Баки расширительные для отопления закрытого и открытого типа

Автономная система отопления состоит из множества основных и вспомогательных приборов. В числе последних запорная арматура, насос, терморегуляционное оборудование. Но если не установлен бак расширительный для отопления, схема в работу не запускается, поэтому устройство требует самого тщательного рассмотрения. Устанавливаются компенсаторы в магистрали открытого, герметичного типа, различаются по характеристикам и особенностям монтажа.

Что представляет собой бак расширительный?

В процессе нагревания жидкость увеличивается в объеме, начинает давить с большей силой, поэтому должна иметь компенсатор, иначе трубы прорвет. Вот в качестве емкости для сброса избыточного давления и применяется расширительный бак системы отопления.

Характеристики принципа работы устройства и область применения

Компенсатор принимает на себя избыточное давление при нагреве наполнителя магистрали, а при остывании теплоносителя восполняет недостаточность объема в сети. Принцип работы выстроен на физических свойствах жидкости, обеспечивает регулировку и поддержание баланса гидравлического давления для нормальной работы инженерной сети.

Применяется бак в тепловых системах открытого, замкнутого вида, может использоваться как:

• гидроаккумулятор для накопления горячей воды с возможностью раздачи ГВС при использовании естественного давления воды без включения насоса;
• компенсатор гидроударов разной силы, которые появляются при запуске и отключении циркуляции теплоносителя, такой демпфер снижает воздействие давления, увеличивает срок эксплуатации узлов магистрали.

Разновидности баков расширительных для отопительных систем

Приборы отличаются по типу магистралей – открытые и герметичные. В замкнутую сеть интегрируется герметичный бак мембранный расширительный для отопления. Это емкость без крышки с внутренним камерным наполнением – одна камера предназначена для воздуха, вторая для воды. Секции разделены мембраной, которая при нагревании теплоносителя и его расширении прогибается в сторону воздушной камеры, при снижении давления (остывании воды) возвращается на место, благодаря чему поддерживается постоянный баланс давления в сети.

Расширительный бак открытого типа применяется в одноименных схемах, представляет собой тару без крышки с отводами для трубопроводов. Простота конструкции – плюс, но испарение теплоносителя, попадание мусора и воздуха в магистраль – минус. Пользователю необходимо регулярно доливать воду в бак, следить за чистотой внутренних туннелей. И нет возможности залива в схему антифриза, испарения которого вредны для человека.

Совет! Чтобы снизить риск скопления мусора в магистрали, следует заливать дистиллированную, отстоянную или кипяченую воду, а для устранения воздушных пробок надо соорудить крышку для бака, оборудовать емкость переливным шлангом для сброса излишков воды.

Особенности расчета объема расширительного бака

Удобная формула не отличается сложностью – к общему объему теплоносителя в системе добавить 10%, это показатель вместительности бака. Посчитать количество жидкости можно, спуская воду из системы – это быстрее, чем высчитывать длину и диаметр трубопроводов и всех узлов. После спуска теплоносителя в систему закачивается новая вода.

Но если и этой возможности нет, тогда считать объем по размеру трубопровода, радиаторов, добавить 10% к итоговому показателю, получится нужный параметр. Для более точного расчета есть формула с учетом уровня максимального давления в котле (Pмакс), начального показателя давления, прописанного в техническом паспорте (Pмин), положенного коэффициента увеличения объема жидкости (E).

Коэффициент для воды 0,04-0,05, для незамерзающих наполнителей или обогащенных присадками указывается на этикетке или по умолчанию принимается как 0,1-0,13.

Общий объем системы – C, формула.

Совет! Чтобы обеспечить бесперебойность работы герметичной магистрали, вычисленный объем расширительного бака для отопления надо увеличить на 10-15%.

Для компенсатора открытых сетей только одно условие – бак не должен быть объемом меньше количества теплоносителя. Чем больше устройство, тем лучше, реже придется заливать воду.

На заметку! Если емкость оборудована крышкой, то можно долить немного масла – на поверхности образуется тонкая пленка, защищающая носитель от быстрого испарения. А подсоленная вода имеет более высокий уровень кипения, что полезно для схем с твердотопливными котлами.

Настройка режима работы для бака

Заводская настройка показывает избыточное давление в расширительном бачке отопления закрытого типа. При расчетах надо добавить 1 бар, чтобы получить абсолютное давление. Начальный уровень выставляется на 0,2 атмосфер больше, чем параметр давления холодного теплоносителя в системе – это будет показатель равный статистическому напору.

Напор посчитать так – промерить длину высоты от самой верхней точки контура до середины компенсатора. Например, высота магистрали равна 8 м, напор будет считаться как ΔP – 0,8 бар, давление в баке считается P+0,2 = 0,8 атм.+0,2 = 1,0 атм. (бар).

Проведя все подсчеты, несложно установить настройки в герметичном компенсаторе, не допуская ошибок:

1. Перекачать емкость накопителя. Если воздух в камере накачивается в 3 бар при статистическом напоре не более 1,5 бар, то при запуске оборудования напор воды поменяется в пределах 1 бар. Манометр выдаст показатель в 2,5 бар, воздушная камера – 3 бар, при этом компенсирующей настройки нет, воздух начнет выталкивать теплоноситель из бачка при любых условиях.
2. Не докачать бак. При заниженных показателях вода продавит мембранную перемычку, заполнит всю емкость, а при нагреве сработает предохранительный спусковой клапан, работа компенсатора сведется к нулю.

На заметку! При срабатывании предохранительного клапана в условиях нормальной настройки параметров бака причина чаще всего в малом объеме компенсатора.

Иногда показатели приходится менять в процессе эксплуатации, поэтому требуется знать, как подкачать расширительный бачок для отопления закрытого типа. Штуцера под манометры для промеров на емкости нет, но есть ниппель с золотником, который находится на другой стороне от патрубка для подключения теплоносителя.

Ниппель подходит для автомобильного насоса, поэтому подкачку следует делать им, предварительно установив на насос манометр. Накачивать воздух надо до уровня в 1,5 атм., потом дождаться выхода остатков воды из бака, снова стравить воздух.

Затем перекрыть запорную арматуру, подкачать давление до нужного параметра (при перекачке – спустить воздух золотником), потом:

• убрать автомобильный насос;
• перекрыть подачу в сливном штуцере;
• открыть кран запорной арматуры;
• долить в магистраль воду через кран на трубопроводе (подпитка);
• дождаться нормализации давления;
• запустить схему в работу.

Совет! С учетом того что настройка расширительного бака в системе отопления сделана правильно, запуск сети в эксплуатацию приведет стрелку манометра в действие. Если стрелка скачет, набор показателей резкий, допущена ошибка – движение указателя должно быть плавным и медленным.

Варианты схем подключения

Интеграция компенсатора в сеть зависит от типа последней. Зная устройство расширительного бака системы отопления открытого вида, его следует размещать в самой высокой точке магистрали, в герметичной – после котла, но до насосного оборудования. Стандартные варианты схем требуется рассмотреть подробнее.

В открытую тепловую сеть

Чем выше установлен компенсатор, тем лучше будет работать схема. Обычно емкость поднимают в подкрышное пространство, на чердак. Если мансарда жилая, то необходимо подобрать максимально высокое место относительно приборов отопления.

На заметку! Чтобы снизить риск замерзания емкости для воды, компенсатор утепляется. В качестве утеплителя используется материал с высокой стойкостью к нагреву, сниженной гигроскопичностью и увеличенной теплоемкостью – в этом случае бак долго не остынет на холодном чердаке.

В магистралях с самотечной циркуляцией устанавливать бак ниже чердака нельзя, для разгона теплоносителя требуется длинный отрезок трубы, но можно встроить в систему насос, обойтись меньшими усилиями при выборе точки установки бачка.

Совет! Насосное оборудование монтируется на трубопроводе обратки до компенсатора. Бак в этом случае интегрируется между нагнетателем и источником нагрева.

В герметичной тепловой сети

Если сделан правильный выбор расширительного бака системы отопления с нужным объемом отсеков, то установка не представляет сложностей.

• температурный режим в помещении выше +0 С;
• есть свободный доступ к баку для контроля и регулировки давления клапаном воздуха;
• предохранительный клапан установлен до проточной арматуры.

Для установки бака следует сначала отключить котел, перекрыть кран, чтобы остановить движение теплоносителя. На трубопровод подводящего типа встроить дренажный и запорный вентили, винтами зафиксировать бачок, промыть фильтр грубой очистки, запустить краны для доливания жидкости, можно запускать магистраль в работу.

Совет! Если трубы полипропиленовые, компенсатор устанавливается с помощью паяльника, муфт уголков. Трубу разрезать, поставить за баком тройник, манометр и предохранительный клапан. После этого трубопровод спаивается, а магистраль запускается в эксплуатацию.

Основное внимание уделяется герметичности стыков, проверке рабочего показателя давления, обеспечению достаточного объема теплоносителя с расчетом на установленный накопитель.

Важно! Чтобы тепловая система работала нормально, рекомендуется поставить емкость так, чтобы наполнитель трубопровода подавался сверху на небольшом расстоянии от насосного оборудования.

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.