Расширительный бачок для систем отопления

При работе системы отопления теплоноситель часто меняет свою температуру — то нагревается, то остывает. Понятное дело, при этом меняется объем жидкости. Он то увеличивается, то уменьшается. Излишки теплоносителя как раз и вытесняются в расширительный бак. Так что назначение этого устройства — компенсировать изменения объема теплоносителя.

Принцип работы расширительного бака для отопления

Виды и устройство

Есть две системы водяного отопления — открытая и закрытая. В закрытой системе циркуляция теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом. Он дополнительного давления не создает, просто проталкивает воду с заданной скоростью по трубам. В такой системе отопления стоит расширительный бак для отопления закрытого типа. Закрытым он называется потому, что представляет собой герметичную емкость, которая разделена на две части эластичной мембраной. В одной части находится воздух, в другую вытесняется лишний теплоноситель. Из-за наличия мембраны бак называют еще мембранным.

Открытая система отопления наличия циркуляционного насоса не предусматривает. В данном случае расширительный бак для отопления — это просто любая емкость — хоть ведро — к которой подведены трубы отопления. Для него не требуется даже крышки, хотя она может быть.

В самом простом варианте это сваренная из металла емкость, которую устанавливают на чердаке. Есть у этого варианта существенный недостаток. Так как бак негерметичный, теплоноситель испаряется и необходимо следить за его количеством — все время доливать. Делать это можно вручную — из ведра. Это не очень удобно — есть риск забыть пополнить запасы воды. Это грозит тем, что система завоздушится, что в может привести к ее поломке.

Более удобен автоматизированный контроль уровня воды. Правда, тогда на чердак, кроме труб отопления, придется еще тянуть водоснабжение а также куда-то выводить переливной шланг (трубу) на случай переполнения бака. Зато отпадает необходимость регулярно проверять количество теплоносителя.

Предназначение и принцип работы

В процессе функционирования системы отопления наблюдаются частые изменения температуры теплоносителя : она то скачет вверх, то, наоборот, уменьшается. При этом изменяется и объем жидкости. Когда жидкость нагревается, показатели давления в сети увеличиваются, подобное явление может спровоцировать образование гидроударов и разрушение отопительного прибора.

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

Во избежание таких неприятных ситуаций, излишнее количество теплоносителя вытесняется в расширительный бак. Нужно установить предохранительный клапан безопасности, через который будет уходить лишнее количество воды.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Для того, чтобы кислород не растворялся в воде и на стенках трубопровода не образовывались коррозийные процессы, вода в бачке отделяется от воздуха посредством эластичной мембраны .

Принцип функционирования расширительного бака базируется на том, что когда показатели температуры теплоносителя увеличиваются на 10°С, его объем возрастает на 0,3-0,4 %. Поскольку жидкость не сжигается, образуется избыток давления, который направляется именно в расширительный бак.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

Расчёт объёма

Процесс расчёта объёма расширительных баков открытого и закрытого типа несколько отличается. Резервуар для открытой отопительной системы делают из листового металла. В ёмкости присутствует отверстие для подачи теплоносителя в систему.

Подобные приборы могут иметь и другое отверстие, которое располагается в верхней части и служит для отвода лишней жидкости в канализацию. В некоторых случаях к открытому расширительному баку теплоноситель (вода) подаётся в автоматичном режиме, по мере убывания.

При проектировании отопительной системы важно рассчитать объём компенсационного бачка. Основным значением, от которого отталкиваются все расчёты, считается общий объём воды в системе, например, 100 литров.

Данная система расчёта, так называемый народный метод, может применяться и для компенсационных ёмкостей закрытого типа. Кроме этого существует более точный метод подсчёта объёма резервуара. Нам понадобятся следующие данные:

• ОВ – объём увеличения теплоносителя при нагревании. Для воды это значение не превышает 5%, у антифриза в пределах 6%;
• ВК – общий объём теплоносителя в контуре отопительной системы. Количество воды можно измерить вёдрами или при помощи специального счётчика, который устанавливается на сливной трубе;
• ДС – максимальное давление в контуре и котле (такая информация предоставлена в инструкции к отопительному прибору);
• ДБ – давление в расширительном баке.

Для точного подсчёта объёма компенсационного бака закрытого типа применяется следующая формула:

Если сравнить результат объёма расширительной ёмкости подсчитанного по народному методу со значением, полученным из формулы, то второй результат будет меньшим. При небольшом превышении величины резервуара от требуемого значения необходима правильная настройка, что будет способствовать эффективной работе прибора.

Расчет объёма расширительного бака отопления

Определить объём расширительного бака можно несколькими способами. Во-первых, свои услуги предлагают многочисленные проектировочные бюро и отдельные специалисты. Они для расчётов используют специальное программное обеспечение, которое позволяет учесть все факторы, влияющие на стабильную работу системы отопления. Это всё, конечно, замечательно, но дорого.

Во-вторых, можно самостоятельно выполнить расчет расширительного бака по формулам. Здесь нужно быть особенно внимательным, так как малейшая ошибка может существенно исказить итоговые значения. Учитывается всё: объём системы отопления, вид теплоносителя и его физические характеристики, давление.

В-третьих, можно воспользоваться он-лайн калькуляторами для выполнения расчётов. Правда, в этом случае, лучше перепроверить результаты на нескольких ресурсах, дабы исключить вероятность некорректной работы страницы.

В-четвёртых, можно прикинуть на глаз – удельную ёмкость системы отопления приравнять к 15 л/кВт. Это ориентировочные цифры. Такой способ годится только на стадии технико-экономического обоснования. Уже непосредственно перед покупкой обязательно проводят более точные расчёты.

Способ #1 — расчёт по формулам

Основная формула для расчёта выглядит следующим образом:

где С – общий объём теплоносителя в отопительной системе, л;
Pa min – настроечное (первоначальное) абсолютное давление в расширительном баке, бар;
Pa max – максимальное (предельное) абсолютное давление, которое возможно в расширительном баке, бар.

При расчёте общего объёма отопительной системы учитываются все трубы и радиаторы, тёплые полы и котёл, а также другие элементы. Примерные значения указаны в таблице:

Примечание:
* без учёта объёма аккумулирующих жидкостей;
** усреднённая величина.

В таблице приведены значения коэффициента βt – показателя температурного расширения теплоносителя, которые соответствуют максимальной разнице температур в работающей и неработающей системе.

Теперь рассчитываем Pa min и Pa max по формулам:

По первой формуле рассчитывается абсолютное настроечное давление (h2 подставляется со знаком «минус» при расположении бака ниже точки врезки). По второй формуле определяется абсолютное максимально возможное давление в расширительном баке.

Способ #2 — онлайн калькулятор для расчёта

Для расчёта объёма расширительного бака можно воспользоваться он-лайн калькулятором. Их существует много (http://www.ktto.com.ua/calculation/brh, http://teplo-info.com/otoplenie/raschet_rasshiritelnogo_baka_online и другие). Разберём механизм работы на примере калькулятора, предложенного на сайте http://teplo-as.ru/text/podbor/bak.

* — лучше брать максимально точную цифру. Если данных нет, тогда 1 кВт мощности равен 15 л;
** — должно равняться статическому давлению системы отопления (0,5 бар = 5 м);
*** — это давление, при котором срабатывает клапан безопасности.

Эта методика значительно упрощена и годится только для расчёта индивидуальных систем отопления. Поэтапно разберём схему на конкретном примере:

1. определяем тип теплоносителя: в данном случае это вода. Коэффициент её температурного расширения составляет 0,034 при температуре 85С;
2. рассчитываем объём теплоносителя в системе. Например, для котла мощностью 40 кВт объём воды составит 600 литров (15 литров на 1 Квт мощности). Можно, и это будет более точная цифра, суммировать объём теплоносителя в котле, трубах и радиаторах (если такие данные есть);
3. максимально допустимое давление в системе задаётся пороговым значением, при котором срабатывает клапан безопасности;
4. давление зарядки (начальное) расширительного бака может быть больше либо равно (но ни в коем случае не меньше) гидростатическому давлению отопительной системы в точке врезки мембранника;
5. объём расширения (V) рассчитывается по формуле V = (C* βt)/(1-(Pmin/Pmax));
6. расчётный объём округляем в большую сторону (это никак не скажется на работе системы).

Расширительный бак подбирается так, чтобы компенсировать этот самый расчетный объём (см. таблицу):

Коэффициент заполнения теплоносителем расширительного бака определяется по таблице исходя из комбинации значений максимального и начального давления. Далее расчётный объём умножается на коэффициент и полученная цифра является рекомендуемым объёмом мембранника

Мембранные расширительные баки могут быть использованы при монтаже закрытой системы отопления. Об этом читайте в нашей следующей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/razvodka-otopitelnoj-sistemy/zakrytaya-sistema-otopleniya.html.

Расчёт объёма бака

Чтобы определить объём бака можно пойти по самому простому пути. То есть взять 10% от объёма используемого теплоносителя, который высчитывается ещё на стадии проекта отопительной системы. Либо можно слить старый теплоноситель и залить новый, измерив объём счётчиком.

Также можно узнать объём радиаторов и труб, таким образом вы получите объём системы отопления, от которого и нужно будет взять 10%.

Есть также способ расчёта бака по формуле:

E – коэффициент расширения теплоносителя, указываемый на упаковке,

Pmax и Pmin – максимальное и минимальное рабочее давление системы, соответственно.

Следует сказать, что для открытой отопительной системы никаких расчётов производить не надо, а для закрытой всё же стоит. Причём, если у котла уже есть встроенный бак, в случае нехватки его объёма ставят новый.

В случае нехватки объёма бака уменьшается объём теплоносителя и падает давление в отопительной системе, поскольку он начинает сливаться в канализацию. При критичной нехватке теплоносителя работа котла может просто застопориться.

Если в этот момент будете дома, вам достаточно будет просто подлить теплоноситель. Если вас дома не будет, то отопительная система начнёт размораживаться. Да и в работе котла в критическом состоянии тоже нет ничего хорошего.

Поэтому лучше всегда проводить подобные расчёты и приобретать несколько больший бак, чем требуется.

Назначение расширительного бачка в системе отопления

Объём жидких веществ увеличивается при нагревании. Поскольку вода несжимаемая жидкость, то даже незначительный нагрев приводит к нарастанию давления в герметичной системе отопления.

Чтобы компенсировать избыток теплоносителя в сети теплоснабжения монтируют расширительные баки. Они выполняют следующие функции:

• удаление излишков воды при нагреве;
• возврат жидкости в контур при охлаждении;
• поддержание стабильного давления в сети отопления при помощи регулировки объёма теплоносителя;
• защита всех элементов системы отопления от гидравлических ударов;
• накопление и вывод паров воздуха, появляющихся при нагревании водного теплоносителя.

Справка! Вода содержит растворённые газы, которые при подогреве принимают вид пузырьков, попадают в закрытый отопительный контур, вызывая образование воздушных пробок.

Для чего нужен

Объём килограмма воды при 20°C — 1,002 дм 3 (л), при нагреве до 90°C он увеличивается на 3,4% и достигает 1,036 л.

При циркуляции 200 л жидкости разница может составлять 6,8 литров. Для замкнутой сети отопления, это немалое количество и распределить по трубам его не получится.

Для решения проблемы устанавливают расширительный бак — специальный резервуар, подключённый одним выходом к системе.

Во время нагрева давление внутри контура компенсируется объёмом бачка: в него направляется избыточная вода, а при остывании устремляется обратно в систему.

Давление в мембранном баке и его проверка

Чтобы закрытая система отопления работала нормально, в расширительном баке должно быть давление на 0,2-0,5 Бар ниже, чем в системе. Чем больше система, тем больше разница в давлении. Но, как уже говорили, на заводе их накачивают до 1,5 Бар, так что перед установкой расширителя, его лучше проверить и настроить под свою систему отопления.

Золотник часто прячется под пластиковой крышкой

Проверяем давление манометром, подключив его к выходу с золотником. Если давление выше, чем вам надо, немного стравливаем. Сделать это несложно — чем-то тонким нажать на лепесток в ниппеле. Послышится шипение выходящего воздуха. Когда давление достигнет желаемого уровня, освобождаем лепесток.

Если мембранный бачок накачан слишком слабо (такое тоже бывает), его можно накачать обычным насосом. Но удобнее автомобильным, с манометром — сразу можно контролировать давление. После проверки можно устанавливать в систему.

Расширительный бачок в открытой системе

За счет простоты монтажа, доступной стоимости и высоких показателей КПД расширительный бак в системе отопления открытого типа пользуется большой популярностью.

Преимущества открытых вариантов заключаются в следующем:

1. Простота конструкции. В некоторых случаях для обустройства обогрева не нужно приобретать дополнительные материалы, а рабочий резервуар можно хранить в гараже.
2. Открытые системы лишены проблемы появления избыточного давления, поскольку они связываются с атмосферой. Это избавляет от необходимости покупать предохранительный клапан.
3. К другим плюсам относится возможность использования бака для отведения воздуха.

Кроме плюсов, открытая система имеет и минусы. В первую очередь, это необходимость монтажа бака в самой высокой точке. Для этого важно позаботиться о хорошем утеплении чердачного перекрытия, иначе жидкость в резервуаре замерзнет при отрицательных температурах.

Принцип работы

Чтобы понять, зачем нужен расширительный бак, следует оценить его эксплуатационные характеристики, специфику работы и тонкости самостоятельного монтажа. В жидкостных системах отопления роль теплоносителя выполняет вода.

С помощью специального оборудования она перемещается на большие расстояния и обеспечивает полноценный обогрев построек с разной этажностью и площадью. Это способствует росту спроса на монтаж водяных систем.

Ключевым плюсом открытых систем является возможность функционирования без насосных устройств. Движение теплоносителя выполняется по термодинамическим принципам, поскольку горячая и холодная вода обладают разной плотностью, а трубы расположены под наклоном.

Задача расширительного бака для отопления заключается в автоматической стабилизации давления жидкости и хранении остатков разогретой воды.

Резервуар монтируется выше остальных узлов, а принцип его работы состоит из таких этапов:

• подача. Подогретый теплоноситель перемещается от электрического, твердотопливного или газового котла к радиаторам;
• обратка. Остатки теплой воды попадают в бачок, начинают остывать и возвращаются обратно в котловой агрегат. В результате цикл повторяется.

Если система оснащена однотрубной магистралью, обе процедуры происходят в одной трубе. В двухтрубных типах они независимы.

Где расположить

Поскольку контур открытой системы отопления замкнут, но не изолирован от внешнего воздуха и негерметичен, появление проблемы избыточного давления исключается. При этом расширительный резервуар должен устанавливаться в правильном месте — выше всех остальных узлов. Если не учесть это правило, теплоноситель просто выльется.

Еще высокое размещение способствует эффективному отведению воздуха. В составе жидкости всегда присутствует растворенный воздух, который может переходить в состояние газа и вступать в химическую реакцию с металлическими поверхностями в трубах и теплообменнике.

В некоторых случаях открытые резервуары совмещаются с магистралью обратки, что связано с особенностями конструкции или другими компоновочными соображениями.

Однако они остаются в самой высокой точке контура, к которой подводится труба. При таком монтаже понадобится установить специальные клапаны для отведения газов.

Какой объем бака потребуется

Разобравшись, зачем нужен расширительный бачок в открытой отопительной системе, можно переходить к следующему вопросу — выбору объема резервуара. Строгие ограничения или нормированные правила на этот счет отсутствуют.

Главное — оценить показатели коэффициента расширения жидкости при нагреве, емкость всей системы и оптимальный режим работы, чтобы определить, каким будет конечный объем жидкости.

Еще необходимо учитывать «переменный объем», компенсирующий расширения. На верхней границе фиксируют патрубок перелива, а выше уровня воды оставляют свободное место. Поэтому показатель в 5% является условным, а опытные специалисты рекомендуют придерживаться следующего соотношения — объем резервуара +10% объема системы.

Чтобы определить второй показатель, нужно руководствоваться такими принципами:

1. Если монтаж системы выполнен, достаточно провести несколько замеров с помощью специального прибора — водомера. Он позволит определить, какое количество жидкости поместится в расширительный бак для водоснабжения или для отопления частного дома путем обогрева радиаторов. Способ демонстрирует высокую точность, но малоэффективен, поскольку важно получить результат для монтажа водопровода, труб отопления и других узлов.
2. Некоторые мастера используют соотношение 15 л на 1 кВт мощности котельной установки. Методика непопулярна из-за большой погрешности.
3. Объем отопительной системы можно определить с помощью несложных расчетов. Если проектом предусмотрен монтаж бака с контурами труб разного диаметра, котлом и радиаторами, необходимо совместить объемы всех узлов и получить искомую величину. Изначально, подобный способ может показаться достаточно сложным, но на практике все намного проще. К тому же, в сети можно найти специальные онлайн-калькуляторы, позволяющие получить точные значения за пару минут.

Если расчеты осуществляются для получения оптимального объема бака, то сам резервуар учитывать не нужно.

Выводы и полезное видео по теме

Первый ролик поможет разобраться в особенностях современных расширительных баков, их правильного выбора:

Следующий видеоматериал даст возможность понять то, как правильно осуществить монтаж купленного расширительного бака:

Бачок закрытого типа является практичным, долговечным, эффективным и безопасным решением для системы отопления. Но, чтобы получить ожидаемый результат необходимо сделать правильный выбор и монтаж изделия в систему отопления и его настройку.

Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, делитесь полезной информацией и фото по теме статьи. Расскажите о том, как подбирали закрытый бачок для системы отопления в загородном доме. Откройте ваши технологические секреты, которые будут полезны посетителям сайта.