Виды расширительных баков
Есть две системы водяного отопления — открытая и закрытая. В закрытой системе циркуляция теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом. Он дополнительного давления не создает, просто проталкивает воду с заданной скоростью по трубам. В такой системе отопления стоит расширительный бак для отопления закрытого типа. Закрытым он называется потому, что представляет собой герметичную емкость, которая разделена на две части эластичной мембраной. В одной части находится воздух, в другую вытесняется лишний теплоноситель. Из-за наличия мембраны бак называют еще мембранным.
Закрытого типа
Открытая система отопления наличия циркуляционного насоса не предусматривает. В данном случае расширительный бак для отопления — это просто любая емкость — хоть ведро — к которой подведены трубы отопления. Для него не требуется даже крышки, хотя она может быть.
Открытого типа
В самом простом варианте это сваренная из металла емкость, которую устанавливают на чердаке. Есть у этого варианта существенный недостаток. Так как бак негерметичный, теплоноситель испаряется и необходимо следить за его количеством — все время доливать. Делать это можно вручную — из ведра. Это не очень удобно — есть риск забыть пополнить запасы воды. Это грозит тем, что система завоздушится, что в может привести к ее поломке.
Более удобен автоматизированный контроль уровня воды. Правда, тогда на чердак, кроме труб отопления, придется еще тянуть водоснабжение а также куда-то выводить переливной шланг (трубу) на случай переполнения бака. Зато отпадает необходимость регулярно проверять количество теплоносителя.
Назначение расширительного бака для воды
Расширительный бак для котла является обязательным элементом системы отопления, который защищает ее от поломок. Они могут возникнуть в результате увеличения давления и объема теплоносителя, что происходит при его нагревании.
Расширительный бак служит для накапливания жидкости в процессе работы системы
При повышении температуры жидкости в системе во время ее циркуляции, объем теплоносителя возрастает на 4-6%. Это довольно большое значение, которое может стать причиной возникновения мощного гидроудара, поскольку для сбора избытка жидкости в системе из труб и радиаторов нет свободного места. Для ее накопления используется расширительный бак, где теплоноситель остывает, и снова возвращается в систему. Это необходимо для восполнения ее полного объема.
При возникновении гидроудара может произойти поломка радиаторов, фитингов, разрыв трубы и выдавливание прокладок, что потребует дорогостоящего ремонта. Расширительный бак представлен в двух разновидностях: открытого и закрытого типа. В первом случае конструкция представлена однообъемной емкостью, которая сообщается с атмосферой. Расширительный бак для системы отопления открытого типа устанавливается на самой высокой точке системы, что обеспечит естественное возвращение после остывания избытков теплоносителя обратно в сеть.
Расширительные баки закрытого типа представлены герметичными сосудами, у которых одна часть заполнена газом или воздухом, что находится под определенным давлением, а другая – жидкостью. При нагреве теплоноситель поступает в экспанзомат, сжимая при этом газ. После того как жидкость охладится, она снова возвращается в систему, а разница в объемах компенсируется газом.
Расширительный бак в обязательном порядке устанавливается в системах отопления, которые монтируются на больших площадях, которые характеризуются значительным объемом жидкости. Также расширитель необходим при большой длине труб для контроля давления в системе. Бак в обязательном порядке устанавливается при использовании газового котла, поскольку газ сильно нагревает теплоноситель, что способствует быстрому увеличению внутреннего давления.
Внутреннее обустройство расширительного бака объемом 25 л
Расширительный бак для отопления открытого типа: характеристика устройства
Открытый расширительный бак для отопления имеет простую конструкцию в виде прямоугольной или цилиндрической емкости, оснащенной крышкой, которая предотвращает попадание частиц грязи в систему. Расширитель должен иметь патрубок, к которому будет подводиться труба от системы отопления. Емкость также должна быть оснащена сливным краном, который понадобиться для отведения жидкости в канализацию, в случае накопления ее в больших объемах.
Для безопасной эксплуатации расширительный бак должен иметь переливную трубу для отведения лишней воды в сливную сеть в случае переполнения бака. Также к нему должна быть подведена труба водоснабжения для пополнения системы отопления водой.
Расширительные баки для отопления открытого типа могут быть изготовлены из любого материала. Это может быть листовая сталь, нержавейка или пластик. Главным условием является то, что он должен быть термостойким, поскольку теплоноситель нагревается до высоких температур.
