Для регуляции давления в системах водоснабжения и, в частности, в отопительных, применяют расширительный бак. Этот элемент принимает избыточный объем жидкости и таким образом снижает давление. Подобные устройства подразделяются на открытые и закрытые. Первый тип можно изготовить самостоятельно, а при эксплуатации оценить через него наличие воды и восполнить ее дефицит. На смену ему пришел закрытый или расширительный мембранный бак. Он исключает попадание в теплоноситель посторонних примесей, например, кислорода, вызывающего быструю коррозию, имеет меньший объем и не требует дополнительного утепления. Устанавливается в любом месте, не обязательно на пол - существуют, к примеру, мембранные навесные баки (до 30 л) для систем отопления.
Материал корпуса - сталь, покрытая порошковой краской. Данные устройства для отопления обычно красного цвета (реже - белого), для систем водоснабжения - синего. Внутри располагается резиновая прослойка-мембрана, которая делит полость на газовую и жидкостную емкости. Она изготавливается из технической резины для закрытых систем отопления или пищевой натуральной - для питьевого водоснабжения.
Теплоноситель при нагреве увеличивается в объеме - на этом основан принцип работы расширительных баков в системе отопления. Излишек воды попадает в устройство, при этом газ (воздух или инертный типа азота) с другой стороны мембраны сжимается. При охлаждении он вновь расширяется и давлением на мембрану отправляет жидкость в трубы. Мембрана может порваться при резком скачке данного параметра. Риск исключают за счет предохранительного клапана. Он определяет давление с помощью манометра и отключает систему при критических значениях (в частных домах это обычно 3,5–4 бар).
По варианту крепления мембраны делятся на:
- незаменяемые диафрагменные;
- заменяемые баллонные.
Первые «раскатывают» по внутренней стенке, а не растягивают. Внутри корпус мембранного расширительного бака такого типа покрыт антикоррозионным составом, в виду взаимодействия с жидкостью. По этой технологии изготавливают небольшие изделия, они немного дешевле, но сделаны из более долговечных материалов. Заменяемый баллонный крепят к верхнему фланцу. Он имеет форму груши, которая при заполнении водой, увеличиваясь, опирается на стенки бака, равномерно распределяя давление. Для систем большого объема их крепят к верхнему и нижнему фланцам, что обеспечивает помимо вышеуказанного еще и неподвижность мембраны.
Через жидкостную емкость с помощью штуцера (патрубка) осуществляется подключение мембранного бака к закрытой отопительной системе. А со стороны газовой расположен ниппель для измерения давления, через который закачивают газ. Конструкция бака позволяет монтировать его в котельной, хотя можно выбрать и другой участок системы. Между котлом и устройством не должна присутствовать запорная арматура или сужение водопровода. Главные критерии выбора места размещения: отсутствие вибрации, ударов и осадков.
Стоимость баков
Покупая конкретную модель, нужно знать, в каких условиях она будет эксплуатироваться. Соответственно, цены на расширительные баки для отопления или водоснабжения варьируются, в зависимости от изготовителя, объема и типа крепления мембраны, диапазона рабочих температур и давления. Наиболее популярными фирмами-производителями подобного оборудования являются Reflex (Германия) и Wester (Россия).
Reflex представляет серии N (отопление) и D (водоснабжение), с минимальным объемом 12 л, рабочей температурой –10…+70 °С и давлением 6 или 10 бар, при максимальном содержании гликоля в теплоносителе (50 %). В среднем, продукция этой фирмы обойдется от 1 500 рублей за 12 л, до 80 000 за 1 000 л линейки N (с диафрагмой); от 2 500 до 90 000 рублей при аналогичных параметрах за модели серии D (с фланцевой мембраной).
Фирма Wester предлагает линейки WRV для систем отопления (на 5 или 10 бар) и WAV/WAO для водоснабжения (10 бар) при диапазоне рабочих температур 0–100 °С. Цена WRV составит от 950 рублей за 8 л, до 80 000 рублей за 1 000 л; WAV/WAO - от 750 до 77 000 рублей за аналогичные объемы.
Перед определением расчетных характеристик нужно понять, из каких материалов требуется устройство. Главный вопрос при этом - для какой системы оно подбирается, какие задачи будет выполнять. Мембраны для баков производят либо из натурального бутилкаучука, либо из EPDM (синтетической этилен/пропиленовой эластичной резины). Для систем, в которых характерно большое количество запусков в короткий промежуток времени, основным свойством будет эластичность. Для централизованного отопления - высокая температурная устойчивость и долгий срок службы. Направленность мембранного бака (горизонтальный или вертикальный) выбирают, в зависимости от предполагаемого места врезки.
Для определения первоначальных количественных характеристик сначала нужно осуществить расчет рабочего объема мембранного расширительного бака, исходя из известной вместимости каждого элемента системы, которая указана в техпаспорте. Ориентируются на то, что 1 кВт мощности котла приходится на 15 л теплоносителя, если это вода.
Однако способ приблизителен и при покупке стоит воспользоваться услугами специалиста по компьютерному расчету, либо провести точные вычисления по справочной формуле:
V = 1,25 х E x C / (1 — Ро / Pmax), где:
- 1,25 - коэффициент запаса;
- С - общий объем системы;
- Е - показатель температурного расширения, он есть в соответствующей справочной литературе. Для воды это примерно 0,034 при 85 °С. Величина Е меняется с увеличением доли гликолевых примесей в жидкости;
- Ро - первоначальное давление в газовом отсеке расширительного устройства (либо смотрят по высоте системы: 5 м = 0,5 бар);
- Pmax - максимально возможное, при котором сработает клапан безопасности.
Коэффициенты заполнения мембранного бака теплоносителем:
Для окончательного расчета нужно умножить полученный объем на подобранный из таблицы коэффициент.
Содержание
Выбор расширительного бака для отопления – важный этап в создании автономной системы отопления. Данное устройство должно соответствовать параметрам системы, в противном случае ее нормальная эксплуатация будет невозможна.
Как выбрать расширительный бак для отопления
Расширительный бак – это специальная емкость, благодаря которой появляется возможность компенсировать температурное расширение жидкости, циркулирующей в системе отопления. При нагревании воды ее объем возрастает, динамика увеличения объема составляет порядка 0,3% на каждые 10°С.
Жидкость характеризуется низким коэффициентом сжимаемости, поэтому избыточному объему будет некуда деться в полностью герметичной системе без специального резервуара, что приведет к аварии – из-за повышенного давления могут протечь соединения или лопнуть трубы. Также нельзя заменить расширительный бак клапаном для сброса «лишнего» разогретого теплоносителя, поскольку при охлаждении жидкость в трубопроводе сожмется, образуя вакуум – это приведет к разгерметизации системы и попаданию туда воздуха – в результате отопление не будет функционировать.
Разновидности расширительных баков
Выполняя подбор расширительного бака, в первую очередь следует ориентироваться на тип отопительной системы – она бывает открытой и закрытой.
1. Баки открытого типа
Данный вид устройств рассчитан на эксплуатацию в составе системы отопления, в которой теплоноситель перемещается по трубам самотеком, в результате естественной конвекции. Конструкция расширительного бака в этом случае предельно проста – он представляет собой обычную емкость цилиндрической или прямоугольной формы. Резервуар должен быть смонтирован в верхней точке трубопровода системы. Он не только компенсирует тепловое расширение теплоносителя, но и обеспечивает отвод воздуха из системы.
Бачок открытого типа Так как из открытого бака жидкость испаряется, необходимо регулярно проводить визуальный контроль уровня и подливать воду. Для чего требуется смонтировать соответствующее ответвление водопровода с краном либо носить ведра с водой на чердак дома, где обычно устанавливается бак.
Чтобы снизить теплопотери, рекомендуется обеспечить термоизоляцию такого расширительного бака. Емкость изготавливается из листового металла, верхняя часть снабжается крышкой, чтобы вода меньше испарялась и остывала. Для контроля максимального уровня жидкости бак оснащается трубой перелива, которую выводят в канализацию или на улицу.
Недостатком конструкции является :
- необходимость регулярного обслуживания;
- повышенные тепловые потери;
- быстрая коррозия внутренних стенок резервуара;
- необходимость прокладки дополнительных труб.
Преимущества :
- возможность создать полностью энергонезависимую отопительную систему;
- простая конструкция – бак можно изготовить и смонтировать самостоятельно.
Сегодня расширительные баки открытого типа применяются все реже из-за низкой эффективности самотечной отопительной системы.
2. Баки закрытого типа
Такое устройство может подбираться к отопительной системе любого типа – с естественной и принудительной циркуляцией. Применение замкнутых емкостей дало возможность исключить контакт теплоносителя с воздухом – это снизило коррозионную опасность для элементов отопительной системы, выполненных из стали и продлило срок их службы.
Закрытые расширительные баки с различными мембранами К преимуществам герметичных расширительных баков также можно отнести :
- отсутствие испарения теплоносителя (нет необходимости следить за уровнем воды, подливать ее в систему, монтировать отвод перелива);
- отопительная система может функционировать при более высоком давлении;
- так как бак преимущественно монтируется в котельной, его не требуется защищать от перемерзания, он стабильно функционирует весь отопительный сезон.
Герметичный закрытый бак должен быть оснащен ручным либо автоматическим клапаном для отвода воздуха. Если клапан ручной, необходимо визуально контролировать наполнение системы теплоносителем. При наличии автоматического клапана контроль осуществляет манометр, который измеряет давление в системе.
3. Баки мембранного типа
Современный усовершенствованный вариант закрытого герметичного бака функционирует в автоматическом режиме. Ключевой деталью устройства является внутренняя мембрана, выполненная из эластичного полимерного водонепроницаемого материала, устойчивого к высоким температурам.
Мембрана позволяет разделить полость резервуара на водяную и воздушную камеры, благодаря чему теплоноситель не контактирует с металлическими стенками емкости и с воздухом. Это снижает риск проникновения кислорода в жидкость и предохраняет систему от коррозии, сам бачок также защищен от разрушительного воздействия влаги.
Мембранный расширительный бак При расширении теплоносителя мембрана деформируется и заставляет воздух в камере бака сжаться. При остывании жидкости воздух выталкивает ее обратно в трубопровод. Такой принцип действия позволил примерно в 4 раза уменьшить размеры резервуара, необходимого для отопительной системы. Кроме того, установка мембранного бака позволяет поддерживать давление в системе на стабильном уровне, что благоприятно сказывается на долговечности всего оборудования, задействованного для теплоснабжения дома.
Расширительный мембранный бак заодно служит своего рода предохранителем – если давление в нем по каким-либо причинам дойдет до критических значений, циркуляционный насос автоматически отключится. Систему можно будет вновь запустить только после нормализации давления.
Принцип действия расширительного бачка закрытого типа Рассматривая, как выбрать расширительный бак мембранного типа, следует обратить внимание на долговечность устройства. Мембрана со временем теряет эластичность и растрескивается. Рекомендуется приобрести модель со сменной мембраной – это дает возможность при необходимости быстро отремонтировать бак вместо его полной замены.
В список преимуществ устройства входит :
- компактные габариты;
- отсутствие испарения теплоносителя;
- минимальные теплопотери;
- защита отопительной системы от коррозии;
- возможность работы системы под высоким давлением.
Расширительный бачок в разрезе Обратите внимание! Отправившись выбирать мембранный расширительный бак обратите внимание на маркировку, чтобы не перепутать его с гидроаккумулятором для системы водоснабжения. Они похожи по форме и могут быть окрашены в одинаковые цвета. На шильдике, расположенном на корпусе бака, указывается рабочая температура и давление: у расширительного бака до 120°С и 3 бар, у гидроаккумулятора, соответственно, не более 70°С и 10 бар.
Расчет объема резервуара
Вопрос, как подобрать расширительный бак для системы отопления, напрямую связан с определением необходимого объема резервуара. Для этого требуется произвести ряд расчетов.
При проектировании системы отопления учитывается, что объем расширительного бака должен составлять около 15% от объема теплоносителя в системе.
- в котельном агрегате – данный параметр указывается в паспорте изделия;
- во всех радиаторах отопления – подсчитывается для каждого радиатора и суммируется. Следует использовать значения, указанные в технических характеристиках радиаторов соответствующего типа;
- в трубопроводе - рассчитывается на основании сечения и протяженности труб.
Расчет радиаторов зависит от типа – если это панельная модель, в паспорте указывается ее внутренний объем. У секционных моделей приводят объем одной секции, это значение надо умножить на количество секций.
Для подсчета количества воды в трубах используется формула Vобщ = π × D2 × L/4
- L – длина трубы (потребуется измерить все отопительные контуры в доме);
- D – внутренний диаметр трубопровода;
- π – 3,14.
Перед тем как производить расчеты, необходимо суммарную длину труб посчитать в сантиметрах и диаметр также перевести в сантиметры. После вычисления объема по формуле результат также будет выражен в сантиметрах. Для перевода полученного значения в литры, его требуется разделить на 1000.
Заключение
Вопросом, как подобрать расширительный бак для отопления, важно задаться в ходе проектирования отопительной системы и подобрать подходящий тип бака. А вот расчет объема и, соответственно, покупку устройства, следует отложить на конечный этап. Это связано с расчетами объема резервуара.
Если по проекту в доме будут смонтирована система водяного теплого пола, не забудьте до заливки стяжки определить длину контура в каждом помещении. Это касается и скрытого трубопровода радиаторного отопления.
Покупая расширительный бак, лучше выбрать модель несколько больше по объему относительно расчетного значения, чем меньше. Большой бак принципиально не повлияет на функциональность системы.
Ознакомьтесь с видео ниже, которое поможет определиться с выбором бачка.
А вот если подобранный мембранный бак недостаточно вместителен, через аварийный клапан будет сбрасываться разогретый теплоноситель. В этом случае устанавливают новый мембранный резервуар большего объема или в систему монтируют еще один расширительный бак.
Выбор расширительного бака - ситуация, в которой знаний о самых популярных и надёжных производителях не достаточно. В этом случае придётся вспомнить и элементарную физику, которую одни не учили в школе, а другие - усердно пыталось забыть. Дело в том, что молекулы жидкости при нагревании изменяют свой объем в сторону увеличения, а при остывании возвращаются в прежний объем. Экспанзомат (профессиональное название расширительного бака) в отопительной системе играет роль своеобразного компенсатора, резервуара для расширяющейся и остывающей жидкости. Если в контуре вода горячая, бак удерживает излишки, а когда вода остывает - он возвращает воду в систему.
В профессиональной слесарной среде, где занимаются отопительным оборудованием, можно встретить такие виды отопительных систем – открытые и закрытые. Такая же классификация и у баков. В первом виде систем жидкость движется по естественным законам. Основной задачей является размещение бака выше любого элемента в контуре отопления. Это может быть и чердак, и место под потолком. В качестве расширительного бака в этом случае становятся готовые емкости, которые видоизменяются и дорабатываются, или свариваются конструкции из стального листа. Требований к такому баку немного, даже вместимость не так существенна - минимум 5 литров. Несмотря на всю простоту, у него много недостатков:- постоянный контакт жидкости с водой ускоряет процесс окисления радиаторов отопления и соединительных стальных труб;
- жидкость под действием температуры испаряется - необходимо постоянно следить за её уровнем;
- размеры открытых баков не только портят внутреннее убранство, но и доставляют неудобства;
- открытые баки, которые монтируют снаружи помещений, обязательно нужно утеплить.
- повышенная надёжность всей конструкции в целом;
- простота в креплении данного вида баков;
- исключен контакт теплоносителя с воздухом, что уменьшает процессы окисления металлических частей при контакте с водой;
- большая экономичность, если сравнивать их с баками другого типа;
- отсутствие какого-либо испарения благодаря мембранному механизму;
- расположить бак можно в любом удобном месте;
- нет необходимости в дополнительном утеплении бака.
V = ((e x C) / (1 – (P o /P m)))/ Кзап, где:
V - необходимый объем бака.
e - коэффициент расширения жидкости, которая находится в системе. Также необходимо учесть максимальную температуру теплоносителя. Для воды этот показатель при температуре 85°C составляет 0,034.
С - общий объем жидкости в отопительной системе. Здесь принимайте во внимание объем в радиаторах и трубах, объем резервуара котла и других элементов с теплоносителем.
P o - минимальное давление в баке. Этот показатель не должен быть меньше, чем давление всей системы отопления в месте расположения бака.
P m - максимальное давление, которое выдерживает предохранительный клапан.
Кзап - коэффициент использования внутреннего объема бака, в процентах. Его величина равна отношению объемов заполненного бака к максимально возможному объему теплоносителя.
На рисунке ниже представлены данные, которые помогут определить максимальную вместимость бака:
Выбор расширительного бака - это не самая трудная часть в проектировании собственного отопления. Вопросом следующего уровня сложности становится его правильная установка. Лучше этот вопрос доверить профессионалам, чтобы не укрываться холодной зимой ещё одним одеялом.
При планировании создания системы водяного отопления в собственном доме, перед владельцем встаёт выбор из нескольких вариантов. В перечне самых главных вопросов – тип системы (будет она открытого или закрытого типа), и какому принципу станет осуществляться передача теплоносителя по трубам (естественная циркуляция за счет действия гравитационных сил, или принудительная, требующая установки специального насоса).
Каждая из схем имеет свои достоинства и недостатки. Но все же в настоящее время все чаще предпочтение отдается закрытой системе с принудительной циркуляцией. Такая схема более компактна, легче и быстрее монтируется, имеет ряд других эксплуатационных преимуществ. Одна из основных отличительных особенностей – это полностью герметичный расширительный бак для отопления закрытого типа установка которого будет рассмотрена в настоящей публикации.
Но прежде чем приобретать расширительный бак и приступать к его монтажу, необходимо хотя бы немного ознакомиться с его устройством, принципом работы, а также с тем, какая именно модель станет оптимальной для конкретной системы отопления.
В чем преимущества закрытой системы отопления
Несмотря на то что в последнее время появилось множество современных приборов и систем обогрева помещений, принцип передачи тепла через циркулирующую по трубам жидкость с высокой теплоемкостью – без сомнения, остается самым распространенным . В качестве переносчика тепловой энергии чаще всего применяется вода, хотя при некоторых обстоятельствах приходится применять и иные жидкости с низкой температурой замерзания (антифризы).
Теплоноситель получает нагрев от котла (печи с водяным контуром) и передает тепло отопительным приборам (радиаторам, конвекторам, контурам «теплого пола»), установленным в помещениях в необходимом количестве.
Как определиться с типом и количеством радиаторов отопления?
Даже самый мощный котел не будет способен создать в помещениях комфортную атмосферу, если параметры точек теплообмена не соответствуют условиям конкретной комнаты. Как правильно – в специальной публикации нашего портала.
Но любая жидкость имеет общие физические свойства. Во-первых, при нагреве она значительно увеличивается в объеме . А во-вторых,в отличие от газов — это несжимаемая субстанция, ее температурное расширение необходимо каким-либо образом компенсировать, предоставив для этого свободный объем . И при этом необходимо предусмотреть, чтобы по мере остывания и уменьшения в объёме, в контуры труб извне не попал воздух, который создаст «пробку», препятствующую нормальной циркуляции теплоносителя.
Именно такие функции и выполняет расширительный бачок.
Еще не столь в частном строительстве особой альтернативы и не существовало – в самой высокой точке системы устанавливался открытый расширительный бак, который вполне справлялся с поставленными задачами.
1 – котел отопления;
2 – стояк подачи;
3 – открытый расширительный бачок;
4 – радиатор отопления;
5 – опционально – циркуляционный насос. В данном случае показан насосный узел с обводной петлей и системой задвижек. При желании или при возникновении необходимости можно переключить принудительную циркуляцию на естественную, и наоборот.
Возможно, вас заинтересует информация о том, как правильно осуществляется
Закрытая же система – полностью изолирована от атмосферы. В ней поддерживается определенное давление, а температурное расширение жидкости компенсируется установкой герметичного бачка особой конструкции.
Бачок на схеме показан поз. 6, врезанным в трубу обратки (поз.7).
Казалось бы – чего «огород городить »? Обычный открытый расширительный бачок, если он в полной мере справляется со своими функциями, видится более простым и недорогим решением. Он, наверняка , стоит немного, а кроме того , при определенных навыках, его несложно изготовить и самостоятельно – сварить из стальных листов, использовать ненужную металлическую емкость , например, старый бидон и т.п . Мало того, можно встретить примеры применения старых пластиковых канистр.
Есть ли смысл тр атить деньги на приобретение герметичного расширительного бачка? Оказывается, есть, так как закрытая система отопления имеет немало преимуществ:
- Полная герметичность абсолютно исключает процесс испарения теплоносителя. Это открывает возможности применения, помимо воды, специальных антифризов. Мера – более, чем необходимая, если загородным домом в зимнее время пользуются не постоянно, а «наездами», время от времени .
- В открытой системе отопления расширительный бак, как уже упоминалось, должен быть смонтирован в самой высшей точке. Очень часто подобным местом становится неотапливаемый чердак. А это влечет дополнительные хлопоты по термоизоляции емкости , чтобы даже в самые сильные морозы теплоноситель в ней не замерз .
А в закрытой системе расширительный бачок может быть установлен практически на любом ее участке. Наиболее целесообразным местом монтажа является труба обратки непосредственно пред входом в котел – здесь детали бачка в меньшей степени будут подвергаться температурному воздействию от разогретого теплоносителя. Но это – отнюдь не догма, и смонтировать его можно с таким расчетом , чтобы он не создавал помех и не дисгармонировал своим видом с интерьером помещения, в том случае если, скажем, в системе используется настенный котел , установленный в коридоре или на кухне.
- В открытом расширительном бачке теплоноситель всегда находится в контакте с атмосферой. Это приводит к постоянному насыщению жидкости растворенным воздухом, что является причиной активизации коррозии в трубах контура и в радиаторах, к повышенному газообразованию в процессе нагрева. Особенно нетерпимы к этому алюминиевые радиаторы.
- Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией – менее инертна – она гораздо быстрее прогревается при запуске, намного чувствительнее к регулировкам. Исключаются совершенно неоправданные потери в области расширительного бака открытого типа.
- Разница температур в трубе подачи и в обратке в токах соединения с котлом – меньше, чем в открытой системе. Это важно для сохранности и длительности эксплуатации отопительного оборудования.
- Закрытая схема с принудительных циркуляций для создания контуров потребует т рубы меньшего диаметра – налицо выигрыш и в расходах на материалы, и в упрощении монтажных работ.
- За расширительным баком открытого типа необходим контроль – для недопущения перелива при заполнении, и для исключения падения уровня жидкости в нем в ходе эксплуатации ниже критической отметки. Конечно, это все можно решить установкой дополнительных устройств, например, поплавковых клапанов, патрубков перелива и т.п ., но это лишние сложности. В закрытой системе отопления подобных проблем не возникает.
- И, наконец, такая система – наиболее универсальна, так как подходит к любым типам батарей, позволяет подключать контуры теплого пола, конвекторы, тепловые завесы. Кроме того, при желании можно организовать и горячее теплоснабжение, смонтировав в систему бойлер косвенного нагрева.
Из серьезных недостатков можно упомянуть только один. Это — обязательность «группы безопасности», включающей контрольно-измерительные приборы (манометр, термометр), предохранительный клапан и автоматический воздухоотводчик . Впрочем, это, скорее, не не достаток , а технологическая издержка, обеспечивающая безопасную эксплуатацию системы отопления.
Одним словом, преимущества закрытой системы явно перевешивают, и траты на специальный герметичный расширительный бак выглядят вполне оправданными.
Как устроен и как действует расширительный бачок для отопления закрытого типа?
Устройство расширительного бачка для системы закрытого типа не отличается большой сложностью:
Обычно вся конструкция размещена в стальном штампованном корпусе (поз.1) цилиндрической формы (встречаются бачки в форме «таблетки»). Для изготовления используется качественный металл, имеющий антикоррозийное покрытие. Снаружи бачок покрыт эмалью. Для отопления применяются изделия с красным корпусом. (Существуют бачки синего цвета – но это водные аккумуляторы для системы водоснабжения. Они не рассчитаны на повышенные температуры, а ко всем их деталям предъявляются повышенные санитарно-гигиенические требования).
С одной из сторон бачка размещен резьбовой патрубок (поз. 2) для врезки в систему отопления. Иногда в комплект поставки входят фитинги для облегчения проведения монтажных работ.
С противоположной стороны имеется ниппельный клапан (поз. 3), служащий для предварительного создания необходимого давления в воздушной камере.
Внутри вся полость бачка разделена мембраной (поз. 6) на две камеры. Со стороны патрубка находится камера для теплоносителя (поз. 4), с противоположной – воздушная (поз. 5 )
Мембрана изготовлена из эластичного материала с низким показателем диффузии. Ей придана специальная форма, которая обеспечивает «упорядоченную» деформацию при изменении давления в камерах.
Принцип работы – несложен.
- В начальном положении, при подключении бачка к системе и заполнения ее теплоносителем, определенные объем жидкости через патрубок поступает в водную камеру. Давление в камерах выравнивается, и эта замкнутая система обретает статичное положение.
- При повышении температуры происходит расширение объёма теплоносителя в системе отопления, сопровождающееся и возрастанием давления. Избыток жидкости попадает в расширительный бачок (красная стрелка), и своим давлением изгибает мембрану (желтая стрелка). При этом объем камеры для теплоносителя увеличивается, а воздушной, соответственно уменьшается, и давление воздуха в ней возрастает.
- При снижении температуры и уменьшении общего объема теплоносителя избыточное давление в воздушной камере способствует перемещению мембраны назад (зеленая стрелка), и теплоноситель перемещается обратно в трубы системы отопления (синя стрелка).
Если давление в системе отопления достигает критического порога, то должен сработать клапан в «группе безопасности», который выпустит излишки жидкости. Некоторые модели расширительных бачков имеют собственный предохранительный клапан.
Разные модели баков могут иметь собственные особенности конструкции. Так, они бывают неразборными или с возможностью замены мембраны (для этого предусмотрен специальный фланец). В комплекте могут быть кронштейны или хомуты для крепления бачка на стене, или же предусмотрены подставки – ножки для размещения его на полу.
Кроме того, могут они различаться и конструкцией самой мембраны.
Слева показан расширительный бачок с мембранной – диафрагмой (она уже была рассмотрена выше). Как правило, это неразборные модели. Нередко применяется мембрана баллонного типа (рисунок справа), изготовленная из эластичного материала. По сути, она сама по себе является водяной камерой. По мере нарастания давления такая мембрана растягивается, увеличиваясь в объеме . Именно такие бачки оснащены разборным фланцем, позволяющим самостоятельно проводить замену мембраны в случае ее выхода из строя. Но основной принцип работы от этого никак не меняется.
Видео: устройство расширительных бачков марки «Flexcon FLAMCO »
Как рассчитать требуемые параметры расширительного бачка?
При выборе расширительного бачка для конкретной системы отопления основополагающим моментом должен стать его рабочий объем .
Расчет по формулам
Можно встретить рекомендации устанавливать бак, объем которого составляет примерно 10% от общего объема теплоносителя, циркулирующего по контурам системы. Однако, можно провести и более точный расчет – для этого существует специальная формула:
V б = V с × k / D
Символами в формуле обозначены:
Vб – требуемый рабочий объем расширительного бачка;
Vс – общий объем теплоносителя в системе отопления;
k – коэффициент, учитывающий объемное расширение теплоносителя при нагреве;
D – коэффициент эффективности расширительного бака.
Откуда взять исходные величины? Разбираемся по по рядку:
- Общий объем системы (V с ) можно определить несколькими способами:
- Можно засечь по водомеру, какой общий объём поместится при заполнении системы водой.
- Самый точный способ, который применяется при расчетах системы отопления – это суммирование общего объёма труб всех контуров, вместимости теплообменника имеющегося котла (она указана в паспортных данных), и объем всех приборов теплообмена в помещениях – радиаторов, конвекторов и т.п .
- Вполне допустимую погрешность дает самый простой способ. Он основывается на том, что для обеспечения 1 кВт мощности отопления требуется 15 литров теплоносителя. Таким образом, паспортную мощность котла просто умножают на 15.
2. Значение коэффициента температурного расширения (k ) – это табличная величина. Она нелинейно изменяется в зависимости от температуры нагрева жидкости и от процентного содержания в ней антифризных этиленгликолевых добавок. Значения приведены в таблице, размещённой ниже. Строку величины нагрева берут из расчета планируемой эксплуатационной температуры системы отопления. Для воды принимают значение процентного содержания этиленгликоля – 0. Для антифризов – исходя из конкретной концентрации.
| Температура нагрева теплоносителя, °С | Содержание гликоля, % от общего объема | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 70 | 90 | |
| 0 | 0.00013 | 0.0032 | 0.0064 | 0.0096 | 0.0128 | 0.016 | 0.0224 | 0.0288 |
| 10 | 0.00027 | 0.0034 | 0.0066 | 0.0098 | 0.013 | 0.0162 | 0.0226 | 0.029 |
| 20 | 0.00177 | 0.0048 | 0.008 | 0.0112 | 0.0144 | 0.0176 | 0.024 | 0.0304 |
| 30 | 0.00435 | 0.0074 | 0.0106 | 0.0138 | 0.017 | 0.0202 | 0.0266 | 0.033 |
| 40 | 0.0078 | 0.0109 | 0.0141 | 0.0173 | 0.0205 | 0.0237 | 0.0301 | 0.0365 |
| 50 | 0.0121 | 0.0151 | 0.0183 | 0.0215 | 0.0247 | 0.0279 | 0.0343 | 0.0407 |
| 60 | 0.0171 | 0.0201 | 0.0232 | 0.0263 | 0.0294 | 0.0325 | 0.0387 | 0.0449 |
| 70 | 0.0227 | 0.0258 | 0.0288 | 0.0318 | 0.0348 | 0.0378 | 0.0438 | 0.0498 |
| 80 | 0.029 | 0.032 | 0.0349 | 0.0378 | 0.0407 | 0.0436 | 0.0494 | 0.0552 |
| 90 | 0.0359 | 0.0389 | 0.0417 | 0.0445 | 0.0473 | 0.0501 | 0.0557 | 0.0613 |
| 100 | 0.0434 | 0.0465 | 0.0491 | 0.0517 | 0.0543 | 0.0569 | 0.0621 | 0.0729 |
3. Значение коэффициента эффективности расширительного бачка (D ) придется рассчитать по отдельной формуле:
D = (Qm – Q б ) / (Qm + 1 )
Qm — максимально допустимое давление в системе отопления. Оно будет определяться порогом срабатывания предохранительного клапана в «группе безопасности», который обязательно указывается в паспорте изделия.
Q б — давление предварительной накачки воздушной камеры расширительного бака. Оно тоже может быть указано на упаковке и в документации изделия. Есть возможность его изменения – подкачки с помощью автомобильного насоса или, наоборот, стравливания через ниппель. Обычно рекомендуют устанавливать это давление в рамках 1.0 – 1.5 атмосфер.
Калькулятор для расчета требуемого объема расширительного бачка
Чтобы упростить читателю процедуру расчета , в статье размещен специальный калькулятор, в который внесены указанные зависимости. Введите запрашиваемые значения, и после нажатия кнопки «РАССЧИТАТЬ» получите требуемый объем расширительного бака.
Чтобы продлить срок службы отопительного оборудования и возместить термическое расширение теплоносителя в системе отопления устанавливают расширительный бак. Какой расширительный бак для отопления выбрать рассмотрим в данной статье.
Особенности и функции расширительного бака для отопления
С увеличением температуры в системе отопления на 15 градусов, благодаря тепловому расширению, объем теплоносителя увеличивается на половину процента. Расширительный бак возмещает это расширение, избыток теплоносительной жидкости попадает в емкость бака. При остывании теплоносителя механизм расширительного бака выталкивает недостающую жидкость назад в систему.
Если случится небольшая утечка воды, чтобы не было понижения уровня давления в системе расширительный бак выталкивает теплоноситель, тем самым возмещая утраты.
Если в закрытой системе отопления, расширительный бак отсутствует - расширение теплоносителя приводит к повышению давления, быстрому износу комплектующих отопительной системы или к поломке и разрыву труб и кранов.
Сфера использования расширительного бака для отопления:
- система обогрева, работающая на тепловых насосах и солнечных коллекторах;
- система отопления автономного типа;
- независимая система отопления, которая подключена к ЦО;
- система замкнутого контура.
Преимущества установки расширительного бака для отопления:
- отсутствие загрязнения воды;
- невысокая стоимость;
- обеспечение безопасности и надежности;
- отсутствие теплопотерь;
- минимальное количество воздуха в системе;
- регулировка давления;
- использование расширительного бака не зависит от типа и качества теплоносителя;
- повышение срока эксплуатации радиаторов, труб, кранов и котла.
Разновидности расширительных баков для отопления
Фото расширительный бак для отопления:
В зависимости от принципа работы выделяют:
- расширительные емкости для отопления открытого типа;
- закрытые расширительные баки отопления.
Расширительные емкости открытого типа менее популярны. Такие устройства устанавливают в системах, где циркуляция воды происходит самовольно без применения насоса. Открытый расширительный бак для отопления содержит крышку, которая легко открывается, при необходимости подлива воды. Недостатком расширительной емкости для отопления открытого типа есть связь теплоносителя с кислородом, что приводит к образованию коррозии в системе отопления. При отсутствии герметичности в открытом баке отопления вода быстрее испаряется из системы, и следует ее постоянно подливать. Установку открытого расширительного бака следует проводить в самой высокой точке отопительной системы, а эта процедура не всегда доступная.
Закрытый или мембранный расширительный бак системы отопления устанавливают в системе, где перемещение теплоносителя обеспечивается насосом. Расширительная емкость закрытого типа изготавливается в виде стального резервуара без крышки, который имеет внутреннюю перегородку в виде резиновой мембраны. Одна половина служит для заполнения теплоносителем, а во второй находится воздух или азот. Расширительный бак покрывают краской порошкового типа, чтобы при высокой температуре теплоносителя избежать механических повреждений стенок сосуда. Одной стороной, мембранный расширительный бак крепится к системе отопления при помощи штуцера или фланца, а другая сторона, служит для закачки воздуха. Давление в расширительном баке отопления позволяет автоматически регулировать подачу теплоносителя в систему или обратно в сосуд.
Закрытые расширительные баки разделяют на:
- сменные,
- несменные.
Расширительные баки сменного типа стоят дороже, но имеют ряд преимуществ:
- возможность замены мембраны при повреждении или разрыве;
- экономия на трубах, так как нет необходимости устанавливать закрытый расширительный бак в верхней точке системы отопления;
- обеспечение минимальных теплопотерь;
- так как теплоноситель не контактирует с кислородом трубы и вся система защищена от образования ржавчины;
- вертикальное или горизонтальное расположение мембраны;
- исключение связи с металлической внутренней стенкой бака;
- легкая замена мембраны осуществляется через фланец расширительного бака.
Несменные расширительные баки хотя имеют более низкую стоимость и не допускают замены мембраны. Мембрана в расширительном баке несменного типа располагается плотно и жестко прижимается к внутренней поверхности стенки бака. Повреждение мембраны происходит лишь в случае неправильного запуска системы отопления, когда давление поднимается быстро и превышает предельно допустимую норму.
В зависимости от типа мембраны выделяют расширительные баки с:
- балонной мембраной,
- диафрагменной мембраной.
Расширительный бак с балонной мембраной более надежный и имеет больший объем. Теплоноситель не контактирует со стенками бака, что предотвращает образование коррозии.
Плоский расширительный бак для отопления оснащен разделительной перегородкой в виде диафрагмы, которую в случае повреждения невозможно заменить.
Подбор расширительного бака для отопления
Размер емкости расширительного бака для отопления зависит от таких факторов:
- тип и вместительность всей отопительной системы;
- предельное значение рабочей температуры теплоносителя;
- предельное давление;
- высота, на которой устанавливают расширительный бак.
Для определения приблизительного объема расширительной емкости, нужно узнать общий объем всей отопительной системы: трубопровода, приборов отопления и отопительного котла. От этого объема следует высчитать 10 %. Например, если общий суммарный объем системы обогрева составляет 600 л, то следует выбрать расширительный бак вместительностью в 60 л.
3 % объема расширительного бака для отопления приходится на резервный запас теплоносителя, для возмещения возможных утечек.
Точный расчет расширительного бака для отопления производится с помощью специалистов или специальных онлайн калькуляторов.
Советы по правильному подбору расширительного бака:
1. После проведения расчетов, следует позаботиться о том, чтобы скачки напора в системе отопления не превышали максимальных единиц, которые указаны в техническом паспорте устройства.
2. Расчет, в результате которого будет выявлен объем расширительной емкости, лучше увеличить на пару единиц. Расширительный бак большего объема не принесет никаких негативных последствий, а меньшая расширительная емкость способна отрицательно повлиять на работу системы.
3. Перед монтажом расширительного бака, узнайте параметры прибора, чтобы избежать проблем с транспортировкой бака в помещение.
4. Если в качестве теплоносителя выступают гликолевые смеси, следует увеличить предварительный расчет расширительного бака в половину.
5. При частом срабатывании предохранительного клапана установка и подбор расширительной емкости произведены неверно.
1. Лучше отдать предпочтение мембранной или закрытой расширительной емкости. Хотя такой бак стоит дороже, система отопления, в которой установлен расширительный бак закрытого типа прослужит дольше, благодаря отсутствию контакта между теплоносителем и кислородом.
2. Обратите внимание на материал резиновой перегородки закрытого расширительного бака. Производители используют для этих целей резину из натурального бутилкаучука или EPDM.
3. Если расширительная емкость будет использоваться совместно с системой центрального отопления, резина для мембраны должна обладать прочностью и стойкостью к высоким температурам. Так как центральное отопление не предполагает больших скачков давления, но температура теплоносителя бывает достаточно высокой.
4. Бак с высокой эластичностью мембраны подойдет для частной системы отопления, так как высокие перепады давления характерны для данного типа системы отопления.
5. Для применения расширительного бака не только в системе отопления, но и в системе водоснабжения резина для мембраны должна быть пищевой, чтобы не понижать качественные характеристики воды.
6. При выборе между заменяемой и незаменяемой мембраной лучше отдать предпочтение первому варианту. Так как при поражении незаменяемой мембраны нужно менять расширительный бак полностью.
7. Перед покупкой расширительного бака, изучите технические характеристики прибора, потребуйте сертификаты качества покупаемой продукции.
8. Обязательно следует оформить гарантийный талон.
9. Главными условиями правильного выбора расширительного бака является стойкость перед диффузией, перепадами температур и давления, долговечность, согласованность с санитарно-гигиеническими нормами, использование качественных материалов при изготовлении.
Производители расширительных баков для отопления
1. Расширительный бак для отопления Wester (Великобритания)
Особенности:
- изготовлены из высококачественной стали;
- отлично справляются с возмещением расширения теплоносителя;
- мембрана изготовлена из EPDM;
- наличие сертификата качества;
- баки оснащены сменными мембранами;
- отсутствие контакта воды с воздухом;
- расширительные баки компании Wester представлены в объемах от 8 до 2000 л.
Расширительный бак системы отопления цена: от 18 $ за расширительный бак объемом 8 л, до 3600 $ за расширительный бак объем, которого составляет 2000 л.
2. Расширительный бак Zilmet (Италия)
Особенности:
- предназначены для установки в индивидуальной системе отопления;
- углеродная сталь - основа для металлического корпуса расширительного бака Zilmet;
- наличие пневмоклапана внутри расширительного бака;
- минимальный объем бака составляет 4 л, а максимальный 1000 л;
- цветовая гамма: красная;
- рабочая температура от 0 до +98 °C;
- компания производит расширительные баки для отопительной системы и для системы водообеспечения;
- расширительные емкости для отопления выпускаются в двух сериях: Cal PRO - расширительные емкости для отопительной системы, ОЕМ PRO - плоские расширительные емкости для котлов;
- цена: от 30 до 2600 $.
3. Расширительный бак системы отопления Reflex (Германия)
Особенности:
- высокий уровень гидравлической устойчивости;
- отсутствие воздуха в системе отопления;
- защита от перепадов давления;
- разнообразие расширительных баков.
Разновидности расширительных баков Рефлекс:
- серия N, NG - представляет расширительные емкости с незаменимыми мембранами и покрытием из полимеров. Предельная рабочая температура составляет 70 °C. Объем бака варьируется от 8 до 1000 л;
- серия S представляет белые и красные расширительные баки для использования в системе отопления и водообеспечения. Предельная температура 70 °C. Минимальный объем 8 л, максимальный - 600 л;
- серия G представляет расширительные баки только в красном цвете, которые имеют заменяемую мембрану и пневмоманометр.
Цена: от 20 до 4000 $.
4. Бак расширительный для отопления Cimm (Италия)
Особенности:
- для системы отопления выпускают расширительные баки несменного типа;
- для изготовления мембран расширительных баков, предназначенных для установки в системе водообеспечения;
- минимальный объем расширительных баков 6 л, а максимальный - 1000 л.
Разновидности:
- Серия СР представляет плоские расширительные баки объёмом от 6 до 18 л, предельная рабочая температура +90 °C;
- Серия ERE представляет мембранные балонные расширительные баки, которые выдерживают температуру +100 °C.
5. Расширительные баки Gilex (Россия)
Особенности:
- назначение: отвод дополнительного объема теплоносителя;
- разновидности: расширительные баки открытого и закрытого типа;
- объем от 6 до 300 л;
- модели с объемом более 12 л выдерживают давление в 6 атмосфер.
6. Расширительный бак Flexcon (Нидерланды)
Особенности:
- разнообразие расширительных баков, согласно типу давления в системе: расширительные баки для высокого, среднего и низкого давления;
- надежная мембрана, которая покрывает стенки бака;
- специальное зажимное кольцо способно удерживать давления, не допуская снижения уровня воды;
- минимальное попадание воздуха в систему;
- отсутствие испарения воды;
- применение в системах отопления с этиленгликолевыми смесями;
- применение: закрытые системы обогрева, кондиционные системы;
- рабочая температура от -10 до 120 °C;
- объем от 6 до 12000 л.
Разновидности:
- модели серии С предназначены для систем обогрева с низким давлением до 3 бар, предельная температура для нормальной работы устройства +70 °C;
- серия СЕ предназначена для системы обогрева со средним уровнем давления, предельное давление 6 бар;
- серия СЕ для высокого давления представляет расширительные баки, которые выдерживают давление до 10 бар;
- серия PRO, M представлена разборными расширительными баками для обогрева вертикального или горизонтального исполнения, с предельным объемом наполнения в 62 % и рабочей температурой 70 °C.
