6.2. Выбор

Расчет расширительного бака заключается в подборе его объема, определении начального давления газового пространства и минимально допустимых диаметров присоединительных патрубков для бака и для предохранительного клапана. При заниженном объеме бака давление в нижних точках системы может превысить максимально допустимое, что приведет к аварийному истечению воды через резьбовые соединения или образованию трещин. Для предотвращения обязательно предусматривают установку предохранительного клапана, при этом теплоноситель теряется в систему канализации, либо накапливается в специальных баках. Снижение температуры воды приводит к уменьшению ее объема в баке и падению давления в системе. При этом давление в высших точках системы может стать меньше минимально допустимого по условиям невскипания воды и недопущения проникновения атмосферного воздуха. Поэтому объем бака должен быть четко обусловлен допустимым диапазоном гидравлического давления в системе. Для этой цели обязательно на уровне присоединения бака устанавливают манометр с нижним диапазоном, не превышающим гидростатическое давление, и верхним диапазоном, не меньшим от максимально допустимого давления системы. Завышение емкости бака не имеет отрицательных последствий, но возрастает его стоимость. Полная полезная вместительность V— сумма полезной минимальной V_t и резервной V_э (эксплуатационной) емкости и дм³ [19]-

V= V_t+ V_э,

где полезная минимальная емкость бака

k — коэффициент запаса; V_co — емкость системы отопления, м³; р₁, -плотность воды в системе отопления при ее заполнении, принимают равной 999,6 кг/м³ для t₁ = +10 °С; V — приращение удельного объема, дм³/кг, воды в системе при ее нагревании от начальной t₁ к средней между расчетными горячей t_г охлажденной t₀ температурами воды, которые определяют по табл. 5 или формуле:

В данной формуле р₁ подставляют в кг/дм³, а р₂ — плотность воды, кг/дм³, принимают при температуре (t_r+ t_o)/2.

Емкость системы отопления V_co определяют одним из методов:

• точным;

• приблизительным.

Точный метод состоит в суммировании емкостей всех составных элементов системы отопления — котла (теплообменника), труб, отопительных приборов...

Приблизительный — в суммировании емкостей всех составных элементов системы отопления, определенных по удельным показателям, отнесенным к расчетной тепловой мощности (см. табл. 10.3 [8]). При использовании данного метода для определения емкости импортного оборудования следует учитывать несовпадение подходов к проектированию. В нашей практике, как правило, используют трубы с большими диаметрами, что требует увеличения емкости бака.

Эксплуатационная емкость V_a, дм³, предназначена для компенсации эксплуатационных потерь, возникающих па протяжении отопительного периода вследствие промывки фильтров, замены прокладок, отопительных приборов... Для современных систем отопления такие потери не должны превышать 5% вместительности системы. При двукратном за отопительный период восполнении эксплуатационных потерь — 2,5%.

V_э = 0,025 V_co 10³.

Начальное давление Р., Па, газового пространства бака

Рг = Рз+Рс

где Р₃ — избыточное давление, принимаемое равным 10...30 кПа, для недопущения нагнетания воды в бак при заполнении системы отопления; Р_С — гидростатическое давление воды, Па, действующее на бак при отсутствии циркуляции

где g — ускорение свободного падения, м/с²; _Pi — плотность воды в системе отопления при ее заполнении, кг/м³; h высота между точкой присоединения бака и наивысшей точкой системы отопления, м.

Максимальное значение давления Р_тах при расчетных условиях не должно превышать величину рабочего давления для всех элементов системы отопления и максимально допустимого давления для бака. С двух условий выбирают наименьшую величину и настраивают по ней предохранительный клапан. Допускается уменьшать это давление при соответствующем указании в инструкции по эксплуатации системы.

Начальное эксплуатационное давление системы Р₀ определяют из условия необходимости обеспечения заполнения бака резервным объе­мом воды, что достигается при Р₀ >Р_г. Определяют Р₀, Па, по уравнению:

где АР* — расчетное атмосферное давление, Принимают равным 10⁵ Па. Минимальную емкость газового пространства V_г находят по формуле:

а с учетом резервной емкости —

Стоимость расширительного бака зависит от его общей емкости. Уменьшения достигают путем увеличения максимального значения избыточного давления Р_тах в системе, что следует из данных уравнений, а также путем конструктивного усовершенствования бака.

Расширительные мембранные баки с компрессорно-спускными регулирующими блоками имеют значительно меньшую общую емкость ВЮ сравнению с вышерассмотренными, что показано в табл. 6. В ней приведены уравнения расчета общей емкости V_o (в обычных мембраных баках V_o = V_г) по полезной минимальной емкости V_t, либо по полной полезной емкости V. Для первого случая в системе отопления необходимо предусмотреть автоматическую подпитку системы.

Бак с компрессорно-спускным блоком поддерживает давление в системе отопления путем автоматического регулирования давления в газовом пространстве бака. Он дополнительно имеет напорную емкость, компрессор управляемый давлением, блок управления и спускной клапан, срабатывающий от перепада давления. Такие баки позволяют удерживать разность Р_max- Р_г в пределах избыточного давления Р₃, например, 20 кПа.

Применение незамерзающих жидкостей требует увеличения вме­стительности расширительных баков; для водоэтиленгликолевых сме­сей — на 4О...45%. При превышении V₀ для максимального типоразмера устанавливают параллельно несколько одинаковых бакои с общей ем­костью, не меньшей расчетного значения V_o.

Расширительные мембранные баки присоединяют к главной обрат­ной магистрали в индивидуальном тепловом пункте. При установке ба-ка выше самой низкой точки системы необходимо снизить расчетное значение АР_тау на величину гидростатического давления столба воды между отметками установки бака и наиболее низкой точкой системы. При использовании крышных котелен и размещении в них бака мини­мальное давление возле него принимают но рекомендациям производи­телей котелен, как правило, оно превышает 15 кПа. Все это отображаю! в инструкции по эксплуатации системы отопления.

Внутренний диаметр трубы ответвления, соединяющего бак с глав­ной сборной магистралью, должен быть не меньше 20 мм. Его определя­ют по формуле:

d > 0,7^< или ^d * 0,7^,

где 0.7 — размерный коэффициент.

При параллельном соединении нескольких баков диаметры присое­диняющих труб должны быть одинаковы, а суммарная площадь попе­речных сечений труб — не меньше рассчитанной по диаметру из указан­ных формул.

Внутренний диаметр главного магистрального участка, к которому присоединяют ответвление, должен быть не меньше рассчитанного по этой же формуле.

Объем бака обусловлен гидравлическими давлениями системы ото­пления в нерабочем и рабочем состояниях, ее емкостью и наличием незамерзающих примесей. Неверный подбор давления газового про­странства бака приводит к периодическому протеканию резьбовых соединений, вскипанию теплоносителя, разрушению оборудования.