Одним из элементов отопительного контура является расширительный бачок, обеспечивающий эффективное функционирование сети. Для правильного выбора емкости под конкретный тип отопления необходимо перед ее покупкой познакомиться с существующими видами, принципом работы, особенностями расчета и монтажа резервуара. Это позволит не зря потратить средства и на равных общаться с сотрудниками монтажно-строительной организации, которые будут заниматься установкой теплового контура в частном загородном доме.
В школе на уроках физики рассказывали, что твердые вещества способны расширяться, когда происходит их нагрев, а жидкая и газообразная среда увеличивается в объеме. Вода практически не способна сжиматься по сравнению с газом. Если жидкость нагревается в закрытом резервуаре, начинает возрастать давление внутри емкости, потому что среде некуда расширяться. В итоге может произойти разрыв закрытого сосуда. Именно такой процесс происходит в отопительном контуре котельного агрегата с резервуаром для теплоносителя.
Температурное расширение воды характеризуется нелинейным коэффициентом. Благодаря этому показателю можно узнать, во сколько раз происходит увеличение объема жидкости, когда она нагревается на один градус. Понять принцип расширения воды поможет известный физический опыт, проиллюстрированный на рисунке ниже:
На рисунке с левой стороны изображен сосуд с одним литром воды. Жидкость заполняет резервуар до переливного отверстия. Температура среды составляет + 4 °С. Такое значение для воды представляет собой нулевую точку отсчета. На рисунке также изображена мерная емкость, находящаяся под переливным патрубком.
С правой стороны рисунка изображена та же емкость, но уже в нагревающемся состоянии. Это приводит к повышению температуры воды. Поэтому плотность жидкости уменьшается. При этом масса среды остается постоянной. Однако происходит увеличение жидкости в объеме. После того, как температура воды достигает + 90 °С, в мерном сосуде скапливается около 36 мл жидкости. Это количество является избыточным объемом.
Многие домовладельцы скажут, что это небольшое количество теплоносителя. Однако при рассмотрении вопроса расширения воды в более масштабных размерах пренебрегать увеличением объема жидкости при нагреве нельзя. Например, происходит увеличение температуры у 100 л водной среды. При таком количестве жидкости избыточный объем будет составлять 3,5 литра.
Водная среда в системе отопления жилища нагревается с 20 °С до 90 °С. По ходу повышения температуры происходит расширение теплонесущей жидкости. Когда в контуре не смонтирован расширительный бак, наблюдается существенное увеличение давления в сети. Поэтому жидкость ищет выход наружу в ненадежных точках системы. Это сам котельный агрегат, один из радиаторов, подающий или обратный трубопровод.
Ситуацию мог бы исправить предохранительный клапан, использующийся для сброса избыточного горячего теплоносителя. Однако наладить работу контура в доме все равно не удастся, потому что существует немаловажный нюанс. При функционировании отопления теплоноситель периодически охлаждается. После расширения жидкость принимает прежний объем, но в результате сброса воды освобождается место в контуре отопления, которое занимает воздух. Это приводит к появлению воздушных пробок, представляющих собой головную боль для всех отопительных систем. Они препятствуют циркуляции теплонесущей жидкости в сети.
Удаляются воздушные пробки путем спуска воздуха из батарей (радиаторов). При установке предохранительного клапана приходится регулярно добавлять новый теплоноситель, а это экономически невыгодно. Ведь на подогрев новой воды требуется существенно больше средств по сравнению с нагревом теплонесущей жидкости, возвращающейся в котельный агрегат из контура отопления загородного дома.
Расширительный бак для отопления – единственно правильное решение, позволяющее наладить стабильную работу системы. Устройство выполняется в виде емкости, покрытой эмалью красного цвета и подключаемой к сети через одну трубу. Резервуар используется, чтобы компенсировать избыточное давление в контуре отопления загородного дома.
Как в целом работает расширительный бак, смотрите в видео:
Расширительный бачок для отопления создается разной формы и габаритов. Его параметры определяются расчетом. На характеристики также влияет вид системы в загородном жилище. Имеется возможность приобрести сосуды в виде так называемой таблетки или цилиндров.
