Расширительный бачок: функции, устройство и возможные неполадки

Современные виды расширительных баков

Существующие категории рассматриваемого оборудования подразделяются на две большие группы (в зависимости от типа конструкции):

Открытые;
Закрытые (мембранные)

Открытые.

Они обычно устанавливаются в контурах с естественной циркуляцией гидроносителя тепла, в самой верхней точке. Представляют они собой емкость, оснащенную патрубками, через которые и происходит циркуляция гидроносителя. Такой бак в обязательном порядке оснащается крышкой с отверстием для подачи атмосферного воздуха и трубкой для отвода избыточного количества жидкости (проще говоря, водослива). Материалы изготовления конструкции – металл или пластик. При нагреве и расширении теплоносителя его избыток поступает в баковую емкость. Если расширение превышает максимально допустимые показатели и когда уровень носителя достигает точки водослива, то часть жидкости сбрасывается из емкости в дренаж. Когда же жидкость остынет, одновременно уменьшив свой объем, уровень в баке тоже упадет, а давление придет к стабильному значению.

Подобная система отличается существенной простотой и обладает следующими достоинствами:

Хорошая надежность;
Ценовая доступность;
Возможность использования открытого бака в качестве водоотводчика.

Однако, имеются и существенные недостатки, ввиду которых подобные конструкции уходят в прошлое:

Факт контактирования носителя с воздухом – кислород и другие атмосферные газообразные вещества будут захватываться теплоносителем и растворяться в нем. Этот процесс, проходящий на постоянной основе, только ускорит износ всей трубопроводной магистрали;

Потери носителя ввиду регулярных сбросов и испарения – это приводит к необходимости постоянного восполнения его объема;
Невозможность использовать иные виды носителя, кроме воды – система и бак просто не приспособлены к взаимодействию с более эффективными видами греющей жидкости, которые, однако, обладают повышенной токсичностью (имеется ввиду и газообразное и жидкое их состояние);
Необходимость утепления рабочей емкости в обязательном порядке;
Излишня шумность работы – при функционировании, вода в баке будет перманентно издавать звук, похожий на закипание чайника, а к такому остается только привыкнуть.

Закрытые.

Наличие значительных недостатков в баках открытого типа привели к разработке бака с закрытым контуром. Сегодняшние закрытые баки являются в 99% полностью мембранными. Конструкция их предполагает наличие обязательной резиновой мембраны, заключенной в корпус, которая разделяет внутреннюю полость на две камеры. В первую полость закачивается воздух, а во вторую – теплоноситель. До подключения непосредственно к магистрали, давление в первой камере может равняться атмосферному или быть повышенным, что будет зависеть от основных настроек отопительной системы. Для настройки давления в полости для воздуха имеется особый клапан его подкачки – ниппель. «Жидкостная» камера имеет сообщение с котлом и магистралью через классический тройник-разветвитель и посредством шарового крана. Рядом с расширительным баком обязательно монтируют предохранительный клапан или продвинутую группу безопасности.

Принцип действия мембранного оборудования заключается в том, что когда носитель разогрет, то его избыточный объем уходит в водную камеру. При этом, мембрана получает растяжение, а в воздушной камере сокращается объем, одновременно там повышается давление. Как только носитель в магистрали начинает остывать, уменьшаясь в объемах, то излишнее давление в воздушной полости и растянутая мембрана начинают вытеснять накопленный излишек жидкости обратно в трубопровод.

Из преимуществ баков закрытого типа можно выделить:

Полное исключение контакта воздуха с нагреваемой жидкостью;
Модели показывают высокий коэффициент полезного действия;
Работа происходит практически бесшумно;
Допускается использование в роли носителя любых соответствующих веществ, а не только воды;
Допускается установка непосредственно в котельной, а не только в верхней точке системы.

К недостаткам можно отнести:

Цена – такое оборудование довольно-таки недешево;
Если бак устанавливается не в верхней точки контура, то его объем должен быть больше расчетного, что потребует большего монтажного пространства.
Исходя из вышеизложенного, мембранное оборудование закрытого типа – это полноценный гидроаккумулятор, выполненный из особых материалов, которые полностью устойчивы к воздействию повышенных температур и агрессивных химических субстанций.

Зачем нужен, как работает и как подобрать расширительный бак для водяного отопления.

Типы и особенности расширительных сосудов

Расширительный сосуд — это, по сути, емкость, в которой жидкость может увеличивать или уменьшать свой объем. Его установка позволяет предотвратить повышение и понижение давления теплоносителя при изменении его температуры. Установка расширительного бака необходима при монтаже любой системы жидкостного отопления в доме. Однако типы расширительных баков различаются в зависимости от типа проектируемой системы. Фактически, существует два варианта жидкостного отопления помещений: открытый и закрытый.

Открытые или закрытые системы

Расчёт расширительных баков

Если в системе имеются трубы разного диаметра, их объемы должны быть определены отдельно, а затем сложены вместе:

Vc — объем теплоносителя в системе отопления; k — коэффициент теплового расширения, который принимается равным 4 % для воды, 4,4 % для 10 % этиленгликоля и 4,8 % для 20 % этиленгликоля; D — производительность мембранного блока. Он обычно указывается производителем или может быть определен по следующей формуле: D = (Рм — Рн) / (Рм +1), где: Рм — максимально возможное давление в тепловой сети, которое обычно соответствует предельному давлению предохранительного клапана (в частных домах оно редко превышает значения 2,5 — 3 атм.) Рн — начальное давление расширения воздушной камеры расширительного бака, которое принимается равным 0,5 атм. на каждые 5 м высоты системы отопления.

В любом случае следует учитывать, что расширительные баки для отопления должны обеспечивать увеличение объема теплоносителя в сети на 10%, т.е. если объем теплоносителя в системе составляет 500 литров, то объем с учетом бака должен составлять 550 литров. Поэтому необходим расширительный бак объемом не менее 50 литров. Этот метод определения объема является очень грубым и может привести к ненужным затратам на приобретение расширительного бака большего размера.

В настоящее время в Интернете доступны компьютеры для расчета расширительных сосудов. При использовании таких сервисов для подбора оборудования приходится проводить расчеты как минимум на трех сайтах, чтобы определить, верен ли алгоритм расчета конкретного компьютера или нет.

Эффективная работа системы отопления возможна благодаря движению теплоносителя, который постоянно перемещается по трубам. При нагревании или охлаждении объем жидкости увеличивается или уменьшается. Расширительный бак для отопления позволяет увеличить объем воды в системе во время нагрева без вытекания жидкости.

Давление

В процессе нагрева жидкость заполняет одну из камер резервуара. При повышенном давлении в воздушном резервуаре эластичное уплотнение не деформируется. В результате расширительный бак не может выполнять свою функцию.

Обратите внимание! Для нормального функционирования системы отопления воздушная камера расширительного бака должна быть накачана до давления, которое на 0,2 атмосферы ниже давления воды в системе. Эта работа выполняется перед закачкой теплоносителя

При показаниях манометра 1,3 атм через специальный ниппель подается или отводится давление 1,5 атм.

Принцип работы расширительного бака

В системе горячего водоснабжения давление в воздушной камере бака устанавливается на 0,2 атм выше верхнего уровня насоса.

Основным материалом для расширительного бака считается металл, но эти сосуды часто корродируют под воздействием воздуха и воды. Решением является использование пластиковой емкости, например, 20-литровой пластиковой емкости с отрезанным дном или пластикового ведра.

Общие рекомендации

Установка расширительного бачка не требует специализированных знаний, с этим вполне можно справиться самостоятельно. Понятие того, как работает система, поможет справиться с неисправностями, когда такие возникнут. Если появились резкие скачки давления или его внезапное снижение, из-за которого погасло пламя горелки, это может быть связано с изменением давления внутри резервуара или появлением протечек в отопительной системе. В таких случаях нужно измерить давление и отрегулировать его, или же заняться ликвидацией протечки.

Закрытый тип отопительного контура приобретает всё большую популярность. Это происходит потому, что такая система проста в монтаже, компактна и имеет некоторые эксплуатационные преимущества.

Кроме того, при правильных расчётах, можно подобрать оптимальную модель расширительного закрытого бака, которая позволит отопительной системе функционировать максимально эффективно.

Кроме того, роль бака в системе отопления крайне важна, для его нормальной работы выполняют правила эксплуатации. Раз в полгода проводят следующие мероприятия:

профилактический осмотр на наличие повреждений;
измерение начальное давление газового пространства;
проверка мембраны на целостность.

При необходимости бак снимают и ремонтируют. Это позволяет повысить эксплуатационные качества устройств и обеспечить нормальную функциональность системы.

Разновидности экспанзоматов: что это такое и как правильно подобрать

Существует два вида экспанзоматов:

открытые;
закрытые мембранные.

Открытый

Открытый — цилиндрическая ёмкость с подведенным к ней трубопроводом. Монтируется в самой высокой точке отопительного контура — под потолком, на крыше или чердаке. Крышка нужна для исключения попадания внешнего мусора в систему, других функций она не несет.

Вода в баке такого вида испаряется и периодически требуется ее долив. Если доступ затруднен, монтируется автоматизированный контроль уровня жидкости. Подводятся дополнительные трубы с запорным краном для воды, а также патрубок для отвода лишней жидкости в случае переполнения. Переливной шланг выводят в канализацию или просто наружу через стену.

Фото 1. Цилиндрический экспанзомат открытого типа отличается простотой в монтаже и эксплуатации, экономичен.

Плюсы — простота установки и обслуживания, независимость от электрической сети, дешевизна конструкции. Имея необходимые навыки, можно изготовить самостоятельно из листов стали.

Минусы — редко вписывается в дизайн при установке внутри помещения; требует обязательного утепления в случае расположения снаружи; ускоряет процесс коррозии трубопровода (от постоянного контакта воды с воздухом); не подходит для отопления электрокотлом.

Справка! Месторасположение бака в системе должно быть удобным для его обслуживания. При установке самодельной конструкции вероятность неправильной состыковки патрубков существенно повышается. Бак крепится только после того, как монтаж контура завершен.

Закрытый

Закрытый экспанзомат (мембранник) представляет собой герметичную емкость с эластичной прокладкой-мембраной внутри, которая делит резервуар на две части — гидрокамеру и пневмокамеру. Стабилизация давления до необходимого уровня происходит за счёт изменения местоположения мембраны в бачке.

Фото 2. Закрытый экспанзомат в виде герметической емкости, разделен внутри мембраной на две части.

При нагреве жидкости в системе отопления излишек теплоносителя поступает в гидрокамеру. Под воздействием напора перегородка уменьшает размер пневмокамеры. Содержащийся в ней газ сжимается и давит на гидрокамеру. Происходит компенсация давлений в двух отделах, и комплекс снова приобретает равновесие. При уменьшении напора жидкости в трубопроводе происходят противоположные процессы.

Устанавливать экспанзомат нужно на обратную магистраль трубопровода, для оптимальной работы системы насосного оборудования. Расположение насоса — между котлом и баком.

Виды мембраны

Мембрана бывает двух видов:

Баллонная — сменный элемент, что является неоспоримым плюсом. Чаще всего изготавливается из технологичной резины. При появлении трещин, фланцевое крепление перегородки делает замену простой и быстрой. Это значительно удешевляет ремонт конструкции.
Диафрагменная — несъемная перегородка, способная стабилизировать невысокие перепады давления в трубопроводе. Изготавливается из эластичного полимера или тонкого металла. При выходе из строя мембраны такого вида замене подлежит весь экспанзомат.

Плюсы закрытых резервуаров — при возникновении аварийных перегрузок мембрана разрывается, сохраняя целостность дорогостоящей технической конструкции.

Изоляция теплоносителя от атмосферных потоков увеличивает срок службы отопительного контура; используются трубы меньшего диаметра, что удешевляет конструкцию.

Защита элементов отопления осуществляется за счет комплектации клапанами безопасности.

Минусы — немалые размеры в помещениях с большой площадью, повышенные требования к конструкции.

Внимание! Во время работы комплекса масса мембранника увеличивается, поэтому место крепления должно быть несущим. Там, куда врезается бак необходимо установить группу безопасности с манометром, контролирующую перепады давления в баке

Обслуживание расширительного бака

Нельзя преуменьшать роль такого устройства, как расширительный бачок системы отопления инструкция этого прибора предоставляет перечень правил его обслуживания. К ним относят:

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.

Далее о том, как проверить расширительный бак отопления – его начальное давление газового пространства. Для этого следует отключить бак от отопительной системы, дренировать с него воду, к ниппелю газовой полости подключить манометр. Если давление ниже, чем то, которое было установлено тогда же, когда происходила настройка расширительного бака для отопления – через этот же ниппель бак нужно накачать компрессором.

Показания манометров при правильной работе расширительного бака

Проверка целостности мембраны – это тоже важный момент. Если вдруг во время проверки давления газового пространства после того, как вы дренировали воду, через дренажный кран идет воздух, а давление в газовой полости уменьшилось до атмосферного – то мембрана пробита.

Чтобы заменить мембрану, нужно пройти несколько этапов. Первым делом, бак отсоединяется от отопительной системы, затем его нужно дренировать. Далее давление газовой полости сбрасывается через ниппель. Фланец мембраны демонтируется. Находится он в области патрубка для соединения с трубами. Мембрана, входящая в устройство расширительного бака для отопления, извлекается из отверстия внизу корпуса.

Затем нужно проверить внутреннюю часть корпуса, чтобы там не было загрязнений и коррозии, если они есть – нужно их удалить и промыть водой, после чего высушить. Чтобы убрать коррозию, нельзя использовать средства, включающие масла! Держатель мембраны вставляется в отверстие вверху мембраны. Болт вворачивается в держатель мембраны, она ставится в корпус, а держатель отводится в отверстие в дно корпуса. Затем держатель фиксируется гайкой. После этого на корпус ставится фланец мембраны.

Достоинства и недостатки

Резина герметично закреплена, поэтому воздух не попадает в систему

Основной плюс оборудования – предотвращение протечек и других аварийных ситуаций, возникающих при скачках давления. Бачки необходимы в контурах большой протяженности. В них находится значительный объем воды, который при расширении создает повышенную нагрузку на места соединений, радиаторы и трубы.

Достоинства оборудования:

исключается попадание воздуха в магистраль;
оборудование рассчитано на воду любого качества;
отсутствует испарение жидкости;
предотвращается аварийный рост давления;
установка возможна в любом месте;
упрощается обслуживание системы, не требуется регулярная доливка теплоносителя.

К минусам относят потери тепла и довольно высокую стоимость мембранных баков по сравнению с емкостями открытого типа.

Установка расширительного бака в закрытой отопительной сети

Монтаж расширительного бака отопления закрытого типа выполняют так, чтобы ниппель воздушной камеры устройства смотрел вниз. Крепление бака-расширителя в закрытых отопительных системах с настенным двухконтурным котлом выполняется с использованием специальных фитингов – «американки». Перед его установкой необходимо установить кран, для проведения ремонта и технического обслуживания.

Перед запуском котлоагрегата проверяют работоспособность бачка, для чего закрывают вход рабочего агента в него. Затем открывают систему, пока давление на манометре не достигнет единицы. После чего открывают вентиль на резервуар, и контролируют показание давления по манометру. Если бак-расширитель функционирует исправно, давление поднимется на 0.2 атм, поскольку из него в систему поступит дополнительная жидкость. Расширительный сосуд закрепляется к стенке. Для того чтобы подключать его, к корпусу прикреплены специальные монтажные планки, с отверстиями для крепежа, положение корпуса устанавливают по уровню.

Подбор модели

После того как будет установлен необходимый минимальный объем расширительного бачка, по каталогам производителей в интернете или магазине сантехнике выбирают нужную модель.

Баки выпускаются стандартных размеров, очень редко, расчетный объем в точности совпадает со стандартным типоразмером. По этой причине, полученный результат округляют в большую сторону.

Например, если нужно выбирать расширитель из модельного ряда «ROZ-NAVI», для примера онлайн калькулятора :

8 л;
12 л;
24 л;
35 л;
50 л.

При расчетном показателе — 18 литров выбирают модификацию ROZ-NAVI 35.

Для больших тепловых объектов, расчетные объемы гидроаккумулятор имеют показатели, когда они не проходят в стандартные двери. В таком случае одну емкость можно заменить на несколько менее объемных, выполнив их соединение последовательно

При этом важно, чтобы их общий объем равняться или был выше расчетного

Способы подключения

При установке расширителя в открытой системе в чердачном помещении придерживаются таких правил:

Бак размещают над котлом по прямому стояку подающей магистрали.
Корпус бака требуется тщательно теплоизолировать.
Должен быть выполнен монтажный перелив в канализацию.

Самым универсальным вариантом установки гидроаккумулирующего бака закрытой системе отопления — включение его на подачу, перед всасывающим патрубком центробежного насоса. Такая схема обеспечивает внутридомовую систему теплоснабжения устойчивым режимом работы.

В закрытых системах отопления, использующих незамерзающий антифриз, объем бака увеличивают на 15% от общего объема, поскольку он имеет высокий коэффициент теплового расширения.

Первый запуск

Для того чтобы правильно выполнить подключение расширительного бака нужно тщательно изучить заводскую инструкцию, в которой прописываются предельные параметры работы по давлению и температуре среды, схема и инструкция подключения.

После выполнения монтажных работ до заполнения емкости рабочей средой, в нее через воздушный ниппель насосом накачивают воздух, и контролирую показания по манометру. Иногда фирма-производители реализуют сосуды, уже заполненные воздухом либо аналогичной средой с рабочими параметрами.

После этого открывают подпиточный вентиль и набирают систему вместе с сосудом до начального давления свыше 0.3 бар от первоначального давления в воздушном секторе. В техдокументации котла обозначено самое низкое давление контурной воды, ниже которого агрегат не сможет включиться.

Далее, запускают котел в работу и нагревают теплоноситель до допустимой рабочей температуры. В процессе нагрева удаляют воздух из сети, и контролируют давление. Останавливают электронасос и открывают подпиточный кран и доводят давление в горячей системе до рабочего показателя.

Обслуживание расширительного бака

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.

Показания манометров при правильной работе расширительного бака

Любая современная система отопления не «представляет» своего существования без надежного компенсатора теплового расширения теплоносителя в ней — расширительного бака.

Практический расчет расширительного бака для отопления довольно прост — необходимо «вооружиться» несколькими формулами и определиться с исходными рабочими параметрами системы.

Сейчас эффективно используются расширительные баки закрытого типа. Открытые варианты этих функциональных устройств использовались преимущественно в системах с естественно циркулирующим теплоносителем. Они имеют значительные габариты и низкую эффективность. Поэтому постепенно применение такого типа баков сходит на «нет».

Баки закрытого типа конструкционно представляют собой герметичную емкость цилиндрической или «таблетированной» формы.

Мембранный расширительный бак «таблетка»

Мембранный расширительный бак

Внутри бак разделен мембранной перегородкой на воздушную и жидкостную камеры — это бак диафрагменного типа. Также возможно конструкционно использование внутри бака «балонной» эластичной камеры из термостойкой резины.

Схематическое устройство расширительного бака

Принцип действия основан на расширении объема теплоносителя в жидкостном отсеке, который приводит к деформации эластичной перегородки (баллона). Уменьшение объема воздушной камеры приводит к повышению давления воздуха (газа) в ней. Превышение допустимого давления приводит к срабатыванию предохранительного клапана. Такова упрощенная схема действия этого бака.

Но нормальное и безопасное функционирование системы возможно только при правильном расчете расширительного бака для отопления. Игнорирование или неграмотный расчет объема расширительного бака приведет или к недостаточному давлению в системе, или к превышению давления в ней и аварийному сбросу избытка теплоносителя.

Виды отопительных систем

Существуют две схемы отопительных сетей здания — открытая и закрытая. Открытая (самотёчная) система отопления используется в централизованных отопительных сетях и позволяет напрямую забирать воду на потребности горячего водоснабжения, что невозможно в частном домостроении. Такой прибор располагают в верхней точке контура отопительной системы. Помимо нивелирования перепадов давления расширительный бачок отопления выполняет функцию естественной сепарации воздуха из системы, так как имеет возможность сообщения с наружной атмосферой.

Таким образом, конструктивно такое устройство представляет собой компенсационный бак системы отопления, не находящийся под давлением. Иногда по ошибке открытой могут называть систему с гравитационной (естественной) циркуляцией теплонесущей жидкости, что в корне неверно.

При более современной закрытой схеме применяют расширительный бачок системы отопления закрытого типа со встроенной внутренней мембраной.

Иногда такой прибор могут называть расширительный бачок вакуумный для отопления, что тоже справедливо. Такая система предусматривает принудительную циркуляцию теплоносителя, воздух из контура при этом отводится через специальные краны (клапаны), установленные на отопительных приборах и вверху трубопроводов системы.

Советы, рекомендации

Давление в расширительном бачке отопления закрытого типа создается после монтажа автомобильным насосом. Основными рекомендациями для этого оборудования являются:

верхнее поступление теплоносителя;

Позиционирование бака на стене

монтаж при положительной температуре воздуха;
применение термостойких герметиков.

Установка РБ в труднодоступном месте снизит качество обслуживания оборудования. Предохранительный клапан не всегда входит в комплектацию, поэтому придется докупить его отдельно. Коррозия снаружи корпуса не является причиной для замены оборудования, однако рекомендуется отключить систему, сбросить давление, обработать дефектные участки антикорром.

Замена мембраны РБ

Сменные мембраны контролируются в соответствие с заявленным ресурсом, дважды в год следует проверять давление внутри РБ. Воздушную камеру можно заполнить инертным газом, что повысит эксплуатационные характеристики бака.

Таким образом, рассчитать объем бака расширительного и смонтировать его внутри закрытой системы обогрева можно собственными силами. Достаточно учесть нюансы, приведенные в данной инструкции, не перепутать оборудование с гидроаккумулятором.