По-долу ще опишем лесни методики с решени примери за правилно оразмеряване на обема на разширителни съдове без или със мембрана за различни видове инсталации:
- хидрофорни напорни съдове със сменяема мембрана
- мембранни съдове за отопление и охлаждане
- соларни мембранни съдове
- соларни компенсационни съдове без мембрана за drain-back системи
- компенсационни съдове за бойлери и автоклави
Избор на хидрофорен съд за питейна вода (автоклав) със сменяема мембрана
Общата формула за оразмеряване на хидрофорен съд за питейна вода (автоклав) е:
Където:
- V е общият обем на съда, в литри
- Qmax е максималният дебит на помпата или максималната консумация на инсталацията, в l/min
- Ps е абсолютното налягане на изключване на помпата в bar
- Pa е абсолютното налягане на включване помпата (начално налягане) в bar
- Pp е абсолютното налягане на на напомпване на въздуха на съда в bar
- A е броят на циклите на стартиране/изключване на помпата за един час (в случай, че този параметър е неизвестен, се предлага ориентировъчна стойност от 12÷15 цикъла)
ВАЖНО! Налягането на предварително зареждане на въздуха трябва винаги да се проверява и настройва правилно по време на монтажа. Стойността му зависи от работното налягане на инсталацията. Препоръчителната стойност е 0,5 bar под налягането при стартиране на помпата Pa при помпи с постоянна скорост или 30% по-ниско налягането при стартиране на помпата Pa при използването на помпи с инвертор
Пример: нека оразмерим хидрофорен съд за следните условия - Qmax 50 l/min - Ps 6 bar (относително) - Pa 4 bar (относително) - 12 цикли на включване/изключване на час
На първо място, въз основа на налягането при стартиране на помпата можем да приемем налягането на предварително зареждане на въздуха Pp, равно на 3,5 bar (относително). Абсолютното налягане е просто относителното налягане плюс 1 бар, следователно формулата става:
Избираме най-близкия разширителен съд с по-голям обем, в случая 300 л
Избор на разширителен затворен мембранен съд за отоплителни и охладителни системи
Общата формула за оразмеряване на затворен разширителен съд за топлотехнически инсталации е:
Където:
- V е обемът на разширителния съд в литри
- V0 е обемът на течността в системата, в литри
- kf е коефициентът на разширение на флуида при максимално допустимата температура в инсталацията (виж табл. 1)
- k0 е коефициентът на разширение на флуида при начална температура на инсталацията (виж табл. 1). Ако такава температура не е известна, приемете 10 °C
- P1 е абсолютното налягане на предварително зареждане на въздуха в bar
- P2 е абсолютното зададено налягане на предпазния клапан на инсталацията в bar. Това налягане трябва да се намали с количество, равно на разликата в хидростатичната височина между предпазния клапан и разширителния съд
ВАЖНО! Налягането на предварително напомпване на въздуха трябва винаги да се проверява и настройва правилно по време на монтажа. Стойността му зависи от работното налягане на инсталацията. Италианската “Raccolta R” предписва налягане за предварително зареждане най-малко равно на хидростатичното налягане, действащо върху разширителния резервоар при студени условия, но във всеки случай не по-малко от 1,5 bar абсолютно (равно на 0,5 bar относително).
Коефициент на разширение на флуиди при начална температура на инсталацията (табл. 1)
Пример: нека оразмерим разширителен резервоар за следните условия - V0 e 500 л, Tf = 70°C, T0 = 15 °C, P2 = 5 bar (относително). Разширителният резервоар е на най-ниска точка в системата, а най-високата точка в инсталацията е 10 метра над нея. Предпазният клапан е на 3 метра над разширителния съд. Течността е вода с 10% антифриз
На първо място, от нивата на котите и запомняйки, че 1 bar се равнява на 10 m воден стълб, изчисляваме препоръчителна стойност от 1 bar (относителен) за налягане на предварително зареждане P1 и стойност от 4,7 bar (относително) за P2. От таблица 1 намираме, че kf и k0 са равни съответно на 2,6% и 0,43% Абсолютното налягане е относителното налягане плюс 1 bar, следователно формулата става:
Избираме разширителен резервоар с най-близък по-голям обем, например 18 л
Избор на разширителен съд за соларни топлотехнически системи
Методиката за оразмеряване на мембранен затворен разширителен съд за соларни топлотехнически инсталации е същата като за отоплителни инсталации, описана по-горе.
Оразмеряване на резервоар за намаляване на температурата
Резервоарите за намаляване на температурата Elbi от серията STP могат да се използват за защита на слънчевата система в системи на принципа DRAIN-BACK, като се предпазват както слънчевите панели от замръзване, така и акумулатора за битова гореща вода (БГВ) от прегряване.
Схемата по-долу показва накратко концепцията:
(a) Когато температурата на слънчевите панели е по-ниска от тази на котела, циркулационната помпа се спира. При тези условия гравитацията издърпва флуида в долната част на кръга с топлоносител, поради което няма нито риск от обратен топлообмен (акумилаторът да предава топлина към слънчевите панели), нито възможност за замръзване на течността вътре в панелите.
(b) Когато температурата на слънчевите панели е по-висока от тази на бойлера (акумулатора), циркулационната помпа се стартира и системата работи безопасно. При тези условия резервоарите за намаляване на температурата спират топлината към околната среда, намалявайки общата работна температура и предпазвайки соларния разширителен съд
Като правило резервоарът за намаляване на температурата трябва да бъде оразмерен, като се има предвид най-малко два пъти от обема на флуида, протичащ през слънчевия контур (тръбопроводите и слънчевите панели), като се предпазват както слънчевите панели от замръзване, така и бойлера за БГВ от прегряване.
Избор на разширителен съд за санитарни системи
Многофункционалните резервоари с фиксирана мембрана със защитна обвивка имат предимството, че могат да се използват както като разширителни съдове за системи за битова гореща вода, така и за отоплителни системи, следователно подходящи за поглъщане на вариации на обема, причинени от повишаването на температурата, както като компенсационни съдове в санитарните системи за студена и гореща вода.
Тази двойна употреба е възможна благодарение на защитната обвивка с патентована система за закрепване, която гарантира защита срещу корозия на вътрешната стена на резервоара и пригодност за контакт с битова питейна вода.
Случай 1 - при употреба като разширителен съд за поемане на разширението на водата (отопление, соларни системи, бойлери)
Общата формула за оразмеряване е:
Където:
- V е обемът на разширителния съд в литри
- V0 е обемът на течността в системата (бойлера), в литри
- kf е коефициентът на разширение на флуида при максимално допустимата температура в инсталацията (виж табл. 1)
- k0 е коефициентът на разширение на флуида при начална температура на инсталацията (виж табл. 1). Ако такава температура не е известна, приемете 10 °C
- P1 е абсолютното налягане на предварително зареждане на въздуха в bar
- P2 е абсолютното зададено налягане на предпазния клапан на инсталацията в bar. Това налягане трябва да се намали с количество, равно на разликата в хидростатичната височина между предпазния клапан и разширителния съд
ВАЖНО! Налягането на предварително напомпване на въздуха трябва винаги да се проверява и настройва правилно по време на монтажа. Стойността му зависи от работното налягане на инсталацията. Италианската “Raccolta R” предписва налягане за предварително зареждане най-малко равно на хидростатичното налягане, действащо върху разширителния резервоар при студени условия, но във всеки случай не по-малко от 1,5 bar абсолютно (равно на 0,5 bar относително).
Коефициент на разширение на флуиди при начална температура на инсталацията (табл. 1)
Забележки:
(1) Допуска се интерполация за междинни температурни стойности
(2) Италианската Italian Raccolta R предписва kf - k0 да се изчислява като
независимо от съдържанието на антифриз
Пример: нека оразмерим разширителен съд за следните условия - V0 e 500 л, Tf = 70°C, T0 = 15 °C, P2 = 5 bar (относително). Разширителният резервоар е на най-ниска точка в системата, а най-високата точка в инсталацията е 10 метра над нея. Предпазният клапан е на 3 метра над разширителния съд. Течността е вода с 10% антифриз
На първо място, от нивата на котите и запомняйки, че 1 bar се равнява на 10 m воден стълб, изчисляваме препоръчителна стойност от 1 bar (относителен) за налягане на предварително зареждане P1 и стойност от 4,7 bar (относително) за P2. От таблица 1 намираме, че kf и k0 са равни съответно на 2,6% и 0,43% Абсолютното налягане е относителното налягане плюс 1 bar, следователно формулата става:
Избираме разширителен резервоар с най-близък по-голям обем, например 18 л
Случай 2 - при употреба като разширителен съд за автоклави и други санитарни приложения
Общата формула за оразмеряване в този случай е:
където:
- V е общият обем на съда, в литри
- Qmax е максималният дебит на помпата или максималната консумация на инсталацията, в l/min
- Ps е абсолютното налягане на изключване на помпата в bar
- Pa е абсолютното налягане на включване помпата (начално налягане) в bar
- Pp е абсолютното налягане на на напомпване на въздуха на съда в bar
- A е броят на циклите на стартиране/изключване на помпата за един час (в случай, че този параметър е неизвестен, се предлага ориентировъчна стойност от 12÷15 цикъла)
ВАЖНО! Налягането на предварително зареждане на въздуха трябва винаги да се проверява и настройва правилно по време на монтажа. Стойността му зависи от работното налягане на инсталацията. Препоръчителната стойност е 0,5 bar под налягането при стартиране на помпата Pa при помпи с постоянна скорост или 30% по-ниско налягането при стартиране на помпата Pa при използването на помпи с инвертор
Пример: нека оразмерим хидрофорен съд за следните условия - Qmax 50 l/min - Ps = 6 bar (относително) - Pa = 4 bar (относително), до 12 допустими цикли на включване/изключване на час
На първо място, въз основа на налягането при стартиране на помпата можем да приемем налягането на предварително зареждане на въздуха Pp, равно на 3,5 bar (относително). Абсолютното налягане е просто относителното налягане плюс 1 бар, следователно формулата става:
Избираме най-близкия разширителен съд с по-голям обем, в случая 300 л
Автор: инж. Асен Димитров по методики на Elbi S.p.A., Italy
