Расширительный бак: расчёт, выбор, установка

Расширительный бак: расчёт, выбор, установка

Расширительный бак защищает систему отопления от поломки при увеличении объема теплоносителя. Статья поможет рассчитать, выбрать и правильно установить бак.

Владимир Равилов ⏳ 08-28-2018 06-29-2021

Расширительный бак — неотъемлемая часть любой системы отопления потому, что теплоноситель при нагревании увеличивается в объеме, вода и отопительный антифриз в том числе. Расширительный бак принимает на себя увеличивающийся объем жидкости, предохраняя систему отопления от разрушения.

Расширительные баки бывают открытые и мембранные (закрытые). Открытый расширительный бак принято включать в схему классической системы отопления там, где теплоноситель циркулирует по трубам за счет естественной циркуляции. В этом случае расширительный бак устанавливают в самой верхней точке дома, желательно на чердаке. В открытый расширительный бак наливают воду при заполнении системы отопления теплоносителем, в него же заводят воздушник.

Закрытые, мембранные баки применяются в закрытых системах отопления, которые все время, за исключение ремонта, находятся под избыточным давлением около 1 кгс/см 2 . В этом случае мембранный расширительный бак не только принимает на себя расширяющийся теплоноситель, но и поддерживают давление на постоянном уровне, даже если котел не работает и циркуляции теплоносителя в системе нет. Через мембранный бак не наполняют систему отопления, как в случае с открытым расширительным баком, который служит своеобразной воронкой.

В закрытых системах циркуляция теплоносителя осуществляется за счет циркуляционного насоса, который все чаще встраивается прямо в котел. Не обошла эта участь и расширительные баки — мембранные баки давно стали неотъемлемой частью настенных котлов. Конечно, объем расширительных баков в котлах невелик, порядка но для простых систем отопления с малым объемом теплоносителя этого достаточно.

Вообще, перед покупкой мембранного расширительного бака или изготовлением емкости открытого расширительного бака надо сделать расчёт объема бака, чтобы он смог вместить весь объем расширяющейся жидкости.

Мембранный расширительный бак (экспанзомат)

По сути, мембранный бак представляет собой гидроаккумулятор с прочной мембраной, которая способна выдерживать горячую воду без повреждения.

Мембрана делит бак на два отсека: воздушный и водяной. В воздушный отсек компрессором или автомобильным насосом накачивается воздух под давлением точное давление указано на наклейке, наклеенной на бак или в паспорте экспанзомата. Воздух под давлением выполняет роль пружины, сжимаясь при увеличении объема жидкости в баке.

Срок службы расширительного бака зависит от правильности установки и качества оборудования, в среднем составляет Продлить срок службы экспанзомата можно установив бак на обратной линии, перед циркуляционным насосом.

Выбор расширительного бака зависит от ассортимента отопительного оборудования в магазинах вашего региона, поэтому ориентируйтесь на отзывы касательно имеющихся в продаже моделей.

Расчёт расширительного бака для отопления

Выбирая расширительный бак надо знать его объем. Объем можно определить по формулам, а можно воспользоваться таблицей и подобрать бак для вашей системы отопления, если известна ёмкость системы отопления, объем теплоносителя во всех без исключения трубопроводах, радиаторах, котле и др.

В любом случае, рекомендуется покупать бак с запасом по объему. Как говорится лишний объем не помешает, особенно если в качестве теплоносителя используется отопительный антифриз, а не вода.

Где и как установить расширительный бак

Мембранные расширительные баки рекомендуется устанавливать на обратной линии системы отопления, недалеко от котла, перед циркуляционным насосом, водяным патрубком вверх (горизонтальные баки: влево или вправо).

Не рекомендуется устанавливать экспанзоматы водяным патрубком вниз — это будет способствовать скоплению воздуха в баке, который будет невозможно удалить из системы. Также не рекомендуется устанавливать бак на напорной линии системы отопления, чтобы продлить срок службы мембраны.

Открытые расширительные баки по традиции монтируются в самом высоком месте дома так, чтобы труба, идущая от бака, входила в обратную линию системы отопления недалеко от входа в котел. Также требуется обеспечить удобство наполнения системы водой и контроль уровня воды в баке без дополнительных ухищрений.

Источники:

Расчет и объем расширительного бака для отопления

Разное

Автор admin На чтение 15 мин. Просмотров 739 Опубликовано 17 сентября, 2020

Способы расчета

Каждая установка подбирается в соответствии с величиной предполагаемой нагрузки, что потребует проведения предварительных вычислений. Зная, как рассчитать объем, владелец сможет правильно подобрать бачок.

Чтобы правильно подобрать расширитель, понадобится знать:

• объем отопительного котла;
• дополнительных приборов;
• всех труб, входящих в данную систему обогрева.

Далее обозначим нужные показатели любыми буквами, например, А – это искомое значение, В – эффективность мембранного оборудования, С – постоянный показатель расширения воды теплоносителя, а АО – общий объем системы обогрева. Далее производим расчет по следующей формуле: А = (АО * С) / В.

Подбор размера

Итоговое значение редко бывает абсолютно точным, поэтому делают примерные вычисления, а полученное число будет ориентиром для выбора агрегата, который нужно брать с запасом к полученному числу, оставляя не менее 3% на увеличение объема во время нагрева.

Если была выбрана мембранная разновидность, рабочий потенциал мембраны может быть указан производителем, но можно сделать собственный расчет. Для этого берут наиболее разрешенный показатель давления внутри системы (АВ), данные о давлении начальной заправки расширителя (ВС) и рассчитывают искомое значение (Т). Используют следующую формулу: Т = (АВ – ВС) / (АВ + 1).

Если не делать расчетов и взять оборудование «наугад», можно столкнуться с некоторыми проблемами во время эксплуатации прибора. Основным назначением расширителя выступает откачка излишков жидкости при сильном повышении давления (влага расширяется, требует выведения лишнего из трубопровода). После того, как все стабилизируется, жидкость сжимается обратно, нужно ее вернуть в трубы, иначе ее станет недостаточно для поддержания температуры. Поэтому выявление перепадов внутреннего давления обогревательной системы обозначает скорую поломку.

Слишком маленький бак

Если объем установленного расширителя недостаточный, давление повысится слишком сильно, сработает автоматический клапан. Он сбросит излишнюю влагу, стабилизируя работу системы. Но дальше все нормализуется, а воды уже будет недостаточно для продолжения исправного обогрева. Будет нужна дополнительная заправка. Нехватка отопительной жидкости приведет к отключению котла, так как при низких показателях аппарат не может продолжать функционировать. Из-за этого в зимнее время возможно промерзание труб. Поломки будут повторяться снова и снова до тех пор, пока не будет установлен расширитель оптимального размера.

Излишне большой бачок

Также опасна установка слишком большого бака. При заборе части влаги из труб, расширитель должен поддерживать оптимально допустимое рабочее давление, которое при слишком больших габаритах попросту невозможно. Агрегат будет постоянно показывать максимально допустимую нагрузку без перехода той самой черты, когда должен сработать клапан. Значит, аппарат работает на максимальном уровне потенциала, что быстро приведет к поломке.

Как правильно рассчитать объём бачка для систем отопления?

Чтобы правильно рассчитать объем расширительного резервуара, учитывают несколько факторов, которые влияют на этот показатель:

1. Ёмкость экспансомата напрямую зависит от количества воды в отопительной системе.
2. Чем выше допустимое значение давления в системе, тем меньшего размер бачок вам потребуется.
3. Чем выше температура, до которой нагревается теплоноситель, тем больше должен быть объем устройства.

Справка. Если подобрать расширительный резервуар слишком большого объёма, то он не обеспечит необходимого давления в системе. Маленький бак не сможет вместить в себя весь излишек теплоносителя.

Формула расчёта

Vб=(Vс * Z)/N, в которой:

Vc — объём воды в системе отопления. Чтобы рассчитать этот показатель, умножьте мощность котла на 15. Например, если мощность котлоагрегата составляет 30 кВт, то количество теплоносителя будет 12*15 = 450 л. Для систем, где задействуют аккумуляторы тепла, к полученной цифре надо прибавить ёмкость каждого из них в литрах.

Z — показатель расширения теплоносителя. Этот коэффициент для воды составляет 4%, соответственно при расчёте берём число 0.04.

Внимание! Если в качестве теплоносителя используется другое вещество, то берётся соответствующий ему коэффициент расширения. Например, для 10-%-ного этиленгликоля он составляет 4.4%

N — показатель эффективности расширения бака. Поскольку стенки прибора изготовлены из металла, он может немного увеличиваться или уменьшаться в объёме под воздействием давления. Чтобы вычислить N, понадобится следующая формула:

N= (Nmax—N)/(Nmax+1), где:

Nmax — максимальный показатель давления в системе. Это число равно от 2.5 до 3 атмосфер, чтобы узнать точную цифру, посмотрите, на какое пороговое значение настроен предохранительный клапан в группе безопасности.

N — начальное давление в расширительном резервуаре. Эта величина составляет 0.5 атм. на каждые 5 м высоты системы отопления.

Продолжая пример с котлом мощностью 30 кВт, допустим, что Nmax — 3 атм., высота системы не превышает 5м. Тогда:

Vб = (450*0.04)/0.625 = 28.8 л.

Важно! Объёмы расширительных баков, имеющихся в продаже, соответствуют определённым стандартам. Поэтому не всегда возможно купить бак ёмкостью, точно совпадающей с расчётным значением

В такой ситуации приобретайте устройство с округлением в бо́льшую сторону, поскольку если объем будет немного меньше необходимого, это может нанести вред системе.

Обслуживание расширительного бака

Нельзя преуменьшать роль такого устройства, как расширительный бачок системы отопления инструкция этого прибора предоставляет перечень правил его обслуживания. К ним относят:

• Один раз в полгода необходимо проверять бак на внешние повреждения – коррозию, вмятины, подтеки. Если вдруг такие повреждения найдены, то обязательно нужно устранить их причину.
• Один раз в полгода нужно проверять начальное давление газового пространства на соответствие расчетному показателю.
• Один раз в полгода проверяется целостность мембраны. В случае обнаружения ее нарушения нужно заменить ее (если такая возможность предусмотрена).
• Если бак не будет использоваться долгое время, то нужно держать его в сухом месте, слив из него воду.

Далее о том, как проверить расширительный бак отопления – его начальное давление газового пространства. Для этого следует отключить бак от отопительной системы, дренировать с него воду, к ниппелю газовой полости подключить манометр. Если давление ниже, чем то, которое было установлено тогда же, когда происходила настройка расширительного бака для отопления – через этот же ниппель бак нужно накачать компрессором.

Показания манометров при правильной работе расширительного бака

Проверка целостности мембраны – это тоже важный момент. Если вдруг во время проверки давления газового пространства после того, как вы дренировали воду, через дренажный кран идет воздух, а давление в газовой полости уменьшилось до атмосферного – то мембрана пробита.

Чтобы заменить мембрану, нужно пройти несколько этапов. Первым делом, бак отсоединяется от отопительной системы, затем его нужно дренировать. Далее давление газовой полости сбрасывается через ниппель. Фланец мембраны демонтируется. Находится он в области патрубка для соединения с трубами. Мембрана, входящая в устройство расширительного бака для отопления, извлекается из отверстия внизу корпуса.

Затем нужно проверить внутреннюю часть корпуса, чтобы там не было загрязнений и коррозии, если они есть – нужно их удалить и промыть водой, после чего высушить. Чтобы убрать коррозию, нельзя использовать средства, включающие масла! Держатель мембраны вставляется в отверстие вверху мембраны. Болт вворачивается в держатель мембраны, она ставится в корпус, а держатель отводится в отверстие в дно корпуса. Затем держатель фиксируется гайкой. После этого на корпус ставится фланец мембраны.

Любая современная система отопления не «представляет» своего существования без надежного компенсатора теплового расширения теплоносителя в ней — расширительного бака.

Практический расчет расширительного бака для отопления довольно прост — необходимо «вооружиться» несколькими формулами и определиться с исходными рабочими параметрами системы.

Сейчас эффективно используются расширительные баки закрытого типа. Открытые варианты этих функциональных устройств использовались преимущественно в системах с естественно циркулирующим теплоносителем. Они имеют значительные габариты и низкую эффективность. Поэтому постепенно применение такого типа баков сходит на «нет».

Баки закрытого типа конструкционно представляют собой герметичную емкость цилиндрической или «таблетированной» формы.

Мембранный расширительный бак «таблетка»

Мембранный расширительный бак

Внутри бак разделен мембранной перегородкой на воздушную и жидкостную камеры — это бак диафрагменного типа. Также возможно конструкционно использование внутри бака «балонной» эластичной камеры из термостойкой резины.

Схематическое устройство расширительного бака

Принцип действия основан на расширении объема теплоносителя в жидкостном отсеке, который приводит к деформации эластичной перегородки (баллона). Уменьшение объема воздушной камеры приводит к повышению давления воздуха (газа) в ней. Превышение допустимого давления приводит к срабатыванию предохранительного клапана. Такова упрощенная схема действия этого бака.

Но нормальное и безопасное функционирование системы возможно только при правильном расчете расширительного бака для отопления. Игнорирование или неграмотный расчет объема расширительного бака приведет или к недостаточному давлению в системе, или к превышению давления в ней и аварийному сбросу избытка теплоносителя.

Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт

Устройство газового котла со встроенным расширительным баком

Перед проведением расчетов по подбору расширительного бака следует знать, что большинство настенных котлов оборудованы встроенными расширительными баками. Объем встроенного бака указан в технической документации котла. При пересчете объема системы отопления по мощности котла (умножением 1кВт мощности по теплу на 15 литров) сверяют соответствие бака объему сооружаемой системы. При недостатке устанавливается дополнительный бак. Его объем рассчитывается за вычетом встроенного экспанзомата. Напольные котлы, как правило, не имеют встроенного оборудования.

Расчет выглядит следующим образом:

К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375

3,0 – давление в системе, максимальное, атм.;

1,5 – давление воздуха за мембраной, атм.;

0,375 – показатель эффективности бака, К.

Объем теплоносителя: В = 31х15 = 465 литров.

Тогда объем бака составит:

А = 465х0,04/0,375 = 49,6 литра.

Выбирается расширительный бак объемом не менее 50 литров с давлением воздуха в 1,5 атм. Общий способ подбора (10% от А) показывает необходимость применения бака объемом не менее 46,5 литров. В таком случае размер экспанзомата всегда округляется до большего объема – 50 литров.

Давление воздуха, включенное в расчет (1,5 атмосферы), можно изменить. На расширительных баках имеется встроенный клапан для заполнения воздухом. К нему можно подключить ручной насос и поднять давление в случае, если заводское давление составляет меньшую величину

При этом необходимо соблюдать осторожность – при значительном повышении давления можно повредить мембрану, поэтому процесс нужно контролировать по манометру. Клапан также выполняет функцию сброса давления при его поднятии до предельных значений

При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% — это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом.

Комплектация и принцип работы

Расширительный бак, помимо корпуса, включает в себя мембрану (баллон или диафрагму), верхняя часть которой заполнена инертным газом или воздухом. Нижний отсек герметичной емкости предназначен для теплоносителя.

Вместе с увеличением температурных показателей вода расширяется, и избыточная масса теплоносителя попадает в мембранник. Объем камеры с воздухом уменьшается, и давление в этой части закрытой системы возрастает, компенсируя напор в магистрали. Когда температура теплоносителя снижается, наблюдается обратный процесс.

Мембрана в бачке плотно прижата к внутренней стенке, так как весь его объем наполнен газом.

Когда внутрь попадает вода, давление увеличивается. В момент запуска отопления существует риск повреждения диафрагмы от скачка давления, а затем манометр постепенно изменяет показания и целостность детали вне опасности.

Чтобы избежать повреждения мембраны, необходимо установить предохранительный клапан манометра, который реагирует на возросшее давление (для частных домов нормой является от3,5 до 4 бара).

Преимущества фланцевой модели

К преимуществам фланцевых приборов можно отнести следующие характеристики:

• выдерживает большее давление внутри системы, нежели устройство с постоянной диафрагмой;
• возможна замена мембраны при ее повреждении;
• горизонтальный и вертикальный монтаж прибора.

Котел — какой выбрать

Так как закрытая система отопления частного дома может работать в автономном режиме, имеет смысл установить отопительный котел с автоматикой. В таком случае, настроив параметры, вам нет необходимости к этому возвращаться. Все режимы поддерживаются без вмешательства человека.

Самые удобные в этом плане газовые котлы. У них есть возможность подключения комнатного термостата. Выставленная на нем температура поддерживается с точностью до одного градуса. Упала она на градус, котел включился, нагревая дом. Как только сработал термостат (температура достигнута), работа останавливается. Комфортно удобно, экономно.

В некоторых моделях есть возможность подключения погодозависимой автоматики — это наружные датчики. По их показаниям котел корректирует мощность работы горелок. Газовые котлы в закрытых системах отопление — хорошее оборудование, которое может обеспечить комфорт. Жаль только, что газ есть не везде.

Двухтрубная закрытая система отопления в доме на два этажа (схема)

Не меньшую степень автоматизации могут дать электрические котлы. Кроме традиционных агрегатов на ТЭНах не так давно появились индукционные и электродные. Они отличаются компактными размерами и малой инерционностью. Многие считают, что они более экономичны, чем котлы на ТЭНах. Но и этот видотопительных агрегатов далеко не везде можно использовать, так как перебои с электроэнергией в зимнее время — частое явление во многих регионах нашей страны. А обеспечить электроэнергией котел мощность. в 8-12 кВт от генератора — дело очень непростое.

Более универсальны и независимы в этом плане котлы на твердом или жидком топливе. Важный момент: для установки котла на жидком топливе обязательно отдельное помещение — это требование пожарной службы. Котлы на твердом топливе могут стоять в доме, но это неудобно, так как во время топки с топлива падает много мусора.

Современные котлы на твердом топливе хоть и остаются оборудованием периодического действия (то разогреваются при топке, от остывают, когда закладка прогорела), но и они имеют автоматику, которая позволяет поддерживать в системе заданную температуру, регулируя интенсивность горения. Хотя степень автоматизации и не столь высокая, как у газовых или электрических котлов, но она есть.

Пример закрытой системы отопления с индукционным котлом

Не очень распространены в нашей стане котлы на пеллетах. Фактически это тоже твердое топливо, но котлы этого типа работают в непрерывном режиме. В топку автоматически подаются пеллеты (пока не закончен запас в буркере). При хорошем качестве топлива, чистка золы требуется один раз в несколько недель, а все параметры работы контролирует автоматика. Сдерживает распространение этого оборудования только его высокая цена: производители в основном европейские, и цены у них соответственные.

Немного о расчете мощности котла для систем отопления закрытого типа. Она определяется по общему принципу: на 10 кв. метров площади с нормальным утеплением берут 1 кВт мощности котла. Только брать «впритык» не советуют. Во-первых, бывают аномально холодные периоды, в которые вам может не хватить расчетной мощности. Во-вторых, работа на пределе мощности ведет к быстрому износу оборудования. Потому желательно мощность котла для системы брать с запасом 30-50%.

Виды расширительных бачков

Как известно, для отопления частного жилья могут применяться разные принципы подачи теплоносителя — естественная и принудительная циркуляция. Для каждого типа системы используются свои модификации расширительного бачка:

• Открытые. В инфраструктуре с естественной циркуляцией дополнительная емкость устанавливается в самой верхней точке и имеет форму открытого резервуара. Давление в трубах равно атмосферному, а через бачок выводятся пузырьки воздуха и, если надо, доливается вода.
• Закрытые. Если в магистрали отопления установлен насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя, в качестве расширительного резервуара выступает запаянный металлический баллон со сжатым воздухом. Излишек теплоносителя при нагреве подается в бак, а когда температура снижается, давление воздуха вытесняет жидкость обратно.

Закрытый расширительный бачок обеспечивает значительные преимущества по сравнению с открытым. Его установка может производиться в любом удобном месте, отсутствие контакта с атмосферой защищает внутреннее пространство труб и батарей отопления от коррозии и проникновения грязи и мелкого мусора. Однако окончательное решение о выборе типа расширительного бачка обычно диктуется схемой реализации системы отопления в целом, а не этими важными, но не определяющими преимуществами.

Расчет расширительного бака для закрытых систем отопления

Как произвести расчет объёма расширительной емкости для закрытой системы отопления.

Современные системы отопления представляют собой замкнутый контур, герметичную конструкцию заполненную жидкостью, которая изолирована от попадания воздуха, а значит, менее подвержена окислению.

При увеличении объёма жидкости в закрытой системе, в связи с увеличением температуры теплоносителя, может повыситься давление, способное нарушить целостность элементов системы. В таких случаях устанавливается герметичный расширительный бак (мембранный или экспанзомат), который используется в закрытых контурах отопления с целью компенсации температурных расширений.

Экспанзомат конструктивно представляет собой герметичную емкость, со встроенной внутрь эластичной мембраной или мешком, разделяющей бак на две полости: одна из которых, при увеличении давления, наполняется теплоносителем, а другая – воздухом или азотом.

В одной из частей компенсатора расположен ниппель для подкачки насосом и замера давления газа, а в другой – резьбовой штуцер для присоединения к контуру отопления.

Мембранные расширительные баки для систем отопления Wester

Производитель: Wester Heating Емкость: 8, 12, 24, 35, 50, 80, 100, 120, 150, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 5000, 10 000 литров Преддавление в воздушной полости: 1,5 бар Макс. давление: 5,0 бар Рабочая температура: -10°C. +100°C

– Предназначены для компенсации температурных расширений теплоносителя в замкнутых системах отопления. – Основные элементы бака – корпус из высококачественной стали, эластичная мембрана из каучука. – Давление в воздушной полости для баков от 8 до 150 литров – 1,5 бара, от 200 до 10 000 литров – бара. – Теплоноситель в системе отопления – вода с содержанием гликоля не выше 50%. – Расширительные баки комплектуются сменной мембраной. – Температурный режим работы – от -10 °С до +100 °С – Срок службы – 100 000 циклов. – Цвет корпуса – красный.

Жидкости расширяются значительно сильнее твердых тел. Они также расширяются во всех направлениях. Вследствие большой подвижности молекул жидкость принимает форму сосуда, в котором она находится, причем следует учитывать и тепловое расширение сосуда. Расширение жидкости в трубках также представляет собой объемное расширение. Следовательно, верны формулы объемного расширения.

В итоге

Как видно, расчет емкости отопления сводится к вычислению суммарного значения четырех вышеуказанных элементов.

Определить необходимую емкость рабочей жидкости в системе с математической точностью удается не каждому. Поэтому, не желая выполнять расчет, некоторые пользователи действуют следующим образом. Для начала заполняют систему примерно на 90%, после чего проверяют работоспособность. Далее стравливают скопившийся воздух и продолжают заполнение.

В процессе эксплуатации отопительной системы происходит естественный спад уровня теплоносителя в результате конвекционных процессов. При этом происходит потеря мощности и производительности котла. Отсюда вытекает необходимость наличия резервной емкости с рабочей жидкостью, откуда можно будет отслеживать убыток теплоносителя и при необходимости производить его пополнение.

Для чего нужен расширительный бачок в системе отопления и особенности монтажа

Одним из элементов отопительного контура является расширительный бачок, обеспечивающий эффективное функционирование сети. Для правильного выбора емкости под конкретный тип отопления необходимо перед ее покупкой познакомиться с существующими видами, принципом работы, особенностями расчета и монтажа резервуара. Это позволит не зря потратить средства и на равных общаться с сотрудниками монтажно-строительной организации, которые будут заниматься установкой теплового контура в частном загородном доме.

Предназначение резервуара

В школе на уроках физики рассказывали, что твердые вещества способны расширяться, когда происходит их нагрев, а жидкая и газообразная среда увеличивается в объеме. Вода практически не способна сжиматься по сравнению с газом. Если жидкость нагревается в закрытом резервуаре, начинает возрастать давление внутри емкости, потому что среде некуда расширяться. В итоге может произойти разрыв закрытого сосуда. Именно такой процесс происходит в отопительном контуре котельного агрегата с резервуаром для теплоносителя.

Температурное расширение воды характеризуется нелинейным коэффициентом. Благодаря этому показателю можно узнать, во сколько раз происходит увеличение объема жидкости, когда она нагревается на один градус. Понять принцип расширения воды поможет известный физический опыт, проиллюстрированный на рисунке ниже:

На рисунке с левой стороны изображен сосуд с одним литром воды. Жидкость заполняет резервуар до переливного отверстия. Температура среды составляет + 4 °С. Такое значение для воды представляет собой нулевую точку отсчета. На рисунке также изображена мерная емкость, находящаяся под переливным патрубком.

С правой стороны рисунка изображена та же емкость, но уже в нагревающемся состоянии. Это приводит к повышению температуры воды. Поэтому плотность жидкости уменьшается. При этом масса среды остается постоянной. Однако происходит увеличение жидкости в объеме. После того, как температура воды достигает + 90 °С, в мерном сосуде скапливается около 36 мл жидкости. Это количество является избыточным объемом.

Многие домовладельцы скажут, что это небольшое количество теплоносителя. Однако при рассмотрении вопроса расширения воды в более масштабных размерах пренебрегать увеличением объема жидкости при нагреве нельзя. Например, происходит увеличение температуры у 100 л водной среды. При таком количестве жидкости избыточный объем будет составлять 3,5 литра.

Водная среда в системе отопления жилища нагревается с 20 °С до 90 °С. По ходу повышения температуры происходит расширение теплонесущей жидкости. Когда в контуре не смонтирован расширительный бак, наблюдается существенное увеличение давления в сети. Поэтому жидкость ищет выход наружу в ненадежных точках системы. Это сам котельный агрегат, один из радиаторов, падающий или обратный трубопровод.

Ситуацию мог бы исправить предохранительный клапан, использующийся для сброса избыточного горячего теплоносителя. Однако наладить работу контура в доме все равно не удастся, потому что существует немаловажный нюанс. При функционировании отопления теплоноситель периодически охлаждается. После расширения жидкость принимает прежний объем, но в результате сброса воды освобождается место в контуре отопления, которое занимает воздух. Это приводит к появлению воздушных пробок, представляющих собой головную боль для всех отопительных систем. Они препятствуют циркуляции теплонесущей жидкости в сети.

Удаляются воздушные пробки путем спуска воздуха из батарей (радиаторов). При установке предохранительного клапана приходится регулярно добавлять новый теплоноситель, а это экономически невыгодно. Ведь на подогрев новой воды требуется существенно больше средств по сравнению с нагревом теплонесущей жидкости, возвращающейся в котельный агрегат из контура отопления загородного дома.

Расширительный бак для отопления – единственно правильное решение, позволяющее наладить стабильную работу системы. Устройство выполняется в виде емкости, покрытой эмалью красного цвета и подключаемой к сети через одну трубу. Резервуар используется, чтобы компенсировать избыточное давление в контуре отопления загородного дома.

Видео описание

Как в целом работает расширительный бак, смотрите в видео:

Разновидности ёмкостей для расширения теплонесущей жидкости

Расширительный бачок для отопления создается разной формы и габаритов. Его параметры определяются расчетом. На характеристики также влияет вид системы в загородном жилище. Имеется возможность приобрести сосуды в виде так называемой таблетки или цилиндров.

Сосуды разного вида отличаются конструкцией и способ применения. Домовладельцам доступны два типа емкостей:

• сосуд открытого вида;
• резервуар в закрытом исполнении, оснащенный мембраной.

Производители выпускают также закрытые емкости без мембраны. Специалисты не советуют использовать этот вид приборов в тепловом контуре дома. Такие сосуды представляют собой непродуманную конструкцию расширительных резервуаров. В них функции эластичной перегородки выполняет воздух. Поэтому воздушная среда активно проникает в теплонесущую жидкость, что категорически недопустимо для нормального функционирования системы. Тем более уровень воды в бачке постоянно будет увеличиваться. В итоге возникнет ситуация, когда компенсировать расширение не удастся из-за заполнения всего объема закрытого сосуда.

Открытый бачок расширительный

Сосуд монтируется в одноименной системе. Тепловой контур загородного дома имеет замкнутое, но не изолированное от атмосферы исполнение. Сеть представляет собой не герметичную систему. Поэтому в ней не может возникать избыточного давления.

Особенности монтажа

Расширительный бак для отопления открытого типа – это сосуд, устанавливаемый на самой высокой отметке контура. Если смонтировать резервуар в другом месте, тогда теплоноситель будет выливаться из сосуда согласно закону сообщающихся резервуаров. Бачок открытого вида часто устанавливают на подаче. Его расположение в верхней точке также позволяет эффективно удалять воздушную среду из сети, в которой всегда присутствует растворенный в воде воздух. Тем более он нередко переходит в обычное газообразное состояние. Воздух в контуре также образуется по причине химического взаимодействия теплоносителя и материала, из которого изготовлены трубопроводы и теплообменные приборы. Если же пренебречь отводом воздушных масс из системы, тогда может перестать работать отдельный радиатор или целый отрезок отопительной сети. Установка открытого бака позволяет удалять газовые пузырьки из водной среды отопительного контура. Другими словами, устройство функционирует как воздухоотводчик.

В зависимости от конструктивных особенностей отопительной системы расширительный сосуд может быть установлен на обратной магистрали сети. Однако даже в этой ситуации его врезка осуществляется в самом высоком месте контура. К точке монтажа устройства прокладывается вертикальный трубопровод. Если резервуар установлен на обратке, тогда ёмкость не выполняет функцию газоотводчика. По этой причине во время устройства системы дополнительно монтируют клапаны на батареях и подающем трубопроводе на самой высокой его отметке.

Видео описание

Смотрите в видеоролике, где можно устанавливать расширительные баки:

Варианты ёмкости для расширения теплонесущей жидкости

Открытый расширительный резервуар имеет определенный объем и отличается простой конструкцией. Верхнюю часть сосуда прикрывает негерметичная крышка. Она препятствует попаданию в теплоноситель мусора и пыли. По причине не герметичности давление в расширительном бачке открытого типа всегда соответствует атмосферному значению. В зависимости от конструкции в емкость врезаются один или несколько патрубков.

Смотрите также:
Каталог компаний, что специализируются на монтаже инженерных систем

Домовладельцам доступны баки открытого типа разного объема. Они полностью готовы к использованию. Для их изготовления применяется листовая оцинкованная или нержавеющая сталь. Использование такого материала позволяет исключить образование коррозии. Специализированные компании нередко предлагают изготовить устройства. Они также используют листовой материал. В некоторых случаях могут даже применяться готовые изделия – это бочки из металла или пластика, в которые врезаются патрубки.

Существует несколько распространенных схем открытых бачков. Одним из самых простых устройств является резервуар с врезанным в нижней части патрубком. Именно с его помощью осуществляется подключение к отопительной системе дома.

Такая схема не позволяет теплоносителю циркулировать через сосуд. При использовании этого вида бака отопительный контур заполняется водой до средней отметки резервуара. Если в системе будет происходить изменение объема воды, это отразится на уровне жидкости в сосуде.

Важно регулярно следить, какой уровень воды в резервуаре. Ведь среде свойственно испаряться. Поэтому приходится пополнять запас воды в контуре. Если этого не делать, тогда возникнет воздушная закупорка системы или образуется так называемое «завоздушивание» батарей в доме.

Для визуального контроля за уровнем жидкости с боку резервуара в нижней части размещают патрубок для соединения с прозрачным шлангом, располагающимся вертикально. Он позволяет видеть, сколько воды в емкости.

Нередко открытая отопительная система создается так, чтобы сосуд располагался на чердаке. Это позволяет спрятать резервуар и не портить интерьер в доме. Благодаря такому расположению не придется использовать лестницу или другое приспособление, чтобы выполнить осмотр емкости. Ведь она будет находиться на одном уровне с полом чердачного помещения.

Существует также другой способ визуального контроля уровня воды в сосуде. Для этого специалисты врезают в бак два торцевых патрубка. Один из них позволяет определить максимальное наполнение резервуара. Он располагается в верхней части и функционирует, как элемент для перелива. К этому патрубку подсоединяется шланг или трубопровод, который прокладывается до канализации. В некоторых случаях устраивают перелив, с помощью которого избыточная жидкость сбрасывается в почву. Все зависит от конструкции системы и пожеланий клиента проектно-монтажной организации, выполняющей работы по устройству отопления в доме.

Нижний патрубок служит для подключения трубы, проложенной в комнату частного жилища. На трубопроводе выполняют монтаж шарового крана в удобном месте для заказчика. Этот патрубок позволяет определить минимальный уровень жидкости в баке. Хозяину дома нужно открыть кран, чтобы узнать, нужна ли подписка системы. Она понадобится, если из трубы не потечет вода. Жидкость в емкость добавляется до тех пор, пока она не начнет вытекать через верхний патрубок.

Требуемый объем бака

Отсутствуют строгие правила относительно объема бачка для расширения теплоносителя в открытой системе отопления. Оценить количество увеличенной жидкости в отопительном контуре можно, если известны следующие величины:

• коэффициент расширения воды при возрастании температуры;
• объем отопительной сети в доме;
• температурный режим системы отопления.

Коэффициент температурного расширения воды при разном давлении и температуре приведён в таблице:

Смотрите также:
Каталог компаний, что специализируются на электротехническом оснащении

Если объем воды в количестве 100 л увеличивается на 3,5 л при нагреве до 90°С, то в процентном выражении прирост составляет 3,5 %. Можно было бы предположить, что для системы хватит бачка в 5 литров. Однако практика показывает, этого объема будет недостаточно. При расчете расширительного бака требуется учитывать, что резервуар должен быть заполнен хотя бы на четверть, чтобы в контур не проник воздух. Далее, необходимо прибавить объем для компенсации расширения жидкости и пустое пространство над переливным патрубком. Опытные специалисты устанавливают бак, объем которого равен 10% от количества водной среды в системе отопления загородного жилища.

Видео описание

Правильная установка расширительного бака в видео:

Бачок в закрытом исполнении

К плюсам расширительного бака для отопления закрытого типа относятся небольшие размеры устройства. Этот элемент разрешено монтировать на любом участке системы. На чертежах часто бачок изображен на обратной трубе рядом с насосом. Такое расположение резервуара считается самым оптимальным.

Расширительный бачок для отопления закрытого типа – сосуд в герметичном исполнении. По этой причине давление в сети повышается только до конкретного значения. Это является причиной дополнительной установки специальной группы приборов, обеспечивающих безопасную работу контура. К такому оборудованию относятся следующие устройства:

• предохранительный клапан, который настраивается на срабатывание, когда давление достигает предельного значения;
• автоматический отводчик воздуха;
• прибор для контроля и измерения давления (манометр).

Монтаж всех перечисленных устройств в тепловом контуре закрытого исполнения обязателен. Только так можно обеспечить требуемый уровень безопасности при эксплуатации сети.

Конструкция и принцип функционирования бачка в закрытом исполнении

Сосуд герметичной конструкции имеет две камеры. Отсеки разделяет эластичная перегородка (мембрана). Одна из камер предназначена для теплонесущей жидкости. Второй отсек используется для воздушной среды под рабочим давлением.

Большинство баков в закрытом исполнении имеет классическую форму в виде цилиндра красного цвета. Однако на рынке доступны емкости и в другом исполнении. Они могут иметь вертикальную или горизонтальную ориентацию. Металлический корпус устройств изготавливается методом штамповки и имеет сборную конструкцию. Внутренняя полость обрабатывается антикоррозийным веществом.

Расширительная емкость для закрытой сети отопления всегда изготавливается в красном цвете. Это позволяет ее не перепутать с сосудом, предназначенным для установки в системе водоснабжения. Такое оборудование называется гидроаккумуляторами. Они изготавливаются в синем цвете, но конструктивно практически ничем не отличаются от отопительных резервуаров. Однако заменить одно устройство другим невозможно, потому что приборы разработаны для работы при разных температурах. Тем более их эластичные перегородки создаются из резинового материала разного качества. Накаченное давление в расширительном баке водоснабжения будет отличаться от такой же величины емкости для отопления. Ведь водопроводная система и тепловая сеть функционируют при разном давлении среды.

Читайте также:
Проекты дома с баней: плюсы и минусы, особенности конструкции, фото и видео

Гидроаккумуляторы в системе водоснабжения применяются для защиты оборудования от гидравлических ударов, хранения запасов воды, а также для работы в составе автоматических насосных станций. Использование гидроаккумулятора совместно с насосной автоматикой позволяет организовать автоматическую систему водоснабжения, снизить количество пусков насоса, увеличить срок службы оборудования.

Гидроаккумуляторы различаются по типу установки (вертикальные или горизонтальные), объему бака, используемым материалам (углеродистая или нержавеющая сталь), также доступны модели со встроенным манометром для удобства контроля давления в воздушной камере бака.

Мембранный расширительный бак для отопления создается в корпусе с закрепленным патрубком с резьбой. Он нужен, чтобы выполнить подключение прибора к тепловому контуру загородного дома. На резервуаре также устанавливается ниппель. Он используется для подкачки воздушной части. Поэтому всегда можно создать требуемое давление в расширительном бачке отопления закрытого типа. Это значение обязано быть меньше на 0,2 бара давления, создаваемого накаченной средой в тепловую сеть загородного дома. К примеру, в непрогретом контуре создано давление 2 бара, тогда в бачок требуется накачать воздушной массы до величины 1,8 бара. Чтобы всегда знать, какое давление должно быть в расширительном бачке системы отопления, рекомендуется отслеживать этот же показатель, но уже в самой тепловой сети. Это выполнять нужно перед запуском системы.

Основным элементом закрытого резервуара является мембрана. Объем двух камер – это величина непостоянная при работающей системе за счет изменения положения эластичной перегородки.

Перед запуском отопления в воздушном отсеке мембранной емкости создается избыточное давление, равное 1-1,5 атм. Оно действует на эластичную перегородку, которая прогибается в нижнем направлении. Поэтому объем водяного отсека в этот момент минимальный. После заполнения контура теплонесущей жидкостью в системе создаётся требуемое давление для работы сети. Оно оказывает влияние на эластичную перегородку, которая изгибается в верхнем направлении. Поэтому увеличивается объем водяного отсека.

В результате работы котельного агрегата повышается температура теплонесущей жидкости. Поэтому увеличивается объем жидкости в тепловом контуре дома. Образовавшееся лишнее количество теплоносителя размещается в водяном отсеке резервуара, потому что другого места в системе нет. В результате увеличения одной части емкости происходит уменьшение другой камеры, что влияет на возрастание давления газа.

Со временем происходит остывание теплоносителя. В итоге объем жидкости понижается. В отсеке для водной среды снижается количество теплонесущей жидкости, потому что в расширительном баке для отопления закрытого типа установка давления осуществляется из-за отжимания эластичной перегородки под влиянием воздуха вверху резервуара. Мембрана занимает положение, которое позволяет в тепловом контуре загородного дома достичь баланса. По этой причине система работает без сбоев. Если же произошла внештатная ситуация и отсутствует место для расширения среды, тогда срабатывает предохранительный клапан, являющийся одним из элементов «группы безопасности». Этим прибором также может быть укомплектован сам расширительный резервуар.

Читайте также:
Дровяные котлы для отопления дома: преимущества и недостатки, выбор модели

Расчет объема закрытого бачка

Объем мембранного расширительного бака – основное значение, влияющее на выбор емкости для конкретной сети отопления. Для точных вычислений используется формула:

V = (Vс * k) / D,

в которой применены обозначения:

• Vс – объем теплонесущей жидкости в контуре;
• k – коэффициент расширения теплоносителя при повышении его температуры;
• D – величина, определяющая эффективность расширительного резервуара.

Если теплоносителем является антифриз, тогда на его коэффициент расширения влияет температура и количество гликолевой добавок, содержащихся в жидкости. Требуемые значения подбираются из справочной литературы.

Коэффициент расширения антифриза при повышении его температуры в таблице:

Для определения показателей эффективности бака используется формула:

D = (Рм – Рн) / (Рм +1).

В ней применяются следующие буквенные обозначения:

• Рм – наибольшее давление в тепловом контуре загородного дома, обычно не превышающее 3 атм. (чаще всего значение соответствует давлению срабатывания клапана в экстренных ситуациях);
• Рн – давление, созданное заранее в половине бачка с воздухом (вычисляется с учетом высоты сети: на каждые 500 см принимают 0,5 атм.).

Специалисты рекомендуют монтировать расширительный бак для отопления закрытого типа, расчет объема которого выполнялся точно по формулам. Полученный результат должен соответствовать приблизительно десятой части всего количества теплонесущей жидкости.

Для упрощения получения искомого результата нередко осуществляется подбор расширительного бака для отопления на калькуляторе онлайн. Профессионалы советуют использовать для вычислений сервисы минимум 3-х сайтов. Это позволит определить более точное значение искомой величины.

Онлайн-калькулятор позволяет выполнить приблизительные вычисления объёма ёмкости для расширения теплонесущей жидкости. Домовладелец может указать в программе точное количество жидкости в сети или примерное значение, ориентируясь на мощность котельного агрегата. Специалисты по отоплению рекомендуют независимо от результата расчета расширительного бака для закрытой системы отопления на калькуляторе выбирать резервуар, у которого минимальный объем равен 12 л.

Монтаж бачка расширения теплоносителя

Специалисты выполняют установку расширительного бака в системе отопления закрытого типа последовательно и при соблюдении определенных правил. Емкость монтируется так, чтобы входной патрубок с резьбой (6) находился снизу. Такое расположение позволяет удалять максимум газовых пузырьков из теплоносителя.

Классический монтаж – это установка резервуара (5) на обратной трубе. Расстояние до котельного агрегата (2) сокращается по возможности до минимума, но бачок врезается обязательно до насоса (3), чтобы его работу не нарушали завихрения потока.

На обратной трубе обязательно врезается тройник (4). На метод его монтажа влияет вид труб. Между тройником и бачком устанавливается трубопроводная арматура (7). Она позволяет не сливать воду из сети, когда выполняется ремонт или демонтаж резервуара. Арматура монтируется на высоте, которая удобна домовладельцу. Для этого используется отрезок трубы (9), соединяющий обратную магистраль контура и, например, шаровый кран. Такой участок может быть параллельным или изогнутым. Между шаровым краном и резьбовым патрубком устанавливает американка (8), чтобы получить разъемное соединение. Это позволит при необходимости выполнить простой демонтаж и установку резервуара. После завершения всех операций открывается трубопроводная арматура, и проверяются на герметичность все созданные соединения.

Видео описание

В видео о том, как настроить правильно работу расширительного бака:

Читайте также:
Воздушное отопление как воздушно-климатическая система для дома – что, где и как

Заключение

Выбирать бачок для расширения жидкой среды в открытом или закрытом тепловом контуре нужно после определения рабочего объема емкости. Установку резервуара нужно доверить мастерам специализированной компании. Это позволит гарантировать выполнение всех правил монтажа расширительной емкости. Тем более домовладелец сможет получить гарантию на выполненные работы, а также на оборудование, если оно приобреталось через монтажную организацию.

Источник https://ravilov.media/index.php/heating-and-water-supply/expansion-tank-calculate-select-install

Источник https://dymohod-msk.ru/rascet-rassiritelnogo-baka/

Источник https://m-strana.ru/articles/rasshiritelnyy-bachok/