Сосуды разного вида отличаются конструкцией и способ применения. Домовладельцам доступны два типа емкостей:
Производители выпускают также закрытые емкости без мембраны. Специалисты не советуют использовать этот вид приборов в тепловом контуре дома. Такие сосуды представляют собой непродуманную конструкцию расширительных резервуаров. В них функции эластичной перегородки выполняет воздух. Поэтому воздушная среда активно проникает в теплонесущую жидкость, что категорически недопустимо для нормального функционирования системы. Тем более уровень воды в бачке постоянно будет увеличиваться. В итоге возникнет ситуация, когда компенсировать расширение не удастся из-за заполнения всего объема закрытого сосуда.
Сосуд монтируется в одноименной системе. Тепловой контур загородного дома имеет замкнутое, но не изолированное от атмосферы исполнение. Сеть представляет собой негерметичную систему. Поэтому в ней не может возникать избыточного давления.
Расширительный бак для отопления открытого типа – это сосуд, устанавливаемый на самой высокой отметке контура. Если смонтировать резервуар в другом месте, тогда теплоноситель будет выливаться из сосуда согласно закону сообщающихся резервуаров. Бачок открытого вида часто устанавливают на подаче. Его расположение в верхней точке также позволяет эффективно удалять воздушную среду из сети, в которой всегда присутствует растворенный в воде воздух. Тем более он нередко переходит в обычное газообразное состояние. Воздух в контуре также образуется по причине химического взаимодействия теплоносителя и материала, из которого изготовлены трубопроводы и теплообменные приборы. Если же пренебречь отводом воздушных масс из системы, тогда может перестать работать отдельный радиатор или целый отрезок отопительной сети. Установка открытого бака позволяет удалять газовые пузырьки из водной среды отопительного контура. Другими словами, устройство функционирует как воздухоотводчик.
В зависимости от конструктивных особенностей отопительной системы расширительный сосуд может быть установлен на обратной магистрали сети. Однако даже в этой ситуации его врезка осуществляется в самом высоком месте контура. К точке монтажа устройства прокладывается вертикальный трубопровод. Если резервуар установлен на обратке, тогда ёмкость не выполняет функцию газоотводчика. По этой причине во время устройства системы дополнительно монтируют клапаны на батареях и подающем трубопроводе на самой высокой его отметке.
Смотрите в видеоролике, где можно устанавливать расширительные баки:
Открытый расширительный резервуар имеет определенный объем и отличается простой конструкцией. Верхнюю часть сосуда прикрывает негерметичная крышка. Она препятствует попаданию в теплоноситель мусора и пыли. По причине негерметичности давление в расширительном бачке открытого типа всегда соответствует атмосферному значению. В зависимости от конструкции в емкость врезаются один или несколько патрубков.
Домовладельцам доступны баки открытого типа разного объема. Они полностью готовы к использованию. Для их изготовления применяется листовая оцинкованная или нержавеющая сталь. Использование такого материала позволяет исключить образование коррозии. Специализированные компании нередко предлагают изготовить устройства. Они также используют листовой материал. В некоторых случаях могут даже применяться готовые изделия – это бочки из металла или пластика, в которые врезаются патрубки.
Существует несколько распространенных схем открытых бачков. Одним из самых простых устройств является резервуар с врезанным в нижней части патрубком. Именно с его помощью осуществляется подключение к отопительной системе дома.
Такая схема не позволяет теплоносителю циркулировать через сосуд. При использовании этого вида бака отопительный контур заполняется водой до средней отметки резервуара. Если в системе будет происходить изменение объема воды, это отразится на уровне жидкости в сосуде.
Важно регулярно следить, какой уровень воды в резервуаре. Ведь среде свойственно испаряться. Поэтому приходится пополнять запас воды в контуре. Если этого не делать, тогда возникнет воздушная закупорка системы или образуется так называемое «завоздушивание» батарей в доме.
Для визуального контроля за уровнем жидкости с боку резервуара в нижней части размещают патрубок для соединения с прозрачным шлангом, располагающимся вертикально. Он позволяет видеть, сколько воды в емкости.
