Зачем нужен, как работает и как подобрать расширительный бак для водяного отопления.

Современное частное домостроение в нашей стране , расположенной на широтах , где температурные колебания , в течение года , составляют более 50 градусов , предполагает наличие качественного и продуманного отопления . Раньше , для сельских изб , состоящих из одного — двух помещений , в большинстве случаев , хватало традиционной печи . Сейчас , когда размеры домов выросли , а количество отдельных комнат даже в небольшом доме , редко бывает меньше трех – четырех , современная концепция комфортного проживания , предусматривает обязательное наличие водяного отопления .

Виды и специфика расширительных бачков

Такой способ нагрева дома , в отличие от печного , может обеспечить одинаково комфортную температуру во всех помещениях . Жидкостное отопление , предполагает наличие производящей тепло установки – котла и теплоносителя , который циркулирует по трубопроводам между котлом и радиаторами , расположенными в каждом из отапливаемых помещений . Когда котел отключен , теплоноситель не нагревается и , за короткое время , его температура опускается до комнатной . Таким образом , получается , что температура теплоносителя периодически изменяется . Как хорошо известно , из курса физики , свойством любых тел является их расширение , при увеличении температуры . При нагревании теплоноситель увеличивает свой объем . Но , в замкнутом контуре , ему некуда деться , и тогда начинает расти его давление . Частые перепады давления « расшатывают » систему и быстрее приводят к нарушению герметичности её важных узлов . Решение – применять расширительный бак в системе отопления .

По своей сути , расширительный бачок это емкость , где жидкость имеет возможность увеличить или уменьшить свой объем . Его установка , позволяет избежать повышения , и понижения давления теплоносителя , при изменении его температуры . Установка расширительного бака обязательно производится при монтаже любой системы жидкостного отопления дома . Однако виды расширительных бачков отличаются , в зависимости от типа системы , которая спроектирована в каждом конкретном случае . Фактически , существуют два возможных варианта жидкостного отопления помещений : открытый и закрытый .

Что выбрать — открытую или закрытую систему

Открытая система отопления , представляет собой не полностью герметичную систему , с открытым верхом . Давление жидкости , зависит от места расположения емкости и уровне теплоносителя в нем . Чтобы было понятнее , открытую систему можно сравнить с наполненной на две трети кастрюлей воды без крышки , которая стоит на плите . Стенки и дно нашей кастрюли непроницаемы для жидкости и не дают ей вылиться , а верх открыт .

При нагреве нашей кастрюли , вода в ней увеличивает свой объем , и занимает уже не две трети , а , например , три четверти её объема , но оставшейся высоты её стенок все еще достаточно , чтобы не дать воде разлиться . В открытой схеме , роль верхней части нашей воображаемой кастрюли выполняет , как раз , емкость открытого типа . Такая емкость имеет негерметичный верх ( как правило , прикрытый крышкой ). Он располагается выше всего , чаще на чердаке , или в самом верхнем помещении строения .

Если не применяется принудительная циркуляция теплоносителя , открытый расширительный бак , устанавливается в верхней точке , сразу после котла . В этом случае максимально нагретый котлом теплоноситель , в соответствии с законами физики устремляется вверх и попадает в расширительную емкость , откуда уже изливается через трубы к радиаторам и , постепенно теряя тепло , возвращается назад к котлу . Такая конструкция имеет два штуцера – вход и выход , и открытый верх ( прикрытый негерметичной крышкой ). При использовании принудительной циркуляции , бачок может располагаться в любом её месте ( соблюдая принцип того , что он располагается выше всех остальных узлов ). В этом случае , к емкости достаточно подвести один штуцер снизу , чтобы жидкость имела выход в объем достаточной для её расширения при нагреве . Но такие схемы встречаются редко .

Открытые системы отопления создаются , в основном , для независимости от принудительной циркуляции и не требуют электрического питания для котлов и насосов для циркуляции воды . Их главный плюс — они работают , не зависимо от наличия , или отсутствия электроэнергии в доме .

Минус данных систем в том , что теплоноситель циркулирует относительно медленно , и очень трудно спроектировать и сбалансировать такую систему так , чтобы во всех помещениях дома можно было бы поддерживать одну заданную температуру . Преимуществом расширительной емкости открытого типа является возможность использовать её , для добавления в систему теплоносителя ( воды ), который можно просто заливать в емкость через его верхнюю крышку . Недостатком такой емкости является то , что через неё происходит неэффективный теплообмен , между теплоносителем и окружающей средой , как раз в том месте ( вверху строения ), где нагрев помещения меньше всего нужен . Расширительным баком открытого типа может служить любая емкость из подходящего материала , которую можно приобрести готовой , или заказать у сварщиков .

Закрытая система отопления — это замкнутый контур , в котором жидкость всегда находиться под определенным , заданным при её заливе , давлении . В такой системе уже применяется расширительный бак для отопления закрытого типа . Он имеет один штуцер , которым и присоединяется к трубе . Такой бачок представляет собой герметичный замкнутый сосуд , разделенный на две части — одну для газа , другую , для жидкости . Хорошо известно , что газ при увеличении давления , уменьшается в объеме сильнее , чем жидкость . Этот принцип и используется в расширительном баке закрытого типа . Когда , например , вода нагревается , её объем увеличивается за счет сокращения объема воздушной части емкости , и наоборот , когда температура падает — объем уменьшается , за счет вытеснения излишков жидкости из расширительного бака за счет давления воздуха .

Расширительные баки для закрытой системы бывают двух видов . Бак одного типа состоит как бы из двух разделенных водонепроницаемой мембраной частей . В одной части , располагается газ — атмосферный воздух , давление которого можно менять через обычный золотник . К другой части прикреплен штуцер , с помощью которого устройство присоединяется к трубе . При повышении температуры , мембрана изгибается в сторону воздушной части увеличивая объем бака и компенсируя рост давления .

Такая конструкция не разборная , и , в случае повреждения мембраны , подлежит замене целиком . У устройства другого типа , роль мембраны выполняет воздушная камера , которая работает по такому же принципу , сокращая свой объем при росте температуры жидкости и увеличивая при её падении . Но в такой конструкции , поврежденную мембрану уже можно заменить новой , без замены всего бака . Необходимо заметить , что оба типа баков весьма надежны и очень редко ломаются . Но устройство с мембраной , лучше всего располагать заливным штуцером кверху , чтобы при наполнении труб теплоносителем , исключить формирования в его водяной части воздушного кармана . Расширительная емкость в системе закрытого типа служит для регулирования давления .

За счет нагнетания воздуха в « газовую » часть бака давление теплоносителя растет , а стравливанием воздуха , давление можно уменьшить . Например , при монтаже отопления , залитый теплоноситель имеет атмосферное давление , которое зависит от того , на какой высоте располагается верхний уровень теплоносителя ( от этажности дома и высоты расположения верхней точки системы ). Располагается бачок в закрытой схеме , как правило , недалеко от входа уже потерявшей часть тепла жидкости в котел . Многие котлы производятся уже со встроенным расширительным баком , и , дублировать его дополнительным , не имеет смысла .

Сравнив все «за» и «против».

Рассуждать какой расширительный бак лучше , открытый , или закрытый бессмысленно , т . к . их применение обусловлено , выбором соответствующего типа отопительной системы . Но следует заметить , что бачок закрытого типа занимает меньше места , его удобнее обслуживать , т . к . он находиться вблизи котлового оборудования , как правило , в бойлерной и он теряет меньше тепла , чем бачок открытого типа . Кроме того , само присутствие в верхней части строения емкости с жидкостью представляет потенциальную опасность в плане протечки и порчи интерьера помещений дома . Сама закрытая система отопления выглядит привлекательнее открытой , т . к . циркуляции жидкости происходит без соприкосновения с воздухом , который , насыщая воду кислородом , способствует коррозии ключевых узлов .

Месторасположения расширительных баков так же зависит от выбранного типа отопления . Расширительная емкость открытого типа , как уже говорилось выше , располагается в самой верхней части , как правило , на чердаке дома , бачок закрытого типа – рядом с котлом , перед входом в него труб с остывшим теплоносителем .

Рассчитать объем достаточного расширительного бака можно по формуле : Объем расширительного бака = объем теплоносителя в литрах умноженный на 0 , 07 . Также поможет в подсчетах онлайн калькулятор , который с максимальной точностью выдаст вам нужное значение сразу же после того , как вами будут вписаны соответствующие параметры .

Если Вы используете емкость большего , чем нужно , объема — хуже точно не будет , если меньшего , он полностью не сможет компенсировать изменение давления , при нагреве теплоносителя , и оно будет колебаться .

Важно помнить:

При эксплуатации систем закрытого типа необходимо следить за давлением . Если , во время нагрева теплоносителя котлом , приборы контроля показывают увеличение давления , требуется регулировка давления в расширительном баке . Сильный рост давления при нагреве , означает , что воздушная часть бака потеряла давление и требуется определить , почему это произошло . Может быть , пропускает воздух золотник , или нарушилась герметичность камеры ( или мембраны ) — тогда требуется ремонт бака .
Лучше всего использовать расширительную емкость с системой автоматического сброса давления в случае превышения его пороговых значений .
При монтаже бака в систему отопления обязательно предусмотрите перед ним запорный кран , чтобы можно было отключить устройство от трубы для его ремонта , или замены , без слива всего теплоносителя из системы .

Зачем нужен теплоаккумулятор?

Теплоаккумулятор — емкость для накопления тепловой энергии для системы отопления, имеет как плюсы, так и минусы. Рассматриваем это устройство с разных сторон.

Теплоаккумуляторы делятся на несколько типов — основных два: твердотельные и жидкостные. Твердотельные теплоаккумуляторы чаще всего представляют собой довольно крупный отопительный прибор, в котором есть блок керамических блоков, которые запасают тепловую энергию и мощного электрического нагревателя. Они позволяют экономить электроэнергию в случае, если есть большая разница между дневным и ночным тарифом (и при большой разнице — быстро окупаются), но требуют большую выделенную мощность.

Второй тип — жидкостные теплоаккумуляторы . Они-то и представляют для нас сегодня основной интерес. Эти теплоаккумуляторы представляют собой хорошо изолированную емкость большого объема, в которой запасается теплоноситель системы отопления.

Установка теплоаккумулятора важна не только с точки зрения накопления тепловой энергии — например, теплоаккумулятор желателен (почти — обязателен) при установке твердотопливного котла. Объясняется это вот так: в случае, когда котел «раскочегарен», а система отопления уже нагрета, котлу надо сбрасывать излишки тепла (так как у таких котлов процесс горения практически не регулируется) — в этом случае может спасти теплоаккумулятор.

Помимо защиты системы от перегрева (с дровяным котлом) и накоплением тепловой энергии, теплоаккумулятор может выполнять функцию гидравлической стрелки — разделять котловой циркуляционный насос от контуров системы отопления (упрощается подбор насосов и регулирования гидравлики всех контуров):

Казалось бы, всем водяной теплоаккумулятор всем хорош, и можно подбирать его максимального возможного объема. Кстати,

1) чем больше объем теплоаккумулятора — тем больше тепла можно запасти

2) чем больше температура теплоносителя — тем больше тепла можно запасти

3) максимальная теплоемкость у воды — значит с ней тепла будет больше всего

При выборе водяного теплоаккумулятора не стоит выбирать емкость чрезмерного объема — ведь чем больше ее объем, тем дольше котел будет ее нагревать, а значит и сама система отопления не будет прогреваться до тех пор, пока теплоаккумулятор не станет теплым.

Ставьте лайки, если материал понравился и подписывайтесь на канал — и скоро я расскажу:

1) как ускорить время нагрева системы отопления при наличии дровяного котла и теплоаккумулятора

2) как правильно выбрать объем теплоаккумулятора

Зачем нужен расширительный бак в системе отопления

Чтобы разобраться, для чего нужен расширительный бак, следует ознакомиться с принципом работы и основными функциями такого резервуара. Не владея этой информацией, можно ошибочно подумать, что элемент не представляет особой ценности и просто занимает место в комнате. Однако на практике он выполняет массу важных задач и является незаменимой составляющей отопительной системы.

Расширительный бачок в открытой системе

За счет простоты монтажа, доступной стоимости и высоких показателей КПД расширительный бак в системе отопления открытого типа пользуется большой популярностью.

Преимущества открытых вариантов заключаются в следующем:

1. Простота конструкции. В некоторых случаях для обустройства обогрева не нужно приобретать дополнительные материалы, а рабочий резервуар можно хранить в гараже.
2. Открытые системы лишены проблемы появления избыточного давления, поскольку они связываются с атмосферой. Это избавляет от необходимости покупать предохранительный клапан.
3. К другим плюсам относится возможность использования бака для отведения воздуха.

Кроме плюсов, открытая система имеет и минусы. В первую очередь, это необходимость монтажа бака в самой высокой точке. Для этого важно позаботиться о хорошем утеплении чердачного перекрытия, иначе жидкость в резервуаре замерзнет при отрицательных температурах.

Принцип работы

Чтобы понять, зачем нужен расширительный бак, следует оценить его эксплуатационные характеристики, специфику работы и тонкости самостоятельного монтажа. В жидкостных системах отопления роль теплоносителя выполняет вода.

С помощью специального оборудования она перемещается на большие расстояния и обеспечивает полноценный обогрев построек с разной этажностью и площадью. Это способствует росту спроса на монтаж водяных систем.

Ключевым плюсом открытых систем является возможность функционирования без насосных устройств. Движение теплоносителя выполняется по термодинамическим принципам, поскольку горячая и холодная вода обладают разной плотностью, а трубы расположены под наклоном.

Задача расширительного бака для отопления заключается в автоматической стабилизации давления жидкости и хранении остатков разогретой воды.

Резервуар монтируется выше остальных узлов, а принцип его работы состоит из таких этапов:

• подача. Подогретый теплоноситель перемещается от электрического, твердотопливного или газового котла к радиаторам;
• обратка. Остатки теплой воды попадают в бачок, начинают остывать и возвращаются обратно в котловой агрегат. В результате цикл повторяется.

Если система оснащена однотрубной магистралью, обе процедуры происходят в одной трубе. В двухтрубных типах они независимы.

Где расположить

Поскольку контур открытой системы отопления замкнут, но не изолирован от внешнего воздуха и негерметичен, появление проблемы избыточного давления исключается. При этом расширительный резервуар должен устанавливаться в правильном месте — выше всех остальных узлов. Если не учесть это правило, теплоноситель просто выльется.

Еще высокое размещение способствует эффективному отведению воздуха. В составе жидкости всегда присутствует растворенный воздух, который может переходить в состояние газа и вступать в химическую реакцию с металлическими поверхностями в трубах и теплообменнике.

В некоторых случаях открытые резервуары совмещаются с магистралью обратки, что связано с особенностями конструкции или другими компоновочными соображениями.

Однако они остаются в самой высокой точке контура, к которой подводится труба. При таком монтаже понадобится установить специальные клапаны для отведения газов.

Какой объем бака потребуется

Разобравшись, зачем нужен расширительный бачок в открытой отопительной системе, можно переходить к следующему вопросу — выбору объема резервуара. Строгие ограничения или нормированные правила на этот счет отсутствуют.

Главное — оценить показатели коэффициента расширения жидкости при нагреве, емкость всей системы и оптимальный режим работы, чтобы определить, каким будет конечный объем жидкости.

Еще необходимо учитывать «переменный объем», компенсирующий расширения. На верхней границе фиксируют патрубок перелива, а выше уровня воды оставляют свободное место. Поэтому показатель в 5% является условным, а опытные специалисты рекомендуют придерживаться следующего соотношения — объем резервуара +10% объема системы.

Чтобы определить второй показатель, нужно руководствоваться такими принципами:

1. Если монтаж системы выполнен, достаточно провести несколько замеров с помощью специального прибора — водомера. Он позволит определить, какое количество жидкости поместится в расширительный бак для водоснабжения или для отопления частного дома путем обогрева радиаторов. Способ демонстрирует высокую точность, но малоэффективен, поскольку важно получить результат для монтажа водопровода, труб отопления и других узлов.
2. Некоторые мастера используют соотношение 15 л на 1 кВт мощности котельной установки. Методика непопулярна из-за большой погрешности.
3. Объем отопительной системы можно определить с помощью несложных расчетов. Если проектом предусмотрен монтаж бака с контурами труб разного диаметра, котлом и радиаторами, необходимо совместить объемы всех узлов и получить искомую величину. Изначально, подобный способ может показаться достаточно сложным, но на практике все намного проще. К тому же, в сети можно найти специальные онлайн-калькуляторы, позволяющие получить точные значения за пару минут.

Если расчеты осуществляются для получения оптимального объема бака, то сам резервуар учитывать не нужно.

Расширительный бак для отопления закрытого типа

Основным достоинством резервуара для закрытой системы отопления являются его компактные размеры и возможность монтажа на любом участке контура.

При монтаже согласно утвержденным нормативам, четкие ограничения в выборе места установки отсутствуют. Однако на многих схемах резервуар располагается возле насоса.

За счет герметичности бака, давление внутри контуров может расти до высокого уровня. Чтобы защитить конструкцию, важно предусмотреть наличие «группы безопасности».

Она состоит из следующих узлов:

1. Предохранительный клапан с заданным верхним порогом давления.
2. Воздухоотводчик с поддержкой автоматизации.
3. Манометр или манометр с термометром для выполнения контрольно-измерительных задач.

Однако необходимость организации «группы безопасности» не является минусом, поскольку она объясняется спецификой работы системы.

Устройство и принцип работы

Чтобы определить, какой расширительный бак нужен для отопления, следует изучить устройство и принцип работы конструкций для закрытой отопительной системы. Исполнение подобного резервуара достаточно простое. В зависимости от модели оно может немного отличаться, при этом специфика работы остается одинаковой.
Она подразумевает разделение герметично закрытой жидкости в 2 камерах с помощью специальной эластичной перегородки. Одна часть соединяется с помощью патрубка к контуру системы и называется водяной. Вторая (воздушная) предназначается для организации оптимального давления.

Конструкцией бака предусмотрено наличие таких составляющих:

1. Корпус бака.
2. Резьбовой патрубок.
3. Ниппель или золотник.
4. Мембрана.
5. Водяная и воздушная камеры.

В качестве корпуса в большинстве случаев используется сборная штампованная конструкция цилиндрической формы (на рынке доступны и другие варианты).

Внутренняя поверхность стенок обладает защитным покрытием против коррозии и эмалевым слоем. Цвет корпуса красный, поскольку в магазинах предлагаются и резервуары-гидроаккумуляторы, которые отличаются синей окраской, оповещающей о невозможности работы с горячей жидкостью.

На резервуаре находится резьбовой патрубок для подключения бака к отопительному контуру. Ведущие производители поставляют в комплекте с резервуаром фитинги и накидную гайку-американку, которая упрощает процесс монтажа.

На противоположной стороне корпуса размещается ниппель или золотник, напоминающий велосипедный. С его помощью выполняется подкачка давления в воздушной камере.

Следующим важным узлом является мембрана, разделяющая внутренний объем бака на 2 отдельные части. В некоторых случаях устанавливается дополнительный мембранный бак, который задействуется при выходе из строя основной мембраны. По такому принципу необходим расширительный мембранный бак.

Для изготовления этой детали используются эластичные материалы с минимальным показателем диффузии. Долгое время их роль выполнял каучук, но из-за недолговечности он потерял свою популярность. В современных устройствах принято закреплять этилен-пропиленовые или бутиловые элементы.

Роль воздушной камеры заключается в создании избыточного давления, которое опускает мембрану вниз и обеспечивает минимальный объем водяной камеры до полного заполнения.

Когда система заполняется жидкостью и включается в работу, контур нагнетает давление, а поверхность мембраны начинает изгибаться — это указывает на увеличение объема водяной камеры.

В зависимости от интенсивности нагрева, степень расширения может быть разной. Излишки теплоносителя перемещаются в водяную камеру бака, где они остывают, приобретают прежний объем, а мембрана отжимается вниз. В результате подобных действий обеспечивается оптимальный баланс давления.

Нередко мембрана может обладать нетрадиционной формой. Так, в продаже доступны баки баллонного типа, где она представляет собой эластичный баллон с герметично закрепленными краями.

Этот резервуар выполняет роль водяной камеры, а оставшееся пространство используется в качестве воздушной камеры с заданным давлением. В случае расширения жидкости, стенки мембраны начинают растягиваться, и она становится погожей на грушу. При этом объем камер с воздухом уменьшается, а значения давления продолжают расти.

Какой объем должен быть у расширительного бака в закрытой системе отопления

На рынке можно найти целые серии баков с разными показателями рабочего объема. Чтобы найти наиболее оптимальный вариант, нужно провести некоторые расчеты, руководствуясь следующей формулой: Vб = Vс × k / D.

Значение Vб указывает на минимальный объем резервуара, Vc — отображает общий объем отопительной системы, а k является показателем коэффициента расширения жидкости.

D — коэффициент эффективности резервуара, который можно определить с помощью такой формулы: D = (1m — Qб)/(Qm + 1).

Qm является верхним показателем допустимого давления в отопительной системе и определяет усилие срабатывания клапана из «группы безопасности.

Qб указывает на предварительно созданное давление в камере воздушного типа. При наличии встроенной подкачки подобный показатель будет указан в технической документации. Иногда уровень давления регулируется автомобильным насосом с манометром.

Чтобы упростить процесс расчета объема, можно воспользоваться специальными онлайн-калькуляторами.