Строение расширительного бака мембранного типа: 1 – металлический корпус, 2 – патрубок, 3 – мембрана между двумя камерами бака, 4 – камера, заполняемая теплоносителем, 5 – воздушная камера, 6 – ниппель
Принцип работы расширительного бачка системы отопления
Принцип работы бака заключается в следующем. Разогретая до значительной температуры жидкость начинает увеличиваться в объеме, тем самым способствуя повышению давления в системе. Излишки жидкости выдавливаются в расширительный бак, где она будет находиться до момента остывания, после чего самотеком возвратится обратно с систему отопления. Данный процесс выполняется циклично.
Расширительный бак для системы отопления открытого типа оснащен несколькими патрубками:
- для соединения расширительной трубы, через которую поступает теплоноситель;
- для циркуляционной трубы, что отводит воду из системы;
- контрольной трубы, предназначенной для регулировки наполненности системы и
- ликвидации из нее воздуха;
- переливной трубы, для удаления излишков жидкости.
Также конструкцией предусматривается запасной патрубок с краном, через который вода сбрасывается при ремонте системы.
Принцип работы расширительного бака системы отопления
В случае достижения жидкостью максимального уровня, вода будет поступать через переливную трубу в канализацию, в случае подключения к ней. Если на переливе установлен патрубок с краном, необходимо периодически проверять уровень воды в баке простым открытием запорной арматуры. При установке расширительного бака для отопления, его можно оснастить реле верхнего и нижнего уровней, которые могут подавать звуковой или световой сигнал, когда жидкость доходит до максимального уровня в точке перелива, или минимального.
Поскольку расширительный бак не является герметичным, часть жидкости, прибывая в контакте с воздухом, испаряется, что требует ее компенсации для нормальной работы системы. Это происходит при непосредственном участии человека, который должен контролировать объем воды в системе и, при необходимости, пополнять его.
Достоинства и недостатки открытого расширителя
Главными преимуществами расширительного бака системы отопления открытого типа является простота конструкции и полная автономность устройства, работа которого не зависит от работоспособности системы. Все процессы в нем происходят согласно естественному круговороту, без использования насосного и прочего оборудования. Также радует доступная цена расширительного бака для отопления открытого типа, которая стартует от 1500 руб.
К недостаткам такой емкости можно отнести:
- необходимость теплоизоляции бака для снижения потерь тепла;
- монтаж дополнительных трубопроводов, что портит эстетичный вид;
Расширительный бак имеет довольно простую конструкцию
- не герметичность резервуара;
- необходимость периодического пополнения воды в системе в результате испарения жидкости. Поскольку вода непосредственно контактирует с воздухом, это может стать причиной возникновения коррозии стальной емкости, что приведет к уменьшению теплоотдачи, появлению шума и снижению периода ее эксплуатации.
В частном доме расширительный бак отопления открытого типа устанавливается в чердачном помещении, лестничном проеме или специально оборудованном боксе, который устанавливается на крыше дома. При достаточной высоте здания его можно расположить внутри жилого помещения в санузле или хозкомнате.
Расширительную емкость устанавливают рядом с котлом отопления
Типы баков
- открытые;
- закрытые.
Открытый
Устанавливается в системах с естественной циркуляцией теплоносителя. Он монтируется в самой верхней точке и представляет собой открытую или полуоткрытую ёмкость круглой или прямоугольной формы.
На определённом уровне в него вставляется трубка для слива излишков теплоносителя. Открытый резервуар обязательно утепляют, чтобы теплоноситель не остывал.
Фото 1. Расширительный бак открытого типа, подходит для отопительных систем с естественной циркуляцией.
Достоинства:
- простота и неприхотливость обслуживания;
- отсутствие дополнительных элементов;
- простота управления.
Недостатки:
- открытость и контакт с атмосферой, вследствие чего возможна коррозия самого устройства;
- из-за открытости наблюдается большое испарение теплоносителя, что приводит к необходимости постоянного контроля за уровнем жидкости;
- установка в верхней точке основного стояка доставляет неудобства при добавлении жидкости в систему.
Закрытый
Резервуар закрытого типа устанавливается в системах отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя. Он представляет собой герметичную ёмкость с установленным краном Маевского для стравливания лишнего воздуха. Для контроля за давлением внутри бака его снабжают барометром. Такой резервуар устанавливается в любом месте помещения.
Фото 2. Расширительный бачок закрытого типа обычно монтируется в отопительных системах с принудительной циркуляцией.
Достоинства:
- полная герметичность системы;
- отсутствие контакта с воздухом, что исключает коррозию труб и радиаторов;
- простота монтажа;
- экономичность.
Недостатки:
- необходимость устанавливать дополнительное оборудование для контроля за давлением внутри ёмкости;
- риск повреждения устройства вследствие скачков давления.
Мембранный
Резервуары мембранного типа — отдельный вид закрытых баков. Они представляют собой герметичную ёмкость с эластичной мембраной внутри.
Мембрана служит для регулировки давления жидкости в системе. Она разделяет резервуар на две части. Одна часть заполнена инертным газом, а другая предназначена для приёма излишков теплоносителя.
При попадании жидкости в одну часть, давление на мембрану усиливается, вследствие чего она сдвигается в ту сторону, где находится воздух. При остывании теплоносителя происходит обратный процесс. Давление со стороны жидкости уменьшается, а сжатый воздух выталкивает мембрану назад.
Мембранные ёмкости могут иметь сменную и несменную мембрану. Во втором случае при поломке придётся заменять расширительный бак полностью, поэтому большей популярностью пользуются ёмкости первого типа.
Достоинства:
- отсутствие контакта с воздухом и, как следствие, предотвращение коррозии металла;
- установка в любом удобном месте внутри помещения;
- отсутствие необходимости теплоизоляции;
- простота монтажа;
- надёжность;
- экономичность, т. к. теплоноситель не испаряется из труб и радиаторов и не охлаждается.
Недостатки:
- невозможность изготовить своими руками без специальных материалов и инструментов;
- периодическая проверка давления инертного газа;
- при поломке конструкции в отдельных случаях придётся заменять резервуар полностью.
Справка! Мембранные баки устанавливаются в системах отопления закрытого типа, использующих насос. Такие системы зависят от наличия электроэнергии.
Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт
Перед проведением расчетов по подбору расширительного бака следует знать, что большинство настенных котлов оборудованы встроенными расширительными баками. Объем встроенного бака указан в технической документации котла. При пересчете объема системы отопления по мощности котла (умножением 1кВт мощности по теплу на 15 литров) сверяют соответствие бака объему сооружаемой системы. При недостатке устанавливается дополнительный бак. Его объем рассчитывается за вычетом встроенного экспанзомата. Напольные котлы, как правило, не имеют встроенного оборудования.
Расчет выглядит следующим образом:
К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375
3,0 – давление в системе, максимальное, атм.;
1,5 – давление воздуха за мембраной, атм.;
0,375 – показатель эффективности бака, К.
Объем теплоносителя: В = 31х15 = 465 литров.
Тогда объем бака составит:
А = 465х0,04/0,375 = 49,6 литра.
Выбирается расширительный бак объемом не менее 50 литров с давлением воздуха в 1,5 атм. Общий способ подбора (10% от А) показывает необходимость применения бака объемом не менее 46,5 литров. В таком случае размер экспанзомата всегда округляется до большего объема – 50 литров.
Давление воздуха, включенное в расчет (1,5 атмосферы), можно изменить. На расширительных баках имеется встроенный клапан для заполнения воздухом. К нему можно подключить ручной насос и поднять давление в случае, если заводское давление составляет меньшую величину
При этом необходимо соблюдать осторожность – при значительном повышении давления можно повредить мембрану, поэтому процесс нужно контролировать по манометру. Клапан также выполняет функцию сброса давления при его поднятии до предельных значений
Расчет объема расширительного бака выполняется по специальной методике. Ниже приведены алгоритмы вычислений для систем отопления открытого и закрытого типа. Применение представленных рекомендаций поможет получить точный результат без обращения к профильным специалистам и калькулятору.
Установка в системе отопления закрытого типа
По мнению экспертов, установка подобного прибора может проводиться в любой точке отопительной системы, но лучше всего закреплять расширительный бак на трубопроводе перед циркуляционным насосом.
Обратите внимание! Есть и исключение из этого правила: резервуар нельзя устанавливать после насоса или сразу за котлом, ведь в нём будет скапливаться избыточное давление.
Расширительный бак в закрытой системе отопления
Монтаж ёмкости может осуществляться в любом положении, но верхнее расположение воздушной камеры считается оптимальным вариантом. В данном случае пузырьки воздуха будут стремиться кверху. Они не попадут в теплоноситель, что предотвратит возникновение аварийных ситуаций даже при повреждении прокладки. Для отвода скопившегося воздуха в закрытой системе отопления предусмотрен специальный клапан.
Обратите внимание! Идеальным вариантом будет установка расширительного бачка перед отопительным прибором, котлом и насосом, на обратном трубопроводе (здесь стабильное давление).
Прибор фиксируют на трубе при помощи фитингов на тройнике, перед бачком и после устанавливают кран. Он необходим для проверки и обслуживания устройства перед запуском отопительной системы. Чтобы определить исправность ёмкости, перекрывают кран, включают отопление и наблюдают за показаниями манометра.
Когда стрелка достигнет единицы, открывают вентиль и смотрят на циферблат манометра. При исправности резервуара давление должно опуститься до 0,2 атмосферы. Это связано с вытеснением лишней жидкости.
Во время эксплуатации отопительной системы возникают случаи, когда объёма компенсационной ёмкости не хватает для эффективной работы отопления. В этом случае нет необходимости снимать бачок и заменять его большим по объёму резервуаром. Будет целесообразнее установить дополнительную ёмкость.
Схема подключения расширительного бака в систему отопления закрытого типа
Если расширительный бак устанавливают в отопительную систему с естественной циркуляцией теплоносителя, то здесь необходим паровой клапан. Основной задачей такого прибора считается сброс лишнего давления, которое возникает во время нагревания жидкости выше рекомендованных температур.
Почему падает давление в системе отопления
Причины такого явления могут быть самыми разными:
- Воздушные пробки – проблема часто возникает в самом начале эксплуатации. От нее избавит установка воздухоотводчиков. Воздух через них постепенно выйдет сам.
- Неисправности в мембранном баке – неправильно выставленное давление, прорывы мембраны, дефекты ниппеля. В результате давление внутри бака падает, и он полностью заполняется теплоносителем. Нужно подкачать воздушную подушку в гидробаке, а если проблема не исчезает, провести ремонт демпфера.
- Неправильная работа котла – здесь надо вызывать специалистов, обслуживающих газовые сети. Самостоятельно ремонтировать котлоагрегат нельзя.
- Проблемы с насосом – если он плохо качает, лучше обратиться к специалистам, занимающимся ремонтом насосного оборудования.
- Течь – чтобы обнаружить место протекания, нужно осмотреть всю систему – трубы, радиаторы отопления, расширительный бак. Протекающие места – отремонтировать.
Обслуживание расширительного бака
Нельзя преуменьшать роль такого устройства, как расширительный бачок системы отопления инструкция этого прибора предоставляет перечень правил его обслуживания. К ним относят:
- Один раз в полгода необходимо проверять бак на внешние повреждения – коррозию, вмятины, подтеки. Если вдруг такие повреждения найдены, то обязательно нужно устранить их причину.
- Один раз в полгода нужно проверять начальное давление газового пространства на соответствие расчетному показателю.
- Один раз в полгода проверяется целостность мембраны. В случае обнаружения ее нарушения нужно заменить ее (если такая возможность предусмотрена).
- Если бак не будет использоваться долгое время, то нужно держать его в сухом месте, слив из него воду.
Далее о том, как проверить расширительный бак отопления – его начальное давление газового пространства. Для этого следует отключить бак от отопительной системы, дренировать с него воду, к ниппелю газовой полости подключить манометр. Если давление ниже, чем то, которое было установлено тогда же, когда происходила настройка расширительного бака для отопления – через этот же ниппель бак нужно накачать компрессором.
Показания манометров при правильной работе расширительного бака
Проверка целостности мембраны – это тоже важный момент. Если вдруг во время проверки давления газового пространства после того, как вы дренировали воду, через дренажный кран идет воздух, а давление в газовой полости уменьшилось до атмосферного – то мембрана пробита.
Чтобы заменить мембрану, нужно пройти несколько этапов. Первым делом, бак отсоединяется от отопительной системы, затем его нужно дренировать. Далее давление газовой полости сбрасывается через ниппель. Фланец мембраны демонтируется. Находится он в области патрубка для соединения с трубами. Мембрана, входящая в устройство расширительного бака для отопления, извлекается из отверстия внизу корпуса.
Затем нужно проверить внутреннюю часть корпуса, чтобы там не было загрязнений и коррозии, если они есть – нужно их удалить и промыть водой, после чего высушить. Чтобы убрать коррозию, нельзя использовать средства, включающие масла! Держатель мембраны вставляется в отверстие вверху мембраны. Болт вворачивается в держатель мембраны, она ставится в корпус, а держатель отводится в отверстие в дно корпуса. Затем держатель фиксируется гайкой. После этого на корпус ставится фланец мембраны.
Любая современная система отопления не «представляет» своего существования без надежного компенсатора теплового расширения теплоносителя в ней — расширительного бака.
Практический расчет расширительного бака для отопления довольно прост — необходимо «вооружиться» несколькими формулами и определиться с исходными рабочими параметрами системы.
Сейчас эффективно используются расширительные баки закрытого типа. Открытые варианты этих функциональных устройств использовались преимущественно в системах с естественно циркулирующим теплоносителем. Они имеют значительные габариты и низкую эффективность. Поэтому постепенно применение такого типа баков сходит на «нет».
Баки закрытого типа конструкционно представляют собой герметичную емкость цилиндрической или «таблетированной» формы.
Мембранный расширительный бак «таблетка»
Мембранный расширительный бак
Внутри бак разделен мембранной перегородкой на воздушную и жидкостную камеры — это бак диафрагменного типа. Также возможно конструкционно использование внутри бака «балонной» эластичной камеры из термостойкой резины.
Схематическое устройство расширительного бака
Принцип действия основан на расширении объема теплоносителя в жидкостном отсеке, который приводит к деформации эластичной перегородки (баллона). Уменьшение объема воздушной камеры приводит к повышению давления воздуха (газа) в ней. Превышение допустимого давления приводит к срабатыванию предохранительного клапана. Такова упрощенная схема действия этого бака.
Но нормальное и безопасное функционирование системы возможно только при правильном расчете расширительного бака для отопления. Игнорирование или неграмотный расчет объема расширительного бака приведет или к недостаточному давлению в системе, или к превышению давления в ней и аварийному сбросу избытка теплоносителя.
Расчет объёма расширительного бака отопления
Для безопасной работы отопительной системы необходима установка специального оборудования – воздухоотводчика, спускного клапана и расширительного бака. Последний предназначен для компенсации теплового расширения горячей воды и уменьшения критического давления до нормальных показателей.
Бак закрытого типа
Фактический объем расширительного бака для системы отопления — величина не постоянная. Это объясняется его конструкцией. Для закрытых схем теплоснабжения устанавливают мембранные модели, разделенные на две камеры. Одна из них заполнена воздухом с определенным показателем давления. Он должен быть меньше критического для отопительной системы на 10% -15%. Вторая часть заполняется водой из патрубка, подключенного к магистрали.
Для расчета объема расширительного бака в отопительной системе нужно узнать коэффициент его заполнения (Кзап). Эту величину можно взять из данных таблицы:
Помимо этого показателя потребуется определить дополнительные:
- Нормированный коэффициент теплового расширения воды при температуре +85°С, Е – 0,034;
- Общий объем воды в отопительной системе, С;
- Начальное (Рмин ) и максимальное (Рмакс ) давление в трубах.
Дальнейшие вычисления объема расширительного бака для системы отопления выполняются по формуле:
Если в теплоснабжении используется антифриз или другая незамерзающая жидкость – значение коэффициента расширения будет больше на 10-15%. Согласно этой методике можно с большой точность рассчитать вместимость расширительного бака в отопительной системе.
Открытый расширительный бачок
Для вычисления объема можно воспользоваться менее трудоемкой методикой. К нему предъявляются меньшие требования, так как фактически он необходим для контроля уровня теплоносителя.
Главной величиной является температурное расширение воды по мере повышения ее степени нагрева. Этот показатель равен 0,3% на каждые +10°С. Зная общий объем отопительной системы и тепловой режим работы можно вычислить максимальный объем бака. При этом следует помнить, он может быть заполнен теплоносителем только на 2/3. Предположим, что вместимость труб и радиаторов составляет 450 л, а максимальная температура равна +90°С. Тогда рекомендуемый объем расширительного бака вычисляется по следующей формуле:
Vбак=450*(0,003*9)/2/3=18 литров.
