Принцип работы
Печь подового горения позволяет добиться высокого КПД при минимальных затратах топлива. Устройство позволяет обеспечить «верхнее» прогорание, равномерно распространяемое от верхних слоев закладки дров к нижним. Поставляемый через топочную дверцу воздух обеспечивает хорошее окисления топлива, что улучшает качество его сгорания, повышает интенсивность выделения теплоты.
Корпус плиты делается из сплава нержавеющей шлифованной стали, а выкладка топки проводится шамотным кирпичом или другим огнеупорным материалом. Это позволяет добиться температуры прогрева до 420 градусов. Кирпичи накаляются до 700 градусов, что гарантирует стойкое горение топлива даже в сложных условиях (к примеру, при высокой влажности в помещении, где стоит печка).
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.
Способы повышения эффективности отопления
Коллекторная вакуумная система отопления
В чем же заключается предназначение подобных отопительных приборов? Во-первых — они необходимы для повышения КПД и безопасности работы всей системы. Однако каждая вакуумная система отопления или ее отдельные части отличаются конструктивно и принципом работы.
В настоящее время существует несколько видов приборов, в основе функционирования которых лежит использование жидкостей низкотемпературного кипения или разности давления.
- Вакуумные батареи отопления для автономных систем. Представляют собой нагревательные элементы, определенные области в которых заполнены литиево-бромидной жидкостью. Низкое давление в них снижает уровень кипения до +35 град. В результате этого высвобождается большое количество энергии, что приводит к быстрому нагреву помещения;
- Гелиосистемы. С их помощью полезная энергия солнца передается теплоносителю. Для этого устанавливаются вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома. Их принцип работы во многом схож с вакуумными батареями отопления — также применяется специальная жидкость с низким уровнем температуры кипения;
- Альтернативный вакуумный расширитель для отопления. С его помощью можно модернизировать открытую систему нагрева воздуха, обеспечив минимальное испарение воды;
- Вакуумные насосы с высоким показателем КПД. Могут применяться для улучшения циркуляции теплоносителя в трубах системах с большим объемом. Также большую популярность получили для обустройства автономного водоснабжения и канализационных систем.
Каждое из этих устройств при правильном подборе технических параметров может улучшить эксплуатационные характеристики отопления. Но для этого необходимо рассмотреть их принцип работы и особенности конструкции.
Мощный вакуумный насос для отопления можно использовать и для водоснабжения. Для этого необходимо сделать механизм переключения соединительных патрубков.
Расширительный вакуумный бачок для отопления
Схема подключения расширительного вакуумного бака
В большинстве случаев расширительный вакуумный бак изготавливается самостоятельно. Он является модернизацией аналогичной модели для открытой системы отопления. Но в отличие от нее установка происходит не в верхней точке магистрали, а в нижней.
Для этого вакуумный бачок для отопления соединяется с трубопроводом с помощью трубы 1/2. Для работы вакуумный бачок, предназначенный для отопления, нужно заполнить теплоносителем на 1/3. В процессе нагрева воды в трубах происходит ее расширение, в результате чего излишек поступает в бак. Если же количество теплоносителя в трубах уменьшается, под действием создаваемого низкого давления происходит обратное действие — вода из вакуумного бачка для отопления перемещается в трубопровод.
Применение подобной конструкции имеет несколько преимуществ.
- Оптимизация места для установки всех элементов отопления. Расширительный бак можно поставить непосредственно рядом с котлом или в другом помещении дома;
- Уменьшение испарения теплоносителя, что является основной проблемой всех открытых систем;
- Используя расширительный вакуумный бачок для отопления можно визуально контролировать не только уровень жидкости в трубах, но и ее состав. Это способствует своевременной прочистке магистрали от скопившегося мусора и щелочных отложений.
К недостаткам расширительного вакуумного бачка для отопления относят отсутствие заводских моделей. Его можно изготовить только самостоятельно. Для этого используют стальные емкости круглой или цилиндрической формы с рассчитанным объемом. Он должен составлять не менее 10 % от количества теплоносителя.
В каких случаях рекомендована установка вакуумной системы для отопления дома? За исключением положительных отзывов о вакуумных радиаторах отопления, монтаж гелиосистемы или расширительного бачка описанного типа являются вспомогательными механизмами для улучшения или оптимизации работы система нагрева.
Мощный вакуумный насос для отопления позволит улучшить циркуляцию воды, но напрямую повлияет на тепловой режим. Теплоноситель попросту не успеет достаточно остыть, что неприемлемо для водяного теплого пола – смешивание потоков не понизит температуру до нужного уровня.
При выборе и установке остальных элементов вакуумного отопления следует учитывать их особенности.
Вакуумные радиаторы
Установленный электрический вакуумный радиатор
Помимо тепловой мощности соблюдаются правила установки вакуумных радиаторов отопления в частном доме.
Минимальное расстояние от нагревательной поверхности до подоконника должно составлять 8 см. Причем уровень от пола до нижней части батареи также не может быть менее 4 см. Для улучшения теплоотдачи рекомендовано установить теплоотражающие материалы на стену за радиатором.
Солнечные коллекторы
В некоторых моделях вместо специальной жидкости можно использовать простую воду. Однако КПД подобных установок на порядок ниже, чем у вышеописанных. Этот момент нужно обязательно уточнять у продавца.
Также для эффективности работы поверхность вакуумных трубок покрывается специальным материалом, улучшающим поглощательные свойства световой энергии.
Вакуумные расширительные баки
Перед самостоятельным изготовлением конструкций нужно правильно подобрать материал. Лучше всего использовать нержавеющую или оцинкованную сталь. Но следует учитывать, что для ее сварки нужно использовать специальный аппарат, работающий в определенном режиме. Лучший выход из такой ситуации – приобрести подходящую емкость заводского производства и немного модернизировать ее, установив нужные патрубки для подключения к трубопроводу отопления.
Вакуумная система отопления, включающая в себя батареи, радиаторы, насосы и бачки может эффективно дополнять работу основной. Поэтому сначала нужно рассчитать необходимый показатель дополнительной мощности, а затем подбирать соответствующие комплектующие и элементы.
В видеоматериале наглядно показан принцип работы вакуумных радиаторов отопления:
Преимущества и недостатки решения
Плюсы внедрения вакуумных моделей в отопительную систему жилища:
- экономия теплоносителя может достигать 80%, притом потребление энергоресурсов снижается на 30%,
- возможность применения в тандеме с разнообразными видами топлива – с дизельным и твердым, газом, электричеством, солнечными батареями,
- отсутствие такого явления, как воздушные пробки,
- нет нужды в установке мощного циркуляционного насоса,
- равномерное и быстрое нагревание батареи.
Специалисты также отмечают удобство монтажных работ и малый собственный вес изделий. Высокая степень теплоотдачи позволяет в сжатые сроки прогреть помещение. Так как внутренние поверхности не подвержены коррозии, исключается засорение коммуникаций. Срок службы батарей превышает 30 лет
Важно обратить внимание на гарантированную безопасность эксплуатации: в случае поломки радиатора не нужно бояться затопления, ведь внутреннее давление и объем теплоносителя достаточно невелики
Существенным недостатком прибора является высокая стоимость: средняя цена 8-секционного радиатора – от 7,5 тыс. рублей. Этого прибора будет достаточно для обслуживания комнаты площадью до 20 кв. м. Еще один минус: в условиях разгерметизации батареи велик риск вытекания кипящей химической смеси.
Плюсы и минусы автономного отопления
Под автономным отоплением в первую очередь понимают независимость от различных факторов, природных условий и организаций, которые в той или иной степени связаны с реализацией тепловых услуг или отопительных материалов в данной местности. Преимуществом индивидуального отопления являются:
- Выбор подходящего для своих финансовых возможностей и удобства пользования отопительного оборудования и типа топлива.
- Возможность задания начала и окончания отопительного сезона по своему усмотрению.
- Регулировка комфортной для себя температуры не только во всем доме, но и в отдельных комнатах.
- При проектировании преимуществом является то что есть возможность размещать по своему усмотрению радиаторы отопления, снимать или ставить на них одну или больше одной секции для оптимизации теплоотдачи. Можно укладывать теплые полы, выбирать в широких пределах мощность котла и параметры всей отопительной системы независимо от характеристик внешней тепловой магистрали, на официальное подключение к которой накладываются некоторые ограничения.
- При отсутствии длительное время в доме можно полностью отключить отопление или настроить его на функционирование в экономичном режиме.
- Использование двухконтурных систем в индивидуальном доме позволяет не только отапливать здания, но и нагревать холодную воду до высокой температуры для использования в быту и целях личной гигиены.
Рис. 2 Вариант схемы отопления и горячего водоснабжения ГВС в частном доме
Применение твердого или жидкого топлива, которые запасают в некоторых количествах, делают отопительную систему полностью независимой от внешних коммуникаций – газопроводов, тепловых магистралей, и позволяет проводить обогрев дома без привязки к аварийным ситуациям на инженерных трассах за его пределами.
Невзирая на многочисленные плюсы, автономное отопление имеет довольно существенные минусы, основные из них:
- Эксплуатация, уход и контроль автономной отопительной системы отнимают массу свободного времени и требуют применения некоторых физических усилий при использовании твердых видов топлива.
- Главный недостаток индивидуального отопления – высокая стоимость покупки и монтажа оборудования: котла, теплообменных радиаторов, коллекторных развязок и трубопроводных систем теплых полов, циркуляционных электронасосов, сантехнической арматуры (воздухоотводчиков, обратных клапанов, запорных вентильных и шаровых кранов), автоматики управления.
- После монтажа системы расходы на топливо также отбирают значительную часть бюджета, многим домовладельцам не по карману оплачивать энергопотребление электрического котла.
- При монтаже дополнительные расходы вызовут изменение конфигурации стен, перегородок и полов для прокладки трубопроводов, устройство стяжек для теплого пола.
- При использовании в качестве топлива природного газа от центральной магистрали необходимо разрешение соответствующих служб, при этом его получение является долгосрочной, сложной и утомительной процедурой, требующей вложения значительных денежных сумм.
- Финансовые средства понадобятся и для обеспечения договорных обязательств с организациями, занимающихся обслуживанием и ремонтом установленного оборудования, специалистами сервисных центров.
Рис. 3 Принцип работы закрытой отопительной системы
Положительные и отрицательные качества приборов
В пользу применения радиаторов, не содержащих в полости газов, обычно приводят следующие аргументы:
- гарантированное отсутствие такого явления, как завоздушивание системы;
- низкое гидравлическое сопротивление;
- полное отсутствие или минимальная коррозия;
- стабильная теплоотдача, т.к. на внутренней поверхности корпуса не оседает грязь;
- минимальное число резьбовых соединений, что делает маловероятными случаи возникновения протечек;
- широкий выбор теплоносителя: антифриз, вода, пар и др.
Если сравнить эти изделия и привычные водяные, то в квартирах, отапливающихся централизованно, воздух будет нагрет не одинаково. Во втором случае вода, поступающая в систему, нагревает все тело радиатора напрямую. В вакуумном вода с центральной магистрали греет только нижнюю часть.
Применение вакуумных радиаторов дает экономию теплоносителя до 80%. Кроме того, при отключении батареи нагретые частицы газа замедляют движение, поэтому она остывает длительное время
Остальные секции батареи получают тепло от испарившейся жидкости. Из-за того, что трансформатор тепла имеет как температуру, так и теплопроводность ниже, чем у воды, стенки вертикальных секций радиатора прогреются меньше.
Чтобы обеспечить такой же температурный режим, как и при наличии водяных батарей, вакуумный радиатор должен иметь большую площадь.
Производители утверждают, что секции изделия прогреваются моментально. При небольшом объеме воды в 0,5 л один фрагмент имеет теплоотдачу в 300 Вт. Здесь следует отметить, что каждая секция, ставшего классикой, чугунного радиатора содержит 4 л жидкости.
Экономия особо заметна при применении антифриза. Затраты на его приобретение снизятся существенно. Незначительное количество теплоносителя, отсутствие потребности в дорогом оборудовании — главные преимущества от использования вакуумных радиаторов.
Достоинством этих приборов является и тот факт, что комната более плавно прогревается по вертикали. Согласно замерам, на каждый метр высоты разность составляет около 0,5 °C. В комнате с высотой потолка 2,5 м между прибором и полом это будет приблизительно 1,25 °C.
Эффективность вакуумных радиаторов проявляется при применении альтернативных ресурсов получения энергии, таких как тепловой насос, солнечные батареи.
Тогда как чугунные батареи смогут нагреть помещение при достижении теплоносителем температуры минимум 65 °C, для вакуумных приборов достаточно 35 °C
Следует знать, что если произойдет из-за каких-то обстоятельств разгерметизация секции, вакуумный радиатор работать не будет. Причина — показатели давления внутри и за пределами корпуса сравняются.
Такая поломка несет угрозу самочувствию и здоровью обитающих в доме людей, т. к. жидкость, находящаяся внутри, ядовита.
Особенности монтажа
Из особенностей установки этого типа отопительных приборов следует упомянуть про вертикальность монтажа секций и бережное обращение в целях сохранения герметичности. Также необходимо напомнить, что вакуумный радиатор имеет только патрубки подачи и отвода теплоносителя, дополнительных устройств и воздушных клапанов они лишены. Для упрощения замены отопительного прибора целесообразно использовать быстроразъемные соединения.
Перед установкой производители рекомендуют несколько раз покачать устройство вправо и влево. Делается это для того, чтобы жидкость гарантированно стекла в нижнюю часть радиатора.
Варианты подключения.
Необходимо учитывать, что вакуумные батареи не рекомендуется применять наряду с другими типами отопительных приборов. Это может снизить эффективность всей схемы отопления дома.
Также следует знать, что для экономии средств на отоплении дома необходимо в первую очередь снижать потери тепла. Тогда их восполнение потребует, соответственно, меньше средств.
Бак закрытого типа
Другая разновидность расширительного бачка представляет собой герметично закрытую емкость. Внутри нее находится мембрана, сделанная из резины. Она может быть либо баллонной, либо в виде диафрагмы. Принципиального значения форма не имеет. Единственная разница заключается в том, что в бак с мембраной баллонного типа помещается больше жидкости, хотя и ненамного.
Принцип действия мембранного бака заключается в следующем. С обратной стороны груши закачано некоторое количество воздуха или азота под давлением. Уровень последнего настраивается в зависимости от конкретной модели расширительного бака.
Когда теплоноситель нагревается до определенной температуры, давление в магистрали начинает расти, вследствие чего резиновая мембрана растягивается и пропускает жидкость внутрь емкости. Когда вода остывает, процесс происходит в обратном порядке.
Закрытые бачки используются в отопительных системах с принудительной циркуляцией теплоносителя. В верхней части оборудования смонтирован золотник, с помощью которого происходит закачка воздуха, а снизу подводится жидкость.
Место установки такого расширительного бака не имеет принципиального значения. Удобнее всего разместить оборудование в той же котельной, где находится отопительный котел. Если последний относится к газовым разновидностям, то бачок и вовсе может быть встроен в теплогенератор, поскольку обладает весьма скромными габаритами.
Помимо удобства размещения, расширительный бачок закрытого типа имеет несколько других преимуществ:
- он не нуждается в утеплении, в отличие от открытого собрата,
- теплоноситель не контактирует с атмосферой, а потому металлические детали котла гораздо меньше подвержены коррозийным процессам.
Недостаток оборудования заключается в той самой мембране, которая заведует его работой. Срок ее эксплуатации составляет всего около десятка лет, причем не всегда этот элемент можно поменять на новый. Довольно часто приходится заменять весь расширительный бак.
Впрочем, этот момент можно учесть еще при приобретении оборудования. В продукции некоторых производителей предусмотрена возможность снять старую мембрану и поставить вместо нее новую. Если вы выберет соответствующую модель, то в случае растрескивания или деформации резиновой груши вам не придется менять бак целиком.
Вообще, существуют баки закрытого типа, в которых вовсе не предусмотрена установка мембраны. Ее роль исполняет воздух, но в этом и кроется недопустимый недостаток, ведь подобное приводит к возникновению коррозийных процессов. Иными словами, расширительные баки без мембраны — это самый неудачный вариант, какой только можно было придумать.
Расширительный бак открытого типа для систем отопления
Большие отопительные структуры используют дорогие баки закрытого типа.
Они характеризуются герметичностью корпуса с внутренней резиновой перегородкой (мембраной) благодаря которой происходит регулировка давления при расширении теплоносителя.
Для полноценной работы домашних систем, расширительный бачок открытого типа — подходящая альтернатива, не требующая специальных знаний или профессиональной подготовки для эксплуатации и дальнейшего ремонта оборудования.
Открытый бак выполняет некоторые функции, для бесперебойной работы отопительного механизма:
- «забирает» излишки нагретого теплоносителя и «возвращает» охлаждённую жидкость назад в систему для регулировки давления;
- выводит воздух, который, благодаря наклону труб с парой градусов, сам поднимается к расширительному открытому бачку, расположенному в верхней точке отопительной системы;
- особенность открытой конструкции позволяет добавлять испарившийся объем жидкости непосредственно через верхнюю крышку бачка.
Принцип действия
Рабочий процесс подразделяется на четыре простых этапа:
- наполненность бачка на две третьих при нормальном состоянии;
- увеличение поступающей жидкости в бак и возрастание уровня заполнения при нагревании теплоносителя;
- уход жидкости из бачка при снижении температуры;
- стабилизация уровня теплоносителя в баке до изначальной позиции.
Конструкция
Форма расширительного бачка существует в трёх вариантах: цилиндрической, круглой или прямоугольной. На верхней части корпуса располагается крышка для осмотра.
Фото 1. Устройство расширительного бачка открытого типа для систем отопления. Указаны составные части.
Сам корпус изготовлен из листовой стали, но при самодельном варианте возможны и другие материалы, к примеру, пластик или нержавейка.
Справка. Бак покрывают антикоррозийным слоем, чтобы предотвратить преждевременное разрушение (в первую очередь, это касается железных ёмкостей).
Система открытого бачка включает несколько различных патрубков:
- для соединения расширительной трубы, через которую вода наполняет бак;
- при стыке переливной, для выливания излишков;
- при соединении циркуляционной трубы, по которой теплоноситель заходит в систему отопления;
- для подключения контрольной трубы, предназначенной для ликвидации воздуха и регулировки наполненности труб;
- запасного, необходимого при ремонте для сброса теплоносителя (воды).
Объём
Правильно рассчитанный объём бачка влияет на длительность эксплуатации совместной системы и бесперебойное функционирование отдельных элементов.
Маленький резервуар приведёт к поломке предохранительного клапана, из-за частого срабатывания, а слишком большой потребует дополнительных финансов при покупке и обогревании лишнего объёма воды.
Влиятельным фактором будет и наличие свободного пространства.
Внешний вид
Открытый бак — металлический резервуар, у которого верхняя часть просто закрывается крышкой, с дополнительным отверстием для долива воды. Корпус бака бывает круглым или прямоугольным. Последний вариант более практичен и надёжен при установке и креплении, но круглый имеет преимущество в виде герметичных бесшовных стенок.
Важно! Прямоугольный бак требует дополнительного усиления стенок при внушительном объёме воды (самодельный вариант). Это утяжеляет весь расширительный механизм, который нужно поднимать на самую верхнюю точку отопительной системы, к примеру, на чердак
Достоинства:
- Стандартная форма. В большинстве случаев — прямоугольник, который можно установить и подключить к общему механизму самостоятельно.
- Простая конструкция без чрезмерного количества управляющих элементов, что позволяет легко контролировать бесперебойную работу резервуара.
- Минимальное количество соединительных элементов, что придаёт корпусу прочность и надёжность в процессе работы.
- Среднерыночная цена, благодаря вышеизложенным фактам.
Недостатки:
- Малопривлекательный внешний вид, без возможности скрыть толстостенные громоздкие трубы за декоративными панелями.
- Низкий КПД.
- Использование воды, в качестве теплоносителя. При других антифризах испарение происходит быстрее.
- Резервуар не герметичен.
- Необходимость постоянного добавления воды (раз в неделю или раз в месяц) из-за испарения, которое, в свою очередь, влияет на завоздушивание и нормальное функционирование отопительной системы.
- Присутствие воздушных пузырьков приводит к внутренней коррозии элементов системы и снижению срока эксплуатации и теплоотдачи, появлению шума.
