Расширительный бак для отопления закрытого типа: принцип работы и устройство + как выбрать и установить в систему

Статьи

Мембранные баки широко применяются в системах холодного и горячего водоснабжения. Вместе с повысительными насосами и водонагревателями. Если мембранный бак установлен в системе холодного водоснабжения его называют — гидроаккумулятор. Если мембранный бак установлен в системе горячего водоснабжения — расширительный бак.

Какие функции выполняют мембранные баки

Гидроаккумулятор накапливает воду под давлением и гасит гидроудары. Расширительный бак, принимает избыточный объём воды, образовавшийся в результате её нагрева в водонагревателе.

Конструкция мембранных баков

Конструкция мембранных баков проста: стальной сосуд, разделен резиновой мембраной на воздушную и водяную полость. Мембрана пригодна для использования с питьевой водой. Сама питьевая вода не соприкасается непосредственно с металлической стенкой внутри бака: либо она находится внутри мембраны, либо внутренняя металлическая поверхность бака покрыта специальной эмалью.

Принцип работы мембранного бака

Принцип работы прост: вода под давлением поступает в водяную полость бака, сжимая воздух в воздушной полости, через резиновую мембрану. Сжатый воздух, когда это нужно, выталкивает воду обратно в систему.

Как рассчитать необходимый объём мембранного бака

Мембранные баки выпускаются широким типорядом от 0,25 до 5000 литров. С максимальным рабочим давлением на корпус 10, 16, а специальные на 25 бар. Объём гидроаккумулятора для системы холодного водоснабжения, рассчитывается исходя из условия ограничения максимального количества включений насоса в час. Если не стоит задача накапливать заданный запас воды под давлением. При расчёте объёма гидроаккумулятора в системах горячего водоснабжения учитывается объем, мощность водонагревателя (бойлера), минимальная и максимальная температура воды в водонагревателе, давление воды на линии подачи, давление срабатывания предохранительного клапана, для проточных мембранных баков — пиковый расход.

Где монтируются мембранные баки

В системах холодного водоснабжения гидроаккумуляторы могут монтироваться как на всасывающей, так и напорной стороне насоса, рядом с насосом: приямке, кессоне, либо поодаль от него, например, в техническом помещении дома. Расширительный бак в системе горячего водоснабжения монтируется рядом с бойлером косвенного нагрева, электрическим водонагревателем, только со стороны поступления холодной воды к водоподогревателю, а не на выходе из него (см. инструкцию по эксплуатацию водонагревателя).

Как правильно настроить давление в мембранном баке

Для того чтобы система корректно работала необходимо накачать в бак правильное начальное давление P и согласовать его с давлением включения насоса в системе холодного водоснабжения. В повысительных установках, когда бак расположен с напорной стороны Р = Р вкл. — 0,5 бар (Р вкл. — давления включения насоса). В повысительных установках, когда бак расположен со стороны всасывания Р = Р н. — 0,5…1 бар (Р н. — давление на вводе).

В системах горячего водоснабжения начальное давление P = P н — 0,2 …1 бар (Р н — давление после редуктора). При этом нужно учитывать, что чем дальше гидробак расположен от редуктора давления в системе, тем ниже в нём должно быть выставлено предварительное давление. Если редуктор давления в системе отсутствует, то начальное давление в расширительном баке Р = Р мин. — 0,5 бара (Р мин. — минимальное давление подачи воды в систему). Выставленное таким образом начальное давление в гидроаккумуляторе, обеспечит постоянный начальный запас воды в баке, нужный для защиты мембраны от преждевременного износа.

Как обслуживаются мембранные баки

Мембранные баки неприхотливы в эксплуатации. Они требуют минимальное техническое обслуживание: контроль давления в воздушной камере, проверка целостности мембраны, внешний осмотр бака на предмет коррозии. При необходимости в мембранный бак подкачивается воздух, производится замена мембраны, замена фланца, чистка входного патрубка, покраска, сколов краски внешней поверхности. Если есть дефекты, которые невозможно устранить, гидробак меняется полностью.

Установка

Монтаж расширительного бака осуществляется на любом участке отопительной системы, но предпочтительной является его установка перед насосом принудительной циркуляции. Монтаж может быть выполнен как с верхним, так и с нижним подключением.

Если в процессе работы окажется, что проектировщик допустил ошибку и принятого объема бака недостаточно для компенсации теплового расширения жидкости, вместо замены экспансомата на более объемный осуществляется монтаж второго бака меньших размеров.

В случае установки в системе отопительного котла со встроенным расширителем монтаж отдельного бака может не потребоваться. Также при рассмотрении различных вариантов установки следует помнить, что для снижения теплопотерь лучше выбирать то крепление, при котором подводящая магистраль будет иметь наименьшую длину.

Где поставить в системе

Расширительный бак в закрытой системе ставится после котла до насоса, то есть так, чтобы он создавал поток в противоположном направлении. Так система работает надежнее. Так что конкретное место установки зависит от того, где у вас стоит циркуляционный насос.

Схема установки расширительного бака для отопления

В систему он подключается через тройник. В трубу врезаете тройник, перпендикулярный выход направляете вверх, на него накручивается бак. Если стенка не дает поставить емкость, придется сделать колено, но бачок повернут вверх. Теперь можно считать, что расширительный бак установлен.

Пример установки с краном

Но для удобства проверки, желательно после бака поставить еще один тройник, на свободный выход которого установить запорный кран. Это дает возможность проверять мембранный бак без слива всей системы — он отсекает бак. Кран перекрываете, с котла стравливаете воду. Проверяете давление на отключенной ветке (в котле). Оно должно быть нулевым. После можно проводить все остальные работы по настройке.

Сравнение

Сравнивая открытый и закрытый тип устройства, можно сказать, что последний имеет явные преимущества, обоснованные следующими факторами:

• закрытый бачок имеет минимальные теплопотери, в то время как открытому необходима дополнительная изоляция;
• срок службы существенно больше;
• из-за герметичности закрытого бака теплоноситель не может испариться в воздухе;
• закрытый тип имеет меньший вес и размер;
• расширительный бак закрытого вида может быть установлен в системе с большим давление, а открытый – только в системах с малым давлением;
• закрытый бачок необязательно устанавливать на вершине отопительной системы, отчего не потребуется тратиться на дополнительные трубки;
• устройство закрытого вида гарантирует абсолютную защиту бака и системы отопления от коррозии, ввиду отсутствия воздуха.

Внешнее сравнение закрытого и открытого расширительного бака

Рекомендуется остановиться на закрытом типе расширительных бачков из-за их явных преимуществ. Однако открытый бак в некоторых системах принесет куда больше пользы, нежели закрытый.

Подбор устройства согласно расчету

Перед тем как приступить к расчету мембранника, нужно знать, что чем больше объем отопительной системы и выше максимальный температурный показатель теплоносителя, тем большего объема должен быть сам бак.

Существует несколько способов, по которым проводят расчет: обращение к специалистам в бюро по проектированию, проведение расчетов самостоятельно по специальной формуле или расчет при помощи онлайн калькулятора.

Формула

Расчетная формула выглядит так: V = (VL x E) / D, где:

• VL – объем всех магистральных деталей, включая котел и остальные нагревательные приборы;
• Е – коэффициент расширения теплоносителя (в процентах);
• D – показатель эффективности мембранника.

Определение объема

Самый простой способ определения среднего объема отопительной системы – по мощности обогревательного котла из расчета 15 л/кВт. То есть, при мощности котла 44 кВт объем всех магистралей системы будет равен 660 л (15х44).

Если в трубы залит антифриз, то прибегают к такому расчету:

• 10% — 4% х 1,1= 4,4 %;
• 20% — 4% х 1,1= 4,8% и т.д.

Показатель эффективности (D) основан на начальном и наибольшем давлении в системе, а также стартовом давлении воздуха в камере. Предохранительный клапан всегда настраивается на максимальное давление. Чтобы найти значение показателя эффективности, нужно провести следующий расчет: D = (PV — PS)/(PV+1), где:

• PV – максимальная отметка давления в системе, для индивидуального отопления показатель равен 2,5 бар;
• PS – давление зарядки мембранника обычно составляет 0,5 бар.

Теперь осталось собрать все показатели в формулу и получить окончательный расчет:

• VL = 15х44=660 л;
• D = (2,5 – 0,5) / (2,5+1) = 0,58;
• E = 4% = 0,04;
• V = (660×0,04) / 0,58 = 45,5 л.

Полученное число можно округлить и остановить свой выбор на модели расширительного бака начиная от 46 литров. Если в качестве теплоносителя будет использована вода, то объем бака будет составлять не менее 15% от вместимости всей системы. Для антифриза этот показатель равен 20%. Стоит отметить, что объем прибора может быть несколько больше расчетного числа, но ни в коем случае, не меньше.

Общая информация

Что такое расширительный бачок и для чего он нужен?

Само его название дает подсказку: для расширения. При фиксированной массе теплоносителя в контуре отопления и трубах, эластичность которых стремится к нулю, с изменением температуры теплоносителя неизбежно будет меняться давление в системе. Тепловое расширение, помните? Вода или любой другой теплоноситель, нагреваясь, расширяются.

Как только усилие превысит прочность трубы или радиатора на разрыв… Бум!

Причина возможной аварии — в том, что вода, меняя свой объем при нагреве, остается практически несжимаемой. Отсюда же и такое понятие, как гидроудар: упругие взаимодействия в жидкой среде, упрощенно говоря, отсутствуют.

Очевидное решение — создать в системе резервуар с легкосжимаемой субстанцией — воздухом. При увеличении объема воды при наличии такого резервуара давление вырастет незначительно.

Так выглядит это несложное устройство в разрезе.

Однако мы описали лишь одну из функций расширительного бачка.

Помимо закрытых систем отопления частных домов с фиксированными объемами и контура, и теплоносителя в нем, расширительный бачок можно обнаружить:

• В открытых системах, контактирующих с атмосферным воздухом;
• В системах централизованного отопления с верхним розливом. Там расширительный бак находится на чердаке и соединяется непосредственно с подающим трубопроводом домовой системы отопления.

В обоих описанных случаях монтаж расширительного бака отопления нужен для того, чтобы избавиться от воздушных пробок. Перепад между двумя нитками в случае центрального отопления — всего-то около двух метров. В системах отопления частных домов с естественной циркуляцией — и того меньше.

При таком перепаде напор воды никак не сможет выдавить воздушную пробку из верхней части отопительной системы. Отсюда простое решение: поставить некую емкость для сбора воздуха там, где он будет накапливаться, и при запуске системы стравливать его. В случае открытой системы, понятное дело, какие-то активные действия не нужны.

Весь воздух в системе будет вытеснен вверх и попадет в расширительный бак. В открытой системе он тут же воссоединится с атмосферой. В закрытой — будет ждать, пока владелец дома откроет воздушный кран.

Установка расширительного бака

Монтируя расширительный бак, нужно учитывать два обстоятельства:

1. Когда ёмкость будет заполнена жидкостью, её вес существенно увеличится, поэтому крепление должно быть рассчитано на нагрузки.
2. К узлу должен быть обеспечен свободный доступ для обслуживания (особенно в открытых системах, где периодически нужно будет подливать воду).

Способ монтажа будет зависеть от используемых материалов. Это может быть сварка, фланцы или соединение пластика специальным паяльником.

Довольно распространённая ошибка, когда используют уплотнительные материалы, не подходящие для монтажа отопительных элементов. Например, герметик для пластиковых окон – на работу с высокими температурами он не рассчитан, поэтому через какое-то время даст течь.

Советы по монтажу расширительного бака системы отопления:

• Работы планируются в тёплый период, при положительных температурах;
• Обязательно нужно установить предохранительный клапан;
• Новейшие модели газовых котлов имеют в своей конструкции небольшой бачок, не стоит полагаться только на него, если протяжённость трубопровода немалая. Нужно всё пересчитать и при необходимости установить дополнительный расширитель.
• Если на коротком участке между баком и трубами отопления, установить кран, это позволит, при необходимости, демонтировать агрегат, не нарушая работы всей системы.

Расширительный бак для отопления открытого типа: характеристика устройства

Открытый расширительный бак для отопления имеет простую конструкцию в виде прямоугольной или цилиндрической емкости, оснащенной крышкой, которая предотвращает попадание частиц грязи в систему. Расширитель должен иметь патрубок, к которому будет подводиться труба от системы отопления. Емкость также должна быть оснащена сливным краном, который понадобиться для отведения жидкости в канализацию, в случае накопления ее в больших объемах.

Для безопасной эксплуатации расширительный бак должен иметь переливную трубу для отведения лишней воды в сливную сеть в случае переполнения бака. Также к нему должна быть подведена труба водоснабжения для пополнения системы отопления водой.

Расширительные баки для отопления открытого типа могут быть изготовлены из любого материала. Это может быть листовая сталь, нержавейка или пластик. Главным условием является то, что он должен быть термостойким, поскольку теплоноситель нагревается до высоких температур.

Строение расширительного бака мембранного типа: 1 – металлический корпус, 2 – патрубок, 3 – мембрана между двумя камерами бака, 4 – камера, заполняемая теплоносителем, 5 – воздушная камера, 6 – ниппель

Принцип работы расширительного бачка системы отопления

Принцип работы бака заключается в следующем. Разогретая до значительной температуры жидкость начинает увеличиваться в объеме, тем самым способствуя повышению давления в системе. Излишки жидкости выдавливаются в расширительный бак, где она будет находиться до момента остывания, после чего самотеком возвратится обратно с систему отопления. Данный процесс выполняется циклично.

Расширительный бак для системы отопления открытого типа оснащен несколькими патрубками:

• для соединения расширительной трубы, через которую поступает теплоноситель;
• для циркуляционной трубы, что отводит воду из системы;
• контрольной трубы, предназначенной для регулировки наполненности системы и
• ликвидации из нее воздуха;
• переливной трубы, для удаления излишков жидкости.

Также конструкцией предусматривается запасной патрубок с краном, через который вода сбрасывается при ремонте системы.

Принцип работы расширительного бака системы отопления

В случае достижения жидкостью максимального уровня, вода будет поступать через переливную трубу в канализацию, в случае подключения к ней. Если на переливе установлен патрубок с краном, необходимо периодически проверять уровень воды в баке простым открытием запорной арматуры. При установке расширительного бака для отопления, его можно оснастить реле верхнего и нижнего уровней, которые могут подавать звуковой или световой сигнал, когда жидкость доходит до максимального уровня в точке перелива, или минимального.

Поскольку расширительный бак не является герметичным, часть жидкости, прибывая в контакте с воздухом, испаряется, что требует ее компенсации для нормальной работы системы. Это происходит при непосредственном участии человека, который должен контролировать объем воды в системе и, при необходимости, пополнять его.

Достоинства и недостатки открытого расширителя

Главными преимуществами расширительного бака системы отопления открытого типа является простота конструкции и полная автономность устройства, работа которого не зависит от работоспособности системы. Все процессы в нем происходят согласно естественному круговороту, без использования насосного и прочего оборудования. Также радует доступная цена расширительного бака для отопления открытого типа, которая стартует от 1500 руб.

К недостаткам такой емкости можно отнести:

• необходимость теплоизоляции бака для снижения потерь тепла;
• монтаж дополнительных трубопроводов, что портит эстетичный вид;

Расширительный бак имеет довольно простую конструкцию

• не герметичность резервуара;
• необходимость периодического пополнения воды в системе в результате испарения жидкости. Поскольку вода непосредственно контактирует с воздухом, это может стать причиной возникновения коррозии стальной емкости, что приведет к уменьшению теплоотдачи, появлению шума и снижению периода ее эксплуатации.

В частном доме расширительный бак отопления открытого типа устанавливается в чердачном помещении, лестничном проеме или специально оборудованном боксе, который устанавливается на крыше дома. При достаточной высоте здания его можно расположить внутри жилого помещения в санузле или хозкомнате.

Расширительную емкость устанавливают рядом с котлом отопления

Монтаж

Рассматривать процесс установки открытого типа бачка в систему отопления нет смысла. В отличие от мембранного бака, открытому типу не требуется большого внимания во время проведения расчетов и монтажных работ.

Для того чтобы приступить к работе, нужно подготовить следующие инструменты:

• газовый ключ;
• ступенчатый ключ;
• разводной ключ;
• трубы из пластика.

Во время установки следует тщательно проверять герметичность каждого соединения. Если допустить погрешность с герметичностью, устройство будет протекать, что со временем приведет к аварийной ситуации.

Во время установки требуется соблюдать следующие предписания:

• расчеты должны быть подходящими для системы отопления, что стоит перепроверить еще перед монтажными работами;
• во время установки комнатная температура должна быть выше, чем 0 градусов по Цельсию;
• бачок с объемом более 30 литров необходимо устанавливать на специальные ножки;
• бак нужно устанавливать до места разветвления;
• в месте установки бачка возможна колоссальная нагрузка, так что следует проследить за тем, чтобы место было несущим;
• на входе теплоносителя в бачок необходимо установить обратный клапан или насос;
• на отводных трубках нужно монтировать манометр.

Чтобы правильно установить мембранный бак, необходимо следовать ранее приведенным предписаниям. Следует также заметить, что для знающего человека это дело не потребует особых усилий и времени, чего нельзя сказать о новичке.

Схему интеграции расширительного бака закрытого типа в систему отопления можно просмотреть на рисунке ниже.

Схема врезки расширительного мембранного бака в систему отопления

1. На обратном патрубке (1) и на участке трубки между циркуляционным насосом (3) и котлом (2) необходимо сделать разрез.
2. В сделанный разрез устанавливается тройной разветвитель (4).
3. Монтажные работы могут несколько отличаться, в зависимости от разновидности материала.
4. К нижней трубке расширительного бака (6) крепится шаровой кран (7). Шаровой кран позволит прекратить подачу теплоносителя при необходимости.
5. На случай ремонта между краном и патрубком бачка рекомендуется установить соединение с «американкой» (разновидность накидных гаек).
6. После шарового крана необходимо монтировать патрубок (9) до тройника. Тут следует заметить, что форма, длина и т.п. не имеет значения.

Перед установкой бачка требуется подготовить устройство:

• все крепления должны быть свободны;
• на отвод с резьбой должен быть герметично закреплен переходник (для герметизации лучше всего использовать специализированную пасту, типа «Юнипак»);
• после установки переходника к отводу крепится кран (7);
• если на бачке имеются все необходимые приспособления для закрепления бачка, можно приступать к установке по вышеприведенной схеме;
• в том случае, если приспособления отсутствуют, требуется их сделать (для этого в поставке бачка должна быть соответствующая схема, при отсутствии которой можно воспользоваться хомутом).

После проведения этих работ монтаж можно считать оконченным

Расширительный бак для отопительных систем требует достаточного внимания как на этапе выбора, так и в процессе эксплуатации.Для максимальной пользы важно до мелочей просчитать все аспекты системы и следовать всем предписаниям техники безопасности

Если нет возможности или недостаточно знаний для самостоятельной установки агрегата в систему отопления, рекомендуется обратиться к специалисту.