Как правильно сделать выбор расширительного бака системы отопления, расчеты и особенности установки

Планирование системы отопления – это не только радиаторы и котел, но и другие элементы, входящие в общую схему отопления и обеспечивающие безотказную работу и полноценную функциональность. Выбор расширительного бака системы отопления является немаловажной частью такого планирования. Именно расширительный бак обеспечивает компенсацию температурных расширений и обеспечивает нормальную работоспособность всего оборудования.

При выборе расширительного бака необходимо сразу определиться с типом системы, принципом циркуляции теплоносителя, общим объемом воды. В некоторых случаях потребуется монтаж дополнительного оснащения, например, циркуляционного насоса.

Расширительный бак для отопления для чего он нужен и как работает

Что такое бачок отопительный, как выбрать расширительный бак для системы отопления? Такое оборудование выполняет компенсацию температурных расширений жидкости при ее нагреве или остывании. Ведь увеличение объема теплоносителя в системе отопления происходит при каждом ее запуске, то есть нормальное функционирование отопления полностью зависит от правильно выбранного расширительного бака.

При запуске системы нагретая вода увеличивается в объеме, ее излишек поступает в полость бака, предохраняя трубы от разрыва. При остывании «лишняя» вода возвращается в систему и поступает далее к котлу для нагрева, после этого цикл повторяется. В каких еще случаях расширительный бак необходим? Именно такое оборудование обеспечивает защиту системы от воздушных пузырей, которые могут остановить циркуляцию теплоносителя.

Разновидности и особенности расширительного бака

Конструкция расширительных бачков предполагает разделение оборудования на три вида:

1. Открытые бачки. Такое оборудование применяется для систем с естественной циркуляцией, это открытые емкости, которые соединяются с общей системой при помощи соединителя в дне бака. Монтируются они в самой высокой точке отопительной системы, обычно на чердаке.
2. Закрытые баки. Это оборудование предназначены для отопительных систем с принудительной циркуляцией без подпитки. Устройство расширительных бачков осуществляется в специально оборудованной котельной, дополнительной защиты от промерзания или обслуживания не требуется.
3. Мембранные расширительные бачки. Современный тип оборудования, работающий в автоматическом режиме. Принцип функционирования схож с закрытыми системами, но подобное оборудование имеет эластичную мембрану, что делает бак более надежным и удобным в использовании.

Открытая и закрытая системы отопления

Открытые баки используются для отопительных систем, где теплоноситель циркулирует самотеком. Емкость обычно имеет цилиндрическую или прямоугольную форму с открытым верхом, соединение с системой отопления осуществляется через выход на дне.

Подобные баки имеют следующие преимущества:

• система полностью энергонезависимая;
• конструкция бака предельно простая.

Недостатков использования открытых баков намного больше:

• необходимо регулярное обслуживание;
• теплопотери в системе довольно высокие;
• внутренние стенки бака подвержены коррозии;
• при монтаже требуется дополнительная прокладка труб;
• монтаж осуществляется на чердаке, что требует дополнительного усиления перекрытий из-за большого веса бака.

Пример расширительного бака открытого типа из нержавейки

Закрытые баки могут использоваться для любой отопительной системы, но обычно они востребованы для принудительного отопления. Бак закрытый, то есть контакт теплоносителя и окружающего воздуха исключен. Кроме того, герметичные бачки могут быть оснащены автоматическими или ручными клапанами, манометрами для замера давления в системе.

Преимуществ подобного оборудования множество:

• бак можно монтировать в котельной, он не требует защиты от промерзания;
• уровень давления в системе может быть довольно высокий;
• бак более защищен от коррозии, его эксплуатационные сроки большие;
• теплоноситель не испаряется;
• отсутствуют теплопотери;
• уход за системой более простой, нет необходимости следить за давлением, уровнем воды.

Закрытый мембранный бак

Для мембранной системы используется герметичный бак, функционирование которого схоже с обычным закрытым. Принцип работы очень простой – при нагреве теплоноситель расширяется, «лишняя» вода поступает в одно отделение бака, оказывая давление на эластичную мембрану. При остывании давление снижается, воздух из второй емкости выталкивает прохладную воду назад в систему, то есть происходит ее циркуляция.

