Простой расчет расширительного бака для отопления

Мембранный расширительный бак для системы отопления закрытого типа

Мембранный расширительный бак предназначен для компенсации температурного расширения теплоносителя и поддержания необходимого давления в закрытых системах отопления.

Жидкости, которые используются в системах отопления, при нагревании, за счет теплового расширения, увеличивают свой объем. Например, объем воды при нагревании до 90 оС увеличивается на 3,55%. Если в качестве теплоносителя в системе отопления применяют антифриз на основе этиленгликоля, то объем жидкости увеличивается еще более.

Мембранный расширительный бак для отопления. Устройство и схема работы. Через воздушный клапан (ниппель) воздушную камеру автомобильным насосом наполняют сжатым воздухом.

В закрытой системе отопления без расширительного бака даже незначительное повышение температуры приведет к резкому росту давления и срабатыванию предохранительного клапана. Избыточная часть теплоносителя через клапан выльется наружу.

Мембранный расширительный бак для отопления представляет собой сосуд, разделенный на две части подвижной мембраной. Одна часть сосуда соединена с системой отопления и заполнена теплоносителем. В другую часть сосуда закачивается воздух под определенным давлением.

При изменении объема жидкости в системе отопления, мембрана в баке перемещается в ту или другую сторону. В результате объем, занимаемый жидкостью в баке, тоже меняется. Сжатый воздух по другую сторону мембраны действует как пружина, поддерживая рабочее давление теплоносителя и не допуская срабатывания предохранительного клапана.

Эксплуатационные ограничения и требования безопасности

В зависимости от конструкции расширительного бака и применяемых материалов производители накладывают определенные ограничения на их использование в системах отопления.

Как правило, производители предъявляют определенные требования к составу и коррозионным свойствам жидкости — теплоносителю в системе отопления. Например, ограничивают содержание этиленгликоля в растворе антифриза.

Запрещается использование расширительного бака при давлениях, превышающих допустимые величины, указанные в технической документации производителя. В месте присоединения расширительного бака к системе отопления, обязательно требуется установка группы безопасности, которая контролирует и ограничивает давление в баке.

В системах отопления частных домов и автономного отопления квартир используют баки и другое отопительное оборудование с рабочим давлением не менее 3 бар.

Не допускается расширительный бак для отопления использовать в системах питьевого водоснабжения.

Настройка бака.

Начинаем с P_ст = 4 / 10 = 0,4 бар;

Далее нам нужно создать давление P (накачать воздух в соответствующую камеру расширительного бака).

Какое давление P необходимо накачивать? Воспользуемся формулой от компании Reflex:

P = P_ст+ 0,2 бар, или P = 0,4 + 0,2 = 0,6 бар.

Согласно рекомендациям Reflex P > или = 1 бар.

Поскольку высота дома у нас небольшая и сумма P_ст и P меньше 1 бара, принимаем значение P = 1 бар.

Устанавливаем бак в систему или открываем запорную арматуру.

Затем открываем вентиль подпитки и создаем начальное давление в системе P_нач.

До какого значения? В этом нам помогут следующие рекомендации:

P_нач> или = P + 0,3 бара или P_нач = 1 + 0,3 = 1,3 бар.

Теперь включаем котел, разогреваем систему до расчетной температуры, предположим 80 оС, и удаляем воздух из системы, наблюдая по манометру за тем, как создается новое давление — давление расширения P_расш, которое достигнет некоторого значения.

И, наконец, снова включаем подпитку и доводим давление в системе до P_кон, которое должно быть согласно формуле:

P_кон < или = P_кл — 0,5 бар или P_кон = 3 — 0,5 = 2,5 бар.

Все, расширительный бак готов к работе!

