Монтаж расширительного бака
Расширительный бак предназначен компенсировать температурные увеличенияобъема жидкости в отопительной системе. Всем известно, что принагревании объем воды увеличивается. При нагревании воды в отопительнойсистеме происходит увеличение ее объема примерно на 0,3% на каждые 10 С.Если нагреть теплоноситель на 70 С, то его объем увеличитсясоответственно на 3%. Поскольку жидкости практически несжимаемы, тоизбыточному объему деваться некуда. Расширение теплоносителя будетпроисходить каждый раз при запуске отопительной системы. Куда деватьизбыточный объем жидкости? Он как раз и поступает в расширительный бак,где находится до тех пор, пока вода остынет, ее объем уменьшиться и«изгнанный» в бак объем вернется в систему трубопровода. Если излишекразогретой воды удалить из системы, то после охлаждения частьтрубопровода заполнится воздухом, воздушные пробки в дальнейшемзаблокируют движение теплоносителя по системе. Это просто приведет кблокировке отопительной системы. Таким образом расширительный бакоберегает всю отопительную систему от «завоздушивания».
Разновидности расширительных баков
В системах отопления используют в основном три типа расширительных баков: открытые, закрытые и мембранные .1. Расширительные баки открытого типа предназначены для использования в отопительной системе с естественнойциркуляцией теплоносителя. Это обыкновенная открытая емкость, в днекоторой есть специальный соединитель с отопительной системой.Располагается емкость в наивысшей точке системы отопления. Из-за того,что бак находится где-то на чердаке, на лестничной клетке, кровлездания, возникает основное неудобство: для определения уровня жидкости вбаке периодически приходится подниматься на чердак и визуальнопроизводить контроль. Также открытые баки необходимо покрывать тепловойизоляцией. Изготавливают их в основном из листовой стали, форма баковпрямоугольная или цилиндрическая. Сверху бак снабжается люком дляосмотра. Максимальный уровень жидкости в таких баках контролируетсяпереливной трубкой, выходящей на улицу.
Открытые расширительныебаки предназначены не только для поддержания объема теплоносителя всистеме при колебаниях температуры, но и для восполнения объема воды всистеме при утечке. Ограничение гидравлического давления в отопительнойсистеме, сброс лишней воды в канализацию при переполнении, управлениеработой подпиточных приборов, удаление воздуха из системы - эти функциитоже выполняет
расширительный бак открытого типа.
Недостаткомявляется громоздкость, связанные с ней бесполезные потери тепла.Поглощение воздуха вследствие чрезмерного охлаждения воды приводит кусилению внутренней коррозии отопительных приборов и труб. Наконец, вомногих случаях необходимо прокладывать специальные соединительные трубы.Из-за большого количества недостатков расширительные баки открытоготипа в современных отопительных системах используют редко.
2. Расширительные баки закрытого типа используют и в открытых отопительных системах с естественнойциркуляцией жидкости, и в закрытых системах с принудительнойциркуляцией. Появление баков закрытого типа позволило эксплуатациюотопительных систем без контакта с атмосферой. Циркуляция теплоносителяпроисходит без примесей агрессивных газов, вызывающих коррозию. Срокслужбы теплового оборудования и труб значительно увеличивается. Такжеотопительная система может работать при более высоком давлении, безнеобходимости подпитки, так как утечка воды отсутствует. Расширительныебаки закрытого типа обычно располагаются в котельной, следовательно, нетребуют защиты от замерзания, и работают надежно в течение всего сезона.Эти баки представляют собой герметичные устройства, оборудованныеавтоматическими или ручными клапанами для сброса воздуха. Если бакоборудован ручным клапаном, то наполнение отопительной системы, как и вслучае с открытым баком, контролируется визуально. Если же сброс воздухапроизводится автоматически, то контроль за наполнением системыосуществляется манометром, измеряющим давление жидкости в системе.
3. Расширительные баки мембранного типа - современное оборудование, работающее полностью в автоматическомрежиме. Основная деталь, отличающая этот бак от обычного бака закрытоготипа, --это эластичная мембрана. Мембрана делит бак на две части: водной находится сжатый воздух, в другой - теплоноситель. Сжатый воздух имембрана позволяют уменьшить размеры расширительного бака в четыре иболее раз. Бак емкостью в несколько литров успешно помещается в корпуседвухконтурного котла.
Так как бак абсолютно герметичен, амембрана подвижна, то с обеих сторон на мембрану оказывается одинаковоедавление. Принцип работы бака достаточно прост: при нагреве возрастаетдавление теплоносителя; избыток воды попадает в одно отделениерасширительного бака, увеличивая его давление на мембрану; эластичнаямембрана препятствует попаданию воды во второе отделение, но давлениевоздуха в этом отделении возрастает и компенсирует возросшее давлениежидкости. При остывании жидкости ее давление уменьшается и сжатый воздухвыталкивает ее назад в систему, сохраняя давление системы постоянным.Если давление воздуха в баке по какой-то причине станет критическим,произойдет автоматическое отключение насоса. Повторный запуск системыстанет возможным только тогда, когда давление воздуха станетминимальным.
Расширительные баки мембранного типа могут иметь сменную или несменную мембрану
.Сменную мембрану можно легко заменить в случае повреждения. Поступающаяв бачок вода, находится только внутри мембраны, она не соприкасается состенками баллона. Это препятствует появлению коррозии и продлеваетвремя эксплуатации расширительного бака. При нарушении целостностинесъемной мембраны устройство приходится менять полностью. Вода,соприкасаясь со стенками бака, провоцирует коррозию, уменьшая егоэксплуатационный ресурс.
Преимущества закрытых расширительных баковочевидны: маленькие габаритные размеры, теплоноситель точно никуда неиспаряется, минимум потерь тепла, отсутствие коррозии труб, работаотопительной системы при высоком давлении, экономия энергии приэксплуатации.
Как подобрать расширительный бак для отопительной системы
Вомногих случаях расширительный бак подбирают, не прибегая к сложнымматематическим расчетам. Исходят из того, что вода, нагреваясь до 80оС,увеличивает свой объем примерно на 5%. К этому добавляют запас, которыйсоставляет еще 5%. Получается, что объем расширительного бака составляет10-12% от всего объема теплоносителя системы. Для отопительного контурас объемом воды 100 л воды подойдет расширительный бак на 10-12 литров.Чтобы рассчитать полный объем воды в системе, нужно взять данные обобъеме воды в котле и отопительных приборах из паспортов, сложить иприбавить объем воды в трубах. Зная внутренний диаметр труб и их длину,легко рассчитать объем жидкости, находящийся внутри: V = (π×D2/4) × L,где D - внутренний диаметр трубы, L - ее длина, π = 3,14.Болеесложные расчеты производятся в случаях, когда системы отопления имеютмного разветвлений. Для расчетов используется следующая формула:
Vn - объем расширительного бака, необходимый для данной отопительной системы;
Ve- объем, образующийся в процессе теплового расширения. Его можнорассчитать, умножив полный объем теплоносителя системы на объемныйтемпературный коэффициент расширения жидкости: Ve = Vсист × n%. ОбъемVсист связан с мощностью котла. 1 кВт мощности приходится примерно на15л теплоносителя. Значение n% для воды берется из таблицы:
Прииспользовании в качестве теплоносителя 10-ипроцентного тосола nрассчитывают по формуле 4% × 1,1 = 4,4%, в случае 20-ипроцентного - 4% ×1,2 = 4,8% и т.д.
Vv - объем теплоносителя, образующийся изначально врасширительном баке за счет гидростатического давления жидкостисистемы. Это так называемый водяной затвор. Если номинальный объем бака15 л, то 20% этого объема используются для водяного затвора. В бакахбольшего объема на водяной затвор отводится минимум 0,5% от всегообъема, но не менее 3-х литров.
рo - статическое давление отопительной системы, 10м водяного столба создают давление равное 1атм.
рe- окончательное давление, образующееся в при работе предохранительногоклапана. Для клапанов с давлением до 5 атм. ре = ркл пред – 0,5атм, дляклапанов с давлением больше 5 атм.- ре =0,9×ркл. пред.
Монтаж расширительного бака
Сподключением открытого расширительного бака все очень просто. В нижнейего части находится трубка с нарезной резьбой, посредством которойсоединяют бак с трубой отопления.Закрытые расширительные бачкирекомендуется устанавливать в тех участках системы отопления, гдедавление минимальное, то есть в обратку. Установленный в системуотопления бак не должен создавать неудобства для жильцов. Поэтомуудобнее всего его монтировать в углу на полу или возле стены.
Весь процесс установки расширительного бака будет происходить примерно так:
1)
Сначала устанавливается и крепится сам бак. Выбор бака напольного илинастенного определяется объемом и условиями, в которых будетпроизводиться установка. В любом случае бак необходимо надежно закрепитьк полу или стене.
2) Следующим шагом будет врезка в обратныйтрубопровод системы отопления. Врезка осуществляется трубой такого жедиаметра, как предусмотрено для подключения расширительного бака. Еслиотопительные трубы полипропиленовые, то впаивается соответствующийтройник; если металлопластиковые, то труба разрезается и вставляетсятройник на фитингах; для стальных труб - вваривается резьбовой патрубок.
3) Затем на резьбу, врезанную тем или иным способом, навинчивается отсекающий кран, в который пакуется разъемное соединение (американка). Американка соединяется трубой с расширительным баком. Теперь,когда подключили бак к системе отопления, необходимо проверить давлениев его воздушной части. Если оно совпадает с паспортными данными, томожно открыть отсекающий кран и впустить в систему воду. Находящийся втрубопроводе воздух сам выйдет через автоматический воздушный клапан приподключении расширительного бака. Как правило, автоматическим воздушнымклапаном оборудуются все современные расширительные баки.
Можнотакже предусмотреть аварийный слив бака. Используется он крайне редко,но все предусмотрительные монтажники его оборудуют. После американкимонтируется тройник, в боковом ответвлении которого есть полудюймовыйкран, который служит для того, чтобы при необходимости слить быстро илегко воду из расширительного бака отопления.
Обслуживание расширительных баков
Дляобеспечения длительной эксплуатации расширительного бака необходимопридерживаться определенных правил его обслуживания. К ним относится:1) Обязательная проверка бака на внешние повреждения (коррозию, подтеки, вмятины) один раз в полгода. При обнаружении повреждений обязательно устранить их причину.
2)
Каждые полгода необходимо сверять начальное давление в газовом отсекена соответствие расчетным показателям. Чтобы проверить начальноедавление газового пространства, бак следует отключить от системыотопления, откачать из него остатки воды и подключить манометр к ниппелюгазовой полости. Если давление окажется ниже давления, установленногопри настройке расширительного бака, то через тот же ниппель
нужно накачать бак компрессором.
3) Один раз в полгода обязательна проверка целостности мембраны. Если припроверке давления газового отсека после дренирования остатков воды черездренажный кран пошел под давлением воздух, а давление газовогопространства снизилось до атмосферного, значит мембрана пробита. Приобнаружении дефектов мембрану нужно заменить, если предусмотрена такаявозможность.
4) Если бак не используется длительное время, то нужно слить с него воду и держать в сухом месте.
Требования техники безопасности при эксплуатации
Расширительный бак не может быть подвержен дополнительной статической нагрузке, недопускается воздействие на него труб и агрегатов. Не допускаются такжеизменения конструкции, какие-либо изменения формы емкости. Испытательныеи ремонтные работы должны производить специалисты, обладающиесоответствующей профессиональной подготовкой. Только оригинальныезапчасти следует использовать при замене частей оборудования. Толькобаки, не имеющие явных внешних повреждений, можно монтировать иэксплуатировать.При вводе в эксплуатацию необходимо принятьсоответствующие меры по соблюдению минимальных и максимальных параметровдавления и температуры. Недопустимо превышение рабочего давления вгазовом и водяном отсеках бака, как при настройке, так и во времяэксплуатации. Предварительное давление воздушной камеры всегда должнобыть ниже максимально допустимого избыточного рабочего давления. Газовоепространство лучше заполнять инертным газом, например, азотом.
