Принцип работы расширительного бака в системе отопления. Расчет объема, особенности установки и эксплуатации

Какой принцип работы расширительного бака в системе отопления закрытого и открытого типа? Какие они бывают и чем они отличаются? Хотите ли вы, чтобы ваша система отопления была надежной, эффективной и долговечной?

Если да, то эта статья для вас. Мы расскажем вам, какие бывают расширительные бачки, чем отличаются и где используются. Вы узнаете все об их расчете и монтаже. А также – на что обратить внимание при выборе расширительного бака.

Виды отопительных систем

Существует дав типа систем отопления – закрытая и открытая. В закрытой системе теплоноситель циркулирует по замкнутому кругу (см. рис. ниже). В открытой он приходит в систему отопления, отдает тепло и уходит из нее.

Централизованное отопление в многоэтажных домах – пример системы открытого типа. В здание попадает горячая вода, которая проходя по радиаторам и отдает свое тепло. После этого она возвращается в котельную, тепловую станцию и т.д.

Отопление закрытого типа работает по такой схеме:

1. Источник тепла (котел, тепловой насос, солнечный коллектор и т.д.) нагревает теплоноситель;
2. Теплоноситель поступает в систему отопления;
3. Проходя по отопительным приборам (теплый пол, радиаторы, фанкойлы) теплоноситель отдает тепло и охлаждается;
4. После прохождения системы отопления теплоноситель возвращается к источнику тепла.

Также существуют системы с естественной и принудительной циркуляцией. В первом случае теплоноситель перемещается по трубам за счет естественной конвекции. Во втором – его прокачивает по системе циркуляционный насос.

Система отопления закрытого типа. Теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру от котла к отопительным приборам.

Зачем нужен расширительный бак

В закрытых системах отопления объем теплоносителя изменяется в зависимости от его температуры (см. таблицу). Например, если воду нагреть с +40°С до +85 градусов, ее объем увеличится на 2,5%. Вам это покажется небольшим значением, но для системы отопления — это опасно!

ºС	Коэффициент расширения, %	ºС	Коэффициент расширения, %
0	0.013	65	1.98
10	0.027	70	2.27
20	0.177	75	2.58
30	0.435	80	2.9
40	0.782	85	3.24
50	1.21	90	3.59
55	1.45	95	3.96
60	1.71	100	4.34

Дело в том, что вода или теплоноситель не сжимаются – они оказывают давление на трубы, фитинги, отопительные приборы. Даже небольшое расширение может привести к протечкам. Чтобы его компенсировать используют расширительный бак.

Вода в центральных системах отопления не отличается качеством, в ней может содержаться воздух. Со временем он скапливается в верхних точках радиаторов, из-за чего они хуже отапливают помещение.

В замкнутых системах теплоноситель может вступать в реакцию с материалом системы отопления. из-за чего выделяется газ. Со временем некоторые компоненты теплоносителей также могут разлагаться с выделением воздуха или других газов.

Если по вашей замкнутой системе циркулирует обычная вода, она тоже может стать причиной появления воздушных пробок. В ней могут содержаться примеси, вступающие в реакцию с материалом труб, фитингов и отопительных приборов.

Расширительный бак служит своеобразным улавливателем и резервуаром для воздуха и газов. Попадая в него, они больше не возвращаются в общую систему. Установка бака помогает защититься от завоздушивания системы и вам не нужно будет спускать воздух из батарей отопления.

Как работает открытый расширительный бак

Открытый расширительный бак — это просто емкость, частично заполненная теплоносителем. Иногда в нем даже нет клапана для выхода воздуха, а просто отверстие.

У открытых расширительных баков есть два больших минуса. Первый – они подвержены коррозии, так как контактируют с открытым воздухом. Второй – их можно устанавливать только в системах с естественной циркуляцией.

Если у вас установлен циркуляционный насос, прогоняющий теплоноситель по системе, то дальше открытого расширительного бака он не пойдет. Теплоноситель просто заполнит бак и перельется.

Принцип работы закрытого (мембранного) расширительного бака

Конструкция закрытого расширительного бака отличается от закрытого наличием мембраны. Она непроницаема для воздуха и теплоносителя и делит емкость на две части.

Принцип работы мембранного расширительного бака прост. Когда теплоноситель нагревается, он увеличивается в объеме. Под давлением мембрана поднимается. Тем самым увеличивается общий объем системы отопления и на нее не оказывается дополнительного давления.

При охлаждении ниже заданной температуры теплоноситель сжимается. Мембрана опускается и объем системы отопления уменьшается. Так компенсируется вакуум, создаваемый сжатием теплоносителя.

Конструкция мембранного бака

Устройство расширительного бака закрытого типа весьма простое. В верхней части расположен ниппель, через который в камеру закачивается воздух. Он необходим чтобы уравновесить давление внутри емкости.

Прямо посередине бака расположена мембрана из резины или полиуретана. Она герметична, не пропускает воздух и теплоноситель. Мембрана делит бачок на две части. Нижняя камера предназначена для теплоносителя, который попадает туда из-за нагрева и расширения давления. Верхняя – для воздуха под давлением, который не дает теплоносителю сразу заполнить всю полость.

Внутреннее устройство расширительного бака мембранного (закрытого) типа.

Давление воздуха в бачке

Вода или теплоноситель в системе отопления всегда находится под давлением. В частных домах оно составляет 1.6-2 атм., в многоэтажных – в разы больше. Чтобы теплоноситель в нормальном режиме работы не терял давление, верхняя часть расширительного мембранного бачка должна быть заполнена воздухом.

Давление воздуха в верхней камере должно быть на 0,2 атм. ниже, чем давление теплоносителя в системе. Для закачки воздуха подойдет обычный велосипедный или автомобильный насос. Единственное что может понадобиться – переходник.

В верхней части расширительного бака находится ниппель с золотником. По принципу работы они такие же, как в автомобильных или велосипедных колесах. Чтобы спустить воздух достаточно нажать на небольшой язычок внутри него.

Некоторые производители заполняют бачок не воздухом, а азотом. На самом деле от этого эффективность его работы нисколько не изменится. Это рекламный ход – так вас пытаются принудить покупать более дорогое оборудование.

Расчет расширительного бака по формуле

Если вы не хотите вдаваться в тонкости, можно установить бачок емкостью 10% от всего объема теплоносителя. Но иногда лучше рассчитать все точно. При оборудовании большой системы отопления можно будет существенно сэкономить.

Чтобы рассчитать необходимый объем расширительного бака, нужно знать следующее:

• Минимальную температуру теплоносителя;
• Максимальную температуру теплоносителя;
• Объем системы отопления;
• Процент этиленгликоля или пропиленгликоля в теплоносителе.

Для расчета объема расширительного бака вам нужно воспользоваться формулой:

V = V1 x (Q – Q1)

• Q1 – коэффициент расширения при минимальной температуре (см. таблицы ниже);
• Q – коэффициент расширения при минимальной температуре (см. таблицы ниже);
• V1 – объем теплоносителя в системе отопления в литрах;
• V – объем расширительного бака в литрах.

Если в источнике тепла уже установлен расширительный бачок, то его нужно учесть. Для этого отнимите от полученного значения «V» емкость встроенного. Полученное число и есть необходимый объем вашего расширительного бака.

Коэффициент теплового расширения раствора этиленгликоля

t, °С	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
0	0.00013	0.0032	0.0064	0.0096	0.0128	0.016	0.0192	0.0224	0.0256	0.0288
10	0.00027	0.0034	0.0066	0.0098	0.013	0.0162	0.0194	0.0226	0.0258	0.029
20	0.00177	0.0048	0.008	0.0112	0.0144	0.0176	0.0208	0.024	0.0272	0.0304
30	0.00435	0.0074	0.0106	0.0138	0.017	0.0202	0.0234	0.0266	0.0298	0.033
40	0.0078	0.0109	0.0141	0.0173	0.0205	0.0237	0.0269	0.0301	0.0333	0.0365
50	0.0121	0.0151	0.0183	0.0215	0.0247	0.0279	0.0311	0.0343	0.0375	0.0407
60	0.0171	0.0201	0.0232	0.0263	0.0294	0.0325	0.0356	0.0387	0.0418	0.0449
70	0.0227	0.0258	0.0288	0.0318	0.0348	0.0378	0.0408	0.0438	0.0468	0.0498
80	0.029	0.032	0.0349	0.0378	0.0407	0.0436	0.0465	0.0494	0.0533	0.0552
90	0.0359	0.0389	0.0417	0.0445	0.0473	0.0501	0.053	0.0557	0.0584	0.0613
100	0.0434	0.0465	0.0491	0.0517	0.0543	0.0569	0.0595	0.0621	0.0647	0.0673

Коэффициент объемного расширения пропиленгликоля

t, °С	0%	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
0	0.00013	0.00014	0.00015	0.00015	0.00017	0.000175	0.000185	0.00019	0.0002	0.00021	0.00023
10	0.00027	0.00029	0.00031	0.00032	0.00035	0.00036	0.00038	0.0004	0.00042	0.00044	0.00047
20	0.00177	0.0019	0.00203	0.00208	0.0023	0.00239	0.00252	0.00262	0.00275	0.00288	0.0031
30	0.00435	0.00467	0.005	0.00511	0.00565	0.00587	0.0062	0.00644	0.00676	0.00707	0.00761
40	0.00782	0.0084	0.00899	0.00919	0.01017	0.01056	0.01114	0.01157	0.01216	0.0127	0.01368
50	0.0121	0.013	0.01391	0.01421	0.01573	0.01633	0.01724	0.0179	0.01881	0.01966	0.02117
60	0.0171	0.01838	0.01966	0.02009	0.02223	0.02308	0.02437	0.0253	0.02659	0.02779	0.02992
70	0.0227	0.0244	0.0261	0.02667	0.02951	0.03064	0.03235	0.0336	0.0353	0.03689	0.03972
80	0.029	0.03117	0.03335	0.03407	0.0377	0.03915	0.04132	0.04292	0.04509	0.04712	0.05075
90	0.0359	0.03859	0.04128	0.04218	0.04667	0.04846	0.05116	0.05313	0.05582	0.05834	0.06282
100	0.0434	0.04665	0.04991	0.05099	0.05642	0.05859	0.06184	0.06423	0.06749	0.07052	0.07595

Для того чтобы определить количества теплоносителя в системе отопления, вам нужно учесть объем:

• Подключенных приборов (радиаторы. магистраль теплого пола и т.д.);
• Труб;
• Коллектора (гребенки);
• Источника тепла (например, сколько теплоносителя находится в змеевике бойлера или котла).

Вычислить объем труб можно по формуле:

V = L x 0,0785 x D x D

• L – длина трубы отопления;
• D – диаметр в см;
• V – объем теплоносителя в трубе в литрах.

Объем теплоносителя в батареях вы можете посмотреть в спецификации или инструкции к ним. Если таковых нет, количество теплоносителя вы можете узнать в публикации статью «Объем воды в радиаторе отопления – алюминиевом, чугунном, биметаллическом».

Особенности выбора

Вам может показаться, что расширительный бачок имеет простую конструкцию и выбрать его можно только исходя из объема. Но есть еще несколько моментов, которые стоит учесть:

1. Материал мембраны должен быть стойким к реактивам и присадкам, которые используются в теплоносителях;
2. Внутренняя часть бака должна быть покрыта качественной краской или другим покрытием.
3. Защитное покрытие внутренней части емкости не должно вступать в реакцию с теплоносителем;
4. Мембрана должна быть устойчивой к высоким температурам;
5. Максимально допустимое давление в емкости должно соответствовать характеристикам вашей системы отопления;
6. Все соединения и швы должны быть стойкими к высокому давлению и гидроудару.

Установка и подключение

Если у вас есть навыки работы с сантехникой, то установить расширительный бачок не составит труда. Но перед тем как начать его монтаж, вам стоит ознакомиться с основными правилами установки:

1. Расширительный бак открытого типа должен находиться выше любого элемента системы отопления;
2. Мембранный бак объемом более 30 литров нежелательно крепить к стене, он должен стоять на подставке;
3. Нельзя устанавливать расширительный бак в помещении, где температура может опуститься ниже 0 °С;
4. Расширительный бак необходимо подключить к системе отопления до ее разветвления;
5. Если в системе предусмотрено несколько отдельных контуров, на каждый из них нужен свой расширительный бак;
6. Подключение расширительного бака к основной трубе должно производиться сразу перед насосом.

Схема подключения расширительного бака к системе отопления.

Теперь давайте рассмотрим пошаговый план действий:

В первую очередь нужно подсоединить к расширительному баку (1) тройник с сливным краном (2). Он понадобится чтобы сливать теплоноситель для обслуживания и снятия расширительного бачка. Для уплотнения всех резьбовых соединений используйте один из трех вариантов:

• Фум-лента;
• Пакля со специальной высокотемпературной пастой;
• Шнур с высокотемпературным герметиком.

К тройнику (2) подключите шаровый вентиль (3). Он нужен для перекрытия подачи теплоносителя в емкость. От него дальше пойдет труба, которая будет соединять расширительный бак с основной магистралью отопительной системы.

В основную трубу системы необходимо врезать обычный тройник (4). Он должен располагаться до циркуляционного насоса (5). Обратите внимание на подбор места установки расширительного бака и расположением тройника. Расстояние между ними должно быть небольшим – так будет удобнее соединить их между собой.

Когда определились с местом монтажа бачка, установите кронштейны, подставку или крепления. Помните, что вес бачка с теплоносителем будет зависеть от температуры в системе. Чем она выше, тем больше теплоносителя входит в бачок и тем он тяжелее. Кронштейны и крепеж должны выдержать его при полном заполнении.

Перед установкой необходимо проверить уровень давления в баке. Оно должно быть на 0,2 атм. меньше, чем в системе отопления. В большинстве случаев расширительный бак поставляется с уже закачанным в него воздухом. Если он пуст – вам придется накачать его самостоятельно.

Для закачки и спуска воздуха, проверки давления в верхней части расширительного бака есть ниппель. Он может быть скрыт под пластиковой крышкой, или просто закручен колпачком. Чтобы закачать воздух и проверить давление вам понадобится насос и обычный автомобильный манометр.

После того как все готово, можно крепить расширительный бачок к кронштейнам. Затем останется лишь провести от шарового вентиля трубу или шланг к тройнику. После того как все сделано, можно включать систему отопления для проверки.

Единственная проблема, которая может возникнуть при работе системы отопления – протечки. Они возникают в местах резьбовых соединений. Если вода или теплоноситель протекают на стыках, варианта три:

• Неплотно сделано уплотнение;
• Некачественная прокладка или уплотнительное кольцо;
• Повреждена резьба.

В любом случае нужно разобрать проблемный стык и осмотреть его. Если проблемы с резьбой – ничего не поделать, придется покупать и ставить новый фитинг. Если с ней все в порядке, то достаточно заменить прокладки и сделать новое уплотнение.

В этой статье мы постарались максимально подробно рассказать принцип работы расширительного бака в системе отопления, закрытой и открытой. Если у вас остались вопросы – можете задать их в комментариях. Не забудьте поделиться публикацией с друзьями