Как выбрать и настроить расширительный бак в системе отопления дома

Эффективная работа отопительной системы возможна за счёт движения теплоносителя, который постоянно движется по трубам. Во время нагревания или охлаждения жидкости она увеличивается или уменьшается в объёме. Расширительный бак для отопления позволяет увеличивать вместимость воды в системе во время нагревания без протечки жидкости.

Как работает и для чего нужен

Как мы уже говорили, компенсационная ёмкость нужна для эффективной бесперебойной работы отопительной системы. Это приспособление собирает в себе расширившуюся в результате нагревания жидкость, предотвращает аварии и протечки. Во время охлаждения теплоноситель равномерно распределяется по трубам.

При отсутствии расширительного бака рабочее давление поднимется до критической точки в 3 атмосферы, в результате чего произойдёт срабатывание аварийного клапана и сброс лишней жидкости. Кроме отопительной системы расширительный бак используется в горячем водоснабжении.

Устройство расширительного бака

После использования горячей воды из бойлера, этот прибор наполнится холодной жидкостью. Во время нагревания ей некуда будет деваться и случится авария. Компенсационная ёмкость и служит для предотвращения подобных аварий. Вместо резервуара в системе горячего водоснабжения можно использовать аварийный клапан, но частые его включения приводят к появлению течи и повреждению прибора.

Основными функциями расширительного бака считаются:

• Сбор лишнего теплоносителя;
• Заполнение труб водой при нехватке жидкости;
• Сбор накопившегося воздуха или водяного пара, который выделяется в результате работы отопительной системы;
• Балансирование рабочего давления за счёт увеличения или уменьшения объёма жидкости.

Схема работы расширительного бака

На данный момент на строительном рынке можно найти множество разных моделей компенсационных ёмкостей. Все эти приборы можно условно поделить на два вида: открытые и закрытые. Несмотря на внешнее сходство, монтаж этих приборов проводится по различным технологиям.

Расчёт объёма

Процесс расчёта объёма расширительных баков открытого и закрытого типа несколько отличается. Резервуар для открытой отопительной системы делают из листового металла. В ёмкости присутствует отверстие для подачи теплоносителя в систему.

Подобные приборы могут иметь и другое отверстие, которое располагается в верхней части и служит для отвода лишней жидкости в канализацию. В некоторых случаях к открытому расширительному баку теплоноситель (вода) подаётся в автоматичном режиме, по мере убывания.

При проектировании отопительной системы важно рассчитать объём компенсационного бачка. Основным значением, от которого отталкиваются все расчёты, считается общий объём воды в системе, например, 100 литров.

Данная система расчёта, так называемый народный метод, может применяться и для компенсационных ёмкостей закрытого типа. Кроме этого существует более точный метод подсчёта объёма резервуара. Нам понадобятся следующие данные:

• ОВ – объём увеличения теплоносителя при нагревании. Для воды это значение не превышает 5%, у антифриза в пределах 6%;
• ВК – общий объём теплоносителя в контуре отопительной системы. Количество воды можно измерить вёдрами или при помощи специального счётчика, который устанавливается на сливной трубе;
• ДС – максимальное давление в контуре и котле (такая информация предоставлена в инструкции к отопительному прибору);
• ДБ – давление в расширительном баке.

Для точного подсчёта объёма компенсационного бака закрытого типа применяется следующая формула:

Если сравнить результат объёма расширительной ёмкости подсчитанного по народному методу со значением, полученным из формулы, то второй результат будет меньшим. При небольшом превышении величины резервуара от требуемого значения необходима правильная настройка, что будет способствовать эффективной работе прибора.

Давление

Определение объёма закрытого расширительного бака считается важным, но не основным аспектом правильной работы отопительной системы. Этот прибор состоит из двух частей, связанных между собой резиновой прокладкой. Воздух и вода, которые находятся в этих двух резервуарах, не контактируют. В ёмкости для воздуха установлен ниппель, через который закачивают кислород и создают необходимое давление.

В процессе нагревания жидкость заполняет одну из камер бака. При условии повышенного давления в резервуаре с воздухом, резиновая прокладка не будет деформироваться. Это приводит к тому, что компенсационный бак не выполняет свои функции.

В системе горячего водоснабжения давление воздушной камеры бака устанавливают на 0,2 атмосферы больше от верхнего уровня насоса.

Пластиковый бак для отопления открытого типа

Стандартным материалом для расширительного бачка считается металл, но такие ёмкости часто поддаются коррозии под воздействием воздуха и воды. Выходом из сложившейся ситуации будет установка пластикового резервуара, например, пластмассовой 20-литровой канистры с обрезанным дном, или пластикового ведра.

В нижней части подобной ёмкости на резинке устанавливают кран, затем закрепляют кусок шланга, который надёжно фиксируется в металлическом трубопроводе.

Установка в системе отопления закрытого типа

По мнению экспертов, установка подобного прибора может проводиться в любой точке отопительной системы, но лучше всего закреплять расширительный бак на трубопроводе перед циркуляционным насосом.

Монтаж ёмкости может осуществляться в любом положении, но верхнее расположение воздушной камеры считается оптимальным вариантом. В данном случае пузырьки воздуха будут стремиться кверху. Они не попадут в теплоноситель, что предотвратит возникновение аварийных ситуаций даже при повреждении прокладки. Для отвода скопившегося воздуха в закрытой системе отопления предусмотрен специальный клапан.

Прибор фиксируют на трубе при помощи фитингов на тройнике, перед бачком и после устанавливают кран. Он необходим для проверки и обслуживания устройства перед запуском отопительной системы. Чтобы определить исправность ёмкости, перекрывают кран, включают отопление и наблюдают за показаниями манометра.

Когда стрелка достигнет единицы, открывают вентиль и смотрят на циферблат манометра. При исправности резервуара давление должно опуститься до 0,2 атмосферы. Это связано с вытеснением лишней жидкости.

Во время эксплуатации отопительной системы возникают случаи, когда объёма компенсационной ёмкости не хватает для эффективной работы отопления. В этом случае нет необходимости снимать бачок и заменять его большим по объёму резервуаром. Будет целесообразнее установить дополнительную ёмкость.

Схема подключения расширительного бака в систему отопления закрытого типа

Если расширительный бак устанавливают в отопительную систему с естественной циркуляцией теплоносителя, то здесь необходим паровой клапан. Основной задачей такого прибора считается сброс лишнего давления, которое возникает во время нагревания жидкости выше рекомендованных температур.

Установка в системе отопления открытого типа

Вода или другой теплоноситель в таком приборе имеет непосредственный контакт с воздухом, что считается основным недостатком такой системы. Дело в том, что высокая концентрация кислорода часто приводит к разрушению металлических стенок трубы.

Правильно установленная расширительная ёмкость реагирует на изменение уровня воды, эффективно выводит скопившийся воздух, ведь кислород будет стремиться кверху. Циркуляционные насосы в таких отопительных системах устанавливаются редко. Теплоноситель здесь перемещается медленно, самотёком, поэтому трубы должны выставляться под определённым наклоном.

Схема монтажа расширительного бачка в открытую систему отопления, где он находится в самой наивысшей точке

На практике применяют несколько способов установки расширительного бака:

• На подаче в верхней части контура над котлом. В данном случае теплоноситель, находящийся в ёмкости, будет иметь максимальную температуру. Работа системы сопровождается тихими звуками, напоминающими кипение воды;
• Для предотвращения проблем посторонних шумов компенсационную ёмкость устанавливают на обратке.

Комбинированный способ подразумевает установку двух бачков: на подающем и обратном трубопроводе.

Расширительные бачки для системы отопления закрытого типа — виды, выбор, монтаж

В подавляющем числе индивидуальных домов собственникам приходится самостоятельно решать проблемы выбора вида и монтажа автономной отопительной системы. Большинство хозяев отдают предпочтение варианту с принудительной циркуляцией теплоносящей жидкости, в котором нашли применение специальные расширительные бачки для системы отопления закрытого типа.