Нередко открытая отопительная система создается так, чтобы сосуд располагался на чердаке. Это позволяет спрятать резервуар и не портить интерьер в доме. Благодаря такому расположению не придется использовать лестницу или другое приспособление, чтобы выполнить осмотр емкости. Ведь она будет находиться на одном уровне с полом чердачного помещения.
Существует также другой способ визуального контроля уровня воды в сосуде. Для этого специалисты врезают в бак два торцевых патрубка. Один из них позволяет определить максимальное наполнение резервуара. Он располагается в верхней части и функционирует, как элемент для перелива. К этому патрубку подсоединяется шланг или трубопровод, который прокладывается до канализации. В некоторых случаях устраивают перелив, с помощью которого избыточная жидкость сбрасывается в почву. Все зависит от конструкции системы и пожеланий клиента проектно-монтажной организации, выполняющей работы по устройству отопления в доме.
Нижний патрубок служит для подключения трубы, проложенной в комнату частного жилища. На трубопроводе выполняют монтаж шарового крана в удобном месте для заказчика. Этот патрубок позволяет определить минимальный уровень жидкости в баке. Хозяину дома нужно открыть кран, чтобы узнать, нужна ли подписка системы. Она понадобится, если из трубы не потечет вода. Жидкость в емкость добавляется до тех пор, пока она не начнет вытекать через верхний патрубок.
Отсутствуют строгие правила относительно объема бачка для расширения теплоносителя в открытой системе отопления. Оценить количество увеличенной жидкости в отопительном контуре можно, если известны следующие величины:
Коэффициент температурного расширения воды при разном давлении и температуре приведён в таблице:
Если объем воды в количестве 100 л увеличивается на 3,5 л при нагреве до 90°С, то в процентном выражении прирост составляет 3,5 %. Можно было бы предположить, что для системы хватит бачка в 5 литров. Однако практика показывает, этого объема будет недостаточно. При расчете расширительного бака требуется учитывать, что резервуар должен быть заполнен хотя бы на четверть, чтобы в контур не проник воздух. Далее, необходимо прибавить объем для компенсации расширения жидкости и пустое пространство над переливным патрубком. Опытные специалисты устанавливают бак, объем которого равен 10% от количества водной среды в системе отопления загородного жилища.
Правильная установка расширительного бака в видео:
К плюсам расширительного бака для отопления закрытого типа относятся небольшие размеры устройства. Этот элемент разрешено монтировать на любом участке системы. На чертежах часто бачок изображен на обратной трубе рядом с насосом. Такое расположение резервуара считается самым оптимальным.
Расширительный бачок для отопления закрытого типа – сосуд в герметичном исполнении. По этой причине давление в сети повышается только до конкретного значения. Это является причиной дополнительной установки специальной группы приборов, обеспечивающих безопасную работу контура. К такому оборудованию относятся следующие устройства:
Монтаж всех перечисленных устройств в тепловом контуре закрытого исполнения обязателен. Только так можно обеспечить требуемый уровень безопасности при эксплуатации сети.
Сосуд герметичной конструкции имеет две камеры. Отсеки разделяет эластичная перегородка (мембрана). Одна из камер предназначена для теплонесущей жидкости. Второй отсек используется для воздушной среды под рабочим давлением.
Большинство баков в закрытом исполнении имеет классическую форму в виде цилиндра красного цвета. Однако на рынке доступны емкости и в другом исполнении. Они могут иметь вертикальную или горизонтальную ориентацию. Металлический корпус устройств изготавливается методом штамповки и имеет сборную конструкцию. Внутренняя полость обрабатывается антикоррозийным веществом.
Расширительная емкость для закрытой сети отопления всегда изготавливается в красном цвете. Это позволяет ее не перепутать с сосудом, предназначенным для установки в системе водоснабжения. Такое оборудование называется гидроаккумуляторами. Они изготавливаются в синем цвете, но конструктивно практически ничем не отличаются от отопительных резервуаров. Однако заменить одно устройство другим невозможно, потому что приборы разработаны для работы при разных температурах. Тем более их эластичные перегородки создаются из резинового материала разного качества. Накаченное давление в расширительном баке водоснабжения будет отличаться от такой же величины емкости для отопления. Ведь водопроводная система и тепловая сеть функционируют при разном давлении среды.
Гидроаккумуляторы в системе водоснабжения применяются для защиты оборудования от гидравлических ударов, хранения запасов воды, а также для работы в составе автоматических насосных станций. Использование гидроаккумулятора совместно с насосной автоматикой позволяет организовать автоматическую систему водоснабжения, снизить количество пусков насоса, увеличить срок службы оборудования.
Гидроаккумуляторы различаются по типу установки (вертикальные или горизонтальные), объему бака, используемым материалам (углеродистая или нержавеющая сталь), также доступны модели со встроенным манометром для удобства контроля давления в воздушной камере бака.
Мембранный расширительный бак для отопления создается в корпусе с закрепленным патрубком с резьбой. Он нужен, чтобы выполнить подключение прибора к тепловому контуру загородного дома. На резервуаре также устанавливается ниппель. Он используется для подкачки воздушной части. Поэтому всегда можно создать требуемое давление в расширительном бачке отопления закрытого типа. Это значение обязано быть меньше на 0,2 бара давления, создаваемого накаченной средой в тепловую сеть загородного дома. К примеру, в непрогретом контуре создано давление 2 бара, тогда в бачок требуется накачать воздушной массы до величины 1,8 бара. Чтобы всегда знать, какое давление должно быть в расширительном бачке системы отопления, рекомендуется отслеживать этот же показатель, но уже в самой тепловой сети. Это выполнять нужно перед запуском системы.
Основным элементом закрытого резервуара является мембрана. Объем двух камер – это величина непостоянная при работающей системе за счет изменения положения эластичной перегородки.
Перед запуском отопления в воздушном отсеке мембранной емкости создается избыточное давление, равное 1-1,5 атм. Оно действует на эластичную перегородку, которая прогибается в нижнем направлении. Поэтому объем водяного отсека в этот момент минимальный. После заполнения контура теплонесущей жидкостью в системе создаётся требуемое давление для работы сети. Оно оказывает влияние на эластичную перегородку, которая изгибается в верхнем направлении. Поэтому увеличивается объем водяного отсека.
В результате работы котельного агрегата повышается температура теплонесущей жидкости. Поэтому увеличивается объем жидкости в тепловом контуре дома. Образовавшееся лишнее количество теплоносителя размещается в водяном отсеке резервуара, потому что другого места в системе нет. В результате увеличения одной части емкости происходит уменьшение другой камеры, что влияет на возрастание давления газа.
Со временем происходит остывание теплоносителя. В итоге объем жидкости понижается. В отсеке для водной среды снижается количество теплонесущей жидкости, потому что в расширительном баке для отопления закрытого типа установка давления осуществляется из-за отжимания эластичной перегородки под влиянием воздуха вверху резервуара. Мембрана занимает положение, которое позволяет в тепловом контуре загородного дома достичь баланса. По этой причине система работает без сбоев. Если же произошла внештатная ситуация и отсутствует место для расширения среды, тогда срабатывает предохранительный клапан, являющийся одним из элементов «группы безопасности». Этим прибором также может быть укомплектован сам расширительный резервуар.
Объем мембранного расширительного бака – основное значение, влияющее на выбор емкости для конкретной сети отопления. Для точных вычислений используется формула:
V = (Vс * k) / D,
в которой применены обозначения:
Если теплоносителем является антифриз, тогда на его коэффициент расширения влияет температура и количество гликолевой добавок, содержащихся в жидкости. Требуемые значения подбираются из справочной литературы.
Коэффициент расширения антифриза при повышении его температуры в таблице:
Для определения показателей эффективности бака используется формула:
D = (Рм – Рн) / (Рм +1).
В ней применяются следующие буквенные обозначения:
Специалисты рекомендуют монтировать расширительный бак для отопления закрытого типа, расчет объема которого выполнялся точно по формулам. Полученный результат должен соответствовать приблизительно десятой части всего количества теплонесущей жидкости.
Для упрощения получения искомого результата нередко осуществляется подбор расширительного бака для отопления на калькуляторе онлайн. Профессионалы советуют использовать для вычислений сервисы минимум 3-х сайтов. Это позволит определить более точное значение искомой величины.
Онлайн-калькулятор позволяет выполнить приблизительные вычисления объёма ёмкости для расширения теплонесущей жидкости. Домовладелец может указать в программе точное количество жидкости в сети или примерное значение, ориентируясь на мощность котельного агрегата. Специалисты по отоплению рекомендуют независимо от результата расчета расширительного бака для закрытой системы отопления на калькуляторе выбирать резервуар, у которого минимальный объем равен 12 л.
Специалисты выполняют установку расширительного бака в системе отопления закрытого типа последовательно и при соблюдении определенных правил. Емкость монтируется так, чтобы входной патрубок с резьбой (6) находился снизу. Такое расположение позволяет удалять максимум газовых пузырьков из теплоносителя.
Классический монтаж – это установка резервуара (5) на обратной трубе. Расстояние до котельного агрегата (2) сокращается по возможности до минимума, но бачок врезается обязательно до насоса (3), чтобы его работу не нарушали завихрения потока.
На обратной трубе обязательно врезается тройник (4). На метод его монтажа влияет вид труб. Между тройником и бачком устанавливается трубопроводная арматура (7). Она позволяет не сливать воду из сети, когда выполняется ремонт или демонтаж резервуара. Арматура монтируется на высоте, которая удобна домовладельцу. Для этого используется отрезок трубы (9), соединяющий обратную магистраль контура и, например, шаровый кран. Такой участок может быть параллельным или изогнутым. Между шаровым краном и резьбовым патрубком устанавливает американка (8), чтобы получить разъемное соединение. Это позволит при необходимости выполнить простой демонтаж и установку резервуара. После завершения всех операций открывается трубопроводная арматура, и проверяются на герметичность все созданные соединения.
В видео о том, как настроить правильно работу расширительного бака:
Выбирать бачок для расширения жидкой среды в открытом или закрытом тепловом контуре нужно после определения рабочего объема емкости. Установку резервуара нужно доверить мастерам специализированной компании. Это позволит гарантировать выполнение всех правил монтажа расширительной емкости. Тем более домовладелец сможет получить гарантию на выполненные работы, а также на оборудование, если оно приобреталось через монтажную организацию.
Он компенсирует тепловое расширение теплоносителя при нагреве, предотвращая разрыв труб и повреждение соединений. Без этого узла давление в системе мгновенно превысило бы критический предел при первом же запуске котла. Также бак поддерживает стабильный напор, необходимый для корректной работы насоса.
Давление воздуха в пустом баке (без воды) должно быть на 10% ниже рабочего давления системы, что обычно составляет 1,2–1,5 бар для частного дома. Для замера используется обычный автомобильный манометр, подключенный к ниппелю бака. Если давление падает ниже нормы, мембрана перестает компенсировать расширение воды, что приводит к срабатыванию сбросного клапана.
Внутри корпуса расположен поплавок, который при накоплении воздуха опускается и открывает выпускной клапан. Как только воздух выходит, уровень теплоносителя поднимается, поплавок всплывает и герметично запирает выход. Это устройство критически важно для защиты системы от воздушных пробок и предотвращения коррозии внутренних стенок оборудования.
Это обязательный узел, объединяющий манометр, автоматический воздухоотводчик и предохранительный клапан в едином корпусе. Группа безопасности обеспечивает визуальный контроль давления и автоматический сброс лишней воды или воздуха при аварийных ситуациях. Установка этого модуля гарантирует защиту котла и труб от разрушения при неисправности термостата или расширительного бака.
Открытый бак сообщается с атмосферой, устанавливается в самой верхней точке системы и работает за счет гравитации. Закрытый бак полностью герметичен, оснащен внутренней мембраной и может быть смонтирован в любой точке, чаще всего рядом с котлом. Закрытые системы более долговечны, так как исключают контакт теплоносителя с кислородом, вызывающим коррозию.
Для стандартных систем на воде объем бака должен составлять не менее 10% от общей емкости всей системы отопления. Если в контуре используется антифриз, объем бака увеличивают до 15%, так как у незамерзающих жидкостей коэффициент расширения выше. Округление при выборе конкретной модели в магазине всегда производится в большую сторону.
Основная часть воздуха стравливается вручную через краны Маевского на радиаторах при заполнении системы. Остаточные микропузырьки должен собирать и выводить автоматический воздухоотводчик для отопления, установленный в верхних точках контура и на группе безопасности. Для полного развоздушивания рекомендуется кратковременно запустить циркуляционный насос на максимальной скорости при прогретом теплоносителе.
Крышка служит предохранительным клапаном, который поддерживает рабочее избыточное давление и сбрасывает пар при перегреве. Если клапан внутри крышки заклинивает, это приводит к схлопыванию или раздуванию бака из-за перепада давлений. Исправная крышка обеспечивает герметичность системы и предотвращает закипание теплоносителя при рабочих температурах.
Манометр позволяет в реальном времени контролировать уровень давления и диагностировать неисправности оборудования. Резкое падение стрелки указывает на утечку теплоносителя, а ее быстрый рост при нагреве сигнализирует о выходе из строя расширительного бачка. Без манометра невозможна правильная настройка и безопасная эксплуатация закрытой системы отопления.
Стоимость бака варьируется от 1500 до 8000 рублей в зависимости от его объема и типа мембраны. На цену существенно влияет материал корпуса (нержавеющая сталь или окрашенная сталь) и возможность замены внутренней мембраны при ее разрыве. Модели со сменной мембраной обходятся дороже при покупке, но значительно дешевле в обслуживании на длительном горизонте.
Напишите в комментариях, как думаете – есть смысл в самостоятельном монтаже инженерных систем, или лучше привлекать для этого подрядные организации, чтобы в случае ЧП было с кого спросить за неисправность?
Ответить
8 комментариев
Добрыюое утро. Сколько воды может быть в компенсатора в рабочем состоянии при температуре отопитпльной среды 45 градусов
Ответить ПожаловатьсяВ расширительном бачке изначально заказано давление 1,5 бар, то сколько при этом должен показывать манометр на группе безопасности всей системы в, целом? У меня на холодную показывает ноль, а на горячую 1,5 бар. Так должно быть?
Ответить ПожаловатьсяАлександр, добрый день! Да, при таких показаниях система работает нормально. Давление в расширительном баке указывается для пустого бака, без теплоносителя, и обычно составляет около 1,5 бар. Это давление в воздушной камере, не в самой системе отопления. Когда система заполняется и нагревается, вода расширяется, и давление возрастает. Манометр на группе безопасности показывает именно давление воды в системе, а не в расширительном баке. На «холодную» (до прогрева) показания могут быть около нуля, особенно если давление в системе ещё не выставлено. После нагрева 1,5 бар – это нормальное рабочее значение для закрытой системы отопления. Вообще, если при работе давление не превышает 2,5-3 бар и не падает ниже 0,5 бар – всё в порядке.
Ответить ПожаловатьсяПодскажите, пожалуйста 1. существует ли критическое расстояние от врезки тройника от расширительного бака до насоса. В моем случае было бы удобнее (из-за ограниченного пространства у котла, в котором расположен насос) установить тройник примерно в 4 м от котла. 2. Рекомендуется бак брать 12л. Можно руководствоваться принципом - лучше больше, чем меньше, т.е. запас обьема это нормально?
Ответить ПожаловатьсяЗдравствуйте. Судя по вопросу, речь идет о закрытой системе. Как таковые, расстояния не регламентируют. В плане функциональности нет разницы, куда устанавливать расширительный бак закрытого типа, он везде будет работать одинаково. Но во избежания контакта с горячей водой его стараются устанавливать на обратке - на прямом участке, где нет завихрений жидкости. Что по объему бака, то при правильной настройке давления его запас это нормально. Но без фанатизма - если бак слишком большой, то настраивать будет сложнее.
Ответить ПожаловатьсяПодскажите, я могу поставить ресивер вместо бачка открытого типа в самотечную систему отопления ?
Ответить ПожаловатьсяЗдравствуйте. Если переделать систему в закрытую, то теоретически это возможно. Правда, навскидку я не совсем понял "зачем?", поэтому мог ответить не на тот вопрос ) Но уверен, что открытая система и ресивер не сочетаются.
Ответить ПожаловатьсяКонечно есть смысл, тем более сейчас такие цены на всё. Сделал сам. Благодаря Вашей статье и видео про настройку бачка.
Ответить Пожаловаться