Зачем нужен расширительный бачок в системе отопления - Клуб органического земледелия

Зачем нужен расширительный бачок в системе отопления

Вот, для чего нужен расширительный бачок в системе отопления

Расширительный бак — обязательный компонент автономной отопительной сети, обеспечивающий её безопасную и бесперебойную работу.

Устройство стабилизирует давление в контуре, принимая излишки теплоносителя.

Оно защищает теплосеть от разрывов и преждевременного износа.

Назначение расширительного бачка в системе отопления

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

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

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

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

Для чего нужен

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

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

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

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

Виды баков

Компенсационные бачки для сетей отопления отличаются по форме, конструкции, внутреннему размеру.

Оборудование открытого типа

Представляют собой ёмкость прямоугольной или цилиндрической формы с открытым верхом, куда при необходимости всегда можно долить воду. Чаще всего такие бачки изготавливают из листовой стали и теплоизолируют. Их устанавливают на самом верхнем уровне теплосетей с естественной циркуляцией.

В конструкцию входят следующие элементы:

  • ёмкость различного размера;
  • входная труба для подвода теплоносителя;
  • выходной патрубок для возврата воды;
  • контрольная труба, препятствующая переливу.

Главные минусы открытых расширительных баков — большие размеры, склонность к коррозии, необходимость долива воды и постоянного контроля.

Аппарат закрытого типа и его функции

Подходит для сетей отопления, где движение теплоносителя обеспечивается насосами. Внешне выглядит как закрытая овальная или шарообразная ёмкость с патрубком для соединения с теплосетью и ниппелем с обратной стороны. Внутри бачка установлена мембрана, разделяющая полость на две камеры: одна наполнена газом (воздухом или азотом), другая предназначена для жидкости.

При отсутствии нагрева контура бак пустой, при повышении температуры избыточный теплоноситель направляется в ёмкость, нагнетая давление в другой камере. Когда этот параметр достигнет предельного уровня, срабатывает клапан и лишний газ сбрасывается. При остывании жидкость сжимается и выталкивается назад в контур. Все процессы происходят автоматически.

Фото 1. Расширительный бачок закрытого типа, объем 50 л, сталь, без сменной мембраны, производитель — «Stout».

Закрытые устройства выпускаются в двух конструктивных исполнениях.

С фланцевой сменной мембраной

Основные особенности расширительных приспособлений этого вида:

  • Вода не контактирует со стенками устройства, оставаясь внутри полости мембраны — устраняется риск возникновения коррозии и загрязнения теплоносителя.
  • Возможность замены эластичной камеры через фланец, зафиксированный на болтах.
  • Имеют большие показатели предельного давления, чем модели с несменной диафрагмой.
  • Горизонтальное и вертикальное исполнение — удобно размещать в котельных разной конфигурации.

Со стационарной мембраной

Внутреннее пространство разделено надвое эластичной бутиловой диафрагмой, которая жёстко прикреплена к стенкам камеры.

Изначально всю полость занимает газ, поэтому мембрана прижата к стенкам. Во время нагревания жидкость поступает в бачок, газ сжимается, давление повышается.

Вода контактирует непосредственно с внутренней поверхностью, за счёт чего возникает риск коррозии. Чтобы предупредить разрушение металла, изнутри на стенки бака наносится влагостойкое покрытие.

Основные достоинства устройств с несменной мембраной — доступная цена и разнообразие вариантов исполнения.

Внимание! Главный минус — при выходе из строя диафрагмы бак придётся менять на новый.

Закрытое расширительное оборудование разрешено устанавливать вблизи от отопительного котла — со стороны входного патрубка насоса.

Как рассчитать объём бачка

Есть два способа расчёта. Первый — простейший, даёт ориентировочные значения. Рассчитывается суммарный объём циркулирующего теплоносителя, затем находится 10% от этого числа. Полученный показатель будет соответствовать объёму расширительного бака.

Второй способ — точный, но для расчета понадобятся следующие данные:

  • Pmax и P0— возможное в системе предельное и минимальное настроечное давление, нужное для работы теплосети.
  • C — объём теплоносителя (общий).
  • E — показатель расширения теплонесущей жидкости, для воды берут коэффициент 0,04, для антифризов — подбирают по таблице.

Показатели подставляют в формулу:

V= (E×C ×(Pmax+1))/(Pmax+P0)

Полученное значение желательно округлять в бо́льшую сторону, поскольку при недостатке объёма излишки через аварийный клапан будут удаляться в канализацию.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается, как устроен расширительный бак и как правильно его подобрать.

Зачем нужны предохранительные клапаны

При минимально допустимом объёме расширительного бака отопительный насос будет включаться чаще, вероятность перепадов давления теплосети возрастёт. Регулируемые предохранительные клапаны повысят безопасность системы.

Обращайте внимание на эксплуатационные качества мембраны: долговечность и гигиеничность материала, стойкость к диффузии. А также учитывайте заявленный производителем срок эксплуатации и охват рабочих температур.

Какая роль отводится расширительному баку в системе отопления?

Отопительная система дома функционирует за счет теплоносителя, который циркулирует по магистралям. Но при нагревании либо остывании теплоноситель может увеличиваться в объеме и уменьшаться, а так как система имеет только строго определенный объем, есть необходимость в установке специального компенсационного бака, т.е. расширительной емкости. Ответ на вопрос, для чего нужен расширительный бак, довольно прост. Для обеспечения бесперебойности отопительной системы, защиты от аварий, протечек и прочего.

Схема работы расширительного бака.

Устройство компенсационных емкостей позволяет выполнять такие функции:

  • удаление излишков теплоносителя;
  • восполнение объема при его нехватке;
  • сохранение требуемого рабочего уровня гидростатического давления при помощи удаления либо добавления объема теплоносителя;
  • сбор паров, воздуха, выделяющихся в процессе работы отопительного котла.

Сегодня расширительные бачки выпускаются самых различных моделей, но все их можно разделить на две большие группы. Это открытые и закрытые емкости, монтаж которых и эксплуатация сильно различаются. Открытые баки применяются все реже, так как использование их неудобно, требует дополнительных затрат.

Закрытые же емкости более компактны, экономны, их работа практически не требует постоянного участия человека.

Для загородных домов рекомендуются именно закрытые емкости.

Виды расширительных баков

Схема устройства закрытых расширенных баков.

Устройство открытых расширительных бачков производится на чердаках домов, то есть в самой высокой точке. Это цилиндрическая либо прямоугольная емкость, которая изготавливается из листовой стали. После монтажа емкость теплоизолируется, для отвода жидкости к нему подводится специальная труба.

Такие устройства сегодня применяются все реже, так как их эксплуатация связана со многими сложностями. Теплоноситель испаряется, его постоянно надо восполнять. Работает система при пониженном давлении, а это не всегда удобно. Сам бак надо постоянно осматривать, так как он сильно подвержен коррозии. Вес его значительный, значит, необходимо еще при строительстве предусмотреть укрепление того места, где он будет располагаться, а это финансовые затраты, и немалые.

Закрытый бак в системе

Схема однотрубной системы отопления.

Для системы отопления могут использоваться и закрытые компенсационные емкости. Это емкость, которая изготавливается из металла, имеет шарообразную либо овальную форму. Внутри емкость разделяется на две отдельные камеры: жидкостную и воздушную. Разделение происходит при помощи специальной мембраны. В воздушном отсеке есть клапан, при помощи которого можно спускать воздух, если давление повышается. При этом теплоноситель, то есть вода, заполняет второй отсек, тогда мембрана прогибается. Когда давление в системе приходит в норму, мембрана выпрямляется, воздух поступает назад в свой отсек.

Сегодня закрытый расширительный бачок в системе отопления может быть самым различным. Для некоторых моделей воздушный отсек полностью заполняется азотом либо другим носителем. Жидкостная камера обязательно соединяется с общей системой отопления.

Зачем использовать расширительную емкость и в чем ее предназначение? В зависимости от того, какую мембрану имеет расширительный бак в системе отопления, можно выделить два типа емкостей:

Схема подключения расширительного бака.

  • экспансоматы, которые имеют несменную диафрагменную мембрану. Сама мембрана прочно крепится по периметру, внутренняя поверхность покрывается специальными красками, внешняя – эмалью. На стадии первого запуска емкость на сто процентов заполняется воздухом, который прижимает мембрану к поверхности внутренней стенки бака. Температура повышается, давление увеличивается, в емкость постепенно начинает поступает теплоноситель, который отжимает мембрану;
  • фланцевый расширительный резервуар в системе отопления имеет смешанную мембрану. Подобные баки могут быть вертикальными или горизонтальными, теплоноситель в них не соприкасается с металлом.

Из плюсов таких закрытых бачков, которые сегодня применяются для отопительной системы, необходимо отметить:

  • закрытые рекомендуется использовать в частных загородных домах;
  • теплоноситель никак не контактирует с воздухом, то есть испарения не происходит;
  • при пользовании таким бачком можно не беспокоиться, что теплоноситель перельется через край;
  • в системе не появляется воздушных пробок, что часто происходит с открытыми баками;
  • подпитка системы не нужна;
  • закрытые отличаются экономичностью, высокой надежностью.

Как правильно выбрать бак для отопительной системы?

При выборе закрытого расширительного бачка необходимо обращать внимание на такой фактор, как объем. Правильно подобранное оборудование позволит системе отопления работать бесперебойно и четко, но слишком маленький бак вызовет больше проблем, чем принесет пользы.

Рассмотрим, как можно самостоятельно вычислить объем для расширительного компенсационного бака. Для этого надо знать следующие параметры:

Схема установки газового отопления.

  • С – общий объем, включающий в себя объемы радиаторов системы отопления, котла, всех подводящих труб, прочих элементов, по которым поступает теплоноситель;
  • Е – коэффициент расширения. Он определяется, исходя из того, какую максимальную температуру может иметь теплоноситель при работающем котле;
  • Рmin – начальный уровень давления компенсационного бака. Этот параметр не может быть меньшим, чем общее гидростатическое давление всей системы в точке нахождения бака;
  • Р max – максимальное давление, соответствующее настройке специального предохранительного клапана, возникающего при перепадах высоты положения мембранного бака и клапана;
  • К зап – коэффициент полного заполнения компенсационной емкости при максимальном заполнении, определяется в процентах от общего объема емкости. Этот коэффициент рассчитывается по данным специальной таблицы, показывающей зависимость максимального давления и начального, выраженного в атмосферах (обычно принимается за 0,5, данные должны указываться производителем к определенной модели бака).

Объем компенсационного резервуара для системы отопления вычисляется по такой формуле, как:

V = (E x C / 1 – Рmin / Pmax.) / Кзап.

Ставим такие значения, как:

  • теплоноситель в системе – вода;
  • объем всего теплоносителя составляет 600 литров;
  • коэффициент температурного расширения с учетом того, что температура воды составляет 85 градусов, – 0,034;
  • начальное давление – 1,5, максимальное – 4, коэффициент заполнения составляет 0,5.

На основе данных вычисляем объем компенсационного бака для системы отопления:

V = (0,034*600/1 – 1,5/4)/0,5 = 65,2,

То есть полный необходимый объем для расширительной емкости с учетом коэффициента запаса 1,25 (то есть 25%), будет равен:

V полный = 65,2*1,25 = 81,5.

Полный объем для компенсационной емкости для системы отопления с количеством теплоносителя в 600 литров составляет 81,5 литра.

Установка бака: общая схема

Установить расширительный бак в системе отопления не так сложно, необходимо только соблюдать некоторые условия. Предварительно следует составить проект. Лучше, если таким делом займется специалист, но вполне можно справиться и самостоятельно. Сама схема монтажа отопления должна включать в себя такие элементы:

Схема системы водяного отопления.

  • нагреватель (газовый, электрический и другой котел, где происходит подогрев теплоносителя);
  • от котла отходят такие узлы, как термостат, манометр, термометр (порядок соблюдается);
  • расширительный мембранный бак, соединяемый трубопроводом с котлом и имеющий выходы к общей отопительной системе;
  • с одной стороны бака устанавливается предохранительный клапан, затем идет кран для выпуска воздуха, с другой стороны – трубы и кран для заполнения теплоносителем (водой в нашем случае);
  • в схему установки входят циркуляционный насос и ограничитель потока для теплоносителя;
  • радиаторы в помещениях.

Расширительный бак для системы отопления с резьбовым соединением, располагающимся на дне, надо монтировать в самой верхней точке отопительной системы. Но это касается только открытого бака, закрытую емкость можно ставить в любом удобном месте, но не рекомендуется установка сразу после насосного оборудования. Внимание надо уделить креплениям, так как общая масса компенсационной емкости, наполненной водой, возрастает во много раз. Надо обеспечить наличие свободного доступа к баку для обслуживания, профилактики, ремонта при необходимости. Обязательно надо поставить манометр для контроля над давлением, рекомендуется установка фильтра, который продлит сроки службы всей системы.

Для нормализации работы отопительного контура частного дома рекомендуется установка специального компенсационного, так называемого расширительного, бака, который позволяет эффективно регулировать рабочее давление в системе. Такие баки бывают разного типа, установка их может несколько различаться, но ее можно выполнить и своими руками.

Зачем нужен расширительный бак в системе отопления

Чтобы разобраться, для чего нужен расширительный бак, следует ознакомиться с принципом работы и основными функциями такого резервуара. Не владея этой информацией, можно ошибочно подумать, что элемент не представляет особой ценности и просто занимает место в комнате. Однако на практике он выполняет массу важных задач и является незаменимой составляющей отопительной системы.

Расширительный бачок в открытой системе

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

Преимущества открытых вариантов заключаются в следующем:

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

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

Принцип работы

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

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

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

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

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

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

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

Где расположить

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

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

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

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

Какой объем бака потребуется

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

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

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

Чтобы определить второй показатель, нужно руководствоваться такими принципами:

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

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

Расширительный бак для отопления закрытого типа

Основным достоинством резервуара для закрытой системы отопления являются его компактные размеры и возможность монтажа на любом участке контура.

При монтаже согласно утвержденным нормативам, четкие ограничения в выборе места установки отсутствуют. Однако на многих схемах резервуар располагается возле насоса.

За счет герметичности бака, давление внутри контуров может расти до высокого уровня. Чтобы защитить конструкцию, важно предусмотреть наличие «группы безопасности».

Она состоит из следующих узлов:

  1. Предохранительный клапан с заданным верхним порогом давления.
  2. Воздухоотводчик с поддержкой автоматизации.
  3. Манометр или манометр с термометром для выполнения контрольно-измерительных задач.

Однако необходимость организации «группы безопасности» не является минусом, поскольку она объясняется спецификой работы системы.

Устройство и принцип работы

Чтобы определить, какой расширительный бак нужен для отопления, следует изучить устройство и принцип работы конструкций для закрытой отопительной системы. Исполнение подобного резервуара достаточно простое. В зависимости от модели оно может немного отличаться, при этом специфика работы остается одинаковой.
Она подразумевает разделение герметично закрытой жидкости в 2 камерах с помощью специальной эластичной перегородки. Одна часть соединяется с помощью патрубка к контуру системы и называется водяной. Вторая (воздушная) предназначается для организации оптимального давления.

Конструкцией бака предусмотрено наличие таких составляющих:

  1. Корпус бака.
  2. Резьбовой патрубок.
  3. Ниппель или золотник.
  4. Мембрана.
  5. Водяная и воздушная камеры.

В качестве корпуса в большинстве случаев используется сборная штампованная конструкция цилиндрической формы (на рынке доступны и другие варианты).

Внутренняя поверхность стенок обладает защитным покрытием против коррозии и эмалевым слоем. Цвет корпуса красный, поскольку в магазинах предлагаются и резервуары-гидроаккумуляторы, которые отличаются синей окраской, оповещающей о невозможности работы с горячей жидкостью.

На резервуаре находится резьбовой патрубок для подключения бака к отопительному контуру. Ведущие производители поставляют в комплекте с резервуаром фитинги и накидную гайку-американку, которая упрощает процесс монтажа.

На противоположной стороне корпуса размещается ниппель или золотник, напоминающий велосипедный. С его помощью выполняется подкачка давления в воздушной камере.

Следующим важным узлом является мембрана, разделяющая внутренний объем бака на 2 отдельные части. В некоторых случаях устанавливается дополнительный мембранный бак, который задействуется при выходе из строя основной мембраны. По такому принципу необходим расширительный мембранный бак.

Для изготовления этой детали используются эластичные материалы с минимальным показателем диффузии. Долгое время их роль выполнял каучук, но из-за недолговечности он потерял свою популярность. В современных устройствах принято закреплять этилен-пропиленовые или бутиловые элементы.

Роль воздушной камеры заключается в создании избыточного давления, которое опускает мембрану вниз и обеспечивает минимальный объем водяной камеры до полного заполнения.

Когда система заполняется жидкостью и включается в работу, контур нагнетает давление, а поверхность мембраны начинает изгибаться — это указывает на увеличение объема водяной камеры.

В зависимости от интенсивности нагрева, степень расширения может быть разной. Излишки теплоносителя перемещаются в водяную камеру бака, где они остывают, приобретают прежний объем, а мембрана отжимается вниз. В результате подобных действий обеспечивается оптимальный баланс давления.

Нередко мембрана может обладать нетрадиционной формой. Так, в продаже доступны баки баллонного типа, где она представляет собой эластичный баллон с герметично закрепленными краями.

Этот резервуар выполняет роль водяной камеры, а оставшееся пространство используется в качестве воздушной камеры с заданным давлением. В случае расширения жидкости, стенки мембраны начинают растягиваться, и она становится погожей на грушу. При этом объем камер с воздухом уменьшается, а значения давления продолжают расти.

Какой объем должен быть у расширительного бака в закрытой системе отопления

На рынке можно найти целые серии баков с разными показателями рабочего объема. Чтобы найти наиболее оптимальный вариант, нужно провести некоторые расчеты, руководствуясь следующей формулой: Vб = Vс × k / D.

Значение Vб указывает на минимальный объем резервуара, Vc — отображает общий объем отопительной системы, а k является показателем коэффициента расширения жидкости.

D — коэффициент эффективности резервуара, который можно определить с помощью такой формулы: D = (1m — Qб)/(Qm + 1).

Qm является верхним показателем допустимого давления в отопительной системе и определяет усилие срабатывания клапана из «группы безопасности.

Qб указывает на предварительно созданное давление в камере воздушного типа. При наличии встроенной подкачки подобный показатель будет указан в технической документации. Иногда уровень давления регулируется автомобильным насосом с манометром.

Чтобы упростить процесс расчета объема, можно воспользоваться специальными онлайн-калькуляторами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *