Расширительный бак для отопления закрытого типа: устройство, функции + правила выбора и монтажа в систему

Как выбрать бачок для системы отопления?

Для нормального функционирования отопительной системы необходимо подобрать расширительный бак, соответствующий всем параметрам.

Важно! Устройства, предназначенные для отопления — красные, а для водоснабжения — синие. Параметры, по которым можно выбрать конструкцию:

Параметры, по которым можно выбрать конструкцию:

Объём. Подбор расширительного агрегата осуществляется с учётом общего объёма теплоносителя для отопительной системы.

Если в качестве теплоносителя выступает вода, то объем бака должен равняться 10% от её величины, а при использовании антифриза — 15%.

К примеру, на 100 литров воды нужен 10-литровый бак, а на 100 литров антифриза —15-литровый.

Внимание! Первый показатель неправильно подобранного аппарата или его ошибочной настройки является постоянное срабатывание предохранительного клапана. Выбор резервуара совершается, учитывая особенности отопительной системы с твердотопливным котлом

При его работе контроль над выбранной температурой затрудняется и теплоноситель может легко превысить заданный режим

Выбор резервуара совершается, учитывая особенности отопительной системы с твердотопливным котлом. При его работе контроль над выбранной температурой затрудняется и теплоноситель может легко превысить заданный режим.

При таком процессе происходит резкое повышение объёма теплоносителя, для которого нужна расширительная ёмкость с запасом. Поэтому стандартный расчёт показателя бака умножается на 2.

Мембрана. Бывает сменной (фланцевой) или несменной.

Преимущества фланцевой мембраны:

возможность замены через фланец при механических повреждениях;
агрегаты с такой мембраной бывают двух видов — горизонтальные и вертикальные, что значительно экономит пространство;
фланцевая мембрана выдерживает большее давление, чем несменная.

Плюс несменной мембраны — экономичность, благодаря жёсткому креплению по периметру бака.

Материал. Выбор бака следует остановить на качественных материалах двух основных компонентов:
Мембраны. Основные характеристики: диапазон рабочих температур, длительность срока службы, гигиенические и санитарные требования, динамичность и устойчивость к высоким температурам.
Корпуса, которому для длительной работы необходим прочный и надёжный металл, к примеру, высококачественная углеродистая сталь, с порошковой окраской.
Этикетка. На ней должна быть краткая техническая характеристика расширительной ёмкости, где указывается максимально допустимое давление, температурный диапазон, тип мембраны и модель бака с серийным номером.
Производители. Лидерами в изготовлении расширительных аппаратов считаются Италия и Германия.

Однако многие модели представлены на рынке отечественными производителями, что положительно влияет на ценовую политику при неизменно хорошем качестве и простом принципе работы.

Примерная стоимость. В зависимости от страны-производителя и объёма, цена расширительной ёмкости будет колебаться в пределах 20 долларов за 5-литровый бак и 265 долларов за 300-литровый.

Расчет размера и типа бака для закрытой системы

Использование закрытых баков гораздо эффективнее и рациональнее, чем установка открытых емкостей. Закрытый бачок компактен, а его монтаж относительно прост.

Расчет, при котором определяется допустимый объем расширительного бака закрытого типа, должен учитывать физические характеристики воды в системе отопления. Так, при повышении температуры воды, которая используется в качестве теплоносителя, на каждые 10 °C ее объем увеличивается в среднем на 0,3%.

Перед тем как проводить расчет, необходимо определиться, какой теплоноситель будет использоваться в системе. Наиболее популярным и доступным является вода. При температуре 85 °C, что является рабочим показателем, коэффициент ее расширения составляет 0,034. После этого следует определить необходимый объем теплоносителя во всей системе.

Читать также: Антифриз пропиленгликоль для систем отопления

Последующий расчет должен осуществляться по нижеприведенной формуле:

V₁= (V₂хK₁)/D, где:

V₁ – допустимый объем расширительного бака закрытого типа;
V₂ – общий объем теплоносителя во всей системе отопления;
K₁ – коэффициент расширения теплоносителя (объем расширения);
D – так называемый эффект мембранного бака.

При этом коэффициент расширения наполнителя вычисляется по формуле произведения общего объема всей системы на коэффициент физического расширения жидкости. Так, при температуре воды 60 °C показатель ее расширения будет составлять 1,67, при 80 °C – 2,86, а при 90 °C – 3,55. Если в качестве наполняющей жидкости используется антифриз на основе этиленгликоля, то этот коэффициент можно рассчитать, учитывая его консистенцию. При использовании десятипроцентного раствора формула будет следующей: 4% х 1,1 = 4,4%. Для двадцатипроцентной смеси формула будет иметь следующий вид: 4% х 1,2 = 4,8%.

Читать также: Теплоноситель для системы отопления на основе глицерина: преимущества и недостатки

Эффективность мембранного бака (D) можно вычислить по нижеприведенной формуле:

Р_макс – Р_начал / (Р_макс+1) = D

В этом случае Р_макс представляет собой показатель максимально допустимого давления в системе, Р_начал – изначальное воздушное сопротивление камеры.

Рассчитать необходимые характеристики и допустимое давление, которыми должен обладать расширительный бачок, несложно. Для этого необходимо знать вводные коэффициенты, используемые в предложенной формуле. При выборе бака необходимо учитывать, соответствует ли мембрана показателям максимального давления в контурах отопления.

Как правило, баки, объем которых превышает 20 л, монтируются вместе со специальными насосами, обеспечивающими полноценную работу системы. В этом случае необходим расчет и специальная настройка давления системы и комплексная проверка ее функционирования.

Подключение расширительного бачка

Место для монтажа такого бака выбирают там, где забор избыточного теплоносителя будет максимально эффективным.

Выясняя, как правильно установить расширительный бак в открытую систему отопления, нужно обратить внимание на три важных момента:

выбрать самую высокую точку контура;
поместить бак непосредственно над котлом отопления, чтобы их можно было соединить вертикальной трубой;
обеспечить перелив на случай аварии.

Требования объясняются особенностями функционирования самотечных систем отопления. Горячий теплоноситель перемещается от котла по трубам и достигает расширительного бака, потеряв значительную часть тепловой энергии.

Остывшая вода естественным образом перетекает по трубам в теплообменник для нового нагрева. Расположение бака в наиболее высокой точке позволяет удалять из теплоносителя пузырьки воздуха, попавшие в систему.

Рассчитать вместительность бака для открытой системы просто. Измеряют общий объем теплоносителя в контуре, 10% от этого показателя составит искомую цифру. Чаще всего расширительный резервуар устанавливают на чердаке.

Это особенно удобно, если нужна большая емкость, ведь для нормальной работы самотечной системы может понадобиться значительное количество теплоносителя. А расширительный бак малого размера можно поставить даже на кухне под потолком, если это позволяет правильным образом связать его с отопительным котлом.

Принцип действия оборудования для закрытой системы

При нагреве сетевой воды в отопительном замкнутом контуре она расширяется, при этом соответственно растет давление в каждой точке сети, в том числе и в расширительном баке. Из-за этого начинает растягиваться мембрана, при этом сжимая воздух. В том момент, когда температура теплоносителя достигает максимального значения, давление в сети стабилизируется и система начинает функционировать с рабочими параметрами.

После отключения отопительного котла, начинает снижаться температура в сети, и объем воды. Напор на мембрану падает и ранее принятый объем воды выталкивается воздухом в сеть, таким образом, происходит ее подпитка. Необходимо отметить, что результативная работа расширителя в схеме теплоснабжения возможна при профессиональном расчете и настройке.

Способы подключения

Расширительный аппарат подключают как на обратной, так и на подающей части магистрали.

Подсоединение на обратке считается более надёжным, позволяет расширителю функционировать в оптимальном режиме, а также эксплуатировать мембранный резервуар дольше.

При подключении на подающей части магистрали жидкость, попадающая в ёмкость, будет иметь более высокую температуру, кроме того, в некоторых ситуациях не удастся избежать попадания пара в резервуар, что значительно снизит время эксплуатации мембранных баков и не позволит компенсировать давление должным образом.

Внимание! Правильным считается подключение бака к контуру через «американку» с отсекающим краном, что позволяет в любой момент изолировать и отсоединить расширитель для замены или ремонта, не ожидая, пока остынет жидкость. При установке второго крана и тройника, возможно слить воду из бака, не трогая остальную систему

Параметры бака, расчет и критерии выбора

Характеристиками расширительного бачка для отопления закрытого типа должны удовлетворять эксплуатационным требованиям. Проще всего вычислить объем РБ следующим способом:

заполнить систему водой;
слить ее в тарированную емкость, чтобы вычислить объем носителя тепла;
умножить полученную цифру на коэффициент 0,08.

Расчет объема

Таким образом, для 100 л контура обогрева понадобится бак емкостью 8 л. Другим способом определения объема расширительного бачка для отопления закрытого типа является вычисление по мощности обогрева:

для получения 1 кВт тепловой энергии в регистрах обогрева используется около 15 л горячей воды;
зная необходимую для коттеджа тепловую мощность, можно вычислить общий объем теплоносителя;
после чего, подсчитать объем РБ с указанным коэффициентом.

В профессиональном расчете применяется формула:

V = (V_s х К)/D, где

D – эффективность оборудования;

К – коэффициент расширения;

V_s – объем системы.

В свою очередь эффективность вычисляется по формуле:

D = (P₁ – P₂)/(P₁ + 1), где

P₂ – давление зарядки;

P₁ – максимальное давление.

Для одноэтажного здания давление зарядки соответствует 0,25 бара (2,5 м высотой, соответственно), для двухэтажного дома составит 0,5 бара. Максимальное давление принимают равным характеристикам клапана предохранительного (2,5 бара). Поэтому значение D составит 0,64 или 0,57 для одно-, двухэтажного дома, соответственно.

Например, для системы мощностью 22 кВт (200 м2) потребуется 330 л теплоносителя, объем бака РБ составит 330 х 0,04/0,64 = 20,6 л.

Котел — какой выбрать

Так как закрытая система отопления частного дома может работать в автономном режиме, имеет смысл установить отопительный котел с автоматикой. В таком случае, настроив параметры, вам нет необходимости к этому возвращаться. Все режимы поддерживаются без вмешательства человека.

Самые удобные в этом плане газовые котлы. У них есть возможность подключения комнатного термостата. Выставленная на нем температура поддерживается с точностью до одного градуса. Упала она на градус, котел включился, нагревая дом. Как только сработал термостат (температура достигнута), работа останавливается. Комфортно удобно, экономно.

В некоторых моделях есть возможность подключения погодозависимой автоматики — это наружные датчики. По их показаниям котел корректирует мощность работы горелок. Газовые котлы в закрытых системах отопление — хорошее оборудование, которое может обеспечить комфорт. Жаль только, что газ есть не везде.

Двухтрубная закрытая система отопления в доме на два этажа (схема)

Не меньшую степень автоматизации могут дать электрические котлы. Кроме традиционных агрегатов на ТЭНах не так давно появились индукционные и электродные. Они отличаются компактными размерами и малой инерционностью. Многие считают, что они более экономичны, чем котлы на ТЭНах. Но и этот видотопительных агрегатов далеко не везде можно использовать, так как перебои с электроэнергией в зимнее время — частое явление во многих регионах нашей страны. А обеспечить электроэнергией котел мощность. в 8-12 кВт от генератора — дело очень непростое.

Более универсальны и независимы в этом плане котлы на твердом или жидком топливе. Важный момент: для установки котла на жидком топливе обязательно отдельное помещение — это требование пожарной службы. Котлы на твердом топливе могут стоять в доме, но это неудобно, так как во время топки с топлива падает много мусора.

Современные котлы на твердом топливе хоть и остаются оборудованием периодического действия (то разогреваются при топке, от остывают, когда закладка прогорела), но и они имеют автоматику, которая позволяет поддерживать в системе заданную температуру, регулируя интенсивность горения. Хотя степень автоматизации и не столь высокая, как у газовых или электрических котлов, но она есть.

Пример закрытой системы отопления с индукционным котлом

Не очень распространены в нашей стане котлы на пеллетах. Фактически это тоже твердое топливо, но котлы этого типа работают в непрерывном режиме. В топку автоматически подаются пеллеты (пока не закончен запас в буркере). При хорошем качестве топлива, чистка золы требуется один раз в несколько недель, а все параметры работы контролирует автоматика. Сдерживает распространение этого оборудования только его высокая цена: производители в основном европейские, и цены у них соответственные.

Немного о расчете мощности котла для систем отопления закрытого типа. Она определяется по общему принципу: на 10 кв. метров площади с нормальным утеплением берут 1 кВт мощности котла. Только брать «впритык» не советуют. Во-первых, бывают аномально холодные периоды, в которые вам может не хватить расчетной мощности. Во-вторых, работа на пределе мощности ведет к быстрому износу оборудования. Потому желательно мощность котла для системы брать с запасом 30-50%.

Описание, типы конструкции

Расширительный бак для водоснабжения используется для поддержки нужного уровня давления при автономном водоснабжении. Наиболее часто для этих целей применяют мембранные (расширительные резервуары). Это емкости, внутри которых имеются резиновые перепонки, которые разделяют объем на камеры. Одна камера — водная, другая — воздушная.

Бак соединен с водопроводом автономной системы водоснабжения загородного дома так, что входная ветка подает воду, наполняя его, и только после заполнения определенного объема происходит подача воды потребителям.

Принцип работы мембранного расширительного бака

Принцип работы таков: когда система включена (запущена), то насос накачивает в водную камеру воду до ее заполнения. При этом объем второй камеры значительно сокращается.

При сокращении воздушной камеры количество воздуха внутри нее не изменяется, поэтому увеличивается давление на диафрагму.

При этом необходимо наличие в устройстве аппаратуры контроля давления (реле давления). Это необходимо для автоматического отключения насоса, этим же датчиком насос автоматически запускается при падении давления в резервуаре ниже запрограммированного значения. Это позволит осуществлять автоматическую работу всей системы водоснабжения.

Схема установки мембранного бака

Для контроля необходимо установить и отдельный манометр, который будет дублировать реле на случай его поломки

При этом важно очень тщательно и точно настроить датчик, поскольку от его работы зависит напор в водопроводе. Установка расширительных мембранных резервуаров в сети автономного водоснабжения решает сразу несколько вопросов:

Поддержание давления при отключении насоса и в случае его остановки на обслуживание или ремонт. Кроме того, такие резервуары позволяют существенно снизить мощность насоса водоподачи из скважины.
Защита водопровода от гидравлических ударов, которые могут возникать из-за перепадов напряжения в электрических сетях, что существенно повышает живучесть.
Защищает от перепадов напора и других неприятных нюансов, связанных с попаданием воздуха в систему (например, при падении уровня в скважине).
В случае непредвиденного отключения насоса будет поддерживать некоторое давление.
Снижает износ насосного оборудования, тем самым продлевая срок его эксплуатации. Это происходит из-за того, что насос качает воду только после понижения напора воды, а не после понижения давления воды в системе.
В случае малого расхода воды позволяет вообще не включать насосное оборудование, а пользоваться только водой, которая находится в резервуаре.

Мембранные баки бывают разной конструкции. На данный момент различают всего 2 типа:

Конструкция расширительного бака мембранного типа

Со сменной диафрагмой. Его основным достоинством является возможность замены при ее износе или прорыве. Для замены предусмотрен фланец, через который происходит извлечение старой мембраны и закладка новой. Фланец крепится болтами к корпусу. В случае если резервуар имеет большой объем, возможны дополнительные крепления. Чаще всего заднюю часть крепят к ниппелю. Поэтому для извлечения необходимо демонтировать ниппель, в противном случае резину можно порвать.
Особенность функционирования такого устройства — отсутствие контакта воды с баком. Это защищает металлический корпус от ржавчины, вода не загрязняется при контакте с поверхностью. Таким образом, существенно продлевается срок эксплуатации. Устройства с подобными конструкциями бывают в вертикальном и горизонтальном исполнении. Главным недостатком является повышенный износ (что требует ее частой замены) и необходимость тщательно контролировать химический состав перемычки для предотвращения попадания ядовитых веществ (поэтому нельзя покупать дешевые китайские или польские устройства!).
Имеющие стационарную диафрагму. Они имеют статично закрепленную мембрану (диафрагму), которая делит бак на 2 части. Главным отличием является невозможность осуществления замены диафрагмы в случае ее прорыва или износа в процессе эксплуатации. Аналогично предыдущей конструкции в одном отсеке будет находиться воздух, в другом — вода. При этом вода имеет прямой контакт с корпусом. В случае использования металла в качестве корпуса возможно его ржавление и засорение ржавчиной. Поэтому для защиты от появления ржавчины внутренние поверхности таких баков красят специальной краской. Стоит отметить, что со временем краска смывается, это приводит к контакту металла с водой.

Распространенные проблемы при монтаже и эксплуатации

Бачок закрытого типа нуждается в надежном креплении на стене или в специальных нишах, учитывая тот факт, что после наполнения сети водой его масса несколько увеличится.

Во многих случаях причиной возникновения внештатных ситуаций является неправильно рассчитанное давление в системе отопления. Произвести корректный расчет помогут либо профильные специалисты, либо электронные сервисы, так называемые калькуляторы давления. Имея подробную информацию о сечении трубопровода, мощности головного котла и циркуляционного насоса, можно рассчитать допустимые показатели и определить оптимальную модель. Чрезмерное давление в магистрали может стать причиной выхода из строя не только бачка, но и других составляющих конструкции, поэтому расчет должен соответствовать основной методике подобных работ.

Еще одной распространенной причиной, по которой бачок выходит из строя, является замерзание теплоносителя, если его монтаж произведен в помещении, где температура опускается ниже 0 °C. Подключение бака должно осуществляться в помещениях только с плюсовой температурой, в противном случае его необходимо тщательно утеплить.

Читать также: Как сделать систему отопления без расширительного бака

Монтаж бачка своими руками, нюансы

Чтобы исключить гидроудары внутри системы, монтируется расширительный бачок для домашнего отопления закрытого типа с учетом требований:

Запрещена врезка после насоса циркуляционного;
обеспечение доступа к запорной арматуре для регулировки давления;
отсутствие статического давления из труб контуров.

Оптимальным вариантом являются расширительные бачки для отопления закрытого типа на обратке перед котлом. Для напольного монтажа существуют подставки, настенного – кронштейны:

приварены к корпусу;

Расширитель с приваренными кронштейнами

приложены в комплекте, необходима сборка по месту.

Бак со съемным кронштейном

Для обеспечения ремонтопригодности оборудования на патрубок РБ накручивается шаровой кран, позволяющий снять бачок без разборки всей системы (например, для замены мембраны). Без учета нюансов планировки котельной общая схема монтажа имеет вид:

распаковка бака расширительного;
установка фитинга резьбового («американка»);
монтаж крана шарового;
крепление кронштейна ленточными хомутом (если модель не имеет приваренного крепежа);
установка на стену или на пол;

Настенное крепление РБ

сброс давления из системы, слив теплоносителя;
обвязка полимерной (обычно пропилен), композитной (металлопластик) или стальной трубой;

Обвязка РБ трубопроводом

опрессовка рабочим давлением;
регулировка давления внутри воздушной камеры (по необходимости) автомобильным насосом.

Существуют кронштейны с группами безопасности, облегчающие установку РБ в правильном положении.

Монтаж РБ при помощи группы безопасности

Воздушный ниппель обычно защищен декоративным колпаком с резьбовым соединением. Некоторые модификации РБ комплектуются стравливающим краном, позволяющим сбросить избыточное давление в канализацию.

