Алгоритм действия расширительного бака
Расширительные баки применяются для устранения теплового расширения, принятия избытка теплоносителя, поддержания стабильного гидравлического давления в оборудовании. В закрытых схемах отопления устанавливаются герметичные баки с резиновой мембраной, для открытой – полые сосуды, соединенные с окружающей средой.
В системах отопления открытого типа лишний объем нагретой воды вытесняется в открытое пространство расширителя. В случае переполнения организуется перелив из расширителя в канализацию. Открытый сосуд устанавливается на верхней точке системы и одновременно выполняет функцию отвода воздушных пробок из системы отопления. Размер расширительного бака для отопления по открытой схеме при организации перелива теплоносителя выбирается произвольно, но не менее 5% от общего объема теплоносителя. В схемах с естественной циркуляцией (при отсутствии водопровода) бак используется для залива воды (теплоносителя).
Мембранный экспанзомат – герметичный сосуд, разделенный мембранной перегородкой на две камеры. К одной камере подключается отвод от системы отопления, в другую при производстве через специальный клапан закачивается воздух с давлением от 0,4 – 1,6 атмосфер. Объем бака зависит от общей вместимости оборудования по теплоносителю. Теплоноситель (вода), разогреваясь, расширяется и образовавшийся лишний объем его выдавливается в водяную камеру экспанзомата, создавая давление на мембранную перегородку. Мембрана выгибается в направлении воздушной камеры, усилие теплоносителя компенсируется давлением воздуха (воздух при этом сжимается). По этому принципу происходит компенсация давления в системе отопления. Гибкость мембраны и давление воздуха бачка расширительного бака для отопления закрытого типа поддерживает постоянную величину давления в системе.
Расчет расширительного бака для закрытого типа отопления
Специальные емкости применяют для компенсации увеличения теплоносителя при повышении температуры. В закрытой системе отопления устанавливают мембранный бак.
Мембранный бак для закрытой системы
Ниже приведены особенности типовой конструкции с назначением типовых функциональных компонентов:
- гибкая герметичная перегородка делит рабочий объем на две части;
- одну – через патрубок подсоединяют к магистрали теплоснабжения;
- в другую закачивают под необходимым давлением воздух;
- для создания корпуса применяют устойчивые к процессам коррозии материалы;
- фиксацию в горизонтальном положении крупных моделей обеспечивает подставка.
Мембранный расширительный бак устанавливают в любом удобном для пользователей месте. Следует обеспечить удобство доступа для обслуживания. С помощью встроенного штуцера с клапаном добавляют (стравливают) воздух, создавая необходимое давление.
Расчет расширительного бака для закрытой системы отопления начинают с определения количества жидкости в системе. Самые точные данные можно получить на стадии заполнения. Также применяют последовательное сложение емкостей трубопроводов, радиаторов, иных компонентов.
Чтобы рассчитать общий объем теплоносителя быстро, профильные специалисты часто применяют ориентировочные пропорции.
Ниже приведены значения (в литрах) на 1 кВт мощности котла при подключении разных видов оборудования:
- стальные конвекторы (6-8);
- алюминиевые, чугунные радиаторы (10-11);
- теплый пол (16-18).
Если для отопления частного дома применяют комбинацию из разных нагревательных приборов, берут 15 л/ 1 кВт. При мощности газового котла 7,5 кВт получится следующий результат вычислений: 7,5*15=112,5 л.
Подходящие размеры расширительного бака для отопления закрытого типа зависят от нескольких параметров:
- суммарного объема водопровода и подключенных устройств;
- типа теплоносителя;
- максимального давления;
- температурного режима.
При заполнении отопительной системы водой происходит увеличение объема на 4% в процессе повышения температуры от 0 С до +95 С. Для предотвращения замерзания в зимний период теплоноситель дополняют этиле нгликолем.
Такая смесь расширяется на 10% больше по сравнению с рассмотренным выше примером (на 4,4%). Аналогичные поправки делают при монтаже холодоснабжения.
В сводной таблице представлены коэффициенты расширения воды (смеси).
Эти данные помогут сделать точный выбор расширительного бака:
| Концентрация этиленгликоля в % | Температура теплоносителя, °С | ||||
| 20 | 60 | 80 | 100 | ||
| 0,00013 | 0,00177 | 0,0171 | 0,0290 | 0,0434 | |
| 20 | 0,0064 | 0,008 | 0,0232 | 0,0349 | 0,0491 |
| 40 | 0,0128 | 0,0144 | 0,0294 | 0,0407 | 0,0543 |
Расчет расширительного бака для отопления (О)выполняют по формуле О = (Ос х Кр) / Э, где:
- Ос – суммарный объем функциональных компонентов;
- Кр – поправочный коэффициент (из таблицы для определенного состава теплоносителя);
- Э – эффективность бака.
Последнюю позицию вычисляют следующим образом Э = (Дс-Дб)/ (Дс+1), где Д – это давления:
- Дс – максимальное в системе ГВС (норматив для частных домов 2-3 атм);
- Дб – компенсирующее, которое принимают равным статическому (0,1 атм на каждый метр высоты строения).
Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт
Устройство газового котла со встроенным расширительным баком
Перед проведением расчетов по подбору расширительного бака следует знать, что большинство настенных котлов оборудованы встроенными расширительными баками. Объем встроенного бака указан в технической документации котла. При пересчете объема системы отопления по мощности котла (умножением 1кВт мощности по теплу на 15 литров) сверяют соответствие бака объему сооружаемой системы. При недостатке устанавливается дополнительный бак. Его объем рассчитывается за вычетом встроенного экспанзомата. Напольные котлы, как правило, не имеют встроенного оборудования.
Расчет выглядит следующим образом:
К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375
3,0 – давление в системе, максимальное, атм.;
1,5 – давление воздуха за мембраной, атм.;
0,375 – показатель эффективности бака, К.
Объем теплоносителя: В = 31х15 = 465 литров.
Тогда объем бака составит:
А = 465х0,04/0,375 = 49,6 литра.
Выбирается расширительный бак объемом не менее 50 литров с давлением воздуха в 1,5 атм. Общий способ подбора (10% от А) показывает необходимость применения бака объемом не менее 46,5 литров. В таком случае размер экспанзомата всегда округляется до большего объема – 50 литров.
Давление воздуха, включенное в расчет (1,5 атмосферы), можно изменить. На расширительных баках имеется встроенный клапан для заполнения воздухом. К нему можно подключить ручной насос и поднять давление в случае, если заводское давление составляет меньшую величину
При этом необходимо соблюдать осторожность – при значительном повышении давления можно повредить мембрану, поэтому процесс нужно контролировать по манометру. Клапан также выполняет функцию сброса давления при его поднятии до предельных значений. При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% — это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом
При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% — это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом.
Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт
Устройство газового котла со встроенным расширительным баком
Перед проведением расчетов по подбору расширительного бака следует знать, что большинство настенных котлов оборудованы встроенными расширительными баками. Объем встроенного бака указан в технической документации котла. При пересчете объема системы отопления по мощности котла (умножением 1кВт мощности по теплу на 15 литров) сверяют соответствие бака объему сооружаемой системы. При недостатке устанавливается дополнительный бак. Его объем рассчитывается за вычетом встроенного экспанзомата. Напольные котлы, как правило, не имеют встроенного оборудования.
Расчет выглядит следующим образом:
К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375
3,0 – давление в системе, максимальное, атм.;
1,5 – давление воздуха за мембраной, атм.;
0,375 – показатель эффективности бака, К.
Объем теплоносителя: В = 31х15 = 465 литров.
Тогда объем бака составит:
А = 465х0,04/0,375 = 49,6 литра.
Выбирается расширительный бак объемом не менее 50 литров с давлением воздуха в 1,5 атм. Общий способ подбора (10% от А) показывает необходимость применения бака объемом не менее 46,5 литров. В таком случае размер экспанзомата всегда округляется до большего объема – 50 литров.
Давление воздуха, включенное в расчет (1,5 атмосферы), можно изменить. На расширительных баках имеется встроенный клапан для заполнения воздухом. К нему можно подключить ручной насос и поднять давление в случае, если заводское давление составляет меньшую величину
При этом необходимо соблюдать осторожность – при значительном повышении давления можно повредить мембрану, поэтому процесс нужно контролировать по манометру. Клапан также выполняет функцию сброса давления при его поднятии до предельных значений
При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% – это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом.
Полезные советы
Бачок емкостью 20–25 литров обычно устанавливают с циркуляционным насосом мощностью 1,2 кВт. При объеме 50–60 литров мощность насоса увеличивается до 2,0 кВт. Есть на рынке расширительные баки емкостью 100–200 литров. Их можно использовать не только по прямому назначению, но и в качестве резервуара для теплой воды при небольших по срокам отключениях ее в водопроводе.
Размерные показатели баков колеблются в широком диапазоне. Есть такие, которые не помещаются в проемы, чтобы можно было занести их во внутренние помещения. Поэтому совет — используйте несколько маленьких баков, чем один огромный
Здесь важно соответствие объемов.
Существует несколько стандартных показателей, которые определяют количество отдаваемой энергии на определенный вмещаемый объем. К примеру, радиатор отопления — 10,5 кВт, конвектор водяной — 7 л/кВт, водяной теплый пол — 17 л/кВт.
Теперь вы знаете, для чего нужен расширительный бачок закрытого типа. Но куда его можно врезать? Вопрос остается открытым. Это закрытый прибор, и для него нет никакой разницы, как будет проведена его установка. Здесь важнее другое — удобство эксплуатации. А значит, монтаж лучше проводить в том месте, где подход будет свободным
И не так уж важно, в какой точке будет расположен бак — в самой высокой или нет. В этом его универсальность
Читайте далее:
Как посчитать объем трубы и выбрать модель расширительного мембранного бака
Как правильно провести расчет тепловой энергии на отопление
Как провести расчет батарей отопления собственной квартиры?
Расчет мощности отопления коттеджа — как все сделать правильно
Как правильно провести расчет циркуляционного насоса для отопления собственного дома
Комплектация и принцип работы
Расширительный бак, помимо корпуса, включает в себя мембрану (баллон или диафрагму), верхняя часть которой заполнена инертным газом или воздухом. Нижний отсек герметичной емкости предназначен для теплоносителя.
Вместе с увеличением температурных показателей вода расширяется, и избыточная масса теплоносителя попадает в мембранник. Объем камеры с воздухом уменьшается, и давление в этой части закрытой системы возрастает, компенсируя напор в магистрали. Когда температура теплоносителя снижается, наблюдается обратный процесс.
Мембрана в бачке плотно прижата к внутренней стенке, так как весь его объем наполнен газом.
Когда внутрь попадает вода, давление увеличивается. В момент запуска отопления существует риск повреждения диафрагмы от скачка давления, а затем манометр постепенно изменяет показания и целостность детали вне опасности.
Чтобы избежать повреждения мембраны, необходимо установить предохранительный клапан манометра, который реагирует на возросшее давление (для частных домов нормой является от3,5 до 4 бара).
Преимущества фланцевой модели
К преимуществам фланцевых приборов можно отнести следующие характеристики:
- выдерживает большее давление внутри системы, нежели устройство с постоянной диафрагмой;
- возможна замена мембраны при ее повреждении;
- горизонтальный и вертикальный монтаж прибора.
Популярные производители баков
1. Баки Wester для отопления признаны одними из лучших в России для домашнего использования. Отечественный производитель выпускает вертикальные и горизонтальные модели в расчете на объем от 8 до 500 л. У них резина сделана из особо прочного термостойкого материала, выдерживающего нагревание до 100 °C. Плюс к тому, расширительный бак комплектуется сменной мембранной, что увеличивает срок эксплуатации. Корпус изготовлен из прочной стали. Наиболее тяжелые бочки оснащены опорами. Гарантия распространяется на 3 года. Цена Wester WRV 80,наиболее востребованной модели, — около 2 500 рублей.
2. Следующая интересная марка – Reflex германского производителя. Отличается высокой прочностью и продолжительным сроком эксплуатации – до 12 лет. Расширительный бак Reflex для отопления любой модели изготовлен по знаменитой технологии династии Крупп, прославившиеся высококачественной сталью.
Объемы – самые различные: от 8 до 1 000 л. Бак оснащен сменной мембраной, рассчитанной температуру до 70 °C. Стоимость этой линейки от 1 520 рублей.
3. Очень часто встречается в продаже серия китайского производителя Zilmet CAL-PRO. На рынке предлагаются баки с емкостью от 4 до 900 л. Их корпус, сделанный из углеродистой стали, либо окольцован, либо соединен сваркой. Мембрана изготовлена из синтетического каучука. Прибор может работать при температуре от – 10 до 100 °C.
Стоимость мембранной расширительной емкости серии CAL-PRO для отопления начинается от 1 170.
Как выбрать для дома
При нагревании до 70-90 °C вся вода увеличивается в объеме на 4-5 %. Без буфера она создает высокое давление в трубах, из-за которого они могут лопнуть. Поэтому правильный выбор мембранного бака для отопительной системы очень важен. Его следует делать исходя из того, что расширитель должен взять на себя весь лишний объем жидкости. Поэтому перед покупкой необходимо верно рассчитать это количество, а ещё лучше проконсультироваться у проектировщиков.
Также желательно следить, чтобы бак был изготовлен из высококачественных материалов, иначе он просто не выдержит нагрузок.
Очень часто неопытные или недобросовестные продавцы-консультанты пытаются продать клиентам устройства, предназначенные для водоснабжения вместо требуемых, полагая, что разницы между ними практически нет, разве что в цвете (синий и красный). На самом деле, гидроаккумуляторы применяются в системах отопления разве что по недосмотру. В этом случае, так как их резина не предназначена для того, чтобы выдерживать нагревание, они быстро выходят из строя.
Краткая инструкция по установке своими руками
- Для начала необходимо определиться с расположением прибора. По инструкции расширительный бак можно устанавливать в любом месте системы отопления, но во избежание резких скачков давления лучше поместить его сразу за циркулярным насосом.
- Ставить прибор надо так, чтобы оставался доступ к воздушному клапану, сливному крану, запорной арматуре и другим важным деталям.
- Во время монтажа в помещении должно быть не ниже 0 °C. Предохранительный клапан необходимо ставить по ходу течения.
- В самой установке нет ничего сложного, надо лишь следовать инструкции и использовать надлежащие инструменты, в частности ключ для металлопластиковых труб и разъемов. Патрубок должен совпадать с трубопроводом.
- Баки с большой емкостью необходимо крепить на дополнительные кронштейны. Для этого сначала размечают место, затем сверлят отверстие и прикрепляют подвесы анкерными болтами.
- После того, как оборудование закреплено, к нему подводят трубу так, чтобы она не мешала и не оказывала давление на бак.
- Затем монтируется редуктор давления, он должен быть установлен после счетчика.
- Если все сделано верно, можно приступать к наладке – закачать воздух и воду, наблюдая за давлением. Когда оно будет уравновешено, можно начинать включать отопление.
- Монтаж бака в многокотельной системе лучше доверить специалистам, которые прошли тестирование и получили соответствующую лицензию.
Цены по Москве
Купить мембранный расширительный бачок можно по ориентировочной стоимости, указанной в таблице.
| Марка | Стоимость, рубли | |||||||||||
| Объем, л | 8 | 12 | 18 | 24 | 35 | 50 | 80 | 100 | 150 | 200 | 300 | 500 |
| Wester | 790 | 860 | 900 | 1 000 | 1 650 | 1 900 | 2 500 | 3 500 | 5 200 | 9 500 | 11 500 | 18 100 |
| Объем, л | 8 | 12 | 18 | 25 | 33 | 60 | 80 | 100 | 140 | 200 | 300 | 500 |
| Reflex | 1 520 | 1 600 | 1 980 | 2 300 | 3 070 | 4 900 | 5 900 | 6 700 | 9 060 | 10 860 | 15 000 | 23 000 |
| Объем, л | 8 | 12 | 18 | 25 | 35 | 50 | 80 | 105 | 150 | 200 | 250 | 500 |
| Zilmet CAL-PRO | 1 170 | 1 230 | 1 300 | 1 630 | 2 100 | 3 100 | 4 200 | 6 100 | 7 600 | 9 480 | 12 200 | 22 200 |
Ориентировочные значения содержания воды в системах отопления
Для определения объема расширительного бака необходимо знать, какое количество теплоносителя умещается в отопительной системе. Данный параметр равен сумме объемов котла, трубопроводов и отопительных приборов.
Ориентировочно на 1 кВт мощности системы приходится:
- 7 литров – при использовании в системе конвекторов;
- 10,5 литров – если в качестве отопительных приборов установлены радиаторы.
Наличие теплых полов требует объема теплоносителя в количестве 17 л/кВт.
Расчет вместимости отопительной системы достаточно сложный, выполнить его под силу лишь специалистам. Потребитель, не обладающий инженерными знаниями, может воспользоваться приблизительной зависимостью – 1 кВт мощности котла = 15 литрам объема теплоносителя.
Например, при мощности котла, равной 25 кВт, объем воды в системе составит:
25 х 15 = 375 (литров).
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
Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт
Перед проведением расчетов по подбору расширительного бака следует знать, что большинство настенных котлов оборудованы встроенными расширительными баками. Объем встроенного бака указан в технической документации котла. При пересчете объема системы отопления по мощности котла (умножением 1кВт мощности по теплу на 15 литров) сверяют соответствие бака объему сооружаемой системы. При недостатке устанавливается дополнительный бак. Его объем рассчитывается за вычетом встроенного экспанзомата. Напольные котлы, как правило, не имеют встроенного оборудования.
Расчет выглядит следующим образом:
К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375
3,0 – давление в системе, максимальное, атм.;
1,5 – давление воздуха за мембраной, атм.;
0,375 – показатель эффективности бака, К.
Объем теплоносителя: В = 31х15 = 465 литров.
Тогда объем бака составит:
А = 465х0,04/0,375 = 49,6 литра.
Выбирается расширительный бак объемом не менее 50 литров с давлением воздуха в 1,5 атм. Общий способ подбора (10% от А) показывает необходимость применения бака объемом не менее 46,5 литров. В таком случае размер экспанзомата всегда округляется до большего объема – 50 литров.
Давление воздуха, включенное в расчет (1,5 атмосферы), можно изменить. На расширительных баках имеется встроенный клапан для заполнения воздухом. К нему можно подключить ручной насос и поднять давление в случае, если заводское давление составляет меньшую величину
При этом необходимо соблюдать осторожность – при значительном повышении давления можно повредить мембрану, поэтому процесс нужно контролировать по манометру. Клапан также выполняет функцию сброса давления при его поднятии до предельных значений
Расчет объема расширительного бака выполняется по специальной методике. Ниже приведены алгоритмы вычислений для систем отопления открытого и закрытого типа. Применение представленных рекомендаций поможет получить точный результат без обращения к профильным специалистам и калькулятору.
Рекомендации специалистов
Главное преимущество мембранных компенсаторов как раз и заключается в возможности его размещения в месте, наиболее удобном для монтажа и эксплуатации.
Маленькие бачки объемом 20-25 литров устанавливают обычно в системы с циркуляционным насосом, мощность которого составляет 1,2 кВт. Увеличения емкости до 20-60 литров приведет к увеличению мощности насоса до 2,0 кВт.
В продаже есть компенсирующие устройства объемом 100-200 литров. Помимо их прямого назначения они могут играть роль накопительного резервуара для теплой воды. Правда, использовать их в таком ключе можно лишь в случае отключения основного источника ГВС на короткий срок.
Типоразмеры расширительных баков занимают довольно широкий диапазон. Среди них попадаются модели с габаритами настолько большими, что стандартные дверные проемы не позволяют внести их внутрь помещения. В такой ситуации лучше одну огромную емкость заменить на несколько маленьких. Главное, чтобы их суммарный объем равнялся расчетному.
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.
