Расширительные баки для газовых котлов: устройство и регулирование давления

Отопительное оборудование всегда рассчитывается на определенное давление и напор в системе. Не являются исключением из этого правила и газовые котлы. Поддерживать стабильность параметров им помогают расширительные баки для газовых котлов.

Особенности

Вопрос о том, как должны в норме работать эти баки, связаны или с нарушениями при эксплуатации, или с потребностью в техническом обслуживании. Главная цель использования бачка состоит в устранении эффекта расширения нагревающейся воды. Оно становится все больше, но объем труб, радиаторов и накопительных резервуаров конечен. В закрытых отопительных контурах обязательно заполнение на 100%, и это значит, что избыточную массу теплоносителя нужно куда-то сбрасывать. Подходящим местом как раз и становится бачок.

Если вдруг выхода не будет, жидкость непременно найдет путь, по которому наружу вырвется излишек. Таким местом обычно становятся предохраняющие клапаны, но все же это скорее аварийное оборудование. Даже если они отработают именно так, как полагается — придется устранять вылившуюся воду, вновь заполнять (доливать) систему. Установка бачков заранее помогает предотвратить такое развитие событий. И даже при закипевшем теплоносителе сохранить все в полном порядке.

Как устроена и работает система?

Расширительные баки — глухо закрытые сосуды, которые делятся на два фрагмента при помощи мембран из резины. Это не простая резина, поскольку она должна переносить значительный нагрев, при этом оставаясь эластичной и не теряя крепости.

Важно: давление должно быть определено внутри воздушной полости, входящей в пустую емкость, строго при температуре 20 градусов. Оно равняется статическому давлению заполненной до предела отопительной системы. Такое условие позволяет добиться равновесного состояния мембраны и возместить давление, оказываемое теплоносителем.

То есть к моменту запуска в работу бак окажется полностью пуст, и весь его объем может быть использован для коррекции теплового расширения воды или антифриза. Если датчик газового котла обнаруживает, что давление в отопительной системе понизилось до 0,7 бар и менее, он дает команду на отключение нагревателя. А среднестатистическое значение, обеспечивающее нормальную работу — 1,2 бар. Поскольку переходя из неравновесного положения в равновесное, мембрана может поднять давление еще, исходным уровнем его для пустого бачка принимается показатель на 0,3 бар (в среднем) выше стандартного для отопительной системы.

Вывод: при закрытой схеме обогрева газовым котлом давление должно быть от 0,8 до 1 бар; параметры любой отклоняющейся от стандартов системы рассчитываются индивидуально с учетом:

• предполагаемого объема воды или антифриза;
• КПД бачка;
• его требуемой величины;
• исходного давления при запуске.

Бачки на двухконтурных котлах Baxi, как следует из инструкции, должны работать при давлении 0,5 бар. Однако на деле этот показатель минимален, а гарантировать нормальное функционирование устройства позволяет все то же давление 0,8 — 1 бар. Встроенный расширитель вместимостью 6 л стабильно работает с отопительными системами емкостью 75 л (на воде). Либо 50 л (на антифризе).

Нужно ли использовать дополнительный расширительный бак, или хватит штатного оборудования, решают только специалисты в момент подготовки проекта.

Как контролировать систему и работать с ней?

Очень важно бывает проверить реальное давление в расширительных бачках. Почти всегда для этой цели используют ручные манометры, поскольку большинство воздушных камер оснащены типовыми ниппелями, подобно автомобильным или велосипедным шинам. Проблема может возникнуть, если котел настенного исполнения. Компенсирующие устройства чаще всего располагают на его задней стенке, и воспользоваться ими бывает затруднительно. Выходом становится применение компактного мобильного манометра.

Как только обнаружено отклонение показателя в меньшую сторону, следует правильно накачать воздух. Оставив все как есть, можно столкнуться с экстренными остановками котла. Трудно даже сказать, хуже ли такой исход или выбросы избыточной жидкости. Каждый изготовитель газовых котлов советует потребителям ежегодно замерять давление в бачке. Не будет никакого вреда, конечно, если делать это вдвое чаще.

Нужно помнить, что подкачка производится только при полностью пустом баке, для этого следует слить воду из котла. Самым простым способом оказывается применение велосипедного насоса при контроле результата через ручной манометр.

Последовательность действий такова:

• закручиваются краны отопительной системы;
• спускается вода из котла;
• накачивается бак до нужного давления;
• перекрывается кран для слива;
• насыщается отопительный контур до нужного уровня через предусмотренный кран;
• раскрываются краны, связывающие бак с отоплением.

Возможные проблемы

Не всегда удается закачать расширительный бачок до нужного числа атмосфер. Строго следящие за исправностью техники люди редко сталкиваются, конечно, с проблемами. Но неосторожность или безответственный подход могут преподнести ряд неприятностей. Нередко давление планомерно понижается, и после ряда подпиток котла бак выходит из строя. Даже до того доходит, что мембрана от прижатия к стенке деформируется золотником.

Ремонт в таком случае невозможен, расширитель получится только заменить полностью. Бывает и иначе: давление в отопительном контуре на максимально допустимом уровне, а бачок не обслуживался и остался без напора. Как только система обогрева остановится и начнет остывать, жидкость сожмется, изменение давления будет скорректировать невозможно. В результате котел попадает в «аварию». Проблемы такого рода могут быть спровоцированы длительным использованием нагревателя для горячего водоснабжения или перебоями в электросети.

Еще один вероятный сценарий — приходится систематически и без выраженных причин подавать новую воду. К примеру, работает контур горячего водоснабжения, и манометр показывает спад давления, котел прекращает работу. Поскольку тепловое расширение не компенсировано, прогрев теплоносителя приводит к сбросу его избытка предохраняющими клапанами. Если вовремя не заметить этой ситуации, можно столкнуться с серьезными неприятностями. Потому требуется обращать максимум внимания на состояние расширительно бака, регулярно отмерять давление внутри него.

Дополнительная информация

Расширитель помогает гасить гидравлические удары, создаваемые воздушными пробками и резким закрытием арматуры. Бачки смогут выполнять эту функцию, если ставить их на обратном ходе теплоносителя непосредственно перед котлом. Не стоит полагать, что выставленное на заводе давление будет идеальным для практических нужд. Перенастройка его производится золотником.

Важно: любой манометр при измерении давления в расширителе регистрирует только избыточную величину, для получения абсолютной цифры следует прибавлять 1 бар.

Перекачанный бак работает плохо, поскольку воздух будет выталкивать теплоноситель наружу. Если все настроено правильно, но предохранители продолжают сбрасывать периодически воду, скорее всего, проблема в излишне малом объеме расширителя. Потому стоит выбирать баки, вмещающие 10% всего теплоносителя, циркулирующего в системе, или даже больше. Так как в резервуаре не предусматривают штуцеров под манометры, подключать их надо к ниппелю. Размещается он на противоположной по отношению к заполняющему теплоносителем контуру стороне.

Так как автомобильный и велосипедный манометры измеряют давление в МПа, нужно сопоставить их показания с напором в отопительной системе (выражаемом в бар или кгс/кв. см). Один бар приравнивается к 100 кПа. При использовании автомобильного измерителя рекомендуют ждать 10 минут после отключения котла, чтобы циркуляция остановилась. Когда бак встроен в сам котел, полагается перекрывать не только запирающие вентили, но и подачу теплоносителя, и обратный ход его. Соблюдая эти рекомендации, можно существенно упростить себе жизнь.

О том, как проверить исправность расширительного бака, смотрите в следующем видео.

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.