Динамика давления в системе отопления с двумя расширительными баками

Использование в системе отопления двух открытых расширительных баков может быть допущено с соблюдением определенных условий. Для выявления этих условий рассмотрим возможные случаи присоединения двух баков к трубопроводам системы отопления.

Динамика давления в системе отопления с двумя расширительными баками

1. Два расширительных бака присоединены к одной точке теплопроводов системы отопления. Эта точка является точкой постоянного давления, вода в обоих баках находится на одном уровне. Все ранее сделанные выводы в этом случае остаются в силе.

2. Два расширительных бака присоединены к двум точкам А и Б теплопровода последовательно по движению воды. На рисунке нанесены пьезометрические линии в статическом (штрихпунктирные) и динамическом (сплошные линии) режимах.

В этом случае до пуска циркуляционного насоса в действие вода в баках по закону сообщающихся сосудов находится на одном уровне. Помня о постоянстве объема воды в системе и о существовании только одной точки постоянного давления в замкнутом циркуляционном кольце, приходим к заключению, что при работе насоса «нейтральная» точка О располагается между точками А и Б. Тогда в точке А, попавшей зону нагнетания насоса, гидростатическое давление увеличивается, а в точке Б - в зоне всасывания - уменьшается. Соответственно уровень воды в баке I повышается, а в баке II понижается (баки уподобляются водяным манометрам). Разность уровней воды в баках по установленной выше зависимости пропорциональна потере давления в теплопроводе между точками А и Б.

image065

Изменение гидростатического давления в системе отопления при последовательном присоединении двух расширительных баков

Если площади поперечных сечений баков FI и FII равны и трубы к бакам и между точками А и Б одинакового диаметра, то величина поднятия уровня воды в первом баке h1 равна величине его понижения h2 во втором, а точка постоянного давления О находится посередине участка Л-Б.

При разных площадях поперечного сечения баков меньше изменится уровень воды в баке, имеющем большую площадь поперечного сечения. Эта зависимость, например, для расширительного бака I может быть выражена уравнением:

h1=(ΔpА-Б/(ρ*g))*(FII/(FI+FII)),

где ΔpА-Б - потеря давления в теплопроводе от точки А до точки Б.

Аналогичный вид будет иметь уравнение для определения величины h2.

Положение точки постоянного давления О, как и изменение уровня воды в баках, при прочих равных условиях зависит от» соотношения площадей поперечного сечения расширительных баков. При увеличении размеров одного из баков (например, бака II) точка О перемещается по направлению к точке его присоединения (к точке Б). Если бак II сделать столь большим, что можно пренебречь изменением уровня воды в нем, то точка О сольется с точкой Б, а поднятие уровня в баке I малых размеров достигнет максимальной величины:

h1,макс=(ΔpА-Б/(ρ*g)),

Практически это случай, когда в расширительный бак, присоединенный к общей обратной магистрали, выводится воздушная труба от верхней точки подающей магистрали системы отопления. Такая воздушная труба 2 фактически является вторым расширительным баком весьма незначительного поперечного сечения, присоединенным в точке А зоны нагнетания. При действии насоса в воздушной трубе произойдет поднятие уровня воды, пропорциональное величине потери давления от точки А до точки постоянного давления О, почти совпадающей с точкой присоединения расширительного бака. При этом потеря давления может оказаться столь большой, что в воздушной трубе вода будет не только подниматься, но и выливаться в бак, а затем по соединительным трубам 1 возвращаться в систему. Такое добавочное циркуляционное кольцо может нарушить нормальное действие системы. Следовательно, этот способ удаления воздуха из системы допустим лишь при предварительном рассмотрении изменения давления.

3. Два расширительных бака присоединены к двум точкам А и Б в системе отопления параллельно. Следовательно, точки А и Б находятся в различных циркуляционных кольцах системы. В каждом параллельном циркуляционном кольце, как уже установлено, существует своя точка постоянного давления (точки O1 и O2 на рис.). Из условия постоянства объема воды в системе следует, что если после пуска насоса уровень воды в одном расширительном баке (например, в баке I) поднимется, то в другом (баке II) он опустится. Баки, как водяные манометры, присоединенные в точках А и Б, показывают создаваемое насосом дополни- тельное давление в точке А и разрежение в точке Б. В нашем примере это означает, что точка Л находится перед точкой постоянного давления O1 своего циркуляционного кольца, т. е. в зоне нагнетания, а точка Б - после точки постоянного давления O2, т. е. в зоне всасывания.

image066

Присоединение воздушной трубы к системе водяного отопления

image067

Изменение гидростатического давления в системе отопления при параллельном присоединении двух расширительных баков

На рис. нанесены пьезометрические линии, выражающие изменение давления в зонах нагнетания и всасывания и уровня воды в расширительных баках.

Изменение уровня воды в баках I и II по-прежнему будет пропорционально потере давления в теплопроводах от точек их присоединения А и Б до соответствующих точек O1 и O2. Положение последних и изменение уровня воды связано также с соотношением площадей поперечных сечений баков FI и FII. Отсюда можно выразить высоту подъема воды h1 в баке I, ближнем к общей точке В системы отопления:

h1=(ΔpА-О1+ΔpО2-Б)/(ρ*g))/(FII/(FI+ FII)),

или в более удобном для вычислений виде

h1=(ΔpВ-Б+ΔpВ-А)/(ρ*g))/(FII/(FI+ FII)),

Аналогичный вид будет иметь и формула для определения величины опускания воды h2 в баке II.

Если площадь одного из баков (например, бака II) весьма велика по сравнению с площадью другого, то точка постоянного давления O2 переместится к точке Б, а положение «нейтральной» точки O1 будет зависеть от разности потери давления на отрезках теплопроводов В-Б и В-А. Когда эта разность положительна, уровень воды в баке I повысится, а точка Oi расположится после точки А (по направлению движения воды); когда она отрицательна, уровень воды в баке I понизится, а точка О1 будет находиться перед точкой А.

В частном случае при равной потере давления ΔpВ-Б= ΔpВ-А точки постоянного давления совпадут с точками Л и Б и уровень воды в баках при действии насоса не изменится, каковы бы ни были площади их поперечного сечения.

image068

Изменение гидростатического давления в теплопроводах системы отопления при присоединении второго расширительного бака

Практически возможен случай, когда при наличии одного расширительного бака потребуется параллельное присоединение второго дополнительного бака к новой ветви системы отопления. Наличие второго бака влияет на гидростатическое давление в теплопроводах ранее существовавшей системы отопления.

Рассмотрим изменение гидростатического давления в системе отопления в этом случае. На рисунке показано гидростатическое давление в теплопроводах системы отопления группы зданий в статическом режиме (штрихпунктирная линия) и в динамическом режиме, когда к ранее существовавшей ветви системы слева от тепловой станции (т. с ) с тремя зданиями I-III и расширительным баком 1 добавлена новая ветвь справа с тремя зданиями IV-VI и вторым баком 2. Первый бак установлен в здании III, изменение гидростатического давления в одной левой ветви показано сплошными линиями. Второй дополнительный бак помещен в здании VI на одном уровне с первым. Характер изменения гидростатического давления в обеих ветвях системы изображен пунктирными линиями.

Из рисунка видно, что точки постоянного давления O1 и O2 не совмещаются с точками присоединения расширительных баков к теплопроводам. При этом происходит понижение уровня воды в баке I на величину h1 и повышение уровня в баке 2 на величину h2, что может привести к утечке воды через бак 2 и нарушению отопления здания III.

Следует отметить недостаток установки двух расширительных баков в удалении друг от друга. При этом почти всегда происходит изменение уровня воды в них, а это вызывает уменьшение полезной емкости того бака, в котором уровень воды повышается. Потеря полезной емкости одного из баков связана с потерей давления в теплопроводах между точками присоединения к ним баков. Чем больше потеря давления в теплопроводах между двумя последовательными (по движению воды) точками присоединения или чем больше различие в потере давления до двух параллельных точек присоединения, тем значительнее уменьшится полезный объем одного из баков.
Следовательно, при использовании двух расширительных баков их суммарный объем почти всегда должен приниматься больше объема одного общего бака, и это различие в объеме будет возрастать по мере удаления второго бака от первого.

Из рассмотрения динамики давления в насосной системе водяного отопления с двумя расширительными баками можно сделать вывод о необходимости проверки изменения уровня воды в баках. Без такой предварительной проверки колебание уровня воды в баках, даже при точном монтаже и правильной эксплуатации системы отоплений, может вызывать нарушение циркуляции воды.

Очевидно, что предпочтение следует отдавать присоединению к системе отопления одного расширительного бака. Однако и при использовании одного открытого бака место его присоединения к теплопроводам, особенно в системе отопления группы зданий, необходимо выбирать с учетом динамики давления.

Система водяного отопления может быть и без открытого расширительного бака в том случае, когда обеспечивается необходимое гидростатическое давление во всех ее элементах при различных режимах эксплуатации. При этом на тепловой станции можно применить закрытый расширительный бак, находящийся под естественным или искусственно повышенным гидростатическим давлением, а также специальный насос или клапан, одновременно восполняющий потерю воды в системе.


Похожие материалы:
Новые материалы:
Предыдущие материалы:

 

Вы можете добавить комментарий:


Поиск по сайту:
Чаще всего читают статьи:
Полезная информация:
Популярные статьи:
Нормы: