Сергей Беликов - Гидроакумуляторы и расширительные баки

ΔP – разность Pmax и Pmin

Pprec – абсолютное давление газа в гидроаккумуляторе, которое никогда не должно превышать Pmin.

Для оптимальной работы гидроаккумулятора необходимо, чтобы Pprec < Pmin. Рекомендуется, чтобы:

Pprec + 0,5 бар = Pmin.

Пример: определить объем гидроаккумулятора для системы с реле давления, отрегулированным на минимальное давление 2,5 бар и максимальное – 4,5 бар при требуемом расходе воды 105 л/мин.

Qmax = 105 л/мин;

a = 12;

Pmax = 4,0 + 1 = 5,0 АТА;

Pmin = 2,0 + 1 = 3,0 АТА;

ΔP = 5,0–3,0 = 2 АТА;

Pprec= 3,0–0,5 = 2,5 АТА;

Vt=16,5 · 105 · 5,0 · 3,0 / 12 / 2 / 2,5 = 433,13 л

Как уже говорилось, гидравлические удары в системе являются следствием работы насосной техники и трубопроводной арматуры. Давление в сетях при гидроударах может достигать 10–15 бар. В нашей стране для поглощения гидроударов применялись вибровставки и сильфонные компенсаторы, но для защиты бытовой техники разработаны баки-компенсаторы. Их подбор производится на основе инструкции UNI 9182 Европейского Союза.

Превышение давления при гидроударе:

Ризб = 2 · ρ · V · e /t

ρ – плотность жидкости, кг/м3;

V – линейная скорость жидкости в трубопроводе;

е – длина участка трубопровода;

t – время остановки насоса или закрытия крана.

Пример: Пусть Ризб = 9,4 бара, тогда объем гидрокомпенсатора:

;

где:

Vr – расчетный объем гидрокомпенсатора;

Vводы – объем воды, прошедший за время остановки насоса;

Рраб – рабочее давление системы, бар;

Рмах – максимально допустимое давление, бар;

Рмах = Ризб + Рраб = 9,4+4 = 13,4 бара

Если Рмах= 13,4 бар, а производительность насоса 0,7л/с при времени закрытия крана/остановки насоса 1,5 с, то (средний расход 1,05 л)

;

Следовательно, необходим гидрокомпрессор объемом 6 литров.

Каждый производитель баков в комплекте с изделием прилагает паспорт, в котором изложены особенности установки бака в зависимости от его конструкции и назначения.

Баки при работе практически не имеют динамических нагрузок по причине медленного заполнения и опорожнения теплоносителем при функционировании системы отопления. Баки до 35 л допускается подвешивать к трубопроводам или на кронштейны (рис. 17). Кронштейны включают в себя воздушник, предохранительный клапан и манометр. Также некоторыми производителями (Wester, Watts) выпускаются монтажные комплекты быстрого монтажа (рис. 18) для крепления баков до 35 литров к стене.

Рис. 17. Кронштейн

Рис. 18. Комплект быстрого монтажа

Не допускается установка запорных устройств между расширительным баком и трубопроводом.

Баки объемом более 35 литров имеют ножки для установки на пол. Также баки не обязательно крепить анкерными – болтами к полу. Перед заполнением необходимо проверить противодавление в баке, которое обычно устанавливается заводом как 1,5 бара. При работе системы противодавление должно быть отрегулировано в соответствии с рабочим давлением в системе.

Работа гидравлического аккумулятора сопряжена с постоянными динамическими режимами. Следовательно, рекомендуется прочно крепить гидроаккумулятор к полу помещения, где он устанавливается. На ножках для этого изготовитель предусматривает крепежные отверстия. С целью уменьшения вибрации агрегата и шума в помещениях рекомендуется установить резиновые виброгасящие прокладки из толстой резины.

Насосные станции с баками малых объемов (24–50 литров) подсоединяются к трубопроводам с помощью гибких металлизированных подводок. Чтобы сохранить расходные характеристики насоса, не следует заужать выходное сечение из насосной станции гибкими подводками либо прокладками.

Перед запуском насоса следует заполнить бак гидроаккумулятора водой, проверить противодавление в баке.

Для удаления воздуха из бака в верхней части гидроаккумуляторов емкостью более 150 литров рекомендуется установить автоматический либо ручной воздушник.

Также полезно при первоначальном запуске контролировать давление воды в системе с помощью манометра.

Функция расширительного бака (экспанзомата) в системе отопления – компенсировать увеличение объема воды вследствие ее температурного расширения.

Давление в месте подключения аппарата к системе всегда равно статическому давлению в данной точке при имеющейся температуре. Доказать это очень просто: если допустить, что давление в точке подключения бака изменяется, то придется признать, что объем теплоносителя в баке тоже изменился. А этого быть не может, т. к. взяться лишнему теплоносителю в замкнутой системе неоткуда, да и бесследно исчезнуть он тоже никак не может. Впрочем, это правило распространяется только на системы с одним расширительным баком.

Таким образом, от места расположения расширительного бака зависят параметры работы всех остальных элементов системы отопления, требуемое начальное давление в баке и его объем.

При выборе места присоединения расширительного бака следует помнить, что чем выше давление в системе отопления, тем меньше вероятность ее завоздушивания.

На рис. 1 приведено несколько вариантов присоединения мембранного бака к системе отопления со следующими высотными параметрами:

• превышение верхней точки системы над нижней (H) – 10 м;

• теплогенератор и предохранительный клапан расположены на 2 м выше нижней точки системы (h1);

• расширительный бак помещен на 1 м выше точки его подключения к системе (h2);

• статическое давление на уровне нижней точки системы – 15 м вод. ст.

Если мембранный бак присоединяется к системе непосредственно после циркуляционного насоса, следует проверить, чтобы перед насосом сохранялся антикавитационный запас по давлению.

У выносных флажков на рис. 1 обозначены расчетные значения рабочего давления в характерных точках каждой системы (в м вод. ст).

Значение настройки предохранительного клапана принято 33 м вод. ст., напор насоса – 6 м вод. ст., емкость системы – 200 л. Разница максимальной и минимальной температур теплоносителя – 80 °С.

В таблице приведены расчетные характеристики мембранных баков для схем с их разным подключением.

Таблица

При установке мембранного бака в гравитационной системе отопления на верхней магистрали его следует смещать от главного стояка в сторону отопительных стояков, чтобы исключить паразитное влияние на циркуляцию остывающего в баке теплоносителя. Главный стояк необходимо оснастить воздухоотводчиком и предохранительным клапаном (рис. 1f).

Рис. 1. Варианты подключения мембранного бака к системе отопления

Теплоноситель должен поступать в мембранный бак сверху. В этом случае отсутствует вероятность попадания воздуха в жидкостный отсек бака. Если это требование выполнить невозможно, рекомендуется соблюдать такие правила:

• точка подпитки должна находиться как можно ближе к точке подключения бака;

• при заполнении системы теплоносителем не допускается использование для выпуска воздуха автоматических воздухоотводчиков (они должны быть закрыты). Удаление воздуха из системы должно осуществляться через предусмотренные для этого штуцеры с кранами (рис. 2а) или комбинированные краны с дренажом и ручным воздухоотводчиком (рис. 2б);

• по возможности следует использовать мембранные баки, имеющие верхний патрубок для присоединения воздухоотводчика к жидкостной полости.

Рис. 2. Варианты организации удаления воздуха из системы с мембранным баком

На рис. 3 показан вариант установки расширительного бака в системе с одним котлом. В данном случае экспанзомат расположен на обратном трубопроводе системы, что позволяет эксплуатировать его при меньшей температуре теплоносителя, чем если бы он был установлен на линии подачи. Такое решение позволяет продлить срок службы аппарата. Подключение бака на всасывающем патрубке насоса предохраняет насос от кавитации.

Рис. 3. Установка расширительного бака в системе с одним котлом: 1 – расширительный бак; 2 – предохранительный клапан; 3 – циркуляционный насос; 4 – фильтр; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран; 7 – воздухоотводчик.