0

Расширительный бак для чего нужен?

Расширительный бак для системы отопления

24 января 2019 г.

Расширительный бак в системах отопления применяется для компенсации увеличения объема теплоносителя при нагреве. Для примера, вода при нагреве на 10 градусов увеличивается в объеме приблизительно на 0,3%. Вот именно для этих излишков и применяется расширительный бак.

До недавнего времени в системах отопления использовались открытые расширительные баки. Сейчас их почти не используют, поскольку такие баки имеют ряд недостатков. Так как теплоноситель контактирует с воздухом, трубы и радиаторы начинают активно коррозировать. Срок службы такой системы уменьшается. Да и жидкость из таких баков испаряется очень быстро, приходится постоянно доливать. Еще одним минусом можно считать необходимость установки таких баков в самой верхней точке отопительной системы, что не всегда возможно. Поэтому, не будем останавливаться на таких устройствах и сразу перейдем к современным мембранным бакам.

Такой расширительный бак состоит из, собственно, металлического бака и мембраны внутри (баллон или мембрана). Пространство между мембраной и баком заполнено сжатым воздухом. Такая мембрана изготовлена из эластичного материала, что позволяет ей растягиваться при увеличении давления теплоносителя.

Функции бака

Есть точный расчет, согласно которому повышение температуры воды на 10 градусов увеличивает ее объем на 0,3%. То есть, доведенная до кипения вода — а это +100 С — дает ее расширение на 3%.

Кажется, что величина небольшая, но для объема воды в одну тонну или в несколько тонн — что зависит от размеров отопительной системы — это достаточно высокий показатель. Такой объем воды может существенно повлиять на качество работы всей отопительной системы. И здесь без расширительных баков не обойтись.

Какие же функции выполняет этот агрегат?

  1. Удаляет излишки воды при ее нагревании.
  2. Пополняет систему водой при снижении температуры или при утечке.
  3. Контролирует гидростатическое давление внутри отопительной системы.
  4. Удаляет из системы отопления и собирает воздух и перенасыщенные пары, которые образуются внутри отопительного котла.

Устройство в разрезе

Откуда появляется воздух? Опять обратимся к физике. В 1 л воды растворено 40 мг воздуха. При повышении температуры растворимость воды сильно снижается, и воздух начинает выделяться из ее массы.

При высоких температурах выделение воздуха достигает практически 90%. А это достаточно большой объем. Выделенный воздух из воды перемещается с потоками теплоносителя вверх к расширительному баку, где собирается и выводится в атмосферу.

Как и у любого прибора, у расширительных баков есть свои недостатки, к которым относятся:

  • Большие размеры экспансомата. Иногда установить их в котельные проблематично из-за небольшой площади этого помещения. Отсюда и сложности в монтаже.
  • Теплоноситель, проходя через бак, отдает ему свое тепло. И, если его не утеплить, теплопотери возрастают.
  • Вероятность коррозии труб и радиаторов также увеличивается с установкой экспансомата.

Виды расширительных баков

По конструктивным особенностям расширительные баки разделяют на закрытые и открытые.

Открытые

Это прямоугольные или цилиндрические емкости, которые обычно устанавливают в самой верхней точке отопительной системы. Идеальным местом для их монтажа является чердак. Изготавливают такие устройства из металлического листа способом сварки. Часто после установки их утепляют современными теплоизоляционными материалами.

Такой расширительный бак снабжен двумя патрубками: входным и выходным. Первый подсоединяется к системе водопровода для пополнения необходимым объемом воды. Второй связан с канализацией для сбора излишков теплоносителя.

Открытый тип устройства

В конструкции этого вида есть один неприятный недостаток — уровень воды придется периодически контролировать визуально, потому что площадь испарения открытого бака достаточно большая. Чтобы восполнять объем воды, придется открывать входной патрубок с помощью вентиля.

К тому же, место установки нужно будет утеплить, да и сам монтаж сложен — ведь поднимать тяжелый бак придется в чердачное помещение.

