Какой расширительный бак нужен для отопления частного дома. Расчет и объем расширительного бака для отопления

Чтобы определить объем расширительного бака, необходимо знать, сколько теплоносителя содержится в системе отопления. Это сумма объемов котла, труб и радиаторов.

Как подобрать расширительный бак

Расширительный бак используется для компенсации увеличения температуры объема жидкости в системе отопления. Известно, что объем воды увеличивается при ее нагревании. При нагревании воды в системе отопления ее объем увеличивается примерно на 0,3 % на 10 °C. Если теплоноситель нагревается до 70 °C, его объем увеличивается соответственно на 3 %. Поскольку жидкости практически несжимаемы, избыточному объему некуда перетекать. Хладагент расширяется каждый раз, когда система отопления включается в работу. Куда же девается лишняя жидкость? Она просто стекает в расширительный бак, где остается до тех пор, пока вода не остынет, ее объем не уменьшится, а «вытесненный» в бак объем не вернется в систему трубопроводов. Когда избыток горячей воды удаляется из системы, часть трубопроводной системы после охлаждения заполняется воздухом, и воздушные замки блокируют поток теплоносителя через систему. В результате система отопления просто отключается. Таким образом, расширительный бак защищает всю систему отопления от «воздушных замков».

Разновидности расширительных баков

В системах отопления используются три основных типа расширительных баков: открытые, закрытые и мембранные расширительные баки.

1. открытые расширительные сосуды предназначены для использования в системе отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Сосуд представляет собой открытую емкость со специальным соединением с системой отопления и размещается в самой высокой точке системы отопления. Поскольку емкость находится где-то на чердаке, лестничной клетке или на крыше, очень неудобно регулярно ходить на чердак и визуально проверять уровень жидкости в емкости. Кроме того, открытые резервуары должны быть оснащены теплоизоляцией. В основном они изготавливаются из листовой стали и имеют прямоугольную или цилиндрическую форму. В верхней части резервуара имеется смотровой люк. Максимальный уровень жидкости в таких резервуарах контролируется переливной трубой, выходящей наружу.

Открытые расширительные баки служат не только для поддержания объема теплоносителя в системе при колебаниях температуры, но и для восполнения объема воды в системе в случае утечек. Открытый расширительный бак также служит для ограничения гидравлического давления в системе отопления, для сброса излишков воды в дренаж в случае переполнения, для управления работой устройств подпитки и для удаления воздуха из системы.

Недостатками являются неудобства и связанные с ними ненужные потери тепла. Поглощение воздуха из-за чрезмерного охлаждения воды приводит к внутренней коррозии радиаторов и трубопроводов. Наконец, во многих случаях необходимо устанавливать специальные соединительные трубы; из-за многочисленных недостатков открытые расширительные баки редко используются в современных системах отопления.

2. закрытые расширительные сосуды используются как в открытых системах отопления с естественной циркуляцией, так и в закрытых системах с принудительной циркуляцией. Внедрение закрытых сосудов позволило эксплуатировать системы отопления без контакта с атмосферой. Теплоноситель циркулирует без добавления коррозийных газов. Таким образом, срок службы отопительных систем и трубопроводов значительно увеличивается. Кроме того, систему отопления можно эксплуатировать при более высоком давлении без необходимости дополнительного расхода воды, так как утечки воды отсутствуют. Закрытые расширительные баки обычно располагаются в котельной, поэтому они не требуют защиты от мороза и надежно работают в течение всего сезона; эти баки водонепроницаемы и оснащены автоматическими или ручными выпускными клапанами. Если сосуд оснащен ручным клапаном, заполнение системы отопления контролируется визуально, как и в случае с открытым сосудом. С автоматическим клапаном, напротив, система контролируется с помощью манометра, который измеряет давление жидкости в системе.

3. мембранные расширительные баки — это современные устройства, которые работают полностью автоматически. Главная особенность, отличающая этот сосуд от обычного закрытого сосуда, — гибкая мембрана. Мембрана делит сосуд на две части: в одной части находится сжатый воздух, в другой — хладагент. Сжатый воздух и мембрана позволяют уменьшить размер расширительного бака в четыре и более раз. Емкость в несколько литров может быть успешно размещена в корпусе двухконтурного котла. Поскольку емкость полностью закрыта, а мембрана подвижна, она находится под одинаковым давлением с обеих сторон. Принцип работы довольно прост: нагрев увеличивает давление среды; избыток воды попадает в одну камеру расширительного бака и увеличивает давление на мембрану; гибкая мембрана препятствует попаданию воды во вторую камеру, но давление воздуха в ней повышается и компенсирует возросшее давление среды. Когда жидкость охлаждается, ее давление падает, и сжатый воздух выталкивает ее обратно в систему, поддерживая постоянное давление в системе. Если давление воздуха в резервуаре по какой-либо причине становится критическим, насос автоматически отключается. Система не может быть перезапущена, пока давление воздуха не упадет до минимума.

Это интересно: Гидрострелка для отопления: принцип работы и назначение.

