требуется замена мембраны или всего бака.

Частые ошибки при подборе и их последствия

Недостаточный объем расширительного бака - наиболее распространенная ошибка, приводящая к частому срабатыванию предохранительного клапана и потере теплоносителя. Это не только снижает эффективность системы, но и может привести к завоздушиванию и коррозии оборудования.

Неправильная настройка начального давления также часто встречается на практике. Слишком высокое давление приводит к неполному использованию объема бака, а слишком низкое - к недостаточной компенсации расширения теплоносителя. Оптимальное значение должно соответствовать статическому давлению в точке подключения.

Установка бака недостаточного качества с некачественной мембраной приводит к частым поломкам и необходимости замены. Экономия на качестве оборудования оборачивается большими затратами на ремонт и обслуживание системы.

Игнорирование особенностей теплоносителя при расчетах также приводит к проблемам. Использование антифризов требует корректировки объема бака в сторону увеличения на 25-50% в зависимости от концентрации добавок. Несоблюдение этого правила приводит к недостаточной компенсации расширения и аварийным ситуациям.

Часто задаваемые вопросы