Мембрана может быть съемной или несъемной, она не соприкасается с внутренними стенками устройства. Если мембрана повреждена, ее необходимо заменить, так как бак перестает функционировать.

Среди преимуществ использования такого оборудования необходимо отметить:

• компактные размеры бака;
• теплоноситель не испаряется;
• теплопотери системы минимальные;
• система защищена от коррозии;
• есть возможность работы с высоким давлением без опасения повреждения системы.

Мембранный расширительный бак

Особенности выбора расширительного бака для системы отопления, несколько нюансов

Выбирая расширительный бачок, необходимо обратить внимание на такие критерии:

• место установки;
• тип отопительной системы (с естественной и принудительной циркуляцией);
• рабочие параметры системы, включая давление (необходимо выполнить расчеты давления для бака, теплоносителя, теплообменника);
• объем расширительного бачка (не может быть меньше, чем 10% от общего объема воды в системе);
• необходимость автоматизированного управления;
• особенности работы бака (автономное энергонезависимое, с принудительной циркуляцией и подключением к электрической сети)

Одним из критериев выбора оборудования является расчет воды и ее давления. При таких расчетах системы отопления учитываются:

• объем воды в котельном агрегате (он указан в паспорте к котлу);
• объем воды для радиаторов (необходимо рассчитать отдельно для каждого радиатора и суммировать полученные значения);
• объем теплоносителя в трубах системы (рассчитывается для всех контурах при помощи формулы Vобщ = π × D2 × L/4, где D является диаметром трубы, L – это длина трубы).

Таким расчетом вычисляется, какой объем должен быть у бака. Обычно при проектировании закладывается, что объем расширительного бачка не может быть меньше 10-15%. Такого значения будет достаточно для вывода воздуха из отопительного контура и защиты оборудования от разрывов или протечек при температурном расширении.

Установка мембранного расширительного бака: тонкости работ

Для монтажа расширительных емкостей необходимо использовать следующий алгоритм действий:

• выбирается сам бак и его объем (для принудительных систем необходима модель мембранного типа);
• далее выполняется крепление устройства (место установки бачка должно быть ровным, требуется надежная фиксация, для открытых емкостей дополнительно прокладываются соединительные трубы);
• далее выполняется врезка в обратный трубопровод, для чего можно использовать пластиковые или стальные трубы соответствующего диаметра (он должен соответствовать диаметру камеры расширительного бака);
• после подключения труб и установки крана-американки, необходимо проверить давление и условия работы расширительного бака отопления (емкость заполняется водой, лишний воздух сам выходит из газовой камеры через специальный клапан);
• при необходимости можно установить аварийный слив, который будет находиться после крана-американки (для этого ставится тройник с ответвлением для установки полудюймового крана для слива излишки воды).

На этом установка расширительного бака для отопления завершена, можно приступать к настройке системы и ее запуску. Чтобы правильно определить рабочее давление, необходимо не только предварительно рассчитать объем бака, но и определить такие параметры, как показатели давления в общей системе, воздушной камере бака, для подпитки оборудования (при необходимости) и уровень максимально возможного давления.

Несколько важных замечаний

Для того, чтобы система и расширительный бачок нормально функционировали, необходимо учитывать такие моменты, как настройка, обслуживание и расчеты давления, объема теплоносителя.

Настройка бака для работы в системе отопления, учет перепадов и уровня давления

Как после монтажа запустить бачок? Необходимо правильно рассчитать уровень давления в сети, учитывая следующие показатели:

• Pст – это статическое давление, которое будет равно высоте столба воды, обусловленное высотой общей системы отопления от точки установки бака до верхнего элемента;
• P0 – это давление воздуха в газовой (воздушной) камере бака;
• Pнач – это начальное давление для подпитки оборудования;
• Pрасш – настройки для давления, создаваемого в системе;
• Pкон – уровень давления, которое создается в результате дополнительной подпитки;
• Pкл – уровень давления для предохранительного клапана (для частных домов такое давление может составлять 3 бара);
• Pмакс – уровень максимального рабочего давления, на которое рассчитан теплообменник котла (именно он самый чувствительный к этому параметру элемент всей отопительной сети).