Как правильно рассчитать объём бачка для систем отопления?

Для того чтобы правильно рассчитать объем расширительного бака, необходимо учесть несколько факторов, влияющих на этот размер:

Ёмкость экспансомата напрямую зависит от количества воды в отопительной системе.
Чем выше допустимое значение давления в системе, тем меньшего размер бачок вам потребуется.
Чем выше температура, до которой нагревается теплоноситель, тем больше должен быть объем устройства.

Справка. Если выбрать слишком большой расширительный бак, он не будет создавать необходимое давление в системе. Маленький сосуд не сможет вместить весь избыток теплоносителя.

Формула расчёта

Vb=(Vc * Z)/N, где:

Vc — объем воды в системе отопления. Чтобы рассчитать этот показатель, умножьте мощность котла на 15. Например, при мощности котла 30 кВт объем отопительной воды составляет 12*15 = 450 литров. Для систем с теплоаккумулирующими баками к рассчитанной цифре следует добавить объем отдельных баков в литрах.

Z — коэффициент расширения теплоносителя. Коэффициент для воды составляет 4 %, поэтому для расчета используйте цифру 0,04.

Подсказка! Если в качестве теплоносителя используется другое вещество, его коэффициент расширения должен быть учтен соответствующим образом. Например, для 10 % этиленгликоля этот коэффициент составляет 4,4 %.

N — коэффициент расширения контейнера. Поскольку стенки контейнера сделаны из металла, его объем может легко увеличиваться или уменьшаться под воздействием давления. Для расчета N необходимо воспользоваться следующей формулой:

N= (Nmax-N)/(Nmax+1), где:

Nmax — максимальное значение давления в системе. Это значение колеблется между 2,5 и 3 атмосферами; для определения точного значения необходимо указать пороговое значение предохранительного клапана в группе безопасности.

N — начальное давление в расширительном баке. Это значение составляет 0,5 атмосферы на 5 метров высоты системы отопления.

Продолжая пример с котлом мощностью 30 кВт, предположим, что Nmax составляет 3 атм. и высота установки менее 5 метров. Тогда

Vb = (450*0,04)/0,625 = 28,8 л.

Важно! Имеющиеся в продаже расширительные баки соответствуют определенным стандартам. Поэтому не всегда можно приобрести устройства с емкостью, точно соответствующей расчетному значению.

В этом случае, пожалуйста, покупайте прибор с округлением, так как немного меньший объем, чем требуется, может привести к повреждению прибора.

Обслуживание расширительного бака

Не стоит недооценивать роль такого устройства, как расширительный бак системы отопления В инструкции к этому устройству приведен перечень правил по его обслуживанию. К ним относятся:

Один раз в полгода необходимо проверять бак на внешние повреждения – коррозию, вмятины, подтеки. Если вдруг такие повреждения найдены, то обязательно нужно устранить их причину.
Один раз в полгода нужно проверять начальное давление газового пространства на соответствие расчетному показателю.
Один раз в полгода проверяется целостность мембраны. В случае обнаружения ее нарушения нужно заменить ее (если такая возможность предусмотрена).
Если бак не будет использоваться долгое время, то нужно держать его в сухом месте, слив из него воду.

Это интересно: Как выбрать проточный водонагреватель

Способ проверки расширительного бака системы отопления — Начальное давление газового пространства. Для этого необходимо отсоединить сосуд от системы отопления, слить воду и подсоединить манометр к ниппелю газовой камеры. Если давление ниже давления, установленного при регулировке расширительного бака для отопления, необходимо подкачать бак компрессором через тот же ниппель.

Измерения манометра для правильной работы расширительного бака.

Проверка целостности мембраны также является важным моментом. Если при проверке давления в газовом пространстве после слива воды из сливного крана вдруг выходит воздух, а давление в газовом пространстве упало до атмосферного — значит, мембрана пробита.

Для замены мембраны необходимо выполнить несколько шагов. Сначала бак отсоединяется от системы отопления, затем из него необходимо слить воду. Затем давление в газовой полости сбрасывается с помощью ниппеля. Уплотнение мембраны снимается. Оно находится в области соединения труб. Мембрана, которая является частью расширительного бака системы отопления, извлекается из отверстия в нижней части корпуса.

Затем проверьте внутреннюю поверхность корпуса, чтобы убедиться в отсутствии грязи и коррозии; если это так, снимите его, промойте водой и высушите. Не используйте для удаления коррозии средства, содержащие масла! Гнездо мембраны вставляется в отверстие в верхней части мембраны. Винт вкручивается в гнездо мембраны, мембрана вставляется в корпус, а гнездо втягивается в отверстие в нижней части корпуса. Затем сосуд фиксируется гайкой. Затем в корпус вставляется мембранное уплотнение.

Современная система отопления не «мыслима» без надежного компенсатора теплового расширения теплоносителя — расширительного бака.

Практический расчет расширительного бака для отопления достаточно прост — необходимо «вооружиться» различными формулами и определить исходные параметры работы системы.

Сегодня эффективно используются расширительные баки закрытого типа. Открытые варианты этих функциональных устройств применялись в основном в системах с естественной циркуляцией хладагента. Они имеют значительные габариты и низкую эффективность. Поэтому использование данного типа сосудов постепенно сокращается.

Закрытые сосуды — это конструктивно герметичные цилиндрические или «сферические» сосуды.

Расширительный сосуд с гранулированной мембраной

Расширительный сосуд для отопления выпускается различных форм и размеров. Параметры определяются путем расчета. На свойства также влияет тип системы в загородном доме. Можно приобрести баки в виде так называемой таблетки или цилиндра.

Различные типы емкостей отличаются по конструкции и способу использования. Владельцам домов доступны два типа баков:

сосуд открытого вида;
резервуар в закрытом исполнении, оснащенный мембраной.

Производители также выпускают закрытые емкости без мембраны. Эксперты не советуют использовать этот тип устройств в отопительном контуре дома. Такие баки представляют собой плохо сконструированный расширительный бак. Воздух действует как резиновая мембрана. Поэтому воздух активно проникает в теплоноситель, что категорически недопустимо для нормальной работы системы. Вместо этого уровень воды в сосуде будет постоянно повышаться. Это приводит к тому, что расширение уже не может быть компенсировано, так как заполняется весь объем закрытого резервуара.

Открытый бачок расширительный

Емкость установлена в одноименной системе. Отопительный контур дома отдыха является закрытым, но не имеет атмосферной изоляции. Сеть не является закрытой системой. По этой причине в ней не может возникнуть избыточное давление.

Особенности монтажа

Открытый расширительный бак — это бак, установленный в самой высокой точке контура. Если сосуд установлен в другой точке, то теплоноситель вытекает из него по закону сообщающихся сосудов. Открытый сосуд часто устанавливается в подающем трубопроводе. Его размещение в верхней точке также позволяет эффективно удалять воздух из сети, который всегда содержит растворенный воздух. Напротив, он часто переходит в свое обычное газообразное состояние. Воздух также образуется в контуре вследствие химического взаимодействия между теплоносителем и материалом, из которого изготовлены трубы и теплообменники. Если пренебречь удалением воздушной массы из системы, может выйти из строя отдельный радиатор или целый участок отопительной сети. Установка открытого бака позволяет удалять пузырьки газа из водной среды отопительного контура. Другими словами, устройство действует как вентилятор.

Это интересно: В чем преимущество современных турбированных газовых котлов.

В зависимости от конструкции системы отопления расширительный бак может быть установлен в обратной сети. Однако в этом случае он также должен быть установлен в самой высокой точке контура. В месте установки устройства прокладывается вертикальная труба. Если сосуд установлен в обратной сети, он не выполняет функцию газовой ловушки. Поэтому при установке устройства на радиаторы и подающую трубу в самой высокой точке устанавливаются дополнительные клапаны.

Расчет объема расширительного бака для отопления

Основная формула для расчета необходимого объема расширительного бака выглядит следующим образом

V = (VL x E) / D, где

VL — общая мощность системы отопления, которая включает в себя объем котла, всех теплоаккумуляторов (радиаторов, теплообменников и т.д.) и трубопровода,

Е – коэффициент расширения рабочей жидкости (теплоносителя);
D – эффективность расширительного бака (мембранного).

Последний параметр зависит от двух величин — давления:

PV — максимального рабочего в системе;
PS — зарядки мембранного бачка.

PV = 2,5 бар считается достаточным для дачных домов.

PS должно соответствовать статическому давлению системы отопления и устанавливается на уровне 0,5 бар = 5 м.

Из-за очевидных недостатков этой системы отопление с естественной циркуляцией используется все реже. Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией имеет определенные преимущества.

Ниже приведена схема установки циркуляционного насоса в системе отопления.

Пример расчета

Рассмотрим в качестве примера систему отопления в доме площадью 300 квадратных метров. Для обеспечения автономного отопления установлен котел мощностью 30 кВт. Также используется теплоаккумулирующий бак объемом 1 000 литров. Высота системы составляет 5 метров.

Сначала рассчитывается общий объем теплоносителя:

VL = 30 x 15 + 1000 = 1450 (литров), где.

30 – мощность котла, кВт;
15 – удельный объем теплоносителя на 1 кВт мощности котла, литры;
1000 – объем аккумулирующей емкости.

Затем рассчитывается эффективность мембранного бака:

D = (PV — PS) / (PV + 1).

В нашем примере:

Следовательно, D = (2,5 — 0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.

Теперь можно определить объем бака:

V = 1 450 x 0,04 / 0,57 = 101,75 (литров), где

0,04 — коэффициент расширения теплоносителя (в данном случае воды без добавления гликоля).

Производители выпускают расширительные баки определенного порядка, поэтому не всегда можно купить бак, объем которого соответствует рассчитанному объему.

В таких случаях результат расчета необходимо округлить в большую сторону. В нашем случае ближайшим стандартным значением является 110 литров. Это правильный сосуд, который следует приобрести.