Расширительный бак для отопления принцип работы. Мембранный расширительный бак для отопления

Эффективная работа отопительной системы возможна за счёт движения теплоносителя, который постоянно движется по трубам. Во время нагревания или охлаждения жидкости она увеличивается или уменьшается в объёме. Расширительный бак для отопления позволяет увеличивать вместимость воды в системе во время нагревания без протечки жидкости.

Как работает и для чего нужен

Как мы уже говорили, компенсационная ёмкость нужна для эффективной бесперебойной работы отопительной системы. Это приспособление собирает в себе расширившуюся в результате нагревания жидкость, предотвращает аварии и протечки. Во время охлаждения теплоноситель равномерно распределяется по трубам.

При отсутствии расширительного бака рабочее давление поднимется до критической точки в 3 атмосферы, в результате чего произойдёт срабатывание аварийного клапана и сброс лишней жидкости. Кроме отопительной системы расширительный бак используется в горячем водоснабжении.

После использования горячей воды из бойлера, этот прибор наполнится холодной жидкостью. Во время нагревания ей некуда будет деваться и случится авария. Компенсационная ёмкость и служит для предотвращения подобных аварий. Вместо резервуара в системе горячего водоснабжения можно использовать аварийный клапан, но частые его включения приводят к появлению течи и повреждению прибора.

Основными функциями расширительного бака считаются:

• Сбор лишнего теплоносителя;
• Заполнение труб водой при нехватке жидкости;
• Сбор накопившегося воздуха или водяного пара, который выделяется в результате работы отопительной системы;
• Балансирование рабочего давления за счёт увеличения или уменьшения объёма жидкости.

Схема работы расширительного бака

На данный момент на строительном рынке можно найти множество разных моделей компенсационных ёмкостей. Все эти приборы можно условно поделить на два вида: открытые и закрытые. Несмотря на внешнее сходство, монтаж этих приборов проводится по различным технологиям.

Обратите внимание! Расширительные баки открытого типа используются всё реже и реже, они неэффективны, нуждаются в постоянной доливке теплоносителя. Закрытые компенсационные ёмкости отличаются от аналогов компактными габаритными размерами. Такие приборы работают без участия человека.

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.

Обратите внимание! При расчёте объёма расширительного бака открытого типа берётся значение 10% по отношению к общему количеству теплоносителя в системе. В нашем случае нужен 10 литровый резервуар.

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:

V=ОВ*ВК*(ДК + 1) / ДС – ДБ

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.

Давление

Определение объёма закрытого расширительного бака считается важным, но не основным аспектом правильной работы отопительной системы. Этот прибор состоит из двух частей, связанных между собой резиновой прокладкой. Воздух и вода, которые находятся в этих двух резервуарах, не контактируют. В ёмкости для воздуха установлен ниппель, через который закачивают кислород и создают необходимое давление.

В процессе нагревания жидкость заполняет одну из камер бака. При условии повышенного давления в резервуаре с воздухом, резиновая прокладка не будет деформироваться. Это приводит к тому, что компенсационный бак не выполняет свои функции.

Обратите внимание! Для правильной работы отопительной системы воздушную камеру расширительной ёмкости накачивают до давления, которое на 0,2 атмосферы меньше от давления воды в системе. Такие операции проводятся до закачки теплоносителя. Через специальный ниппель добавляют или стравливают давление до показателей манометра 1,3 атмосферы, при давлении 1,5.

Принцип работы расширительного бачка

В системе горячего водоснабжения давление воздушной камеры бака устанавливают на 0,2 атмосферы больше от верхнего уровня насоса.

Пластиковый бак для отопления открытого типа

Стандартным материалом для расширительного бачка считается металл, но такие ёмкости часто поддаются коррозии под воздействием воздуха и воды. Выходом из сложившейся ситуации будет установка пластикового резервуара, например, пластмассовой 20-литровой канистры с обрезанным дном, или пластикового ведра.

В нижней части подобной ёмкости на резинке устанавливают кран, затем закрепляют кусок шланга, который надёжно фиксируется в металлическом трубопроводе.

Установка в системе отопления закрытого типа

По мнению экспертов, установка подобного прибора может проводиться в любой точке отопительной системы, но лучше всего закреплять расширительный бак на трубопроводе перед циркуляционным насосом.

Обратите внимание! Есть и исключение из этого правила: резервуар нельзя устанавливать после насоса или сразу за котлом, ведь в нём будет скапливаться избыточное давление.

Монтаж ёмкости может осуществляться в любом положении, но верхнее расположение воздушной камеры считается оптимальным вариантом. В данном случае пузырьки воздуха будут стремиться кверху. Они не попадут в теплоноситель, что предотвратит возникновение аварийных ситуаций даже при повреждении прокладки. Для отвода скопившегося воздуха в закрытой системе отопления предусмотрен специальный клапан.

Прибор фиксируют на трубе при помощи фитингов на тройнике, перед бачком и после устанавливают кран. Он необходим для проверки и обслуживания устройства перед запуском отопительной системы. Чтобы определить исправность ёмкости, перекрывают кран, включают отопление и наблюдают за показаниями манометра.

Когда стрелка достигнет единицы, открывают вентиль и смотрят на циферблат манометра. При исправности резервуара давление должно опуститься до 0,2 атмосферы. Это связано с вытеснением лишней жидкости.

Во время эксплуатации отопительной системы возникают случаи, когда объёма компенсационной ёмкости не хватает для эффективной работы отопления. В этом случае нет необходимости снимать бачок и заменять его большим по объёму резервуаром. Будет целесообразнее установить дополнительную ёмкость.

Схема подключения расширительного бака в систему отопления закрытого типа

Если расширительный бак устанавливают в отопительную систему с естественной циркуляцией теплоносителя, то здесь необходим паровой клапан. Основной задачей такого прибора считается сброс лишнего давления, которое возникает во время нагревания жидкости выше рекомендованных температур.

Установка в системе отопления открытого типа

Обратите внимание! Монтаж расширительного бачка в отопительной системе открытого типа происходит в верхней части контура, в самой высокой точке. Часто такие резервуары не имеют верхней крышки.

Вода или другой теплоноситель в таком приборе имеет непосредственный контакт с воздухом, что считается основным недостатком такой системы. Дело в том, что высокая концентрация кислорода часто приводит к разрушению металлических стенок трубы.

Правильно установленная расширительная ёмкость реагирует на изменение уровня воды, эффективно выводит скопившийся воздух, ведь кислород будет стремиться кверху. Циркуляционные насосы в таких отопительных системах устанавливаются редко. Теплоноситель здесь перемещается медленно, самотёком, поэтому трубы должны выставляться под определённым наклоном.

Схема монтажа расширительного бачка в открытую систему отопления, где он находится в самой наивысшей точке

На практике применяют несколько способов установки расширительного бака:

• На подаче в верхней части контура над котлом. В данном случае теплоноситель, находящийся в ёмкости, будет иметь максимальную температуру. Работа системы сопровождается тихими звуками, напоминающими кипение воды;
• Для предотвращения проблем посторонних шумов компенсационную ёмкость устанавливают на обратке.

Комбинированный способ подразумевает установку двух бачков: на подающем и обратном трубопроводе.

В автономной отопительной системе обязательно присутствует расширительный бак для отопления, или компенсатор. Его функция заключается в компенсации избыточного давления, которое возникает в системе при расширении теплоносителя вследствие нагрева. При быстром повышении температуры жидкий теплоноситель расширяется и возникает скачок давления, так называемый гидравлический удар. Он может разрушить элементы трубопровода и соединительной арматуры. Другие названия расширительного устройства: гидроаккумулятор, экспансомат.

Устройство и принцип работы расширительных баков для отопления

Системы отопления бывают открытые и закрытые. Соответственно, расширительные бачки отопления существуют открытого типа и закрытого.

Баки открытого типа

Открытый расширительный бак для отопления – это ёмкость в форме параллелепипеда, выполненная из нержавейки. Такой бак ставится в самой высокой точке открытой отопительной системы, обычно на чердаке.

К бачку подключаются трубы:

• магистральная;
• циркуляционная;
• сигнальная, с запорным устройством.

В отопительной системе этого типа теплоноситель (вода) циркулирует естественным образом, без насосов. Несмотря на сравнительную дешевизну и простоту такого отопления, оно постепенно уходит в прошлое из-за многочисленных недостатков.

• В открытом баке теплоноситель постоянно испаряется, поэтому нужно контролировать уровень воды и по мере необходимости подливать. По этой же причине проблематично использовать другой теплоноситель, например антифриз – он испаряется ещё быстрее.
• Возможен перелив воды из бака, поэтому необходимо предусмотреть её отвод в канализацию или дренаж.
• Открытый расширительный бачок требует хорошей теплоизоляции, чтобы вода не замёрзла в сильные морозы.
• Для установки на чердаке потребуются дополнительные трубы и соединительные элементы.
• Воздух, попадая из расширительного устройства в систему, провоцирует коррозию трубопровода и радиаторов, а также приводит к появлению воздушных пробок.

Система с открытым компенсатором подходит для отопления небольших одноэтажных домиков. Более крупные дома отапливаются закрытыми системами.

Баки закрытого типа

Закрытый, или мембранный расширительный бак системы отопления, содержит внутри эластичную мембрану, которая делит внутренний объём бака-компенсатора на два отсека, газовый и жидкостный. В газовой части содержится воздух под давлением (в некоторых моделях – азот или инертный газ), а в жидкостную поступают излишки теплоносителя при нагреве.

Бак закрытого типа (мембранный)

Чем выше температура, тем больше заполняется жидкостная часть гидроаккумулятора. Газовая часть при этом сокращается и давление в ней возрастает. При достижении порогового значения срабатывает предохранительный клапан, лишнее давление сбрасывается. А когда отопительная система остывает, то происходит обратный процесс, и теплоноситель возвращается из бака в трубопровод.

Принцип работы мембранного расширительного бака

Есть два вида мембранных компенсаторов.

1. С мембраной диафрагменного типа. Это небольшие по размеру бачки. Диафрагменная мембрана в них несъёмная и не подлежит замене: если она порвётся, то придётся полностью менять прибор.
2. С баллонной (грушевидной) мембраной. Её можно менять при износе, она используется в крупных тысячелитровых баках.

Объем расширительных баков для отопления может варьироваться в широких пределах от двух до нескольких тысяч литров. Форма закрытого гидроаккумулятора – плоская либо цилиндрическая. В плоском расширительном баке мембрана-диафрагма расположена вертикально, в цилиндрическом горизонтально.

Стоит обратить внимание: мембранный компенсатор иногда ошибочно называют вакуумным расширительным бачком для отопления. Однако вакуум в этом устройстве не используется. В отопительной системе может быть вакуумный деаэратор для удаления из воды микропузырьков воздуха.

Установка мембранного расширительного бачка

В отличие от открытого, мембранный гидроаккумулятор можно для удобства обслуживания установить прямо в тепловом пункте, рядом с котлом. Обычно его ставят на прямом участке перед циркуляционным насосом, желательно так, чтобы вода (или иной теплоноситель) поступала в компенсатор сверху. Он обязательно должен быть снабжён манометром, предохранительным клапаном и подключён к обратке.

Гидроаккумуляторы объёмом до 30 л крепят на стену, более крупные устанавливают на полу. При монтаже на стене бак следует крепить надёжно, поскольку его вес резко увеличивается при заполнении водой.

Несколько мембранных баков в тепловом пункте

Важные рабочие характеристики и расчёт объёма компенсатора

При подборе расширительного бака учитывают максимальную рабочую температуру и давление. Например, теплоноситель может нагреваться до +120° С, а пиковое давление в расширительном бачке отопления может доходить до 6-10 бар (обычное среднее значение 2-4 бар). Поэтому важны характеристики мембраны, её долговечность, термостойкость, соответствие санитарным нормам.

Объём компенсатора зависит от объёма теплоносителя в целом в системе. Необязательно рассчитывать объём математически точно, часто применяют упрощённый метод: выбирают бак с ёмкостью, равной 10% от полного объёма теплоносителя. А если этот объём неизвестен, то исходят из мощности котла и вида приборов отопления. Соотношения такие: для батарей отопления принимают – 11 л/кВт, для тёплых полов – 17,5 л/кВт, для настенно-напольных обогревателей – 7,5 л/кВт.

Если ёмкость выбранного компенсатора оказалась недостаточной, то предохранительный клапан будет сбрасывать давление слишком часто. В этом случае достаточно приобрести и подключить параллельно ещё один расширительный бачок.

Довольно сложно учесть все нюансы, тем более что в каждом доме система отопления обязательно имеет свои особенности. Чтобы не ошибиться при выборе и монтаже устройства, лучше обратиться в специализированную компанию.

Видео: монтаж расширительного бака

Мембранный расширительный бак для системы отопления закрытого типа

Мембранный расширительный бак предназначен для компенсации температурного расширения теплоносителя и поддержания необходимого давления в закрытых системах отопления.

Жидкости, которые используются в системах отопления, при нагревании, за счет теплового расширения, увеличивают свой объем. Например, объем воды при нагревании до 90 о С увеличивается на 3,55%. Если в качестве теплоносителя в системе отопления применяют антифриз на основе этиленгликоля, то объем жидкости увеличивается еще более.

Мембранный расширительный бак для отопления. Устройство и схема работы. Через воздушный клапан (ниппель) воздушную камеру автомобильным насосом наполняют сжатым воздухом.

