Расширительный бак для системы отопления, давление, принцип работы

Устройство резервуара

Если система отопления не включает в себя дополнительное устройство, в которое может перейти лишний объем жидкости, то она может выйти из строя. Роль запасной емкости как раз и выполняет мембранный бак, который необходим для бесперебойной работы индивидуального отопления.

Мембрана

В корпусе резервуара имеется эластичная мембрана, которая разделяет его внутреннюю камеру на две части. Одна часть содержит теплоноситель, а вторая заполнена воздухом. Вместо него может использоваться азот.

В зависимости от модели, в комплектацию устройства может входить сменная или несменная мембрана. В первом случае теплоноситель размещается в эластичной полости и не контактирует с металлическими внутренними поверхностями.

Монтаж (или снятие) мембраны выполняется через фланец, для крепления которого использованы болты. Такие манипуляции выполняют, когда производят текущий ремонт оборудования.

Если прибор имеет несменную мембрану, то он снабжен внутренней полостью из двух секций. Демонтаж в таком случае не предусмотрен.

Для защиты системы от превышения давления мембранные баки оснащаются предохранительными клапанами.

Как проверить давление

Для произведения манипуляции я применяю автомобильный манометр, полученные данные на таком приборе исчисляются в Мпа, их нужно перевести по принципу: 0,1 Мпа равен 1 Бару.

Если бак, встроенный в котел, то перекрыть нужно обратку и подачу, когда элемент выступает отдельной единицей, на его участке коммуникации закрываются запорные вентили, а жидкость сливается.

1. К ниппелю расширителя закрытого типа подсоединяется насос, накачивать необходимо до 1,5 атм. После чего потребуется выждать, пока остатки теплоносителя полностью не выйдут из емкости.
2. Затем вентили запорной арматуры перекрываются, и давление в мембранном баке подгоняется под показатели, которые приведены в паспорте на устройство или значение должно быть ниже на 0,2 атм. чем данные системы.
3. Лишний воздух можно стравить. Перекачку лучше сразу устранять, после чего извлекается насос и закручивается специальный колпак, система заполняется водой. Узнать правильно ли была произведена регулировка, можно после того, как котел выйдет на свои рабочие параметры, я не советую доверять первым цифрам, после запуска они обязательно поменяются.

Ошибки, возникающие при установке

Так как владельцы частных домов стараются выполнять большинство работ самостоятельно, никто не застрахован от ошибок при установке и наладке оборудования:

• Плохое качество требуемых инструментов или их отсутствие.
• Применение некачественных уплотнителей или дешёвых герметиков в местах соединений. Использование веществ, не предназначенных для высоких температур, приведёт к образованию течи во время нагревания жидкости в контуре.
• Установка расширителя в недоступном месте.
• Выбор резервуара без предварительного расчёта объёма приводит к поломке котла или некорректной работе системы.
• Невыполнение норм и правил безопасности при монтаже ёмкости приводит к аварийной ситуации и несёт угрозу жизни.

Закрытые расширительные баки

Закрытый мембранный расширительный бак системы отопления для конструкций, обеспечивающих теплоснабжение, представляет собой металлическую закрытую емкость, имеющую овальную или шарообразную форму. Внутри устройства располагаются две камеры, разграниченные герметичной мембраной. Одна из них предназначается для жидкого теплоносителя, вторая является воздушной – в ней имеется клапан, в функции которого входит поддержание в камере давления на нужном уровне.

Когда первая камера заполняется носителем тепла, мембрана начинает прогибаться и тем самым в воздушной части бака создается избыточное давление. Когда данный параметр достигает определенного уровня, клапан приоткрывается и воздух покидает камеру. Расширительные устройства мембранного типа выпускают в двух конструкционных решениях:

• в несменном варианте — с диафрагменной мембраной;
• в сменном варианте — баки фланцевого типа.

Расширительные бачки диафрагменного типа состоят из двух частей корпуса, который изготавливают из углеродистой стали методом глубокой холодной штамповки. По периметру двух камер в процессе сборки закрепляют мембрану. Изнутри поверхность бака покрыта влагостойкой эпоксидной краской, а снаружи – эмалью, часто красного цвета.

Изначально вторая часть закрытого расширительного устройства заполнена воздухом таким образом, что он полностью на 100% занимает его объем. В процессе нагрева теплоносителя его излишки поступают в жидкостную камеру, а воздушная часть в это время сжимается. В ней возрастает давление, регулирующее объем жидкости в системе теплоснабжения. Некоторые производители заполняют воздушную камеру азотом под давлением, которое равно давлению воды в отопительной системе.

Фланцевого типа мембранный бак оснащают сменной мембраной, горловину которой закрепляют к конструкции отопления при помощи сланца с патрубком. У такого расширительного устройства отсутствует соприкосновение теплоносителя с внутренними стенками, поскольку жидкость поступает только в мембрану. По этой причине нет смысла использовать особое покрытие для внутренней части. При необходимости мембрану можно сменить на новое изделие.

Монтировать расширительный бачок такого типа удобно – его разрешается устанавливать в непосредственной близости от нагревательного котла (современные небольшие по мощности агрегаты выпускают, в том числе, с встроенными расширительными устройствами). Расширительные баки закрытого типа обладают следующими достоинствами:

• теплоноситель в них не контактирует с воздухом. В результате жидкость из них не испаряется, а трубы и радиаторы не окисляются;
• вероятность перелива воды через край устройства приближается к нулю (если установлен расширительный бачок для отопления открытого типа это происходит довольно часто);
• удобный монтаж практически в любом месте (за исключением трубопровода сразу за насосом);
• низкая вероятность образования воздушных пробок;
• безопасность при эксплуатации и надежность в работе при небольших финансовых расходах.

При расчете бака нужно учитывать ряд моментов:

• объем устройства зависит от емкости отопительной системы;
• когда для теплоснабжения требуется высокая температура, устанавливают изделие большего объема;
• чем меньше разница в высоте между местом монтажа бака и наивысшей точкой системы, тем меньшей емкости бак можно использовать.

Посмотрите видео расчета расширительного бака системы отопления:

Назначение закрытых бачков

Все они, независимо от объемов, производительности, предназначены для нивелирования расширения теплоносителя (специальных жидкостей, воды), которое происходит при повышении его температуры.

Делается это для того, чтобы избежать разрушительных гидроударов, повреждений фитингов, арматуры, разрыва труб систем отопления, 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.

Современные расширительные резервуары, предназначенные для использования в системах отопления бывают различных размеров, форм, кардинально отличаются и их рабочие характеристики. Все перечисленное позволяет сделать оптимальный выбор в любой ситуации

Емкости, предназначенные для установки в закрытые отопительные системы, оснащаются манометрами для контроля внутреннего давления. Аналогичные изделия, предназначенные для монтажа в системы обычных частных домов, работают при невысоких нагрузках, не превышающих 3,5-4 бар, поэтому в измерительных приборах не нуждаются.

А также в продаже можно найти резервуары двух видов:

• с несменной или стационарной мембраной диафрагменного типа, то есть порыв, износ которой приведет к замене всего прибора;
• со сменной мембраной балонного типа.

В первом случае изделия отличаются более демократичной ценой, во втором большей функциональностью, ремонтопригодностью и долговечностью.

Конструкция фланцевых бачков позволяет износившуюся или поврежденную мембрану заменить, причем в ряде случаев это получится сделать даже самому. А еще сменные мембраны способны выдержать большее давление.

Схема действия расширительного бачка

Когда теплоноситель холодный, то мембрана бака занимает максимально большое пространство. При повышении температуры давление на нее возрастает.

В результате указанный элемент конструкции преодолевает сопротивление инертного газа или воздуха и изменяет свое положение, освобождая больше места для образовавшегося излишка жидкости.

