Расширительный бак системы отопления: устройство, расчет и подбор лучшего варианта

Виды расширительных баков и их сравнение

В отопительной системе могут быть установлены разные виды расширительных баков.

Открытые расширительные баки

Расширительный бак открытого типа – это открытая ёмкость, в которую всегда можно долить теплоноситель. Он не требует наличия запорной арматуры, резиновой мембраны и даже крышки. Обычно ведром через него «доливают» в систему жидкость, хотя от водопровода всегда можно вывести водозаборный кран.

Схема работы расширительного бака открытого типа: 1 – корпус бака; 2 – уровень теплоносителя; 3 – холодная труба; 4 – спускная труба; 5 – предохранительный клапан; 6 – запорный вентиль; 7 – верхняя точка в стояке трубопровода отопительной системы

Несколько десятилетий назад повсеместно использовались открытые конструкции, компенсирующие изменение объёма теплоносителя при естественной циркуляции. Однако постоянный контроль уровня жидкости и её «доливание», сложности монтажа в верхней точке, низкое давление и коррозия металла – всё это привело к выходу на первый план закрытых систем и баков.

Закрытые расширительные баки

Там, где циркуляцию теплоносителя обеспечивает насос, устанавливают баки закрытого типа, именуемые в народе «мембранниками». Он всегда окрашен в красный цвет и конструкционно представляет собой герметичную ёмкость, внутри которой установлена мембрана из технической резины. А вот в синих баках, предназначенных для организации горячего водоснабжения, используется менее долговечная пищевая резина.

Устройство расширительного бака следующее: мембрана в виде баллона или диафрагмы разделяет ёмкость на две части. В верхнюю закачан инертный газ или воздух, а другая отводится для излишков теплоносителя.

С ростом температуры излишки расширяющегося теплоносителя попадают в ёмкость. Объём воздушной камеры уменьшается, и увеличивается давление в камере с воздухом, которое как раз компенсирует высокое давление в системе. При снижении температуры теплоносителя наблюдается обратный процесс.

При низкой температуре теплоносителя бак пустой, а мембрана занимает максимальной возможный объём. При нагревании жидкость начинает заполнять полость между мембраной и ёмкостью. Остывая, теплоноситель сжимается, и воздух начинает «выталкивать» его обратно в систему

Закрытый расширительный бак системы отопления может оснащаться фланцевой (сменной) или несменной мембраной. Единственное, но существенное преимущество последнего типа – его низкая стоимость. Мембрана жестко закреплена по периметру ёмкости. В исходном положении она прижата к внутренней поверхности, та как газом заполнен весь объём. При попадании теплоносителя в расширительный бак давление увеличивается.

При пуске системы существует риск разрыва диафрагмы, поскольку давление возрастает резко. В дальнейшем показания на манометре изменяются плавно и не представляют угрозу для её целостности.

Для того, чтобы предотвратить повреждение мембраны, в отопительных системах большого объёма давление контролируют с помощью манометра. Предохранительный клапан срабатывает при достижении максимально допустимого значения. Обычно оно находится в пределах от трёх с половиной до четырёх бар для частных домов.

Фланцевый расширительный бак имеет несколько преимуществ:

• максимальная величина давления значительно больше, чем у бака с несменной диафрагмой;
• возможность замены мембраны через фланец в случае её повреждения или разрыва;
• вертикальное и горизонтальное исполнение изделий. Это даёт больше вариантов размещения в условиях маленькой котельной.

Какой лучше — открытый или закрытый?

Если сравнивать эксплуатационные и потребительские свойства открытого и закрытого типов, то преимущество последнего доказывают следующие факты:

• закрытый бак не выносится наверх, следовательно, можно сэкономить на трубах;
• мембранные баки имеют меньшие габаритные размеры;
• теплоноситель из закрытого бака точно не испарится;
• минимальные теплопотери, в отличие от требующего дополнительной изоляции открытого бака;
• защита труб и узлов систем от коррозии, которая обеспечивается за счёт отсутствия воздуха;
• закрытая система отопления может работать при высоком давлении, тогда как открытая только при низком;
• эксплуатационные расходы мембранника ниже, что у открытого бака.

Ну а вообще, конечно — выбирать вам.

.

Как правильно выбирать

Правильный выбор расширительного бака является одной из задач, решение которой обеспечит безопасность эксплуатации системы отопления, в целом.

При выборе мембранного расширительного бака следует обращать внимание на следующие характеристики:

• материал мембраны, устойчивость ее к высоким абсолютным значениям давлений и температур и их перепадам;
• материал корпуса и его покрытие, в том числе внутреннее (устойчивость бака к коррозии);
• соответствие устройства санитарным и гигиеническим требованиям;
• исполнение (способ монтажа, в том числе и цанговых фитингов для пневмотрубок — написано в этой статье).

Главной характеристикой, по которой производится выбор бака, является его объем.

Расчет оптимального объема

В некоторых источниках встречается совет по выбору объема расширительного бака в пределах 10% общего объема теплоносителя в системе отопления.

Такой метод определения вместимости расширительного бака (как рассчитать объем гидроаккумулятора для отопления) базируется на том, что коэффициенты теплового расширения теплоносителя даже при содержании гликоля до 90% и нагреве до 100 градусов не превышают величины 0,08.

Однако, этот вариант расчетов не учитывает давления в системе и может давать значительные погрешности.

Более точный метод расчета необходимого объема мембранного бака использует соотношение:

V = C * Bt / (1 — ( Pmin / Pmax)).

В этом выражении:

• С – объем теплоносителя в системе;
• Bt – коэффициент теплового расширения теплоносителя;
• Pmin – начальное (настроечное) давление в расширительном баке;
• Pmax – допустимое давление в системе (давление срабатывания предохранительного клапана).

Объем теплоносителя в системе определяется с учетом всех ее узлов. Этот параметр может быть получен из проектной документации на отопление.

Если же она недоступна, и определить точную величину показателя затруднительно, можно прибегнуть к ориентировочному расчету.

Суть его состоит в том, что объем теплоносителя в отопительных системах, напрямую, связан с отопительной мощностью – на каждый кВт приходится порядка 15 л жидкости.

Коэффициент теплового расширения жидкости определяется ее составом — чаще всего, в системах отопления частных домов и квартир используется вода, но не исключено и добавление в нее гликолей для улучшения характеристик.

Кроме того, этот коэффициент зависит от температуры теплоносителя.

Найти необходимые величины можно в таблицах объёма воды в трубе, которые приводятся в специальной литературе или на соответствующих интернет-ресурсах.

Максимальное давление в системе определяется минимальной из величин, допустимых для различных узлов. Именно на нее настраивается предохранительный клапан.

Настроечное (минимальное) давление бака соответствует первоначальному давлению в системе отопления при холодном теплоносителе.

Для большинства устройств существует возможность его точной регулировки штатными средствами (стравливания воздуха из бака или его накачкой обычным насосом).

Давление в баке можно контролировать при установке на него манометра.

Полученные в результате расчета значения дают увеличение объема теплоносителя в системе при его нагреве.

Бак выбирают по расчетному значению, с учетом коэффициента заполнения, округляя его в большую сторону.

Коэффициент заполнения бака зависит от начального и максимального давления и может быть найден по таблицам, которые предоставляют производители устройств или по таблицам в справочной литературе.

Основные разновидности расширительных баков и их функции

В настоящее время на отечественном рынке представлено огромное множество различных типов расширительных баков.

Следует отметить, что цена  на многие варианты доступная и совсем невысокая, а потому установка возможна в любую систему автономного отопления, где в качестве теплоносителя используется вода.

Среди основных типов расширительных баков, популярных на отечественном рынке, можно выделить несколько:

• Открытые – как правило, имеют квадратную или прямоугольную форму. Так как габариты подобных конструкций довольно внушительные, а эффективность сомнительная, то применяются они сравнительно редко. Основной особенностью можно назвать простой монтаж своими руками без лишних затрат времени и финансов;
• Закрытые – мембранные баки, представляющие собой плоскую или сферическую емкость, герметичную и прочную. Конструктивно это две половины термостойкой мембраны, выполненной в виде диафрагмы.

Типы расширительных баков в системе отопления

Инструкция предполагает, что функционирование данного типа баков происходит за счет попадания в них расширенного теплоносителя и деформации мембраны. Таким образом, количество воздуха в системе снижается, тогда как давление — повышается.

Выбирая расширительный бак для любой современной системы отопления важно учитывать тот факт, что изделие должно в обязательном порядке отвечать некоторым определенным требованиям – диапазону давления, отличаться высоким качеством мембраны, ее характеристиками. К тому же, важен расчет бака, ведь от полученных параметров во многом зависит функциональность и работоспособность системы в целом

К тому же, важен расчет бака, ведь от полученных параметров во многом зависит функциональность и работоспособность системы в целом.

Как рассчитать расширительный бак: особенности процесса

В большинстве случаев процедура расчета мембранного расширительного бака автономной системы отопления подразумевает получение данных, касающихся объема, самого минимального диаметра труб системы, а также начального напора и давления.

Следует отметить, что использование всевозможных сложных методик расчетов может привести к ряду накладок, в том числе и многократной активации запорного клапана.

Работа мембранного бака при изменении давления

Выполняя расчеты расширительного бака системы отопления, важно помнить, что чем больше предельно разрешенное сжатие, тем меньше будут габариты самой емкости. В то же время, величина бака зависит и от температуры жидкости, ведь чем она будет значительнее, тем размеры конструкции возрастут

В то же время, величина бака зависит и от температуры жидкости, ведь чем она будет значительнее, тем размеры конструкции возрастут.

Рассчитывается объем бака (как можно видеть на многих фото и видео) с использованием нескольких основных величин, в частности, объема используемого теплоносителя в системе, коэффициента его линейного расширения, а также эффективности бака.

В виде формулы такой расчет можно представить в следующем виде:

V=Vсис*К/D, где

Vсис – общий объем теплоносителя в системе,

К – коэффициент расширения теплоносителя;

D– эффективность работы бака.

В свою очередь, эффективность расширительного мембранного бака зависит от нескольких параметров: начального и максимального давления в системе, первоначального воздушного давления камеры.

Следует отметить, что именно на самое высокое давление производится наладка предохранительного клапана.

Как правильно рассчитать количество секций радиаторов отопления для системы обогрева здания — смотрите здесь.

Разнообразие объемов расширительных баков

Советы по выбору:

Выбор того или иного варианта бака выполняется с учетом множества показателей, в том числе, температуры и прочности. При всем этом параметры выбираемой конструкции не должны превышать полученные данные, ведь только в таком случае бак будет нормально работать, без сбоев и прочих проблем.

В большинстве случаев расширительные баки с объемом 15-30 литров работают в паре со специальным насосом. При этом мощность оборудования для таких баков может составлять 1,2 кВт и увеличиваться при росте объема, вплоть до 2 кВт.

Следует отметить, что в продаже сегодня можно найти баки, объем которых составляет даже 100-200 литров. Конечно же, применяются они в более крупных автономных системах отопления, в том числе, установленных на различных промышленных объектах.

Баки для систем водоснабжения

В отличие от расширительных емкостей для отопления, гидроаккумуляторы можно ориентировать в пространстве как угодно, это большого значения не имеет. Также будет полезно установить на подводке к баку арматуру для отсекания его от сети и опорожнения.

А вот настройка для холодного и горячего водоснабжения разная. Дело в том, что давление  в трубопроводах создает насос, у которого есть верхний и нижний порог отключения. По ним и надо ориентироваться. Выставлять давление в мембранном баке, работающем в схеме холодного водоснабжения, надо на 0.2 Бар меньше нижнего порога отключения насоса. Это позволит избежать гидроударов в системе.

Что касается ГВС, то здесь давление воздуха в бачке должно быть больше на 0.2 Бар, чем верхний порог отключения насосной станции. Это нужно для того, чтобы в емкости не застаивалась вода. Больше полезной информации вы сможете узнать, просмотрев видео:

Необходимо ли ставить добавочный расширительный бачок

Добрый вечер вопрос монтаж бани а конкретно котёл двухконтурный настенный газовый

24 квт Волф. Я убеждаю народ что необходим добавочный расшерительный бачок на систему обогрева литров так на 12-14 кроме встроенного 8л у нас там 1-от котла подача и обратка к колекторной группе на 6 выпусков для пола с подогревом общая квадратура пола с подогревом 70 кв метров и ГВС и ХВС скажите Я же прав. Евгений

Нужный объём расширительного бачка формируют расчётом:

VL – полная ёмкость отопительные системы (объём носителя тепла в котле, отопительных приборах, трубах, змеевике бойлера и теплоаккумуляторе), л;

Е – показатель увеличения жидкости, %;

D – результативность мембранного расширительного бачка.

Со своей стороны, D = (PV – PS) / (PV + 1)

РV – максимальное рабочее давление (для приватного дома средней площади в принципе достаточно 2,5 бар);

PS – давление зарядки расширительного гидроаккумулятора, м (0,5 бар = 5 метров, применяем значение статического давления, оно устанавливается разницей между верхней отметкой отопительные системы и уровнем установки бачка).

Так как мы не знаем ни параметров вашей отопительные системы, ни диаметра труб пола с подогревом и их шага, сделать точный расчёт необходимого объёма расширительного бачка возможным не представляется.

Длину каждого отопительного контура можно поставить по обозначениям на подающей и отводящей трубах, подсоединённых к гребёнкам. Во время изготовления на них наноситься маркировка в метрах. Отняв от большего значения меньшее, узнать можно длину петли. Зная общую протяжённость всех труб и их диаметр, можно определить объём жидкости в них. Кол-во носителя тепла, которое вмещает котёл, отмечено в его техническом паспорте. Если есть теплоаккумулятор, нагреватель воды, данные также необходимо взять из инструкции к оборудованию. Про отопительные батареи вы не упоминаете, однако, если они есть, также необходимо высчитать объём жидкости как в приборах теплоснабжения, так и в подводящих трубах. Сложить полученные цифры, это будет общая ёмкость системы. Зная её, вы сумеете высчитать объём расширительного бачка своими силами.

Необходим ли добавочный расширительный бачок и какой обязан быть его объём, весьма и весьма примерно можно подумать, исходя из мощности котла. При отсутствии добавочного теплоаккумулятора, в циркуляционной системе обогрева в среднем приходится:

• для конвекторной разводки — 7 литров на 1 кВт мощности котла;
• для радиаторной — 10,5 л/кВт;
• для полов с подогревом — 17 л/кВт.

В нашем случае, исходя из вашего описания, примерный объём системы — 17 л/кВт х 24 кВт = 408 л.

Для приблизительного подсчёта образно говоря примем значения следующих показателей: PV = 2,5 бар; PS = 0,5 бар (высота от верхней точки до бачка 5 м); E = 0,029 (вода, 70 ?С).

Считаем по формулам:

D = (2,5 – 0,5) / (2,5 + 1) = 0,285

V = (408 x 0,029) / 0,285 = 41,5 л

Приобретаем: добавочный расширительный бачок

обязан иметь объём 41,5 – 8 = 33,5 литра. При подборе между меньшим и большим по объёму вариантом лучше взять больший — 40 л, а не 30 л.

Вы, Евгений, разумеется, правы: добавочный расширительный гидроаккумулятор в таком случае обязателен. Прикидка, проведенная «на глазок», красноречиво об этом говорит. Однако объём расширительного бачка, также как и прочие параметры системы, просят достаточно точного расчёта, в другом случае теплоснабжение будет работать нестабильно и недостаточно экономично.

Опишите собственный вопрос по возможности по подробнее и наш специалист даст ответ на него

здравствуйте уменя стоит газовый

настеныйкотел унего в середине собственный расшеритель есть можно ли установить допалнительный расшерительный бак

Виды

Не стоит думать, что все расширительные баки обладают идентичными конструкциями и эксплуатационными характеристиками. На самом деле существует несколько разновидностей таких агрегатов. Каждая из них имеет определенные отличительные черты и особенности строения. Познакомимся с ними поближе.

В зависимости от определенного способа работы баки подразделяются на:

• отопительные емкости открытого типа;
• закрытые сосуды расширения.

Не самыми популярными считаются открытые варианты расширительных бачков. Эти агрегаты ставят в системах, в которых циркуляция жидкости осуществляется не в принудительном режиме (то есть, без использования помпы)

Главным минусом такого агрегата является то, что в нем теплоноситель связан с кислородом, а это провоцирует появление коррозии в отопительной системе. Если нет достаточной герметичности в баке открытого типа, то вода испаряется в разы быстрее, поэтому ее приходится постоянно доливать. По словам специалистов, монтировать подобный агрегат необходимо на самом высоком участке системы отопления. Нужно учесть, что проведение таких работ не всегда является доступным.

Закрытый (или мембранный) расширитель фиксируют в системе, где передвижение теплового носителя происходит в принудительном порядке – с использованием помпы. Сосуд закрытого вида обычно производят в форме резервуара из стали (в нем нет крышки). Он оснащается перегородкой внутри в виде мембраны из резины. Одна половина в подобной модели нужна, чтобы заполнить ее тепловым носителем, а вторая является местом для воздуха и азота.

Одной из сторон сам бак прикрепляется непосредственно к системе при помощи штуцера или фланца. Противоположная же сторона призвана закачивать воздух. Показатель давления в модели закрытого типа дает возможность автоматически изменять подачу теплового носителя в систему и сам резервуар.

Закрытые бачки подразделяются на:

• сменные;
• несменные.

Так, бачки сменного вида имеют более высокую стоимость, однако имеют существенные преимущества, к которым можно отнести:

• возможность смены мембраны, если она была повреждена или порвалась;
• возможность сэкономить на трубах, поскольку нет надобности монтировать закрытый бак в верхней части отопительной системы;
• сменные варианты отвечают за минимальные тепловые потери;
• поскольку тепловой носитель никак не «соприкасается» с кислородом, трубы и вся система в целом не подвергается образованию коррозии;
• мембрана может располагаться как вертикально, так и горизонтально;
• в данном случае нет связи со стенкой внутри бака из металла;
• мембраны можно заменить очень легко и быстро (делается это через фланец).

Несменные же разновидности емкостей стоят дешевле, но в них нельзя поменять мембрану, если это будет необходимо. Этот элемент в расширителе устанавливается максимально плотно и надежно прижимается к внутренним стенкам бачка. Повреждение или разрыв мембраны в данном случае может произойти только тогда, если система была запущена неправильно (давление растет слишком быстро и выходит за пределы нормы).

В зависимости от вида мембранной детали расширительные бачки разделяют на модели с:

• баллонной мембраной;
• диафрагменной мембраной.

Так, расширитель с баллонной мембраной является весьма прочным и надежным. Кроме того, он отличается внушительным объемом. При этом тепловой носитель никак не контактирует со стенками бака, поэтому появление ржавчины на таких изделиях исключено.

Плоский отопительный бак расширения оснащается разделяющей перегородкой, выполненной в форме диафрагмы.

Открытый бак своими руками

Открытый бачок

Другое дело расширительный бачок для отопления дома открытого типа. Раньше, когда в частных домах собирали только открытие системы, о покупке бака даже речи быть не могло. Как правило, расширительный бак в системе отопления, схема которого состоит из пяти основных элементов, делали прямо по месту монтажа. Не известно, можно ли было, вообще, его купить в то время. Сегодня проще, так как можно это сделать в специализированном магазине. Сейчас в преимущественном большинстве жилье обогревается герметичными системами, хотя есть еще много домов, где стоят открытие контуры. А как известно, бачки имеют свойство прогнивать и может возникнуть необходимость его замены.

Устройство расширительного бака системы отопления, который продается в магазине, может и не соответствовать требованиям вашего контура. Есть вариант, что он не поместится. Возможно, придётся изготовить его самостоятельно. Для этого вам понадобятся:

• рулетка, карандаш;
• болгарка;
• сварочный аппарат и навыки работы с ним.

Помните о безопасности, одевайте перчатки и работайте со сваркой только в специальной маске. Имея все необходимое, можно сделать все за пару часов. Начнем с того, какой металл выбрать. Раз уж первый резервуар сгнил, значит, нужно сделать так, чтобы со вторым такого не произошло. Поэтому лучше использовать нержавеющую сталь. Толстую брать не надо, но и слишком тонкую тоже. Такой металл дороже обычного. В принципе, можно сделать и из того что есть.

Теперь поэтапно рассмотрим, как сделать бак своими руками:

действие первое.

Разметка листа металла. Уже на этом этапе вы должны знать размеры, так как от них зависит и объём резервуара. Система отопления без расширительного бака необходимого размера будет работать некорректно. Измерьте старый или сами посчитайте, главное, чтобы в нем было достаточного места для расширения воды;

Вырезание заготовок. Конструкция расширительного бака отопления состоит из пяти прямоугольников. Это если он без крышки. Если хотите сделать крышу, то вырежьте еще одну деталь и разделите ее в удобной пропорции. Одна часть будет приварена к корпусу, а вторая сможет открываться. Для этого ее на завесы нужно приварить ко второй, недвижимой, части;

действие третье.

Сваривание заготовок в одну конструкцию. В дне сделайте отверстие и приварите туда патрубок, через который теплоноситель из системы будет попадать внутрь. Патрубок надо соединить со всем контуром;

действие четвёртое.

Утепление расширительного бака. Не всегда, но достаточно часто, резервуар стоит на чердаке, так как там находится пиковая точка. Чердак – это неотапливаемое помещение, соответственно, зимой там холодно. Вода в баке может замерзнуть. Чтобы этого не случилось, обложите его базальтовой ватой, или еще какими-нибудь утеплителями, устойчивыми к высокой температуре.

Как вы смогли убедиться нет ничего сложного в том, чтобы сделать бак своими руками. Выше описана самая простая конструкция. При этом помимо патрубка, через который резервуар соединяется с системой отопления, в схеме расширительного бака для отопления могут быть дополнительно предусмотрены следующие отверстия:

• через которое осуществляется подпитка системы;
• через которое лишний теплоноситель сливается в канализацию.

Схема бака с подпиткой и сливом

Если вы решили сделать бак своими руками с патрубком для слива, то разместите его так, чтобы он был выше линии максимального заполнения резервуара. Вывод воды через слив называется аварийным выбросом и главная задача этого патрубка – это недопущение переливания теплоносителя через верх. Подпитку можно врезать в любом месте:

• так, чтобы вода была выше уровня патрубка;
• так, чтобы вода была ниже уровня патрубка.

Каждый из способов правильный, разница лишь в том, что поступающая вода из патрубка, который находится над уровнем воды, будет журчать. Это скорее хорошо, чем плохо. Так как подпитка осуществляется в том случае, если в контуре недостаточно теплоносителя. А почему его там не хватает:

• испарение;
• аварийный выброс;
• разгерметизация.

Если вы слышите, что в расширительный резервуар поступает вода из водопровода, то уже понимаете, о возможности возникновения каких-то неполадок  в контуре.

В итоге на вопрос: «нужен ли расширительный бак в системе отопления?» — можно наверняка ответить, что нужен и обязательно. Также нужно отметить, что для каждого контура подходят разные резервуары, поэтому правильный подбор и правильная настройка расширительного бака в системе отопления крайне важны.

Как рассчитать объем бачка

При расчёте объёма расширительной ёмкости нужно учитывать несколько факторов:

• ёмкость и мощность отопительной системы;
• тип системы отопления;
• тип расширительного бачка.

Для расчёта ёмкости резервуара используется формула:

Vб=(Vс * К)/D, где:

Vб — вместимость резервуара;

Vс — объем теплоносителя в системе;

К — коэффициент расширения жидкости. Для воды этот показатель равен 4%, поэтому в формуле используется 1,04;

D — коэффициент расширения самого бака, зависит от материала изготовления и разницы температур во время отопления. Для точного установления «D» можно использовать формулу:

D = (Pmax — Pнач)/ (Рmax + 1), где:

Pmax — это значение максимального давления внутри труб и радиаторов;

Рнач — это давление внутри бака, запланированное производителями (обычно 1,5 атм.).

Таким образом, объем резервуара зависит во многом от собственных характеристик.

Внимание! Все показатели и характеристики не должны быть выше установленных норм. При расчёте объёма устройства данные должны быть равны или чуть больше полученных результатов. Многие сайты предлагают онлайн-расчёты расширительных баков

Многие сайты предлагают онлайн-расчёты расширительных баков.