Ниппель воздушный расширительного бака

Минимальная температура теплоносителя традиционно наблюдается в обратной линии. После отдачи водой тела внутри регистров обогрева она имеет перед котлом практически комнатную температуру. Если смонтировать РБ именно на этом участке, действие агрессивной среды на антикоррозионное покрытие будет минимальным, повысится эксплуатационный ресурс оборудования.

Расчет объема гидроаккумулятора

Подбор мембранного бака в первую очередь производят по его главному параметру — объему, если он мал, система будет работать неэффективно со слишком частыми включениями электронасоса и небольшими гидроударами. При превышении объема застой воды в баке может сделать ее непригодной для питья.

Для расчета объема гидробака используют следующую формулу:

Vt = 16,5 · Qmax/А · Pmax · Pmin/(Pmax – Pmin) · 1/Pg, где:

Vt — объем гидробака;
Qmax – подача воды в единицу времени, измеряется в литрах в минуту, стандартное водопотребление для одной семьи составляет 3м3/час или 50 л/мин;
А – допустимое число включений электронасоса за один час, зависит от мощности агрегата, для большинства погружных моделей предельный показатель равен 20;
Pmax и Pmin – величины давлений отключения и включения электронасоса в барах, их типовые усредненные значения соответственно 3 и 1,5 бара;
Pg – давление воздуха внутри гидроаккумулятора в барах, рассчитывается умножением Pmin на 0,9 (0,9 х 1,5) = 1,35.

В результате получаем:

Vt = 16,5 · 50/20 · 3 · 1,5/(3 – 1,5) · 1/1,35 = 91,66 л

Как видно из таблицы на рис. 10, максимальный объем воды внутри любого расширительного бака не превышает 50% от его паспортных данных.

Где устанавливают и как подобрать место?

Расширительный бак разрешается устанавливать в каком угодно месте отопительной системы. Главное — его доступность.

Однако предпочтительней будет подсоединение аппарата к обратному трубопроводу (обратке), так как именно там минимальная нагрузка на мембрану за счёт сниженной температуры теплоносителя.

Как правильно установить?

При установке расширительного бака существует несколько простых рекомендаций, выполнение которых способствует надёжности рабочего процесса:

соблюдение герметичности: ёмкость нельзя разбирать — бак просто подсоединяется к трубопроводу, расположенному вблизи котла;
установка предохранительных устройств для предотвращения роста давления;
подключение бачка до разветвления;
поддержание стабильно плюсовой температуры;
крепление оборудования на несущую стену;
установка аппарата с объёмом больше 30 литров на пол;
установка манометра на выходе бака;
подключение обратного клапана на входе ёмкости при отсутствии насоса.

Фото 2. Расширительный бак красного цвета объемом менее 30 литров монтирован к несущей стене.

Распространенные неисправности

Как правило, большинство проблем не связаны с самой емкостью. Не так часто отмечаются случаи, когда сам бачок трескается и начинает течь без явных причин. Однако даже с учетом простой конструкции проблемной частью вполне может оказаться именно крышка расширительного бачка системы охлаждения двигателя.

Выйти из строя может клапан, встроенный в крышку. Также недостаточное уплотнение может возникать по причине деформации резинового кольца. В результате подобных неисправностей крышка может начать пропускать антифриз, система завоздушивается и т.д.

Если клапан в крышке начинает работать некорректно, тогда в подобном случае неизбежны отклонения в работе системы охлаждения ДВС. Кроме образования воздушных пробок, такая ситуация в ряде случаев приводит к критическому росту давления и разрыву расширительного бачка. В подобной ситуации бачок нужно менять на новый. Не рекомендуется предпринимать попытки восстановить поврежденную емкость путем запаивания трещин.

Если говорить о крышке, ее повреждения и дефекты, а также нарушения в работе клапанов по причине засорения или выработки являются поводом для замены крышки. В отдельных случаях крышку чистят, пытаясь восстановить функциональность, однако такой метод срабатывает не всегда. С учетом невысокой стоимости элемент лучше сразу заменить.