Что нужно знать о расширительных баках для систем отопления?

Всем, кто учил в школе физику, прекрасно известно, что вода имеет одно весьма необычное свойство – при определенных условиях она может расширяться. Расширительный бак для отопления – это специальная емкость, основная задача которой сводится к поглощению избыточного объема накапливающейся жидкости. Вот зачем нужен экспансомат.

Отопительные системы обладают собственным уровнем вместимости. Учитывая тот факт, что данная система является замкнутой, появление дополнительного объема воды становится причиной повышенного гидравлического давления. Бездействие в таком случае может привести к непоправимым последствиям, вплоть до выхода приборов из строя.

Для предотвращения такого развития событий и используются расширительные баки для систем отопления. Подбор бака необходимого типоразмера осуществляется специалистами проектно-монтажных организаций в зависимости от типа отопления и количества циркулирующего в нем теплоносителя.

Задачи, функции и принцип работы

Чтобы понять необходимость установки подобных агрегатов, необходимо рассмотреть те функции, которые выполняют указанные экспансоматы. Повышение температуры внутри котла на каждые 10 градусов Цельсия приводит к увеличению объема нагревающейся жидкости приблизительно на 0,3%.

Простейшие математические подсчеты дают понять, что доведение жидкости-теплоносителя до температуры кипения (100 градусов) приведет к увеличению общего объема воды приблизительно на 3%. Это достаточно существенный объем, который может серьезно повлиять на функционирование всей системы в целом. Поэтому и используют специальное устройство, призванное компенсировать температурное расширение жидкости.

Устройство и принцип работы экспансомата.

Таким образом, расширительный бак для отопления выполняет сразу несколько важных функций:

• удаление лишних объемов воды в водосток при достижении определенного уровня наполняемости;
• пополнение объемов воды при ее утечке либо при падении температуры;
• сохранение необходимого уровня гидростатического давления посредством добавления или удаления соответствующих объемов теплоносителя;
• сбор воздуха и паров воды, которые выделяются в котле при повышении температуры жидкости.

В любой отопительной системе, которая в качестве жидкости-теплоносителя использует обычную воду, постоянно присутствует определенный процент воздуха. Как заявляют специалисты, в 1л трубопроводной воды содержится 40 мг воздуха, который находится в растворенном состоянии.

Однако при увеличении температуры растворимость его несколько ухудшается, что приводит к выделению порядка 90% в виде воздушных пузырьков. Бачки открытого типа позволяют вывести излишки воздуха в атмосферу.

Недостатки

При всем многообразии выполняемых функций, расширительный бак для отопления обладает некоторыми отрицательными качествами:

• большие размеры, что может затруднить их расположение в помещении;
• уменьшение стойкости различных приборов, труб и радиаторов к коррозии;
• стенки данного отопительного оборудования в определенных количествах расходуют тепло.

В зависимости от конструктивных особенностей расширительные баки подразделяются на две основные группы: открытые и закрытые. Как подобрать тот, который подходит вам, рассмотрим дальше.

Открытые

Относящиеся к первой группе, чаще всего монтируются на чердаках, то есть над верхней точкой системы отопления. Открытый расширительный бак представляет собой прямоугольную или цилиндрическую емкость, для производства которой применяется листовая сталь. После их установки необходимо произвести теплоизоляцию. Перед включением не требуется настройка.

Пример: для отвода жидкости служит циркуляционная труба. К раковине примыкает контрольная труба, на которой установлен запорный кран для регулирования уровня воды в емкости. Нельзя не отметить расширительную трубу, посредством которой жидкость поступает непосредственно в бак. Все эти и другие трубы присоединяются при помощи специальных патрубков.

Открытые экспансоматы имеют определенные отрицательные качества.

К примеру, владельцам данной вспомогательной системы постоянно придется восполнять объем жидкость, поскольку она обладает повышенной испаряемостью.

Перед тем как проверить уровень теплоносителя, необходимо поднять защитную крышку открытого бака. Кроме этого, потребуются дополнительные денежные затраты на его установку, так как монтировать бак придется в верхней части отопительной системы.

Также необходимо предварительно утеплить то место, где будет произведена установка. По причине того, что открытый расширитель функционирует при пониженном давлении, управлять такой системой несколько затруднительно.

И последнее – в экспансомат, имеющий вышеописанное устройство, поступает воздух, что приводит к повышенному уровню коррозии основных элементов.

Закрытые

Переходим к закрытым экспансоматам. Закрытый бак представляет собой специальную емкость, изготовленную из металла, овальной или шарообразной формы. Особенность данного оборудования заключается в том, что внутри он разделен на две камеры – воздушную и жидкостную – при помощи герметичной мембраны. Именно по этой причине такие экспансоматы называются мембранными.

Принцип работы у бака такой: воздушный отсек оборудован клапаном, задача которого заключается в спускании воздуха при существенном увеличении уровня давления. Благодаря этому теплоноситель способен заполнять внутренний объем камеры. При увеличении давления воды мембрана, произведенная из термостойкой резины, прогибается и освобождает воздух из отсека.

После того как давление полностью нормализуется, мембрана приходит в начальное положение, позволяя воздуху вновь поступать в бак для отопления.

Стоит отметить, что расширительные баки мембранного типа выпускаются в различных конфигурациях. В некоторых случаях бачок имеет одну из камер, заполненную азотом под большим давлением, другой же отсек предназначен для заполнения водой или другим теплоносителем. Особенность такой системы – жидкостная камера соединена с системой отопления.

После этого давление в каждом из отсеков стремится к установлению на первоначальном уровне. Настройка расширительного бака закрытого типа осуществляется в заводских условиях, поэтому приобретая данную продукцию, покупатель получает изделие полностью готовое к работе.

Монтаж и размещение также просты, но может возникнуть проблема с отсутствием свободного пространства, поэтому при недостатке свободного места можно использовать плоский бачок, габариты которого оптимизированы для установки в небольших помещениях.

В зависимости от вида мембраны выделяют два основных типа закрытых баков.

Экспансоматы с диафрагменной несменной мембраной

Для создания углеродистого корпуса данного агрегата применяется метод глубокой холодной штамповки. По периметру отсеков прочно закрепляется мембрана. Внутренняя поверхность корпуса покрыта эпоксидными влагостойкими красками, которые защищают поверхность от вредного воздействия воды.

Для покрытия внешней части корпуса применяется эмаль. В начальной стадии вакуумный бак на 100% заполняется воздухом, который под высоким давлением прижимает мембрану к внутренней поверхности.

По мере того как температура внутри бака возрастает, начинает увеличиваться давление и поступать теплоноситель, который отжимает мембрану в обратную сторону. В это же время воздух, находящийся во втором отсеке, начинает сжиматься.

Фланцевый со сменной мембраной

Такие устройства изготавливаются как в горизонтальном, так и вертикальном исполнении. К числу ключевых конструктивных особенностей модели можно отнести то, что теплоноситель не соприкасается с металлической частью расширительного бака, поскольку полностью расположен внутри мембраны.

Как следствие, использовать специальное покрытие для защиты его поверхности от воздействия жидкости не потребуется. Кроме этого, имеется возможность при необходимости проводить замену мембраны.

Зачастую закрытые устройства монтируются неподалеку от котлов. В систему отопления можно установить второй расширительный бак, поставив его рядом с бойлером, если схема также поддерживает аппарат горячего водоснабжения.

Основные преимущества закрытых экспансоматов

В зависимости от мощности котла, а также от объема используемой жидкости объем мембранного бака для отопления немного отличается.
Такое оборудование рекомендуется устанавливать в загородных домах, поскольку они обладают многочисленными положительными качествами, если сравнивать их с открытыми баками.

Теплоноситель не контактирует с воздухом, в результате чего не происходит испарение жидкости, по этой же причине трубы и радиаторы не окисляются воздухом, что способствует увеличению их срока службы.

В закрытых баках вероятность того, что жидкость выльется за пределы, равняется нулю, поэтому можно не переживать за отделку стен и полов. Установка может осуществляться в любом месте коттеджа, отсутствует вероятность появления воздушных пробок, которые в открытых устройствах возникают в результате повышенного давления в верхней точке отопительной системы.

Также отсутствует необходимость в подпитке отопительной системы теплоносителем. Вывод – эксплуатировать мембранный расширительный бак очень легко.

Закрытые баки – это экономичность, безопасность и надежность.

Установка

Монтаж расширительного бака осуществляется на любом участке отопительной системы, но предпочтительной является его установка перед насосом принудительной циркуляции. Монтаж может быть выполнен как с верхним, так и с нижним подключением.

Рекомендуется использовать именно верхний подвод, так как данная схема позволяет не допустить скапливания внутри бака пузырьков воздуха.

Если в процессе работы окажется, что проектировщик допустил ошибку и принятого объема бака недостаточно для компенсации теплового расширения жидкости, вместо замены экспансомата на более объемный осуществляется монтаж второго бака меньших размеров.

В случае установки в системе отопительного котла со встроенным расширителем монтаж отдельного бака может не потребоваться. Также при рассмотрении различных вариантов установки следует помнить, что для снижения теплопотерь лучше выбирать то крепление, при котором подводящая магистраль будет иметь наименьшую длину.

Что такое вакуумная система отопления: обзор основных элементов и их особенностей

Попытки усовершенствовать традиционную систему отопления иногда приводят к появлению довольно-таки эффективных методик. Одной из них является использование свойства некоторых жидких веществ переходить из жидкого в газообразное состояние при относительно невысоких температурах. Беря во внимание этот факт, была разработана вакуумная система отопления: батареи, радиаторы, насосы, бачки могут функционировать как по отдельности, так и в комплексе.

Способы повышения эффективности отопления

В чем же заключается предназначение подобных отопительных приборов? Во-первых — они необходимы для повышения КПД и безопасности работы всей системы. Однако каждая вакуумная система отопления или ее отдельные части отличаются конструктивно и принципом работы.

В настоящее время существует несколько видов приборов, в основе функционирования которых лежит использование жидкостей низкотемпературного кипения или разности давления.

• Вакуумные батареи отопления для автономных систем. Представляют собой нагревательные элементы, определенные области в которых заполнены литиево-бромидной жидкостью. Низкое давление в них снижает уровень кипения до +35 град. В результате этого высвобождается большое количество энергии, что приводит к быстрому нагреву помещения;
• Гелиосистемы. С их помощью полезная энергия солнца передается теплоносителю. Для этого устанавливаются вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома. Их принцип работы во многом схож с вакуумными батареями отопления — также применяется специальная жидкость с низким уровнем температуры кипения;
• Альтернативный вакуумный расширитель для отопления. С его помощью можно модернизировать открытую систему нагрева воздуха, обеспечив минимальное испарение воды;
• Вакуумные насосы с высоким показателем КПД. Могут применяться для улучшения циркуляции теплоносителя в трубах системах с большим объемом. Также большую популярность получили для обустройства автономного водоснабжения и канализационных систем.

Каждое из этих устройств при правильном подборе технических параметров может улучшить эксплуатационные характеристики отопления. Но для этого необходимо рассмотреть их принцип работы и особенности конструкции.

Мощный вакуумный насос для отопления можно использовать и для водоснабжения. Для этого необходимо сделать механизм переключения соединительных патрубков.

Вакуумные радиаторы отопления: принцип работы и советы по выбору

Низкотемпературные режимы работы отопления дали толчок развитию новых видов батарей. Одним из них являются вакуумные радиаторы отопления для частного дома. Они внешне схожи с классическими алюминиевыми или биметаллическими моделями. Отличие заключается в расстоянии между секциями (оно значительно больше) и внутренним устройством.

Как уже говорилось выше, принцип работы вакуумных радиаторов отопления заключается в использовании литиево-бромидной жидкости. Рассмотрим специфику конструкции этих приборов. Они состоят из следующих элементов.

• Корпус. Имеет разделение на две секции. В нижней части устанавливается горизонтальный канал для прохождения теплоносителя, который выполняет роль теплообменника между нагретым водой и жидкостью, расположенной в вертикальных секциях;
• Горизонтальный канал с теплоносителем. В зависимости от модели, он может подключаться к автономной системе водяного отопления или иметь ТЭНы. При использовании последних получаются электрические вакуумные радиаторы отопления. У них тепловая энергия от нагревательного элемента передается воде (или масляному заполнителю), в результате чего происходит повышение температуры литиево-бромидной жидкости;
• Вертикальные секции со вторичным теплоносителем. От их количества и объема зависит уровень нагрева воздуха в помещении. Важно, чтобы внутри этих полостей было создано минимальное давление. Чем оно ниже, тем быстрее будет нагреваться жидкость.

Почему не происходит повсеместный переход на вакуумные радиаторы отопления. Отзывы об этих устройствах носят в основном положительный характер. Однако при выборе следует учитывать особенности их эксплуатации. Обеспечить уровень температуры воды в трубах около 40-60 град проблематично для автономных систем. Хотя это является основным принципом работы вакуумных радиаторов отопления. Это может привести к быстрому остыванию теплоносителя на удаленных участках магистрали. Поэтому для вакуумных систем отопления рекомендуется устанавливать пиролизные котлы, нормальный температурный режим которых составляет 60/45 или 70/50 град.

Еще одним способом повысить эффективность является установка единого узла смешивания перед несколькими вакуумными радиаторами отопления для частного дома. В результате этого горячая вода будет смешиваться с охлажденной из обратной трубы до нужного температурного уровня.

Несомненным преимуществом электрических вакуумных радиаторов отопления является возможность регулирования уровня нагрева отдельно для каждого устройства. Однако при этом возрастают затраты на оплату электроэнергии. Такие модели рекомендовано устанавливать в небольших помещениях с хорошим уровнем теплоизоляции. Также следует учитывать их высокую стоимость — четырехсекционная модель мощностью 800 Вт имеет цену от 8 тыс.руб.

Следует приобретать электрические вакуумные радиаторы для отопления только заводского производства. В противном случае велика вероятность разгерметизации вакуумной камеры, что приведет к поломке всего прибора.

Гелиосистемы отопления

Использование солнечной энергии является одним из перспективных направлений в разработке систем отопления. Помимо известных солнечных батарей широкое распространение получили коллекторы, которые используют тепловую энергию солнца. Конструктивно они представляют собой сеть трубопроводов, образующих единое поле. Внутри них находится теплоноситель с низкой температурой кипения. Также как и в вакуумных радиаторах, он заключен в трубки с низким давлением. Эта конструкция располагается на солнечной стороне участка или крыши дома. По мере нагрева теплоноситель начинает циркулировать и поступает в теплообменный бак вакуумного солнечного коллекторы для отопления дома. Там его энергия передается воде, которую можно использовать как для отопления, как и для горячего водоснабжения.

Основным элементом вакуумного солнечного коллектора для отопления дома является рама с вакуумными трубками. В зависимости от ее площади изменяется общая мощность всей системы. Особенности эксплуатации коллекторов подобного рода заключаются в следующем.

• Возможность использования в качестве вспомогательного источника тепловой энергии. В отличие от принципа работы вакуумных радиаторов отопления, на эксплуатацию которых не влияют погодные факторы, солнечные коллекторы нуждаются в постоянном воздействии УФ излучения светила. Поэтому зимой использовать подобную систему не практично;
• Экономия энергоносителя. Летом солнечные коллекторы успешно справляются с задачей горячего водоснабжения и нагрева небольших помещений ранней осенью. В этом случае затраты на энергоносители минимальны и могут быть связаны с работой насоса для обеспечения циркуляции жидкости;
• Относительно высокая стоимость. Средняя цена вакуумного коллектора с рамой составляет 45 тыс. руб. Если же планируется приобрести полноценную систему водоснабжения на 300 литров, то это будет стоить от 150 тыс. руб. Автономные вакуумные солнечные коллекторы, предназначенные для отопления дома и ГВС обойдутся минимум в 310 тыс. руб.

Но, несмотря на высокую стоимость, подобные системы пользуются все большей популярностью. Появление новых, более дешевых и эффективных материалов изготовления дает предпосылки на снижение цены.

Использовать расширительный вакуумный бачок для отопления в подобных системах нельзя, так как жидкость должна находиться под низким давлением.

Расширительный вакуумный бачок для отопления

В большинстве случаев расширительный вакуумный бак изготавливается самостоятельно. Он является модернизацией аналогичной модели для открытой системы отопления. Но в отличие от нее установка происходит не в верхней точке магистрали, а в нижней.

Для этого вакуумный бачок для отопления соединяется с трубопроводом с помощью трубы 1/2. Для работы вакуумный бачок, предназначенный для отопления, нужно заполнить теплоносителем на 1/3. В процессе нагрева воды в трубах происходит ее расширение, в результате чего излишек поступает в бак. Если же количество теплоносителя в трубах уменьшается, под действием создаваемого низкого давления происходит обратное действие — вода из вакуумного бачка для отопления перемещается в трубопровод.

Применение подобной конструкции имеет несколько преимуществ.

• Оптимизация места для установки всех элементов отопления. Расширительный бак можно поставить непосредственно рядом с котлом или в другом помещении дома;
• Уменьшение испарения теплоносителя, что является основной проблемой всех открытых систем;
• Используя расширительный вакуумный бачок для отопления можно визуально контролировать не только уровень жидкости в трубах, но и ее состав. Это способствует своевременной прочистке магистрали от скопившегося мусора и щелочных отложений.

К недостаткам расширительного вакуумного бачка для отопления относят отсутствие заводских моделей. Его можно изготовить только самостоятельно. Для этого используют стальные емкости круглой или цилиндрической формы с рассчитанным объемом. Он должен составлять не менее 10 % от количества теплоносителя.

Итоги

В каких случаях рекомендована установка вакуумной системы для отопления дома? За исключением положительных отзывов о вакуумных радиаторах отопления, монтаж гелиосистемы или расширительного бачка описанного типа являются вспомогательными механизмами для улучшения или оптимизации работы система нагрева.

Мощный вакуумный насос для отопления позволит улучшить циркуляцию воды, но напрямую повлияет на тепловой режим. Теплоноситель попросту не успеет достаточно остыть, что неприемлемо для водяного теплого пола – смешивание потоков не понизит температуру до нужного уровня.

При выборе и установке остальных элементов вакуумного отопления следует учитывать их особенности.

Вакуумные радиаторы

Помимо тепловой мощности соблюдаются правила установки вакуумных радиаторов отопления в частном доме.

Минимальное расстояние от нагревательной поверхности до подоконника должно составлять 8 см. Причем уровень от пола до нижней части батареи также не может быть менее 4 см. Для улучшения теплоотдачи рекомендовано установить теплоотражающие материалы на стену за радиатором.

Солнечные коллекторы

В некоторых моделях вместо специальной жидкости можно использовать простую воду. Однако КПД подобных установок на порядок ниже, чем у вышеописанных. Этот момент нужно обязательно уточнять у продавца.

Также для эффективности работы поверхность вакуумных трубок покрывается специальным материалом, улучшающим поглощательные свойства световой энергии.

Вакуумные расширительные баки

Перед самостоятельным изготовлением конструкций нужно правильно подобрать материал. Лучше всего использовать нержавеющую или оцинкованную сталь. Но следует учитывать, что для ее сварки нужно использовать специальный аппарат, работающий в определенном режиме. Лучший выход из такой ситуации – приобрести подходящую емкость заводского производства и немного модернизировать ее, установив нужные патрубки для подключения к трубопроводу отопления.

Вакуумная система отопления, включающая в себя батареи, радиаторы, насосы и бачки может эффективно дополнять работу основной. Поэтому сначала нужно рассчитать необходимый показатель дополнительной мощности, а затем подбирать соответствующие комплектующие и элементы.

В видеоматериале наглядно показан принцип работы вакуумных радиаторов отопления: