Выбираем правильно расширительный бачок для отопления закрытого типа

Чтобы улучшить обогрев дома, нужна установка расширительного бака в системе отопления. Это весьма важное мероприятие, которое защитит трубы и радиаторы от ненужных нагрузок и значительно увеличит срок службы функциональных элементов автономной системы обогрева.

Расширительный бак для отопления: для чего он нужен и как работает

Ни для кого не секрет, что при нагревании вода увеличивается в объеме – так случается каждый раз, когда человек запускает отопительную систему, в которой теплоносителем как раз и является обыкновенная вода. Куда, по-вашему, девается этот избыточный объем воды? Он поступает в расширительный бак для системы отопления, где благополучно дожидается того часа, когда остынет и, уменьшившись в объеме, снова вернется в систему трубопроводов.

Спросите, зачем такие сложности? А нельзя ли этот излишек воды просто удалить из системы? Можно, но в таком случае после остывания жидкостного теплоносителя некоторая часть трубопроводов останется пустой, и ее заполнит воздух, тем самым став непреодолимым препятствием на пути теплоносителя. Циркуляция прекратится, и система отопления попросту перестанет работать. А так, по мере остывания и уменьшения объема воды в отопительной системе, она будет заполняться водой из расширительного бака, препятствуя таким способом завоздушиванию трубопроводов.

Расширительный бак для отопления: для чего он нужен и как работает

Принцип работы расширительного бака для отопления

Виды и функции расширителей для отопления

Расширительный бак нужен, чтобы компенсировать воздействие, которое оказывает на систему отопления увеличение объема теплоносителя при нагреве. Дополнительная емкость, подключенная к контуру, становится местом хранения образовавшегося избытка воды. Когда температура падает, часть теплоносителя покидает бак и возвращается в трубы.

Процесс повторяется с каждым циклом нагрева и охлаждения. Если бы в системе отсутствовал такой резервуар, то при нагревании воды внутри труб возрастало, а затем уменьшалось бы давление. Такие перепады отрицательно сказываются на состоянии системы. Они приводят к возникновению протечек в местах соединения приборов и труб и даже могут спровоцировать поломку оборудования.

Мембранный бак для отопления обычно ставят в котельной. Подходящее место — на обратной магистрали между насосом и отопительным прибором

Подбирают расширительный бак в зависимости от особенностей системы отопления. Для закрытых контуров нужен особая замкнутая капсула с мембраной, а для открытых — подойдет негерметичная емкость удобной конфигурации и нужного размера.

Следует выбирать мембранный бак, который предназначен для контакта с горячей водой. Обычно корпус таких устройств окрашен в красный цвет. Емкость для установки в открытом контуре можно сделать самостоятельно, например, сварить из листового металла. Но важно не только выбрать подходящий прибор, но и правильно его установить.

Для закрытых систем отопления в качестве расширительного бака используют емкости с мембраной, которая позволяет хранить теплоноситель под определенным давлением

Расчет требуемого объема

Перед тем как установить расширительный бак в системе отопления, требуется подобрать его размер. Для начала необходимо посчитать объем воды, который вмещает система теплоснабжения. Этот объем мы получим, сложив объемы всех нагревательных приборов и трубопроводов. Данные по приборам есть в их документации, а объем труб можно подсчитать, воспользовавшись данными из таблицы. Объем одного метра трубы в зависимости от ее размера и материала составляет следующие величины (в литрах).

Умножив эти значения на общую длину сети, получаем внутренний объем трубопроводов в системе.

Читайте также:  7 советов по выбору теплой штукатурки для фасада и внутренних работ

Затем выполняется подбор нужного расширителя по таблице, в зависимости от полученного объема системы и расчетного давления в ней.

Таблица для подбора расширителя в зависимости от объема и расчетного давления системы

Таблица подготовлена для сетей, содержащих воду. Если же предстоит установка расширительного бака в отопление с незамерзайкой, то полученный внутренний объем необходимо умножить на коэффициент поправки, вычисляемый как отношение плотности воды к плотности применяемого антифриза.

Если при расчете объема расширительного бака для отопления исходные данные оказались между табличными показателями, то выбирается ближайшее большее значение.

Система без расширительного бака

При естественной циркуляции перепад давления небольшой, а трубы монтируются с уклоном, соответствующим направлению движения теплоносителя. Эти особенности позволяют не осуществлять установку расширительного бачка.

При необходимости сброса давления применяют разновидность трубопроводной арматуры – предохранительный клапан. Он предназначается для защиты труб и оборудования от избыточного давления.

Механизм действия предохранительного клапана:

Применение расширительного бака более предпочтительно, так как в процессе его работы не происходит выпуск жидкости, количество которой сложно контролировать. Для ее сбора нужно будет устанавливать дополнительную емкость. Кроме того, при выходе предохранительного клапана из строя, возможно повреждение всего контура.

Система без расширительного бака

Важно! Из-за возникновения протечек, применять антифриз при регулировке давления предохранительным клапаном не рекомендуется, ввиду немалой стоимости антифриза.

Следует учесть, что предохранительные механизмы необходимо периодически проверять с привлечением специализированных организаций, тогда как проверять бачок не нужно.

Принимать решение о применении в системе отопления предохранительного клапана вместо бачка нужно взвешенно, осознавая связанные с этим риски.

Разновидности гидроаккумуляторов

Для систем отопления производители выпускают баки, отличающиеся исполнением мембраны.

Мембраны для расширительных баков разделяются на:

  • баллонные;
  • диафрагменные.

Диафрагменная мембрана представляет собой несъемную перегородку, выполненную, чаще всего, из тонкого металла или эластичного полимера.

Основное отличие такого варианта – малая собственная емкость и способность компенсировать незначительные перепады давления в системе.

При нарушении работоспособности такого бака требуется его полная замена.

К достоинствам таких устройств относятся простота конструкции, надежность при эксплуатации и низкая цена.

Разновидности гидроаккумуляторов

Мембрана баллонного типа представляет собой установленную внутри бака емкость из высококачественной резины, стойкой к значительным перепадам температур.

Используется фланцевое крепление мембраны, что позволяет произвести ее простую и быструю замену (как сделать монтаж запорной арматуры трубопроводов своими руками, написано здесь).

К преимуществам баллонных мембран относятся:

  • широкий диапазон рабочих давлений, при которых допускается применение герметичного расширительного бака;
  • возможность замены мембраны, благодаря которой, ремонт устройства (про ручной труборез для пластиковых труб написано здесь) становится быстрее и обходится дешевле;
  • простота задания минимального (настроечного) давления для любой системы.

[note]Выпускаемые производителями модельные ряды баков со сменными мембранами охватывают широкий диапазон не только давлений, но и объемов.[/note]

При этом, доступны устройства различного исполнения, для горизонтальной и вертикальной установки, с креплением на строительные конструкции или установки на ножках, что существенно увеличивает гибкость проектирования систем отопления.

Настройка давления в расширительном баке

Перед вводом в эксплуатацию системы отопления, до заполнения бака теплоносителем, в расширительный бак через воздушный клапан — ниппель автомобильным насосом закачивают воздух. Величину давления воздуха контролируют автомобильным же манометром, встроенным в насос или отдельным прибором. Многие производители продают расширительные баки уже заполненные воздухом или азотом до определенного давления, указанного в техдокументации. В любом случае необходимо проверить достаточность начального давления воздуха в баке.

Начальное давление в воздушной камере расширительного бака — Ро :

Настройка давления в расширительном баке

Po > Pст + 0,2 бар,

где Рст — статическое давление системы отопления в месте установки бака — равно высоте столба воды от точки подсоединения расширительного бака до верхней точки системы отопления (высота столба 10 м = 1 бар)

Читайте также:  Красивое оформление стены за кроватью: подборка фото

Начальное давление в воздушной камере обязательно проверяют и регулируют при отсутствии в баке жидкости — открыть присоединительный штуцер и вылить остатки теплоносителя из бака. Встроенные в котел расширительные баки тоже освобождают от жидкости.

Настройка давления в расширительном баке

В системе отопления частного дома удобно устанавливать расширительный бак с заводским наполнением воздушной камеры воздухом или азотом давлением Ро = 0,75 — 1,5 бар. Такую величину выставленного на заводе давления можно оставить без изменения, даже если она будет значительно больше рассчитанной по формуле Ро. В большинстве случаев такого давления для систем отопления частного дома или квартиры вполне достаточно.

Встроенные в котел расширительные баки обычно уже заполнены воздухом или азотом до давления, указанного в инструкции к котлу. Перед установкой котла необходимо проверить давление воздуха в расширительном баке и, при необходимости, отрегулировать — закачать или спустить воздух.

Настройка давления в расширительном баке

Превышение начального давления над статическим минимум на 0,2 бар. необходимо для создания в системе давления, при котором снижается риск образования вакуума, парообразования и кавитации.

На следующем этапе бак присоединяется к системе отопления. Затем открывается вентиль подпитки и система отопления и бак заполняются теплоносителем с начальным давлением подпитки — Рнач.:

Рнач > или = Ро + 0,3 бар

Настройка давления в расширительном баке

(например, если Ро = 1 бар, то Рнач >= 1,3 бар)

Ро — начальное давление в воздушной камере расширительного бака. 

Часто производители котлов, например газовых, указывают в технической документации рекомендуемое начальное давление подпитки теплоносителя в системе. В инструкции также указывают минимальное давление теплоносителя, ниже которого котел просто не будет включаться в работу. В этом случае заполняют систему с начальным давлением, указанным в инструкции к котлу.

Настройка давления в расширительном баке

Далее, включаем котел и разогреваем систему отопления до максимальной рабочей температуры (например, 75 оС). При нагревании из воды выделяется растворенный в ней воздух. Удаляем воздух из системы отопления. Следим за показаниями манометра и фиксируем величину давления в системе с расширившейся водой — Ррасш.

В заключении отключаем циркуляционный насос и снова включаем подпитку и доводим давление в системе при максимальной температуре теплоносителя до конечного — Ркон:

Ркон < или = Ркл — 0,5 бар,

Настройка давления в расширительном баке

где Ркл — давление открытия предохранительного клапана системы отопления.

(например, если Ркл = 3 бар,  то давление в системе доводим до Ркон <= 2,5 бар при температуре теплоносителя 75 оС)

Описанная выше методика настройки давления расширительного бака позволяет поднять до максимума эффективный полезный объем расширительного бака. Бак будет способен принять в себя наибольшее количество воды, и затем вновь отдать её системе. Это бывает полезно в случае, например, небольших протечек в системе. Бак сможет отдавать воду в систему длительное время — давление в системе будет снижаться с меньшей скоростью. Работоспособность системы отопления будет сохраняться более продолжительное время. Или, в результате  охлаждения теплоносителя, давление в системе может снизиться ниже минимального, необходимого для включения котла.  В этом случае автоматика не сможет запустить отопление в работу. При настройке давления по указанной выше методике риск такого развития событий снижается до минимума.

Настройка давления в расширительном баке

Эти преимущества, описанной здесь, методики настройки давления особенно актуальны для систем отопления загородных домов, куда хозяева заглядывают не каждый день.

Проверка целостности мембраны

Привести в действие на короткое время воздушный клапан (ниппель). Если из клапана истекает вода, бак нужно заменить, или, в баках со сменяемой мембраной, необходимо произвести замену мембраны.

Настройка давления в расширительном баке

Если необходимо удалить газ из воздушной камеры расширительного бака, перед этим обязательно следует опорожнить его водяную камеру, а не наоборот!

Перед тем, как снова наполнить бак водой, следует выставить требуемое предварительное давление в воздушной камере. При несоблюдении этих указаний существует опасность разрыва мембраны.

Выход из строя

Большинство баков для отопления рассчитаны на средний срок эксплуатации порядка десяти лет, после чего их необходимо заменить новым устройством. Как понять, что пришло время менять бак: скачки давления в системы находятся в диапазоне от 0,5 до 0,7 бар и выше. Такие изменения давления говорят о выходе бака из строя.

Стоит заранее позаботиться о возможности замены бака без отключения и слива системы, для этого необходимо устанавливать на отводе перед баком вентиль и резьбовую муфту – такая комбинация позволит оперативно провести обслуживание в случае необходимости.

Какое начальное давление создать в баке.

С завода баки приходят 2,5 бара. Кто-то ставит прямо так. У меня другой подход и объясню почему.

Какое начальное давление создать в баке.

Воздух в бак нужно накачивать исходя из давления холодной воды. Например приходит в дом 4 бара из центрального водоснабжения. Давление воздуха в баке создайте чуть больше, например 4,2 бара. Это мнение по крайней мере еще одного уважаемого автора, я с ним солидарен и объясню почему. Если давление воздуха было 2,5 бара, то после подключения бака к воде, она сожмет в нем воздух до тех же четырёх, а рабочий объем воздуха значительно сократится, почти на половину. Если же давление выставить 4,2 то объем воздуха на сжатие будет расходоваться только с началом реального расширения воды. Посмотрите:

Вычисление объема расширительного бака

Вместительность расширительного резервуара должна быть рассчитана на самый интенсивный режим работы системы отопления. Дело в том, что в период первого пуска температура окружающего воздуха обычно еще достаточно высока, и котел работает на средних нагрузках. При наступлении холодов объем нагреваемой жидкости серьезно увеличивается, поэтому ей требуется гораздо больше места.

В качестве примера приведем алгоритм расчета объема расширительного бачка для одноэтажных строений:

  1. Определяем объем теплоносителя в трубах. Для этого используем эмпирическое правило: объем жидкости равен мощности котла, умноженной на 15. Например, для системы, использующей котел мощностью 24 кВт, требуется 360 литров воды.
  2. Считаем коэффициент эффективности бака. E = (Pmax-Pв)/(Pmax+1), где Pmax– максимальное давление теплоносителя, а Pв – давление воздуха в расширительном баке.
  3. Вычисляем объем расширительного бака. Для его расчета применяем формулу: Ve=V*B/E, где V – полный объем жидкости, B – коэффициент ее расширения. Для воды коэффициент расширения равен 0,0359, а для стандартного антифриза – 0,07. Отсюда следует, что если в качестве теплоносителя используется антифриз, для него необходимо предусматривать расширительный бачок примерно вдвое большего объема.

Для рассматриваемого выше котла отопления мощностью 24 кВт потребуется установка резервной емкости объемом 360*0,0359/0,57=22,6 литра. Вместимость внешнего бака нужно подбирать, вычисляя разность между этой цифрой и объемом встроенного в котел расширителя.

Мембранный бак для систем ГВС

Основное отличие мембранных баков для водоснабжения заключается в том, что вода в них не должна соприкасаться со стенками корпуса, как это допускается в системах отопления. Поэтому в них всегда применяется мембрана камерного типа в виде резинового мешка. Кроме того, к материалу мембраны баков для водоснабжения предъявляются повышенные требования по допустимости контакта с пищевыми жидкостями.

Расчет расширительного бака для ГВС производится по формуле 1. Подсчет объема воды в системе ведется с учетом воды, содержащейся в трубопроводах и водонагревателе или теплообменнике.

Мембранный бак для систем ГВС

Конструкция некоторых водонагревателей предусматривает наличие демпфирующей воздушной подушки в замкнутом объеме самого водонагревателя. Объем этой подушки обуславливается высотой расположения выпускной трубы ГВС и также должен учитываться при подборе расширительного бака ГВС.

Установка расширительного бака в системе горячего водоснабжения

1 – расширительный бак; 2 – предохранительный клапан; 3 – насос; 4 – фильтр; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран.