Сергей Беликов - Гидроакумуляторы и расширительные баки

Рис. 14. Системы повышения давления. 1. Насос. 2. Обратный клапан. 3. Реле давления. 4. Манометр. 5. Гидроаккумулятор. 6. Пятиходовое соединение. 7. Шланг в металлооплетке. 8. Всасывающий шланг.

В водопроводных сетях старых домов мы нередко можем слышать дребезжание стояков, раковин, кранов. Это гидравлические удары в системах водоснабжения. Гидравлические удары возникают при быстром открытии или закрытии трубопроводной арматуры, при резкой остановке (обычно аварийной) насосов. В момент гидроудара динамическое местное давление возрастает в несколько раз. Такое давление может неблагоприятно влиять на бытовую технику (стиральные и посудомоечные машины, бойлеры и т. п.).

В этих случаях необходимо устанавливать компенсаторы гидроударов – мембранные баки малой емкости (рис. 15).

Рис. 15. Внешний вид компенсатора гидроудара

На рис. 16 показаны примеры использования баков-компенсаторов.

Рис. 16. Примеры использования компенсаторов гидроудара

Распространение в солнечных местностях системы подогрева воды в «солнечных» коллекторах также требует установки расширительных баков. В таких системах циркулируют обычно гликолевые смеси (этиленгликоль, пропиленгликоль), которые в коллекторах могут нагреваться до 300–400 °С. В связи с этим в расширительных баках солнечных установок применяют специальную бутиловую резину с рабочей температурой до 110 °С (ввиду того, что температура вытесненной жидкости в баках не поднимается выше этого значения из-за смешения с более холодным теплоносителем, находящимся внутри бака) и давлением в системе 10 бар. Ввиду небольших объемов циркуляционных контуров применяются баки объемом 12, 18, 24 литров.

Объем расширительного бака для системы отопления зависит от общей емкости системы. Его следует подбирать так, чтобы полезный объем бака был не меньше температурного расширения теплоносителя.

Исходными данными при расчете расширительного мембранного бака будут являться:

1) Объем теплоносителя(воды) в системе, V сист, л. Данная величина может быть вычислена в зависимости от мощности системы.

2) Статическая высота(статическое давление). Высота столба жидкости в системе, находящегося под баком. Один метр столба жидкости создает давление 0,1 бара.

3) Предварительное давление расширительного мембранного бака, Р предв– давление газа в газовой камере пустого расширительного мембранного бака при комнатной температуре. Эта величина должна равняться статическому давлению, создаваемому столбом жидкости в системе после ее заполнения. Таким образом, до введения системы в работу, давление газа в баке компенсирует статическое давление столба жидкости, в результате чего мембрана бака находится в равновесии и бак еще не заполнен.

4) Максимальное давление, Р макс– максимальное давление в системе в месте установки расширительного мембранного бака.

5) Средняя температура системы, Т ср, °С – средняя температура системы в процессе ее работы.

1) Определяется коэффициент расширения жидкости К расш(прирост объема, %) при ее нагреве (охлаждении) от 10 °С (принимается, что система заполняется при температуре 10 °С) до средней температуры системы. Для определения этого коэффициента используются диаграммы 1 и 2.

Диаграмма 1. Температурное расширение воды в % при ее нагреве (охлаждении) от 10 °С до средней температуры системы

Диаграмма 2. Температурное расширение смеси воды и этиленгликоля в % при ее нагреве (охлаждении) от 10 °С до средней температуры системы

2) Определяется объем расширенияV расш– объем жидкости, вытесняющейся из системы при ее нагреве от 10 °С до средней температуры системы.

V расш= V сист· К расш(л)

3) Определяется коэффициент заполнения расширительного мембранного бака (коэффициент эффективности)К зап– при заданных условиях работы, который показывает максимальный объем жидкости (в процентах от полного объема расширительного мембранного бака), который может вместить бак. Все давления в формуле – абсолютные.

К зап= (Р макс– Р предв) / Р макс

4) Определяется потребный полный объем Vрасширительного мембранного бака и вводится коэффициент запаса 1,25.

V = (V расш· 1,25) / К зап(л)

5) Выбирается модель расширительного мембранного бака с округлением в сторону ближайшего целого.

Исходные данные:

Объем воды в системе:

V сист= 1200 л.

Температура: Т = 90/70 °С.

Статическая высота: 5 м.

Максимальное давление: 3 бар.

Бойлер установлен в подвале.

Расчет:

1) V расш= 1200 · 2,89 (по диаграмме)= 34, 68 л

2)

3)

Может быть рекомендован бак 80 л, т. е. объем расширительного бака при использовании воды в качестве теплоносителя равен 6–7 % от объема системы.

Для простоты расчетов можно использовать таблицу коэффициентов заполнения фирмы Zilmet (табл. 2). В ней показано, какая часть бака действительно заполнена теплоносителем.

Табл. 2. Коэффициенты заполнения расширительного бака

Данный пример расчета подходит не только к расширительным бакам отопления, но также может применяться при выборе баков ГВС и солнечных установок.

Есть житейское правило: «Чем больше объем бака, тем лучше». В то же время существуют методики точного подбора и расчета объема баков на основе европейских норм UNI 9182.

Метод используется для расчета объема гидроаккумулятора на основании средней производительности насоса (соответствующей максимальному расходу воды Q max) и минимальных и максимальных значений динамического давления (с учетом разницы уровней, потерь и т. д.).