Расширительный бак для отопления – необходимость

Место бака в системе отопления

Открытая система

В открытых схемах отопления, расширительную ёмкость полагается устанавливать в самой высокой точке (можно на чердаке, под крышей дома), недалеко от котла.

Такое расположение способствует хорошей циркуляции и удалению скапливающегося в трубах воздуха.

Переливной патрубок агрегата соединяется с канализацией, чтобы слив жидкости проходил автоматически.

Вне отапливаемого помещения, ёмкость должна быть утеплена. Сделать это можно обычной стекловатой или пенополистиролом.

Закрытая система

Закрытый бак можно монтировать практически в любой точке системы. Традиционно его устанавливают в обратной магистрали перед котлом.

Если расположить бак после циркуляционного насоса так, что вода будет под напором «вдавливаться» в него, это создаст избыточное давление на диафрагму. Лучше, чтобы насос «высасывал» из расширителя жидкость. По ходу движения теплоносителя должно получиться: расширитель, насос, котёл.

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.

Для чего нужен расширительный бак?

В процессе нагрева вода имеет свойство расширяться – при повышении температуры увеличивается объем жидкости. В контуре отопительной системы начинает расти давление, которое разрушительно может воздействовать на газовое оборудование и целостность труб.

Расширительный бак (экспанзомат) выполняет функцию дополнительного резервуара, в который давлением выдавливает образовавшиеся в результате нагрева излишки воды. Когда жидкость остывает и давление стабилизируется, она по трубам возвращается обратно в систему.

Расширительный бак выполняет функцию защитного буфера, он гасит гидроудары, которые постоянно образуются в системе отопления из-за частого включения и выключения насоса, а также исключает вероятность возникновения воздушных пробок.

Чтобы уменьшить вероятность образования воздушных пробок и не допустить повреждения газового котла гидроударом, расширительный бачок следует монтировать перед теплогенератором, на обратке

Существует два разных варианта исполнения демпферных емкостей: открытые и закрытые типы. Они отличаются не только конструкцией, но и способом, а также местом монтажа. Рассмотрим особенности каждого из этих типов подробнее.

Расширительный бак открытого исполнения

Бачок открытого типа монтируют в верхней точке системы отопления. Изготавливаются емкости из стали. Чаще всего они имеют прямоугольную или цилиндрическую форму исполнения.

Обычно устанавливают такие расширительные баки на чердаке или мансарде. Возможен монтаж под крышей

Обязательно нужно уделить внимание теплоизоляции конструкции

В структуре емкости открытого типа имеется несколько отводов: для ввода воды, отвода остывшей жидкости, подвод контрольной трубы, а также выводная трубка для отвода теплоносителя в канализацию. Подробнее об устройстве и видах бака открытого типа мы писали в другой нашей статье.

Функции бака открытого типа:

• контролирует уровень теплоносителя в контуре отопления;
• если в системе температурный режим понизился, он компенсирует объем теплоносителя;
• когда меняется давление в системе, бак выполняет функцию буферной зоны;
• излишки теплоносителя удаляет из системы в канализацию;
• выводит воздух из контура.

Несмотря на функциональность открытых расширительных баков, они уже практически не используются. Поскольку имеют множество недостатков, например, большой размер емкости, склонность к коррозии. Их установка производится в системы отопления, которые работают только с естественной циркуляцией воды.

Экспанзомат закрытого типа

В системах отопления с закрытым контуром обычно монтируется расширительный бак мембранного типа, он оптимально подходит для любого типа газового котла и обладает большим количеством преимуществ.

Экспанзомат – это герметическая емкость, которая посредине разделена эластичной мембраной. В первой половине будут размещаться излишки воды, а во второй – обычный воздух или азот.

Закрытые расширительные баки для отопления, как правило, окрашены в красный цвет. Внутри бачка расположена мембрана, она выполнена из резины. Необходимый элемент для поддержания давления в расширительном бачке

Компенсационные баки с мембраной могут выпускаться в виде полусферы или в форме баллона. Что вполне подходит для использования в системе отопления с газовым котлом. Рекомендуем детальнее ознакомиться с особенностями монтажа баков закрытого типа.

Достоинства мембранных типов бачков:

• простота самостоятельной установки;
• устойчивость к коррозии;
• работа без регулярной доливки теплоносителя;
• отсутствие контакта воды с воздушной средой;
• работоспособность в условиях повышенной нагрузки;
• герметичность.

Газовое навесное оборудование обычно комплектуется расширительным баком. Но не всегда дополнительный резервуар с завода настроен правильно и может сразу же включатся в работу отопления.

Как правильно рассчитать объём бачка для систем отопления?

Чтобы правильно рассчитать объем расширительного резервуара, учитывают несколько факторов, которые влияют на этот показатель:

1. Ёмкость экспансомата напрямую зависит от количества воды в отопительной системе.
2. Чем выше допустимое значение давления в системе, тем меньшего размер бачок вам потребуется.
3. Чем выше температура, до которой нагревается теплоноситель, тем больше должен быть объем устройства.

Справка. Если подобрать расширительный резервуар слишком большого объёма, то он не обеспечит необходимого давления в системе. Маленький бак не сможет вместить в себя весь излишек теплоносителя.

Формула расчёта

Vб=(Vс * Z)/N, в которой:

Vc — объём воды в системе отопления. Чтобы рассчитать этот показатель, умножьте мощность котла на 15. Например, если мощность котлоагрегата составляет 30 кВт, то количество теплоносителя будет 12*15 = 450 л. Для систем, где задействуют аккумуляторы тепла, к полученной цифре надо прибавить ёмкость каждого из них в литрах.

Z — показатель расширения теплоносителя. Этот коэффициент для воды составляет 4%, соответственно при расчёте берём число 0.04.

Внимание! Если в качестве теплоносителя используется другое вещество, то берётся соответствующий ему коэффициент расширения. Например, для 10-%-ного этиленгликоля он составляет 4.4%. N — показатель эффективности расширения бака

Поскольку стенки прибора изготовлены из металла, он может немного увеличиваться или уменьшаться в объёме под воздействием давления. Чтобы вычислить N, понадобится следующая формула:

N — показатель эффективности расширения бака. Поскольку стенки прибора изготовлены из металла, он может немного увеличиваться или уменьшаться в объёме под воздействием давления. Чтобы вычислить N, понадобится следующая формула:

N= (Nmax—N)/(Nmax+1), где:

Nmax — максимальный показатель давления в системе. Это число равно от 2.5 до 3 атмосфер, чтобы узнать точную цифру, посмотрите, на какое пороговое значение настроен предохранительный клапан в группе безопасности.

N — начальное давление в расширительном резервуаре. Эта величина составляет 0.5 атм. на каждые 5 м высоты системы отопления.

Продолжая пример с котлом мощностью 30 кВт, допустим, что Nmax — 3 атм., высота системы не превышает 5м. Тогда:

N=(3—0.5)/(3+1)=0.625;

Vб = (450*0.04)/0.625 = 28.8 л.

Важно! Объёмы расширительных баков, имеющихся в продаже, соответствуют определённым стандартам. Поэтому не всегда возможно купить бак ёмкостью, точно совпадающей с расчётным значением. В такой ситуации приобретайте устройство с округлением в бо́льшую сторону, поскольку если объем будет немного меньше необходимого, это может нанести вред системе

В такой ситуации приобретайте устройство с округлением в бо́льшую сторону, поскольку если объем будет немного меньше необходимого, это может нанести вред системе.

Расчет объема

Есть очень простая методика определения объема расширительного бачка для отопления: высчитывается 10% от объема теплоносителя в системе. Его вы должны были высчитать при разработке проекта. Если этих данных нет, можно объем определить опытным путем — слить теплоноситель, а потом залить новый, измерив его при этом (пустить через счетчик). Второй путь — высчитать. Определить объем труб в системе, добавить объем радиаторов. Это и будет объем системы отопления. Вот от этой цифры находим 10%.

Форма может быть разной

Второй способ определить объем расширительного бака для отопления — высчитать его по формуле. Тут тоже потребуется объем системы (обозначен буквой C), но еще нужны будут другие данные:

• максимальное давление Pмакс, при котором может работать система (обычно берут максимальное давление котла);
• начальное давление Pмин — с которого система начинает работу (это давление в расширительном баке, указано в паспорте);
• коэффициент расширения теплоносителя E (для воды 0,04 или 0,05, для антифризов указано на этикетке, но обычно в пределах 0,1-0,13);

Имея все эти значения высчитываем точный объем расширительного бака для системы отопления по формуле:

Формула расчете объема расширительного бака для отопления

Расчеты не очень сложные, но стоит ли с ними возиться? Если система открытого типа ответ однозначен — нет. Стоимость емкости от объема зависит не очень сильно, плюс ко всему его можно сделать самостоятельно.

Расширительные баки для отопления закрытого типа стоит посчитать. Их цена от объема зависит сильно. Но, в данном случае, лучше все-таки брать с запасом, так как недостаточный объем приводит к быстрому износу системы или даже к выходу ее из строя.

Если в котле есть расширительный бак, но его емкости для вашей системы недостаточно, ставят второй. В сумме они должны давать необходимый объем (установка ничем не отличается).

К чему приведет недостаточный объем расширительного бачка

При нагревании теплоноситель расширяется, его излишки оказываются в расширительном баке для отопления. Если весь излишек не помещается, он стравливается через клапан аварийного сброса давления. То есть теплоноситель уходит в канализацию.

Принцип работы в графическом изображении

Потом, когда температура понижается, объем теплоносителя уменьшается. Но так как его в системе уже меньше чем было, давление в системе падает. Если недостаток объема незначительный, такое понижение может быть некритичным, но если его слишком мало, котел может не работать. У этого оборудования есть нижний предел давления, при котором оно работоспособно. При достижении нижнего предела оборудование блокируется. Если вы в это время находитесь дома, сможете исправить ситуацию, добавив теплоносителя. Если же вас нет, система может разморозиться. Кстати, работа на пределе тоже ни к чему хорошему не приводит — оборудование быстро выходит из строя. Потому лучше слегка перестраховаться и взять чуть больший объем.

Типы мембранных баков

Существует два основных типа расширительного мембранного оборудования.

Прибор со сменной мембраной

Главная отличительная особенность – возможность замены мембраны. Она вынимается через специальный фланец, который держится на нескольких болтах. При этом нужно учесть, что в приборах большого объема для стабилизации мембраны ее дополнительно закрепляют задней частью к ниппелю. Еще одна особенность устройства в том, что вода, заполняющая бак, остается внутри мембраны и не контактирует с внутренней частью бака. Что оберегает металлические поверхности от коррозии, а саму воду от возможного загрязнения и существенно продляет срок эксплуатации оборудования.  Выпускаются такие модели, как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении.

Устройства со сменной мембраной отличаются более долгим сроком службы, поскольку наиболее уязвимый элемент системы можно заменить и вода не соприкасается с металлическим корпусом прибора.

Устройство со стационарной диафрагмой

В таких устройствах внутренняя часть бака разделена на две части жестко закрепленной мембраной. Она не подлежит замене, следовательно, при выходе ее из строя, оборудование придется менять. В одной части устройства содержится воздух, в другой – вода, которая напрямую контактирует с внутренней металлической поверхностью прибора, что может провоцировать ее быструю коррозию. Для предотвращения разрушения металла и загрязнения воды внутренняя поверхность водной части бака покрывается специальной краской. Однако такая защита не всегда долговечна. Выпускаются устройства горизонтального и вертикального типов.

Как и где ставится расширительный бак

Итак, мы собираемся своими руками спроектировать и собрать систему отопления. Если она еще и заработает — нашей радости не будет предела. Есть ли инструкция по установке расширительного бачка?

Открытая система

В этом случае ответ подскажет простой здравый смысл.

Открытая система отопления представляет собой, в сущности, один большой сосуд сложной формы со специфичными конвекционными потоками в нем.

Установка котла и отопительных приборов в нем, как и монтаж трубопроводов, должны обеспечить две вещи:

1. Быстрый подъем нагретой котлом воды в верхнюю точку отопительной системы и ее слив через отопительные приборы самотеком;
2. Беспрепятственное перемещение пузырьков воздуха туда, куда они устремятся в любом сосуде с любой жидкостью. Вверх.

1. Установка расширительного бачка отопления в открытой системе всегда выполняется в ее верхней точке . Чаще всего — вверху разгонного коллектора однотрубной системы. В случае домов верхнего розлива (хоть вам и едва ли придется их проектировать) — в верхней точке розлива на чердаке.
2. Сам бачок для открытой системы не нуждается в запорной арматуре, резиновой мембране и даже в крышке (разве что для защиты от мусора) . Это простой открытый сверху водяной бак, в который всегда можно долить ведро воды взамен испарившейся. Цена такого изделия равна стоимости нескольких сварочных электродов и квадратного метра стального листа толщиной 3-4 миллиметра.

Так выглядит расширительный бак для открытой системы отопления. При желании в люк в нем можно вывести водоразборный кран от водопровода. Но куда чаще он по мере испарения воды доливается обычным ведром.

Закрытая система

Здесь и к выбору бака, и к его монтажу придется отнестись достаточно серьезно.

Давайте соберем и систематизируем основную информацию, доступную на тематических ресурсах.

Монтаж расширительного бака системы отопления оптимален в том месте, где течение воды наиболее близко к ламинарному, где в отопительной системе минимум завихрений. Самое очевидно решение — расположить его на прямом участке розлива перед циркуляционным насосом. При этом высота относительно пола или котла значения не имеет: назначение бачка — компенсировать тепловое расширение и гасить гидроудары, а воздух мы прекрасно стравим через воздушные краны.

Типичная схема установки бачка. Его расположение в однотрубной системе будет таким же — перед насосом по ходу воды.

• Баки в заводской комплектации иногда снабжаются предохранительным клапаном, сбрасывающим избыточное давление. Однако лучше перестраховаться и убедиться, что в вашем изделии он есть. Если нет — докупить и смонтировать рядом с баком.
• Электрические и газовые котлы с электронными термостатами зачастую поставляются с встроенными циркуляционным насосом и расширительным баком отопления. Прежде, чем отправляться за покупками — убедитесь, что они вам нужны.
• Принципиальное отличие мембранных расширительных баков от тех, что используются в открытых системах — их ориентация в пространстве. В идеале теплоноситель должен поступать в бак сверху. Эта тонкость монтажа призвана полностью удалить воздух из того отсека бака, который предназначен для жидкости.
• Минимальный объем расширительного бачка для водяной системы отопления берется примерно равным 1/10 объема теплоносителя в системе. Больше — допустимо. Меньше — опасно. Объем воды в отопительной системе можно грубо рассчитать, отталкиваясь от тепловой мощности котла: как правило, берется 15 литров теплоносителя на киловатт.
• Манометр, смонтированный рядом с расширительным баком и подпитывающим вентилем (соединяющим отопление с водопроводом), может оказать вам неоценимую услугу. Ситуация с залипшим золотником предохранительного клапана, увы, не так уж редка.
• Если клапан сбрасывает давление слишком часто — это явный признак того, что с объемом расширительного бачка вы просчитались. Совсем не обязательно менять его. Достаточно приобрести еще один и подключить его параллельно.
• Вода имеет сравнительно низкий коэффициент температурного расширения. Если вы перейдете с нее на незамерзающий теплоноситель (например, этиленгликоль), вам опять-таки понадобится увеличить объем расширительного бака или установить дополнительный.

Расширительный бак на фото смонтирован по всем правилам: теплоноситель подведен сверху, бак снабжен манометром и предохранительным клапаном.

Неисправности в работе расширительного бака и способы их устранения

Стандартное обслуживание бака заключается в периодическом осмотре его корпуса (и закрашивании вмятин или пятен коррозии при необходимости), проверке давления в газовой камере раз в 2-3 месяца, отслеживании целостности мембраны и проведении его замены при обнаружении протечек.

В летнее время или при других длительных простоях системы с бака обязательно сливают воду, устройство во возможности хранится в сухом месте.

В целом качественные  устройства редко выходят из строя, но в последнее время на рынке появилось много поддклок. Например на одном из моих обьектов, за два года мы уже поменяли баки, на новые. Так, что покупайте баки проверенного производителя.

Исключение составляют случаи залипания или износа встроенного предохранительного клапана (при наличии), случайные поломки крышки или механические повреждения корпуса бака, износ мембраны или резиновых уплотнителей.

К признакам неполадок или неправильной работы расширительного бака в контурах отопления относят:

• Резкие скачки давления в системе. В правильно настроенных и функционирующих контурах отопления разница в давлении холодного и максимально нагретого теплоносителя не превышает 0,5-1 бара. В системах с вышедшими из строя или неправильно настроенными баками, наоборот, показатели давления далеки от стабильности.

• Потребность в доливе теплоносителя при отсутствии других утечек.

• Вытечка воды, а не сброс воздуха, при кратковременном нажатии золотника пневматического клапана. Этот признак явно свидетельствует о повреждении и необходимости замены мембраны или самого расширительного бака.

Для проверки работоспособности бака после исключения других проблем (завоздушивания, неисправностей насоса, забивки сетевых фильтров, блокировки теплоносителя арматурой) устройство отключается от системы.

После этого давление камер бака проверяется с помощью манометра и автомобильного насоса. Показатели проверяются в обычном состоянии и после слива теплоносителя, при необходимости давление в баке поднимается до нужного значения.

После этого закрываются все сливные краны, убирается автомобильный насос и манометр, система отопления дополняется теплоносителем и запускается в работу.

При стабильных показаниях давления бак просто оставляется в покое с чуть более частым отслеживанием параметров системы.

Если подкачка камеры не помогла последовательно проверяется:

Для замены мембраны (при наличии такой опции) баки отключаются от системы, разгерметизируются и раскручиваются.

Как правило фланцы мембран размещаются на той же стороне, что и присоединительные патрубки, в ряде случаев каучук удерживают дополнительные крепления, также нуждающиеся в снятии.

Мембрана достается через специальное отверстие, после чего бак промывается от грязи и коррозийных отложений и просушивается.

Новая мембрана вставляется в обратном порядке, ее фланец закручивается после сборки всех дополнительных креплений.

Отремонтированный бак подключается к системе, при необходимости – с корректировкой начального и рабочего давления.

Визуальные признаки неисправностей бака в системах ГВС в целом схожи: в режимах нагрева воды показатели роста давления близки к аварийным, через предохранительный клапан часто сбрасывается вода.

Порядок действий также неизменный: при обнаружении неполадок последовательно проводится диагностика наличия и давления воздуха во внешней камере бака и целостности мембраны.

Поврежденные мембраны в баках для контуров ГВС меняются с учетом потребности использования изделий из пищевой резины, выдерживающих более высокое давление.

Теперь вы знаете ответ на вопрос расширительный бак для отопления закрытого типа установка давление, принципы работы, неисправности и способы их устранения.

Место установки

Расширительный бак для отопления закрытого типа устанавливается на прямом участке перед циркуляционным насосом. Перед, в том смысле, что насос гонит воду от расширительной емкости, а не в нее. В таком случае расширитель работает более корректно.

Место для установки мембранного расширительного бака

Для установки мембранного бака, монтируют тройник, от него идет труба, к которой подключается емкость. Высота установки не имеет значения. Но перед баком и за ним лучше поставить отсечные краны. Мембрана, выходит из строя раз в несколько лет. Еще чаще приходится его проверять, подкачивать. Чтобы для обслуживания не приходилось останавливать и сливать систему и ставят запорный кран. Его перекрывают и можно бачок снимать, проверять, ремонтировать.

В самой высокой точке

В системах открытого типа, место установки расширительного бака выбирается исходя из других соображений. Его ставят в самой верхней точке системы. В этом случае он работает еще и как воздухосборник. Пузырьки воздуха стремятся вверх, а если в самой верхней точке стоит расширительный бачок, они тут и поднимаются на поверхность, выходя в атмосферу. Так что такой бак намеренно делают негерметичным, чтобы воздух из системы отопления имел возможность выходить естественным путем.