Расширительный бак для системы отопления: зачем нужен и какие фатальные ошибки совершают при его установке

Назначение расширительных баков

Расширительные баки для систем отопления всех типов имеют одну главную задачу – обеспечить работу всех элементов отопительной сети и сделать ее безопасной, надежной и долгой. Как эта задача будет выполняться, зависит от того, правильно ли был выбран и установлен этот бак. Расширительный бак системы отопления имеет такую конструкцию, которая позволяет перераспределять избыточный объем теплоносителя по трубопроводу
.

Эти устройства имеют много полезных свойств. Например, расширительные бачки для отопления можно устанавливать в любом помещении, а также они позволяют избегать попадания воздуха в систему. Расширительный бак в системе отопления препятствует образованию коррозии. Кроме этого не происходит потеря тепла из-за испарения воды из системы.

Принцип подбора

Подбор расширительного бака для отопления осуществляется таким образом, чтобы компенсировать дополнительный объем теплоносителя, который образуется при температурном расширении. В точке подключения аппарата, давление необходимо устанавливать на уровне статического давления в этой точке сети при неизменной температуре.

По этой причине правильное функционирование элементов сети отопления напрямую связано с тем, где установлен расширительный бак.

Если расширительный бак был установлен неправильно или его объем недостаточен, то это может привести к выходу из строя всей системы. Поэтому важен его правильный выбор.

Чтобы компенсировать необходимое большее гидростатическое давление внутри системы, перед установкой бачка для повышения давления можно использовать обычный пневматический насос.

Типы расширительных баков

Расширительные баки бывают двух типов:

• открытые;
• закрытые (мембранные).

Из расширительных баков открытого типа теплоноситель испаряется и, следовательно, возникает необходимость регулярного пополнения теплоносителя.

Цена открытого бака существенно выше, чем закрытого, поскольку он требует специальной установки вверху сети и дополнительное утепление, чтобы предотвратить замерзание воды зимой. При использовании бака такого типа воздух попадает в систему. Это приводит к коррозии. Срок службы системы при этом становится меньше.

Закрытый расширительный бак лишен этих недостатков. В баке такого типа обязательно наличие манометра, который помогает контролировать давление теплоносителя и его объем.

Современные виды расширительных баков

Существующие категории рассматриваемого оборудования подразделяются на две большие группы (в зависимости от типа конструкции):

1. Открытые;
2. Закрытые (мембранные)

Открытые.

Они обычно устанавливаются в контурах с естественной циркуляцией гидроносителя тепла, в самой верхней точке. Представляют они собой емкость, оснащенную патрубками, через которые и происходит циркуляция гидроносителя. Такой бак в обязательном порядке оснащается крышкой с отверстием для подачи атмосферного воздуха и трубкой для отвода избыточного количества жидкости (проще говоря, водослива). Материалы изготовления конструкции – металл или пластик. При нагреве и расширении теплоносителя его избыток поступает в баковую емкость. Если расширение превышает максимально допустимые показатели и когда уровень носителя достигает точки водослива, то часть жидкости сбрасывается из емкости в дренаж. Когда же жидкость остынет, одновременно уменьшив свой объем, уровень в баке тоже упадет, а давление придет к стабильному значению.

Подобная система отличается существенной простотой и обладает следующими достоинствами:

1. Хорошая надежность;
2. Ценовая доступность;
3. Возможность использования открытого бака в качестве водоотводчика.

Однако, имеются и существенные недостатки, ввиду которых подобные конструкции уходят в прошлое:

Факт контактирования носителя с воздухом – кислород и другие атмосферные газообразные вещества будут захватываться теплоносителем и растворяться в нем. Этот процесс, проходящий на постоянной основе, только ускорит износ всей трубопроводной магистрали;

1. Потери носителя ввиду регулярных сбросов и испарения – это приводит к необходимости постоянного восполнения его объема;
2. Невозможность использовать иные виды носителя, кроме воды – система и бак просто не приспособлены к взаимодействию с более эффективными видами греющей жидкости, которые, однако, обладают повышенной токсичностью (имеется ввиду и газообразное и жидкое их состояние);
3. Необходимость утепления рабочей емкости в обязательном порядке;
4. Излишня шумность работы – при функционировании, вода в баке будет перманентно издавать звук, похожий на закипание чайника, а к такому остается только привыкнуть.

Закрытые.

Наличие значительных недостатков в баках открытого типа привели к разработке бака с закрытым контуром. Сегодняшние закрытые баки являются в 99% полностью мембранными. Конструкция их предполагает наличие обязательной резиновой мембраны, заключенной в корпус, которая разделяет внутреннюю полость на две камеры. В первую полость закачивается воздух, а во вторую – теплоноситель. До подключения непосредственно к магистрали, давление в первой камере может равняться атмосферному или быть повышенным, что будет зависеть от основных настроек отопительной системы. Для настройки давления в полости для воздуха имеется особый клапан его подкачки – ниппель. «Жидкостная» камера имеет сообщение с котлом и магистралью через классический тройник-разветвитель и посредством шарового крана. Рядом с расширительным баком обязательно монтируют предохранительный клапан или продвинутую группу безопасности.

Принцип действия мембранного оборудования заключается в том, что когда носитель разогрет, то его избыточный объем уходит в водную камеру. При этом, мембрана получает растяжение, а в воздушной камере сокращается объем, одновременно там повышается давление. Как только носитель в магистрали начинает остывать, уменьшаясь в объемах, то излишнее давление в воздушной полости и растянутая мембрана начинают вытеснять накопленный излишек жидкости обратно в трубопровод.

Из преимуществ баков закрытого типа можно выделить:

1. Полное исключение контакта воздуха с нагреваемой жидкостью;
2. Модели показывают высокий коэффициент полезного действия;
3. Работа происходит практически бесшумно;
4. Допускается использование в роли носителя любых соответствующих веществ, а не только воды;
5. Допускается установка непосредственно в котельной, а не только в верхней точке системы.

К недостаткам можно отнести:

1. Цена – такое оборудование довольно-таки недешево;
2. Если бак устанавливается не в верхней точки контура, то его объем должен быть больше расчетного, что потребует большего монтажного пространства.
3. Исходя из вышеизложенного, мембранное оборудование закрытого типа – это полноценный гидроаккумулятор, выполненный из особых материалов, которые полностью устойчивы к воздействию повышенных температур и агрессивных химических субстанций.

Обслуживание расширительного бака

Нельзя преуменьшать роль такого устройства, как расширительный бачок системы отопления инструкция этого прибора предоставляет перечень правил его обслуживания. К ним относят:

• Один раз в полгода необходимо проверять бак на внешние повреждения – коррозию, вмятины, подтеки. Если вдруг такие повреждения найдены, то обязательно нужно устранить их причину.
• Один раз в полгода нужно проверять начальное давление газового пространства на соответствие расчетному показателю.
• Один раз в полгода проверяется целостность мембраны. В случае обнаружения ее нарушения нужно заменить ее (если такая возможность предусмотрена).
• Если бак не будет использоваться долгое время, то нужно держать его в сухом месте, слив из него воду.

Далее о том, как проверить расширительный бак отопления – его начальное давление газового пространства. Для этого следует отключить бак от отопительной системы, дренировать с него воду, к ниппелю газовой полости подключить манометр. Если давление ниже, чем то, которое было установлено тогда же, когда происходила настройка расширительного бака для отопления – через этот же ниппель бак нужно накачать компрессором.

Показания манометров при правильной работе расширительного бака

Проверка целостности мембраны – это тоже важный момент. Если вдруг во время проверки давления газового пространства после того, как вы дренировали воду, через дренажный кран идет воздух, а давление в газовой полости уменьшилось до атмосферного – то мембрана пробита.

Чтобы заменить мембрану, нужно пройти несколько этапов. Первым делом, бак отсоединяется от отопительной системы, затем его нужно дренировать. Далее давление газовой полости сбрасывается через ниппель. Фланец мембраны демонтируется. Находится он в области патрубка для соединения с трубами. Мембрана, входящая в устройство расширительного бака для отопления, извлекается из отверстия внизу корпуса.

Затем нужно проверить внутреннюю часть корпуса, чтобы там не было загрязнений и коррозии, если они есть – нужно их удалить и промыть водой, после чего высушить. Чтобы убрать коррозию, нельзя использовать средства, включающие масла! Держатель мембраны вставляется в отверстие вверху мембраны. Болт вворачивается в держатель мембраны, она ставится в корпус, а держатель отводится в отверстие в дно корпуса. Затем держатель фиксируется гайкой. После этого на корпус ставится фланец мембраны.

Любая современная система отопления не «представляет» своего существования без надежного компенсатора теплового расширения теплоносителя в ней — расширительного бака.

Практический расчет расширительного бака для отопления довольно прост — необходимо «вооружиться» несколькими формулами и определиться с исходными рабочими параметрами системы.

Сейчас эффективно используются расширительные баки закрытого типа. Открытые варианты этих функциональных устройств использовались преимущественно в системах с естественно циркулирующим теплоносителем. Они имеют значительные габариты и низкую эффективность. Поэтому постепенно применение такого типа баков сходит на «нет».

Баки закрытого типа конструкционно представляют собой герметичную емкость цилиндрической или «таблетированной» формы.

Мембранный расширительный бак «таблетка»

Мембранный расширительный бак

Внутри бак разделен мембранной перегородкой на воздушную и жидкостную камеры — это бак диафрагменного типа. Также возможно конструкционно использование внутри бака «балонной» эластичной камеры из термостойкой резины.

Схематическое устройство расширительного бака

Принцип действия основан на расширении объема теплоносителя в жидкостном отсеке, который приводит к деформации эластичной перегородки (баллона). Уменьшение объема воздушной камеры приводит к повышению давления воздуха (газа) в ней. Превышение допустимого давления приводит к срабатыванию предохранительного клапана. Такова упрощенная схема действия этого бака.

Но нормальное и безопасное функционирование системы возможно только при правильном расчете расширительного бака для отопления. Игнорирование или неграмотный расчет объема расширительного бака приведет или к недостаточному давлению в системе, или к превышению давления в ней и аварийному сбросу избытка теплоносителя.

Что представляют собой расширительные баки в системе отопления

Предназначение расширительных баков

В системе отопления постоянно происходят колебания температуры воды. Это приводит к изменению давления во всех узлах конструкции. Герметичность системы не позволяет избавиться от излишка жидкости. Последствия таких колебаний температуры и давления – выход из строя котла и трубопроводов. Кроме того, это опасно для людей, которые находятся в помещениях с трубопроводами.  

Клапан для сброса излишков воды провоцирует появления еще одной проблемы. В систему попадает воздух, нарушается нормальный процесс циркуляции. При снижении температуры потребуется пополнить установку теплоносителем. Это влечет дополнительные затраты и неудобства. Выход из ситуации – расширительные мембранные баки.

Установка расширительного бака способствуют стабилизации работы всей отопительной системы. Конструкция объем и дизайн оборудования зависит от конкретных условий установки. 

Конструкция и принцип работы мембранных расширительных баков

Бачок представлен в виде сосуда со встроенной мембраной, изготовленной из резины. Она делит внутреннее пространство на две части. В одной находится сжатый воздух, а другая предназначена для теплоносителя. 

Иногда вместо воздуха используют сжатый газ, например, азот. Параметры давления газа представлены в паспорте. Когда система находится в нерабочем состоянии, внутренний объем бака заполнен газом или воздухом. Перед вводом в эксплуатацию устанавливают равновесное давление во всей системе. При изменении температуры носителя, в нашем случае воды, она расширяется и избыток начинает поступать в камеру расширительного бака. Давление в газовой части бака выравнивается с показателями давления в системе.

При больших объемах теплоносителя требуется установить контроль за давлением в камере, где находится воздух.

Внутренняя мембрана бывает:

• баллонная, которая в случае выхода из строя подлежит замене. Вода при использовании этого вида мембраны не соприкасается с корпусом бака;
• диафрагменная, которая относится к незаменимым и применяется для систем с небольшим количеством теплоносителя.

Преимущества и недостатки мембранных баков

Преимущества мембранных баков:

• бутиловые и резиновые мембраны допускаются к использованию в системах с питьевой водой; 
• качество воды не является препятствием для использования мембранных баков. В случае использования воды с превышением по показателю содержания кальция, мембрану легко сменить;
• при подкачке требуется небольшое количество газа или воздуха;
• теплоноситель не испаряется. Благодаря этому отсутствуют его потери;
• минимальные затраты на эксплуатацию системы;
• монтаж не требует больших затрат средств и времени.

Читайте еще: Расширительный бак для системы водоснабжения: принцип работы и выполняемые функции, особенности расчета

Задачи, функции и принцип работы

Чтобы понять необходимость установки подобных агрегатов, необходимо рассмотреть те функции, которые выполняют указанные экспансоматы. Повышение температуры внутри котла на каждые 10 градусов Цельсия приводит к увеличению объема нагревающейся жидкости приблизительно на 0,3%.

Простейшие математические подсчеты дают понять, что доведение жидкости-теплоносителя до температуры кипения (100 градусов) приведет к увеличению общего объема воды приблизительно на 3%. Это достаточно существенный объем, который может серьезно повлиять на функционирование всей системы в целом. Поэтому и используют специальное устройство, призванное компенсировать температурное расширение жидкости.

Устройство и принцип работы экспансомата.

Таким образом, расширительный бак для отопления выполняет сразу несколько важных функций:

• удаление лишних объемов воды в водосток при достижении определенного уровня наполняемости;
• пополнение объемов воды при ее утечке либо при падении температуры;
• сохранение необходимого уровня гидростатического давления посредством добавления или удаления соответствующих объемов теплоносителя;
• сбор воздуха и паров воды, которые выделяются в котле при повышении температуры жидкости.

В любой отопительной системе, которая в качестве жидкости-теплоносителя использует обычную воду, постоянно присутствует определенный процент воздуха. Как заявляют специалисты, в 1л трубопроводной воды содержится 40 мг воздуха, который находится в растворенном состоянии.

Недостатки

При всем многообразии выполняемых функций, расширительный бак для отопления обладает некоторыми отрицательными качествами:

• большие размеры, что может затруднить их расположение в помещении;
• уменьшение стойкости различных приборов, труб и радиаторов к коррозии;
• стенки данного отопительного оборудования в определенных количествах расходуют тепло.

В зависимости от конструктивных особенностей расширительные баки подразделяются на две основные группы: открытые и закрытые. Как подобрать тот, который подходит вам, рассмотрим дальше.

Как и где ставится расширительный бак

Итак, мы собираемся своими руками спроектировать и собрать систему отопления. Если она еще и заработает — нашей радости не будет предела. Есть ли инструкция по установке расширительного бачка?

Открытая система

В этом случае ответ подскажет простой здравый смысл.

Открытая система отопления представляет собой, в сущности, один большой сосуд сложной формы со специфичными конвекционными потоками в нем.

Установка котла и отопительных приборов в нем, как и монтаж трубопроводов, должны обеспечить две вещи:

1. Быстрый подъем нагретой котлом воды в верхнюю точку отопительной системы и ее слив через отопительные приборы самотеком;
2. Беспрепятственное перемещение пузырьков воздуха туда, куда они устремятся в любом сосуде с любой жидкостью. Вверх.

1. Установка расширительного бачка отопления в открытой системе всегда выполняется в ее верхней точке . Чаще всего — вверху разгонного коллектора однотрубной системы. В случае домов верхнего розлива (хоть вам и едва ли придется их проектировать) — в верхней точке розлива на чердаке.
2. Сам бачок для открытой системы не нуждается в запорной арматуре, резиновой мембране и даже в крышке (разве что для защиты от мусора) . Это простой открытый сверху водяной бак, в который всегда можно долить ведро воды взамен испарившейся. Цена такого изделия равна стоимости нескольких сварочных электродов и квадратного метра стального листа толщиной 3-4 миллиметра.

Так выглядит расширительный бак для открытой системы отопления. При желании в люк в нем можно вывести водоразборный кран от водопровода. Но куда чаще он по мере испарения воды доливается обычным ведром.

Закрытая система

Здесь и к выбору бака, и к его монтажу придется отнестись достаточно серьезно.

Давайте соберем и систематизируем основную информацию, доступную на тематических ресурсах.

Монтаж расширительного бака системы отопления оптимален в том месте, где течение воды наиболее близко к ламинарному, где в отопительной системе минимум завихрений. Самое очевидно решение — расположить его на прямом участке розлива перед циркуляционным насосом. При этом высота относительно пола или котла значения не имеет: назначение бачка — компенсировать тепловое расширение и гасить гидроудары, а воздух мы прекрасно стравим через воздушные краны.

Типичная схема установки бачка. Его расположение в однотрубной системе будет таким же — перед насосом по ходу воды.

• Баки в заводской комплектации иногда снабжаются предохранительным клапаном, сбрасывающим избыточное давление. Однако лучше перестраховаться и убедиться, что в вашем изделии он есть. Если нет — докупить и смонтировать рядом с баком.
• Электрические и газовые котлы с электронными термостатами зачастую поставляются с встроенными циркуляционным насосом и расширительным баком отопления. Прежде, чем отправляться за покупками — убедитесь, что они вам нужны.
• Принципиальное отличие мембранных расширительных баков от тех, что используются в открытых системах — их ориентация в пространстве. В идеале теплоноситель должен поступать в бак сверху. Эта тонкость монтажа призвана полностью удалить воздух из того отсека бака, который предназначен для жидкости.
• Минимальный объем расширительного бачка для водяной системы отопления берется примерно равным 1/10 объема теплоносителя в системе. Больше — допустимо. Меньше — опасно. Объем воды в отопительной системе можно грубо рассчитать, отталкиваясь от тепловой мощности котла: как правило, берется 15 литров теплоносителя на киловатт.
• Манометр, смонтированный рядом с расширительным баком и подпитывающим вентилем (соединяющим отопление с водопроводом), может оказать вам неоценимую услугу. Ситуация с залипшим золотником предохранительного клапана, увы, не так уж редка.
• Если клапан сбрасывает давление слишком часто — это явный признак того, что с объемом расширительного бачка вы просчитались. Совсем не обязательно менять его. Достаточно приобрести еще один и подключить его параллельно.
• Вода имеет сравнительно низкий коэффициент температурного расширения. Если вы перейдете с нее на незамерзающий теплоноситель (например, этиленгликоль), вам опять-таки понадобится увеличить объем расширительного бака или установить дополнительный.

Расширительный бак на фото смонтирован по всем правилам: теплоноситель подведен сверху, бак снабжен манометром и предохранительным клапаном.

Как правильно подобрать и устанавливать расширительный бак

При выборе модели расширительного бака учитывается ряд параметров:

Начальное настроечное и максимальное давление в системе в свою очередь рассчитываются по формулам:

Pmin =Ратм+Рст.max-0,1(H+h2+1),Pmaх= Ратм+Pпк+ Рст.Б- Рст.пк-0,1h2,

где Ратм — атмосферное давление, Рст.max – статическое давление в нижней точке системы, Н – разница в высоте между точкой расположения бака и нижним уровнем системы, h2- разница между центром бака и точкой врезки, Pпк — настроечное давление предохранительного клапана, Рст.Б и Рст.пк – статическое давление на уровне монтажа клапана и установки бака, соответственно. Все показатели давления измеряются в барах, высоты – в м., при расположении бака ниже основной линии h2 ставится в формулу со знаком «-».

Последнее значение определяется опытным (сливом воды с системы) или расчетным путем (сложением объема котла, всех радиаторов и трубопровода или навскидку, от 15 л на 1 кВт тепловой мощности системы).

При использовании антифризов с большим чем у воды коэффициентом расширения объем бака увеличивают на этот процент. Отклонения в меньшую сторону (3-6% от объема циркуляции) допускаются лишь в контролируемых низкотемпературных системах.

Как проверить и накачать расширительный бак. Какое должно быть давление в установленном расширительном баке

Перед установкой расширительного бака требуется провести проверку давления. Для нормальной работы всей системы это важный момент. Определитесь, где у вашего гидроаккумулятора находится воздушная камера. При покупке аппарата вы получаете инструкцию, в которой есть схемы подключения и внутреннее устройство бачка. Снимите или открутите заглушку со стороны воздушной камеры. Под ней располагается золотник, такой как на камере автомобильного колеса. Замерьте давление в воздушной камере.

Как правило, техническая документация содержит такую информацию. Полагаться на эти цифры не стоит. В процессе транспортировки, да и просто со временем, какое-то количество воздуха может выйти из системы через неплотности в соединениях. Неправильный установленный перепад давления в воздушной камере и системе отопления постепенно снизит эффективность работы всей тепловой установки. Перед замерами не надо заполнять бак водой. Просто заполните систему водой.

Теперь надо подогнать перепад давления под свою тепловую установку. Допустим, рабочее давление в трубах составляет 1,3 бар. Разница между давлением в системе и воздушном отсеке бака должна быть оптимально 0,3 бар. Таким образом мембрана всегда будет всегда поджата со стороны теплоносителя. Это необходимо, чтобы при снижении температуры в отопительной системе не происходило засасывание воздуха в воду. Слабым местом в этом случае являются воздухоотводчики работающие в автоматическом режиме. Именно они могут пропускать воздух в тепловую систему, а это недопустимо. Если нужный перепад не соответствует требованиям, требуется подкачать или стравить воздух из камеры бака.

После процедуры замеров заполните трубы водой, и запускайте котел.

Технические рекомендации

Схема установки мембранного бакаустановки мембранного бака

Прежде чем приступить к подсоединению гидроаккумулятора в систему водоснабжения следует:

• Тщательно изучить прилагаемую к оборудованию инструкцию.
• Провести технические расчеты давления и сравнить с указанными в нормативном справочнике по эксплуатации.
• Чтобы качественно провести установку, нужен ключ для разъемных соединений и труб из пластика, нужного размера гаечный ключ.
• Для крепления оборудования большого объема понадобятся специальные кронштейны.

Монтаж на крепления Обратите внимание! Замеры и расчеты эксплуатируемого оборудования должен проводить высококвалифицированный специалист. От точности выполненных расчетов и замеров зависит качество работы системы водоснабжения. Многолетний опыт использования для водоснабжения мембранных баков показал, что горизонтальные модели являются лучшим вариантом

Если у вас подключен погружной насос, приобретайте и устанавливайте вертикальные гидроаккумуляторы

Многолетний опыт использования для водоснабжения мембранных баков показал, что горизонтальные модели являются лучшим вариантом. Если у вас подключен погружной насос, приобретайте и устанавливайте вертикальные гидроаккумуляторы.