Расширительный бачок для систем отопления

Бак открытого типа

Расширительный бачок открытого типа представляет собой емкость с открытым верхом, сделанную из металла. Такое оборудование используется, как правило, совместно с естественной циркуляцией теплоносителя. Движение жидкости по системе отопления в этом случае обусловлено гравитацией и разницей в плотности холодной и горячей воды.

К одной из боковых стенок бачка с верхней стороны подсоединяется переливной шланг, а с нижней — патрубок для подвода теплоносителя. Само оборудование устанавливается так, чтобы его уровень был выше всех мест расположения элементов отопительной системы. Это необходимо для того, чтобы жидкость могла нормально циркулировать.

Расширительный бак открытого типа не только оттягивает на себя излишки нагретого теплоносителя. Он еще и способствует удалению воздуха из отопительной системы, поскольку верхний уровень жидкости в нем напрямую соприкасается с атмосферой. Таким образом, трубопровод и радиаторы отопления становятся защищены от возникновения воздушных пробок.

В принципе, такая разновидность бака может использоваться не только в открытой системе отопления, но и в тандеме с циркуляционным насосом. Конструкция расширительного оборудования абсолютно проста, его монтаж не составляет труда даже для начинающих мастеров.

Однако есть несколько существенных минусов, которые необходимо учитывать при подборе:

• поскольку бак должен располагаться выше остальных элементов отопительной системы, он размещается, как правило, в чердачном помещении. Оно обычно неотапливаемое, поэтому в холодное время года там царит отрицательная температура. В связи с этим установленный на чердаке расширительный бак необходимо тщательно утеплять,
• уровень воды в баке должен быть не ниже минимального, поэтому за этим моментом необходимо постоянно следить и доливать воду, когда нужно,
• поскольку теплоноситель напрямую взаимодействует с атмосферой, он становится более насыщенным кислородом. Поэтому элементы котла, выполненные из металла, сильно подвержены коррозии.

Расширительный бак открытого типа для систем отопления

Большие отопительные структуры используют дорогие баки закрытого типа.

Они характеризуются герметичностью корпуса с внутренней резиновой перегородкой (мембраной) благодаря которой происходит регулировка давления при расширении теплоносителя.

Для полноценной работы домашних систем, расширительный бачок открытого типа — подходящая альтернатива, не требующая специальных знаний или профессиональной подготовки для эксплуатации и дальнейшего ремонта оборудования.

Открытый бак выполняет некоторые функции, для бесперебойной работы отопительного механизма:

• «забирает» излишки нагретого теплоносителя и «возвращает» охлаждённую жидкость назад в систему для регулировки давления;
• выводит воздух, который, благодаря наклону труб с парой градусов, сам поднимается к расширительному открытому бачку, расположенному в верхней точке отопительной системы;
• особенность открытой конструкции позволяет добавлять испарившийся объем жидкости непосредственно через верхнюю крышку бачка.

Принцип действия

Рабочий процесс подразделяется на четыре простых этапа:

• наполненность бачка на две третьих при нормальном состоянии;
• увеличение поступающей жидкости в бак и возрастание уровня заполнения при нагревании теплоносителя;
• уход жидкости из бачка при снижении температуры;
• стабилизация уровня теплоносителя в баке до изначальной позиции.

Конструкция

Форма расширительного бачка существует в трёх вариантах: цилиндрической, круглой или прямоугольной. На верхней части корпуса располагается крышка для осмотра.

Фото 1. Устройство расширительного бачка открытого типа для систем отопления. Указаны составные части.

Сам корпус изготовлен из листовой стали, но при самодельном варианте возможны и другие материалы, к примеру, пластик или нержавейка.

Справка. Бак покрывают антикоррозийным слоем, чтобы предотвратить преждевременное разрушение (в первую очередь, это касается железных ёмкостей).

Система открытого бачка включает несколько различных патрубков:

• для соединения расширительной трубы, через которую вода наполняет бак;
• при стыке переливной, для выливания излишков;
• при соединении циркуляционной трубы, по которой теплоноситель заходит в систему отопления;
• для подключения контрольной трубы, предназначенной для ликвидации воздуха и регулировки наполненности труб;
• запасного, необходимого при ремонте для сброса теплоносителя (воды).

Объём

Правильно рассчитанный объём бачка влияет на длительность эксплуатации совместной системы и бесперебойное функционирование отдельных элементов.

Маленький резервуар приведёт к поломке предохранительного клапана, из-за частого срабатывания, а слишком большой потребует дополнительных финансов при покупке и обогревании лишнего объёма воды.

Влиятельным фактором будет и наличие свободного пространства.

Внешний вид

Открытый бак — металлический резервуар, у которого верхняя часть просто закрывается крышкой, с дополнительным отверстием для долива воды. Корпус бака бывает круглым или прямоугольным. Последний вариант более практичен и надёжен при установке и креплении, но круглый имеет преимущество в виде герметичных бесшовных стенок.

Важно! Прямоугольный бак требует дополнительного усиления стенок при внушительном объёме воды (самодельный вариант). Это утяжеляет весь расширительный механизм, который нужно поднимать на самую верхнюю точку отопительной системы, к примеру, на чердак

Достоинства:

• Стандартная форма. В большинстве случаев — прямоугольник, который можно установить и подключить к общему механизму самостоятельно.
• Простая конструкция без чрезмерного количества управляющих элементов, что позволяет легко контролировать бесперебойную работу резервуара.
• Минимальное количество соединительных элементов, что придаёт корпусу прочность и надёжность в процессе работы.
• Среднерыночная цена, благодаря вышеизложенным фактам.

Недостатки:

• Малопривлекательный внешний вид, без возможности скрыть толстостенные громоздкие трубы за декоративными панелями.
• Низкий КПД.
• Использование воды, в качестве теплоносителя. При других антифризах испарение происходит быстрее.
• Резервуар не герметичен.
• Необходимость постоянного добавления воды (раз в неделю или раз в месяц) из-за испарения, которое, в свою очередь, влияет на завоздушивание и нормальное функционирование отопительной системы.
• Присутствие воздушных пузырьков приводит к внутренней коррозии элементов системы и снижению срока эксплуатации и теплоотдачи, появлению шума.

Как и где ставится расширительный бак

Итак, мы собираемся своими руками спроектировать и собрать систему отопления. Если она еще и заработает — нашей радости не будет предела. Есть ли инструкция по установке расширительного бачка?

Открытая система

В этом случае ответ подскажет простой здравый смысл.

Открытая система отопления представляет собой, в сущности, один большой сосуд сложной формы со специфичными конвекционными потоками в нем.

Установка котла и отопительных приборов в нем, как и монтаж трубопроводов, должны обеспечить две вещи:

1. Быстрый подъем нагретой котлом воды в верхнюю точку отопительной системы и ее слив через отопительные приборы самотеком;
2. Беспрепятственное перемещение пузырьков воздуха туда, куда они устремятся в любом сосуде с любой жидкостью. Вверх.

1. Установка расширительного бачка отопления в открытой системе всегда выполняется в ее верхней точке . Чаще всего — вверху разгонного коллектора однотрубной системы. В случае домов верхнего розлива (хоть вам и едва ли придется их проектировать) — в верхней точке розлива на чердаке.
2. Сам бачок для открытой системы не нуждается в запорной арматуре, резиновой мембране и даже в крышке (разве что для защиты от мусора) . Это простой открытый сверху водяной бак, в который всегда можно долить ведро воды взамен испарившейся. Цена такого изделия равна стоимости нескольких сварочных электродов и квадратного метра стального листа толщиной 3-4 миллиметра.

Так выглядит расширительный бак для открытой системы отопления. При желании в люк в нем можно вывести водоразборный кран от водопровода. Но куда чаще он по мере испарения воды доливается обычным ведром.

Закрытая система

Здесь и к выбору бака, и к его монтажу придется отнестись достаточно серьезно.

Давайте соберем и систематизируем основную информацию, доступную на тематических ресурсах.

