Расчёт расширительного бака

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

Давления в заполненной системе $P_{f}$

$$P_{f}=P_{st}+P_{r} \tag{1}\label{eq:1}$$

$P_{st}$ - 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 $P_{max}$. 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:

$$P_{max}=P_{f}+P_{p}+70\,\text{кПа} \tag{2}\label{eq:2}$$

$P_{f}$ - 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 $t_{min}$. Это температура жидкости, которой система заполняется

Максимально возможной температуры жидкости $t_{max}$. 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 $P_{v}\thickapprox P_{f}$. 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):

$$V_{e}=0.0006\times(t_{max}-t_{min})\times V_{s}\times\frac{P_{f}\times P_{max}}{(P_{max}-P_{f})\times P_{v}} \tag{3}\label{eq:3}$$

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

Необходимый объём бака будет равен по формуле 3↑:

$$V_{e}=0.0006\times(90\text{°}C-5\text{°}C)\times5000\,\text{л}\times\frac{200\,\text{кПа}\times370\,\text{кПа}}{(370\,\text{кПа}-200\,\text{кПа})\times150\,\text{кПа}}=740\,\text{л} \nonumber$$

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

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