В закрытой системе отопления без расширительного бака даже незначительное повышение температуры приведет к резкому росту давления и срабатыванию предохранительного клапана. Избыточная часть теплоносителя через клапан выльется наружу.

Мембранный расширительный бак для отопления представляет собой сосуд, разделенный на две части подвижной мембраной. Одна часть сосуда соединена с системой отопления и заполнена теплоносителем. В другую часть сосуда закачивается воздух под определенным давлением.

При изменении объема жидкости в системе отопления, мембрана в баке перемещается в ту или другую сторону. В результате объем, занимаемый жидкостью в баке, тоже меняется. Сжатый воздух по другую сторону мембраны действует как пружина, поддерживая рабочее давление теплоносителя и не допуская срабатывания предохранительного клапана.

Эксплуатационные ограничения и требования безопасности

В зависимости от конструкции расширительного бака и применяемых материалов производители накладывают определенные ограничения на их использование в системах отопления.

Как правило, производители предъявляют определенные требования к составу и коррозионным свойствам жидкости — теплоносителю в системе отопления. Например, ограничивают содержание этиленгликоля в растворе антифриза.

Запрещается использование расширительного бака при давлениях, превышающих допустимые величины, указанные в технической документации производителя. В месте присоединения расширительного бака к системе отопления, обязательно требуется установка группы безопасности, которая контролирует и ограничивает давление в баке.

В системах отопления частных домов и автономного отопления квартир используют баки и другое отопительное оборудование с рабочим давлением не менее 3 бар .

Не допускается расширительный бак для отопления использовать в системах питьевого водоснабжения.

Установка, монтаж и подключение расширительного бака

Расширительный бак подключают к обратному трубопроводу отопительной системы со стороны всасывания циркуляционного насоса. 1 — мембранный расширительный бак; 2 — присоединительная запорная арматура и сливной кран; 3 — циркуляционный насос; 4 — кран подпитки

Расширительный бак устанавливают в отапливаемом помещении. Бак размещают в месте, легко доступном для обслуживания. Монтаж производят так, чтобы имелся доступ к воздушному ниппелю, фланцу и присоединительной арматуре.

Расширительные баки небольшого размера обычно крепятся к стене с помощью кронштейна. Детали крепления, как правило, в комплект изделия не входят и заказываются отдельно. Баки большого размера устанавливают на пол, на ножках.

Расширительный бак подключают к обратному трубопроводу отопительной системы со стороны всасывания циркуляционного насоса.

Присоединительная арматура для расширительного бака позволяет отключать бак от системы, сливать воду из бака, пломбировать запорный кран.

В месте подключения, на линии к баку необходимо устанавливать запорную арматуру, защищенную от случайного закрывания. Кроме того, следует установить сливной (дренажный) кран для опорожнения бака. Производители баков обычно предлагают специальную присоединительную запорно — дренажную арматуру для своих изделий. Такие комплекты необходимо заказывать отдельно.

Для присоединения бака к обратному трубопроводу следует использовать трубы с внутренним диаметром, равным диаметру присоединительного патрубка бака.

Расширительный бак соединяют с системой отопления после промывки системы.

Встроенный мембранный расширительный бак расположен на задней стенке двухконтурного газового котла

Мембранные расширительные баки иногда встраивают в котлы. Например, двухконтурные газовые котлы, как правило, уже имеют встроенный расширительный бак определенной емкости. Если объем встроенного расширительного бака оказался мал для отопительной системы, то необходимо установить новый бак снаружи перед котлом на обратном трубопроводе. Объем нового бака выбирают как обычно, без учета емкости встроенного бака.

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 — Р о :

P o > P ст + 0,2 бар ,

где Р ст — 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 )

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.

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

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 — Р нач .:

Р нач > или = Р о + 0,3 бар

(например, если Р о = 1 бар , то Р нач >= 1,3 бар )

Р о — 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.

Далее, включаем котел и разогреваем систему отопления до максимальной рабочей температуры (например, 75 о С ). 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 — Р расш .

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

Р кон < или = Р кл — 0,5 бар ,

где Р кл — давление открытия предохранительного клапана системы отопления.

(например, если Р кл = 3 бар , то давление в системе доводим до Р кон <= 2,5 бар при температуре теплоносителя 75 о С )

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.

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.

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.

Расчет объема расширительного бака для отопления

Объем расширительного бака выбирается таким образом, чтобы при нагреве теплоносителя до максимальной рабочей температуры, рост давления в системе отопления не превышал допустимой величины (оставался ниже давления срабатывания предохранительного клапана).

Объем расширительного бака для системы отопления емкостью до 150 литров

Для систем отопления, содержащих небольшое количество теплоносителя, до 150 литров, объем расширительного бака выбирают по упрощенной формуле:

V n = 10 — 12% x V s ,

где: V n — расчетный объем расширительного бака; V s — полный объем системы отопления.

Расчет емкости расширительного бака для системы отопления объемом свыше 150 литров

Расчет начинают с определения приращения объема теплоносителя — дополнительного объема, который образуется в результате нагрева жидкости до рабочей температуры — V e .

V e = V s x n% ,

где, V s — полный объем системы отопления; n% — коэффициент расширения жидкости в системе отопления.

Значение коэффициента расширения n% , при максимальной рабочей температуре теплоносителя (воды) в системе отопления, определяется из таблицы:

T o C	40	50	60	70	80	90	100
n v %	0,75	1,17	1,67	2,24	2,86	3,55	4,34

Коэффициент расширения для антифриза на основе водного раствора этиленгликоля (Тосол и др.) определяется по формуле:

n a % = n v % x (1 + e a % / 100) ,

где n v % — коэффициент расширения воды из таблицы выше; e a % — процентное содержание этиленгликоля в растворе антифриза.

На втором этапе расчета (вторым действием) определяют объем водяного затвора в баке, V v — это объем теплоносителя, который изначально заполняет расширительный бак под действием статического давления в системе отопления. Емкость водяного затвора определяют по формуле:

V v = V s x 0,5% , но не менее 3-х литров.

На третьем этапе находим начальное давление в системе отопления — P o . Оно равно статическому давлению в системе отопления и определяется из расчета 1 бар = 10 метров водяного столба. Высота водяного столба в системе отопления равна расстоянию по вертикали между крайней нижней и самой верхней точкой системы, в которых находится теплоноситель. По чертежам или в натуре определяют вертикальные отметки крайних точек системы отопления. Разница между верхней и нижней отметками и будет равна высоте водяного столба жидкости в системе.

На четвертом этапе расчета определяют величину максимального рабочего давления в системе отопления — P e . Максимальное рабочее давление должно быть меньше давления срабатывания предохранительного клапана в системе отопления на величину, минимум 0,5 бар .

P e = P k — (P k x 10%) , но обязательно P k — P e => 0,5 бар .

где: P k — давление срабатывания предохранительного клапана.

В заключении расчета определяют необходимый объем мембранного расширительного бака для отопления по формуле:

V n = (V e + V v) x (P e + 1)/(P e — P o)

Выбирают бак с номинальным объемом больше расчетного.

Пример расчета расширительного бака

Выполним расчет расширительного бака для системы отопления с исходными данными:

Общий объем V s = 270 л .

Высота водяного столба 6 м ., отсюда начальное давление P o = 6/10 = 0,6 бар .

Максимальная рабочая температура теплоносителя (воды) 90 о С . По таблице определяем коэффициент расширения n% = 3,55% .

Предохранительный клапан настроен на срабатывание при давлении P k = 3 бар .

Производим расчет:

V e = 270 л . x 3,55% = 9,58 л. ;

V v = 270 л. x 0,5% = 1,35 л. , так как 1,35 < 3, то принимаем V v = 3 л. ;

P o = 0,6 бар . ;

P e = 3 бар. — (3 бар. х 10%) = 2,7 бар. , так как обязательно выполнение условия P k — P e => 0,5 бар., то принимаем P e = 2,5 бар .

Vn = (9,58 л. + 3 л. ) х (2,5 бар. + 1) / (2,5 бар. — 0,6 бар. ) = 23,18 л.

Результат:

Принимаем к установке расширительный бак с номинальным объемом 24 литра.

Кроме объема, при выборе конкретного типа расширительного бака, необходимо учитывать максимальное рабочее давление , на которое рассчитан бак.

В водяной системе отопления один из компонентов — расширительный бак. Это небольшой резервуар, который отвечает за стабилизацию давления. Без него возможны повреждения труб, радиаторов и других элементов системы. О том, что такое расширительный бак для отопления и как он регулирует давление и поговорим дальше.

Назначение и виды

В системе отопления температура теплоносителя постоянно изменяется, что приводит к изменениям его объема. Ведь известно, что жидкости при нагревании расширяются, при остывании сжимаются. Расширительный бак для отопления как раз и предназначен для того, чтобы принимать на себя излишки жидкости при нагреве (расширении), и возвращать их в систему при остывании. Таким образом он поддерживает стабильное .

Открытого типа

Есть два типа расширительных бачков: открытого и закрытого. Емкости открытого типа используется обычно в самотечных системах (). Так он называется потому, что представляет собой негерметичную емкость. Это может быть бочка, кастрюля, специально сваренный резервуар. Для того чтобы теплоноситель меньше испарялся, устанавливают крышку, но сама емкость негерметична. Принцип работы открытого расширительного бака прост: это емкость, в которую вытесняется излишек теплоносителя при повышении температуры и подается обратно при остывании.

Расширительный бак открытого типа — любая емкость, например, пластиковая канистра

При расчете баков открытого типа берут солидный запас по объему: можно долить теплоноситель и некоторое время не проверять его уровень. Емкость негерметична, так что идет постоянное испарение жидкости и запас не помешает. В случае недостатка теплоносителя, в систему попадет воздух, что может ее остановить. Последствия могут быть печальными — если сработает автоматика котла (если она есть) — есть вероятность разморозки. Если автоматики нет, котел от перегрева может разорваться. В общем, это тот случай, когда запас действительно оправдан.

Если в систему отопления залита вода, можно сделать автоматической пополнение на основе поплавка от бачка унитаза. Принцип работы точно такой же: при понижении уровня ниже определенной точки открывается подача воды. При достижении нужного уровня, подача перекрывается.

Плюс такого решения в том, что нет необходимости контролировать количество теплоносителя, возможность завоздушивания минимальна. Минус — надо тянуть водопроводную трубу. Так как открытые систем обычно работают на естественной циркуляции, расширительный бак для отопления ставят в самой верхней точке системы. Очень часто это — чердак, так что трасса получается длинной.

И это еще не все возможные аварийные ситуации. Поплавки, случается, не перекрывают подачу воды. Если такое произойдет с унитазом, вода просто бежит в канализацию. В случае с отоплением вода польется на чердак, затопит дом… Чтобы избежать подобной ситуации, надо сделать контроль перелива. В самом простом случае это ввареный/приделанный на нужном уровне патрубок с подключенным к нему шлангом. Шланг можно вывести в канализацию, но тогда надо придумать еще и сигнализацию переполнения емкости (заодно тогда и снижение уровня ниже критического). Можно шланг просто вывести на метр от дома или запустить в систему водостока. В этом случае видны будут «следы» переполнения и можно будет своевременно отреагировать и без сигнализации. Так что открытый расширительный бак для отопления требует некоторого дооборудования.

Закрытого типа

Расширительный бак для отопления закрытого типа ставится в системы с принудительным движением теплоносителя. В них движение теплоносителя активизируется при помощи циркуляционного насоса. Такие системы работают при повышенном (относительно атмосферного) давлении. Для сохранения этого давления, емкость должна быть герметичной.

Одна из главных функций расширительного бака для закрытой системы отопления — поддержание стабильного давления. Для этого емкость делят на две части. В одной находится воздух или закачанный на заводе инертный газ (обычно аргон). Эта часть герметична, есть выход малого диаметра, в котором установлен золотник (принцип работы такой же, как у велосипедного или автомобильного). Другая камера пуста и имеет выход какого-то сечения. Через этот выход расширительный бак для отопления подключается к трубопроводу. При расширении в эту камеру поступает теплоноситель.

Расширительный бак закрытого типа делится на камеры при помощи эластичной резиновой перегородки — мембраны . Бывает она двух видов: в виде диафрагмы (диска) или груши. Разницы особой нет, за исключением того, что грушу проще менять. Так что емкости с грушей более популярны, чем с диафрагмой.

Принцип работы мембранного расширительного бака сложнее, чем открытого. В «сухой» камере создается определенное давление. Оно подбирается в зависимости от рабочего давления в системе, а стандартная заводская настройка — 1,5 Бар. Пока давление в системе ниже чем в расширительном баке, «водяная» часть емкости остается пустой.

Когда оно становится выше, жидкость начинает поступать, мембрана растягивается, повышая давление в «газовой» части бака. Этот процесс происходит до тех пор, пока либо давление в системе не начинает падать (теплоноситель остывает), либо емкость заполняется полностью. Первый случай — это нормальная работа системы отопления, второй — аварийная.

Второй вариант означает, что объема расширительного бака не хватает. И такая ситуация возникает при неправильно подобранном размере (слишком маленький) или при перегреве котла. Чтобы сохранить работоспособность системы в таких ситуациях, ставят аварийные клапана.

Определение объема расширительного бака и его выбор

Для нормальной работы отопления расширительный бак должен иметь достаточный объем. Есть два способа его определения: можно рассчитать по формуле, можно воспользоваться эмпирическими данными.

Эмпирический путь

Начнем с эмпирического способа. По опыту эксплуатации сделан вывод, что если объем расширительного бака для отопления составляет около 10% от общего объема системы отопления, этого достаточно. Вопрос в том, как определить объем системы. Способов как минимум два:

• Посчитать при заполнении (если заполняется водой и стоит счетчик или при заполнении теплоносителем из канистр — вы точно будете знать, сколько закачали жидкости).
• Высчитать по объему элементов системы. Потребуется найти информацию о том, сколько литров помещается в одном метре трубы, в одной секции радиатора. С этими данными уже можно узнать объем системы отопления.

Зная, сколько литров теплоносителя в вашем отоплении, легко рассчитать требуемый объем мембранного бака — он должен быть не менее 10% от этой цифры. В случае с баком открытого типа, реальный объем можно хоть удвоить — меньше вероятность того, что бачок опустеет. По минимуму, стоит добавить половину — вы все равно недольете его, минимум, на 1/3.

Мембранный расширительный бак для отопления берут обычно не слишком завышая расчетную цифру. Дело в том, что чем больше емкость, тем дороже стоит расширитель. И рост цены значительный. Тем не менее, брать меньший не стоит — давление будет «скакать», что приведет к раннему износу компонентов или вообще, останову системы. Наиболее вероятно, что отопление засбоит в морозы, потому что в холодную погоду теплоноситель более горячий, значит — его объем больше. И именно в эти моменты, объема расширительного бака может не хватить. Если вы заметили такие симптомы и расчет подтвердил, что мембранный бачок у вас недостаточного размера, не обязательно менять его на больший. Можно поставить второй. Важно чтобы суммарная емкость их была не менее расчетного значения.

Если в системе антифриз

Антифриз для отопления имеет большее тепловое расширение, чем вода. Причем разные марки имеют различные характеристики. Поэтому, для теплоносителя этого вида, желательно объем расширительного бака предварительно рассчитать.

Тут есть два пути: определить как для воды, сделать поправку на большее тепловое расширение. Оно зависит от процентного содержания этиленгликоля (тосола). На каждые 10% гликоля добавляем 10% объема. То есть:

• 10% этиленгликоля — должны добавить 10% от найденного объема бака для воды;
• 20% этиленгликоля — 20% добавляем и т.д.

Этот расчет обычно оправдан, но можно найти более точные цифры, используя формулу (на рисунке).

После того как вы определились с объемом, пора покупать расширительный бак. Но в магазине они есть разных цветов. Как минимум, есть синие (голубые) и красные. Так вот, мембранный расширительный бак для отопления всегда красного цвета . Синие — для водопровода, причем для холодной воды. Они значительно дешевле, но мембрана там сделана из резины не приспособленной к высоким температурам. Так что в системе отопления прослужит он совсем недолго.

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.

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.

Место установки

Расширительный бак для отопления закрытого типа устанавливается на прямом участке перед циркуляционным насосом. Перед, в том смысле, что насос гонит воду от расширительной емкости, а не в нее. В таком случае расширитель работает более корректно.

Для установки мембранного бака, монтируют тройник, от него идет труба, к которой подключается емкость. Высота установки не имеет значения. Но перед баком и за ним лучше поставить отсечные краны. Мембрана, выходит из строя раз в несколько лет. Еще чаще приходится его проверять, подкачивать. Чтобы для обслуживания не приходилось останавливать и сливать систему и ставят запорный кран. Его перекрывают и можно бачок снимать, проверять, ремонтировать.

В системах открытого типа, место установки расширительного бака выбирается исходя из других соображений. Его ставят в самой верхней точке системы. В этом случае он работает еще и как воздухосборник. Пузырьки воздуха стремятся вверх, а если в самой верхней точке стоит расширительный бачок, они тут и поднимаются на поверхность, выходя в атмосферу. Так что такой бак намеренно делают негерметичным, чтобы воздух из системы отопления имел возможность выходить естественным путем.

Мембранный расширительный бак – это обязательный компонент системы отопления, без которого невозможен полноценный обогрев помещения в холодное время года. С помощью этого устройства компенсируются критические перепады объемов воды, которые являются результатом ее нагрева.

Устройство резервуара

Если система отопления не включает в себя дополнительное устройство, в которое может перейти лишний объем жидкости, то она может выйти из строя. Роль запасной емкости как раз и выполняет мембранный бак, который необходим для бесперебойной работы .

Мембрана

В корпусе резервуара имеется эластичная мембрана, которая разделяет его внутреннюю камеру на две части. Одна часть содержит теплоноситель, а вторая заполнена воздухом. Вместо него может использоваться азот.

В зависимости от модели, в комплектацию устройства может входить сменная или несменная мембрана. В первом случае теплоноситель размещается в эластичной полости и не контактирует с металлическими внутренними поверхностями.

Монтаж (или снятие) мембраны выполняется через фланец, для крепления которого использованы болты. Такие манипуляции выполняют, когда производят текущий ремонт оборудования.

Если прибор имеет несменную мембрану, то он снабжен внутренней полостью из двух секций. Демонтаж в таком случае не предусмотрен.

Для защиты системы от превышения давления мембранные баки оснащаются предохранительными клапанами.

Принцип действия

Принцип работы прибора основан на изменении объема жидкости при нагревании и остывании.
В замкнутом контуре вода, нагреваясь, расширяется, при этом увеличивается давление во всей сети. Излишний объем жидкости попадает в расширительный бак, где уменьшает количество воздуха, растягивая мембрану между камерами.

При снижении температуры давление в системе падает, и воздух вытесняет воду из емкости. Вода из бака будет поступать до тех пор, пока давление не уравновесится.

Область применения

Мембранные баки достаточно широко применяются. Они встраиваются в такие системы, как:

• теплоснабжение с автономным источником тепла;
• система отопления, подключенная к линии центральной теплотрассы по независимой схеме;
• отопление, работающее посредством солнечных коллекторов и тепловых каналов;
• любые системы с замкнутым контуром и непостоянной температурой рабочей среды.

Преимущества

Изобретение закрытого расширительного бака с мембраной позволили увеличить рабочий ресурс всей системы отопления. Прибор обладает следующими достоинствами:

• позволяет использовать воду любого состава в т.ч. гиперкальцинированную;
• мембрана, изготовленная из бутила и натуральной резины, позволяет применять оборудование для питьевой воды;
• принцип работы и мембранная конструкция прибора могут обеспечить прием значительного количества вытесненной жидкости;
• легкий монтаж;
• минимальные потери от испарения;
• низкие расходы при эксплуатации.

Схема использования в отопительной системе.

Компактные размеры, которыми отличается плоский мембранный бак, позволяют экономно расходовать пространство помещения, поэтому он лучше всего подходит для негабаритных комнат.

Расширительный бак не допускает возникновения повышенных нагрузок в системе отопления и является эффективным средством предотвращения аварийных ситуаций.

Выбор оборудования

В первую очередь учитывается объем теплоносителя для системы отопления. Если подбор выполнен некорректно и объема не хватит, то появятся трещины и протечки воды в местах соединений.

Кроме этого, может произойти падение давления ниже безопасного минимума. Это приведет к завоздушиванию внутренней полости резервуара, тогда потребуется срочный ремонт. Поэтому совершать подбор модели лучше на основании характеристик, которые содержит сопроводительная инструкция.

Величина начального давления в расширительном баке, подключенном к холодной теплосети, должна совпадать со статическим давлением системы. Допустимое расхождение показателей может составлять + 30–50 кПа.

Данная таблица поможет вам вычислить нужный объем бака.

Бак должен иметь объем не менее 10-12% от суммарного объема сети теплоснабжения, в которой он используется. Это исключит возможный выход из строя как самого резервуара, так и всей теплосети в целом во время скачка давления.

При выборе подходящей модели следует также учитывать максимально допустимое давление, при котором устройство может функционировать.

Мембранные баки защищают систему теплоснабжения от чрезмерного повышения температуры и регулируют уровень давления в ней. Поэтому такие устройства оснащаются независимыми датчиками температуры и давления.

Монтаж устройства

Установку выполняют таким образом, чтобы впоследствии можно было беспрепятственно проводить его техобслуживание.
Новый бак, как правило, имеет избыточное начальное давление газа, которое распространяется по всему объему. Прежде чем выполнить установку расширительного бака, необходимо накачать его на предварительно рассчитанное давление.

Мембранный бак следует монтировать перед разветвлением водопровода. Необходимо обеспечить слив воды и подпитку системы. В комнате должна поддерживаться плюсовая температура.

Недопустимы дополнительные нагрузки на бак! Если емкость имеет объем от 8 до 30 л, то разрешен настенный крепеж. При больших объемах оборудование ставят на ножки.

Для предотвращения электролитической коррозии следует провести заземление.

Настройка прибора

Чтобы не задаваться вопросом, как проверить давление, целесообразно на выходе установить манометр. Для удаления излишков воздуха рационально дополнить оборудование автоматическим клапаном.

Набор необходимого давления осуществляют в строгой последовательности. Сначала сбрасывают давление через ниппель или с помощью компрессора. Затем подключают прибор к системе отопления и заполняют ее водой. Процесс не прекращают, пока давление в системе и баке не станет одинаковым.