Гидроакумуляторы и расширительные баки - [5]
2) Статическая высота (статическое давление). Высота столба жидкости в системе, находящегося под баком. Один метр столба жидкости создает давление 0,1 бара.
3) Предварительное давление расширительного мембранного бака, Р>предв – давление газа в газовой камере пустого расширительного мембранного бака при комнатной температуре. Эта величина должна равняться статическому давлению, создаваемому столбом жидкости в системе после ее заполнения. Таким образом, до введения системы в работу, давление газа в баке компенсирует статическое давление столба жидкости, в результате чего мембрана бака находится в равновесии и бак еще не заполнен.
4) Максимальное давление, Р>макс – максимальное давление в системе в месте установки расширительного мембранного бака.
5) Средняя температура системы, Т>ср, °С – средняя температура системы в процессе ее работы.
1) Определяется коэффициент расширения жидкости К>расш (прирост объема, %) при ее нагреве (охлаждении) от 10 °С (принимается, что система заполняется при температуре 10 °С) до средней температуры системы. Для определения этого коэффициента используются диаграммы 1 и 2.
Диаграмма 1. Температурное расширение воды в % при ее нагреве (охлаждении) от 10 °С до средней температуры системы
Диаграмма 2. Температурное расширение смеси воды и этиленгликоля в % при ее нагреве (охлаждении) от 10 °С до средней температуры системы
2) Определяется объем расширения V>расш – объем жидкости, вытесняющейся из системы при ее нагреве от 10 °С до средней температуры системы.
V>расш= V>сист · К>расш(л)
3) Определяется коэффициент заполнения расширительного мембранного бака (коэффициент эффективности) К>зап – при заданных условиях работы, который показывает максимальный объем жидкости (в процентах от полного объема расширительного мембранного бака), который может вместить бак. Все давления в формуле – абсолютные.
К>зап = (Р>макс– Р>предв) / Р>макс
4) Определяется потребный полный объем V расширительного мембранного бака и вводится коэффициент запаса 1,25.
V = (V>расш· 1,25) / К>зап (л)
5) Выбирается модель расширительного мембранного бака с округлением в сторону ближайшего целого.
Исходные данные:
Объем воды в системе:
V>сист = 1200 л.
Температура: Т = 90/70 °С.
Статическая высота: 5 м.
Максимальное давление: 3 бар.
Бойлер установлен в подвале.
Расчет:
1) V>расш= 1200 · 2,89 (по диаграмме)= 34, 68 л
2)
3)
Может быть рекомендован бак 80 л, т. е. объем расширительного бака при использовании воды в качестве теплоносителя равен 6–7 % от объема системы.
Для простоты расчетов можно использовать таблицу коэффициентов заполнения фирмы Zilmet (табл. 2). В ней показано, какая часть бака действительно заполнена теплоносителем.
Табл. 2. Коэффициенты заполнения расширительного бака
Данный пример расчета подходит не только к расширительным бакам отопления, но также может применяться при выборе баков ГВС и солнечных установок.
4.2. Подбор баков-аккумуляторов
Есть житейское правило: «Чем больше объем бака, тем лучше». В то же время существуют методики точного подбора и расчета объема баков на основе европейских норм UNI 9182.
Метод используется для расчета объема гидроаккумулятора на основании средней производительности насоса (соответствующей максимальному расходу воды Q>max) и минимальных и максимальных значений динамического давления (с учетом разницы уровней, потерь и т. д.).
V>t= 16,5 · Q>max · P>maxvP>min/(a · ΔP · P>prec)
V>t – объем гидроаккумулятора в литрах.
Q>max – средняя производительность насоса, равная максимальному расходу воды (в литрах/ мин).
а – максимально допустимое число запусков насоса в час (значение, рекомендуемое производителем насоса).
P>max – максимальное абсолютное давление, на которое настроено реле давления, равное относительному давлению + 1Атм.
P>min – минимальное абсолютное давление, на которое настроено реле давления, равное относительному давлению + 1Атм, которое не должно быть ниже, чем (высота строения в метрах)/10 + 1Атм.
ΔP – разность P>max и P>min
P>prec – абсолютное давление газа в гидроаккумуляторе, которое никогда не должно превышать P>min.
Для оптимальной работы гидроаккумулятора необходимо, чтобы P>prec < P>min. Рекомендуется, чтобы:
P>prec + 0,5 бар = P>min.
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.
Q>max = 105 л/мин;
a = 12;
P>max = 4,0 + 1 = 5,0 АТА;
P>min = 2,0 + 1 = 3,0 АТА;
ΔP = 5,0–3,0 = 2 АТА;
P>prec= 3,0–0,5 = 2,5 АТА;
V>t=16,5 · 105 · 5,0 · 3,0 / 12 / 2 / 2,5 = 433,13 л
4.3. Компенсаторы гидравлических ударов
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:
Р>изб = 2 · ρ · V · e /t
ρ – плотность жидкости, кг/м