Монтаж расширительного бака системы отопления оптимален в том месте, где течение воды наиболее близко к ламинарному, где в отопительной системе минимум завихрений. Самое очевидно решение — расположить его на прямом участке розлива перед циркуляционным насосом. При этом высота относительно пола или котла значения не имеет: назначение бачка — компенсировать тепловое расширение и гасить гидроудары, а воздух мы прекрасно стравим через воздушные краны.

Типичная схема установки бачка. Его расположение в однотрубной системе будет таким же — перед насосом по ходу воды.

• Баки в заводской комплектации иногда снабжаются предохранительным клапаном, сбрасывающим избыточное давление. Однако лучше перестраховаться и убедиться, что в вашем изделии он есть. Если нет — докупить и смонтировать рядом с баком.
• Электрические и газовые котлы с электронными термостатами зачастую поставляются с встроенными циркуляционным насосом и расширительным баком отопления. Прежде, чем отправляться за покупками — убедитесь, что они вам нужны.
• Принципиальное отличие мембранных расширительных баков от тех, что используются в открытых системах — их ориентация в пространстве. В идеале теплоноситель должен поступать в бак сверху. Эта тонкость монтажа призвана полностью удалить воздух из того отсека бака, который предназначен для жидкости.
• Минимальный объем расширительного бачка для водяной системы отопления берется примерно равным 1/10 объема теплоносителя в системе. Больше — допустимо. Меньше — опасно. Объем воды в отопительной системе можно грубо рассчитать, отталкиваясь от тепловой мощности котла: как правило, берется 15 литров теплоносителя на киловатт.
• Манометр, смонтированный рядом с расширительным баком и подпитывающим вентилем (соединяющим отопление с водопроводом), может оказать вам неоценимую услугу. Ситуация с залипшим золотником предохранительного клапана, увы, не так уж редка.
• Если клапан сбрасывает давление слишком часто — это явный признак того, что с объемом расширительного бачка вы просчитались. Совсем не обязательно менять его. Достаточно приобрести еще один и подключить его параллельно.
• Вода имеет сравнительно низкий коэффициент температурного расширения. Если вы перейдете с нее на незамерзающий теплоноситель (например, этиленгликоль), вам опять-таки понадобится увеличить объем расширительного бака или установить дополнительный.

Расширительный бак на фото смонтирован по всем правилам: теплоноситель подведен сверху, бак снабжен манометром и предохранительным клапаном.

Как выбрать расширительный бак

При выборе гидротехники необходимо учесть назначение устройства, способ установки. Основными техническими параметрами является объем емкости и максимальное рабочее давление. Стоит учесть репутацию производителя, наличие официальной гарантии. Это позволит купить девайс, который прослужит 7-10 лет и обеспечит стальную работу теплового, сантехнического оборудования.

Вид расширительного бака

Выпускают открытые и закрытые расширительные баки для котлов, мембранные модели для водоснабжения. Техника отличается конструкцией, функциональностью, условиями монтажа. Емкости открытого типа устанавливают в верхней точке отопительной системы. Конструкция простая: верхняя плоскость отсутствует полностью или частично для компенсации гидравлического воздействия, в верхней части вмонтирована трубка для отвода избытка воды в канализацию. Недостатком является контакт теплоносителя с воздухом, риск, что отвод не справиться с излишком воды при гидроударе.

Закрытые комплектуются мембранами, в ёмкость дополнительно закачивается воздух под напором. Эластичная резина не допускает контакт теплоносителя с воздухом, что положительно сказывается на интенсивности коррозии в трубах, радиаторах. Мембрана компенсирует скачки давления, обеспечивает стабильность этого показателя.

Объем

Рассчитывается с учетом средней температуры и объема используемого теплоносителя. В высокотемпературных системах расширение воды после нагрева достигает 5-7%. Если объем теплоносителя 100 литров, то излишки составят 5-7 литров. Рекомендуется выбирать емкость, которая способна вместить весь этот литраж в двойном размере: 10-15 л. В системах с низкотемпературным теплоносителем процент излишков будет меньше – около 3%. При расчетах необходимо учитывать объем не только используемых радиаторов, но и труб. При наличии проблем с вычисления – выбор оборудования лучше доверить теплотехникам.

Способ установки

Выпускают модели с вертикальным и горизонтальным монтажом. Выбор зависит от назначения устройств. Если нужен запас воды – то преимущество у вертикальной компоновки. Такие модели занимают мало места, а в каталогах производителей десятки моделей с разным функционалом. При вертикальной конструкции более простой отвод воздуха при компенсации давления. Горизонтальные модели больше подходят для небольших загородных домов и дач.

Максимальное рабочее давление

Техника должна соответствовать давлению в трубах. В частных домах это значение не велико 3-5 атмосфер. Этого достаточно, чтобы обеспечить стабильную подачу теплоносителя. При централизованном отоплении фиксируются значения до 10 атмосфер. При этом необходимо учитывать, что во время опрессовки и перебоях в работе котла возможны скачки до 13-15 атмосфер.

Монтаж мембранного устройства

Гидроаккумулятор этого типа устанавливают там, где имеется минимальная вероятность завихрений теплоносителя, поскольку для нормальной циркуляции водяного потока по контуру используется насос.

Правильное положение емкости

При подключении расширительного бака к закрытой системе отопления обязательно нужно учесть расположение воздушной камеры устройства.

Резиновая мембрана периодически растягивается и затем сокращается. Из-за такого воздействия со временем на ней появляются микротрещины, которые постепенно увеличиваются. После этого мембрану приходится заменять новой.

Если воздушная камера такого бака при установке останется внизу, то давление на мембрану усилится за счет гравитационного воздействия. Трещины появятся быстрее, ремонт понадобится раньше.

Разумнее устанавливать расширительный бачок таким образом, чтобы отсек, заполненный воздухом, оставался сверху. Это позволит продлить срок службы устройства.

Особенности выбора места установки

Существует ряд требований, которые нужно учитывать при установке мембранного расширительного бака:

1. Его нельзя ставить вплотную к стене.
2. Следует обеспечить свободный доступ к устройству для его регулярного обслуживания и необходимого ремонта.
3. Подвешенный на стене бак не должен располагаться слишком высоко.
4. Между баком и трубами отопления следует поставить запорный кран, который позволит снимать устройство без полного слива теплоносителя из системы.
5. Трубы, подведенные к расширительной емкости, при настенной установке также нужно прикрепить к стене, чтобы снять возможную дополнительную нагрузку с патрубка бака.

Для мембранного устройства наиболее подходящим местом подключения считается обратный отрезок магистрали между циркуляционным насосом и котлом. Теоретически можно поставить расширительный бачок и на подающей трубе, но высокая температура воды отрицательно скажется на целостности мембраны и сроке ее службы.

При использовании твердотопливного оборудование такое размещение опасно еще и тем, что из-за перегрева в емкость может попасть пар. Это серьезно нарушит работу мембраны и даже может ее повредить.

Помимо запорного крана и “американки” рекомендуется при подключении устанавливать дополнительно тройник и кран, который позволит опустошить расширительный бачок перед отключением.

Настройка прибора перед использованием

Перед установкой или непосредственно после нее необходимо правильно настроить расширительный бак, иначе называемый экспанзомат. Это сделать несложно, но сначала нужно узнать, какое давление должно быть в системе отопления. Допустим, приемлемый показатель составляет 1,5 бар.

Теперь нужно измерить давление внутри воздушной части мембранного бака. Оно должно быть меньше примерно на 0,2-0,3 бар. Измерения проводят манометром с подходящей градацией через ниппельное соединение, которое имеется на корпусе бака. Если необходимо, воздух подкачивают внутрь отсека или стравливают его избыток.

В технической документации обычно указано рабочее давление, которое устанавливается изготовителем на заводе. Но практика показывает, что это не всегда соответствует действительности. Во время хранения и транспортировки часть воздуха могла выйти из отсека. Нужно обязательно провести собственные измерения.

Если давление в баке выставлено неправильно, это может привести к подсосу воздуха через устройство для его отведения. Такое явление вызывает постепенное остывание теплоносителя в баке. Предварительно заполнять мембранный бак теплоносителем не нужно, достаточно просто заполнить систему.