Испарения из открытой части также создают некоторые затруднения, связанные с проведением антикоррозионных мероприятий — а это тоже затраты. Приплюсуем и тот факт, что открытый расширительный бак работает при пониженном давлении, а регулировать такую систему затруднительно.

Закрытые

Такого вида металлическая емкость имеет шарообразную или овальную форму, разделенную внутри на две части. Одна предназначена для воды, другая для воздуха. Между собой они разграничены прочной мембраной, в которую и поступает вода из отопительной системы. Это своего рода мешок, который может расширяться и сужаться. Поступившая в мембрану вода расширяет ее, и окружающий воздух вытесняется из бака через специальный клапан.

Устройства закрытого типа

Этот мембранный мешок изготавливается из термостойкой резины. Как только давление в системе начинает падать, мешок под действием силы сжатия сужается и выдавливает теплоноситель обратно в систему отопления. Воздух в сам бак поступает извне через тот же клапан.

Существует несколько вариантов конструкций закрытых расширительных устройств, где вместо воздуха используется азот под большим давлением или вода.

Но в целом есть две основные модели закрытых экспансоматов:

  1. С диафрагменной несменной мембраной. Это очень прочная конструкция, изготовленная по технологии холодной штамповки. Кроме того, она имеет антикоррозийную защиту внешней и внутренней поверхности бака. Внутрь конструкции устанавливается мембрана, которая прижимается к верхней поверхности посредством нагнетенного под давлением воздуха. Вода, попадая в мембрану, расширяет ее, сужая воздушное пространство.
  2. Фланцевая конструкция. Ее особенность заключается в том, что мембрана крепится к входящему патрубку с помощью фланцевого соединения. Это дает возможность, во-первых, менять мембрану по мере ее износа, а, во-вторых, теплоносителю не соприкасаться с поверхностями бака — что исключает необходимость проведения антикоррозионных мероприятий.

Закрытые расширительные баки обычно устанавливают около отопительных котлов. Можно около бойлера, если запланирована двухконтурная схема отопления со снабжением дома горячей водой. Эту конструкцию используют и в загородных домах в зависимости от мощности отопительного котла.

Зачем он нужен

Практически, все теплоносители для систем отопления представляют собой слабосжимающиеся жидкости.

Соответственно, возникает необходимость в использовании стабилизирующих устройств — мембранных расширительных баков для системы отопления (принцип работы), способных принять часть жидкости при увеличении объема и давления, и вернуть ее в контур циркуляции при снижении этих показателей.

Для компенсации объема теплоносителя в системе при изменении температуры применяют расширительные баки.

Среди них различают 2 вида устройств:

  1. открытые;
  2. закрытые (герметичные);

Открытые расширительные баки получили широкое распространение, но, постепенно, уступают место в системах отопления герметичным, поскольку, имеют ряд недостатков:

  • дополнительные расходы на установку, поскольку, они монтируются в верхней точке системы, чтобы создать необходимый уровень избыточного давления;
  • потери теплоносителя из-за естественного испарения, и, как следствие, необходимость постоянного контроля уровня жидкости и ее доливки;
  • опасность развития коррозионных процессов в системе за счет постоянного контакта нагретого теплоносителя с кислородом воздуха.

А вы знаете, какой надо купить насос для пруда? Прочитайте в полезной статье про лучшее оборудование для искусственных водоемов.

Какой нужен воздушный компрессор для пруда, написано на этой странице.

Герметичные расширительные баки таких недостатков лишены.

Устройство и принцип работы

Конструкция и принцип действия устройства становятся ясны уже из названия «мембранный бак».

Представляет он, герметично закрытую металлическую емкость, которая разделена на 2 камеры эластичной мембраной.

В одной из них – пневмокамере, содержится воздух или газ под давлением. В другую гидрокамеру поступает теплоноситель (про пластиковые резервуары для воды написано ).

Работает устройство следующим образом:

  • в состоянии равновесия, давление воздуха в пневмокамере компенсирует давление жидкости в системе отопления, объем гидрокамеры и теплоносителя в ней минимальны;
  • при увеличении давления жидкости в системе (в том числе, и при нагревании) увеличивается давление в гидрокамере, куда начинает поступать избыток теплоносителя;
  • за счет эластичности мембраны происходит уменьшение объема пневмокамеры, сопровождающееся ростом давления газа в ней;
  • как только увеличение давления в пневмокамере скомпенсирует рост давления в гидрокамере система снова приходит в равновесие.

При уменьшении давления теплоносителя в магистралях системы отопления протекают обратные процессы.

Сжатый в пневмокамере воздух (газ) расширяется, вытесняя жидкость из гидрокамеры в систему до тех пор, пока разница давлений не будет скомпенсирована.

Такая герметичная конструкция исключает контакт теплоносителя с воздухом, что существенно снижает вероятность развития коррозионных процессов не только в самом баке, но и в других элементах системы отопления – котлах, трубопроводах и т.д.

Кроме того, экспанзоматы (герметичные расширительные баки) в соответствии с СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» комплектуются предохранительными клапанами (клапанами безопасности), которые позволяют ограничить максимальное давление в системе на допустимом по условиям эксплуатации уровне.

За счет этого, расширительный бак выполняет функции устройства защиты для элементов отопительной системы.

А что вы знаете о лучших септиках для загородного дома, отзывы о которых опубликованы в полезной статье? Прочитайте о том, как можно создать систему канализации своими руками.

Как сделать труборез своими руками, прочитайте .

На странице: http://ru-canalizator.com/vodosnabzhenie/avtonomnoe/prud.html прочитайте, как сделать пруд для карпа на даче своими руками.

Разновидности гидроаккумуляторов

Для систем отопления производители выпускают баки, отличающиеся исполнением мембраны.

Мембраны для расширительных баков разделяются на:

  • баллонные;
  • диафрагменные.

Диафрагменная мембрана представляет собой несъемную перегородку, выполненную, чаще всего, из тонкого металла или эластичного полимера.

Основное отличие такого варианта – малая собственная емкость и способность компенсировать незначительные перепады давления в системе.

При нарушении работоспособности такого бака требуется его полная замена.

К достоинствам таких устройств относятся простота конструкции, надежность при эксплуатации и низкая цена.

Мембрана баллонного типа представляет собой установленную внутри бака емкость из высококачественной резины, стойкой к значительным перепадам температур.

Используется фланцевое крепление мембраны, что позволяет произвести ее простую и быструю замену (как сделать монтаж запорной арматуры трубопроводов своими руками, написано ).

К преимуществам баллонных мембран относятся:

  • широкий диапазон рабочих давлений, при которых допускается применение герметичного расширительного бака;
  • возможность замены мембраны, благодаря которой, ремонт устройства (про ручной труборез для пластиковых труб написано ) становится быстрее и обходится дешевле;
  • простота задания минимального (настроечного) давления для любой системы.

Выпускаемые производителями модельные ряды баков со сменными мембранами охватывают широкий диапазон не только давлений, но и объемов.

При этом, доступны устройства различного исполнения, для горизонтальной и вертикальной установки, с креплением на строительные конструкции или установки на ножках, что существенно увеличивает гибкость проектирования систем отопления.

Как правильно выбирать

Правильный выбор расширительного бака является одной из задач, решение которой обеспечит безопасность эксплуатации системы отопления, в целом.

При выборе мембранного расширительного бака следует обращать внимание на следующие характеристики:

  • материал мембраны, устойчивость ее к высоким абсолютным значениям давлений и температур и их перепадам;
  • материал корпуса и его покрытие, в том числе внутреннее (устойчивость бака к коррозии);
  • соответствие устройства санитарным и гигиеническим требованиям;
  • исполнение (способ монтажа, в том числе и цанговых фитингов для пневмотрубок — написано в этой статье).

Главной характеристикой, по которой производится выбор бака, является его объем.

Расчет оптимального объема

В некоторых источниках встречается совет по выбору объема расширительного бака в пределах 10% общего объема теплоносителя в системе отопления.

Такой метод определения вместимости расширительного бака (как рассчитать объем гидроаккумулятора для отопления) базируется на том, что коэффициенты теплового расширения теплоносителя даже при содержании гликоля до 90% и нагреве до 100 градусов не превышают величины 0,08.

Однако, этот вариант расчетов не учитывает давления в системе и может давать значительные погрешности.

Более точный метод расчета необходимого объема мембранного бака использует соотношение:

  • V = C * Bt / (1 — ( Pmin / Pmax)).

В этом выражении:

  • С – объем теплоносителя в системе;
  • Bt – коэффициент теплового расширения теплоносителя;
  • Pmin – начальное (настроечное) давление в расширительном баке;
  • Pmax – допустимое давление в системе (давление срабатывания предохранительного клапана).

Объем теплоносителя в системе определяется с учетом всех ее узлов. Этот параметр может быть получен из проектной документации на отопление.

Если же она недоступна, и определить точную величину показателя затруднительно, можно прибегнуть к ориентировочному расчету.

Суть его состоит в том, что объем теплоносителя в отопительных системах, напрямую, связан с отопительной мощностью – на каждый кВт приходится порядка 15 л жидкости.

Коэффициент теплового расширения жидкости определяется ее составом — чаще всего, в системах отопления частных домов и квартир используется вода, но не исключено и добавление в нее гликолей для улучшения характеристик.

Кроме того, этот коэффициент зависит от температуры теплоносителя.

Найти необходимые величины можно в таблицах объёма воды в трубе, которые приводятся в специальной литературе или на соответствующих интернет-ресурсах.

Максимальное давление в системе определяется минимальной из величин, допустимых для различных узлов. Именно на нее настраивается предохранительный клапан.

Настроечное (минимальное) давление бака соответствует первоначальному давлению в системе отопления при холодном теплоносителе.

Для большинства устройств существует возможность его точной регулировки штатными средствами (стравливания воздуха из бака или его накачкой обычным насосом).

Давление в баке можно контролировать при установке на него манометра.

Полученные в результате расчета значения дают увеличение объема теплоносителя в системе при его нагреве.

Бак выбирают по расчетному значению, с учетом коэффициента заполнения, округляя его в большую сторону.

Коэффициент заполнения бака зависит от начального и максимального давления и может быть найден по таблицам, которые предоставляют производители устройств или по таблицам в справочной литературе.

Требования, которые необходимо соблюдать при установке

Установка расширительного бака – задача не сложная (про устройства для крепления сантехнической арматуры и трубопроводов написано ). Выполнить все работы можно собственными силами.

Однако, при этом, необходимо, выполнять некоторые обязательные требования:

  • расширительный бак устанавливается в помещениях, температура воздуха в которых, всегда превышает 0 градусов;
  • установку герметичного бака производят в любом месте системы до разветвления;
  • поскольку, в процессе эксплуатации в бак поступает жидкость, вес его может значительно изменяться, что требует обратить особое внимание на надежность крепления устройства;
  • важным условием является соблюдение герметичности соединений.

Важно! Баки больших объемов (более 30 л), как правило, устанавливаются не на несущие конструкции. Большинство таких устройств имеют ножки для напольной установки.

Основная неисправность, которая может возникнуть в процессе эксплуатации мембранного бака – повреждение мембраны (какой купить цепной труборез для демонтажа, написано ).

В баках, где используется фланцевое крепление, замена поврежденной мембраны не вызывает затруднений.

Для этого следует:

  • остановить работу системы отопления;
  • демонтировать бак;
  • отвинтить крепежные болты на фланце и извлечь поврежденную мембрану;
  • слить из бака теплоносителя для системы отопления;
  • установить новую мембрану;
  • собрать бак (про клупп для нарезки резьбы на трубах прочитайте ).

После сборки, в бак закачивают воздух (газ), устанавливая в нем необходимую величину настроечного давления.

После этого бак монтируют в системе отопления и производят ее запуск.

Важно! Для сохранения работоспособности расширительного бака необходимо избегать перекоса мембраны при установке (или ее соскальзывания).