Расширительные емкости не участвуют в процессе обогрева помещений, но их задача более, чем важная. Так как каждое такое изделие предотвращает поломки системы отопления, которые могут происходить из-за гидроударов и возросшего давления теплоносителя

При остывании теплоносителя происходит процесс обратный, описанному выше. А дальше циклы многократно повторяются.

Модификации расширительных баков

Используется два типа расширительных баков.

Баки открытого типа известны уже давно и применяются до сих пор.

Их устройство настолько просто, что заставляет мириться с недостатками.

К ним относятся:

• низкое рабочее давление сети, так как возможна только естественная циркуляция жидкости;
• необходимость контроля количества теплоносителя. Выкипание и испарение воды однажды разомкнут сеть и остановят работу системы, поэтому надо постоянно проверять уровень воды в баке;
• единственное место размещения — в верхней точке, что создаёт неудобство при возмещении недостатка теплоносителя.

Они допускают расположение в тех местах, где это нужно пользователю.

Приспособлены для работы при повышенном давлении и принудительной циркуляции, количество теплоносителя нисколько не изменяется.

Открытого типа

Представляют собой открытую ёмкость, уровень жидкости в которой повышается или понижается по мере теплового расширения.

При недостатке, вода, попросту доливается из ведра.

Открытый бак — простейшая конструкция. не требующая никакой запорной арматуры.

Главным её недостатком является неудобное расположение — обязательная установка в самой верхней точке сети.

Необходимость контроля за уровнем жидкости заставляет, постоянно подниматься наверх, доставлять туда воду.

Кроме того, давление в системе с открытым баком низкое, не допускающее использование насоса для циркуляции жидкости .

Но есть одно преимущество — открытая схема отопления не нуждается в электричестве.

Если случаются перебои с питанием, или его нет вовсе, такой вариант становится, единственно, возможным.

Про способы регулировки редуктора давления воды в системе водоснабжения написано здесь.

Конструкция закрытого расширительного бака решает все проблемы.

Регулировка давления и объёма в нём производится с помощью резиновой мембраны, поэтому такие баки попросту называют «мембранниками» .

Рабочий объём такого бака заполнен воздухом (или инертным газом), при расширении вода вытесняет мембрану и давление воздуха возрастает.

При остывании давление воды снижается и мембрана вытесняет её обратно в систему.

Работа устройства идёт в автоматическом режиме, не требующем постоянного наблюдения, допустимое давление намного выше, чем это возможно при использовании бака открытого типа.

Мембрана в баке может быть сменной (фланцевый тип), или несменной, одноразовой. Корпус такого бака окрашивается в красный цвет.

Баки с синим корпусом предназначены для горячей воды и оборудуются мембраной из пищевой резины с меньшим сроком службы.

Какой выбрать

Тем не менее, жители частных домов, нередко довольствуются использованием бака открытого типа, мотивируя такой выбор:

• простотой использования,
• ремонта,
• отсутствием нужды в электроэнергии.

Необходимость долива воды, из-за испарения или других потерь, одни считают лёгким неудобством, другие этот процесс механизируют (какой выбрать глубинный насос для скважины ) или автоматизируют (про глубинный насос для колодца с автоматикой прочитайте здесь ).

Если отапливаемая площадь невелика, и увеличения давления в сети не требуется, то можно обойтись применением только открытого бака.

Окончательное решение диктуется конкретными условиями и оборудованием.

Покупка расширительного бака

как устройства большой важности и ответственности, не должна производиться «на глазок», особенно, если нужен «мембранник»

Необходим расчёт объёма бака. учитывающий все индивидуальные параметры системы отопления вашего дома.

Какой вместимости

Заказать расчёт специалистам . Вариант надёжный, но потребует времени, денег и личного визита в организацию, где такой расчёт сделают.

Которую, кстати, надо сначала найти.

Подсчитать объём самому. используя необходимые формулы. Такой вариант хорош тогда, когда известны все нужные данные, иначе, никакой подсчёт сделать не удастся.

Доступный и несложный вариант, но желательно продублировать расчёт на нескольких ресурсах для получения наиболее точного результата.

Варианты с определением объёма бака «на глазок», или при ориентировочном подсчёте, принимая 1 кВт мощности соответствующим 15 л воды в системе, как ненадёжные и опасные, отвергаются сразу.

Лучше потратить немного времени на подсчёты, чем оказаться в нетопленном доме в мороз (как подключить греющий кабель для водопровода ).

Назначение расширительного резервуара для котлов

В момент нагревания объем любого тела увеличивается.

Это обусловлено физическими свойствами вещества. Жидкие тела, а в трубах и радиаторах отопления это теплоносители, при нагревании на каждые 10 °C увеличиваются примерно на 0,3%.

Так как сжиматься жидкость не может, то появляются её излишки, которые необходимо куда-то направить. Для этого устанавливается расширительный бачок.

Это устройство принимает излишки жидкости из труб отопления и восполняет недостаток теплоносителя при его охлаждении и, как следствие, сжимании.

Важно! При отсутствии расширительного бака во время нагревания теплоносителя происходит повышение давления, что приводит к разрыву труб и радиаторов. Расширительный бачок обеспечивает безопасную работу всех узлов отопительной системы

Расширительный бачок обеспечивает безопасную работу всех узлов отопительной системы.

От правильности его установки зависит срок службы. Таким образом, резервуар нужен для того, чтобы:

• временно удалять избыток теплоносителя из системы отопления при его нагревании;
• удалять излишки жидкости из бачка при превышении максимального уровня;
• восполнять недостаток теплоносителя в трубах при его охлаждении;
• поддерживать давление системы отопления с помощью регулировки объёма теплоносителя;
• накапливать и отводить в атмосферу воздух и пары из жидкости, которые появляются при её нагревании.

Типы мембранных баков

Существует два основных типа расширительного мембранного оборудования.

Прибор со сменной мембраной

Главная отличительная особенность – возможность замены мембраны. Она вынимается через специальный фланец, который держится на нескольких болтах. При этом нужно учесть, что в приборах большого объема для стабилизации мембраны ее дополнительно закрепляют задней частью к ниппелю. Еще одна особенность устройства в том, что вода, заполняющая бак, остается внутри мембраны и не контактирует с внутренней частью бака. Что оберегает металлические поверхности от коррозии, а саму воду от возможного загрязнения и существенно продляет срок эксплуатации оборудования.  Выпускаются такие модели, как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении.

Устройства со сменной мембраной отличаются более долгим сроком службы, поскольку наиболее уязвимый элемент системы можно заменить и вода не соприкасается с металлическим корпусом прибора.

Устройство со стационарной диафрагмой

В таких устройствах внутренняя часть бака разделена на две части жестко закрепленной мембраной. Она не подлежит замене, следовательно, при выходе ее из строя, оборудование придется менять. В одной части устройства содержится воздух, в другой – вода, которая напрямую контактирует с внутренней металлической поверхностью прибора, что может провоцировать ее быструю коррозию. Для предотвращения разрушения металла и загрязнения воды внутренняя поверхность водной части бака покрывается специальной краской. Однако такая защита не всегда долговечна. Выпускаются устройства горизонтального и вертикального типов.

Готовимся определить объем бетона как посчитать без ошибок

Готовясь к выполнению расчетов, следует запомнить, что потребность в бетонной смеси определяется в кубометрах, а не в килограммах, тоннах или литрах. В результате ручных или программных расчетов будет определен объем связующего раствора, а не его масса. Одна из главных ошибок, которую допускают начинающие застройщики – выполнение расчетов до того, как будет определен тип фундаментной основы.

Решение о конструкции фундамента принимается после выполнения следующих работ:

• производства геодезических мероприятий, позволяющих определить свойства грунта, уровень замерзания и расположение водоносных жил;
• вычисления нагрузочной способности базы. Она определяется на основании веса, конструктивных особенностей строения и природных факторов.

• разновидность сооружаемой основы;
• габариты фундамента, его конфигурацию;
• марку смеси, применяемую для бетонирования;
• глубину промерзания грунта.

Точность, с которой посчитан объем бетона, зависит от используемых для расчета данных.

Они разные для каждого типа фундамента:

при расчете ленточного основания учитываются его габариты и форма;
для столбчатой основы важно знать количество бетонных колонн и их размеры;
рассчитать куб бетона для цельной плиты можно по ее толщине и размерам.

От полноты используемых для расчета данных зависит точность полученного результата.

Устройство расширительного бака

В смонтированной и готовой к работе индивидуальной системе отопления с жидким теплоносителем расширительный бачок выглядит примерно так, как показано на приведенном рисунке (рис. 2). В некоторой литературе данное устройство называется «экспансоматом» — от английского термина «расширение» — экспансия).

Различают следующие основные типы расширительных бачков для систем отопления:

• Бачок закрытого типа.
• Бачок открытого типа.

Расширительный бачок открытого типа

В старых системах отопления часто применялся расширительный бачок открытого типа. До сих пор такие устройства монтируют в системах, в которых отсутствуют циркуляционные насосы, обеспечивающие оборот теплоносителя.

Расширительный бачок открытого типа

Однако, бачок такой системы имеет свой недостатки:

• Прежде всего в такой системе необходимо постоянно следить за уровнем теплоносителя.
• Вода из такой системы может испаряться.
• Баки открытого типа быстро ржавеют при контакте с водой.
• Конструкция системы с бачком открытого типа предполагает его установку исключительно в верхней точки, что не всегда возможно, да и просто трудоемко.

Расширительный бачок закрытого типа

В системах, в которых теплоноситель циркулирует по контурам посредством работающих насосов ставятся исключительно расширительные бачки закрытого типа.

схема работы бачка

Это уже более сложное устройство, в котором имеется специальная мембрана, расположенная в герметично закупоренной емкости для теплоносителя.

Мембраны в таких бачках разделяют на диафрагменные и баллонные. В любом случае мембрана делит емкость на две части. В первой находится закачанный под давлением инертный газ (для предотвращения коррозии) или обычный воздух, а во вторую при повышении давления в системе отопления поступают излишки теплоносителя.

Как только температура теплоносителя в такой системе увеличивается, то лишняя его часть устремляется в расширительный бачок. Мембрана меняет свою конфигурацию (примерно как воздушный шарик) и объем воздуха или газа в другой части расширительного бачка уменьшается. Газы, как известно довольно легко сжимаются, но и стремятся к расширению.

закрытый бачок

При остывании теплоносителя расширяющееся газы толкают мембрану и выталкивают излишки теплоносителя обратно в систему отопления.

Типы закрытых расширительных бачков

При одинаковом принципиальном устройстве – расширительные бачки закрытого типа могут делиться еще на несколько видов:

1. Бачок со сменяемой мембраной, также называемый фланцевым.
2. Бачок с несменяемой мембраной.

Стоимость бачков второго типа ниже и они пользуются большей популярностью у потребителей. Однако бачки со сменяемой мембраной могут выдержать большие перепады давления в системе, что резко повышает их эффективность. Кроме того, они более ремонтопригодны и мембрана при повреждении может быть заменена.

Фланцевый расширительный бачок может исполняться в двух вариантах: в вертикальном и в горизонтальном. Отличительной особенностью расширительных бачков такого типа является отсутствие контакта теплоносителя с поверхностью бака. Расширяющаяся жидкость находится внутри своеобразного кокона из мембраны, поэтому на поверхности бачка отсутствуют причины для коррозии. Такую мембрану достаточно легко менять.: просто откручивается фланец и выполняются ремонтные работы.

В мембранных расширительных бачках наибольший риск повреждения мембранного элемента возникает в момент пуска системы, когда в ней скачкообразно возрастает давление.

При нахождении в системе больших объемов теплоносителя нормальный уровень давления производится посредством манометра. Такой прибор соединяется с предохранительным клапаном, пороговое значение срабатывания для которого в частом доме устанавливается на 3-4 бара.

Установка расширительного элемента

Котельное оборудование рассчитано на работу при определенном напоре воды. Это значит, что в расширительном бачке для его нормальной работы тоже должно быть определенное давление. Оно поддерживается воздухом или азотом, которым наполнен корпус. Закачка воздуха в емкость происходит на заводе. Во время монтажа необходимо следить, чтобы воздух не был выпущен. В противном случае прибор не сможет функционировать.

Давление отслеживается с помощью манометра. Бегающая стрелка прибора говорит о том, что воздух вышел из расширителя. В целом такая ситуация не является серьезной проблемой, поскольку воздух можно накачать через ниппель. Средние показатели напора воды в баке — 1,5 атм. Тем не менее они могут не подходить для конкретной системы. В этом случае давление нужно регулировать самостоятельно.

Нормальные показатели — на 0,2 атм. меньше, чем в системе. Категорически не допускается превышение давления в расширительной емкости по сравнению с этим показателем в сети. В подобных ситуациях увеличившийся в объеме теплоноситель не сможет зайти в резервуар. К трубопроводу бачок подключается через присоединительный размер.

Важно не только правильно подключить резервуар расширения, но и грамотно выбрать место для его установки. Несмотря на то, что современные модели, могут быть смонтированы в любом месте, специалисты советуют устанавливать этот элемент системы на обратке между котлом и насосом

Для обеспечения ремонтопригодности конструкции на трубе, через которую подключается емкость расширителя, устанавливается шаровой кран. В случае выхода оборудования из строя запорная арматура позволит снять его без откачки теплоносителя из системы. Во время работы системы кран обязательно должен быть открыт. В противном случае в ней резко возрастет давление, и она даст течь в своем самом слабом месте.

Установка в котельной

В открытых системах с естественной циркуляцией теплоносителя устанавливаются бачки других типов. Такой резервуар — это открытая емкость, как правило, сваренная из листовой стали. Устанавливать его необходимо в самой высокой точке инженерной сети.

Принцип действия такого элемента очень прост. По мере увеличения в объеме жидкость вытесняется из труб, поднимаясь по ним вместе с воздухом. Охлаждаясь, теплоноситель возвращается в трубопровод под действием гравитационных сил и естественного давления воздуха.

Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт

Устройство газового котла со встроенным расширительным баком

Перед проведением расчетов по подбору расширительного бака следует знать, что большинство настенных котлов оборудованы встроенными расширительными баками. Объем встроенного бака указан в технической документации котла. При пересчете объема системы отопления по мощности котла (умножением 1кВт мощности по теплу на 15 литров) сверяют соответствие бака объему сооружаемой системы. При недостатке устанавливается дополнительный бак. Его объем рассчитывается за вычетом встроенного экспанзомата. Напольные котлы, как правило, не имеют встроенного оборудования.

Расчет выглядит следующим образом:

К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375

3,0 – давление в системе, максимальное, атм.;

1,5 – давление воздуха за мембраной, атм.;

0,375 – показатель эффективности бака, К.

Объем теплоносителя: В = 31х15 = 465 литров.

Тогда объем бака составит:

А = 465х0,04/0,375 = 49,6 литра.

Выбирается расширительный бак объемом не менее 50 литров с давлением воздуха в 1,5 атм. Общий способ подбора (10% от А) показывает необходимость применения бака объемом не менее 46,5 литров. В таком случае размер экспанзомата всегда округляется до большего объема – 50 литров.

Давление воздуха, включенное в расчет (1,5 атмосферы), можно изменить. На расширительных баках имеется встроенный клапан для заполнения воздухом. К нему можно подключить ручной насос и поднять давление в случае, если заводское давление составляет меньшую величину

При этом необходимо соблюдать осторожность – при значительном повышении давления можно повредить мембрану, поэтому процесс нужно контролировать по манометру. Клапан также выполняет функцию сброса давления при его поднятии до предельных значений. При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% — это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом

При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% — это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом.