Расчёт расширительного бака

Рассчитать объём мембранного расширительного бака просто. Объём зависит от 6-ти величин:

Давления в заполненной системе

P_{f}

\begin{matrix} (1) & P_{f} = P_{s t} + P_{r} \end{matrix}

$P_{s t}$ - гидростатическое давление в системе в точке подключения бака (высота системы) (кПа)
$P_{r}$ - минимальный запас давления в верхней точке системы, обычно около 50 кПа

Максимального давления в системе

P_{m a x}

. Это давление настройки предохранительного клапана [A] [A] На самом деле вместо максимального давления в системе правильно использовать рабочее давление системы, которое обычно ниже примерно на 50 кПа. Но для простоты используется давление настройки предохранительного клапана. В этом случае расширительный бак подбирается с некоторым запасом , которое определяется следующим образом:

\begin{matrix} (2) & P_{m a x} = P_{f} + P_{p} + 70 кПа \end{matrix}

$P_{f}$ - давление в заполненной системе, кПа, формула 1↑
$P_{p}$ - давление, которое развивает насос при расчётном расходе (кПа)

Объёма жидкости в системе

V_{s}

Начальной температуры жидкости

t_{m i n}

. Это температура жидкости, которой система заполняется

Максимально возможной температуры жидкости

t_{m a x}

. Это обычно или рабочая температура жидкости в системе, например 90°C для системы отопления, или температура, которой жидкость может достигнуть в период простоя, например около 35°C для системы холодоснабжения.

Давления газа в баке до установки в систему

P_{v}

. Это заводское давление газа в баке. Обычно баки выпускаются с определённым давлением без возможности настройки. Часто это 1; 1.5; 3; 3.5 бар. Нужно подбирать бак для ситемы таким образом, чтобы это давление приблизительно равнялось давлению в заполненной системе

P_{v} \approx P_{f}

. Если эта величина будет намного ниже или выше давления в заполненной системе

P_{f}

, то это приведёт к проблемам с эксплуатацией системы.

Формула для расчёта объёма мембранного расширительного бака (система заполняется водой):

\begin{matrix} (3) & V_{e} = 0.0006 \times (t_{m a x} - t_{m i n}) \times V_{s} \times \frac{P_{f} \times P_{m a x}}{(P_{m a x} - P_{f}) \times P_{v}} \end{matrix}

Результат будет в литрах (л) или в кубических метрах (м³) в зависимости от того, в чём измеряется величина

V_{s}

Пример

Нужно подобрать расширительный бак для системы со следующими параметрами:

Гидростатическое давление в точке подключения бака	$P_{s t} = 15 м.вод.ст = 150 кПа$
Давление в заполненной системе по формуле 1↑	$P_{f} = 150 + 50 = 200 кПа$
Напор насоса при расчётном расходе	$P_{p} = 100 кПа$
Объём системы	$V_{s} = 5 м³ = 5000 л$
Максимально допустимое давление в системе по формуле 2↑	$P_{m a x} = 150 + 100 + 50 + 70 = 370 кПа$
Температура воды, которой заполняется система	$t_{m i n} = 5 ° C$
Максимально возможная температура воды	$t_{m a x} = 90 ° C$
Предварительное давление в баке	$P_{v} = 1.5 бар=150$ кПа

Необходимый объём бака будет равен по формуле 3↑:

\begin{matrix} V_{e} = 0.0006 \times (90 ° C - 5 ° C) \times 5000 л \times \frac{200 кПа \times 370 кПа}{(370 кПа - 200 кПа) \times 150 кПа} = 740 л \end{matrix}

Для этих условий потребуется расширительный бак минимальным объёмом 740 литров

Расчёт расширительного бака

Источники

[1] П.Котзаогланиан «Пособие для ремонтника»

[2] Е.Белова «Центральные системы кондиционирования воздуха в зданиях»

[3] F.Porges «HVAC Engineer’s handbook»

[4] ASHRAE 2000 HVAC Systems and Equipment Handbook