Расчет расширительного бака для отопления: простой и сложный способы

Эта статья – о том, как рассчитать расширительный бак для отопления в вашем частном доме. Мы приведем необходимые для подсчетов формулы и некоторые дополнительные данные, которые могут понадобиться читателю. Итак, в путь.

На фото – расширительные баки для отопления.

Устройство бака

Прежде, чем мы приступим к вычислениям, стоит понять одну тонкость. Полный объем расширительного бачка и расширение теплоносителя – это два значения, которые взаимосвязаны, но вовсе не равны друг другу.

Это прямо вытекает из схемы работы того устройства, которое мы исследуем:

Его емкость разделена на две части упругой резиновой мембраной. Одна часть емкости предназначена для заполнения теплоносителем, вторая же заполняется воздухом с некоторым избыточным давлением.
Предназначенная для теплоносителя часть емкости снабжается патрубком для подключения к контуру. Воздушная камера, в свою очередь, комплектуется ниппелем, который позволяет стравить давление или увеличить его с помощью ручного или электрического насоса.

Важно: при запуске отопления в камере расширительного бачка создается избыточное давление, равное гидростатическому. Проще говоря, при высоте верхней точки контура над уровнем монтажа бачка в пять метров он настраивается на давление в 0,5 кгс/см2 (давление в 1 кгс/см2 соответствует напору в 10 метров).

Таким образом, указываемый производителем объем должен вместить и вытесненную тепловым расширением воду, и воздух, который при падении избыточного давления вытеснит ее обратно в контур.

Схема работы устройства.

Схемы расчетов

Простая

Простейшая формула такова: расширительный бачок берется равным 10% от общего количества теплоносителя. Если заполнение контура требует 600 литров воды, вам необходимо 60-литровое изделие; если вы заливаете в отопление 800 литров – 80 и так далее.

Как все простые схемы, эта имеет большую погрешность. Цена ошибки в большую сторону – небольшая переплата за избыточные размеры, а вот при занижении результата относительно необходимого мы получим постоянное срабатывание предохранительного клапана.

Как своими руками выполнить более точный подсчет?

Точная

Более точно нужное нам значение рассчитывается по формуле V = (Vt х E)/D, в которой:

V – искомая величина.
Vt – общий объем отопления – радиаторов, труб, котла и т.д.
E – коэффициент расширения теплоносителя.
D – коэффициент эффективности мембранного расширительного бачка.

Для продолжения нам явно недостает нескольких справочных значений.

Объем теплоносителя в системе

Как можно узнать полную емкость вашей системы отопления?

Заполнив ее водой и полностью слив в мерную емкость.
Отметив изменения показания водосчетчика при заполнении системы из контура ХВС.
Сложив емкости всех отопительных приборов (данные можно найти в документации к ним) и всех трубопроводов (для каждого диаметра они рассчитываются по формуле V=Pi*R^2*H, где Pi = 3,1415, R – половина внутреннего диаметра трубы, а H – ее длина).

Типичные литражи секций радиаторов разных типов.

Наконец, емкость сбалансированной системы отопления можно приблизительно оценить из расчета 15 литров на киловатт тепловой мощности котла. Так, котел мощностью 24 КВт обычно подключен к контуру, заполненному 24х15=360 литрами воды.

Коэффициент расширения

В абсолютном большинстве случаев в качестве теплоносителя используется обычная вода. Вот коэффициент ее расширения для разных температур при нагреве со стартового значения в +10С.

Нагрев, градусы по шкале Цельсия	Расширение, %
30	0,75
40	1,18
50	1,68
60	2,25
70	2,89
80	3,58
90	4,34
100	5,16

Обратите внимание: добавка антифризов – этилен или пропиленгликоля увеличивает тепловое расширение, но не так чтобы значительно. Так, при дельте температур в 100 градусов и содержании гликоля в теплоносителе, равном 30%, расширение увеличится лишь на 0,45%.

Добавка антифриза незначительно увеличит расширение теплоносителя.

Коэффициент эффективности бака

Инструкция по подсчету значения эффективности бака тоже довольно проста.

Здесь используется формула вида D = (PV – PS) / (PV + 1). В ней:

D – искомый коэффициент;
Pv – максимальное рабочее давление (то, на которое выставлено срабатывание предохранительного клапана).
Ps – давление зарядки бака. Оно, как мы выяснили ранее, соответствует гидростатическому напору в контуре отопления.

Пример расчета

Давайте выполним подсчет по более точной из схем для следующих условий:

Нам предстоит отапливать двухэтажный дом, верхняя точка системы отопления в котором возвышается над расширительным баком на 5 метров.
Общая площадь дома со стандартным утеплением составляет 240 метров. Оценим потребность в тепловой мощности котла по простейшей формуле: 240/10=24 КВт.
Максимальный нагрев воды, используемой в качестве теплоносителя, возьмем равным 80 градусам.

Итак:

Стандартный максимум рабочего давления для автономных систем составляет 2,5 кгс/см2.
5 метров высоты контура дают нам гидростатическое давление в 0,5 кгс/см2.
Коэффициент эффективности бака будет равным (2,5 – 0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.

Вместо вычислений можно воспользоваться таблицей.

Коэффициент расширения при нагреве на 80 градусов можно принять равным 0,036 (согласно таблице он равен 3,58%).
Полный объем контура, рассчитанный по мощности котла, примем равным 24 х 15 = 360 литров.
Итак, минимальный объем бачка равен (360 х 0,036) / 0,57 = 22,7 литра (с округлением до ближайшего стандартного значения – 24-25 литров).

Линейка стандартных размеров.

Как легко заметить, более сложная схема вычисления в данном случае помогла нам сэкономить относительно более простой 11 – 12 литров емкости.

Заключение

Тратить ли время на точный подсчет или воспользоваться простой схемой – читателю предстоит решить самостоятельно. Как всегда, прикрепленное видео предложит его вниманию дополнительную тематическую информацию.

Успехов!