Для этого следует обеспечить равномерный прижим при затягивании болтов на фланце.

Необходимо отказаться и от использования герметиков, которые снижают трение между мембраной и корпусов, что может привести к ее соскальзыванию.

Принцип работы мембранного расширительного бака в системе отопления, наглядно показан в предлагаемом видеоролике.

Подписывайтесь на обновления по E-Mail:

Зачем нужен расширительный бак в системе отопления?

Водяное отопление было и остается у нас самым популярным. Чтобы эта система работала как следует, нужно поддерживать в сети стабильное давление. Эту задачу решает расширительный бак

Создание отопительной системы — дело дорогостоящее, и каждый ее элемент влечет за собой новые расходы. Является ли расширительный бак обязательным? Быть может, без него можно обойтись? Для ответа на этот вопрос вспомним азы физики. Как известно, нагретая жидкость имеет меньшую плотность, нежели холодная. Благодаря разнице этих значений возникает гидростатический напор, продвигающий горячую воду к радиаторам. Но уменьшение плотности приводит к увеличению объема. А значит, в сети образуются излишки теплоносителя, из-за которых давление в трубах будет возрастать вплоть до критических величин. Куда же их девать? Ответ очевиден — в отдельную емкость, а именно в расширительный бак. Вода или антифриз остаются в нем до остывания (и уменьшения объема). После этого жидкость вновь возвращается в трубопровод. Понятно, что расширительный бак — необходимый компонент системы отопления.

Схема отопления открытого типа

На что же следует обращать внимание при его выборе? Прежде всего — на тип отопительной системы. Их всего два. Открытая (самоточная) предполагает, что теплоносителем служит вода, циркулирующая по трубопроводам естественным образом, без использования каких-либо принуждающих механизмов. В данных системах используют баки без крышки, устанавливают их в самой верхней точке контура. Так как вода из такой емкости неизбежно испаряется, ее уровень нужно постоянно контролировать. Если пренебрегать этим, в трубах будет скапливаться воздух, мешающий работе обогревательных устройств.

В системах открытого типа нельзя использовать антифриз, так как он будет быстро испаряться из бака

В закрытой (автономной) отопительной системе есть насос, побуждающий жидкость к движению. Вся система герметична, а потому испарение теплоносителя исключено. Это, в свою очередь, позволяет использовать не только воду, но и антифриз. Очевидно, что и бак в такой схеме используют закрытый.

Конструкция закрытого расширительно бака

Механизм действия расширительного бака зависит от конструктивных особенностей установленной в нем мембраны. Устройство с мембраной в виде диафрагмы представляет собой стальную бочку или плоский прямоугольный бак, разделенный пополам резиновой перегородкой. Еще на заводе в его верхнюю камеру закачивают воздух, создающий начальное давление. А после установки на объекте в нижнюю часть емкости поступает теплоноситель, приводя гибкую мембрану в движение. Когда она ложится на зеркало воды/антифриза, систему можно запускать.

Во время работы излишки разогретого теплоносителя сбрасываются в бак, сжимая содержащийся в нем воздух. Это заставляет мембрану сместиться в воздушную камеру, и таким образом освобождается больше места для избытка жидкости. Когда вода/антифриз остывает, уменьшаясь в объеме, давление на диафрагму снижается, и она принимает начальное положение. Так регулируется давление в системе.

В баках с мембраной баллонного типа установлена резиновая емкость для теплоносителя, окруженная по периметру резервуара воздухом. При поступлении нагретой жидкости она растягивается, как надуваемый воздушный шарик, и возвращается к исходному размеру, когда теплоноситель остывает.

У баков такого рода есть два заметных преимущества. Во-первых, они позволяют точно контролировать давление в системе. Во-вторых, их мембраны можно заменять по мере износа, чего нельзя сказать о диафрагменных баках.

Многие производители снабжают свои изделия предохранительным клапаном. Он открывается и сбрасывает излишки воды, когда давление в трубах поднимается выше допустимого. Если у выбранной модели клапана нет, его стоит докупить отдельно.

Надо знать: расширительные баки синего цвета оснащены мембранами из пищевой резины. Они предназначены для систем водоснабжения. Красные используют только для отопления

Давление в системе отопления

Система отопления закрытого типа

До заполнения водой давление в трубах равно 1 атм. При заливке теплоносителя этот показатель сразу же меняется, даже если жидкость пока холодная. Причиной тому служит различное расположение элементов системы: при увеличении высоты на 1 м добавляется 0,1 атм. Это воздействие называется статическим. На него ориентируются, когда проектируют сети с естественной циркуляцией теплоносителя. Одно из основных преимуществ данной системы в том, что можно быстро стабилизировать отклонения в давлении, если таковые возникают.

В закрытой же системе образуется избыточное давление, возникающее при нагреве и расширении теплоносителя в трубах. Оно может меняться на разных участках магистрали, поэтому важно еще на этапе разработки проекта предусмотреть стабилизирующие устройства. Иначе велик риск того, что система выйдет из строя.

Отметим, что для автономных отопительных систем нет строго зафиксированного уровня давления. Его рассчитывают индивидуально, исходя из технических характеристик оборудования, этажности дома и других факторов. Как правило, цифры варьируются в диапазоне от 1,5 до 2,5 атм.

Монтаж

Обычно расширительный бак ставят рядом с котлом на обратной магистрали, чтобы облегчить техническое обслуживание. Один из важных моментов, на который следует обратить внимание — направление впускного клапана. Если он смотрит вниз, это позволяет слить теплоноситель, даже когда мембрана повреждена. Это очевидное преимущество. С другой стороны, многие специалисты считают, что, если клапан направлен вверх, следовательно, теплоноситель поступает сверху, а значит, исключается проникновение воздуха в емкость, где должна быть только жидкость.

Слишком частое срабатывание предохранительного клапана говорит о том, что неверно определен объем бака. Заменять емкость необязательно — можно просто подключить еще одну

Во избежание резких скачков в напоре бак лучше всего ставить перед циркуляционным насосом. Чтобы он не «закипел», его соединяют с обратным трубопроводом. Для большей безопасности желательно установить манометр и клапан ручной регулировки давления. После монтажа необходимо проверить, соответствует ли рабочее давление устройства тому, которое необходимо для эффективной работы отопительной сети. Если нет, придется сбросить воздух и прокачивать емкость до тех пор, пока показатель не придет к нужному значению.

Распространенные ошибки при монтаже:

— неверно определенный объем расширительного бака;

— непродуманное место установки, при котором доступ к баку затруднен;

— применение уплотнителей, не рассчитанных на использование в системах водоснабжения.

Скачки давления

Скачки давления — верный признак неисправности отопительной системы. Почему они происходят и как решить проблему? Рассмотрим основные причины.

Давление снижается. Следует выключить насос и проверить статическое давление. Если оно остается прежним, значит, неисправны циркуляционные насосы. Если продолжает падать, где-то в трубах или теплообменнике котла происходит утечка. Найти ее можно, отключая различные участки. Там, где ситуация нормализуется, и нужно искать повреждение.

Давление растет. Приведем список наиболее распространенных причин:

  1. Терморегулятор полностью закрыл клапаны и заблокировал подачу теплоносителя от котельной, чтобы снизить температуру обогревательных устройств. Решение очевидно — перенастроить прибор.
  2. В системе слишком много теплоносителя. Нужно перекрыть линию питания и наладить автоматику.
  3. Неправильно подобран диаметр труб — они слишком узкие, что приводит к возрастанию давления. Чем меньше диаметр — тем больше давление. У выходного патрубка котла этот показатель должен быть самым большим.
  4. Увеличена мощность циркуляционного насоса, либо в нем есть неисправности.
  5. Забитые фильтры или грязевик мешают движению теплоносителя. Нужна очистка этих компонентов.
  6. В трубах возникла воздушная пробка. Ее следует найти и спустить.
  7. Где-то закрыт кран или задвижка, что блокирует движение теплоносителя.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен, чтобы ничего не пропустить!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *