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.

Расширительный бак закрытого типа WESTER

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.

Читайте также:  Предназначение автоматических и ручных воздухоотводчиков для отопления

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).

Читайте также:  Система безопасности для отопления закрытого типа — назначение, устройство, монтаж

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 <или = Pкл — 0,5 бар или Pкон = 3 — 0,5 = 2,5 бар. После этого расширительный бачок полностью готов к эксплуатации.

Обслуживание расширительного бака

Чтобы обеспечить длительный эксплуатационный срок расширительного бака, необходимо обеспечить правильные условия обслуживания:

регулярно следует обследовать бак на предмет внешних повреждений (трещин, вмятин, коррозии, протечек);

каждые шесть месяцев проверяется давление газового пространства, для чего оборудование отключается от системы, из него откачивается вода;

два раза в год проверяется целостность мембраны (для мембранных расширительных баков);

если отопительная система не будет использоваться в течение длительного времени, из нее и из бака необходимо обязательно слить воду.

Ориентировочные значения содержания воды в системах отопления

При планировании отопительной системы и выбора расширительного бака следует сразу определить, в каком объеме будет использоваться вода, циркулирующая по трубам и радиаторам. Обычно объем бака составляет 10% от общего объема воды, для точного расчета используется такая формула: Vб = Vс × k / D, где:

Vб – рабочий объем для используемого расширительного бачка;

Vс – общий объем теплоносителя;

k – коэффициент объемного расширения теплоносителя;

D – коэффициент эффективности (определяется для расширительного бака).

Для расчета общего объем можно использовать три способа:

при помощи водомера засечь, какой объем воды циркулирует по системе за один цикл;

для точных расчетов используется формула суммирования всего объема труб для общего контура системы, вместимость теплообменника котла, радиаторов, конвекторов и прочего оборудования;

еще один способ предполагает, что на 1 кВт мощности системы приходится 15 л теплоносителя, то есть паспортную мощность котла надо умножить на 15, получая общий объем воды.

Коэффициент увеличения объема воды водогликолевой смеси в зависимости от температуры

Чтобы определить коэффициент «k» расширения объема теплоносителя, необходимо воспользоваться специальными табличными данными. Такой коэффициент показывает, как изменяется объем антифризных добавок в теплоносителе при температурном расширении. При расчетах надо взять значение эксплуатационной температуры теплоносителя и соответствующий ему коэффициент. Для воды в качестве теплоносителя коэффициент этиленгликоля равен «0», для антифриза – значение необходимо рассчитывать с учетом табличных данных.

Кроме того, коэффициент можно рассчитать таким образом – 4% х 1,1 = 4,4 %. Такое значение соблюдается, если количество этиленгликоля в системе составляет до 10% от общего объема теплоносителя. Если количество этиленгликоля до 20%, то коэффициент рассчитывается так – 4% х 1,2 = 4,8%. При этом значение будет изменяться при повышении температуры в системе. Например, если температура достигает 80 градусов, то коэффициент будет равен 0,029, если количество этиленгликоля равно 10%, то коэффициент равен 0,032, при использовании воды и этиленгликоля в соотношении 50%/50%, коэффициент будет равен 0,0436.

Как правильно выбрать расширительный бачок для отопительной системы? Необходимо учитывать не только тип и общий объем системы, но и длину контура для каждого помещения, вида трубопроводов, теплоносителя и многих других параметров. Необходимо учитывать, где будет располагаться бак, какие требования предъявляются к его эксплуатации.