Расширительный бак для отопления открытого типа: устройство, назначение, основные виды + советы по расчету бачка

Расчет объема гидроаккумулятора

Подбор мембранного бака в первую очередь производят по его главному параметру – объему, если он мал, система будет работать неэффективно со слишком частыми включениями электронасоса и небольшими гидроударами. При превышении объема застой воды в баке может сделать ее непригодной для питья.

Для расчета объема гидробака используют следующую формулу:

Vt = 16,5 · Qmax/А · Pmax · Pmin/(Pmax – Pmin) · 1/Pg, где:

• Vt – объем гидробака;
• Qmax – подача воды в единицу времени, измеряется в литрах в минуту, стандартное водопотребление для одной семьи составляет 3м3/час или 50 л/мин;
• А – допустимое число включений электронасоса за один час, зависит от мощности агрегата, для большинства погружных моделей предельный показатель равен 20;
• Pmax и Pmin – величины давлений отключения и включения электронасоса в барах, их типовые усредненные значения соответственно 3 и 1,5 бара;
• Pg – давление воздуха внутри гидроаккумулятора в барах, рассчитывается умножением Pmin на 0,9 (0,9 х 1,5) = 1,35.

В результате получаем:

Vt = 16,5 · 50/20 · 3 · 1,5/(3 – 1,5) · 1/1,35 = 91,66 л

Как видно из таблицы на рис. 10, максимальный объем воды внутри любого расширительного бака не превышает 50% от его паспортных данных.

Конструкции баков

Для решения вопроса компенсации можно просто установить в самой верхней части трубопровода отдельно выводящую трубу. Но она не будет выполнять все функции расширительного бака в полной мере. Чтобы понять почему, следует рассмотреть разные типы конструкции и особенности монтажа этого компенсатора.

 Открытого типа

Такая конструкция, в большинстве своем, изготавливается кустарным способом. Типичная схема бака открытого типа показана на рисунке:

Конструкция бака открытого типа

Она представляет собой стальную емкость, которая монтируется в самой высокой точке трубопровода системы отопления. Бак подключается к системе через расширительный патрубок, а для обеспечения движения воды предусмотрен циркуляционный патрубок.

По мере заполнения системы водой, она достигает сигнального патрубка, на котором устанавливают кран. Для обеспечения контроля расширения воды предусмотрен переливной патрубок. Он обеспечивает свободное перемещение воздуха внутри бака.

Для расчета объема бака открытого типа необходимо знать объем воды в системе. Если же такой информации нет, можно отталкиваться от мощности котла – на 1 кВт приблизительно соответствует 15 л воды. Т.е для 24 кВт котла максимальный объем теплоносителя составит 360 л. При повышении температуры до 70°С, вода при таком объеме расширится на 9 литров. А при максимальной в 95°С – на 15 л. Объем бака до уровня переливного патрубка должен быть не менее 15 л.

Закрытый мембранный бак

Есть и более совершенная система компенсирования давления в системе – мембранный бак. Его конструкция представляет собой закрытый стальной резервуар.

Расширительный мембранный бак

Изолированный корпус разделен на 2 части, одна из которой имеет подключение к системе отопления. Вторая же заполнена инертным газом – азотом. Для установки уровня давления внутри нее предусмотрен ниппель, с помощью которого можно уменьшать (стравливание) или увеличивать (насосная подкачка) величину давления внутри.

При подключении к трубам отопления и активации системы вода, после разогрева, попадает в камеру бака. При достижении определенного значения давления подвижная мембрана увеличивает объем водяной камеры. Этот тип конструкции более удобен как в эксплуатации, так и при монтажных работах. Основными преимуществами бака мембранного типа являются:

• Отсутствие контакта воды с воздухом, что значительно уменьшает вероятность коррозии.
• Бак может монтироваться в любом месте тепловой магистрали.
• Так как система полностью герметична – потери теплоносителя минимальны.
• Уменьшение тепловых потерь, по сравнению с баком открытого типа.

Но для этой системы есть один обязательный фактор – расчет оптимального объема бака. Это важный этап в проектировании системы отопления в целом.

Расчет мощности бака

При расчете объема расширительного бака мембранного типа необходимо учитывать следующие параметры:

Тип теплоносителя. Коэффициент теплового расширения (Е) для разных жидкостей отличается

Поэтому важно знать эту величину.
Общий объем теплоносителя в системе – С. Приблизительный расчет был указан выше.
 Начальное давление в системе Рмин.
Максимально допустимая величина давления Рмакс.
Коэффициент заполнения бака при различных значениях давления (Кзап)

Он может быть рассчитан по таблице:

Объем расширения теплоносителя может быть рассчитан по следующей формуле:

• Коэффициент расширения для воды Е – 0,034 (при 85°С).
• Объем системы отопления С- 360 л
• Начальное давление Рмин – 1,5 атм
• Максимальное значение давления Рмакс – 4 атм
• Согласно таблице, коэффициент наполняемости бака Кзап равен 0,5

Это стандартный объем бака для небольшого дома.

При выборе расширительного бака необходимо обращать внимание на качество изготовления. Лучше всего посоветоваться со специалистами, так как производителей этих конструкций большое множество, а определить качество для той или иной модели без опыта и практики очень затруднительно.

Особенности бака открытой системы отопления

Дело в том, что объем теплоносителя при увеличении температуры увеличивается и если не предусмотреть дополнительную емкость куда бы избыточный объем мог бы уместится, то в системе отопления давление может возрасти на столько, что произойдет прорыв. Для устранения избыточного давления системы применяют расширительный бак.

Ко всему сказанному расширительный бак открытой системы отопления отличается от баков, предназначенных для закрытых систем. В закрытых системах используются баки, не сообщающиеся с атмосферой. В открытой системе применение такого бака невозможно, так как избыточное давление в баке будет создавать большое сопротивление циркуляции теплоносителя. Поэтому для открытых систем отопления применяют открытые баки.

Отсюда возникает большой недостаток открытых систем отопления — это испарение теплоносителя из бака

Как следствие периодически необходимо контролировать уровень теплоносителя в баке и в случае необходимости восполнять потери. Кроме того, для открытых систем отопления важно не только, чтобы бак мог сообщаться с атмосферой, но и правильный расчет объема бака и грамотная установка, и подключение к системе отопления

Каким образом происходят перепады

Возможные варианты:

• повышение;
• понижение.

Оба процесса взаимосвязаны. Увеличение давления в контуре означает, что теплоносителю некуда деваться после того, как он увеличился в объёме. Одной из причин, не единственной, может быть неправильный расчет расширительного бака для отопления закрытого типа. Каким образом это происходит на практике? Возьмем, к примеру, контур,  вмещающий сто литров теплоносителя:

• в системе находится сто литров холодной жидкости;
• включается котел и нагревает теплоноситель;
• вода расширяется и ее становится уже не сто, а приблизительно сто пять литров;
• лишняя жидкость должна куда-то деваться. Для этого в контуре установлен расширительный бачок;
• после того как теплоноситель остыл, его в контуре стало не хватать, так как часть вытиснилась в бачок. Соответственно, воду в трубы надо вернуть, что и происходит, если все хорошо.

Перепады давления

Если же объем расширительного бака для закрытой системы отопления меньше необходимого, то вся жидкость, которая не вместилась, будет выведена наружу. В контуре предусматриваются специальные клапаны, которые выбрасывают теплоноситель в том случае, если давление повышается до критического уровня. Такими клапанами оснащены и современные котлы. Это необходимое условие для безопасной эксплуатации отопления. Повышение давления может привести даже к взрыву. Представьте себе последствия, когда трубы просто разрывает и горячая вода летит во все стороны. Помимо того, что можно получить травму от удара, такое чрезвычайное происшествие грозит ожогами находящимся поблизости людям и животным.

В дальнейшем, после остывания, вода уменьшается в объёме. Жидкость из бака вытесняется обратно в трубы, но теплоносителя все равно не хватает. Это потому что выведенная вода наружу не вернулась, она ушла безвозвратно. В результате давление в контуре резко падает. Это приводит к следующим результатам:

• остановка котла. У нагревателей есть определенный порог минимального давления, при котором он может работать. Если это значение не выдерживается, он просто не может включиться, автоматика не позволяет это сделать;
• размораживание системы. Если остановка отопительного оборудования произошла зимой, а вы не дома, может произойти серьезная авария. Система замерзнет за несколько часов, в зависимости от уровня теплоизоляции вашего жилья;
• необходимость подпитки. Надо подлить недостающее количество воды в контур.

Это результаты грубых ошибок, допущенный при расчете расширительного бака для отопления, или если вы понадеялись на резервуар, встроенный в котел.

Бывает и так, что бак полностью заполняется, давление продолжает расти, но не доходит до критического уровня. Стрелка манометра балансирует на грани рабочего максимума контура, при этом все функционирует. Таких случаев не счесть. Люди очень часто задают вопросы по поводу таких вот перепадов. Конечно, такие процессы их волнуют, так как они не являются нормой. При таких повышениях контур работает в экстремальных условиях, что приводит к его скорейшему износу. Также такие процессы неблагоприятно влияют на котел, а он денег стоит и не малых.

2 Конструкция изделия

В помещениях отопительные сети могут иметь открытые и закрытые схемы. Первый тип применяется в централизованных сетях, благодаря чему можно напрямую забирать воду для потребностей в горячей воде. Приборы ставят в верхней части контура. Расширительные бачки не только позволят контролировать процесс перепадов давления, но и будут выполнять функцию отделения воздуха из системы. Если же она относится к закрытому типу, то используется конструкция с мембраной внутри.

Если мембрана относится к первому типу, то теплоноситель располагается внутри резинового баллона, а снаружи находится азот или воздух. Такую деталь при необходимости можно заменить, что позволит сэкономить на ремонте и не менять весь прибор.

Она имеет небольшую емкость и компенсирует незначительные перепады давления. Если она выходит из строя, заменить ее невозможно, поэтому менять придется бачок полностью. Но по сравнению с баллонной мембраной она стоит дешевле.

Устанавливаем оптимальное давление в бачке

Перед тем, как подключить расширительный бачок и заполнить его теплоносителем, в его воздушной камере необходимо установить оптимальное давление, соответствующее данному параметру в отопительной сети. Для выполнения этой процедуры с воздушного отсека снимается пластмассовая крышка, под которой находится ниппель, такой же, как в автомобильных покрышках. Измеренное манометром давление подгоняется под нужное значение подкачкой при помощи насоса или стравливанием при нажатии на шток ниппеля.

Группа защиты контролирует давление в системе

Оптимальное давление в бачке получается корректировкой в меньшую сторону внутреннего давления в закрытой системе отопления. Делается это для того, чтобы резиновая диафрагма была поджата со стороны теплоносителя. В противном случае, при его остывании произойдет затягивание воздуха сквозь автоматические отводчики, чего допускать ни в коем случае нельзя. Например, если внутреннее давление в сети составляет 1,2 атмосферы, то его оптимальная величина в расширительном бачке составит одну атмосферу. После установки этого значения можно открывать кран и заполнять систему теплоносителем.

С периодичностью в шесть месяцев в компенсационной емкости закрытого типа нужно проверять давление и производить визуальный осмотр на наличие механических повреждений.

При резком изменении внутреннего давления и температуры в отопительной сети существует риск повреждения мембраны, и в таком случае потребуется ее замена. Для этого необходимо выполнить следующие манипуляции:

• расширительный бак отсоединить от магистрали;
• стравить в нем давление, нажав на шток золотника;
• снять поврежденную мембрану, слить излишки воды и установить новую;
• установив оптимальное давление, прикрепить емкость на место.

3 Способы расчёта

Применяется общий метод, где бак нужно подбирать из расчёта 10% объёма от всего количества теплоносителя в системе. Но для более точного результата зачастую используют формулы. Расчёт расширительного бака системы отопления с калькулятором несложно сделать таким образом даже начинающему мастеру.

Простой математический расчёт можно осуществить по следующей формуле: А = ВхС/К. При этом каждый показатель будет иметь такие значения:

• В — объём теплоносителя;
• С — уровень расширения воды;
• К — эффективность работы мембраны.

Каждый показатель необходимо отдельно измерять, это даст точный результат для правильного подбора мощности расширительного бака.

Объём теплоносителя можно измерить с помощью трёх возможных методов:

1. 1. По мере заполнения системы. Количество рассчитывается в процессе заполнения системы водой.
2. 2. Геометрический метод. Учитывается внутренний объём всех приборов, где будет находиться теплоноситель.
3. 3. Обобщение. Можно определить требуемый объём воды из расчёта на 1 кВт мощности 15 литров воды.

Обобщённым методом можно пользоваться и немного по-другому, то есть применять усовершенствованный метод. К примеру, для классических радиаторов отопления нужно 11 литров теплоносителя, для конвекторов — 7, а для тёплого пола требуется до 19 литров воды.

Количество воды в теплообменнике котла указано в технической документации к оборудованию. В трубах это значение определяется протяжённостью труб и их внутренним диаметром.

После того как все показатели будут известны, их необходимо сложить и получить общее значение, которое и применяется для расчётов в формуле.

Эффективность работы мембраны можно рассчитать по следующей формуле: К = (ДМ-ДБ)/ (ДМ+1).

При этом показатели будут иметь следующие значения:

• ДМ — максимальное давление в системе;
• ДБ — давление воздуха, которое имеется изначально в воздушной камере.

Расширение воды при нагреве до 95 градусов будет составлять около 4%. Но если в качестве теплоносителя используются незамерзающие составы, к примеру, антифриз, то такой показатель нужно умножать на коэффициент. Если добавок в жидкости до 10%, то умножение происходит на 1,1, если до 30 — на 1,3 и так далее.

Место установки

Установка открытого бачка осуществляется в наиболее высокой точке системы отопления. При этом существуют несколько вариантов установки:

На подаче. Классический вариант подразумевает установку резервуара над котлом. При такой схеме горячая вода (теплоноситель) не только идёт по контуру, но и проникает в бачок, создавая характерный шум, напоминающий закипающую воду в чайнике.

Внимание! При ошибочных расчётах теплоноситель может закипеть и в баке

• На обратке. Такой способ позволяет избежать проблем с кипением, благодаря сниженной температуре жидкости.
• Комбинированно. Этот способ подразумевает установку двух расширительных баков — одного в месте подачи теплоносителя, а второго на обратке. Такая комбинация позволяет избегать, образующихся в системе, воздушных карманов.

Фото 2. Схема отопительной системы с расширительным баком. В данном случае он устанавливается на обратку.

Как правильно установить

При монтаже открытого расширительного резервуара есть несколько действенных рекомендаций, применяемых опытными специалистами для надёжного результата:

• Врезание аварийной сливной трубки, во избежание перелива теплоносителя через верх бака.
• Утепление корпуса бака.
• Размещение резервуара прямо над котлом и соединение с ним вертикальной подающей магистралью.
• Утепление трубки, соединяющей резервуар с общей системой. Это поможет избежать взрыва из-за того, что увеличенному объёму теплоносителя некуда будет деваться.
• Утепление отводящей сливной трубки, чтобы при её замерзании избежать перелива воды через край или уберечься от вредных паров антифриза.
• Установление трубки (гибкого шланга, находящегося внутри бака) до самого дна. Это будет способствовать использованию пространства бака по максимуму.

Виды расширительных баков

Расширительный бак для систем отопления бывает двух типов: открытый и закрытый – по типу системы отопления в том или ином помещении.

Расширительные баки открытого типа

Такие баки применяются в системах, где не предусмотрена принудительная циркуляция теплоносителя, то есть, нет насоса и вода течёт самотёком под действием естественных законов. ОБЯЗАТЕЛЬНО их монтируют в самой высокой точке дома, как правило, это чердак.

Плюсы – относительная простота в изготовлении и использовании, лёгкий монтаж.

Минусы – контакт теплоносителя с воздухом, в результате чего увеличивается скорость коррозии труб, необходимость постоянного контроля уровня жидкости, исключение замерзания – последнее чревато трудноустраняемыми разрывами; большие размеры и необходимость утепления

На сегодняшний день такие баки используются всё реже

Расширительные баки закрытого типа

Устройство расширительного бака закрытого типа

Применяются в системах, где предусмотрена принудительная циркуляция, т.е. установлен специальный насос, рассчитанный на повышенные температуры, который и «гоняет» воду по системе.

Расширительный бак для систем отопления закрытого типа ещё называют мембранным. Основная его особенность от бака открытого типа – наличие специальной прокладки. Он состоит из ёмкости, которая разделена резиновой мембраной. В одну часть бака при нагревании поступает вода, в другой находится инертный газ или воздух, между ними резиновая прокладка-мембрана. При заполнении жидкостью выше определённого уровня, клапан стравливает лишний воздух во избежание разрыва.

Плюсы — быстрый и простой монтаж практически в любом месте, не требуется утепления, небольшие размеры, исключен контакт воздуха с водой, что замедляет процесс окисления труб.

Минусы – цена, необходимость вызова специалиста для монтажа и первичной настройки

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin