Расширительный бак для отопления – необходимость

Система без расширительного бака

При необходимости сброса давления применяют разновидность трубопроводной арматуры – предохранительный клапан. Он предназначается для защиты труб и оборудования от избыточного давления.

Механизм действия предохранительного клапана:

1. При скачке давления в системе клапан автоматически выпускает избыток теплоносителя из труб. То есть в случае возникновения избыточного давления механизм будет выпускать некоторое количество воды;
2. После того как часть жидкости будет выпущена, давление понизится, и клапан автоматически закроется. Обязательное условие успешной работы отопления – своевременное и безотказное открывание клапана при возникновении превышения рабочего давления.

Применение расширительного бака более предпочтительно, так как в процессе его работы не происходит выпуск жидкости, количество которой сложно контролировать. Для ее сбора нужно будет устанавливать дополнительную емкость. Кроме того, при выходе предохранительного клапана из строя, возможно повреждение всего контура.

Следует учесть, что предохранительные механизмы необходимо периодически проверять с привлечением специализированных организаций, тогда как проверять бачок не нужно.

Принимать решение о применении в системе отопления предохранительного клапана вместо бачка нужно взвешенно, осознавая связанные с этим риски.

Возможные поломки

При длительном использовании мембрана может лопнуть Во время эксплуатации оборудования владельцам рекомендуется каждые полгода осматривать корпус на протечки и повреждения. Также необходимо измерять давление в газовой камере. Проверка состояния мембраны осуществляется 1 раз в 2 года. При длительном отсутствии эксплуатации из бачка сливают воду.

Распространенные неисправности:

• Падение давления в газовом отсеке – необходимо подкачать через ниппель воздух с помощью насоса.
• Повреждение корпуса – механическое воздействие или коррозия могут вызвать появление трещины. Восстановить герметичность емкости можно в сервисном центре.
• Течь из воздушного клапана – из-за высоких нагрузок и горячей воды резина может потрескаться. Лучше вовремя выполнить замену испорченной детали.

Как рассчитать объём бачка

Есть два способа расчёта. Первый — простейший, даёт ориентировочные значения. Рассчитывается суммарный объём циркулирующего теплоносителя, затем находится 10% от этого числа. Полученный показатель будет соответствовать объёму расширительного бака.

Второй способ — точный, но для расчета понадобятся следующие данные:

• P_max и P— возможное в системе предельное и минимальное настроечное давление, нужное для работы теплосети.
• C — объём теплоносителя (общий).
• E — показатель расширения теплонесущей жидкости, для воды берут коэффициент 0,04, для антифризов — подбирают по таблице.

Показатели подставляют в формулу:

V= (E×C ×(Pmax+1))/(Pmax+P0)

Полученное значение желательно округлять в бо́льшую сторону, поскольку при недостатке объёма излишки через аварийный клапан будут удаляться в канализацию.

Последствия нехватки объема расширительного бака

При тепловом расширении лишний теплоноситель отводится в расширительный бачок. Если его объема недостаточно для приема излишков, то они будут сбрасываться через аварийный клапан в канализацию. В какой-то момент температура теплоносителя снизится, и его объем тоже станет меньше.

Вот из-за этого и возникает проблема – излишки теплоносителя уже находятся за пределами системы, поэтому давление в ней падает. При существенной нехватке объема бака котел просто не сможет нормально работать с оставшимся количеством теплоносителя по причине изрядно упавшего давления.

Конечно, при пристальном контроле можно успеть добавить в систему недостающий объем теплоносителя, но при отсутствии такой возможности отопительный контур попросту разморозится. Если объем расширительного бака подобран впритык, то ничего хорошего тоже не произойдет – система не рассчитана на такие условия эксплуатации, поэтому износ ее элементов будет ускоряться. В общем, лучше заранее подумать о том, как подключить к системе отопления расширительный бак достаточного объема.

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.

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.

Техническое обслуживание при эксплуатации

Нужно помнить, что при перерывах в использовании баки, как и другие компоненты системы отопления, следует опустошать с последующей просушкой. Игнорировать этот пункт не следует, так как его несоблюдение приведет к появлению коррозии и снижению сроков эксплуатации.

Основным элементом конструкции, который реагирует на изменение давления со стороны теплоносителя является эластичная мембрана. На которую с одной стороны воздействует нейтральный газ (к примеру, азот) или воздух, а с другой давление от теплоносителя. И мембрана принимает положение в зависимости от того с какой стороны более сильное воздействие

При использовании любого закрытого бака владельцам регулярно следует выполнять ряд несложных операций.

К которым относятся:

• периодические осмотры на предмет выявления коррозии, механических повреждений – такая процедура должна производиться дважды в год;
• проверка давления в системе, что выполняется через каждые полгода;
• периодические осмотры целостности мембраны – такие операции производятся согласно рекомендациям производителя.

А кроме того, на протяжении всей эксплуатации пользователям придется соблюдать требования относительно допустимых норм температуры и давления.

Для ремонта резервуаров следует использовать исключительно оригинальные комплектующие, так как это обеспечит не только нужную производительность, но и безопасность использования.

С правилами и особенностями подбора расширительного бачка для отопительных систем открытого типа ознакомит следующая статья, прочитать которую стоит владельцам домов с открытыми контурами отопления.

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.

Выбор схемы открытого теплоснабжения

Установка котла в открытой отопительной системе

На первом этапе проектирования важно правильно подобрать схему открытой системы отопления с насосом. Она зависит от параметров дома, требуемого теплового режима работы теплоснабжения и финансовых возможностей

Рассмотрим основные параметры, которые напрямую будут влиять на выбор и дальнейший расчет открытой системы отопления:

• Общая площадь отапливаемых помещений. Если эта характеристика меньше 60 м² — можно устанавливать гравитационную систему ;
• Этажность дома и высота потолков. Для гравитационной системы обязательным условием является наличие разгонного стока. Без него может появиться воздух в открытой системе отопления и ухудшится циркуляция;
• Расчетный тепловой режим работы. Для низкотемпературного применяется открытая система отопления с циркуляционным насосом. В противном случае небольшое расширение воды не создаст необходимую циркуляцию.

Только после тщательного анализа этих показателей, а также расчета тепловых потерь в доме можно решить — поставить отопление открытого типа с насосом или без него.

Лучше всего вычислять тепловые потери здания с помощью специализированных программ. Их демо-версии распространяются бесплатно.

Гравитационная отопительная система

Главным отличием гравитационной от остальных является полное отсутствие каких-либо механизмов для принудительного движения жидкости по трубам. Т.е. это процесс осуществляется только за счет температурного расширения горячей воды.

Для корректной работы теплоснабжения в обязательном порядке устанавливается разгонный стояк. Он монтируется непосредственно после котла и располагается вертикально. Его высота должна быть не менее 3,5 м. Если это условие не выполнить — то нагретая жидкость, идущая от котла для открытой системы отопления, не будет иметь достаточной скорости.

Помимо этого фактора необходимо учитывать такую специфику организации открытой системы отопления с естественной циркуляцией:

• Обязательный уклон труб. Подающая магистраль от стояка должна быть наклонена в сторону отопительных приборов. Обратная – к котлу. Уровень наклона – 1 см на каждый метр;
• Котел располагается в самой низкой точке схемы;
• Для нормальной работы нужны расширительные баки открытого типа для систем отопления. Они также монтируются для схем с принудительной циркуляцией.

Устанавливать электрокотел для открытой системы отопления гравитационного типа не рекомендуется. Так же, как и газовый аналог. Это объясняется высокой вероятностью появления воздушных пробок, которые могут привести к перегреву теплообменника.

Для увеличения эффективности работы в открытой схеме отопления с естественной циркуляцией диаметр трубы разгонного стояка должен быть на 1 размер меньше, чем сечение основной магистрали.

Принудительная циркуляция в отоплении

Схема открытой системы с насосом

В последнее время владельцы частных домов и дач модернизируют отопительную систему, устанавливая всего лишь один компонент – насос. Он предназначен для улучшения циркуляции теплоносителя.

В целом обустройство открытой системы отопления с циркуляционным насосом ничем не отличается от вышеописанного

Важно правильно выбрать место установки насоса. Он монтируется на обратной трубе перед ее входом в котел отопления

Оптимальное расстояние должно составлять 1,5 м.

Схема насосного узла

Для этой схемы открытого отопления необходимо учитывать следующие моменты:

• Насос устанавливается на байпасе. Это необходимо для обеспечения циркуляции воды в случае его поломки или отключения электричества;
• Обязательно монтируется обратный клапан. Он предотвратит появление эффекта обратной циркуляции;
• Во время монтажа учитывается направление движения теплоносителя.

Преимущество использования схемы отопления открытого типа с насосом заключается в уменьшении инертности системы. Из-за увеличения циркуляции батареи и радиаторы будут нагреваться быстрее.

Для открытой схемы отопления с циркуляционным насосом следует рассчитать его параметры – напор и производительность.

Устройство и виды расширительного бака

Расширительные баки выпускаются открытого и закрытого типа. Первые имеют доступ к атмосфере, а вторые — нет. Открытые расширители устанавливаются в схемы, работающих по принципу естественной циркуляции. Лишняя вода просто вытекает на улицу либо в канализацию, а подпитку контура после охлаждения, проводят в ручном режиме через подпиточный кран.

Закрытые системы расширительных баков наиболее применимы в системах отопления. Конструктивно они состоят из 2-х камер: водяной и воздушной. Компенсация лишнего давления производится таким способом: избыток теплоносителя наполняет водяной сектор, создавая давление на эластичную мембрану, установленную между камерами. При этом воздух или специальный газовый наполнитель, имеющийся в воздушном секторе, сжимается. В противоположность воде, он может подвергаться сильному сжатию, при этом увеличение давления в сосуде не происходит.

В торговой сети реализуются два типа, которые хорошо интегрируются в группу безопасности для отопления с расширительным баком:

• С мембраной тарельчатого типа;
• с грушевидной мембраной.

Обслуживание расширительного бака

Чтобы проверить начальное давление газа в закрытом расширительном баке для отопления, его отключают от системы и сливают всю жидкость. К ниппелю полости подключают манометр. Результат измерений должен быть не меньше, чем тот, который был получен при подключении. Если же давление упало, при помощи компрессора, агрегат подкачивают через этот же ниппель.

Бачок нужно подвергать периодическим проверкам и осмотрам:

• Дважды в год ёмкость осматривают на предмет течи, коррозии и внешних повреждений.
• Перед и после отопительного сезона, в баке проверяется давление при помощи манометра, а также целостность диафрагмы.

Расширительный бак после монтажа

Как проверить мембрану: во время проверки газовой полости, после того, как была спущена жидкость, нужно убедиться, что через дренажный кран не идёт воздух. Если он попадает в систему, а давление в пространстве бака упало до атмосферного – значит, мембрана повреждена.

Для её замены, ёмкость отсоединяется, опустошается и через ниппель спускается давление. В месте крепления к трубам демонтируется мембранный фланец, а сама мембрана извлекается через нижнее отверстие. Этой ситуацией нужно воспользоваться, чтобы проверить качество внутренней поверхности бачка. После чего, мембрана заменяется на новую.

Хранить бак (если он временно не используется), нужно так, чтобы он был сухой внутри и снаружи.

Расчет необходимого объема мембранного бака

Необходимый объем мембранного бака рассчитывается по несложной формуле. Его величина составляет десять процентов от общего количества теплоносителя, циркулирующего по системе, в том случае, если в этом качестве выступает вода. Общий объем теплоносителя можно определить по показаниям водяного счетчика при заполнении системы отопления.

Более точную цифру получаем суммированием объема всех труб, емкости котла и батарей. Считается, что на один киловатт мощности котельного оборудования требуется пятнадцать литров теплоносителя, то есть общий объем жидкости определяется умножением паспортной мощности котла на пятнадцать. Это значение будет лежать в пределах допустимой погрешности.

Например, если для работы обогревательного оборудования необходимо триста литров воды, то объем мембранного бака должен составлять тридцать литров. Этот параметр увеличивается на пятьдесят процентов при использовании в качестве теплоносителя незамерзающей жидкости, то есть в данном случае величина необходимого объема будет составлять сорок пять литров. Кроме того, надо учитывать возможность утечек и увеличить расчетное значение еще приблизительно на три процента. При правильном определении величины мембранного бака клапан аварийного сброса давления не срабатывает.