Бак как дополнительная емкость

Современные модели отопительных котлов нередко уже снабжены встроенным расширительным баком. Однако его характеристики далеко не всегда соответствуют требованиям конкретной отопительной системы. Если встроенная емкость слишком мала, нужно установить дополнительный резервуар.

Он обеспечит нормальное давление теплоносителя в системе. Такое дополнение будет актуальным и в случае изменения конфигурации отопительного контура. Например, когда самотечную систему переделывают под циркуляционный насос и оставляют старые трубы.

Это верно и для любых систем со значительным объемом теплоносителя, например, в двух-трехэтажном коттедже или там, где помимо радиаторов имеется теплый пол. Если используется котел со встроенным мембранным баком небольшого размера, установка еще одной емкости практически неизбежна.

Расширительный бак будет уместен и при использовании бойлера косвенного нагрева. Клапан сброса, подобный тому, что устанавливают на электрокотлах, здесь не будет эффективным, экспанзомат – адекватный выход из положения.

Расчет объема расширительного бака

Обеспечить стабильную работу системы отопления несложно, главное правильно подобрать объем компенсационного резервуара. Расчет объема экспанзомата должен производиться с учетом самого интенсивного режима работы газового котла. При первых запусках отопления температура воздуха еще не очень низкая, поэтому оборудование будет работать со средней нагрузкой. С приходом морозов вода прогревается сильнее и ее количество увеличивается, требуя больше дополнительного места.

Рекомендуется подбирать бак вместительностью не менее 10-12% от всего количества жидкости в системе отопления. Иначе бачок может не справиться с нагрузкой

Самостоятельно рассчитать точную вместительность расширительного бака можно. Для этого сначала определяют количество теплоносителя во всей системе отопления.

Способы расчета объема воды в системе отопления:

1. Полностью слить теплоноситель из труб в ведра или другую емкость, чтобы можно было посчитать литраж.
2. Залить воду в трубы через водосчетчик.
3. Суммируют объемы: вместительность котла, количество жидкости в радиаторах и трубах.
4. Расчет по мощности котла – мощность установленного котла умножают на 15. То есть, для котла 25 кВт нужно будет 375 литров воды (25*15).

После того, как количество теплоносителя посчитано (пример: 25 кВт*15=375 литров воды), рассчитывают объем расширительного бака.

Методов много, но не все они точные и количество воды, вмещающейся в систему отопления может быть значительно больше. Поэтому объем расширительного бака всегда подбирается с небольшим запасом

Методики вычисления довольно сложные. Для одноэтажных домов используют следующую формулу:

Объём расширительного бака = (V*E)/D,

Где

• D – показатель эффективности бака;
• Е – коэффициент расширения жидкости (для воды – 0,0359);
• V – количество воды в системе.

Показатель эффективности бака получаем по формуле:

D = (Pmax—Ps)/(Pmax +1),

Где

• Ps=0,5 бар – это показатель давления зарядки расширительной емкости;
• Pmax – максимальное давление отопительной системы, в среднем 2,5 бар.
• D = (2,5-0,5)/(2,5 +1)=0,57.

Для системы с мощностью котла 25 кВт потребуется расширительный бак объемом: (375*0,0359)/0,57=23,61 л.

И хотя в двухконтурном газовом котле уже имеется встроенный резервуар на 6-8 л, но, глядя на результаты расчетов, понимаем, что стабильного функционирования системы отопления без монтажа дополнительного расширительного бака не получится.

Расширительный бак для ГВС установка давление

В системах ГВС преимущественно устанавливаются баки со фланцевыми сменными мембранами из пищевого каучука, характеризующиеся химической инертностью и не меняющие вкуса и качества воды. Они не рассчитаны на длительную выдержку высоких (более 100 °С) температур, в отличие от давления – в разы превосходящее этот же параметр в системах отопления (до 4-4,5 бар в сравнении с 1,5-2,5).

Основным назначением этих устройств служит защита трубопровода и приборов системы ГВС от гидроударов, возникающих в случае перегрева воды, рекомендуемый объема бака составляет не менее 10% от объема бойлера.

Оптимальным местом установки бака в системах ГВС считается участок между обратным клапаном, защищающим линию холодного водоснабжения от проникновения горячей воды, и самим бойлером. Установка бака после бойлера не нарушает нормы, но в таких схемах первой в линию ГВС попадает остывшая вода из бака. Сечение присоединительных труб в таких системах в любом случае должно совпадать с диаметром патрубков бака, при выборе уплотнителей учитывается потребность в выдержке более высокого давления.

Нормативное давление в системах ГВС варьируется в пределах 0,3-4,5 бар, точное значение указывается в инструкции водонагревателя. Как правило, в частных домах оно составляет около 1-2 бар, реже – поднимается до 3 (особенно при наличии систем фильтрации воды).

Монтаж бака происходит по стандартной схеме, с применением уплотняющей ленты на резьбовых элементах. Порядок настройки давления немного отличается:

• До откручивания вентиля подпитки начальное давление бака приравнивается или слегка превышает рабочее давление в системе +0,3 бар.
• После запуска подпитки и водонагревателя давление отслеживается и доводится до конечного давления, рассчитываемого по формуле Ркон≤Рпк+0,5 бар, где Рпк – давление предохранительного клапана, ≈3 бар в системах ГВС частных домов.

Стоит отметить, что при установке современных бойлеров сравнительно малого объема с надежными системами защиты от перегрева и автоматическими клапанами сброса в монтаже расширительного бака в обычных частных домах нет необходимости. В системах ГВС данные устройства относятся к вспомогательным и устанавливаются лишь при высокой вероятности появления излишков горячей воды.

Место установки

Установка открытого бачка осуществляется в наиболее высокой точке системы отопления. При этом существуют несколько вариантов установки:

На подаче. Классический вариант подразумевает установку резервуара над котлом. При такой схеме горячая вода (теплоноситель) не только идёт по контуру, но и проникает в бачок, создавая характерный шум, напоминающий закипающую воду в чайнике.

Внимание! При ошибочных расчётах теплоноситель может закипеть и в баке

• На обратке. Такой способ позволяет избежать проблем с кипением, благодаря сниженной температуре жидкости.
• Комбинированно. Этот способ подразумевает установку двух расширительных баков — одного в месте подачи теплоносителя, а второго на обратке. Такая комбинация позволяет избегать, образующихся в системе, воздушных карманов.

Фото 2. Схема отопительной системы с расширительным баком. В данном случае он устанавливается на обратку.

Как правильно установить

При монтаже открытого расширительного резервуара есть несколько действенных рекомендаций, применяемых опытными специалистами для надёжного результата:

• Врезание аварийной сливной трубки, во избежание перелива теплоносителя через верх бака.
• Утепление корпуса бака.
• Размещение резервуара прямо над котлом и соединение с ним вертикальной подающей магистралью.
• Утепление трубки, соединяющей резервуар с общей системой. Это поможет избежать взрыва из-за того, что увеличенному объёму теплоносителя некуда будет деваться.
• Утепление отводящей сливной трубки, чтобы при её замерзании избежать перелива воды через край или уберечься от вредных паров антифриза.
• Установление трубки (гибкого шланга, находящегося внутри бака) до самого дна. Это будет способствовать использованию пространства бака по максимуму.

В итоге

Как видно, расчет емкости отопления сводится к вычислению суммарного значения четырех вышеуказанных элементов.

Определить необходимую емкость рабочей жидкости в системе с математической точностью удается не каждому. Поэтому, не желая выполнять расчет, некоторые пользователи действуют следующим образом. Для начала заполняют систему примерно на 90%, после чего проверяют работоспособность. Далее стравливают скопившийся воздух и продолжают заполнение.

В процессе эксплуатации отопительной системы происходит естественный спад уровня теплоносителя в результате конвекционных процессов. При этом происходит потеря мощности и производительности котла. Отсюда вытекает необходимость наличия резервной емкости с рабочей жидкостью, откуда можно будет отслеживать убыток теплоносителя и при необходимости производить его пополнение.