Отопление — ключевая система жизнеобеспечения частного дома и его стабильная работа очень важна. Один из параметров, которые необходимо отслеживать — давление. При слишком низком котел работать не будет, при высоком происходит слишком быстрый износ оборудования. Для стабилизации давления в системе необходим расширительный бак для отопления. Устройство несложное, но без него отопление долго работать не будет.

Для чего нужен расширительный бак для отопления

При работе системы отопления теплоноситель часто меняет свою температуру — то нагревается, то остывает. Понятное дело, при этом меняется объем жидкости. Он то увеличивается, то уменьшается. Излишки теплоносителя как раз и вытесняются в расширительный бак. Так что назначение этого устройства — компенсировать изменения объема теплоносителя.

Виды и устройство

Есть две системы водяного отопления — открытая и закрытая. В закрытой системе циркуляция теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом. Он дополнительного давления не создает, просто проталкивает воду с заданной скоростью по трубам. В такой системе отопления стоит расширительный бак для отопления закрытого типа. Закрытым он называется потому, что представляет собой герметичную емкость, которая разделена на две части эластичной мембраной. В одной части находится воздух, в другую вытесняется лишний теплоноситель. Из-за наличия мембраны бак называют еще мембранным.

Открытая система отопления наличия циркуляционного насоса не предусматривает. В данном случае расширительный бак для отопления — это просто любая емкость — хоть ведро — к которой подведены трубы отопления. Для него не требуется даже крышки, хотя она может быть.

В самом простом варианте это сваренная из металла емкость, которую устанавливают на чердаке. Есть у этого варианта существенный недостаток. Так как бак негерметичный, теплоноситель испаряется и необходимо следить за его количеством — все время доливать. Делать это можно вручную — из ведра. Это не очень удобно — есть риск забыть пополнить запасы воды. Это грозит тем, что система завоздушится, что в может привести к ее поломке.

Более удобен автоматизированный контроль уровня воды. Правда, тогда на чердак, кроме труб отопления, придется еще тянуть водоснабжение а также куда-то выводить переливной шланг (трубу) на случай переполнения бака. Зато отпадает необходимость регулярно проверять количество теплоносителя.

Расчет объема

Есть очень простая методика определения объема расширительного бачка для отопления: высчитывается 10% от объема теплоносителя в системе. Его вы должны были высчитать при разработке проекта. Если этих данных нет, можно объем определить опытным путем — слить теплоноситель, а потом залить новый, измерив его при этом (пустить через счетчик). Второй путь — высчитать. Определить в системе, добавить объем радиаторов. Это и будет объем системы отопления. Вот от этой цифры находим 10%.

Формула

Второй способ определить объем расширительного бака для отопления — высчитать его по формуле. Тут тоже потребуется объем системы (обозначен буквой C), но еще нужны будут другие данные:

• максимальное давление Pмакс, при котором может работать система (обычно берут максимальное давление котла);
• начальное давление Pмин — с которого система начинает работу (это давление в расширительном баке, указано в паспорте);
• коэффициент расширения теплоносителя E (для воды 0,04 или 0,05, для антифризов указано на этикетке, но обычно в пределах 0,1-0,13);

Имея все эти значения высчитываем точный объем расширительного бака для системы отопления по формуле:

Расчеты не очень сложные, но стоит ли с ними возиться? Если система открытого типа ответ однозначен — нет. Стоимость емкости от объема зависит не очень сильно, плюс ко всему его можно сделать самостоятельно.

Расширительные баки для отопления закрытого типа стоит посчитать. Их цена от объема зависит сильно. Но, в данном случае, лучше все-таки брать с запасом, так как недостаточный объем приводит к быстрому износу системы или даже к выходу ее из строя.

Если в котле есть расширительный бак, но его емкости для вашей системы недостаточно, ставят второй. В сумме они должны давать необходимый объем (установка ничем не отличается).

К чему приведет недостаточный объем расширительного бачка

При нагревании теплоноситель расширяется, его излишки оказываются в расширительном баке для отопления. Если весь излишек не помещается, он стравливается через клапан аварийного сброса давления. То есть теплоноситель уходит в канализацию.

Потом, когда температура понижается, объем теплоносителя уменьшается. Но так как его в системе уже меньше чем было, давление в системе падает. Если недостаток объема незначительный, такое понижение может быть некритичным, но если его слишком мало, котел может не работать. У этого оборудования есть нижний предел давления, при котором оно работоспособно. При достижении нижнего предела оборудование блокируется. Если вы в это время находитесь дома, сможете исправить ситуацию, добавив теплоносителя. Если же вас нет, система может разморозиться. Кстати, работа на пределе тоже ни к чему хорошему не приводит — оборудование быстро выходит из строя. Потому лучше слегка перестраховаться и взять чуть больший объем.

Давление в бачке

В некоторых котлах (обычно в газовых) в паспорте указано, какое давление необходимо выставить на расширителе. Если же такой записи нет, для нормальной работы системы давление в баке должно быть на 0,2-0,3 атм ниже, чем рабочее.

Система отопления невысокого частного дома обычно работает при 1,5-1,8 атм. Соответственно, в баке должно быть 1,2-1,6 атм. Измеряется давление обычным манометром, который подключается к ниппелю, который расположен в верхней части емкости. Ниппель спрятан под пластиковой крышкой, ее откручиваете, получаете доступ к золотнику. Через него можно также стравить излишки давления. Принцип работы такой же как у автомобильного золотника — чем то тонким отгибаете пластину, стравливая воздух до необходимых показателей.

Также можно давление в расширительном баке увеличить. Для этого нужен будет автомобильный насос с манометром. Его подключаете к ниппелю, накачиваете до необходимых показаний.

Все вышеописанные процедуры проводятся на баке отсоединенном от системы. Если он уже установлен, снимать его не надо. Проверить давление в расширительном баке системы отопления можно на месте. Только будьте внимательны! Проверять и корректировать давление в расширительном баке для отопления надо при неработающей системе и слитом из котла теплоносителе. Для точности измерений и настройки бака важно чтобы на котле давление было нулевое. Потому воду спускаем тщательно. После чего подключаем насос с манометром и корректируем параметры.

Где поставить в системе

Расширительный бак в закрытой системе ставится после котла до насоса, то есть так, чтобы он создавал поток в противоположном направлении. Так система работает надежнее. Так что конкретное место установки зависит от того, где у вас стоит циркуляционный насос.

В систему он подключается через тройник. В трубу врезаете тройник, перпендикулярный выход направляете вверх, на него накручивается бак. Если стенка не дает поставить емкость, придется сделать колено, но бачок повернут вверх. Теперь можно считать, что расширительный бак установлен.

Но для удобства проверки, желательно после бака поставить еще один тройник, на свободный выход которого установить запорный кран. Это дает возможность проверять мембранный бак без слива всей системы — он отсекает бак. Кран перекрываете, с котла стравливаете воду. Проверяете давление на отключенной ветке (в котле). Оно должно быть нулевым. После можно проводить все остальные работы по настройке.

Расширительный бак для отопления (он же «экспансомат») компенсирует колебания объема воды или другого теплоносителя в замкнутой системе отопления, которые возникают при изменении его температуры.

Все, кто «проходил» курс физики в школе, должны помнить, что вода - это несжимаемая жидкость, которая, однако, может значительно увеличивать свой удельный объем при нагревании.

Учитывая тот факт, что контур отопления замкнутый, то есть он имеет свой определенный объем, возникает вопрос: «Куда деваться «расширенному» объему жидкости?»

И вот Вам ответ: «В расширительный бачок!» Именно он примет излишек жидкости, образовавшийся при нагревании и восполнит недостаток жидкости в системе при охлаждении..

В случае отсутствия расширительного бака для отопления повышение температуры приведет к увеличению гидравлического давления в системе и в «содружестве» с несжимаемостью жидкости это может стать причиной разрушения отопительной системы.

Как это работает?

Необходимость применения расширительного бачка обоснована тем фактом, что нагревание воды на каждые 10 о С приводит к увеличению ее объема примерно на 0,3%. Теперь немного посчитаем. Если вода в системе отопления нагреется с 10-15 O C до 80-95 О С, ее объем увеличится на 2,4-2,8%. Если объем теплоносителя (воды) в системе в среднем 100 – 300 л, то разница в объеме воды составит 2,5 — 8 л.

