Как выбрать объем расширительного бака для отопления?

Как выбрать и настроить расширительный бак

Подбираем объем бака.

Подобрать расширительный бак поможет понимание основных функций, которые он выполняет.

Основная задача экспанзомата (как еще его называют от англ. «expanse» — расширять) — забирать на себя избыточный объем теплоносителя, который образуется в результате теплового расширения.

На сколько же увеличивается в объем воды, как основного теплоносителя при нагревании?

При нагревании воды с 10 о С до 80 о С ее объем увеличивается примерно на 4%. Нельзя также забывать, что закрытый расширительный бак состоит из двух частей, в одну из которых поступает избыток расширяющегося теплоносителя, а в другую под давлением закачан газ или воздух.

Учитывая устройство расширительного бака, его объем рекомендуется подбирать как 10 — 12% от объема всей воды в отопительной системе дома:

• в трубах;
• в отопительных приборах;
• в теплообменнике котла;
• небольшой начальный объем воды, которая с начальной температурой под давлением попадает в сам бак (статическое давление в системе обычно выше, чем давление воздуха в экспанзомате).

Как подсчитать объем воды в системе?

Воспользуйтесь небольшой программой, которая поможет рассчитать объем воды в трубах. (Скачать)

Данные об объеме воды в отопительных приборах и в котле можно взять из паспортов конкретного производителя на эти изделия.

Настраиваем бак для работы в системе отопления.

Для настройки экспанзомата воспользуемся рекомендациями известного немецкого производителя подобного оборудования компании Reflex.

Подробную инструкцию можно скачать, кликнув правой кнопкой мыши по ссылке: «Инструкция по монтажу и обслуживанию мембранных расширительных баков Reflex».

Здесь же мы приведем основные принципы настройки бака.

Настраивая бак, мы имеем дело с разными видами давлениями, которые нужно согласовать друг с другом:

P_ст — статическое давление системы (равно высоте столба воды, обусловленное, в свою очередь, высотой системы отопления от точки подсоединения бака до верха последнего самого верхнего элемента);

P₀ — давление воздуха в воздушной камере бака;

P_нач — начальное давление подпитки;

P_расш — давление, создаваемое в системе в результате расширяющейся в объеме воды;

P_кон — давление, которое создается в результате дополнительной подпитки во время выведения системы отопления на верхний рабочий режим по температуре. (Когда в системе участвует давление расширения);

P_кл — давление предохранительного клапана (для частных домов 3 бара);

P_макс — максимальное рабочее давление, на которое рассчитан самый чувствительный элемент системы (обычно теплообменник котла).

Что нужно сделать перед настройкой бака

Все перечисленные виды давления должны быть представлены в барах (1 бар = 10 м). Возьмем за основу двухэтажный дом с высотой отопительной системы 4 м.

Бак должен быть отсоединен от системы отопления или перекрыт краном. Давление в водяной камере должно быть сброшено. При закачке воздуха, давление системы не должно оказывать своего влияния, в противном случае бак не удастся настроить.

То же самое обязательно нужно сделать, когда перед началом отопительного сезона вы проверяется давление в баке, или же когда у вас есть подозрения, что бак перестал работать — прохудилась резиновая груша.

Слева мы предлагаем схему подключения бака к системе отопления.

Есть ли разница, как устанавливать бак: водяным патрубком вверх или вниз? С точки зрения его работы и динамики изменения давления в системе отопления разницы никакой нет. Но вот с точки зрения его работы: в случае неисправности мембраны (когда она прохудилась) — разница есть.

Если бак подключить к системе отопления водяным патрубком вверх, то в случае неработоспособности мембраны бак не сможет отдать воду системе, хотя будет наполнен водой.

А если его подключить наоборот (водяным патрубком вниз), то даже в неисправном виде расширительный бак все еще сможет отдать теплоноситель.

Настройка бака.

Начинаем с P_ст = 4 / 10 = 0,4 бар;

Далее нам нужно создать давление P ₀ (накачать воздух в соответствующую камеру расширительного бака).

Какое давление P₀ необходимо накачивать? Воспользуемся формулой от компании Reflex:

P ₀ = P_ст+ 0,2 бар, или P₀ = 0,4 + 0,2 = 0,6 бар.

Согласно рекомендациям Reflex P₀ > или = 1 бар.

Поскольку высота дома у нас небольшая и сумма P_ст и P₀ меньше 1 бара, принимаем значение P₀ = 1 бар.

Устанавливаем бак в систему или открываем запорную арматуру.

Затем открываем вентиль подпитки и создаем начальное давление в системе P_нач.

До какого значения? В этом нам помогут следующие рекомендации:

P_нач > или = P₀ + 0,3 бара или P_нач = 1 + 0,3 = 1,3 бар.

Теперь включаем котел, разогреваем систему до расчетной температуры, предположим 80 о С, и удаляем воздух из системы, наблюдая по манометру за тем, как создается новое давление — давление расширения P_расш, которое достигнет некоторого значения.

И, наконец , снова включаем подпитку и доводим давление в системе до P_кон, которое должно быть согласно формуле:

Все, расширительный бак готов к работе!

Несколько важных замечаний:

Не всегда нужно открывать подпитку второй раз. Нужно ориентироваться по манометру. Если у вас в системе стоит предохранительный клапан на 3 бара, а манометр уже показывает давление в разогретой системе 2,5 бара, то открывать подпитку второй раз не нужно.

Поднимая давление в системе, даже на небольшой уровень, нужно учитывать элементы системы отопления, которые вы установили. Рабочее давление системы ни в коем случае не должно превышать максимально допустимое для самого чувствительного элемента (смотрите паспорта производителей).

Если мы проверим заводскую настройку расширительных баков, сравнив ее с приведенными здесь рекомендациями, то обнаружим, что эта настройка вполне приемлема для большинства систем отопления частных домов.

«Для чего же тогда все эти выкладки?», — спросите вы. «Зачем все усложнять?»
Отвечаем. Выкладки нужны, чтобы понимать механизм настройки расширительного бака в случаях:

• когда упало или совсем отсутствует давление в воздушной камере;
• когда принимается решение поменять мембрану бака;
• когда нужно настроить расширительный бак для нетипового объекта.

Добавим также, что есть такое понятие, как эффективный полезный объем расширительного бака — количество воды, которое бак может в себя принять и затем вновь отдать системе. Оптимальность этого показателя можно достичь только при правильной настройке бака.

На что влияет этот показатель?

Если сказать просто: от него напрямую зависит объем воды в расширительном баке («запас» бака) и, следовательно, объем воды, который он может отдать обратно системе.

Когда это нужно?

В результате небольших протечек (по капле) или испарения, воды в системе становится меньше. И, пока у бака есть запас воды, он отдает ее системе, давление не падает. Но как только этот запас заканчивается, а процесс потери теплоносителя продолжается. Это приводит к понижению давления и срабатыванию автоматики котла. Система останавливается или же просто не может работать, так как объем воды в ней недостаточен.

Согласитесь, что есть разница, может ли ваш бак при неправильной настройке может взять в себя 100 г воды или он способен компенсировать потери литрами, способствуя тем самым функционированию системы отопления, пока не будет устранена течь, и вновь не будет подпитана система.

Особенно это актуально для загородных домов, где владельцы не живут регулярно, и тогда возникает опасность преждевременной остановки системы отопления и ее разморозки.

Та же способность бака компенсировать объем теплоносителя просто необходима, когда автоматически или вручную понижается температура котла. Теплоноситель нагревается до меньшей температуры, объем его становится также меньшим. И вот тут-то приходит на помощь экспанзомат.

Подбирайте и настраивайте расширительный бак правильно! Желаем удачи!

Делаем подбор расширительного бака для отопления — на что обратить внимание, какой объем выбрать

При создании отопительной системы следует приобрести специальный расширительный бак. Это устройство предназначается для поглощения избыточного давления, возникающего в результате повышения температуры жидкого теплоносителя, которым чаще всего является обычная вода.

Процесс монтажа расширительного бачка — очень важный момент, особенно это касается выполнения расчетов, поскольку от данного элемента зависит функционирование отопительной конструкции закрытого типа, признанной специалистами наиболее надежной системой теплоснабжения, поскольку она не имеет непосредственного контакта с кислородом, а значит, не подвержена коррозии и окислению.

Закрытая сеть отопления, в отличие от открытого варианта, позволяет помещать расширительный бачок в любом удобном месте. Если используется устройство полуоткрытого или расширительный бак открытого типа для отопления, бак следует устанавливать в наиболее высшей точке системы.

Принцип работы расширительного бака

Чтобы сделать правильный выбор расширительного бака для отопления, необходимо разобраться с принципом его работы, который не отличается сложностью. Но даже незначительная ошибка, допущенная при проведении расчетов, способна повлиять на функционирование отопительной сети и привести к выходу из строя оборудования для теплоснабжения дома.

Бак разделен на две камеры эластичной мембраной. При изготовлении устройства в одну из частей – воздушную, закачивают воздух, который создает в нем начальное давление. Потом бак подключают к сети, и в его нижнюю камеру подают теплоноситель. Когда эластичная мембрана как бы располагается на плоскости воды (принимает нулевое положение), система отопления считается готовой к запуску, поскольку полностью наполнена жидкостью.

В процессе нагрева теплоносителя, объем воды увеличивается, и она начинает поступать в расширительное устройство, воздействуя на мембрану. Та в свою очередь сокращается благодаря сжатию воздуха, закачанного в камеру. В итоге внутреннее пространство бака увеличивается, и в нем появляется место для избытка подогретой жидкости.

После того, как температура теплоносителя понижается, он начинает остывать и постепенно возвращается к первоначальному объему. Нагрузка на мембрану уменьшается и воздух, находящийся в верхней камере, в отсутствии воздействия, возвращает эластичный материал в спокойное положение. Таким образом, давление в системе регулируется автоматически (читайте также: «Монтаж и установка расширительного бака в системе отопления своими руками»).

Делая подбор расширительного бака для системы отопления, главное — не ошибиться с моделью, поскольку устройство с излишним объемом не будет способно создать необходимое давление в отопительной конструкции, а чересчур маленький бачок полностью не примет избыток жидкого теплоносителя.

Вычисление объема расширительного бачка

Чтобы сделать правильный расчет расширительного бака для системы теплоснабжения, в первую очередь следует знать объем отопительной сети. Для этого суммируют объемы нагревательного котла и труб, объединенных в систему. Если в отопительной схеме имеются дополнительные обогревательные приборы, их объем также добавляют.

До того, как выбрать расширительный бак, его требуемый объем узнают согласно формуле:

K = (KE x Z): N, где

КЕ — весь объем отопительной сети;
Z – константа расширения жидкого теплоносителя;
N — величина эффективности расширительного устройства.

Абсолютно точно узнать требуемый объем бака невозможно. Существует способ, позволяющий примерно определить этот параметр. Он основан на том, что 1 кВт мощности оборудования приравнивается к 15 литрам воды.

Если средняя величина мощности для типичного дома равна 44 кВт, тогда, согласно формуле получается:

КЕ = 15 х44 = 660 (л).

Константа расширения воды для отопительных систем с максимальной температурой нагрева 95°С составляет около 4%. Иногда в конструкцию теплоснабжения закачивают не воду, а этиленгликоль в различном процентном соотношении.

Тогда коэффициент расширения вычисляют по формуле:

при 10% он равен — 4% х 1,1 = 4,4%
при 20% — он составляет 4% х 1,2 = 4,8%.

Когда совершается подбор расширительного бака для отопления, необходимо обращать внимание на результативность его работы, этот параметр обычно указывается производителем.

Рассчитать данную величину можно по формуле:

N= (DV-DS):( DV+1), при этом:

DV – максимально допустимая величина давления в системе. Как правило, она соответствует допустимому давлению, которое имеет предохранительный клапан. Для бытовых систем данный параметр обычно не превышает 2,5 — 3 бара.

DS – давление начальной зарядки мембранного расширительного бака системы отопления, которое определяют из расчета 0,5 атмосферы на каждые 5 метров длины отопительной конструкции.

Например, подбор расширительного бака для отопления для площади обогрева 400 «квадратов», при мощности оборудования 44 кВт и максимальной верхней точке системы 5 метров, делается по такому расчету:

КЕ — 660 л;
DS — 0,5 бар;
DV — 2,5 бар;
тогда N= (2,5 – 0,5):(2,5+1) = 0,57
в свою очередь K= 660×0,04:0.57 = 46,2

Подбор расширительного бака, согласно полученным при расчете данным, заключается в выборе модели объемом 50 литров со стартовым давлением 0,5 бар.

Расчёт и Подбор Расширительного Бака

Заполните ниже приведенную форму и в результате расчёта будет подобран список расширительных баков соответствующих заданным исходным данным.

Высота от точки присоединения расширительного бака до верхней точки системы отопления

Максимальное давление для системы отопления
в месте подключения расширительного бака

Температурный график Т1 — Т2 системы отопления

Объём воды в системе отопления

Тепловая нагрузка системы отопления

Преобладающий тип отопительных приборов

Устройство и конструкция

Расчёт и подбор

Установка и монтаж

Обслуживание и ремонт

Расчёт расширительного бака

Расчёт расширительного бака выполняют для определения его объёма, минимального диаметра присоединительного трубопровода, начального давления газового пространства и начального эксплуатационного давления в системе отопления.

Методика расчёта расширительных баков сложна и рутинна, но в целом можно установить такую зависимость между объёмом бака и влияющими на него параметрами:

• Чем больше ёмкость системы отопления, тем больше объём расширительного бака.
• Чем выше максимальная температура воды в системе отопления, тем больше объём бака.
• Чем выше максимально допустимое давление в системе отопления, тем меньше объём.
• Чем меньше высота от места установки расширительного бака до верхней точки системы отопления, тем меньше объём бака.

Так как, расширительные баки в системе отопления необходимы не только для компенсации изменяющегося объёма воды но и для пополнения незначительных утечек теплоносителя — в расширительном баке предусматривают некоторый запас воды, так называемый эксплуатационный объём. В выше приведенном алгоритме расчёта заложен эксплуатационный объём воды в размере 3% от ёмкости системы отопления.

Подбор расширительных баков

Подбор расширительного бака следует выполнять с учётом его температурныx и прочностных характеристик. Давление и температура в месте подключение бака не должны превышать максимально допустимых значений.

Объём расширительного бака должен быть больше или равен объёму, полученному в результате расчёта. Негативных последствий от завышения объёма, сверх расчётного — нет.

Если установка расширительных баков предусматривается в помещении, то следует учесть что сосуды диаметром более 750 мм и высотой более 1,5м могут не пройти в дверной проём, а для их перемещения потребуются средства механизации. В таком случае лучше отдать предпочтение не одному, а нескольким мембранным бакам меньшей ёмкости.

1. При использовании в качестве теплоносителя гликолевых смесей рекомендуется подобрать расширительный бак с объёмом на 50% превышающим расчётный.

2. Первый признак неправильно рассчитанного расширительного бака или невыполненной его настройки — это частое срабатывание предохранительного клапана.

Как подобрать расширительный бак к котлу

Система отопления является неотъемлемой частью практически любого здания в нашей климатической зоне. Очевидно, что обойтись без нее в холодные периоды, длящиеся по несколько месяцев каждый год, просто невозможно. Так сложилось, что в нашей стране большая часть систем отопления функционирует благодаря подогреву воды, выполняющей роль теплоносителя. Поскольку, согласно законам физики, данная жидкость расширяется при нагревании, а ее объем увеличивается, то для его излишков должна быть предусмотрена отводная емкость. Такой специальной емкостью является расширительный бак, обеспечивающий безопасную и долговечную работу любой системы отопления. Поэтому правильный подбор этого элемента очень важен для каждой сети обогрева. В данном обзоре будут рассмотрены основные виды таких устройств, принципы их работы, а также приведена другая информация, основываясь на которой можно ответить на вопрос – как правильно выбрать расширительный бак?

Как уже было упомянуто выше, функционирование систем отопления невозможно без отводных емкостей. Именно они оберегают все коммуникации и узлы таких сетей от скачков давления, связанных с расширением нагретой жидкости. При этом некоторым владельцам домов и квартир с небольшими по размеру отопительными системами, может показаться, что они успешно работают и без расширительных баков. Однако это совсем не так, дело в том, что эти важные емкости просто находятся в корпусе котла. Некоторые модификации теплогенераторов сразу комплектуются встроенными расширительными баками объемом до 12 литров. Такое оборудование можно с удобством применять в системах отопления, использующих небольшое количество теплоносителя. Например, современным сетям обогрева, укомплектованным настенными котлами, редко необходимо для функционирования более 100 литров воды. Тогда нагреватель со встроенным расширительным баком становится отличным выходом для таких случаев. Но этот вариант подходит не для всех сетей. Если котел не оборудован такой емкостью, или ее объема не достаточно для того количества теплоносителя, который находится в системе отопления, расширительный бак нужно приобретать отдельно.

Критерии выбора расширительных баков

Для того чтобы правильно подобрать подходящую отводную емкость, необходимо рассмотреть их модификации и принципы работы. Расширительные баки бывают открытыми и закрытыми. При этом первый вид данных устройств, ранее широко использовавшийся в системах отопления с естественной циркуляцией, сейчас считается устаревшим и применяется крайне редко.

Расширительный бак открытого типа является достаточно простой по своей конструкции емкостью с крышкой, присоединенной к сети обогрева при помощи трубы. Эта труба играет роль канала, по которому нагретая расширившаяся жидкость поступает в устройство, а также уходит из него после охлаждения. Открытый расширительный бак также может дополняться еще одной трубой для перелива, размещенной в его верхней части. С ее помощью излишки теплоносителя отводятся в канализацию, если их количество превышает объем емкости. Преимуществами открытых расширительных баков являются дешевизна и простота конструкции. Однако минусов у этих устройств гораздо больше. Среди недостатков расширительных баков открытого типа – необходимость устанавливать их только в самой высокой точке отопительной сети, риск выплескивания теплоносителя и его постоянное испарение из-за контакта с воздухом, а также коррозия стенок. Помимо всего прочего, воду в данные емкости нужно постоянно доливать.

Расширительный бак закрытого типа – это герметичная емкость с установленной внутри мембраной из специальной технической резины. Они используются в отопительных системах, циркуляцию теплоносителя в которых обеспечивает соответствующий насос. Конструктивно эти устройства разделены на две части мембраной или диафрагмой, поэтому их еще называют мембранными баками. В верхней камере емкости находится инертный газ (азот или кислород), а в нижнюю поступают излишки теплоносителя, после возрастания его температуры и объема. Заполняемая водой резиновая мембрана постепенно увеличивается в размере, при этом увеличивается и давление в камере с газом. Это давление оказывает постоянное воздействие на наполненную диафрагму. После того, как теплоноситель начинает остывать, а его объем начинает уменьшаться, сжатый газ постепенно выталкивает жидкость обратно в систему обогрева. Интересно, что большинство производителей окрашивают расширительные баки для отопления в красный цвет. Существуют и другие, почти аналогичные синие емкости, предназначенные для систем горячего водоснабжения. Они отличаются менее долговечными резиновыми мембранами, предназначенными для питьевой воды.

Главным преимуществом закрытых расширительных баков является отсутствие контакта теплоносителя с воздухом, благодаря чему он не насыщается кислородом и не испаряется. Также емкости такого типа можно устанавливать в любом удобном месте. Кроме того, немаловажно, что закрытые системы отопления с данными баками способны работать при высоком давлении, в то время как открытые – исключительно при низком. Единственный недостаток рассматриваемых закрытых емкостей, в сравнении с их открытыми аналогами – это более высокая стоимость. Что, в прочем, несущественно, учитывая минимальные теплопотери и значительно меньшие габариты. Расширительные баки закрытого типа могут комплектоваться сменной фланцевой или несменной мембраной. Последняя модификация имеет только один плюс – более низкую цену. Что касается фланцевых расширительных баков систем отопления, то количество преимуществ у них значительно больше. Среди их достоинств – возможность замены мембраны в случае ее разрыва или повреждения, вертикальная или горизонтальная ориентация корпуса, а также более высокое максимальное давление, по сравнению с емкостью, имеющей несменную диафрагму. Разобравшись с тем, какими бывают расширительные баки, можно перейти к месту их монтажа.

Размещение расширительного бака в системе отопления

Ранее уже кратко упоминалось о том, что выбор места установки отводных емкостей зависит от вида сети обогрева, в которой они будут использоваться. Что касается открытой системы отопления, то она представляет собой сосуд сложной формы, характеризующийся специфическими конвекционными потоками. Все ее части должны способствовать быстрому подъему нагретой воды в верхнюю точку сети, после прохождения которой, теплоноситель самотеком будет течь через радиаторы обратно в котел. Также важно, чтобы конструкция системы не препятствовала перемещению воздушных пузырьков в направлении ее верха. Расширительный бак в такой однотрубной сети обогрева всегда размещается в самой высокой точке, зачастую – вверху разгонного коллектора. В свою очередь, в закрытой отопительной системе с принудительной циркуляцией такая емкость может быть размещена и подключена в любом подходящем и удобном месте.

Как выбрать объем расширительного бака?

Когда в процессе подбора отводной емкости определен ее подходящий вид и место размещения, на следующем этапе обязательно встает вопрос расчета объема сосуда. Эта задача является очень важной, поэтому подходить к ее выполнению стоит максимально ответственно. Расчет объема расширительного бака отопления может быть произведен разными способами. Некоторые из них являются более точными, но в тоже время и более сложными. В свою очередь, другие расчеты можно легко выполнить самостоятельно. Основные способы определения вместимости рассматриваемых емкостей будут приведены далее. Для того чтобы подобрать расширительный бак по объему, он предварительно может быть рассчитан такими методами:

Профессиональный расчет – производится инженерами-проектировщиками, использующими в процессе работы специальное программное обеспечение. Знания таких специалистов и используемые ими методики позволяют учитывать все факторы, которые могут влиять на стабильность функционирования отопительной системы. Благодаря такому подходу, данный метод расчета является самым точным и надежным, однако и достаточно дорогим. Впрочем, если учесть всю сложность и важность сети обогрева для любого здания, то можно сделать вывод, что экономить в этой сфере совсем не желательно;

Расчет при помощи специального калькулятора – эти инструменты для определения объема расширительных баков можно найти на разных интернет-сайтах. Такие онлайн калькуляторы позволяют получить информацию о минимально необходимой вместимости рассматриваемых емкостей, после введения в соответствующие поля некоторых характеристик сети обогрева здания и ее отдельных составляющих. Данный метод является достаточно упрощенным и подходит только для индивидуальных отопительных систем. Для того чтобы такой расчет был максимально точным, желательно перепроверить полученные с его помощью результаты на разных интернет-ресурсах;

Приблизительный расчет – такой метод является самым неточным и позволяет получить только ориентировочно необходимый объем расширительного бака. Его можно использовать исключительно на стадии технико-экономического обоснования. Для того чтобы определить примерную вместимость бака, нужно весь объем теплоносителя, находящегося в системе отопления, умножить на 0,08. Таким образом, на 100 литров воды в сети потребуется 8 литров объема расширительной емкости. Существует и другой способ проведения приблизительного расчета – в соответствии с ним, объем емкости должен равняться 15% от всего объема воды в системе отопления. При этом нужно помнить, что перед непосредственной покупкой расширительного бака стоит обязательно более точно рассчитать его подходящую вместимость;

Расчет по формулам – может быть выполнен самостоятельно. Однако при этом необходимо быть максимально внимательным, чтобы не допустить ошибок, так как даже одна неточность полностью исказит полученный результат. На различных специализированных порталах можно найти разные формулы для определения необходимой вместимости расширительных баков, учитывающие объем отопительной системы, вид теплоносителя, его характеристики, давление и другие параметры. Для достижения большей точности расчета такого устройства по данной методике, стоит воспользоваться разными формулами по отдельности, а затем сравнить полученные результаты. Очевидно, что они должны быть, примерно, одинаковыми.

Отвечая на вопрос – «как подобрать расширительный бак?», нельзя не коснуться темы техники безопасности. Очевидно, что она очень важна для всех устройств, работающих под давлением. Поэтому предохранительные клапаны расширительных емкостей должны быть правильно настроены. Что касается характеристик таких приспособлений, то при покупке стоит выбирать клапаны с возможностью регулировки, позволяющие изменять максимально допустимое давление в системе. Кроме того, данные защитные устройства должны в обязательном порядке обладать возможностью принудительного открывания. С ее помощью можно периодически проверять работоспособность клапана. Также в этом случае не будет допускаться залипание золотника.

Помимо всех указанных выше критериев, подбор оптимального расширительного бака производится с учетом характеристик его мембраны. При этом необходимо обращать внимание на ее качество, указанный срок эксплуатации, устойчивость к диффузии и диапазон рабочих температур. При покупке расширительного бака стоит отдавать предпочтение изделиям известных производителей. Также стоит убедиться в наличии необходимых для такого оборудования сертификатов качества и безопасности. Такой подход позволит купить надежный расширительный бак, который будет долго служить, и эффективно оберегать систему отопления.

Расчет объема расширительного бака — Калькулятор

Калькулятор расчёта объёма расширительного мембранного бака для системы отопления:

Методика расчёта объёма расширительного мембранного бака для системы отопления:

Представленный ниже расчет предназначен для индивидуальных систем отопления и значительно упрощен. Его точность составляет 10%. Мы считаем, что этого вполне достаточно

1. Определим, какой тип жидкости Вы будете использовать в виде теплоносителя. Для примера расчета в качестве теплоносителя мы возьмем воду. Коэффициент температурного расширения воды принят равным 0,034 (это соответствует температуре 85 o С)

2. Определим объем воды в системе. Приблизительно его можно рассчитать в зависимости от мощности котла из расчета 15 литров на каждый киловатт мощности . Например, при мощности котла 40 кВт, объем воды в системе будет равен 600 литрам

3. Определим величину максимального допустимого давления в системе отопления. Она задана порогом срабатывания клапана безопасности в системе отопления

4. Также в расчетах используется величина первоначального давления воздуха в расширительном баке Ро. Давление Ро не должно быть меньше , чем гиростатическое давление системы отопления в точке расположения расширительного бака

5. Полный объем расширения V можно подсчитать по формуле:

6. Выбирать бак нужно, округляя расчетный объем в большую сторону (бак большего объема не повредит)

7. Теперь подберем бак, обеспечивающий компенсацию этого объема. Учитывая, что коэффициент заполнения водой расширительного бака с фиксированной несменной мембранной при этих условиях равен 0,5 (таблица), то для рассмотренной системы подойдет 80-литровый расширительный бак:

80 литров x 0,5 = 40 литров

Коэффициент заполнения (полезный объём) расширительного мембранного бака

Мембранные расширительные баки для систем отопления Wester

Производитель: Wester Heating
Емкость: 8, 12, 24, 35, 50, 80, 100, 120, 150, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 5000, 10 000 литров
Преддавление в воздушной полости: 1,5 бар
Макс. давление: 5,0 бар
Рабочая температура: -10°C. +100°C

— Предназначены для компенсации температурных расширений теплоносителя в замкнутых системах отопления.
— Основные элементы бака — корпус из высококачественной стали, эластичная мембрана из каучука.
— Давление в воздушной полости для баков от 8 до 150 литров — 1,5 бара, от 200 до 10 000 литров — бара.
— Теплоноситель в системе отопления — вода с содержанием гликоля не выше 50%.
— Расширительные баки комплектуются сменной мембраной.
— Температурный режим работы — от -10 °С до +100 °С
— Срок службы — 100 000 циклов.
— Цвет корпуса — красный.

Подбор, расчет расширительного бака для отопления

Оборудуя систему автономного отопления, стоит задуматься о приобретении специального расширительного бака, предназначенного поглощать избыточное давление, образующееся в результате расширения теплоносителя под воздействием высокой температуры. Установка такого оборудования требует серьезного подхода, особенно важно правильно выполнить расчет расширительного бака для отопления, так как именно от этого элемента будет зависеть работоспособность всей обогревающей системы закрытого типа, которые признаны наиболее эффективными, так как из-за отсутствия контакта с кислородом, вся система меньше подвержена коррозийным процессам и окислению.

Кроме того, именно закрытая отопительная сеть позволяет размещать расширительный бак в любом удобном для вас месте, в отличие от открытой, где бак должен находиться в самой верхней точке системы.

Для чего необходим такой бак и как он работает

Принцип работы устройства компенсирующего переизбыток давления теплоносителя не имеет каких-то сложных технических решений и весьма прост, но, несмотря на это, даже небольшая ошибка в расчете расширительного бака для отопления может привести к поломке оборудования и выходу из строя всей отопительной системы.

Бак разделен на две части, между которыми находится эластичная мембрана. В ходе изготовления бака в верхнюю — воздушную часть накачивается воздух, который создает начальное давление в расширительном баке отопления. Затем бак подключается к сети и в нижнюю камеру начинает подаваться вода из самой системы, в момент, когда эластичная мембрана становится в нулевое, спокойное положение и как бы ложиться на плоскость воды, отопительная система считается полностью заполненной и готовой к запуску.

В момент расширения воды в результате нагрева, теплоноситель начинает поступать в расширительный бак, тем самым воздействуя на мембрану, которая в свою очередь сокращается за счет сжатия заполненного в нее воздуха, таким образом увеличивая внутреннее пространство бака и принимая в него избыток теплонесущей жидкости. Как только теплоноситель остывает и возвращается к первоначальному объему, воздействие на мембрану прекращается и воздух в верхней камере не испытывая воздействия возвращает мембрану в спокойное положение, тем самым автоматически регулируя давления в системе.

Как правильно рассчитать требуемый объем расширительного бачка

Дабы провести правильный и безошибочный расчет расширительного бака для отопления следует просчитать общий объем отопительной сети. Для этого требуется сложить объем обогревательного котла, общий объем всех труб связанных в отопительную систему, а также объем дополнительных обогревательных приборов, если они присутствуют.Формула для расчета объема расширительного бака K = (KE x Z) / N, в которой:

КЕ — это общий объем всей отопительной системы;

Z — постоянное значения расширения жидкости теплоносителя;

Идеально точный расчет объема расширительного бака для отопления и всей отопительной системы произвести практически невозможно. Ну а примерно он рассчитывается исходя из значения, что 1 кВт мощности отопительного оборудования равен 15 литрам объема теплоносителя. В целом получается, что средняя мощность для обычного дома равна 44 кВт. Исходя из этого, по формуле получается КЕ = 15х44 = 660л.Константа расширения жидкости около 4%, для систем в которых используется обычная вода с максимальной температурой нагрева 95 градусов Цельсия. Нередко в системы закачивается не вода, а этиленгликоль в разном процентном соотношении. В данном случае коэффициент расширения рассчитывается по формуле:

10% — 4% х 1,1 = 4,4%20% — 4% х 1,2 = 4,8%

Зачастую, результативность работы мембранного бачка указана производителем, но и самому ее рассчитать не сложно:

где: DV — наибольшее допустимое значения давления в системе, как правило, оно равно допустимому давлению предохранительного клапана и для обычных бытовых систем отопления редко превышает показатель в 2,5 — 3 бар.DS — это значения давления начальной зарядки мембранного бака исходя из постоянного значения в пол атмосферы на 5 метров протяженности отопительной системы.

В итоге получается, что если общая площадь помещения, в котором оборудуется система отопления, равна 400 кв. м., максимальная верхняя точка системы равна 5 м, и расчётная мощность оборудования 44 кВт, то требуемый объем бачка при таких значениях будет:

КЕ 44х15=660л.DV 2,5 бар; DS =0.5 барN (2.5 — 0.5) / (2.5+1) = 0.57K 660×0.04 / 0.57 = 46.2

Исходя из полученных данных, необходимо подбирать расширительный бак для отопления объемом 50 литров, с начальным давление в 0,5 бар. Например, мембранный бак Reflex NG 50.Также для стандартных элементов отопительной системы существуют стандартные примерные значения:

Радиаторы около 10,5 л.

Теплые полы и другие греющие поверхности 17,0 л.

Коэффициент увеличения-расширения объёма воды и водогликолевой смеси в зависимости от температурных показателей:

Подбор расширительного бака для отопительной системы

Выбор расширительного бака для отопления – важный этап в создании автономной системы отопления. Данное устройство должно соответствовать параметрам системы, в противном случае ее нормальная эксплуатация будет невозможна.

Как выбрать расширительный бак для отопления

Расширительный бак – это специальная емкость, благодаря которой появляется возможность компенсировать температурное расширение жидкости, циркулирующей в системе отопления. При нагревании воды ее объем возрастает, динамика увеличения объема составляет порядка 0,3% на каждые 10°С.

Жидкость характеризуется низким коэффициентом сжимаемости, поэтому избыточному объему будет некуда деться в полностью герметичной системе без специального резервуара, что приведет к аварии – из-за повышенного давления могут протечь соединения или лопнуть трубы. Также нельзя заменить расширительный бак клапаном для сброса «лишнего» разогретого теплоносителя, поскольку при охлаждении жидкость в трубопроводе сожмется, образуя вакуум – это приведет к разгерметизации системы и попаданию туда воздуха – в результате отопление не будет функционировать.

Разновидности расширительных баков

Выполняя подбор расширительного бака, в первую очередь следует ориентироваться на тип отопительной системы – она бывает открытой и закрытой.

1. Баки открытого типа

Данный вид устройств рассчитан на эксплуатацию в составе системы отопления, в которой теплоноситель перемещается по трубам самотеком, в результате естественной конвекции. Конструкция расширительного бака в этом случае предельно проста – он представляет собой обычную емкость цилиндрической или прямоугольной формы. Резервуар должен быть смонтирован в верхней точке трубопровода системы. Он не только компенсирует тепловое расширение теплоносителя, но и обеспечивает отвод воздуха из системы.

Бачок открытого типа

Так как из открытого бака жидкость испаряется, необходимо регулярно проводить визуальный контроль уровня и подливать воду. Для чего требуется смонтировать соответствующее ответвление водопровода с краном либо носить ведра с водой на чердак дома, где обычно устанавливается бак.

Чтобы снизить теплопотери, рекомендуется обеспечить термоизоляцию такого расширительного бака. Емкость изготавливается из листового металла, верхняя часть снабжается крышкой, чтобы вода меньше испарялась и остывала. Для контроля максимального уровня жидкости бак оснащается трубой перелива, которую выводят в канализацию или на улицу.

Недостатком конструкции является:

• необходимость регулярного обслуживания;
• повышенные тепловые потери;
• быстрая коррозия внутренних стенок резервуара;
• необходимость прокладки дополнительных труб.

Преимущества:

• возможность создать полностью энергонезависимую отопительную систему;
• простая конструкция – бак можно изготовить и смонтировать самостоятельно.

Сегодня расширительные баки открытого типа применяются все реже из-за низкой эффективности самотечной отопительной системы.

2. Баки закрытого типа

Такое устройство может подбираться к отопительной системе любого типа – с естественной и принудительной циркуляцией. Применение замкнутых емкостей дало возможность исключить контакт теплоносителя с воздухом – это снизило коррозионную опасность для элементов отопительной системы, выполненных из стали и продлило срок их службы.

Закрытые расширительные баки с различными мембранами

К преимуществам герметичных расширительных баков также можно отнести:

• отсутствие испарения теплоносителя (нет необходимости следить за уровнем воды, подливать ее в систему, монтировать отвод перелива);
• отопительная система может функционировать при более высоком давлении;
• так как бак преимущественно монтируется в котельной, его не требуется защищать от перемерзания, он стабильно функционирует весь отопительный сезон.

Герметичный закрытый бак должен быть оснащен ручным либо автоматическим клапаном для отвода воздуха. Если клапан ручной, необходимо визуально контролировать наполнение системы теплоносителем. При наличии автоматического клапана контроль осуществляет манометр, который измеряет давление в системе.

3. Баки мембранного типа

Современный усовершенствованный вариант закрытого герметичного бака функционирует в автоматическом режиме. Ключевой деталью устройства является внутренняя мембрана, выполненная из эластичного полимерного водонепроницаемого материала, устойчивого к высоким температурам.

Мембрана позволяет разделить полость резервуара на водяную и воздушную камеры, благодаря чему теплоноситель не контактирует с металлическими стенками емкости и с воздухом. Это снижает риск проникновения кислорода в жидкость и предохраняет систему от коррозии, сам бачок также защищен от разрушительного воздействия влаги.

Мембранный расширительный бак

При расширении теплоносителя мембрана деформируется и заставляет воздух в камере бака сжаться. При остывании жидкости воздух выталкивает ее обратно в трубопровод. Такой принцип действия позволил примерно в 4 раза уменьшить размеры резервуара, необходимого для отопительной системы. Кроме того, установка мембранного бака позволяет поддерживать давление в системе на стабильном уровне, что благоприятно сказывается на долговечности всего оборудования, задействованного для теплоснабжения дома.

Расширительный мембранный бак заодно служит своего рода предохранителем – если давление в нем по каким-либо причинам дойдет до критических значений, циркуляционный насос автоматически отключится. Систему можно будет вновь запустить только после нормализации давления.

Принцип действия расширительного бачка закрытого типа

Рассматривая, как выбрать расширительный бак мембранного типа, следует обратить внимание на долговечность устройства. Мембрана со временем теряет эластичность и растрескивается. Рекомендуется приобрести модель со сменной мембраной – это дает возможность при необходимости быстро отремонтировать бак вместо его полной замены.

В список преимуществ устройства входит:

• компактные габариты;
• отсутствие испарения теплоносителя;
• минимальные теплопотери;
• защита отопительной системы от коррозии;
• возможность работы системы под высоким давлением.

Расширительный бачок в разрезе

Обратите внимание! Отправившись выбирать мембранный расширительный бак обратите внимание на маркировку, чтобы не перепутать его с гидроаккумулятором для системы водоснабжения. Они похожи по форме и могут быть окрашены в одинаковые цвета. На шильдике, расположенном на корпусе бака, указывается рабочая температура и давление: у расширительного бака до 120°С и 3 бар, у гидроаккумулятора, соответственно, не более 70°С и 10 бар.

Расчет объема резервуара

Вопрос, как подобрать расширительный бак для системы отопления, напрямую связан с определением необходимого объема резервуара. Для этого требуется произвести ряд расчетов.

При проектировании системы отопления учитывается, что объем расширительного бака должен составлять около 15% от объема теплоносителя в системе.

Чтобы рассчитать требуемую величину, необходимо знать объем воды:

• в котельном агрегате – данный параметр указывается в паспорте изделия;
• во всех радиаторах отопления – подсчитывается для каждого радиатора и суммируется. Следует использовать значения, указанные в технических характеристиках радиаторов соответствующего типа;
• в трубопроводе — рассчитывается на основании сечения и протяженности труб.

Расчет радиаторов зависит от типа – если это панельная модель, в паспорте указывается ее внутренний объем. У секционных моделей приводят объем одной секции, это значение надо умножить на количество секций.

Для подсчета количества воды в трубах используется формула Vобщ = π × D2 × L/4

• L – длина трубы (потребуется измерить все отопительные контуры в доме);
• D – внутренний диаметр трубопровода;
• π – 3,14.

Перед тем как производить расчеты, необходимо суммарную длину труб посчитать в сантиметрах и диаметр также перевести в сантиметры. После вычисления объема по формуле результат также будет выражен в сантиметрах. Для перевода полученного значения в литры, его требуется разделить на 1000.

Заключение

Вопросом, как подобрать расширительный бак для отопления, важно задаться в ходе проектирования отопительной системы и подобрать подходящий тип бака. А вот расчет объема и, соответственно, покупку устройства, следует отложить на конечный этап. Это связано с расчетами объема резервуара.

Если по проекту в доме будут смонтирована система водяного теплого пола, не забудьте до заливки стяжки определить длину контура в каждом помещении. Это касается и скрытого трубопровода радиаторного отопления.

Покупая расширительный бак, лучше выбрать модель несколько больше по объему относительно расчетного значения, чем меньше. Большой бак принципиально не повлияет на функциональность системы.

Ознакомьтесь с видео ниже, которое поможет определиться с выбором бачка.

А вот если подобранный мембранный бак недостаточно вместителен, через аварийный клапан будет сбрасываться разогретый теплоноситель. В этом случае устанавливают новый мембранный резервуар большего объема или в систему монтируют еще один расширительный бак.

Расчет расширительного бака отопления

+ отличие между открытым и закрытым бачками

Какой бы расширительный бак в системе отопления вы не выбрали, его следует надежно крепить: вес этого элемента системы отопления может значительно возрастать во время эксплуатации

Итак, в вашей системе отопления находится некоторый объем теплоносителя. Как известно, при нагревании жидкость имеет свойство расширяться, соответственно, ее объем будет расти и его нужно где-то помещать. Чтобы ваша система не стала похожей на бомбу, и используют расширительный бак: в него попадают излишки жидкости.

Конечно, размер расширительного бака в системе отопления будет зависеть от количества теплоносителя в системе, поэтому для каждого отдельного случая его надо рассчитывать отдельно.

«Как же так? – спросят владельцы настенных двухконтурных котлов. – У меня никакого бака нет!» или «Мне специально никто ничего не рассчитывал!» На самом деле такая емкость, конечно, имеется: спрятана в корпусе котла и имеет объем 8-12 литров – почти ведро воды.
Дело в том, что производитель котла позаботился, чтобы рассчитать расширительный бак с запасом. Зная мощность котла, можно предугадать размер помещения, которое он будет отапливать, а также приблизительное количество жидкости в системе. В современных системах отопления, в которых и используют настенные котлы, количество теплоносителя невелико (до 100 литров), поэтому расширительный бак вполне может уместиться в корпусе котла. Конечно, в случае необходимости его можно заменить на более вместительную модель.

Какие бывают типы расширительных баков отопления?

Раньше наиболее распространенными были баки открытого типа. В сущности, это «кастрюля с крышкой» – емкость с ввареной трубой. По ней поступает излишек воды в случае нагрева, и по ней же уходит назад в систему, когда котел выключен и теплоноситель остывает.

Некоторые баки открытого типа оснащают переливом – еще одной трубой наверху, по которой избыток жидкости может уходить, например, в канализацию.

В сущности, можно обходиться и без такого бака, просто установив в самой высокой точке системы «перелив». Однако, тогда придется периодически доливать в систему отопления воду, которая утекла.

Недостатки открытого расширительного бака в системе отопления:

* необходимо устанавливать в самой верхней точке системы

* теплоноситель теоретически может вылиться плюс контакт теплоносителя с открытым воздухом – его испарение и коррозия бака.

Преимущества открытого расширительного бака:

* дешевизна и исключительная надежность вследствие предельно простой конструкции.

Частый вопрос: можно ли использовать в системе с открытым расширительным баком циркуляционный насос?

Да. Вода от этого не станет «выскакивать» наружу – проверено на опыте.

Расширительный бак закрытого типа содержит внутри две полости – ту, в которой циркулирует теплоноситель, и емкость с газом (азот, воздух), разделенные гибкой мембраной. Если объем теплоносителя в системе увеличивается – объем емкости с газом уменьшается. Давление в системе остается практически прежним.

Преимущества закрытого расширительного бака:

* теплоноситель не контактирует с воздухом, т. е. не испаряется, не насыщается кислородом.

* такой бак можно ставить в любом месте системы, а не обязательно в ее самой высокой точке.

* высокая цена по сравнению с открытым расширительным баком

* повышенный объем, ведь приблизительно половину бака занимает емкость с газом.

Самый простой способ расчета расширительного бака в системе отопления:

Надо, узнав объем теплоносителя в системе, умножить его на 0,08. Таким образом, мы узнаем, что системе с сотней литров теплоносителя потребуется расширительный бачок объемом около 8 литров.

Как узнать объем теплоносителя?

Вот здесь об этом НАМ ТЕПЛО рассказывает подробно.

Расчет фактического объема расширительного бака для систем отопления

Как правильно выбрать объем расширительного бака для системы отопления?

Простая методика расчета, предложенная одним из европейских лидеров в области производства мембранных гидроаккумуляторов и расширительных баков, Aquasystem S.r.l. (Италия).

Основное назначение расширительного бака в системе отопления — компенсировать изменения объема теплоносителя, вызванные вариациями температуры в системе отопления. Вода, в жидком состоянии, представляет собой фактически несжимаемую среду. При повышении температуры и сохранении постоянного давления наблюдается увеличение объема и значительный рост давления. Например, изменение температуры воды от 0 до 100 о С сопровождается увеличением ее объема на 4,5%. Это означает, что внутри закрытого, жестко ограниченного стенками трубопроводов и теплообменников, неизменного по объему, контура отопления должно быть пространство, способное аккумулировать избыточный объем жидкости и предотвратить аварийный рост давления. Таким пространством и есть расширительный бак, а точнее воздушная прослойка внутри расширительного бака, способная согласно закону Бойля пропорционально изменять свой объем с ростом давления воды. Воздух — сжимаемая среда в отличии от воды.

Ранее мы оговаривали, что избыточный объем нагретой воды (теплоносителя) абсорбируется расширительным баком. Это означает, что объем расширительного бака должен быть больше чем суммарный объем расширения жидкости в системе отопления.

Суммарный объем можно легко подсчитать по формуле:

где η – общий объем расширения;
ε – коэффициент расширения воды, представляющий собой разницу между объемом воды при максимальной температуре и объемом воды при минимальной температуре, когда система отопления находится в холодном состоянии (при Tmax = 90 о C и Tmin = 10 о С коэффициент расширения ε = 0,0359 ( таблица 1));
С – общий объем воды в системе отопления (принимается с расчета 10-20 литров воды на каждый киловатт тепловой мощности теплогенератора (860 ккал/ч)).

Нужно учесть, что суммарный объем расширения может быть равен объему расширительного бака только в открытой системе отопления, в которой при росте температуры, избыточный объем вытесняется в открытый расширительный бак. В закрытых системах функционирование расширительного бака связано с наличием воздушной полости, занимающей часть объема бака при его наполнении и создающей дополнительное противодавление, равное давлению в системе. Поэтому расчет фактического объема расширительного бака должен учитывать зарезервированный объем воздушной полости и допустимое конечное давление в системе отопления.

Для расчета фактического объема расширительного бака воспользуемся формулой:

где η — полезный объем расширительного бака;
Pi – предварительное (начальное) давление сжатого воздуха в баке (бар);
Pf – максимальное (конечное) давление сжатого воздуха в баке (бар) или давление срабатывания предохранительного клапана;
С – общий объем воды в системе отопления (принимается с расчета 10-20 литров воды на каждый киловатт тепловой мощности теплогенератора (1кВт

Пример расчета фактического объема расширительного бака.
Исходные данные:
ε = 0,359; Pi = 1,5 бар; С=400л; Pf =3 бар.

*принимаем ближайший бак из стандартного ряда типоразмеров объемом 40 л и рабочим давлением не менее 5 бар (рабочее давление расширительного бака должно быть равным или превышать давление срабатывания предохранительного клапана).

Таблица 1. Коэффициенты ε теплового расширения воды.

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.

Для чего нужен расширительный бак для системы отопления

Современные системы отопления включают в себя множество элементов, выполняющих различные функции и взаимодействующих между собой в процессе работы. Один из важных элементов системы – расширительный бак для системы отопления частного дома.

В работающей системе обогрева нагревание жидкости приводит к ее расширению. Так, при возрастании температуры теплоносителя отопления на каждый градус, его объем увеличивается на 0,03%. Теплоноситель, как и любая жидкость, практически несжимаем. Расширительный бак отопления аккумулирует образовавшиеся излишки жидкого вещества, контролируя давление в обогревательной конструкции.

Виды расширительных баков

Все многообразие существующих систем отопления с циркулирующим теплоносителем можно разделить на два типа: открытые и закрытые. Соответственно, для каждого типа системы применяются различные виды расширительных баков. В открытых системах, устройство располагался в самой верхней точке и сообщался с атмосферой. Такая схема отопления имела ряд существенных недостатков. Контакт теплоносителя с атмосферой способствовал его испарению, насыщению кислородом, система отопления имела склонность к образованию воздушных пробок.

Закрытая система отопления герметична и не предполагает прямого контакта атмосферного воздуха с жидкостью. В системе создается повышенное давление, препятствующее парообразованию и выделению пузырьков растворенного воздуха при нагреве теплоносителя. Однако, к расширительному баку предъявляются повышенные требования. Во всем рабочем диапазоне температур устройство должно быть способно принять излишний объем жидкости и не допустить критического подъема давления в системе.

Конструкция закрытого расширительного бака

Закрытый расширительный бак для отопления частного дома конструктивно представляет собой герметичную емкость, разделенную пополам эластичной мембраной. В одну половину через заправочный ниппель закачан воздух под давлением, вторая сообщается с системой. При увеличении давления в системе отопления, вызванном повышением температуры, теплоноситель деформирует мембрану расширительного бака и заполняет часть объема устройства. Давление сжимаемого воздуха при этом возрастает. При снижении температуры объем жидкости уменьшается, воздух в конструкции расширяется и через эластичную мембрану расширительного бака возвращает теплоноситель в систему.

По конструкции расширительные баки подразделяются на два типа. Фланцевые расширительные баки допускают разборку и замену эластичной мембраны в случае выхода ее из строя. Несколько большая стоимость компенсируется ремонтопригодностью конструкции и большим сроком службы изделия. В баках неразборной конструкции мембрана конструктивно закреплена в корпусе. Выход ее из строя приводит к замене всего бака. Несмотря на отсутствие ремонтопригодности, конструкция отличается простотой, и соответственно, меньшей стоимостью.

Фланцевый расширительный бак

По форме корпуса расширительные баки бывают: плоскими и в форме баллона. Могут располагаться в любом удобном месте, как в вертикальном, так и в горизонтальном положении.

Выбор расширительного бака

Важная задача — выбор расширительного бака для вашей системы отопления. Следует обратить внимание на следующие параметры и принцип работы: рабочий диапазон температур, заявленный производителем срок службы, форма бака и удобство его крепления применительно к вашим условиям расположения. Обязательно уточните соответствие отечественным санитарным требованиям, современным нормам безопасности и качества.

Параметры объема

Пожалуй, наиболее важным параметром расширительного бака для отопления является его объем. Избыточный объем расширительного бака – увеличение занимаемого баком места и напрасно потраченные деньги. Недостаточный объем расширительного бака – опасность разрушения элементов системы отопления в результате закритического повышения давления при нагревании теплоносителя.

Для правильной и безопасной работы системы отопления необходимо произвести расчет объема расширительного бака.

Оценочный расчет требуемого объема расширительного бака (Vбака) можно произвести по формуле:

• V бака = (V системы х K расш.) / D эффективн.,

где:

• V системы – суммарный объем теплоносителя в системе;
• K расш. – коэффициент, учитывающий расширение теплоносителя при нагревании;
• D эффективн. – коэффициент, отражающий эффективность работы расширительного бака.

Рассмотрим подробнее. Суммарный объем теплоносителя (V системы) в системе рассчитывается суммированием объемов теплоносителя во всех элементах системы: отопительном котле, радиаторах, трассах теплого пола, соединительных трубах отопления и т.д.

Существуют методики, позволяющие с некоторой точностью оценить этот объем, не прибегая к скрупулезному вычислению. Так, для упрощенной оценки в большинстве случаев можно принять объем теплоносителя, равный 10,5 л/кВт при использовании чугунных радиаторов, 7 л/кВт в случае, когда система отопления укомплектована конвекторами или стальными радиаторами, теплый пол прибавит 17 литров на каждый киловатт мощности.

Коэффициент, учитывающий расширение теплоносителя (K расш.). Мы упоминали, что при возрастании температуры теплоносителя на каждый градус, занимаемый им объем увеличивается на 0,03%. Для всего допустимого диапазона температур системы отопления принято считать K расш. = 0,04. При использовании в качестве теплоносителя различных антифризов коэффициент расширения увеличивают на 50%.

Эффективность работы расширительного бака (D эффективн.) определяется по формуле:

• D эффективн. = (Максимальное давление в системе – Минимальное давление в системе) / (Максимальное давление в системе + 1)

Приведем пример расчета расширительного бака для отопления.

Исходные данные, система заполнена водой; настенный газовый котел мощностью 22 кВт, оснащенный встроенным расширительным баком объемом 6 литров; максимальное давление в системе 2,6 атм.; минимальное давление 0,8 атм.; система укомплектована стальными радиаторами.

• V системы = 22 х 7 = 154 литра;
• D эффективн. = (2,6 – 0,8) / (2,6 + 1) = 0,5;
• V бака = (154 х 0,04) / 0,5 = 12,32 литра.

При использовании в системе нескольких расширительных баков их объем складывается.

Поскольку в системе уже есть встроенный шестилитровый бак, принимаем:

• V внешнего бака = 12,32 – 6 = 6,32 литра.

Выбираем ближайший больший размер бака 8 литров.

Подключение к системе отопления

В закрытых системах отопления, в отличии от открытых, отсутствует требование размещения расширительного бака в верхней точке. Подключение расширительного бака своими руками возможно практически в любой точке системы, но наиболее благоприятное место подключения – обратный канал трубопровода перед циркуляционным насосом. Следует избегать подключения бака сразу после выхода циркуляционного насоса. Такая гидравлическая схема склонна к возникновению гармонических колебаний давления в системе в момент пуска насоса.

Фото схемы установки расширительного бака

Место установки расширительного бака в котельной должно создавать минимум неудобств жильцам, но при этом обеспечивать хороший доступ к баку для обслуживания и ремонта.

Вес расширительного бака значительно возрастает при его наполнении теплоносителем. Этот фактор необходимо учитывать при выборе крепежных элементов с соответствующей механической прочностью.

Качество обслуживания

От своевременности и качества обслуживания расширительного бака во многом зависит надежность и срок безотказной эксплуатации системы отопления в целом.

Необходимо взять за правило два раза в год, лучше перед началом и после окончания отопительного сезона, выполнять следующие операции:

• Тщательно провести внешний осмотр бака. При наличии следов ржавчины, царапин, сколов либо иных повреждений лакокрасочного покрытия бака необходимо зачистить и закрасить поврежденные места. По возможности устранить причину повреждения, для того, чтобы избежать повторения в будущем.
• Проверить целостность эластичной мембраны. Нарушение герметичности мембраны легко выявляется кратковременным нажатием на золотник воздушного заправочного ниппеля бака. Если вместо шипения выходящего воздуха появятся капли воды, мембрана разрушена.
• Измерить и при необходимости подкорректировать начальное давление воздуха в воздушной камере бака. Для этого необходимо отключить бак от системы отопления, слить из него воду, подключить манометр к воздушному заправочному ниппелю. Давление должно быть в пределах 0,8 – 1,0 гидростатического давления в месте расположения бака при холодном теплоносителе системы.

При длительном перерыве в эксплуатации необходимо слить воду из расширительного бака и обеспечить хранение его в сухом месте.

Расширительные баки неразборной конструкции в случае разрушения эластичной мембраны подлежат замене. Фланцевые расширительные баки можно отремонтировать. Для этого бак нужно демонтировать, отсоединить от системы отопления, слить воду. При нарушенной целостности мембраны повышенного давления в воздушной камере не будет. Но, на всякий случай, следует убедиться в этом, выкрутив золотник заправочного ниппеля. Раскручиваем болты крепления фланца и демонтируем его. Остатки мембраны бака извлекаются из отверстия, ранее прикрываемого фланцем.

Внимательно осматриваем внутреннюю поверхность бака. В случае наличия загрязнений или следов коррозии, их необходимо убрать. При необходимости подкрасить. При обработке внутренней поверхности нельзя использовать химические реагенты с содержанием масла.

Сборка расширительного бака своими руками производится в обратной последовательности. В отверстие аккуратно вставляем мембрану. Расправляем ее. Прикручиваем фланец. Следим за равномерностью затяжки болтовых соединений. Не стоит при затяжке прилагать избыточных усилий. Закручиваем золотник ниппеля на место. Накачиваем воздух в воздушную камеру до необходимого давления. Ставим бак на место. Подключаем расширительный бак к системе отопления.