Демонтажчастей, которые находятся под давлением, можно проводить приотключенном от отопительной системы баке, заранее слив с него воду, и, сбросивдавление до атмосферного. Обычно внутренняя поверхность баков не имеетпокрытия, поэтому энергоносители должны быть неагрессивны. Современныетехнологии позволяют сделать отопительные системы настолькогерметичными, что поступление веществ вызывающих коррозию сводится кминимуму.
Для монтажа расширительного бака надо выбрать такое место,несущая способность которого - выдержать бак со 100%-й наполняемостью.Также обязательно надо предусмотреть возможность слива воды из бака,осуществление подпитки системы водой. Соблюдение данных правил обеспечит безопасную эксплуатацию бака, здоровье и жизнь людей будут в безопасности.
Ресурс службы расширительного бака заметно снижается при максимальных нагрузках.
Отопление — ключевая система жизнеобеспечения частного дома и его стабильная работа очень важна. Один из параметров, которые необходимо отслеживать — давление. При слишком низком котел работать не будет, при высоком происходит слишком быстрый износ оборудования. Для стабилизации давления в системе необходим расширительный бак для отопления. Устройство несложное, но без него отопление долго работать не будет.
Для чего нужен расширительный бак для отопления
При работе системы отопления теплоноситель часто меняет свою температуру — то нагревается, то остывает. Понятное дело, при этом меняется объем жидкости. Он то увеличивается, то уменьшается. Излишки теплоносителя как раз и вытесняются в расширительный бак. Так что назначение этого устройства — компенсировать изменения объема теплоносителя.
Виды и устройство
Есть две системы водяного отопления — открытая и закрытая. В закрытой системе циркуляция теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом. Он дополнительного давления не создает, просто проталкивает воду с заданной скоростью по трубам. В такой системе отопления стоит расширительный бак для отопления закрытого типа. Закрытым он называется потому, что представляет собой герметичную емкость, которая разделена на две части эластичной мембраной. В одной части находится воздух, в другую вытесняется лишний теплоноситель. Из-за наличия мембраны бак называют еще мембранным.
Открытая система отопления наличия циркуляционного насоса не предусматривает. В данном случае расширительный бак для отопления — это просто любая емкость — хоть ведро — к которой подведены трубы отопления. Для него не требуется даже крышки, хотя она может быть.
В самом простом варианте это сваренная из металла емкость, которую устанавливают на чердаке. Есть у этого варианта существенный недостаток. Так как бак негерметичный, теплоноситель испаряется и необходимо следить за его количеством — все время доливать. Делать это можно вручную — из ведра. Это не очень удобно — есть риск забыть пополнить запасы воды. Это грозит тем, что система завоздушится, что в может привести к ее поломке.
Более удобен автоматизированный контроль уровня воды. Правда, тогда на чердак, кроме труб отопления, придется еще тянуть водоснабжение а также куда-то выводить переливной шланг (трубу) на случай переполнения бака. Зато отпадает необходимость регулярно проверять количество теплоносителя.
Расчет объема
Есть очень простая методика определения объема расширительного бачка для отопления: высчитывается 10% от объема теплоносителя в системе. Его вы должны были высчитать при разработке проекта. Если этих данных нет, можно объем определить опытным путем — слить теплоноситель, а потом залить новый, измерив его при этом (пустить через счетчик). Второй путь — высчитать. Определить в системе, добавить объем радиаторов. Это и будет объем системы отопления. Вот от этой цифры находим 10%.
Формула
Второй способ определить объем расширительного бака для отопления — высчитать его по формуле. Тут тоже потребуется объем системы (обозначен буквой C), но еще нужны будут другие данные:
- максимальное давление Pмакс, при котором может работать система (обычно берут максимальное давление котла);
- начальное давление Pмин — с которого система начинает работу (это давление в расширительном баке, указано в паспорте);
- коэффициент расширения теплоносителя E (для воды 0,04 или 0,05, для антифризов указано на этикетке, но обычно в пределах 0,1-0,13);
Имея все эти значения высчитываем точный объем расширительного бака для системы отопления по формуле:
Расчеты не очень сложные, но стоит ли с ними возиться? Если система открытого типа ответ однозначен — нет. Стоимость емкости от объема зависит не очень сильно, плюс ко всему его можно сделать самостоятельно.
Расширительные баки для отопления закрытого типа стоит посчитать. Их цена от объема зависит сильно. Но, в данном случае, лучше все-таки брать с запасом, так как недостаточный объем приводит к быстрому износу системы или даже к выходу ее из строя.
Если в котле есть расширительный бак, но его емкости для вашей системы недостаточно, ставят второй. В сумме они должны давать необходимый объем (установка ничем не отличается).
К чему приведет недостаточный объем расширительного бачка
При нагревании теплоноситель расширяется, его излишки оказываются в расширительном баке для отопления. Если весь излишек не помещается, он стравливается через клапан аварийного сброса давления. То есть теплоноситель уходит в канализацию.
Потом, когда температура понижается, объем теплоносителя уменьшается. Но так как его в системе уже меньше чем было, давление в системе падает. Если недостаток объема незначительный, такое понижение может быть некритичным, но если его слишком мало, котел может не работать. У этого оборудования есть нижний предел давления, при котором оно работоспособно. При достижении нижнего предела оборудование блокируется. Если вы в это время находитесь дома, сможете исправить ситуацию, добавив теплоносителя. Если же вас нет, система может разморозиться. Кстати, работа на пределе тоже ни к чему хорошему не приводит — оборудование быстро выходит из строя. Потому лучше слегка перестраховаться и взять чуть больший объем.
Давление в бачке
В некоторых котлах (обычно в газовых) в паспорте указано, какое давление необходимо выставить на расширителе. Если же такой записи нет, для нормальной работы системы давление в баке должно быть на 0,2-0,3 атм ниже, чем рабочее.
Система отопления невысокого частного дома обычно работает при 1,5-1,8 атм. Соответственно, в баке должно быть 1,2-1,6 атм. Измеряется давление обычным манометром, который подключается к ниппелю, который расположен в верхней части емкости. Ниппель спрятан под пластиковой крышкой, ее откручиваете, получаете доступ к золотнику. Через него можно также стравить излишки давления. Принцип работы такой же как у автомобильного золотника — чем то тонким отгибаете пластину, стравливая воздух до необходимых показателей.
Также можно давление в расширительном баке увеличить. Для этого нужен будет автомобильный насос с манометром. Его подключаете к ниппелю, накачиваете до необходимых показаний.
Все вышеописанные процедуры проводятся на баке отсоединенном от системы. Если он уже установлен, снимать его не надо. Проверить давление в расширительном баке системы отопления можно на месте. Только будьте внимательны! Проверять и корректировать давление в расширительном баке для отопления надо при неработающей системе и слитом из котла теплоносителе.
Для точности измерений и настройки бака важно чтобы на котле давление было нулевое. Потому воду спускаем тщательно. После чего подключаем насос с манометром и корректируем параметры.
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.
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.
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.
Грамотно подобранный и подключенный расширительный бак для отопления закрытого типа играет важную роль. Он защитит отопительный контур и продлит рабочий ресурс оборудования. Замкнутая герметичная емкость избавит от необходимости бесконечно ремонтировать систему и менять устройства. Стоит с ней “познакомиться”. Правда?
Мы расскажем о том, как выбрать закрытую модель расширительного бачка в соответствиями с техническими данными системы. Подскажем, как его грамотно установить и подключить. Кроме того, в статье приведены рекомендации, которые необходимо соблюдать для продления срока службы оборудования.
Все они, независимо от объемов, производительности, предназначены для нивелирования расширения (специальных жидкостей, воды), которое происходит при повышении его температуры.
Делается это для того, чтобы избежать разрушительных , повреждений фитингов, арматуры, разрыва труб , выдавливания прокладок.
Любой закрытый бак представляет собой стальной герметичный резервуар, разделенный на части эластичной мембраной, которая изменяет свое положение при повышении/понижении температуры теплоносителя
Пример: теплоноситель (вода) расширяется на четыре процента с повышением температуры до 95 °С. Чего вполне хватает для выхода инженерной системы из строя.
Устройство и компоненты экспанзомата
Любое подобное современное изделие состоит из следующих конструктивных элементов:
- корпуса;
- камеры для теплоносителя;
- газовой камеры, куда закачивается обычный воздух или инертный газ;
- мембраны.
Вариант наполнения газовой камеры инертным газом является более предпочтительным, ведь обеспечивает емкости большую долговечность. Но обычный воздух более доступный.
Мембрана изготавливается из эластичных материалов, поэтому способна изменять свое положение при увеличении или уменьшении температуры теплоносителя. Этот элемент конструкции бывает диафрагменного или баллонного типа, при этом принцип действия у них аналогичный.
Подсоединение баков к отопительной системе происходит с помощью специального патрубка. Для закачивания газа предусмотрен клапан. Емкости закрытого типа типа изготавливаются в горизонтальной или вертикальной компоновке, что облегчает комплектацию системы отопления.
Причина в том, что при забросе давления до критических норм приспособление вступит в работу и стравит его. То есть указанный клапан способен существенно повысить безопасность всей системы отопления.
При покупке емкости следует учитывать то, что для обозначения расширительных баков, использующихся для отопления, чаще всего применяется красная краска.
Такая особенность поможет отличить нужное изделие от других подобных, к примеру, схожих размерами и формой бачков для водоснабжения – , которые преимущественно покрываются синей эмалью.
Но при необходимости можно найти резервуары различных расцветок, что поможет разместить нужный в любом помещении без снижения его эстетических качеств.
Емкости бывают горизонтальными или вертикальными, а также производители дают возможность крепить их в разных местах. Для этого изделия комплектуются различными приспособлениями. И при покупке следует обращать на это внимание, определив оптимальный вариант заранее
Также следует обращать внимание при выборе на качество материалов, использованных при производстве корпуса емкости, мембраны. И наличие гарантии на приобретаемое оборудование и руководства по монтажу и подключению его в систему.
Как осуществить монтаж?
Каких-либо существенных ограничений, влияющих на место в системе, нет. Все же установку желательно производить в любой удобной точке обратной магистрали имеющейся системы отопления.
Причина в том, что там теплоноситель прохладнее. А это позволяет существенно продлить ресурс расширительной емкости, ее мембраны.
Кроме того, если установить бачок неподалеку от твердотопливного котла, то в определенных ситуациях в камеру для теплоносителя может попасть пар. В результате чего емкость потеряет способность производить компенсацию расширения теплоносителя.
Установка резервуара может осуществляться двумя способами. К ним относятся монтаж:
- на стене;
- на полу.
Но следует понимать, что первый вариант предназначен только для случаев, когда расширительная емкость имеет умеренный объем.
Баки следует устанавливать максимально далеко от котлов. А оптимальным решением будет нахождение его в обратной магистрали. Так как температура теплоносителя там ощутимо ниже, что исключает досрочный выход мембраны со строя
Не следует экономить на подключении бака к системе отопления.
Так указанная процедура должна выполняться с применением:
- отсекающего крана с, так называемой, «американкой» - этот элемент конструкции позволит оперативно вывести резервуар с эксплуатации, а при необходимости заменить его, причем не дожидаясь остывания теплоносителя;
- тройника с краном для слива, что позволит перед заменой бака быстро его опустошить;
- манометра для измерения давления;
- предохранительного клапана или ниппеля для регулировки давления внутри оборудования.
После монтажа бачка его предстоит правильно настроить, учитывая рекомендации производителя, приведенные в инструкции к приобретенному оборудованию. Чтобы давление в баке было соответствующим, т.е. меньшим, чем в системе, что позволит мембране деформироваться при нагревании теплоносителя.
Если расчеты были выполнены не верно и в системе отопления размещен резервуар меньшего, чем нужно объема, то он не справится со своими обязанностями, но исправить ошибку можно.
Для чего нужно приобрести и установить в систему вторую емкость. Емкость которого составляет разницу между нужным объемом и имеющимся у работающего в системе бака. Такой способ сократит финансовые потери.
Техническое обслуживание при эксплуатации
Нужно помнить, что при перерывах в использовании баки, как и другие компоненты системы отопления, следует опустошать с последующей просушкой. Игнорировать этот пункт не следует, так как его несоблюдение приведет к появлению коррозии и снижению сроков эксплуатации.
Основным элементом конструкции, который реагирует на изменение давления со стороны теплоносителя является эластичная мембрана. На которую с одной стороны воздействует нейтральный газ (к примеру, азот) или воздух, а с другой давление от теплоносителя. И мембрана принимает положение в зависимости от того с какой стороны более сильное воздействие
При использовании любого закрытого бака владельцам регулярно следует выполнять ряд несложных операций.
К которым относятся:
- периодические осмотры на предмет выявления коррозии, механических повреждений – такая процедура должна производиться дважды в год;
- проверка давления в системе, что выполняется через каждые полгода;
- периодические осмотры целостности мембраны – такие операции производятся согласно рекомендациям производителя.
А кроме того, на протяжении всей эксплуатации пользователям придется соблюдать требования относительно допустимых норм температуры и давления.
Для ремонта резервуаров следует использовать исключительно оригинальные комплектующие, так как это обеспечит не только нужную производительность, но и безопасность использования.
С правилами и особенностями подбора расширительного бачка для отопительных систем открытого типа ознакомит прочитать которую стоит владельцам домов с открытыми контурами отопления.
Выводы и полезное видео по теме
Первый ролик поможет разобраться в особенностях современных расширительных баков, их правильного выбора:
Следующий видеоматериал даст возможность понять то, как правильно осуществить монтаж купленного расширительного бака:
Бачок закрытого типа является практичным, долговечным, эффективным и безопасным решением для системы отопления. Но, чтобы получить ожидаемый результат необходимо сделать правильный выбор и монтаж изделия в систему отопления и его настройку.
Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, делитесь полезной информацией и фото по теме статьи. Расскажите о том, как подбирали закрытый бачок для системы отопления в загородном доме. Откройте ваши технологические секреты, которые будут полезны посетителям сайта.
В состав каждой отопительной системы входит ряд элементов, без которых ее нормальное функционирование невозможно. Один из таких элементов – расширительная емкость, о ее назначении и устройстве будет рассказано в данной статье. Также мы рассмотрим, как подобрать расширительный бак для отопления частного дома.
Для чего нужен расширительный бак?
Еще из школьного курса физики всем хорошо известно, что любое тело при нагревании расширяется, а жидкость и газ увеличиваются в объеме. В отличие от газа жидкость – среда несжимаемая и если ее нагревать в закрытом сосуде, каковым является и бак для котла, то это приведет к росту давления внутри него, поскольку расширяться ей некуда. В результате может случиться разрыв стенок резервуара.
Представьте теплоноситель, нагреваемый в трубопроводах от температуры 20 ºС до 80 ºС. Если не поставить расширительный бак в системе отопления, то при нагреве жидкой среды давление в сети сильно возрастет и вода может прорваться наружу в самом слабом месте. Хорошо, когда есть предохранительный клапан безопасности. Через него и уйдет лишняя вода, поскольку больше ей деваться некуда. При отсутствии клапана теплоноситель просто прорвется наружу на каком-то из соединений.
Расширительный бак нужен для размещения растущего в объеме теплоносителя, когда он нагревается. При этом во время охлаждения он возвращается обратно в систему.
В случае когда воду сбрасывает предохранительный клапан, то после остывания вернуть ее назад он не может и запустит на освободившееся место воздух. Это приведет к образованию воздушной пробки, а она не даст системе нормально работать.
Типы расширительных бачков
Внешне расширительные баки для отопления могут отличаться по форме и размерам, определяемым расчетом. Обычно это резервуар, подключенный к отопительной системе посредством одной трубы. Однако, у разных типов емкостей имеются конструктивные отличия, да и применяются они в разных случаях. Чтобы правильно выбрать бак, надо понимать эти отличия, поэтому вначале представим перечень существующих видов:
- открытого типа;
- закрытые, снабженные мембраной.
Примечание. Существуют еще закрытые расширительные сосуды без мембраны, но применять их категорически не рекомендуется. Ниже мы объясним почему.
Емкости открытого типа
Эти бачки применяются для открытой системы отопления (иначе - гравитационной, самотечной) и представляют собой металлический резервуар с открытым верхом произвольной формы. К верхней части боковой стенки приварен патрубок для присоединения шланга или трубы перелива, теплоноситель к баку подводится снизу. Элемент устанавливается выше всей системы на подающем трубопроводе, как правило, на чердаке дома.
Примечание. Говоря правильным техническим языком, открытая система – это та, из которой напрямую отбирается вода на нужды ГВС. В частных домах она не используется, только в централизованных сетях. Открытой ошибочно называют схему с естественной циркуляцией теплоносителя.
Любой расширительный бачок для отопления открытого типа выполняет 2 функции:
- служит для компенсации расширения теплоносителя;
- производит удаление воздуха из системы, поскольку его верх сообщается с атмосферой.
В этом заключается его преимущество, но оно не единственное. Открытая емкость может успешно и долговечно служить также и в системах с принудительной циркуляцией, поскольку устройство бака очень простое, там нечему ломаться. Однако, и недостатков у него немало:
- бачок, установленный на чердаке, требует хорошего утепления;
- в течение сезона необходимо постоянно наблюдать за уровнем воды в баке и своевременно его пополнять;
- теплоноситель постоянно насыщается кислородом из атмосферы, отчего быстрее корродируют металлические детали котла;
- дополнительный расход материалов и сложности при монтаже.
Закрытый мембранный бак
Более современный закрытый расширительный бак – это сосуд цилиндрической формы со встроенной внутри резиновой мембраной. Используется в схемах с принудительной циркуляцией теплоносителя и устанавливается в помещении топочной. Подвод теплоносителя осуществляется также снизу, сверху аппарата установлен сервисный золотник для закачки воздуха.
Резиновая мембрана (в простонародье – «груша»), которой снабжен закрытый расширительный бак системы отопления, бывает 2 видов:
- в виде диафрагмы;
- баллонного типа.
Примечание. Емкости некоторых производителей имеют съемную «грушу», что дает возможность ее поменять при появлении трещин.
Форма мембраны особого влияния на работу аппарата не оказывает, хотя в бачке второго типа помещается немного больше воды. С другой стороны от «груши» закачан воздух (иногда – азот) под определенным давлением, его необходимо настраивать под каждую систему индивидуально. Все закрытые расширительные бачки действуют одинаково просто: при нагревании теплоносителя давление в сети растет, мембрана растягивается и запускает воду внутрь бака. При остывании все протекает в обратном порядке.
Герметичный расширительный бачок для газового котла настенного типа зачастую встроен внутрь теплогенератора, так как обладает малыми габаритами. Кроме того, аппарат не сообщается с атмосферой и диффузия кислорода в теплоноситель полностью исключается. Слабое место таких бачков – мембрана, срок ее службы очень редко дотягивает до 10 лет, и не всегда есть возможность ее заменить.
Существует и третий вид компенсационных устройств - вакуумный расширительный бачок для отопления закрытого типа без «груши». В продаже их найти трудно, да и нет смысла, поскольку такая конструкция – самая неудачная. Роль мембраны в емкости играет сам воздух, что приводит к его активной диффузии в воду, а это недопустимо. И потом, уровень в емкости будет все время повышаться, в результате компенсировать расширение станет некуда.
Если в доме планируется или уже смонтирована схема с естественной циркуляцией, то расширительный бак открытого типа – как раз для вас. Мудрить с вакуумным бачком здесь не стоит, помните, что вода в такой системе движется только за счет разницы удельного веса и аппарат может не сыграть своей роли. Открытый сосуд можно купить, а можно и смастерить самостоятельно, главное, - верно произвести расчет объема расширительного бака, о чем мы поведаем ниже.
С вакуумными мембранными сосудами дело обстоит немногим сложнее. Есть одно предостережение: оказавшись в магазине среди множества подобных изделий, не перепутайте бачок для отопления с гидроаккумулятором для водоснабжения. Внешне они очень похожи, даже цвет может быть одинаковым, так что подбор бака по данному признаку исключается. Отличаются резервуары по надписи на шильдике, для отопления указана рабочая температура до 120 ºС и давление до 3 Бар. На гидроаккумуляторе, соответственно, до 70 ºС и давление до 10 Бар.
Осуществляя выбор, также стоит обратить внимание на возможность замены «груши» на случай ее выхода из строя. Размер аппарата подбирается по результатам расчета бака закрытого типа.
Расчет расширительного бака
В технической литературе и на просторах интернета можно найти множество методик, по которым выполняется расчет расширительного бака для системы отопления с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. Но в большинстве своем они содержат массу сложных формул с привязкой к мощности котла и другим параметрам. Вы не ошибетесь, если воспользуетесь более простым способом определения объема бака.
Способ основан на утверждении, что количество воды в системе при максимальном нагреве возрастет не более, чем на 5%. То есть, сначала высчитываете объем воды следующим образом:
- количество теплоносителя в котловом баке – по паспорту;
- объем воды в трубопроводах – по формуле площади круга находите площадь поперечного сечения каждой трубы и умножаете ее на длину;
- вместительность радиаторов – тоже по паспорту на изделие.
Просуммировав результаты, осуществляете подбор и расчет расширительного бака с запасом, взяв не 5, а 10% от получившейся суммы. Это и будет его вместительность.
Заключение
Просчитать объем и выбрать бак закрытого типа достаточно просто, останется только правильно его установить. Это тоже можно выполнить самостоятельно, руководствуясь инструкцией, прилагаемой к изделию.
Мембранный расширительный бак для системы отопления закрытого типа
Мембранный расширительный бак предназначен для компенсации температурного расширения теплоносителя и поддержания необходимого давления в закрытых системах отопления.
Жидкости, которые используются в системах отопления, при нагревании, за счет теплового расширения, увеличивают свой объем. Например, объем воды при нагревании до 90 о С увеличивается на 3,55%. Если в качестве теплоносителя в системе отопления применяют антифриз на основе этиленгликоля, то объем жидкости увеличивается еще более.
Мембранный расширительный бак для отопления. Устройство и схема работы. Через воздушный клапан (ниппель) воздушную камеру автомобильным насосом наполняют сжатым воздухом.
В закрытой системе отопления без расширительного бака даже незначительное повышение температуры приведет к резкому росту давления и срабатыванию предохранительного клапана. Избыточная часть теплоносителя через клапан выльется наружу.
Мембранный расширительный бак для отопления представляет собой сосуд, разделенный на две части подвижной мембраной. Одна часть сосуда соединена с системой отопления и заполнена теплоносителем. В другую часть сосуда закачивается воздух под определенным давлением.
При изменении объема жидкости в системе отопления, мембрана в баке перемещается в ту или другую сторону. В результате объем, занимаемый жидкостью в баке, тоже меняется. Сжатый воздух по другую сторону мембраны действует как пружина, поддерживая рабочее давление теплоносителя и не допуская срабатывания предохранительного клапана.
Эксплуатационные ограничения и требования безопасности
В зависимости от конструкции расширительного бака и применяемых материалов производители накладывают определенные ограничения на их использование в системах отопления.
Как правило, производители предъявляют определенные требования к составу и коррозионным свойствам жидкости — теплоносителю в системе отопления. Например, ограничивают содержание этиленгликоля в растворе антифриза.
Запрещается использование расширительного бака при давлениях, превышающих допустимые величины, указанные в технической документации производителя. В месте присоединения расширительного бака к системе отопления, обязательно требуется установка группы безопасности, которая контролирует и ограничивает давление в баке.
В системах отопления частных домов и автономного отопления квартир используют баки и другое отопительное оборудование с рабочим давлением не менее 3 бар .
Не допускается расширительный бак для отопления использовать в системах питьевого водоснабжения.
Установка, монтаж и подключение расширительного бака
Расширительный бак подключают к обратному трубопроводу отопительной системы со стороны всасывания циркуляционного насоса. 1 — мембранный расширительный бак; 2 — присоединительная запорная арматура и сливной кран; 3 — циркуляционный насос; 4 — кран подпитки
Расширительный бак устанавливают в отапливаемом помещении. Бак размещают в месте, легко доступном для обслуживания. Монтаж производят так, чтобы имелся доступ к воздушному ниппелю, фланцу и присоединительной арматуре.
Расширительные баки небольшого размера обычно крепятся к стене с помощью кронштейна. Детали крепления, как правило, в комплект изделия не входят и заказываются отдельно. Баки большого размера устанавливают на пол, на ножках.
Расширительный бак подключают к обратному трубопроводу отопительной системы со стороны всасывания циркуляционного насоса.
Присоединительная арматура для расширительного бака позволяет отключать бак от системы, сливать воду из бака, пломбировать запорный кран.
В месте подключения, на линии к баку необходимо устанавливать запорную арматуру, защищенную от случайного закрывания. Кроме того, следует установить сливной (дренажный) кран для опорожнения бака. Производители баков обычно предлагают специальную присоединительную запорно — дренажную арматуру для своих изделий. Такие комплекты необходимо заказывать отдельно.
Для присоединения бака к обратному трубопроводу следует использовать трубы с внутренним диаметром, равным диаметру присоединительного патрубка бака.
Расширительный бак соединяют с системой отопления после промывки системы.
Встроенный мембранный расширительный бак расположен на задней стенке двухконтурного газового котла
Мембранные расширительные баки иногда встраивают в котлы. Например, двухконтурные газовые котлы, как правило, уже имеют встроенный расширительный бак определенной емкости. Если объем встроенного расширительного бака оказался мал для отопительной системы, то необходимо установить новый бак снаружи перед котлом на обратном трубопроводе. Объем нового бака выбирают как обычно, без учета емкости встроенного бака.
Настройка давления в расширительном баке
Перед вводом в эксплуатацию системы отопления, до заполнения бака теплоносителем , в расширительный бак через воздушный клапан — ниппель автомобильным насосом закачивают воздух. Величину давления воздуха контролируют автомобильным же манометром, встроенным в насос или отдельным прибором. Многие производители продают расширительные баки уже заполненные воздухом или азотом до определенного давления, указанного в техдокументации. В любом случае необходимо проверить достаточность начального давления воздуха в баке.
Начальное давление в воздушной камере расширительного бака — Р о :
P o > P ст + 0,2 бар ,
где Р ст — статическое давление системы отопления в месте установки бака — равно высоте столба воды от точки подсоединения расширительного бака до верхней точки системы отопления (высота столба 10 м = 1 бар )
Начальное давление в воздушной камере обязательно проверяют и регулируют при отсутствии в баке жидкости — открыть присоединительный штуцер и вылить остатки теплоносителя из бака. Встроенные в котел расширительные баки тоже освобождают от жидкости.
В системе отопления частного дома удобно устанавливать расширительный бак с заводским наполнением воздушной камеры воздухом или азотом давлением Р о = 0,75 — 1,5 бар . Такую величину выставленного на заводе давления можно оставить без изменения, даже если она будет значительно больше рассчитанной по формуле Р о . В большинстве случаев такого давления для систем отопления частного дома или квартиры вполне достаточно.
Встроенные в котел расширительные баки обычно уже заполнены воздухом или азотом до давления, указанного в инструкции к котлу. Перед установкой котла необходимо проверить давление воздуха в расширительном баке и, при необходимости, отрегулировать — закачать или спустить воздух.
Превышение начального давления над статическим минимум на 0,2 бар. необходимо для создания в системе давления, при котором снижается риск образования вакуума, парообразования и кавитации.
На следующем этапе бак присоединяется к системе отопления. Затем открывается вентиль подпитки и система отопления и бак заполняются теплоносителем с начальным давлением подпитки — Р нач .:
Р нач > или = Р о + 0,3 бар
(например, если Р о = 1 бар , то Р нач >= 1,3 бар )
Р о — начальное давление в воздушной камере расширительного бака.
Часто производители котлов, например газовых, указывают в технической документации рекомендуемое начальное давление подпитки теплоносителя в системе. В инструкции также указывают минимальное давление теплоносителя, ниже которого котел просто не будет включаться в работу. В этом случае заполняют систему с начальным давлением, указанным в инструкции к котлу.
Далее, включаем котел и разогреваем систему отопления до максимальной рабочей температуры (например, 75 о С ). При нагревании из воды выделяется растворенный в ней воздух. Удаляем воздух из системы отопления. Следим за показаниями манометра и фиксируем величину давления в системе с расширившейся водой — Р расш .
