Все про расширительный бак для отопления: зачем он нужен, как работает и как его подобрать?

Схемы расчетов

Несложная

Несложная формула такова: расширительный бачок берется равным 10% от общего количества теплоносителя. В случае если заполнение контура требует 600 литров воды, вам нужно 60-литровое изделие, если вы заливаете в отопление 800 литров — 80 и без того потом.

Как все простые схемы, эта имеет громадную погрешность. Цена неточности в громадную сторону — маленькая переплата за избыточные размеры, а вот при занижении результата довольно нужного мы возьмём постоянное срабатывание предохранительного клапана.

Как своими руками выполнить более надежный подсчет?

Правильная

Более совершенно верно необходимое нам значение рассчитывается по формуле V = (Vt х E)/D, в которой:

• V — искомая величина.
• Vt — объем отопления — радиаторов, труб, котла и т.д.
• E — коэффициент расширения теплоносителя.
• D — коэффициент эффективности мембранного расширительного бачка.

Для продолжения нам очевидно недостает нескольких справочных значений.

Количество теплоносителя в системе

Как возможно определить полную емкость вашей системы отопления?

• Заполнив ее водой и всецело слив в мерную емкость.
• Отметив трансформации показания водосчетчика при заполнении системы из контура ХВС.
• Сложив емкости всех отопительных устройств (данные возможно отыскать в документации к ним) и всех трубопроводов (для каждого диаметра они рассчитываются по формуле V=Pi*R^2*H, где Pi = 3,1415, R — добрая половина внутреннего диаметра трубы, а H — ее протяженность).

Наконец, емкость сбалансированной системы отопления возможно примерно оценить из расчета 15 литров на киловатт тепловой мощности котла. Так, котел мощностью 24 КВт в большинстве случаев подключен к контуру, заполненному 24х15=360 литрами воды.

Коэффициент расширения

В безотносительном большинстве случаев в качестве теплоносителя употребляется простая вода. Вот коэффициент ее расширения для различных температур при нагреве со стартового значения в +10С.

Нагрев, градусы по Цельсию	Расширение, %
30	0,75
40	1,18
50	1,68
60	2,25
70	2,89
80	3,58
90	4,34
100	5,16

Обратите внимание: добавка антифризов — этилен либо пропиленгликоля увеличивает тепловое расширение, но не так дабы существенно. Так, при дельте температур в 100 градусов и содержании гликоля в теплоносителе, равном 30%, расширение увеличится только на 0,45%

Коэффициент эффективности бака

Инструкция по подсчету значения эффективности бака также достаточно несложна.

Тут употребляется формула вида D = (PV — PS) / (PV + 1). В ней:

• D — искомый коэффициент,
• Pv — большое рабочее давление (то, на которое выставлено срабатывание предохранительного клапана).
• Ps — давление зарядки бака. Оно, как мы узнали ранее, соответствует гидростатическому напору в контуре отопления.

Пример расчета

Давайте выполним подсчет по более правильной из схем для следующих условий:

• Нам предстоит отапливать двухэтажный дом, верхняя точка системы отопления в котором возвышается над расширительным баком на 5 метров.
• Площадь дома со стандартным утеплением образовывает 240 метров. Оценим потребность в тепловой мощности котла по несложной формуле: 240/10=24 КВт.
• Большой нагрев воды, применяемой в качестве теплоносителя, заберём равным 80 градусам.

Итак:

1. Обычный максимум рабочего давления для автономных систем образовывает 2,5 кгс/см2.
2. 5 метров высоты контура дают нам гидростатическое давление в 0,5 кгс/см2.
3. Коэффициент эффективности бака будет равным (2,5 — 0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.

1. Коэффициент расширения при нагреве на 80 градусов возможно принять равным 0,036 (в соответствии с таблице он равен 3,58%).
2. Полный количество контура, вычисленный по мощности котла, примем равным 24 х 15 = 360 литров.
3. Итак, минимальный количество бачка равен (360 х 0,036) / 0,57 = 22,7 литра (с округлением до ближайшего стандартного значения — 24-25 литров).

Как легко подметить, более сложная схема вычисления в этом случае помогла нам сэкономить довольно более простой 11 — 12 литров емкости.

Задачи, функции и принцип работы

Чтобы понять необходимость установки подобных агрегатов, необходимо рассмотреть те функции, которые выполняют указанные экспансоматы. Повышение температуры внутри котла на каждые 10 градусов Цельсия приводит к увеличению объема нагревающейся жидкости приблизительно на 0,3%.

Простейшие математические подсчеты дают понять, что доведение жидкости-теплоносителя до температуры кипения (100 градусов) приведет к увеличению общего объема воды приблизительно на 3%. Это достаточно существенный объем, который может серьезно повлиять на функционирование всей системы в целом. Поэтому и используют специальное устройство, призванное компенсировать температурное расширение жидкости.

Устройство и принцип работы экспансомата.

Таким образом, расширительный бак для отопления выполняет сразу несколько важных функций:

• удаление лишних объемов воды в водосток при достижении определенного уровня наполняемости;
• пополнение объемов воды при ее утечке либо при падении температуры;
• сохранение необходимого уровня гидростатического давления посредством добавления или удаления соответствующих объемов теплоносителя;
• сбор воздуха и паров воды, которые выделяются в котле при повышении температуры жидкости.

В любой отопительной системе, которая в качестве жидкости-теплоносителя использует обычную воду, постоянно присутствует определенный процент воздуха. Как заявляют специалисты, в 1л трубопроводной воды содержится 40 мг воздуха, который находится в растворенном состоянии.

Недостатки

При всем многообразии выполняемых функций, расширительный бак для отопления обладает некоторыми отрицательными качествами:

• большие размеры, что может затруднить их расположение в помещении;
• уменьшение стойкости различных приборов, труб и радиаторов к коррозии;
• стенки данного отопительного оборудования в определенных количествах расходуют тепло.

В зависимости от конструктивных особенностей расширительные баки подразделяются на две основные группы: открытые и закрытые. Как подобрать тот, который подходит вам, рассмотрим дальше.

4 Правила выбора

Чтобы изделие работало полноценно, нужно не только правильно подбирать его по объему, но и учитывать другие его характеристики

Обратить особое внимание следует на следующие нюансы:

• мембрана должна быть устойчивой к предельным показателям температуры и давления или их перепадам;
• модель должна соответствовать нормам гигиены и санитарии;
• способ монтажа бака.

Сейчас на рынке можно увидеть большое количество моделей российского и зарубежного производства. Отличаются они по стоимости, при этом подозрительно низкая цена должна насторожить. Она может быть обусловлена тем, что при производстве использовались низкокачественные материалы китайского происхождения. Отечественные модели по качеству гораздо лучше, они стоят дешевле иностранных аналогов от известных брендов, однако не уступают им по характеристикам.

Как уже говорилось, основной характеристикой, на которую нужно ориентироваться при покупке бачка, является его объем. Некоторые специалисты рекомендуют выбирать изделия, размер которых находится в пределах 10% от общего объема теплоносителя в системе отопления. Дело в том, что коэффициенты теплового расширения даже при высоком нагреве не могут быть выше 0,08. Поэтому расчеты следует проводить максимально точно с учетом таких показателей, как:

• максимально допустимое давление отопительной системы;
• объем теплоносителя;
• изначальное давление в баке;
• коэффициент теплового расширения.

Также коэффициент можно вычислить по температуре теплоносителя. Предельное давление системы определяют с помощью минимальной величины, допускаемой для узлов. На нее настраивается переходной клапан. Изначальное давление в системе при условии охлажденного теплоносителя соответствует минимальному давлению. На некоторых устройствах его регулируют накачиванием или стравливанием воздуха. В баке давление контролируется путем установки манометра.

Применение мембранного бака для отопления имеет ряд ограничений в зависимости от производителя, конструкции и материала изготовления. В некоторых случаях требования к составу теплоносителя очень строгие. В частности, это касается ограничения количества антифриза и этиленгликоля в его составе.

Рейтинг расширительных баков

Для составления обзора отобрали технику известных брендов на рынке гидротехнического оборудования. Изучили технические характеристики, особенности монтажа и работы, конструктивные особенности. Эксперты учитывали отзывы владельцев, мнения теплотехников, занимающихся обслуживанием отопления

Основное внимание уделили следующим параметрам:

• Вид оборудования – выпускают открытые, закрытые, мембранные гидроаккумуляторы;
• Объем – влияет на сферу применения;
• Способ монтажа – устанавливают прибор вертикально или горизонтально;
• Давление – устройства рассчитаны на работу с насосами разной мощности;
• Защита от ржавчины – влияет на срок использования, необходимость ремонта.

Протечки, низкое качество резьбы, дефекты в резине и клапанах – оборудование с такими характеристиками мы исключили из нашего рейтинга.

Разновидности экспанзоматов: что это такое и как правильно подобрать

Существует два вида экспанзоматов:

• открытые;
• закрытые мембранные.

Открытый

Открытый — цилиндрическая ёмкость с подведенным к ней трубопроводом. Монтируется в самой высокой точке отопительного контура — под потолком, на крыше или чердаке. Крышка нужна для исключения попадания внешнего мусора в систему, других функций она не несет.

Вода в баке такого вида испаряется и периодически требуется ее долив. Если доступ затруднен, монтируется автоматизированный контроль уровня жидкости. Подводятся дополнительные трубы с запорным краном для воды, а также патрубок для отвода лишней жидкости в случае переполнения. Переливной шланг выводят в канализацию или просто наружу через стену.

Фото 1. Цилиндрический экспанзомат открытого типа отличается простотой в монтаже и эксплуатации, экономичен.

Плюсы — простота установки и обслуживания, независимость от электрической сети, дешевизна конструкции. Имея необходимые навыки, можно изготовить самостоятельно из листов стали.

Минусы — редко вписывается в дизайн при установке внутри помещения; требует обязательного утепления в случае расположения снаружи; ускоряет процесс коррозии трубопровода (от постоянного контакта воды с воздухом); не подходит для отопления электрокотлом.

Справка! Месторасположение бака в системе должно быть удобным для его обслуживания. При установке самодельной конструкции вероятность неправильной состыковки патрубков существенно повышается. Бак крепится только после того, как монтаж контура завершен.

Закрытый

Закрытый экспанзомат (мембранник) представляет собой герметичную емкость с эластичной прокладкой-мембраной внутри, которая делит резервуар на две части — гидрокамеру и пневмокамеру. Стабилизация давления до необходимого уровня происходит за счёт изменения местоположения мембраны в бачке.

Фото 2. Закрытый экспанзомат в виде герметической емкости, разделен внутри мембраной на две части.

При нагреве жидкости в системе отопления излишек теплоносителя поступает в гидрокамеру. Под воздействием напора перегородка уменьшает размер пневмокамеры. Содержащийся в ней газ сжимается и давит на гидрокамеру. Происходит компенсация давлений в двух отделах, и комплекс снова приобретает равновесие. При уменьшении напора жидкости в трубопроводе происходят противоположные процессы.

Устанавливать экспанзомат нужно на обратную магистраль трубопровода, для оптимальной работы системы насосного оборудования. Расположение насоса — между котлом и баком.

Виды мембраны

Мембрана бывает двух видов:

• Баллонная — сменный элемент, что является неоспоримым плюсом. Чаще всего изготавливается из технологичной резины. При появлении трещин, фланцевое крепление перегородки делает замену простой и быстрой. Это значительно удешевляет ремонт конструкции.
• Диафрагменная — несъемная перегородка, способная стабилизировать невысокие перепады давления в трубопроводе. Изготавливается из эластичного полимера или тонкого металла. При выходе из строя мембраны такого вида замене подлежит весь экспанзомат.

Плюсы закрытых резервуаров — при возникновении аварийных перегрузок мембрана разрывается, сохраняя целостность дорогостоящей технической конструкции.

Изоляция теплоносителя от атмосферных потоков увеличивает срок службы отопительного контура; используются трубы меньшего диаметра, что удешевляет конструкцию.

Защита элементов отопления осуществляется за счет комплектации клапанами безопасности.

Минусы — немалые размеры в помещениях с большой площадью, повышенные требования к конструкции.

Внимание! Во время работы комплекса масса мембранника увеличивается, поэтому место крепления должно быть несущим. Там, куда врезается бак необходимо установить группу безопасности с манометром, контролирующую перепады давления в баке

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.

Особенности баков открытого и закрытого типа

Рассмотрим для начала все достоинства и особенности расширительных баков открытого типа. Если учесть конструкцию, все характеристики и прочие данные подобных баков, можно сделать вывод, что главнейшими преимуществами такого оборудования является следующее:

• Достаточно стандартные формы
• Сравнительно простая конструкция
• Отсутствие большого количества элементов управления

Все вышеуказанные параметры обеспечивают расширительным бакам открытого типа доступную цену, а также высокую надежность и прочность. И именно поэтому большая часть покупателей останавливает свой выбор именно на подобном оборудовании.

Расширительные баки закрытого типа. Чем же они порадуют покупателя во время приобретения и принесут ли они дальнейшее удобство в использовании?

Подобные баки имеют достаточно высокую стоимость, в сравнении с предыдущим видом. Такое оборудование отличается более сложной конструкцией и небольшими габаритами. Но благодаря всему этому, следующие преимущества принадлежат именно такому виду расширительных баков:

• Данные баки никогда не контактируют с воздухом. Это обеспечивает отсутствие испарений, и коррозийных процессов в дальнейшем использовании. Также, при использовании расширительных баков закрытого типа, не появится необходимость периодической дозаправки системы отопления;
• Также, подобное оборудование можно устанавливать в любом месте отопительной системы. Будь-то чердак, либо помещение внутри дома. Благодаря размещению около отопительной системы, у пользователей не появится необходимость проводить длинную трубу к баку;
• Такие баки обеспечат долгий срок службы вашего котла и радиаторов;

Возможно, некоторые пользователи предпочтут более низкую стоимость расширительных баков открытого типа, но учтя все преимущества и достоинства баков закрытого типа, нужно задуматься и выбрать подходящий вариант.

Достоинства и недостатки различных типов расширительных баков для отопления

Прежде чем окончательно определиться с тем, бак какой конструкции лучше всего подойдёт для вашего дома или квартиры, нужно взвесить все «за» и «против». Именно этим мы сейчас и займёмся, сравнив сильные и слабые стороны рассмотренных ранее образцов оборудования.

Открытый расширительный бак
Достоинства	Недостатки
Простота самостоятельного изготовления и установки	Возможно возникновение завихрений, приводящих к механическому повреждению аппарата
Доступные цены на имеющиеся заводские изделия	Высокая вероятность замерзания теплоносителя при несоблюдении температурного режима
Не требует установки предохранительных элементов, т.к. имеет контакт с воздухом в помещении	Необходимость периодически подливать жидкость в бак при её обширном испарении
Обладает способностью выводить не только лишнюю воду, но также и излишний воздух	Невысокий, в сравнении с конкурентами, КПД
Лёгкое обслуживание и малый риск поломок	Невозможность использования антифриза и иных специализированных жидкостей

В качестве материала для изготовления агрегата можно использовать старый баллон или даже глушитель от автомобиля – лишь бы сохранялась герметичность

Закрытый расширительный бак
Достоинства	Недостатки
Возможность регулирования уровня давления	Необходимость постоянного наличия электроэнергии для работы насоса
Ввиду отсутствия испарения нет нужды в контроле за уровнем воды в системе отопления	При установке в домах со старыми трубами и радиаторами высок риск нарушения герметичности
Более долгий срок полезной службы в сравнении с открытым видом	Требует добавления большого числа элементов, отвечающих за безопасность
Эффективно работает с любыми видами теплоносителей	Требователен к герметичности стыковых соединений, при несоблюдении – быстро наполняется воздухом
Большинство моделей имеют разборный корпус, что позволяет заменить износившуюся мембрану	Более высокая стоимость, т.к. самостоятельно изготовить подобное изделие практически невозможно

Мембранный бак обладает приятным дизайном, который можно с лёгкостью использовать в интерьере любого дома или квартиры

Возможные поломки

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

Распространенные неисправности:

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

Процесс установки расширительного бака

Теперь разберёмся, как установить расширительный бак в системе отопления

Существует важное правило подсоединения устройства: бак должен быть подключен к магистрали отопительной системы при помощи отсекающего шарового крана с американкой. Такой принцип монтажа дает возможность при необходимости в любой момент перекрыть движение воды в системе, снять неисправной мембранный бак и установить новый

В противном случае пришлось бы дожидаться остывания теплоносителя и демонтировать часть обвязки. В идеале на подводку устанавливают тройник, а также второй кран – в этом случае перед тем, как снять расширительный бак, его можно опустошить в подставленную емкость.

Подвешивая расширитель вниз головой, при неисправности мебраны узел выйдет из строя сразу

Как правильно ориентировать мембранный расширительный бак в пространстве? Резервуар устанавливают воздушной камерой вверх или вниз, располагают емкость «на боку». С точки зрения эксплуатационных характеристик это не имеет особого значения, так как в любом случае устройство будет исправно выполнять свои функции.

Однако стоит учесть такой момент: если воздушный отсек располагается снизу, то подача теплоносителя осуществляется сверху, и пузырьки растворенного в нем воздуха будут подниматься в трубопровод и удаляться при помощи воздушного крана. В противном случае в «водяном» отсеке мембранного бака со временем сформируется воздушный пузырь.

В свою очередь, при расположении бака воздушной камерой вверх продлевается срок его службы. Со временем, от постоянного контакта с горячей водой, полимерная мембрана теряет герметичность, в ней появляются трещины. Если воздушная камера расположена внизу, то вода сразу начинает просачиваться в воздушный отсек, что быстро выведет расширительный бак из строя, при этом воздух будет проникать в теплоноситель. При расположении воздушной камеры сверху, диффузия воды через трещины происходит во много раз медленнее, и устройство способно проработать значительно дольше.

Полезные советы:

• Если рядом с расширительным бачком и вентилем, благодаря которому происходит подпитка отопительной системы из водопровода, смонтировать манометр, он позволит контролировать давление в системе, чтобы вовремя стравить излишки, если золотник предохранительного клапана залип и не срабатывает автоматически.
• Часто повторяющийся сброс клапаном давления свидетельствует о том, что емкость расширительного бачка выбрана неправильно. Вместо того чтобы менять его на более вместительный резервуар, достаточно параллельно подсоединить второй бак.
• Замена имеющегося расширительного бака на более объемный или подсоединение второго также потребуется, если воду в системе решено заменить антифризом. Это связано с тем, что незамерзающие теплоносители отличаются более высоким коэффициентом температурного расширения.

Если отсутствует манометр, следует контур расширительной ёмкости снабдить группой безопасности

Настройка

Перед подключением резервуара и заполнением его теплоносителем, требуется проверить уровень давления в воздушной камере емкости – оно должно соответствовать давлению в системе отопления. С этой целью следует снять или отвинтить пластиковую заглушку, которая закрывает золотник (аналогичный тем, что устанавливаются в автомобильные камеры). При помощи манометра необходимо измерить давление и подогнать его под показатели отопительной системы. Для этого подкачивается насосом воздух или наоборот, стравливается путем нажатия на шток золотника.

После окончания настройки следует открыть кран и заполнить теплоносителем всю систему. Затем запускается котельный агрегат.

Этап настройки не требуется, если заводское давление в воздушном отсеке расширительного бака соответствует необходимым параметрам. Производители некоторых марок оборудования указывают на упаковке уровень давления в резервуаре, что дает возможность подобрать при покупке вариант, который будет являться оптимальным.

Заключение

Правильно установить расширительный бак, подготовить настраиваемый мембранный резервуар к работе можно самостоятельно, без помощи специалиста. Полученный опыт в дальнейшем может пригодиться, если потребуется оперативно установить источник проблем, связанных со снижением или скачками давления в системе, из-за которых гаснет пламя горелки. В таких случаях рекомендуется в первую очередь тщательно осмотреть систему на наличие протечек теплоносителя и измерить давление в воздушной камере мембранного резервуара.

Видео по теме: