(Мембранні баки VALTEC для систем водопостачання та опалення)

Мембранні баки поділяються на розширювальні баки , Що використовуються в системах опалення та гарячого водопостачання, і гідроакумулятори , Що застосовуються в системах холодного водопостачання при подачі води в будинок від зовнішнього джерела.

Правильний підбір, монтаж і експлуатація баків забезпечить безпечну роботу систем і зведе нанівець ймовірність виникнення аварійних ситуацій.

Основне завдання мембранного розширювального бака в системі опалення - компенсувати збільшення обсягу води внаслідок її температурного розширення.

При відсутності в замкнутій системі ємності, куди можуть надходити надлишки теплоносія, навіть незначне підвищення температури призведе до зростання тиску, яке може перевищити гранично допустиму величину для елементів гідравлічної системи.

Як працює розширювальний бак VALTEC

У розширювальному мембранному баку знаходиться діафрагма, яка розділяє його на дві частини, одна з яких містить азот, що знаходиться під початковим надлишковим тиском, а в іншу частину надходять надлишки теплоносія з системи.

Спочатку весь обсяг розширювального бака повністю зайнятий азотом; при нагріванні теплоносія його обсяг збільшується, що призводить до стиснення азоту. Тиск азотної подушки збільшується і вирівнюється з тиском в системі опалення на даному статичному рівні. Коли температура теплоносія і, відповідно, його обсяг зменшується, тиск азотної подушки повертає теплоносій назад в систему, не даючи тиску в системі знизитися нижче настроечного рівня.

Місце підключення розширювального мембранного бака VALTEC до системи опалення

Тиск в точці підключення мембранного бака до системи завжди дорівнює статичному тиску в даній точці при даних температурних параметрах.

Таким чином, від місця розташування розширювального бака залежать параметри роботи всіх інших елементів системи опалення, необхідну початковий тиск в розширювальному баку і сам обсяг бака.

На рис. 1 наведено кілька варіантів приєднання мембранного бака до системи опалення з наступними висотними параметрами:

• перевищення верхньої точки системи над нижньою (H) - 10 м;
• теплогенератор і запобіжний клапан розташовані на 2 м вище нижньої точки системи (h1);
• розширювальний бак поміщений на 1 м вище точки його підключення до системи (h2);
• статичний тиск на рівні нижньої точки системи - 15 м вод. ст.

Мал. 1. Варіанти підключення мембранного бака до системи опалення

У виносних прапорців на рис. 1 позначені розрахункові значення робочого тиску в характерних точках кожної системи (в м вод. Ст).

Значення настройки запобіжного клапана прийнято 33 м вод. ст., напір насоса - 6 м вод. ст., ємність системи - 200 л. Різниця максимальної та мінімальної температур теплоносія - 80 ºС.

У табл. 1 наведені розрахункові характеристики мембранних баків для схем з їх різним підключенням.

Таблиця 1. Розрахункові дані по системам малюнка 1

Схема на рис. 1 Розрахункова попереднє тиск в баку, м вод. ст. Розрахункова ємність бака, л Марка обраного бака VALTEC а 13 14,9 VRV18 b 13 14,9 VRV18 c 11 14,2 VRV18 d 11 14,2 VRV18 e 3 11,5 VRV12 f 3 11,5 VRV12

Підбір мембранного розширювального бака VALTEC

Достатній обсяг мембранного розширювального бака рекомендується визначати за формулою:

Vб = C · βt / (1 - Pamin / Pamax), (1)

де C - загальний обсяг теплоносія в системі опалення, л. Включає в себе обсяг води в трубах, котлі, радіаторах і інших елементах системи. Цей показник підраховується за фактичною ємності кожного елемента системи; Pamin - початкова (Настроювальна) абсолютний тиск в розширювальному баку, бар; Pamax - максимальне абсолютне тиск, можливе в розширювальному баку, бар.

З певною похибкою значення обсягу теплоносія в системі можна вибирати з табл. 2. При розрахунках на стадії техніко-економічного обґрунтування допускається приймати питому ємність системи опалення 15 л / кВт.

Значення коефіцієнта температурного розширення теплоносія βt, відповідні максимальної різниці температур води в непрацюючій і працюючій системі, рекомендується приймати з табл. 3.

Її конфігураційний абсолютний тиск обчислюється за формулою:

Pamin = Pa0 + Pстmax - 0,1 · (hб + h2 + 1), (2)

де Pa0 - атмосферний тиск, бар; Pстmax - статичний тиск на рівні нижньої точки системи, бар; НБ - перевищення точки врізки бака над нижньою точкою системи, м; h2 - перевищення центру бака над точкою врізки, м.

При розташуванні бака нижче точки врізки h2 підставляється зі знаком «мінус».

Абсолютний максимальний тиск, можливе в розширювальному баку:

Pamax = Pa0 + PПК + PстБ - PстПК - 0,1 · h2, (3)

де PПК - тиск настройки запобіжного клапана, бар; PстБ - статичний тиск на рівні установки запобіжного клапана, бар; PстПК - статичний тиск на рівні врізки в систему мембранного бака, бар.

Таблиця 2. Орієнтовний обсяг теплоносія в системі

Тип системи і її елементи Питома обсяг теплоносія, л / кВт Примітки Котельня 13 без урахування обсягу акумулюючих ємностей Система опалення 11 усереднена величина Конвектори системи опалення 8 Конвектори системи вентиляції 10 Радіатори системи опалення 15

Таблиця 3. Значення коефіцієнта температурного розширення теплоносіїв βt

Температура, ° С Вміст гліколю,% 0 10 20 30 40 50 70 90 0 0,0002 0,0032 0,0064 0,0096 0,0128 0,0160 0,0224 0,0288 10 0,0004 0,0034 0, 0066 0,0098 0,0130 0,0162 0,0226 0,0290 20 0,0018 0,0048 0,0080 0,0112 0,0144 0,0176 0,0240 0,0304 30 0,0044 0,0074 0, 0106 0,0138 0,0170 0,0202 0,0266 0,0330 40 0,0079 0,0109 0,0141 0,0173 0,0205 0,0237 0,0301 0,0365 50 0,0121 0,0151 0, 0183 0,0215 0,0247 0,0279 0,0343 0,0407 60 0,0171 0,0201 0,0232 0,0263 0,0294 0,0325 0,0387 0,0449 70 0,0228 0,0258 0, 0288 0,0318 0,0348 0,0378 0,0438 0,0498 80 0,0290 0,0320 0,0349 0,0378 0,0407 0,0436 0,0494 0,0552 90 0,0359 0,0389 0, 0417 0,0445 0,0473 0,0501 0,0557 0,0613 100 0,0435 0,0465 0,0491 0.0517 0,0543 0,0569 0,0621 0,0673 110 0,0515 0,0545 0,0568 0 , 0591 0,0614 0,0637 0,0683 0,0729 120 0,0603 0,0633 0,0653 0,0673 0,0693 0,0713 0,0753 0,0793

Установка розширювального бака недостатнього обсягу або некоректний монтаж можуть стати причиною неправильної роботи системи опалення і навіть виходу її з ладу.

Її конфігураційний тиск бака не повинно бути нижче гідростатичного тиску на рівні центру бака більш, ніж на 1 м вод. ст. (0,1 бар). В іншому випадку вже в процесі заповнення системи корисний об'єм бака заповниться теплоносієм, і при подальшому нагріванні і розширенні рідини буде надано менший обсяг, ніж це необхідно. Іншими словами, якщо в баку Настроювальна (заводське) тиск дорівнює 1,5 бару, то заповнювати систему потрібно до тиску на рівні центру бака, що не перевищує 1,6 бару. Якщо по проекту в системі необхідно встановити більшу гідростатичний тиск, то для цього, перед монтажем бака, в ньому необхідно підняти тиск за допомогою повітряного насоса.

У двох однакових системах, що розрізняються тільки по типу теплоносія, розширювальний бак більшого обсягу буде потрібно в тій системі, де використовується незамерзаючий теплоносій на основі гліколю (етилен- або пропіленгліколю), тому що коефіцієнт розширення у гликолевих розчинів трохи вище, ніж у води.

Таким чином, при переході з водяної системи на систему з гликолем, можливо, буде потрібно заміна бака на більший по типорозміру або установка додаткового розширювального бака.

Сигналом до того, що система потребує баку більшої місткості, служить часте спрацьовування запобіжного клапана.

Приклади обв'язки з мембранним баків

Мал. 4. Установка розширювального бака в системі з одним котлом: 1 - розширювальний бак; 2 - запобіжний клапан; 3 - циркуляційний насос; 4 - фільтр; 5 - зворотний клапан; 6 - запірний кран; 7 - відведення повітря

В даному випадку Експанзомати розташований на зворотному трубопроводі системи, що дозволяє експлуатувати його при меншій температурі теплоносія, ніж якби він був встановлений на лінії подачі. Таке рішення дозволяє продовжити термін служби апарату. Підключення бака на всмоктуючому патрубку насоса оберігає насос від кавітації.

Мал. 5. Установка розширювальних баків в системі з декількома котлами і автоматичним обмеженням мінімальної температури води в зворотному трубопроводі (передбачено по одному баку на кожен котел): 1 - розширювальний бак; 2 - група безпеки (запобіжний клапан, манометр, повітровідвідник); 3 - циркуляційний насос; 4 - триходовий змішувальний клапан; 5 - зворотний клапан; 6 - запірний кран; 7 - гідравлічна стрілка

В даній схемі передбачено по одному Експанзомати на котел. Ємність кожного з них повинна бути не менше розрахункової на всю систему, тобто якщо за розрахунком їй необхідний бак ємністю 80 л, то такою має бути ємність кожного з встановлюваних апаратів. Це обумовлено тим, що при роботі на зниженій потужності, коли вимикається пальник одного з котлів, також відбувається відключення відповідного циркуляційного насоса і закриття триходового клапана. При цьому циркуляція води через відключений котел відсутній, і розширювальний бак, встановлений на даному котлі, ізолюється від решти системи. Що залишився в роботі Експанзомати повинен забезпечити компенсацію розширення теплоносія у всьому обсязі системи. Це положення справедливо і при використанні Двоходові клапанів, що виконують функцію блокування котлів.

Мал. 6. Установка розширювального бака в системі з декількома котлами і автоматичним обмеженням мінімальної температури води в зворотному трубопроводі (один розширювальний бак на всю систему): 1 - розширювальний бак; 2 - група безпеки (запобіжний клапан, манометр, повітровідвідник); 3 - циркуляційний насос; 4 - триходовий змішувальний клапан; 5 -зворотний клапан; 6 - запірний кран; 7 - гідравлічна стрілка

Мембранні баки для систем ГВП

Основна відмінність мембранних баків для водопостачання полягає в тому, що вода в них не повинна стикатися зі стінками корпусу, як це допускається в системах опалення. Тому в них завжди застосовується мембрана камерного типу (у вигляді мішка). Крім того, до матеріалу мембрани баків для водопостачання пред'являються підвищені вимоги по допустимості контакту з харчовими рідинами.

Розрахунок мембранного розширювального бака для ГВП проводиться за формулою 1. Підрахунок обсягу води в системі ведеться з урахуванням води, що міститься в трубопроводах і водонагрівачі або теплообміннику.

Приклад установки мембранного бака для ГВП наведено на рис. 7.

Мал. 7. Установка розширювального бака в системі гарячого водопостачання: 1 - розширювальний бак; 2 - запобіжний клапан; 3 - насос; 4 - фільтр; 5 - зворотний клапан; 6 - запірний кран

Мембранні баки VALTEC для систем ХВП (гідроакумулятори)

Основні функції гідроаккомулятора в системах холодного водопостачання наступні:

• зниження кількості включень насоса;
• демпфірування гідроударів і пульсацій води при роботі насоса;
• підтримання тиску в системі в заданому діапазоні;
• подача води споживачам в період «пікових» навантажень, які вище продуктивності насоса.

Гидроаккумулятор працює наступним чином: при включенні насоса вода закачується в бак до максимально встановленого значення, після чого насос відключається завдяки спрацьовуванню реле тиску. Протягом періоду водорозбору обсяг води в баку зменшується, падає і тиск в баку. При падінні тиску до мінімально встановленого значення насос включається і цикл повторюється.

Правильно підібраний гідроакумулятор продовжує термін служби насосного обладнання.

Більшість виробників мембранних баків рекомендують обсяг гідроакумулятора розраховувати за формулою:

VГА = 16,5 · Qmax · (Рmах + 1) · (Рmin + 1) / n · (Рmах - Рmin) · (Р0 + 1), л (5), де

Qmax - середня витрата насоса, рівний розрахунковому витраті воду в системі, л / хв;

Рmах - надлишковий тиск вимикання насоса, встановлене на реле тиску, бар;

Рmin - надлишковий тиск включення насоса, встановлене на реле тиску, бар;

Р0 - надлишковий тиск попереднiй тиск повітряної порожнини бака, як правило, приймається (Pmin - 0,5), бар;

n - максимально допустиму кількість включень насоса, що визначене в паспорті насоса (зазвичай n = 12-15), 1 / ч.

потрібно визначити обсяг гідроакумулятора для системи з розрахунковою витратою 22 л / хв, при максимальних і мінімальних тисках на реле відповідно 4,5 і 2,5 бару. VГА = 16,5 · 22 · (4,5 + 1) · (2,5 + 1) / 15 · (4,5 - 2,5) · (2,0 + 1) = 77,6 л. До установці приймається бак VALTEC VAV80.

За російськими СНиП 2.04.01-85 *, обсяг гідроакумулятора повинен обчислюватися за формулою: VГА = Qhmax / 4n, м3 (6), де Qhmax - номінальна годинна подача насоса, м3 / год, n = 6-10 1 / ч. Корисний об'єм води в водяній порожнини гідроакумулятора визначається за формулою:

Vв = VГА · (Рmах - Рmin) / (Рmах + 1), л (7)

Приклад: потрібно визначити обсяг води в гидроаккумуляторе VALTEC VAV80 при максимальних і мінімальних тисках на реле відповідно 4,5 і 2,5 бару. Vв = 80 · (4,5 - 2,5) / (4,5 + 1) = 29 л. особливості монтажу гідроакумулятора полягають в наступному. Гидроаккумулятор необхідно забезпечити запобіжним клапаном, який повинен встановлюватися на трубопроводі, що підводить, не далі, ніж 1 м від бака. Як варіант: допускається підключення до верхнього патрубка бака, з'єднаному з водяною порожниною, групи безпеки, що включає в себе запобіжний клапан, відведення повітря і манометр.

Діаметр підводки до гідроакумулятори повинен бути не менше діаметра магістралі, до якої вона приєднується.

Вимоги до матеріалу мембрани гідроакумуляторів по тривалій міцності набагато вище, ніж для розширювальних баків, тому що тут мембрана працює в умовах частих знакозмінних навантажень. У той же час вимоги до термічної стійкості матеріалу мембрани в гідроакумулятори нижче, ніж у розширювальних баків.

Ознакою несправності гідроакумулятора (розрив мембрани, зниження тиску повітряної подушки) служать часті цикли включення / вимикання насоса.