В заключении отключаем циркуляционный насос и снова включаем подпитку и доводим давление в системе при максимальной температуре теплоносителя до конечного — Р кон :
Р кон < или = Р кл — 0,5 бар ,
где Р кл — давление открытия предохранительного клапана системы отопления.
(например, если Р кл = 3 бар , то давление в системе доводим до Р кон <= 2,5 бар при температуре теплоносителя 75 о С )
Описанная выше методика настройки давления расширительного бака позволяет поднять до максимума эффективный полезный объем расширительного бака. Бак будет способен принять в себя наибольшее количество воды, и затем вновь отдать её системе. Это бывает полезно в случае, например, небольших протечек в системе. Бак сможет отдавать воду в систему длительное время — давление в системе будет снижаться с меньшей скоростью. Работоспособность системы отопления будет сохраняться более продолжительное время. Или, в результате охлаждения теплоносителя, давление в системе может снизиться ниже минимального, необходимого для включения котла. В этом случае автоматика не сможет запустить отопление в работу. При настройке давления по указанной выше методике риск такого развития событий снижается до минимума.
Эти преимущества, описанной здесь, методики настройки давления особенно актуальны для систем отопления загородных домов, куда хозяева заглядывают не каждый день.
Проверка целостности мембраны
Привести в действие на короткое время воздушный клапан (ниппель). Если из клапана истекает вода, бак нужно заменить, или, в баках со сменяемой мембраной, необходимо произвести замену мембраны.
Если необходимо удалить газ из воздушной камеры расширительного бака, перед этим обязательно следует опорожнить его водяную камеру, а не наоборот!
Перед тем, как снова наполнить бак водой, следует выставить требуемое предварительное давление в воздушной камере. При несоблюдении этих указаний существует опасность разрыва мембраны.
Расчет объема расширительного бака для отопления
Объем расширительного бака выбирается таким образом, чтобы при нагреве теплоносителя до максимальной рабочей температуры, рост давления в системе отопления не превышал допустимой величины (оставался ниже давления срабатывания предохранительного клапана).
Объем расширительного бака для системы отопления емкостью до 150 литров
Для систем отопления, содержащих небольшое количество теплоносителя, до 150 литров, объем расширительного бака выбирают по упрощенной формуле:
V n = 10 — 12% x V s ,
где: V n — расчетный объем расширительного бака; V s — полный объем системы отопления.
Расчет емкости расширительного бака для системы отопления объемом свыше 150 литров
Расчет начинают с определения приращения объема теплоносителя — дополнительного объема, который образуется в результате нагрева жидкости до рабочей температуры — V e .
V e = V s x n% ,
где, V s — полный объем системы отопления; n% — коэффициент расширения жидкости в системе отопления.
Значение коэффициента расширения n% , при максимальной рабочей температуре теплоносителя (воды) в системе отопления, определяется из таблицы:
| T o C | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| n v % | 0,75 | 1,17 | 1,67 | 2,24 | 2,86 | 3,55 | 4,34 |
Коэффициент расширения для антифриза на основе водного раствора этиленгликоля (Тосол и др.) определяется по формуле:
n a % = n v % x (1 + e a % / 100) ,
где n v % — коэффициент расширения воды из таблицы выше; e a % — процентное содержание этиленгликоля в растворе антифриза.
На втором этапе расчета (вторым действием) определяют объем водяного затвора в баке, V v — это объем теплоносителя, который изначально заполняет расширительный бак под действием статического давления в системе отопления. Емкость водяного затвора определяют по формуле:
V v = V s x 0,5% , но не менее 3-х литров.
На третьем этапе находим начальное давление в системе отопления — P o . Оно равно статическому давлению в системе отопления и определяется из расчета 1 бар = 10 метров водяного столба. Высота водяного столба в системе отопления равна расстоянию по вертикали между крайней нижней и самой верхней точкой системы, в которых находится теплоноситель. По чертежам или в натуре определяют вертикальные отметки крайних точек системы отопления. Разница между верхней и нижней отметками и будет равна высоте водяного столба жидкости в системе.
На четвертом этапе расчета определяют величину максимального рабочего давления в системе отопления — P e . Максимальное рабочее давление должно быть меньше давления срабатывания предохранительного клапана в системе отопления на величину, минимум 0,5 бар .
P e = P k — (P k x 10%) , но обязательно P k — P e => 0,5 бар .
где: P k — давление срабатывания предохранительного клапана.
В заключении расчета определяют необходимый объем мембранного расширительного бака для отопления по формуле:
V n = (V e + V v) x (P e + 1)/(P e — P o)
Выбирают бак с номинальным объемом больше расчетного.
Пример расчета расширительного бака
Выполним расчет расширительного бака для системы отопления с исходными данными:
Общий объем V s = 270 л .
Высота водяного столба 6 м ., отсюда начальное давление P o = 6/10 = 0,6 бар .
Максимальная рабочая температура теплоносителя (воды) 90 о С . По таблице определяем коэффициент расширения n% = 3,55% .
Предохранительный клапан настроен на срабатывание при давлении P k = 3 бар .
Производим расчет:
V e = 270 л . x 3,55% = 9,58 л. ;
V v = 270 л. x 0,5% = 1,35 л. , так как 1,35 < 3, то принимаем V v = 3 л. ;
P o = 0,6 бар . ;
P e = 3 бар. — (3 бар. х 10%) = 2,7 бар. , так как обязательно выполнение условия P k — P e => 0,5 бар., то принимаем P e = 2,5 бар .
Vn = (9,58 л. + 3 л. ) х (2,5 бар. + 1) / (2,5 бар. — 0,6 бар. ) = 23,18 л.
Результат:
Принимаем к установке расширительный бак с номинальным объемом 24 литра.
Кроме объема, при выборе конкретного типа расширительного бака, необходимо учитывать максимальное рабочее давление , на которое рассчитан бак.
