Зачем нужен бак расширительный

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:

• P_max и P— 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.

Расширительный бак для отопления – необходимость

Задача каждого владельца недвижимости, который хочет эффективно обустроить работу системы обогрева дома, заключается в правильном выборе оборудования и качественном монтаже, согласно утвержденным нормативам и правилам. Только при соблюдении данных условий можно рассчитывать, что во время отопительного сезона в доме находиться будет комфортно (читайте также: “Правила подготовки к отопительному сезону жилого дома”).

Зачем нужен расширительный бак

Поскольку в отопительном контуре и трубопроводе (обладающем эластичностью, стремящейся к нулю), теплоноситель имеет фиксированную массу, в случае изменения температуры жидкости давление в системе непременно будет меняться. Дело в том, что по причине такого физического явления как тепловое расширение вода или любой другой вид носителя тепла при нагревании увеличивают свой объем. В том случае, когда нагрузка превысит прочность радиатора или трубопровода на разрыв, больших неприятностей не избежать.

Причиной возможной аварии является то, что вода, обладающая не сжимаемостью, меняет объем при нагреве и по-прежнему остается почти в неизменном состоянии. Отсюда вероятность того, что гидроудар может произойти, резко возрастает, поскольку в жидкой среде отсутствуют упругие взаимодействия.
Решение данной проблемы заключается в подсоединении резервуара с легкосжимаемой субстанцией, а точнее с воздухом. Когда имеется расширительный бак для отопления, такой как на фото, при увеличении объема жидкости давление возрастает незначительно.
Чтобы кислород, находящийся в воздушной камере устройства, растворяясь в воде, не вызывал коррозию некоторых элементов системы (закрытого типа) его отделяют от жидкости резиновой мембраной.

Кроме закрытых схем теплоснабжения индивидуальных домовладений расширительный бак встречается:

• в отопительных конструкциях открытого типа при наличии контакта с атмосферным воздухом;
• в системах централизованного теплоснабжения с верхним разливом. В этом случае расширительный бачок для отопления устанавливают на чердаке и соединяют с частью трубопровода отопительной конструкции здания, подающей носитель тепла.

И в одном, и в другом варианте монтаж этих устройств необходим, чтобы избавить систему отопления от воздушных пробок. Между двумя нитками центрального отопления перепад составляет около 2-х метров, а в частных домах с естественной циркуляцией теплоносителя даже меньше.
При таких перепадах напор жидкости никоим образом не в состоянии выдавить воздух из верхней части конструкции отопления. Отсюда и возникает решение – установить емкость, собирающую воздух в месте, где он скапливается и во время запуска системы стравливать его. Все воздушные пробки, находящиеся в трубах и радиаторах, вытесняются наверх и направляются в расширительный бак.

Если используется открытая система, какие-либо действия не потребуются. Воздух тут же соединится с атмосферой в отличие от закрытого варианта, когда необходимо, чтобы владелец открыл воздушный кран (прочитайте также: “Открытая и закрытая система теплоснабжения – преимущества и недостатки в сравнении”).

Особенности установки расширительных баков

Открытая система. Если планируется установить расширительный бак для отопления открытого типа, тогда следует учесть, что такая конструкция представляет собой сложной формы большой сосуд, в котором наблюдаются конвекционные потоки.

Установка отопительного оборудования и монтаж трубопроводов в данном случае должны решить несколько задач:

• обеспечить быстрый подъем воды, нагретой котлом, в самую верхнюю точку системы и при необходимости слив ее самотеком через приборы конструкции теплоснабжения;
• создать беспрепятственное перемещение воздушных пузырьков туда, куда они устремятся в любом сосуде, содержащем любую жидкость, а точнее вверх.

Из всего вышесказанного можно сделать такие выводы:

• устанавливать расширительный бак для отопления в открытых системах необходимо только в самой ее наивысшей точке. Чаще всего это верх разгонного коллектора для однотрубной конструкции. В домах верхнего розлива (это обычно постройки, возраст которых насчитывает не один десяток лет) местом их установки является чердачное помещение (прочитайте: “Монтаж и установка расширительного бака в системе отопления своими руками”);
• расширительному бачку для открытых систем не требуется запорная арматура, резиновая мембрана и крышка. Устройство расширительного бака системы отопления представляет собой водяную емкость, в которую при желании можно долить ведро жидкости вместо той, что испарилась.

Стоимость подобного изделия соответствует цене пары сварочных электродов и квадратной формы стольного листа, имеющего толщину 3-4 миллиметра.

Закрытая система. При ее создании необходимо очень ответственно отнестись как к выбору расширительного бака, так и к его монтажу.

Среди особенностей обустройства закрытых систем следует отметить ряд моментов:

1. Монтировать расширительный бак отопительной конструкции надо в том месте, где течение воды максимально приближено к ламинарному типу, при котором наблюдается минимум завихрений. Наиболее оптимальное решение – установить устройство на прямом отрезке разлива, но до места расположения циркуляционного насоса. Что интересно: высота крепления устройства относительно котла или напольного покрытия не имеет значения, поскольку принцип работы расширительного бака основан на необходимости компенсации теплового расширения и гашении гидроударов, а воздух без проблем можно стравить посредством воздушных кранов.
2. В комплектации производителей устройства нередко оснащаются предохранительным клапаном для сброса избыточного давления. Но покупателю лучше изначально убедиться, что он имеется. В случае отсутствия его лучше приобрести и расположить рядом с баком.
3. Нагревательные котлы, использующие в своей работе электричество или газ, оборудованные электронными термостатами, очень часто продают со встроенным расширительным баком и циркуляционным насосом. Отправляясь за оборудованием, нужно убедиться, что они требуются для функционирования отопительной системы.
4. Мембранные расширительные баки имеют принципиальное отличие от устройств, используемых в открытых системах отопления, и это их расположение в пространстве. Теплоноситель должен поступать в мембранный бак для системы отопления сверху и эта особенность позволяет полностью удалять воздух из камеры, предназначенной для жидкости.
5. Расширительные бачки для водяных отопительных систем должны иметь минимальный объем, равный 1/10 части всего количества теплоносителя, находящегося в системе. Больший параметр допускается, а вот меньший представляет опасность. Примерный вариант расчета объема воды, исходя из мощности котла, выглядит следующим образом – на один киловатт требуется 15 литров теплоносителя.
6. Смонтированный рядом с устройством и подпитывающим вентилем (он соединяет отопление с водопроводом) манометр может значительно помочь. Такая неприятная ситуация как залипший золотник предохранительного клапана происходит нередко (прочитайте также: “Предохранительный клапан на отопление – какие бывают, как правильно использовать”).
7. Когда клапан сбрасывает давление в расширительном бачке отопления довольно часто, то это означает, что требуемый объем устройства рассчитан неверно. Но его менять на новое изделие не следует. Нужно приобрести еще один предохранительный клапан и подключить параллельно.
8. Вода, которая используется в отопительных системах, обладает низким коэффициентом температурного расширения. Если использовать незамерзающий теплоноситель (чаще всего это этиленгликоль), потребуется расширительный бак большего объема или установка еще одного, дополнительного устройства. Читайте также: “Незамерзающая жидкость для систем отопления – делаем правильный выбор”.

Смонтированный по всем правилам расширительный бак в закрытых системах выглядит следующим образом: к нему теплоноситель подведен сверху, он укомплектован предохранительным клапаном и манометром. Читайте также: “Аккумуляторный бак для отопления”.
Ознакомьтесь с видео о принципе работы расширительного бака для отопления:

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.

Источники:

http://ogon.guru/otoplenie/komponenti-sistemi/gde-stavit-bak.html

http://teplospec.com/montazh-remont/rasshiritelnyy-bak-dlya-otopleniya-neobkhodimost.html

Зачем нужен расширительный бак в системе отопления