Несколько важных замечаний:

Не всегда нужно открывать подпитку второй раз. Нужно ориентироваться по манометру. Если у вас в системе стоит предохранительный клапан на 3 бара, а манометр уже показывает давление в разогретой системе 2,5 бара, то открывать подпитку второй раз не нужно.
Проводя подпитку разогретой системы необходимо помнить об опасности создания теплового шока для котла. Когда стенки котла, разогретые до высокой температуры, получают холодную воду, происходит внутренние напряжения в самом металле, что в случае с чугунным котлом может привести к трещинам и соответственно к порче котла. Подпитывать горячей водой нужно, когда система остыла до 40 оС или же, когда подпитка врезана на значительном удалении от самого котла.
Поднимая давление в системе, даже на небольшой уровень, нужно учитывать элементы системы отопления, которые вы установили. Рабочее давление системы ни в коем случае не должно превышать максимально допустимое для самого чувствительного элемента (смотрите паспорта производителей).
Если мы проверим заводскую настройку расширительных баков, сравнив ее с приведенными здесь рекомендациями, то обнаружим, что эта настройка вполне приемлема для большинства систем отопления частных домов.

«Для чего же тогда все эти выкладки?», — спросите вы. «Зачем все усложнять?» Отвечаем. Выкладки нужны, чтобы понимать механизм настройки расширительного бака в случаях:

когда упало или совсем отсутствует давление в воздушной камере;
когда принимается решение поменять мембрану бака;
когда нужно настроить расширительный бак для нетипового объекта.

Добавим также, что есть такое понятие, как эффективный полезный объем расширительного бака — количество воды, которое бак может в себя принять и затем вновь отдать системе. Оптимальность этого показателя можно достичь только при правильной настройке бака.

На что влияет этот показатель?

Если сказать просто: от него напрямую зависит объем воды в расширительном баке («запас» бака) и, следовательно, объем воды, который он может отдать обратно системе.

Когда это нужно?

В результате небольших протечек (по капле) или испарения, воды в системе становится меньше. И, пока у бака есть запас воды, он отдает ее системе, давление не падает. Но как только этот запас заканчивается, а процесс потери теплоносителя продолжается. Это приводит к понижению давления и срабатыванию автоматики котла. Система останавливается или же просто не может работать, так как объем воды в ней недостаточен.

Согласитесь, что есть разница, может ли ваш бак при неправильной настройке может взять в себя 100 г воды или он способен компенсировать потери литрами, способствуя тем самым функционированию системы отопления, пока не будет устранена течь, и вновь не будет подпитана система.

Особенно это актуально для загородных домов, где владельцы не живут регулярно, и тогда возникает опасность преждевременной остановки системы отопления и ее разморозки.

Та же способность бака компенсировать объем теплоносителя просто необходима, когда автоматически или вручную понижается температура котла. Теплоноситель нагревается до меньшей температуры, объем его становится также меньшим. И вот тут-то приходит на помощь экспанзомат.

Подбирайте и настраивайте расширительный бак правильно! Желаем удачи!

Давление в расширительном бачке котла

Под давлением в расширительном бачке подразумевается начальное давление воздушной камеры ПУСТОГО резервуара при комнатной температуре. Это давление должно быть равно статическому давлению системы отопления после заполнения ее теплоносителем. Таким образом, мембрана будет находиться в равновесии и давление газа воздушной камеры будет компенсировать давление теплоносителя системы отопления и бак будет НЕ заполнен и обладать необходимым объемом для компенсации теплового расширения жидкости.
Статическое давление 1 метра водяного столба примерно равно 0,1 бар, то есть для контуров отопления квартир и малоэтажных домов оно будет менее 1 бара. Но, для нормальной работы газового котла, а именно насосного оборудования и воздухоотводчиков давление теплоносителя в закрытой системе должно быть не ниже величины, указанной производителем оборудования в паспорте или руководстве по эксплуатации котла. Вот выборка из руководства по эксплуатации некоторых популярных моделей котлов:

Рекомендуемые настройки разных производителей котлов
Модель котла	Необходимое давление для нормальной работы котла	Примечание руководства по эксплуатации
Vaillant TEC	0.8-2 бар
Ariston EGIS 24	1-3(max) бар	Давление в расширительном баке 1 бар
Ariston CLASS	1-1.5 бар
BAXI ECO 4	0.7-1.5 бар
BAXI ECO 5	1-1.5 бар
Buderus U042	1-2 бар	Предварительное давление РБ = 0.5 бар

При давлении в системе менее 0.7 бар большинство бытовых газовых котлов просто отключится. Отсюда видно, что для нормальной эксплуатации среднее значение составляет примерно 1.2 бара. Учитывая, что сама мембрана при определенных условиях (когда стремится принять равновесное положение) может создавать дополнительное давление, то начальное давление зарядки пустого расширительного бачка можно установить на 0.2-0.4 бара ниже компенсируемого. То есть можно определенно утверждать, что для большинства закрытых систем отопления малоэтажных домов или квартир давление в расширительном бачке системы отопления допустимо на уровне 0.8-1 бар.
Для нестандартных систем расчеты производятся на этапе проектирования, вычисляется объем жидкости в системе, необходимый объем расширительного бака, коэффициенты полезного объема РБ и начальное давление зарядки должно быть известно пользователю.

Как проверить давление в расширительном бачке отопления

Проверка давления в расширительном бачке отопления производится ручным манометром, так как в большинстве случаев воздушная камера бачка оснащается обычным ниппелем, таким же как на колесе автомобиля или велосипеда. В случае если речь идет о настенном газовом котле — компенсатор как правило, расположен на задней стенке и до него бывает не так просто добраться, особенно если котел висит в нише или в шкафу. Поэтому удобнее всего воспользоваться компактным шинным манометром с возможностью фиксации показаний.
Если в результате проверки выяснилось, что давление недостаточно — необходимо это исправить. Отсутствие надлежащего давления может принести пользователю неприятности в виде аварийных остановок котла или сброса избытка давления через предохранительные устройства. Доводить до таких ситуаций не желательно и согласно рекомендаций большинства производителей котельного оборудования — давление расширительного бачка должно контролироваться 1 раз в год при проведении технического обслуживания.
Производить «подкачку» бака нужно только тогда, когда он полностью пустой. Так как конструктивно он располагается на котле — будет достаточно слить воду с котла. Подкачивать можно любым доступным способом. Практика показывает, что проще всего это сделать обычным велосипедным насосом и проконтролировать ручным манометром. В случае, если давление в воздушной камере расширительного бака не может компенсировать давление водяной камеры, также есть вероятность повреждения мембраны или клапана.

Выводы

Для установки давления необходимо руководствоваться параметрами Вашей системы отопления, а также рекомендациями изготовителя бачка и котельного оборудования. Для большинства закрытых систем отопления малоэтажных домов или квартир давление в расширительном бачке можно установить на уровне 0.8-1 бар. Регулярное проведение технического обслуживания, в которое входит контроль давления РБ, поможет избежать нежелательных проблем в течение всего отопительного сезона.
Рекомендуем также посмотреть короткий видеоролик, в котором специалист компании Bosch рассказывает и показывает, каким образом проверить и накачать давление в расширительном баке

Как правильно подобрать и устанавливать расширительный бак

При выборе модели расширительного бака учитывается ряд параметров:

Начальное настроечное и максимальное давление в системе в свою очередь рассчитываются по формулам:

Pmin =Ратм+Рст.max-0,1(H+h2+1),Pmaх= Ратм+Pпк+ Рст.Б- Рст.пк-0,1h2,

где Ратм — атмосферное давление, Рст.max – статическое давление в нижней точке системы, Н – разница в высоте между точкой расположения бака и нижним уровнем системы, h2- разница между центром бака и точкой врезки, Pпк — настроечное давление предохранительного клапана, Рст.Б и Рст.пк – статическое давление на уровне монтажа клапана и установки бака, соответственно. Все показатели давления измеряются в барах, высоты – в м., при расположении бака ниже основной линии h2 ставится в формулу со знаком «-».

Последнее значение определяется опытным (сливом воды с системы) или расчетным путем (сложением объема котла, всех радиаторов и трубопровода или навскидку, от 15 л на 1 кВт тепловой мощности системы).

При использовании антифризов с большим чем у воды коэффициентом расширения объем бака увеличивают на этот процент. Отклонения в меньшую сторону (3-6% от объема циркуляции) допускаются лишь в контролируемых низкотемпературных системах.

Обслуживание расширительного бака

Нельзя преуменьшать роль такого устройства, как расширительный бачок системы отопления инструкция этого прибора предоставляет перечень правил его обслуживания. К ним относят:

Один раз в полгода необходимо проверять бак на внешние повреждения – коррозию, вмятины, подтеки. Если вдруг такие повреждения найдены, то обязательно нужно устранить их причину.
Один раз в полгода нужно проверять начальное давление газового пространства на соответствие расчетному показателю.
Один раз в полгода проверяется целостность мембраны. В случае обнаружения ее нарушения нужно заменить ее (если такая возможность предусмотрена).
Если бак не будет использоваться долгое время, то нужно держать его в сухом месте, слив из него воду.

Далее о том, как проверить расширительный бак отопления – его начальное давление газового пространства. Для этого следует отключить бак от отопительной системы, дренировать с него воду, к ниппелю газовой полости подключить манометр. Если давление ниже, чем то, которое было установлено тогда же, когда происходила настройка расширительного бака для отопления – через этот же ниппель бак нужно накачать компрессором.

Показания манометров при правильной работе расширительного бака

Проверка целостности мембраны – это тоже важный момент. Если вдруг во время проверки давления газового пространства после того, как вы дренировали воду, через дренажный кран идет воздух, а давление в газовой полости уменьшилось до атмосферного – то мембрана пробита.

Чтобы заменить мембрану, нужно пройти несколько этапов. Первым делом, бак отсоединяется от отопительной системы, затем его нужно дренировать. Далее давление газовой полости сбрасывается через ниппель. Фланец мембраны демонтируется. Находится он в области патрубка для соединения с трубами. Мембрана, входящая в устройство расширительного бака для отопления, извлекается из отверстия внизу корпуса.

Затем нужно проверить внутреннюю часть корпуса, чтобы там не было загрязнений и коррозии, если они есть – нужно их удалить и промыть водой, после чего высушить. Чтобы убрать коррозию, нельзя использовать средства, включающие масла! Держатель мембраны вставляется в отверстие вверху мембраны. Болт вворачивается в держатель мембраны, она ставится в корпус, а держатель отводится в отверстие в дно корпуса. Затем держатель фиксируется гайкой. После этого на корпус ставится фланец мембраны.

Любая современная система отопления не «представляет» своего существования без надежного компенсатора теплового расширения теплоносителя в ней — расширительного бака.

Практический расчет расширительного бака для отопления довольно прост — необходимо «вооружиться» несколькими формулами и определиться с исходными рабочими параметрами системы.

Сейчас эффективно используются расширительные баки закрытого типа. Открытые варианты этих функциональных устройств использовались преимущественно в системах с естественно циркулирующим теплоносителем. Они имеют значительные габариты и низкую эффективность. Поэтому постепенно применение такого типа баков сходит на «нет».

Баки закрытого типа конструкционно представляют собой герметичную емкость цилиндрической или «таблетированной» формы.

Мембранный расширительный бак «таблетка»

Мембранный расширительный бак

Внутри бак разделен мембранной перегородкой на воздушную и жидкостную камеры — это бак диафрагменного типа. Также возможно конструкционно использование внутри бака «балонной» эластичной камеры из термостойкой резины.

Схематическое устройство расширительного бака

Принцип действия основан на расширении объема теплоносителя в жидкостном отсеке, который приводит к деформации эластичной перегородки (баллона). Уменьшение объема воздушной камеры приводит к повышению давления воздуха (газа) в ней. Превышение допустимого давления приводит к срабатыванию предохранительного клапана. Такова упрощенная схема действия этого бака.

Но нормальное и безопасное функционирование системы возможно только при правильном расчете расширительного бака для отопления. Игнорирование или неграмотный расчет объема расширительного бака приведет или к недостаточному давлению в системе, или к превышению давления в ней и аварийному сбросу избытка теплоносителя.

Как правильно выбирать расширительный бачок?

Определяться с типом отопительной системы рекомендуется еще на этапе планирования. Выбор бака обычно откладывается на период после возведения коробки, когда система смонтирована, ее объем известен.

При подборе оптимального варианта расширительного бака рекомендуется:

ориентироваться на объем закрытого расширительного бачка, превышающий значение температурного расширения теплоносителя;
при покупке следует обратить внимание на подключение, форму емкости и расположение разъемов для крепежа – это позволит избежать неожиданностей в процессе монтажа;
важно уделить внимание инструкции на корпусе, которая содержит полезную информацию по установке и технические параметры.

При покупке лучше ориентироваться на проверенного производителя, даже если его баллоны будут стоить дороже. Это станет залогом долговечности отопительной системы, правда при условии правильной эксплуатации и регулярного обслуживания.

Перед подключением предварительное давление в газовом отсеке мембранного бачка настраивают на значение, равное показателям статического давления столба теплоносителя в отопительном контуре. Настройка производится обычным автомобильным насосом, контролируется манометром.

Главное не купить для системы отопления бойлерную емкость – они совершенно разные по своих техническим характеристикам

Нельзя путать расширители для отопительных систем и гидроаккумуляторы для линий холодного водоснабжения. Они отличаются внешним видом и конструктивными особенностями. Первые окрашены красным и обычно не разборные, вторые имеют голубой цвет, снабжены съемным фланцем для ремонта мембраны.

Неисправности в работе расширительного бака и способы их устранения

Стандартное обслуживание бака заключается в периодическом осмотре его корпуса (и закрашивании вмятин или пятен коррозии при необходимости), проверке давления в газовой камере раз в 2-3 месяца, отслеживании целостности мембраны и проведении его замены при обнаружении протечек.

В летнее время или при других длительных простоях системы с бака обязательно сливают воду, устройство во возможности хранится в сухом месте.

В целом качественные устройства редко выходят из строя, но в последнее время на рынке появилось много поддклок. Например на одном из моих обьектов, за два года мы уже поменяли баки, на новые. Так, что покупайте баки проверенного производителя.

Исключение составляют случаи залипания или износа встроенного предохранительного клапана (при наличии), случайные поломки крышки или механические повреждения корпуса бака, износ мембраны или резиновых уплотнителей.

К признакам неполадок или неправильной работы расширительного бака в контурах отопления относят:

• Резкие скачки давления в системе. В правильно настроенных и функционирующих контурах отопления разница в давлении холодного и максимально нагретого теплоносителя не превышает 0,5-1 бара. В системах с вышедшими из строя или неправильно настроенными баками, наоборот, показатели давления далеки от стабильности.

• Потребность в доливе теплоносителя при отсутствии других утечек.

• Вытечка воды, а не сброс воздуха, при кратковременном нажатии золотника пневматического клапана. Этот признак явно свидетельствует о повреждении и необходимости замены мембраны или самого расширительного бака.

Для проверки работоспособности бака после исключения других проблем (завоздушивания, неисправностей насоса, забивки сетевых фильтров, блокировки теплоносителя арматурой) устройство отключается от системы.

После этого давление камер бака проверяется с помощью манометра и автомобильного насоса. Показатели проверяются в обычном состоянии и после слива теплоносителя, при необходимости давление в баке поднимается до нужного значения.

После этого закрываются все сливные краны, убирается автомобильный насос и манометр, система отопления дополняется теплоносителем и запускается в работу.

При стабильных показаниях давления бак просто оставляется в покое с чуть более частым отслеживанием параметров системы.

Если подкачка камеры не помогла последовательно проверяется:

Для замены мембраны (при наличии такой опции) баки отключаются от системы, разгерметизируются и раскручиваются.

Как правило фланцы мембран размещаются на той же стороне, что и присоединительные патрубки, в ряде случаев каучук удерживают дополнительные крепления, также нуждающиеся в снятии.

Мембрана достается через специальное отверстие, после чего бак промывается от грязи и коррозийных отложений и просушивается.

Новая мембрана вставляется в обратном порядке, ее фланец закручивается после сборки всех дополнительных креплений.

Отремонтированный бак подключается к системе, при необходимости – с корректировкой начального и рабочего давления.

Визуальные признаки неисправностей бака в системах ГВС в целом схожи: в режимах нагрева воды показатели роста давления близки к аварийным, через предохранительный клапан часто сбрасывается вода.

Порядок действий также неизменный: при обнаружении неполадок последовательно проводится диагностика наличия и давления воздуха во внешней камере бака и целостности мембраны.

Поврежденные мембраны в баках для контуров ГВС меняются с учетом потребности использования изделий из пищевой резины, выдерживающих более высокое давление.

Теперь вы знаете ответ на вопрос расширительный бак для отопления закрытого типа установка давление, принципы работы, неисправности и способы их устранения.

Расширительные бачки открытого типа

Конструктивной особенностью расширителей открытого типа является контакт теплоносителя с атмосферой. Циркуляция в системах с расширителем этого типа конвекционная. При нагреве объем жидкости растет, его избыток поглощается резервуаром емкости.

При падении температурных показателей жидкость возвращается обратно самотеком, под действием гравитации.

Из-за нулевого давления в баке, устройство не требует прочной металлической конструкции, поэтому:

в изготовлении корпуса применяется любой металл;
может использоваться готовая емкость из термостойкого пластика;
не принципиальной является форма резервуара.

В дачных домиках такое оборудование может быть собрано из подручных средств. В качестве емкости можно использовать пластиковую канистру или бочку, оборудованную приемным патрубком и выводом для перелива.

Расширители открытого типа могут быть изготовлены в форме прямоугольного бака с негерметичной крышкой на верхней плоскости

Внешне это обычный металлический бак, верхняя плоскость которого снабжена отверстием для обслуживания и добавления жидкости. Защиту от засора обеспечивает негерметичная крышка. В нижней части или на боковой плоскости предусмотрены крепежные узлы.

Галерея изображений

Фото из

Расширительный бачок в отопительной схеме

Открытый сосуд для сбора излишков теплоносителя

Простейший вариант расширителя

Емкость со свободной возможностью испарения

Открытые системы отопления применяются в малоэтажных строениях, где объем теплоносителя и протяженность отопительных коммуникаций сравнительно невелики.

Требования к установке несложные:

расширитель ставится на максимуме высоты, на линии подачи;
подача подключается к баку через патрубок;
для стока избытка жидкости выполняется врезка перелива выше расчетного уровня.

Чтобы обеспечить циркуляцию самотеком, для монтажа рекомендуется использовать трубы увеличенного сечения.

Открытую конструкцию ставят в верхней точке, откуда жидкость стекает самотеком

Обычно бак стараются монтировать в отапливаемом помещении, обустроенном утепленном чердаке, а если это невозможно, то емкость потребуется утеплить. Наличие утеплителя не допустит промерзания жидкости и потери работоспособности системы.

Пример расчета

Пример ниже показывает, как выбрать расширительный бак для отопления коттеджа со следующими параметрами:

площадь общая – 180 м кв.;
количество этажей – 3;
высота потолков – 2,5 м;
теплоноситель – вода с добавлением этиленгликоля 20%;
рабочее давление – 2,5 атм;
максимальная температура – не более +80С.

Расчет объема расширительного бака:

устанавливают суммарную высоту отапливаемых помещений: 3*2,5 = 7,5 м;
компенсирующее давление составит: Дб = 7,5*0,1 = 0,75 атм;
определяют эффективность: Э = (2,5-0,75)/(2,5+1) = 0,5;
для отопления такого здания понадобится котел мощностью 18 кВт (один кВт на каждые 10 кв. м площади);
без точного измерения можно установить приблизительное количество теплоносителя следующим образом: 18*15=270;
подставив значения в формулу, вычисляют объем расширительного бака для отопления: О = (270*0,0349)/0,5 = 18,846 л.

Далее подберем подходящую модель в списке актуальных предложений. Необходимо приобрести бак с запасом по емкости, чтобы исключить проблемы в процессе эксплуатации.

Расчетным параметрам, например, соответствует Reflex NG 25 со следующими характеристиками:

объем бачка – 25 л;
способ монтажа – настенный;
максимальное давление – 6 атм;
температура теплоносителя – не более +120 С;
соединительные размеры подводки – 3⁄4 дюйма;
диаметр х высота – 28 х 50 см;
вес пустого изделия – 4 кг.

Аналогичным образом приобретают расширительный бак водоснабжения: выбор, установка соответствуют приведенным выше рекомендациям. Главное отличие – использование в транспортной системе только чистой воды, чтобы бак для водоснабжения был подобран корректно.

Следует использовать в ходе вычислений необходимые коэффициенты расширения. В формулах учитывают емкость транспортной системы и котла.

Вместе с тем повышают прочность, чтобы исключить повреждение гидроударами. Серийные изделия способны выдержать увеличение напора до 10-12 атм.

Подбор расширительного бака для ГВС выполняют одновременно с запорными устройствами, манометрами, другими сопутствующими деталями.