Пример расчета

Особенности расчета системы включают в себя такие шаги:

1. Сначала надо определить давление: Pст = 4 / 10 = 0,4 бар.
2. Далее в камеру накачивается воздух, давление которого определяется по формуле P0 = Pст+ 0,2 бар, или P0 = 0,4 + 0,2 = 0,6 бар.
3. Для одноэтажного дома значение Р0 можно принимать равным «1», так как расчетное значение 0,6 бар.
4. Затем бак подключается к системе, в его полости создается начальное давление Р нач., рассчитываемое при помощи формулы: Pнач> или = P0 + 0,3 бара или Pнач = 1 + 0,3 = 1,3 бар.
5. Далее включается отопительный котел до температуры в 80 градусов, из системы полностью удаляется весь воздух, теплоноситель, поступая в бак, создает определенное давление. Для расчета необходимого конечного давления в системе надо воспользоваться формулой Pкон

Где нужно подключать расширительный бак к котлу

Виды и особенности баков

На рынке множество моделей

Как известно, система отопления может быть закрытой или открытой. Именно от этого и будет зависеть место монтажа расширительного бака.

В настоящий момент времени открытые отопительные системы практически не собираются. Их можно увидеть только в старых домах.

В открытой системе отопления расширительный бак является не чем иным, как ёмкостью с открытым верхом. На днище имеется резьбовое соединение.

Именно этим соединением бак и подключается к трубам отопления. И даже если вам никогда ранее не приходилось встречать такую устаревшую модель отопления, то логически будет предположить, что бачок должен быть смонтирован на самой высокой точке – вспомним законы физики.

В закрытой системе обогрева помещения, соответственно, бак закрытый. Его эксплуатация и монтаж имеют принципиальные отличия.

Конструктивно он имеет вид плотно закрытой капсулы, разделённой на две части с помощью резиновой мембраны. Именно поэтому некоторые специалисты в литературе называют этот процесс установкой мембранного расширительного бачка.

Внутреннее устройство баков закрытого типа

Бак закрытого типа можно установить в любом месте. Одно только, что нужно учесть – его нельзя устанавливать возле циркуляционного насоса.

Этого не следует делать потому, что в противном случае велика вероятность возникновения скачков давления во всей отопительной системе.

Виды — Открытые баки

Открытые расширительные баки характеризуются тем, что устанавливать их необходимо исключительно в самой высокой точке отопительной системы. Таким местом может быть, к примеру, чердак. Но вот препятствие расширению теплоносителя – это не единственная функция такого вида устройств, поскольку они также препятствуют закипанию воды в трубах и восполняют ее запасы в тех случаях, когда по какой-либо причине произошла утечка.

Бак может быть использован как с естественной, так и с принудительной циркуляцией.

• Если циркуляция естественная, то бак необходимо подсоединять к магистрали, по причине чего он «по совместительству» будет еще и воздухосборником.
• Если же теплоноситель движется по системе принудительно, то бак подсоединяется уже к обратной трубе, дабы вода в системе не закипала.

В целом, открытый бак представляет собой резервуар, из которого выходят четыре трубки:

1. Расширительная.
2. Циркуляционная.
3. Переливная.
4. Сигнальная.

К отопительной системе ведет расширительная трубка, которая располагается вверху емкости. Также есть переливная трубка, необходимая в тех случаях, когда емкость переполняется и нужно увести воду в канализацию. Снизу, соответственно, есть сигнальная трубка, оснащенная запором, а циркуляционная нужна для того, чтобы теплоноситель в баке не замерзал, да и общая температура чтоб поддерживалась перманентно. При желании можно принять еще одну дополнительную меру, которая «подстраховывала» бы циркуляционную трубу – утеплить бак термоизолирующим материалом.

Важно! На сегодняшний день подобные баки практически не используются в отопительных системах ввиду большого количества недостатков. Среди таких недостатков хотелось бы выделить следующие:

Среди таких недостатков хотелось бы выделить следующие:

1. Такие системы не приспособлены к высокому давлению.
2. Их конструкция весьма громоздка и габаритна.
3. По причине того что система открытая, в трубопровод наряду с водой попадает еще и воздух, оказывающий самое негативное влияние на поверхность труб – в скором времени на них образуется коррозия. Это же касается и прочих металлических элементов.
4. Такие баки следует устанавливать только в самой высокой точке, а это, согласитесь, дополнительные расходы.

Виды расширительных баков

Расширительный резервуар нужен, чтобы компенсировать расширение жидкости при нагревании. Он может быть герметичным с мембраной или же негерметичным. В последнем случае он являет собой открытую емкость, в которой жидкость контактирует с воздухом. Исходя из конструктивных отличий этих двух изделий, можно сделать выводы, что применяются они также в разных случаях. Есть два вида отопительных контуров:

• статические – в них циркуляция теплоносителя осуществляется самотеком под действием силы притяжения;
• динамические – в них теплоноситель прокачивается насосом, без которого циркуляция невозможна.

В первых устанавливаются негерметичные резервуары, а во вторых выполняется монтаж мембранного расширительного бака. Обеим системам отопления никогда не мешает дополнительный запас пространства, куда будет вытесняться расширившийся теплоноситель.

Подключение расширительного бака своими руками

Как уже говорилось, открытые баки сегодня практически нигде не встречаются, так что говорить об их установке не имеет смысла. Гораздо чаще встречаются система закрытого типа, имеющие внутри себя несколько отдельных баков.

Более того, они оборудуются насосом, необходимым для искусственной циркуляции носителя тепла, а для подключения используется специальный штуцер, который продемонстрировал себя надежным и качественным.

Этап 1. Для начала определимся с емкостью бака. Специалисты утверждают, что он должен составлять приблизительно десятую часть от общего объема теплоносителя.

Важно! Врезать бак рекомендуется в том месте отопительной системы, где давление наименьшее. Зачастую это обратный канал трубопровода

Также следует учесть тот факт, что расширительный бак для системы отопления не должен мешать вам или вашим сожителям, то есть, разместить его нужно на полу где-то в углу комнаты или, в крайнем случае, под стеной.

Этап 2. Главное, о чем следует позаботиться – это произвести правильные технические расчеты. Самым важным значением при этом является общий объем отопительной системы. Если таковой информацией вы не обладаете, то ее легко можно выяснить посредством используемого отопительного устройства и мощности котла.

Так, для теплых полов и панельных устройств мощность составляет 17 литров на киловатт. У конвекторов всего 7 литров, а у радиаторов – 10.5 литра.
Для вычисления объема расширительного бака необходимо использовать следующую формулу:

(V системы* k)/D=V бака

Если некоторые значения вам неизвестны, то давайте разберемся с ними. Надеемся, что с объемом отопительной системы и объемом бака все более-менее ясно, говорить об этом не стоит. К у нас – это значение расширения теплоносителя, измеряется в %. Если говорить о воде, а она чаще всего выступает теплоносителем, то ее коэффициент составляет 4 %, тогда как максимальная температура составляет девяносто пять градусов. Наконец, D – эффективность нашего бака.

Для того чтобы вычислить ее, следует воспользоваться другой формулой:

(P максимальн-P начальн)/ (P максимальн+1)=D

Под P начальн подразумевается начальное давление в металлической емкости бака, а конкретнее, в его «газовом» отсеке. Следовательно, P максимальн обозначает максимальное давление отопительной системы, на которое рассчитывается клапан предохранения. Для среднестатистического загородного дома это приблизительно 2.5 бар.

Этап 3. Итак, когда все расчеты произведены и тщательным образом проверены, можно двигаться дальше. Нам требуется отключить котел от источника обогрева. Затем перекрывается подача носителя в расширительный бак.

Этап 4. Отопительный контур полностью опустошается от воды.

Этап 5. Используя специальный электрический паяльник, а также необходимое количество тройников и фитингов, присоединяем емкость к системе.

В итоге хотелось бы добавить, что монтаж расширительного бака лучше все же доверить профессионалу, если соответствующими знаниями/навыками вы не обладаете. Дело в том, что для начала необходимо убедиться в том, что качество устройства приемлемое. Кроме того, соединения также должно быть надежным. Более того, если вес бака больше тридцати килограмм, то для его крепления необходимо использовать специальные крепежи.

Закрытый бак (мембранный)

Мембранный расширительный бак для отопления лишен всех тех минусов, которыми буквально бурлит предыдущая система. Вместе с тем, у него также есть некоторые требования, без которых установка не была бы возможной. Во-первых, он нуждается в манометре, а во-вторых, ему нужно еще и устройство для того, чтобы регулировать давление вручную, в противном случае давление превысит все допустимые нормы (а это примерно три-четыре бара, в зависимости от конкретных условий и особенностей модели).

Такого рода бак монтируется в непосредственной близости к котлу и подводится к обратному трубопроводу. Это необходимо для того, чтобы теплоноситель не закипал

При монтаже особое внимание нужно уделять надежности креплений, поскольку в ходе эксплуатации вес бака может существенно увеличиваться

По сути, этот расширительный бак для отопления – это металлическая емкость, которая по форме может быть как плоской, так и цилиндрической. Внутренняя полость бака разделяется на несколько зон посредством резиновой мембраны. В одной из таких зон находится сжатый газ или воздух (о степени его сжатости должно быть указано в техпаспорте). Следовательно, в неактивном состоянии весь объем резервуара заполнен газом. До того как запустить систему, давление в баке делают таким же, как и давление во всей отопительной системе.

Затем, когда температура повышается, вода попадает в специально отведенную для нее зону в баке, а в «газовой» части давление при этом увеличивается до значения отопительной системы. Если в ней достаточно большое количество теплоносителя, то давление воздуха следует тщательным образом контролировать. Для этого системы оснащаются специальными компрессорами, которые и поддерживают заданное предварительно значение.

Как можно догадаться из названия, основная деталь такого бака – это мембрана. Она, к слову, может быть двух типов:

1. Диафрагменную мембрану зачастую заменить при поломке ничем нельзя, а применяется она преимущественно в баках незначительного объема.
2. В отличие от нее, баллонная мембрана легко меняется при выходе из строя. Также она отличается тем, что теплоноситель в ней напрямую не контактирует с поверхностью бака, благодаря чему срок эксплуатации последнего существенно возрастает.

Монтаж расширительного бака в системе на обратку

Как мы определились, установка расширительного бака на подачу делает так, чтобы динамическое давление системы отопления на подходе к баку выравнивалось со статическим давлением. Подключение же бака на обработку даст нам совершенно другую картину.

Для удобства представьте, что система выглядит точно также, имеет те же размеры и параметры. Единственное отличие — бак установлен на выходе напора насоса. Это приводит к тому, что насос давит, в первую очередь, внутрь расширительного бака.

Система вновь наполняется жидкостью, которая создает давление 1 бар. Что следует после включения насоса? Он также создает давление 1,5 бар. Следом давление перераспределяется в расширительный бак. В данной точке, как и в случае с установкой бака на подачу, давление динамическое становиться равно давлению статическому. Но вот уже после того, как нагнетание покинет пределы расширительного бака, при изучении показаний манометров будет видно, что динамическое давление системы ниже, чем статическое!

Однако, несмотря на кажущиеся удобство второго метода установки, при неправильном расчете длинны системы отопления и наполнении её статическим давлением, давление может упасть ниже, чем атмосферное давление. Это приводит к тому, что вода начинает вскипать при более низких температурах, что приводит к крайне быстрому изнашиванию насоса, из-за чего его лопасти разрушаются в течении короткого времени.