Содержание

Инструменты
Оглавление:
Особенности и функции расширительного бака для отопления
Разновидности расширительных баков для отопления
Подбор расширительного бака для отопления
Рекомендации по подбору расширительного бака
Производители расширительных баков для отопления
Мембранный бак и несколько «зарытых собак»

Инструменты

Чтобы продлить срок службы отопительного оборудования и возместить термическое расширение теплоносителя в системе отопления устанавливают расширительный бак. Какой расширительный бак для отопления выбрать рассмотрим в данной статье.

Особенности и функции расширительного бака для отопления

С увеличением температуры в системе отопления на 15 градусов, благодаря тепловому расширению, объем теплоносителя увеличивается на половину процента. Расширительный бак возмещает это расширение, избыток теплоносительной жидкости попадает в емкость бака. При остывании теплоносителя механизм расширительного бака выталкивает недостающую жидкость назад в систему.

Если случится небольшая утечка воды, чтобы не было понижения уровня давления в системе расширительный бак выталкивает теплоноситель, тем самым возмещая утраты.

Если в закрытой системе отопления, расширительный бак отсутствует — расширение теплоносителя приводит к повышению давления, быстрому износу комплектующих отопительной системы или к поломке и разрыву труб и кранов.

Сфера использования расширительного бака для отопления:

система обогрева, работающая на тепловых насосах и солнечных коллекторах;
система отопления автономного типа;
независимая система отопления, которая подключена к ЦО;
система замкнутого контура.

Преимущества установки расширительного бака для отопления:

отсутствие загрязнения воды;
невысокая стоимость;
обеспечение безопасности и надежности;
отсутствие теплопотерь;
минимальное количество воздуха в системе;

регулировка давления;
использование расширительного бака не зависит от типа и качества теплоносителя;
повышение срока эксплуатации радиаторов, труб, кранов и котла.

Разновидности расширительных баков для отопления

Фото расширительный бак для отопления:

В зависимости от принципа работы выделяют:

расширительные емкости для отопления открытого типа;
закрытые расширительные баки отопления.

Расширительные емкости открытого типа менее популярны. Такие устройства устанавливают в системах, где циркуляция воды происходит самовольно без применения насоса. Открытый расширительный бак для отопления содержит крышку, которая легко открывается, при необходимости подлива воды. Недостатком расширительной емкости для отопления открытого типа есть связь теплоносителя с кислородом, что приводит к образованию коррозии в системе отопления. При отсутствии герметичности в открытом баке отопления вода быстрее испаряется из системы, и следует ее постоянно подливать. Установку открытого расширительного бака следует проводить в самой высокой точке отопительной системы, а эта процедура не всегда доступная.

Закрытый или мембранный расширительный бак системы отопления устанавливают в системе, где перемещение теплоносителя обеспечивается насосом. Расширительная емкость закрытого типа изготавливается в виде стального резервуара без крышки, который имеет внутреннюю перегородку в виде резиновой мембраны. Одна половина служит для заполнения теплоносителем, а во второй находится воздух или азот. Расширительный бак покрывают краской порошкового типа, чтобы при высокой температуре теплоносителя избежать механических повреждений стенок сосуда. Одной стороной, мембранный расширительный бак крепится к системе отопления при помощи штуцера или фланца, а другая сторона, служит для закачки воздуха. Давление в расширительном баке отопления позволяет автоматически регулировать подачу теплоносителя в систему или обратно в сосуд.

Закрытые расширительные баки разделяют на:

Расширительные баки сменного типа стоят дороже, но имеют ряд преимуществ:

возможность замены мембраны при повреждении или разрыве;
экономия на трубах, так как нет необходимости устанавливать закрытый расширительный бак в верхней точке системы отопления;
обеспечение минимальных теплопотерь;
так как теплоноситель не контактирует с кислородом трубы и вся система защищена от образования ржавчины;
вертикальное или горизонтальное расположение мембраны;
исключение связи с металлической внутренней стенкой бака;
легкая замена мембраны осуществляется через фланец расширительного бака.

Несменные расширительные баки хотя имеют более низкую стоимость и не допускают замены мембраны. Мембрана в расширительном баке несменного типа располагается плотно и жестко прижимается к внутренней поверхности стенки бака. Повреждение мембраны происходит лишь в случае неправильного запуска системы отопления, когда давление поднимается быстро и превышает предельно допустимую норму.