А это уже дополнительный объем, который в трубы и радиаторы не спрячешь – необходима дополнительная емкость - расширительный бак для отопления подходящего типа и достаточного объема. В него будет вытесняться излишний объем жидкости при нагревании, и он же будет «донором» воды при охлаждении системы.

Какие функции у расширительного бачка?

• Временное удаление избытка теплоносителя (воды) из системы при ее нагревании, а также водосток при превышении максимального уровня бака.
• Возврат теплоносителя в систему при ее охлаждении.
• Поддержание требуемого уровня гидростатического давления в системе отопления, способом регулирования объема теплоносителя в системе.
• Накопление и удаление паров и воздуха из теплоносителя, которые выделяются при повышении температуры теплоносителя. Ведь в самом простом теплоносителе - воде содержится определенная объемная часть воздуха. Например, в воде трубопровода содержится до 40 мг растворенного воздуха на 1 л объема воды. При нагревании до 90% этого воздуха концентрируется в виде пузырьков. А расширительный бак для отопления лишний воздух отводит в атмосферу.

Как они устроены?

Устройство расширительного бака системы отопления определяет его тип:

• Открытый расширительный бак
• Закрытые расширительные баки:
  • с несменной диафрагменной мембраной;
  • со сменной мембраной (фланцевый бак).

Открытый расширительный бак для отопления

Расширительный бак для отопления открытого типа имеет как преимущества, так и недостатки. Такие расширительные баки для отопления монтируются в верхней точке системы (главного стояка), обычно на чердаках, и представляют собой открытую или полуоткрытую емкость прямоугольной или цилиндрической формы. Зачастую, это параллелепипед, сваренный из листовой стали и теплоизолированный от окружающей среды (иначе вы будете платить за отопление воздуха на чердаке).

На определенном уровне в такой бак вваривается или иным способом присоединяется контрольная труба для слива жидкости на улицу при превышении допустимого уровня.

К недостаткам такого расширительного бака можно отнести достаточно большие размеры и его «открытость», то есть контакт с атмосферным воздухом. Это приводит:

• к значительной испаряемости воды из отопительной системы, что требует контроля уровня и своевременного пополнения объема воды в отопительной системе;
• к поступлению дополнительного воздуха в систему, что приводит к повышенной коррозии элементов отопительной системы.

Монтаж расширительного бака системы отопления и его теплоизоляция также предполагают дополнительные усилия и расходы (достаточное укрепление перекрытия, теплоизоляция и пр.)

Полезно знать!

Что отопительные системы открытого типа себя уже изживают. Их можно встретить в бытовых строениях старого типа.

Закрытые расширительные баки

Закрытый экспансомат или мембранный расширительный бак для отопления - это металлическая закрытая емкость шарообразной или овальной формы.

Внутри такого бака есть две камеры: одна для жидкости, вторая - воздушная, образованные герметичной мембраной (откуда и название мембранный расширительный бак). В «воздушной» части находится клапан, «в обязанности» которого входит поддержание давления в камере на необходимом уровне. При заполнении жидкостной камеры теплоносителем мембрана прогибается, создавая избыточное давление в воздушной камере. При достижении определенного значения давления, клапан открывается и освобождает воздух из камеры.

Расширительные баки мембранного типа выпускают в различных конфигурациях:

• с диафрагменной мембраной (несменный вариант);
• со сменной мембраной - баки фланцевого типа.

Экспансоматы диафрагменного типа имеют 2 части корпуса из углеродистой стали, полученные методом холодной штамповки (глубокой). По периметру этих частей при сборке корпуса закрепляется мембрана. Внутренняя поверхность бака защищена влагостойкими эпоксидными красками, а внешняя покрыта эмалью (обычно красного цвета).

В начале эксплуатации воздушная часть такого расширительного бака заполнена воздухом так, что за счет растяжения мембраны она полностью занимает 100% объема бака. По мере нагревания теплоносителя он поступает в жидкостную камеру, сжимая при этом воздушную. В ней повышается давление, которое и регулирует компенсационно объема жидкости в отопительной системе.

В некоторых вариантах бака воздушную камеру заполняют азотом под давлением, соответствующим давлению воды в системе отопления.

Мембранный расширительный бак для отопления фланцевого типа имеет сменную мембрану, горловина которой закрепляется с помощью фланца с патрубком для присоединения к системе отопления. Могут быть в вертикальном или горизонтальном исполнении.

Важной конструкционной особенностью можно назвать отсутствие соприкосновения теплоносителя с внутренней частью бака - он попадает только вовнутрь мембраны. Это позволяет не использовать защитное покрытие для внутренней части такого расширительного бака. Второй позитивный момент - такая мембрана может быть заменена в случае необходимости на новую.

Монтаж расширительного бака системы отопления такого типа тоже удобен – его можно монтировать неподалеку от котлов (некоторые котлы небольшой мощности имеют встроенный расширительный бак).

К преимуществам таких расширительных баков можно отнести:

• отсутствие контакта теплоносителя с воздухом. Это устраняет проблему испарения жидкости и окисления труб и радиаторов атмосферным воздухом;
• фактически нулевую вероятность перелива жидкости через край расширительного бака (как у открытого);
• удобство монтажа бака в любом месте дома, кроме магистрали сразу после циркуляционного насоса;
• низкая вероятность появления воздушных пробок;
• надежность и безопасность при незначительных экономических затратах.

Расчет расширительного бака для отопления производится с учетом таких правил:

• При большей емкости системы отопления необходим больший объем расширительного бака.
• Более высокая температура теплоносителя в системе предполагает использование бака большего объема.
• Более высокое допустимое значение давления воды в системе позволяет использовать бак меньшего объема.
• Чем меньше разница высот между местом установки бака и максимально высокой точки системы отопления, тем меньший объем бака можно использовать.
• В расширительном баке предусматривается некоторый эксплуатационный запас воды (около 3% от ёмкости системы отопления) - для компенсации объема теплоносителя при охлаждении и для пополнения утечек, если таковые случатся.

Поскольку в отопительном контуре и трубопроводе (обладающем эластичностью, стремящейся к нулю), теплоноситель имеет фиксированную массу, в случае изменения температуры жидкости давление в системе непременно будет меняться. Дело в том, что по причине такого физического явления как тепловое расширение вода или любой другой вид носителя тепла при нагревании увеличивают свой объем. В том случае, когда нагрузка превысит прочность радиатора или трубопровода на разрыв, больших неприятностей не избежать.

Причиной возможной аварии является то, что вода, обладающая не сжимаемостью, меняет объем при нагреве и по-прежнему остается почти в неизменном состоянии. Отсюда вероятность того, что гидроудар может произойти, резко возрастает, поскольку в жидкой среде отсутствуют упругие взаимодействия.

Решение данной проблемы заключается в подсоединении резервуара с легкосжимаемой субстанцией, а точнее с воздухом. Когда имеется расширительный бак для отопления, такой как на фото, при увеличении объема жидкости давление возрастает незначительно.
Чтобы кислород, находящийся в воздушной камере устройства, растворяясь в воде, не вызывал коррозию некоторых элементов системы (закрытого типа) его отделяют от жидкости резиновой мембраной.

Кроме закрытых схем теплоснабжения индивидуальных домовладений расширительный бак встречается:

• в отопительных конструкциях открытого типа при наличии контакта с атмосферным воздухом;
• в системах централизованного теплоснабжения с верхним разливом. В этом случае расширительный бачок для отопления устанавливают на чердаке и соединяют с частью трубопровода отопительной конструкции здания, подающей носитель тепла.

И в одном, и в другом варианте монтаж этих устройств необходим, чтобы избавить систему отопления от воздушных пробок. Между двумя нитками центрального отопления перепад составляет около 2-х метров, а в частных домах с естественной циркуляцией теплоносителя даже меньше.

При таких перепадах напор жидкости никоим образом не в состоянии выдавить воздух из верхней части конструкции отопления. Отсюда и возникает решение – установить емкость, собирающую воздух в месте, где он скапливается и во время запуска системы стравливать его. Все воздушные пробки, находящиеся в трубах и радиаторах, вытесняются наверх и направляются в расширительный бак.

Если используется открытая система, какие-либо действия не потребуются. Воздух тут же соединится с атмосферой в отличие от закрытого варианта, когда необходимо, чтобы владелец открыл воздушный кран (прочитайте также: " ").

Особенности установки расширительных баков

Открытая система . Если планируется установить , тогда следует учесть, что такая конструкция представляет собой сложной формы большой сосуд, в котором наблюдаются конвекционные потоки.

Установка отопительного оборудования и монтаж трубопроводов в данном случае должны решить несколько задач:

• обеспечить быстрый подъем воды, нагретой котлом, в самую верхнюю точку системы и при необходимости слив ее самотеком через приборы конструкции теплоснабжения;
• создать беспрепятственное перемещение воздушных пузырьков туда, куда они устремятся в любом сосуде, содержащем любую жидкость, а точнее вверх.

Из всего вышесказанного можно сделать такие выводы:

• устанавливать расширительный бак для отопления в открытых системах необходимо только в самой ее наивысшей точке. Чаще всего это верх разгонного коллектора для однотрубной конструкции. В домах верхнего розлива (это обычно постройки, возраст которых насчитывает не один десяток лет) местом их установки является чердачное помещение (прочитайте: " ");
• расширительному бачку для открытых систем не требуется запорная арматура, резиновая мембрана и крышка. Устройство расширительного бака системы отопления представляет собой водяную емкость, в которую при желании можно долить ведро жидкости вместо той, что испарилась.

Стоимость подобного изделия соответствует цене пары сварочных электродов и квадратной формы стольного листа, имеющего толщину 3-4 миллиметра.

Закрытая система . При ее создании необходимо очень ответственно отнестись как к выбору расширительного бака, так и к его монтажу.

Среди особенностей обустройства закрытых систем следует отметить ряд моментов:

1. Монтировать расширительный бак отопительной конструкции надо в том месте, где течение воды максимально приближено к ламинарному типу, при котором наблюдается минимум завихрений. Наиболее оптимальное решение – установить устройство на прямом отрезке разлива, но до места расположения циркуляционного насоса. Что интересно: высота крепления устройства относительно котла или напольного покрытия не имеет значения, поскольку принцип работы расширительного бака основан на необходимости компенсации теплового расширения и гашении гидроударов, а воздух без проблем можно стравить посредством воздушных кранов.
2. В комплектации производителей устройства нередко оснащаются предохранительным клапаном для сброса избыточного давления. Но покупателю лучше изначально убедиться, что он имеется. В случае отсутствия его лучше приобрести и расположить рядом с баком.
3. Нагревательные котлы, использующие в своей работе электричество или газ, оборудованные электронными термостатами, очень часто продают со встроенным расширительным баком и циркуляционным насосом. Отправляясь за оборудованием, нужно убедиться, что они требуются для функционирования отопительной системы.
4. Мембранные расширительные баки имеют принципиальное отличие от устройств, используемых в , и это их расположение в пространстве. Теплоноситель должен поступать в сверху и эта особенность позволяет полностью удалять воздух из камеры, предназначенной для жидкости.
5. Расширительные бачки для водяных отопительных систем должны иметь минимальный объем, равный 1/10 части всего количества теплоносителя, находящегося в системе. Больший параметр допускается, а вот меньший представляет опасность. Примерный вариант расчета объема воды, исходя из мощности котла, выглядит следующим образом – на один киловатт требуется 15 литров теплоносителя.
6. Смонтированный рядом с устройством и подпитывающим вентилем (он соединяет отопление с водопроводом) манометр может значительно помочь. Такая неприятная ситуация как залипший золотник предохранительного клапана происходит нередко (прочитайте также: " ").
7. Когда клапан сбрасывает давление в расширительном бачке отопления довольно часто, то это означает, что требуемый объем устройства рассчитан неверно. Но его менять на новое изделие не следует. Нужно приобрести еще один предохранительный клапан и подключить параллельно.
8. Вода, которая используется в отопительных системах, обладает низким коэффициентом температурного расширения. Если использовать незамерзающий теплоноситель (чаще всего это этиленгликоль), потребуется расширительный бак большего объема или установка еще одного, дополнительного устройства. Читайте также: " ".