Перед выбором расширительного (накопительного, мембранного) гидробака полезно изучить его принцип действия, правила подбора объема и настройки. Также важно исполнять рекомендации специалистов по монтажу расширительного резервуара, установить его правильно и в нужном месте отопительного контура.

Рис. 1 Примеры применения расширительных бачков

Разновидности бытовых отопительных систем с жидким теплоносителем

Существует множество различных вариантов отопления индивидуальных домов. Помещения можно обогревать электрическими конвекторами, тепловыми насосами, нагревательными электрокабелями, плитами, пленками, получать тепловую энергию при помощи солнечных батарей.

Однако в повседневной реальности в силу ряда причин большинство потребителей используют водонагревательные котлы, теплоноситель от которых направляют в контуры теплых полов или на радиаторные теплообменники. При этом различают следующие два основных вида гидравлических отопительных систем.

Рис. 2 Схема гравитационной системы

Самотечная

В самотечных (гравитационных) системах, как следует из названия, циркуляция отопительной жидкости по контуру происходит естественным путем.

Связано это с простым физическим законом, согласно которому нагретая вода имеет более низкую плотность, чем холодная. В итоге, после подогрева в котле, она выталкивается холодными водными массами и поднимается вверх.

Нагретый тепловой носитель заполняет расширительный бачок и растекается вниз по контуру с теплообменными радиаторами. Самотечная система имеет следующие особенности:

• Накопительный бак для поддержки напора делают с открытой крышкой. В итоге наблюдается постоянное испарение жидкости и ее приходится регулярно пополнять, что создает значительные эксплуатационные неудобства.
• В открытой системе отопления нельзя использовать недорогую ядовитую незамерзающую жидкость этиленгликоль. В качестве незамерзайки придется применять пропиленгликоль, стоимость которого в два раза выше, или обходиться обычной дистиллированной водой.
• Рабочий напор в самотечных системах редко превышает показатель в 1 бар и требует для его получения поднятого на высоту в 10 м от котла гидробака. Этого явно недостаточно для длинных отопительных контуров с радиаторными теплообменниками и тем более теплых полов. В итоге в самотечную систему отопления часто устанавливают дополнительный циркуляционный электронасос.
• Скорость движения теплоносителя в гравитационных контурах невелика, поэтому для обеспечения хорошей теплопередачи требуется использование трубопроводов больших диаметров в 32 или 40 мм.

Рис. 3 Бачки гравитационных систем

Отопление в частном доме из полипропиленовых труб – нюансы, расчет. Возможно будет интересно подробнее почитать про организацию системы отопления из полипропиленовых труб в частном доме.

• Трубопровод в гравитационных системах отходит к теплообменным приборам сверху вдоль стен, что не способствует повышению эстетичного внешнего вида помещений.
• Если расширительный бак в системе отопления открытого типа находится на чердаке, и он не отапливается, его придется хорошо утеплять для снижения тепловых потерь.
• Также процесс нагрева воды сопровождается некоторым шумом, что ухудшает комфортность проживания в жилых комнатах.
• Так как тепловой носитель контактирует с воздухом, он насыщается кислородом. Это приводит к ускоренной коррозии металлических элементов котла, запускает процессы разложения незамерзающих жидкостей.
• Весомым преимуществом гравитационной системы можно считать возможность ее работы при отсутствии электроэнергии, однако и это утверждение является не совсем корректным, так как большинство нагревательных котлов не могут нормально функционировать при отсутствии электричества.
• Более важное достоинство заключается в верхнем расположении расширительного бака в открытой системе. Благодаря этому эффективно решается проблема отвода воздуха и можно обойтись без ряда воздухоотводчиков. Это позволяет сэкономить некоторые финансовые средства.

Рис. 4 Закрытая схема

Закрытого типа

При рассмотрении открытой системы отопления были приведено довольно много недостатков, которые имеет такая схема подключения. Это привело к широкому использованию другой схемы с закрытым гидробаком и принудительной подачей рабочего тела.

В закрытой системе отопления тепловой носитель не имеет контакта с окружающей средой, что позволило получить следующие ее особенности:

• Теплоносителем может являться вода или любой вид ядовитых незамерзаек — они не могут покинуть пределы контура.
• Применение для перемещения теплового носителя циркуляционного насоса позволило регулировать скорость потока и соответственно варьировать время обогрева помещений. Связано это с тем, что практически каждый циркуляционник имеет 3 положения переключения скоростей.
• Получение любого давления в системе не вызывает каких-либо сложностей. В контур просто нагнетают жидкость с рабочим напором, который контролируют манометром.
• Закрытый гидробак имеет гибкую и эластичную мембрану, что существенно снижает последствия гидравлических ударов.
• Нагрев теплоносящей жидкости в контуре не сопровождается повышенными шумами.
• Так как трубопровод отходит от котла снизу и не поднимается вверх, его можно прокладывать под полом или снизу вдоль стен. Это не портит внешний эстетичный вид помещений в отличие от гравитационных систем.
• Считается, что система с принудительной циркуляцией не может работать при отсутствии электроэнергии. Однако выходом из положения может быть использование бензиновых генераторов, которые способны длительное время вырабатывать электроток при его отсутствии, потребляемый в основном работающими электронасосами.

Рис. 5 Конструкция и материалы изготовления отопительных гидробаков

Зачем нужен расширительный бак

Не стоит путать бак для системы отопления с гидравлическим аккумулятором, который нашел применение в системах индивидуального водоснабжения, невзирая на то, что они выполняют примерно одинаковые функции. Разница между этими приборами заключается и в их названии: первый вид собирает расширившуюся в объеме рабочую среду, а второй ее аккумулирует (накапливает) в своем резервуаре.

Расширительный бак для систем отопления играет следующую роль:

• Общеизвестно, что при нагревании вода становится менее плотной, что при сохранении той же массы приводит к ее увеличению в объеме. Если нагреть 100 литров воды с температурой в 20 °С до 90 °C, то ее объем вырастет на 3,5 литра. Именно сбор увеличившейся в объеме жидкости — главное назначение расширительного бака.
• Как и гидравлический аккумулятор в водопроводной магистрали, расширительный бак препятствует повреждению оборудования, трубопроводов, арматуры от гидроударов.
• Закрытый расширительный гидробак стабилизирует давление во всем контуре при различных температурных параметрах рабочего тела, препятствует его резким перепадам.

Рис. 6 Устройство и функционирование мембранного бачка

Устройство расширительного бака и принцип его работы

Чтобы не вводить покупателя в заблуждение, расширительные баки выпускают красного цвета. Приборы от некоторых производителей и зарубежных поставщиков иногда имеют другие цвета — белый, серый, черный.

Типовой расширительный бак конструктивно выполнен в виде двух запрессованных друг с другом половинок, основной материал изготовления которых — углеродистая сталь, покрытая эпоксиполиэфиром или иными лакокрасочными материалами.

Между ними расположено эластичное полотно (мембрана), выдерживающая температурные нагрузки до 100 °С. Материалом изготовления большинства мембран выступает EPDM (этилен-пропилен-диеновый термополимерный каучук).

Конструкция бака может быть разборной или не разборной в зависимости от производителя. Поэтому у не разборных моделей при повреждении мембраны резервуар придется менять.

В зависимости от емкости, гидробаки имеют конструктивное исполнение для подвешивания на стену или установки в напольное положение на ножки. Их объем может колебаться в довольно широких пределах от нескольких единиц до многих сотен литров.

Спереди типового резервуара находится резьбовой штуцер (обычно размером 3/4 дюйма), посредством которого производят подключение расширительного бака к системе отопления. Сзади емкости расположен ниппель, из которого производится закачка или спуск воздуха.

Также на рынке можно встретить конструкции в виде двух приплюснутых половинок, их подсоединительный штуцер и ниппель размещаются сбоку на одной стороне.

Принцип работы расширительного бака довольно прост. Увеличившаяся в объеме, как результат нагревания, жидкость затекает в бак и давит на мембрану. Она прогибается внутрь и обеспечивает таким образом постоянный напор в системе. Охлаждаясь, теплоноситель уменьшается в объеме и выдавливается мембраной обратно в контур.

Рис. 7 Расширительные бачки для системы отопления закрытого типа бренда Valtec их характеристики и размеры

Каким должно быть давление в системе отопления, как поднять или снизить. Чтобы было тепло в доме теплоноситель должен постоянно циркулировать по системе отопления, а если в системе низкое давление, то батареи будут холодными. Почитайте в отдельной статье про давление в системе отопления, и способы его увеличить!

Расширительные бачки для системы отопления закрытого типа — правила выбора

При покупке мембранного расширительного бака руководствуются следующими соображениями.

Главным критерием его выбора служит объем резервуара. Так как нагретая вода расширяется примерно на 3,5%, при заполнении измеряют количество залитой в контур жидкости и из этих данных находят требуемую емкость гидробака.

Следует учитывать и то, что расширительный бачок для увеличения срока службы мембраны не должен заполняться в полном объеме. Также при использовании незамерзаек их тепловое расширение немного выше, чем у обычной дистиллированной воды.

Поэтому общепринято подбирать объем гидробака в 10% от количества теплового носителя.

Не стоит забывать и о том, что некоторые котлы оснащены внутренним небольшим расширительным бачком. В этом случае внешний мембранный бак выбирают чуть меньшей емкости с учетом внутреннего котлового.

Рис. 8 Схема правильного монтажа мембранного гидробака

Как установить расширительный бак в системе отопления

Перед тем, как подключить расширительный бак, необходимо выставить правильное давление воздуха внутри его емкости относительно напора в отопительном контуре.

Для этих целей руководствуются следующим алгоритмом действий:

• По паспортным данным находят максимум давления отопительной жидкости в котле. К примеру, если оно равно 3 бара, то в системе отопления закрытого типа должен поддерживаться напор приблизительно в 2 раза ниже, то есть 1,5 бара. Соответственно в гидробаке внутреннее давление воздуха на мембрану должно быть на 10 — 15% ниже, то есть необходима его настройка примерно на 1,3 бара.
• Давление воздуха внутри бака проверяют измерительным прибором, для чего откручивают защитную крышку с заднего ниппеля и приставляют к нему манометр. Если нужно, воздух спускают или подкачивают его ручными автомобильным, велосипедным насосом.

Установка расширительного бака в системе отопления должна осуществляться по следующим правилам:

• Резервуар располагают в месте, удобном для его демонтажа, техобслуживания и проведения ремонтных работ.
• Основной вариант, куда крепить бачок — близлежащая стена, вдоль которой проложен трубопровод.
• Напольные приборы не должны располагаться вплотную к стене.

Правильное месторасположение мембранного бака — непосредственно перед циркуляционным электронасосом и как можно ближе к нему.

• Сам циркуляционник следует подключать в линию обратки. Таким образом, насос непосредственно всасывает жидкость из накопительного резервуара и проталкивает ее далее по контуру.
  Преимущества такого расположения — одинаковое давление на любых участках отопительного контура, а также более высокий эксплуатационный срок оборудования из-за пониженной температуры рабочей среды. Стоит отметить, что если монтаж расширительного бака системы отопления произведен после циркуляционного электронасоса, напор теплового носителя на разных участках отопительной магистрали может отличаться.
• Расположение расширительного бачка строго по вертикали резьбовым подсоединительным патрубком вниз наиболее предпочтительно. Это предотвратит собирание в нем жидкости и увеличит эксплуатационный срок, снизит вероятность засорения проходного канала грязью.

• Для ремонта и обслуживания мембранного бака с возможностью его снятия, прибор в систему отопления подключают через отсечной шаровой вентиль.

Рис. 9 Стоимость и разновидности баков

Расширительные бачки для системы отопления закрытого типа играют важную роль в любой закрытой отопительной системе. На рынке реализуют широкий ряд подобных приборов различных объемов, нужные параметры которых довольно просто рассчитать самостоятельно. При монтаже следует установить давление воздуха внутри расширительного резервуара чуть ниже напора в контуре отопления и соблюдать пару простых правил при расположении прибора на трубопроводе и в пространстве.