В зависимости от типа мембраны выделяют расширительные баки с:

балонной мембраной,
диафрагменной мембраной.

Расширительный бак с балонной мембраной более надежный и имеет больший объем. Теплоноситель не контактирует со стенками бака, что предотвращает образование коррозии.

Плоский расширительный бак для отопления оснащен разделительной перегородкой в виде диафрагмы, которую в случае повреждения невозможно заменить.

Подбор расширительного бака для отопления

Размер емкости расширительного бака для отопления зависит от таких факторов:

тип и вместительность всей отопительной системы;
предельное значение рабочей температуры теплоносителя;
предельное давление;
высота, на которой устанавливают расширительный бак.

Для определения приблизительного объема расширительной емкости, нужно узнать общий объем всей отопительной системы: трубопровода, приборов отопления и отопительного котла. От этого объема следует высчитать 10 %. Например, если общий суммарный объем системы обогрева составляет 600 л, то следует выбрать расширительный бак вместительностью в 60 л.

3 % объема расширительного бака для отопления приходится на резервный запас теплоносителя, для возмещения возможных утечек.

Точный расчет расширительного бака для отопления производится с помощью специалистов или специальных онлайн калькуляторов.

Советы по правильному подбору расширительного бака:

1. После проведения расчетов, следует позаботиться о том, чтобы скачки напора в системе отопления не превышали максимальных единиц, которые указаны в техническом паспорте устройства.

2. Расчет, в результате которого будет выявлен объем расширительной емкости, лучше увеличить на пару единиц. Расширительный бак большего объема не принесет никаких негативных последствий, а меньшая расширительная емкость способна отрицательно повлиять на работу системы.

3. Перед монтажом расширительного бака, узнайте параметры прибора, чтобы избежать проблем с транспортировкой бака в помещение.

4. Если в качестве теплоносителя выступают гликолевые смеси, следует увеличить предварительный расчет расширительного бака в половину.

5. При частом срабатывании предохранительного клапана установка и подбор расширительной емкости произведены неверно.

Производители расширительных баков для отопления

1. Расширительный бак для отопления Wester (Великобритания)

изготовлены из высококачественной стали;
отлично справляются с возмещением расширения теплоносителя;
мембрана изготовлена из EPDM;
наличие сертификата качества;
баки оснащены сменными мембранами;
отсутствие контакта воды с воздухом;
расширительные баки компании Wester представлены в объемах от 8 до 2000 л.

Расширительный бак системы отопления цена: от 18 $ за расширительный бак объемом 8 л, до 3600 $ за расширительный бак объем, которого составляет 2000 л.

2. Расширительный бак Zilmet (Италия)

предназначены для установки в индивидуальной системе отопления;
углеродная сталь — основа для металлического корпуса расширительного бака Zilmet;
наличие пневмоклапана внутри расширительного бака;
минимальный объем бака составляет 4 л, а максимальный 1000 л;
цветовая гамма: красная;
рабочая температура от 0 до +98 °C;
компания производит расширительные баки для отопительной системы и для системы водообеспечения;
расширительные емкости для отопления выпускаются в двух сериях: Cal PRO — расширительные емкости для отопительной системы, ОЕМ PRO — плоские расширительные емкости для котлов;
цена: от 30 до 2600 $.

3. Расширительный бак системы отопления Reflex (Германия)

высокий уровень гидравлической устойчивости;
отсутствие воздуха в системе отопления;
защита от перепадов давления;
разнообразие расширительных баков.

Разновидности расширительных баков Рефлекс:

серия N, NG — представляет расширительные емкости с незаменимыми мембранами и покрытием из полимеров. Предельная рабочая температура составляет 70 °C. Объем бака варьируется от 8 до 1000 л;
серия S представляет белые и красные расширительные баки для использования в системе отопления и водообеспечения. Предельная температура 70 °C. Минимальный объем 8 л, максимальный — 600 л;
серия G представляет расширительные баки только в красном цвете, которые имеют заменяемую мембрану и пневмоманометр.

Цена: от 20 до 4000 $.