Смонтированный по всем правилам расширительный бак в закрытых системах выглядит следующим образом: к нему теплоноситель подведен сверху, он укомплектован предохранительным клапаном и манометром. Читайте также: " ".

Ознакомьтесь с видео о принципе работы расширительного бака для отопления:

Любая автономная система отопления имеет расширительный бак. Это устройство необходимо для компенсации избытка теплоносителя вследствие его температурного расширения. Расширительные баки для отопления предупреждают гидродинамическое повреждение трубопроводов и кранов.

Современные проекты сантехнических систем и инженерных коммуникаций предусматривают чаще всего закрытую отопительную систему. Расширительный бак на отопление является одним из обязательных элементов таких систем.

Повсеместное внедрение закрытых систем стало происходить благодаря очевидным их преимуществам:

• Полная изолированность от внешней среды, что препятствует попаданию воздуха в отопительную сеть;
• Возможность установить мембранный расширительный бак системе отопления в помещении котельной или другом удобном помещении;
• Сниженная потребность в пополнении теплоносителем системы.

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.

Важно!
Открытый бачок следует устанавливать в самой высокой точке системы, чтобы устранить возможность попадания воздуха в систему.

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.

Важно!
Давление в баке должно быть выше, чем гидродинамическое давление в его середине.
Если давление будет ниже, то теплоноситель будет проникать внутрь бака при заполнении системы.
В результате при увеличении объема теплоносителя не будет возможности для компенсации избыточного объема.

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.

Конструкция расширительных баков закрытого типа

Методика расчета объема расширительного бака

• V = (Vsys x k) / q, в которой:
• Vsys – объем теплоносителя;
• k — коэффициент расширения жидкости;
• q — коэффициент эффективности мембранного бака.

Для правильной работы системы расчет объема расширительного бачка производится с допустимым приближением. Обычно рассчитывают 15 л на каждый 1 кВт мощности котла. Среднее значение мощности для частного дома составляет около 50 кВт.

Подставляя значения в формулу, получаем:

• Vsys = 15 х 50 = 750 л.

Коэффициент расширения жидкости теплоносителя составляет около 5%, если применяется обычная вода с температурой нагрева не выше +93 градусов Цельсия. Иногда в применяется не вода, а этиленгликоль с различным процентным содержанием.

В этом случае коэффициент расширения определяется так (для 10% и 20% содержания):

• 10% — 5% х 1,1 = 5,5%;
• 20% — 5% х 1,2 = 6,0%.

Как правило, производитель указывает коэффициент эффективности мембранного бака, но этот показатель можно рассчитать и самому по формуле:

• q = (Pmax — Pn) / (Pmax + 1) где:
• Pmax – это максимально допустимое давление в сети.. Для обычных систем не превышает 2,6 бар.
• Pn — это начальное давление мембранного бака при зарядке. Рассчитывается исходя из 1,0 бар на каждые 10 метров системы.

Итак, чтобы определить как подобрать оборудование для помещения общей площадью 400 м2 с максимальной высотой сети 6 м и расчетной мощностью оборудования 50 кВт, объем бака будет рассчитываться следующим образом:

• Vsys = 15 х 50 = 750 л;
• Pmax = 2,6 бар;
• Pn = 0,6 бар;
• q = (2,6 – 0,6)/(2,6+1) = 0,56
• V = 750 х 0,04/0,57 = 53,6 м3.

Таким образом, расчетный объем расширительного бака составляет 53,6 м3.

Для упрощения расчетов существует перечень стандартных примерных значений:

• Радиаторы или батареи отопления — 11 л;
• Система «теплый пол» — 15 л;
• Конвектор — 8 л.

Видео показывает, как произвести такой подбор.

Выводы

Зачем нужен расширительный бак и нужен ли он вообще, зависит от типа системы отопления, которую вы используете. Современные закрытые системы отопления нуждаются в установке такого оборудования, которое сделает работу отопления более эффективной и надежной. Установка расширительного бака своими руками, как правило, не составляет труда, если при этом соблюдается инструкция изготовителя.

Расширительный бак – обязательный компонент любой схемы отопления. Расширительный бак компенсирует тепловое расширение теплоносителя. Нужно качественно подсчитать объем расширительного бака отопления, в другом случае он не будет выполнять свою функцию. Неверный подбор объема расширительного бака для системы отопления приведет к повреждению приборов отопления, теплогенератора и коммуникаций. В случае открытой конфигурации схемы неверный расчет может повлечь разлив теплоносителя.

Расширительные баки применяются для устранения теплового расширения, принятия избытка теплоносителя, поддержания стабильного гидравлического давления в оборудовании. В закрытых схемах отопления устанавливаются герметичные баки с резиновой мембраной, для открытой – полые сосуды, соединенные с окружающей средой.

В системах отопления открытого типа лишний объем нагретой воды вытесняется в открытое пространство расширителя. В случае переполнения организуется перелив из расширителя в канализацию. Открытый сосуд устанавливается на верхней точке системы и одновременно выполняет функцию отвода воздушных пробок из системы отопления. Размер расширительного бака для отопления по открытой схеме при организации перелива теплоносителя выбирается произвольно, но не менее 5% от общего объема теплоносителя. В схемах с естественной циркуляцией (при отсутствии водопровода) бак используется для залива воды (теплоносителя).

Мембранный экспанзомат – герметичный сосуд, разделенный мембранной перегородкой на две камеры. К одной камере подключается отвод от системы отопления, в другую при производстве через специальный клапан закачивается воздух с давлением от 0,4 – 1,6 атмосфер. Объем бака зависит от общей вместимости оборудования по теплоносителю. Теплоноситель (вода), разогреваясь, расширяется и образовавшийся лишний объем его выдавливается в водяную камеру экспанзомата, создавая давление на мембранную перегородку. Мембрана выгибается в направлении воздушной камеры, усилие теплоносителя компенсируется давлением воздуха (воздух при этом сжимается). По этому принципу происходит компенсация давления в системе отопления. Гибкость мембраны и давление воздуха бачка расширительного бака для отопления закрытого типа поддерживает постоянную величину давления в системе.

Способы расчета расширительного бака для отопления

Чаще используют точный расчет по формулам. Его под силу провести любому человеку с помощью калькулятора. Объем расширительного бака для отопления рассчитывается по формуле:

А = ВхС/К, где В – объем теплоносителя; С – показатель теплового расширения теплоносителя; К – показатель эффективности мембранного бака.

Расчет объема теплоносителя производят тремя методами:

• Геометрический – по внутреннему объему отопительных приборов, котла и трубопроводов;
• При заполнении системы – по прибору учета или сложением при ручном заполнении;
• Обобщенный метод – на 1 кВт тепловой мощности котла принимается 15 литров в объеме системы.

Обобщенный метод имеет уточненную модификацию в зависимости от типа приборов отопления. При использовании радиаторов количество воды в них составляет в среднем 11 литров, в конвекторах – 7 литров, в контуре теплого пола – до 18 литров. Объем теплообменника указан в паспорте оборудования, количество воды в трубопроводах можно определить, посчитав их протяженность и внутренний объем. Эти показатели суммируются (котел, трубы, приборы) – результат составляет общий объем комплекса отопления.

После расчета объема системы производится по следующей формуле:

К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1), где ДБ – максимальное давление теплоносителя, обычно принимается равным давлению срабатывания предохранительного клана на группе безопасности (3 атм.); ДБ – установленное давление воздуха в воздушной камере расширительного бака.

Показатель теплового расширения воды составляет 4% при нагреве до 95 градусов Цельсия. В случае наличия в составе теплоносителя незамерзающих фракций показатель увеличивается в зависимости от процентного содержания добавок. При 10% добавки в общем объеме показатель воды 4% умножают на поправочный коэффициент 1.1, при 30% – на 1.3 и так далее.

Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт

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.