Зачем нужен расширительный бак 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:

• 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.

Все про расширительный бак для отопления: зачем он нужен, как работает и как его подобрать?

Физические свойства любого теплоносителя практически не позволяют этой жидкости сжиматься. Попытка даже немного уменьшить объём тут же приводит к резкому скачку давления. Вода при нагревании в диапазоне от 20 до 90С расширяется. Эти два свойства объясняют необходимость выделения места в системе для «дыхания» теплоносителя. Расширительный бак для отопления должен обеспечивать безопасную и надёжную работу всех узлов инженерной системы. Длительность её эксплуатации напрямую зависит от того, правильно ли был выбран и установлен этот элемент.

Виды расширительных баков и их сравнение

В отопительной системе могут быть установлены разные виды расширительных баков.

Открытые расширительные баки

Расширительный бак открытого типа – это открытая ёмкость, в которую всегда можно долить теплоноситель. Он не требует наличия запорной арматуры, резиновой мембраны и даже крышки. Обычно ведром через него «доливают» в систему жидкость, хотя от водопровода всегда можно вывести водозаборный кран.

Схема работы расширительного бака открытого типа: 1 – корпус бака; 2 – уровень теплоносителя; 3 – холодная труба; 4 – спускная труба; 5 – предохранительный клапан; 6 – запорный вентиль; 7 – верхняя точка в стояке трубопровода отопительной системы

Несколько десятилетий назад повсеместно использовались открытые конструкции, компенсирующие изменение объёма теплоносителя при естественной циркуляции. Однако постоянный контроль уровня жидкости и её «доливание», сложности монтажа в верхней точке, низкое давление и коррозия металла – всё это привело к выходу на первый план закрытых систем и баков.

Закрытые расширительные баки

Там, где циркуляцию теплоносителя обеспечивает насос, устанавливают баки закрытого типа, именуемые в народе «мембранниками». Он всегда окрашен в красный цвет и конструкционно представляет собой герметичную ёмкость, внутри которой установлена мембрана из технической резины. А вот в синих баках, предназначенных для организации горячего водоснабжения, используется менее долговечная пищевая резина.

Устройство расширительного бака следующее: мембрана в виде баллона или диафрагмы разделяет ёмкость на две части. В верхнюю закачан инертный газ или воздух, а другая отводится для излишков теплоносителя.

С ростом температуры излишки расширяющегося теплоносителя попадают в ёмкость. Объём воздушной камеры уменьшается, и увеличивается давление в камере с воздухом, которое как раз компенсирует высокое давление в системе. При снижении температуры теплоносителя наблюдается обратный процесс.

При низкой температуре теплоносителя бак пустой, а мембрана занимает максимальной возможный объём. При нагревании жидкость начинает заполнять полость между мембраной и ёмкостью. Остывая, теплоноситель сжимается, и воздух начинает «выталкивать» его обратно в систему

Закрытый расширительный бак системы отопления может оснащаться фланцевой (сменной) или несменной мембраной. Единственное, но существенное преимущество последнего типа – его низкая стоимость. Мембрана жестко закреплена по периметру ёмкости. В исходном положении она прижата к внутренней поверхности, та как газом заполнен весь объём. При попадании теплоносителя в расширительный бак давление увеличивается.

При пуске системы существует риск разрыва диафрагмы, поскольку давление возрастает резко. В дальнейшем показания на манометре изменяются плавно и не представляют угрозу для её целостности.

Для того, чтобы предотвратить повреждение мембраны, в отопительных системах большого объёма давление контролируют с помощью манометра. Предохранительный клапан срабатывает при достижении максимально допустимого значения. Обычно оно находится в пределах от трёх с половиной до четырёх бар для частных домов.

Фланцевый расширительный бак имеет несколько преимуществ:

• максимальная величина давления значительно больше, чем у бака с несменной диафрагмой;
• возможность замены мембраны через фланец в случае её повреждения или разрыва;
• вертикальное и горизонтальное исполнение изделий. Это даёт больше вариантов размещения в условиях маленькой котельной.

Какой лучше — открытый или закрытый?

Если сравнивать эксплуатационные и потребительские свойства открытого и закрытого типов, то преимущество последнего доказывают следующие факты:

• закрытый бак не выносится наверх, следовательно, можно сэкономить на трубах;
• мембранные баки имеют меньшие габаритные размеры;
• теплоноситель из закрытого бака точно не испарится;
• минимальные теплопотери, в отличие от требующего дополнительной изоляции открытого бака;
• защита труб и узлов систем от коррозии, которая обеспечивается за счёт отсутствия воздуха;
• закрытая система отопления может работать при высоком давлении, тогда как открытая только при низком;
• эксплуатационные расходы мембранника ниже, что у открытого бака.

Ну а вообще, конечно — выбирать вам.

Прежде чем покупать расширительный бак для отопления, нужно выполнить соответствующие расчёты и спроектировать систему. Более подробно об этом читайте в нашем материале: https://aqua-rmnt.com/voprosy/kak-rasschitat-rasshiritelniy-bak.html.

.

Место бака в системе отопления

Расширительный бак системы отопления служит для того, чтобы компенсировать увеличение объёма теплоносителя в результате его температурного расширения.

Если циркуляция принудительная, то давление в точке подключения агрегата равно статическому давлению в этой точке при данной температуре (правило действуют только при наличии одного мембранника). Если предположить, что оно изменится, то получится, что в закрытой системе появилось из ниоткуда некоторое количество жидкости. Это противоречит здравому смыслу.

Открытая система отопления – это сосуд, имеющий сложную форму, со специфичными конвекционными потоками. Все узлы должны обеспечивать быстрый подъём горячего теплоносителя в верхнюю точку и последующий самотечный слив его через радиаторы в котёл. Помимо этого конструкция системы не должна препятствовать перемещению пузырьков воздуха вверх.

Располагают расширительный бак в этом случае всегда в самой высокой точке однотрубной системы, как правило, вверху разгонного коллектора.

Расчет объёма расширительного бака отопления

Определить объём расширительного бака можно несколькими способами. Во-первых, свои услуги предлагают многочисленные проектировочные бюро и отдельные специалисты. Они для расчётов используют специальное программное обеспечение, которое позволяет учесть все факторы, влияющие на стабильную работу системы отопления. Это всё, конечно, замечательно, но дорого.

Во-вторых, можно самостоятельно выполнить расчет расширительного бака по формулам. Здесь нужно быть особенно внимательным, так как малейшая ошибка может существенно исказить итоговые значения. Учитывается всё: объём системы отопления, вид теплоносителя и его физические характеристики, давление.

В-третьих, можно воспользоваться он-лайн калькуляторами для выполнения расчётов. Правда, в этом случае, лучше перепроверить результаты на нескольких ресурсах, дабы исключить вероятность некорректной работы страницы.

В-четвёртых, можно прикинуть на глаз – удельную ёмкость системы отопления приравнять к 15 л/кВт. Это ориентировочные цифры. Такой способ годится только на стадии технико-экономического обоснования. Уже непосредственно перед покупкой обязательно проводят более точные расчёты.

Способ #1 — расчёт по формулам

Основная формула для расчёта выглядит следующим образом:

где С – общий объём теплоносителя в отопительной системе, л;
Pa min – настроечное (первоначальное) абсолютное давление в расширительном баке, бар;
Pa max – максимальное (предельное) абсолютное давление, которое возможно в расширительном баке, бар.

При расчёте общего объёма отопительной системы учитываются все трубы и радиаторы, тёплые полы и котёл, а также другие элементы. Примерные значения указаны в таблице:

Примечание:
* без учёта объёма аккумулирующих жидкостей;
** усреднённая величина.

В таблице приведены значения коэффициента βt – показателя температурного расширения теплоносителя, которые соответствуют максимальной разнице температур в работающей и неработающей системе.

Теперь рассчитываем Pa min и Pa max по формулам:

По первой формуле рассчитывается абсолютное настроечное давление (h2 подставляется со знаком «минус» при расположении бака ниже точки врезки). По второй формуле определяется абсолютное максимально возможное давление в расширительном баке.

Способ #2 — онлайн калькулятор для расчёта

Для расчёта объёма расширительного бака можно воспользоваться он-лайн калькулятором. Их существует много (http://www.ktto.com.ua/calculation/brh, http://teplo-info.com/otoplenie/raschet_rasshiritelnogo_baka_online и другие). Разберём механизм работы на примере калькулятора, предложенного на сайте http://teplo-as.ru/text/podbor/bak.

* — лучше брать максимально точную цифру. Если данных нет, тогда 1 кВт мощности равен 15 л;
** — должно равняться статическому давлению системы отопления (0,5 бар = 5 м);
*** — это давление, при котором срабатывает клапан безопасности.

Эта методика значительно упрощена и годится только для расчёта индивидуальных систем отопления. Поэтапно разберём схему на конкретном примере:

1. определяем тип теплоносителя: в данном случае это вода. Коэффициент её температурного расширения составляет 0,034 при температуре 85С;
2. рассчитываем объём теплоносителя в системе. Например, для котла мощностью 40 кВт объём воды составит 600 литров (15 литров на 1 Квт мощности). Можно, и это будет более точная цифра, суммировать объём теплоносителя в котле, трубах и радиаторах (если такие данные есть);
3. максимально допустимое давление в системе задаётся пороговым значением, при котором срабатывает клапан безопасности;
4. давление зарядки (начальное) расширительного бака может быть больше либо равно (но ни в коем случае не меньше) гидростатическому давлению отопительной системы в точке врезки мембранника;
5. объём расширения (V) рассчитывается по формуле V = (C* βt)/(1-(Pmin/Pmax));
6. расчётный объём округляем в большую сторону (это никак не скажется на работе системы).

Расширительный бак подбирается так, чтобы компенсировать этот самый расчетный объём (см. таблицу):

Коэффициент заполнения теплоносителем расширительного бака определяется по таблице исходя из комбинации значений максимального и начального давления. Далее расчётный объём умножается на коэффициент и полученная цифра является рекомендуемым объёмом мембранника

Мембранные расширительные баки могут быть использованы при монтаже закрытой системы отопления. Об этом читайте в нашей следующей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/razvodka-otopitelnoj-sistemy/zakrytaya-sistema-otopleniya.html.

Несколько советов напоследок

Важным критерием выбора расширительного бака является настройка клапана безопасности (предохранительного), который является элементом обязательным для экспанзомата (СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов»). Пороговое значение, после которого срабатывает защита, больше допустимого для самого «слабого звена» системы на 10% (такие настройки учитывают разницу высот мембраны и клапана).

Чтобы иметь возможность регулировать предельно допустимое давление в системе, отдавайте предпочтение клапанам с возможностью регулировки. Обязательным требованием ко всем таким защитным устройствам является наличие устройства «подрыва» (принудительного открывания). Оно позволяет периодически проверять работоспособность клапана и не допустить залипания золотника.

Подбор расширительного бака осуществляется с учётом качества, устойчивости к диффузии и эксплуатационных характеристик мембраны (диафрагмы), диапазона рабочих температур, срока эксплуатации. Обязательно убедитесь, что пороговые значения давления в котле и баке совпадают, а также проверьте соответствие мембранника требованиям безопасности и качества, предъявляемым к таким агрегатам.

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:

Источники:

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

http://aqua-rmnt.com/otoplenie/kotelnaya/rasshiritelnyj-bak-dlya-otopleniya.html

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