4. Бак расширительный для отопления Cimm (Италия)

для системы отопления выпускают расширительные баки несменного типа;
для изготовления мембран расширительных баков, предназначенных для установки в системе водообеспечения;
минимальный объем расширительных баков 6 л, а максимальный — 1000 л.

Серия СР представляет плоские расширительные баки объёмом от 6 до 18 л, предельная рабочая температура +90 °C;
Серия ERE представляет мембранные балонные расширительные баки, которые выдерживают температуру +100 °C.

5. Расширительные баки Gilex (Россия)

назначение: отвод дополнительного объема теплоносителя;
разновидности: расширительные баки открытого и закрытого типа;
объем от 6 до 300 л;
модели с объемом более 12 л выдерживают давление в 6 атмосфер.

6. Расширительный бак Flexcon (Нидерланды)

разнообразие расширительных баков, согласно типу давления в системе: расширительные баки для высокого, среднего и низкого давления;
надежная мембрана, которая покрывает стенки бака;
специальное зажимное кольцо способно удерживать давления, не допуская снижения уровня воды;
минимальное попадание воздуха в систему;
отсутствие испарения воды;
применение в системах отопления с этиленгликолевыми смесями;
применение: закрытые системы обогрева, кондиционные системы;
рабочая температура от -10 до 120 °C;
объем от 6 до 12000 л.

модели серии С предназначены для систем обогрева с низким давлением до 3 бар, предельная температура для нормальной работы устройства +70 °C;
серия СЕ предназначена для системы обогрева со средним уровнем давления, предельное давление 6 бар;
серия СЕ для высокого давления представляет расширительные баки, которые выдерживают давление до 10 бар;
серия PRO, M представлена разборными расширительными баками для обогрева вертикального или горизонтального исполнения, с предельным объемом наполнения в 62 % и рабочей температурой 70 °C.

Мембранный бак и несколько «зарытых собак»

(Мембранные баки VALTEC для систем водоснабжения и отопления)

Мембранные баки подразделяются на расширительные баки, использующиеся в системах отопления и горячего водоснабжения, и гидроаккумуляторы, применяемые в системах холодного водоснабжения при подаче воды в дом от внешнего источника.

Правильный подбор, монтаж и эксплуатация баков обеспечит безопасную работу систем и сведет на нет вероятность возникновения аварийных ситуаций.

Мембранные баки VALTEC для систем отопления

Назначение расширительного бака VALTEC

Основная задача мембранного расширительного бака в системе отопления – компенсировать увеличение объема воды вследствие ее температурного расширения.

Пример: при температуре воды 0 °С её плотность ρ₀ = 0,9998 кг/дм 3 , а при 100 °С плотность составит ρ₁₀₀ = 0,9583 кг/дм 3 . Так как удельный объем v обратно пропорционален плотности (v = 1/ρ), то колебание объема воды составит: Δv = v₁₀₀ – v₀=1/ρ₁₀₀ – 1/ρ₀ = 1/0,983 – 1/0,9998 = 1,0435 – 1,0002 = 0,0433. Таким образом, при нагреве воды от 0 до 100 °С вода увеличит свой объем по сравнению с первоначальным на 4,33 %.

При отсутствии в замкнутой системе емкости, куда могут поступать излишки теплоносителя, даже незначительное увеличение температуры приведет к возрастанию давления, которое может превысить предельно допустимую величину для элементов гидравлической системы.

Изменение давления при температурном расширении без учета деформации элементов системы можно рассчитать по формуле: Δp = β_t · Δt / β_v, где β_t – коэффициент температурного расширения воды, 1/°С; Δt – изменение температуры воды, °С; β_v – коэффициент объемного сжатия воды, 1/Па. Расчеты показывают, что в жесткой замкнутой системе, изменение давления составляет порядка 3 бар /°С. Если учитывать деформации труб, то результаты получатся следующие:

при стальных и медных трубопроводах – в среднем 2,2 бара/°С:
при полимерных и металлополимерных трубопроводах – всреднем 1,2 бара/°С.

Как работает расширительный бак VALTEC

В расширительном мембранном баке находится диафрагма, которая разделяет его на две части, одна из которых содержит азот, находящийся под начальным избыточным давлением, а в другую часть поступают излишки теплоносителя из системы.

Первоначально весь объем расширительного бака полностью занят азотом; при нагреве теплоносителя его объем увеличивается, что приводит к сжатию азота. Давление азотной подушки увеличивается и выравнивается с давлением в системе отопления на данном статическом уровне. Когда температура теплоносителя и, соответственно, его объем уменьшается, давление азотной подушки возвращает теплоноситель обратно в систему, не давая давлению в системе снизиться ниже настроечного уровня.

Внутренняя поверхность корпуса мембранного расширительного бака в условиях эксплуатации зачастую является зоной возможного выпадения конденсата. При наличии в газовой подушке кислорода неизбежно начнется интенсивная коррозия металла корпуса бака. Именно поэтому производителями закачивается в бак нейтральный азот, а не атмосферный воздух, содержащий водяные пары и кислород. Подкачивая в газовую полость воздух, пользователь невольно сокращает срок службы мембранного бака.

Место подключения расширительного мембранного бака VALTEC к системе отопления

Давление в точке подключения мембранного бака к системе всегда равно статическому давлению в данной точке при данных температурных параметрах.

Доказать приведенное выше высказывание очень просто. Если допустить, что давление в точке подключения бака изменяется, то придется признать, что объем теплоносителя в баке тоже изменился. А этого быть не может, т.к. взяться лишнему теплоносителю в замкнутой системе неоткуда, да и бесследно исчезнуть он тоже никак не мог. Надо отметить, что это правило распространяется только на систему с одним расширительным баком.

Таким образом, от места расположения расширительного бака зависят параметры работы всех остальных элементов системы отопления, требуемое начальное давление в расширительном баке и сам объем бака.

При выборе места присоединения расширительного бака следует помнить, что чем выше давление в системе отопления, тем меньше вероятность ее завоздушивания.

Если мембранный бак присоединяется к системе непосредственно после циркуляционного насоса, следует проверить, чтобы перед насосом сохранялся антикавитационный запас по давлению.

На рис. 1 приведено несколько вариантов присоединения мембранного бака к системе отопления со следующими высотными параметрами:

превышение верхней точки системы над нижней (H) – 10 м;
теплогенератор и предохранительный клапан расположены на 2 м выше нижней точки системы (h₁);
расширительный бак помещен на 1 м выше точки его подключения к системе (h₂);
статическое давление на уровне нижней точки системы – 15 м вод. ст.

Рис. 1. Варианты подключения мембранного бака к системе отопления

У выносных флажков на рис. 1 обозначены расчетные значения рабочего давления в характерных точках каждой системы (в м вод. ст).

Значение настройки предохранительного клапана принято 33 м вод. ст., напор насоса – 6 м вод. ст., емкость системы – 200 л. Разница максимальной и минимальной температур теплоносителя – 80 ºС.

В табл. 1 приведены расчетные характеристики мембранных баков для схем с их разным подключением.

Таблица 1. Расчетные данные по системам рисунка 1

Схема на рис. 1	Расчетное предварительное давление в баке, м вод. ст.	Расчетная емкость бака, л	Марка выбранного бака VALTEC
а	13	14,9	VRV18
b	13	14,9	VRV18
c	11	14,2	VRV18
d	11	14,2	VRV18
e	3	11,5	VRV12
f	3	11,5	VRV12

При установке мембранного бака в гравитационной системе отопления на верхней магистрали его следует смещать от главного стояка в сторону отопительных стояков, чтобы исключить паразитное влияние на циркуляцию остывающего в баке теплоносителя. Главный стояк необходимо оснастить воздухоотводчиком и предохранительным клапаном (рис. 1f).

Теплоноситель должен поступать в мембранный бак сверху. В этом случае отсутствует вероятность попадания воздуха в жидкостный отсек бака. Если это требование выполнить невозможно, рекомендуется соблюдать такие правила:

точка подпитки должна находиться как можно ближе к точке подключения бака;
при заполнении системы теплоносителем не допускается использование для выпуска воздуха автоматических воздухоотводчиков (они должны быть закрыты). Выпуск воздуха из системы должно осуществляться через предусмотренные для этого штуцеры с кранами (рис. 2а) или комбинированные краны с дренажом и ручным воздухоотводчиком (рис. 2б);
по возможности следует использовать мембранные баки, имеющие верхний патрубок для присоединения воздухоотводчика к жидкостной полости.

Рис. 2. Варианты организации выпуска воздуха из системы с мембранным баком

Подбор мембранного расширительного бака VALTEC

Достаточный объем мембранного расширительного бака рекомендуется определять по формуле:

где C – общий объем теплоносителя в системе отопления, л. Включает в себя объем воды в трубах, котле, радиаторах и других элементах системы. Этот показатель подсчитывается по фактической емкости каждого элемента системы; P a _min – начальное (настроечное) абсолютное давление в расширительном баке, бар; P a _max – максимальное абсолютное давление, возможное в расширительном баке, бар.

С определенной погрешностью значение объема теплоносителя в системе можно выбирать из табл. 2. При расчетах на стадии технико-экономического обоснования допускается принимать удельную емкость системы отопления 15 л/кВт.

Значения коэффициента температурного расширения теплоносителя β_t, соответствующие максимальной разнице температур воды в неработающей и работающей системе, рекомендуется принимать из табл. 3.

Настроечное абсолютное давление вычисляется по формуле:

где P a ₀ – атмосферное давление, бар; P ст _max – статическое давление на уровне нижней точки системы, бар; Н_Б – превышение точки врезки бака над нижней точкой системы, м; h₂ – превышение центра бака над точкой врезки, м.

При расположении бака ниже точки врезки h₂ подставляется со знаком «минус».

Абсолютное максимальное давление, возможное в расширительном баке:

где P_ПК – давление настройки предохранительного клапана, бар; P ст _Б – статическое давление на уровне установки предохранительного клапана, бар; P ст _ПК – статическое давление на уровне врезки в систему мембранного бака, бар.

Таблица 2. Ориентировочный объем теплоносителя в системе

Тип системы и ее элементы	Удельный объем теплоносителя, л/кВт	Примечания
Котельная	13	без учета объема аккумулирующих емкостей
Система отопления	11	усредненная величина
Конвекторы системы отопления	8
Конвекторы системы вентиляции	10
Радиаторы системы отопления	15

Таблица 3. Значение коэффициента температурного расширения теплоносителей β_t

Температура, °С	Содержание гликоля, %
Температура, °С	0	10	20	30	40	50	70	90
0	0,0002	0,0032	0,0064	0,0096	0,0128	0,0160	0,0224	0,0288
10	0,0004	0,0034	0,0066	0,0098	0,0130	0,0162	0,0226	0,0290
20	0,0018	0,0048	0,0080	0,0112	0,0144	0,0176	0,0240	0,0304
30	0,0044	0,0074	0,0106	0,0138	0,0170	0,0202	0,0266	0,0330
40	0,0079	0,0109	0,0141	0,0173	0,0205	0,0237	0,0301	0,0365
50	0,0121	0,0151	0,0183	0,0215	0,0247	0,0279	0,0343	0,0407
60	0,0171	0,0201	0,0232	0,0263	0,0294	0,0325	0,0387	0,0449
70	0,0228	0,0258	0,0288	0,0318	0,0348	0,0378	0,0438	0,0498
80	0,0290	0,0320	0,0349	0,0378	0,0407	0,0436	0,0494	0,0552
90	0,0359	0,0389	0,0417	0,0445	0,0473	0,0501	0,0557	0,0613
100	0,0435	0,0465	0,0491	0.0517	0,0543	0,0569	0,0621	0,0673
110	0,0515	0,0545	0,0568	0,0591	0,0614	0,0637	0,0683	0,0729
120	0,0603	0,0633	0,0653	0,0673	0,0693	0,0713	0,0753	0,0793

Как показывает анализ формулы 1, оптимальный выбор объема расширительного мембранного бака напрямую связан с правильной настройкой предохранительного клапана (согласно СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» это обязательный для экспанзомата элемент). Обычно он настраивается на давление, превышающее допустимое для самого уязвимого элемента системы на 10 % (с учетом разности высот клапана и защищаемого элемента). Поэтому для систем отопления рекомендуется применять клапаны с возможностью регулировки давления настройки. Кроме того, клапан обязательно должен иметь устройство принудительного открывания («подрыва») для периодической проверки его работоспособности и во избежание залипания золотника. Пример такого клапана показан на рис. 3. Рис. 3. Предохранительный клапан VALTEC VT.1831 с возможностью настройки и принудительным «подрывом»

Установка расширительного бака недостаточного объема или некорректный монтаж могут стать причиной неправильной работы системы отопления и даже выхода ее из строя.

Настроечное давление бака не должно быть ниже гидростатического давления на уровне центра бака более, чем на 1 м вод. ст. (0,1 бара). В противном случае уже в процессе заполнения системы полезный объем бака заполнится теплоносителем, и при последующем нагреве и расширении жидкости будет предоставлен меньший объем, чем это необходимо. Иными словами, если в баке настроечное (заводское) давление равно 1,5 бара, то заполнять систему нужно до давления на уровне центра бака, не превышающего 1,6 бара. Если по проекту в системе необходимо установить большее гидростатическое давление, то для этого, перед монтажом бака, в нем необходимо поднять давление при помощи воздушного насоса.

Некоторое количество теплоносителя в баке, обеспеченное его «недокачкой» до гидростатического на 1 м вод. ст., необходимо на тот случай, когда произойдет охлаждение залитого теплоносителя. Например, если система заполнялась днем при температуре воды 20 °С, и котел по каким-либо причинам не был запущен, при ночном охлаждении теплоносителя его объем уменьшится, что может привести к разряжению в верхних точках системы и интенсивному подсосу воздуха через воздухоотводчики.

В двух одинаковых системах, различающихся только по типу теплоносителя, расширительный бак большего объема потребуется в той системе, где используется незамерзающий теплоноситель на основе гликоля (этилен- или пропиленгликоля), т.к. коэффициент расширения у гликолевых растворов несколько выше, чем у воды.

Таким образом, при переходе с водяной системы на систему с гликолем, возможно, потребуется замена бака на больший по типоразмеру или установка дополнительного расширительного бака.

Сигналом к тому, что система нуждается в баке большей емкости, служит частое срабатывание предохранительного клапана.

Диаметр подводящей линии к мембранному расширительному баку должен быть не менее рассчитанного по следующей формуле:№	Наименование характеристики	Ед. изм.	Значение характеристики
Баки для отопления	Наименование характеристики	Ед. изм.	Баки для водоснабжения
1	Рабочая температура	ºС	–10÷100	–10÷100
2	Максимальное рабочее давление	МПа	0,5	1,0
3	Заводское давление газовой подушки	бар	1,5	1,5
4	Материал мембраны	EPDM	EPDM
5	Тип мембраны	Сменная, камерная	Сменная, камерная
6	Материал корпуса бака	Сталь углеродистая с окраской эпоксидным полиэстером	Сталь углеродистая с окраской эпоксидным полиэстером
7	Цвет наружной окраски	красный	синий
8	Срок службы при соблюдении паспортных условий эксплуатации	лет	25	25
9	Режим заводских испытаний бака	бар/мин	7,5/30	15/30

Номенклатура и габаритные размеры баков для водоснабжения

Марка	Объем, л	D, мм	Н, мм	L, мм	Dу	Dy2
VAV 8	8	200	333	3/4
VAV 12	12	280	323	3/4
VAV 24	24	280	523	3/4
VAV 50	50	365	683	3/4
VAV 80	80	410	795	3/4
VAV 100	100	495	809	3/4	3/4×1/2
VAV 150	150	495	1079	3/4	3/4×1/2
VAO 24	24	280	297	523	1
VAO 50	50	365	382	595	1
VAO 80	80	410	427	728	1
VAO 100	100	495	517	730	1	3/4×1/2
VAO 150	150	495	517	1000	1	3/4×1/2

Номенклатура и габаритные размеры баков для отопления

Марка	Объем, л	D, мм	Н, мм	Dу
VRV 8	8	200	333	3/4
VRV 12	12	280	323	3/4
VRV 18	18	280	423	3/4
VRV 24	24	280	523	3/4
VRV 35	35	365	473	3/4
VRV 50	50	365	605	3/4
VRV 80	80	410	735	3/4
VRV 100	100	495	809	3/4
VRV 150	150	495	1079	3/4

Нормативные требования к мембранным бакам

Расширительный бак для отопления технические характеристики