Преимущества
Изобретение закрытого расширительного бака с мембраной позволили увеличить рабочий ресурс всей системы отопления. Прибор обладает следующими достоинствами:
- позволяет использовать воду любого состава в т.ч. гиперкальцинированную;
- мембрана, изготовленная из бутила и натуральной резины, позволяет применять оборудование для питьевой воды;
- принцип работы и мембранная конструкция прибора могут обеспечить прием значительного количества вытесненной жидкости;
- легкий монтаж;
- минимальные потери от испарения;
- низкие расходы при эксплуатации.
Схема использования в отопительной системе.
Компактные размеры, которыми отличается плоский мембранный бак, позволяют экономно расходовать пространство помещения, поэтому он лучше всего подходит для негабаритных комнат.
Расширительный бак не допускает возникновения повышенных нагрузок в системе отопления и является эффективным средством предотвращения аварийных ситуаций.
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%.
Для чего нужен расширительный бак для отопления
При работе системы отопления теплоноситель часто меняет свою температуру — то нагревается, то остывает. Понятное дело, при этом меняется объем жидкости. Он то увеличивается, то уменьшается. Излишки теплоносителя как раз и вытесняются в расширительный бак. Так что назначение этого устройства — компенсировать изменения объема теплоносителя.
Принцип работы расширительного бака для отопления
Виды и устройство
Есть две системы водяного отопления — открытая и закрытая. В закрытой системе циркуляция теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом. Он дополнительного давления не создает, просто проталкивает воду с заданной скоростью по трубам. В такой системе отопления стоит расширительный бак для отопления закрытого типа. Закрытым он называется потому, что представляет собой герметичную емкость, которая разделена на две части эластичной мембраной. В одной части находится воздух, в другую вытесняется лишний теплоноситель. Из-за наличия мембраны бак называют еще мембранным.
Открытая система отопления наличия циркуляционного насоса не предусматривает. В данном случае расширительный бак для отопления — это просто любая емкость — хоть ведро — к которой подведены трубы отопления. Для него не требуется даже крышки, хотя она может быть.
В самом простом варианте это сваренная из металла емкость, которую устанавливают на чердаке. Есть у этого варианта существенный недостаток. Так как бак негерметичный, теплоноситель испаряется и необходимо следить за его количеством — все время доливать. Делать это можно вручную — из ведра. Это не очень удобно — есть риск забыть пополнить запасы воды. Это грозит тем, что система завоздушится, что в может привести к ее поломке.
Более удобен автоматизированный контроль уровня воды. Правда, тогда на чердак, кроме труб отопления, придется еще тянуть водоснабжение а также куда-то выводить переливной шланг (трубу) на случай переполнения бака. Зато отпадает необходимость регулярно проверять количество теплоносителя.
Где устанавливается расширительный бак на отопление
Установка мембранного расширительного бака в системе отопления может быть выполнена в любом месте. Рассмотрим два варианта: на обратке и на падающем участке трубопровода.
На обратке – признается, как наиболее удачный вариант, который способствует работе мембранного бака в оптимальных условиях. Это позволяет продлить срок эксплуатации оборудования.
Вариант присоединения бака на подающем участке магистрали не отличается стабильной работой. Вода, проникающая в бак будет иметь повышенную температуру. Не исключено проникновение пара в расширительную емкость. Давление компенсируется слабо, снижается срок службы расширительного оборудования.
Важно! Присоединяйте бак в систему через «американку» с краном для отсечения системы. Мембранный расширитель в любое время можно вывести из схемы для ремонтных работ или замены на новый бак
Тройник позволяет сливать воду не затрагивая остальные части отопительной системы.
Способы расчета
Каждая установка подбирается в соответствии с величиной предполагаемой нагрузки, что потребует проведения предварительных вычислений. Зная, как рассчитать объем, владелец сможет правильно подобрать бачок.
Чтобы правильно подобрать расширитель, понадобится знать:
- объем отопительного котла;
- дополнительных приборов;
- всех труб, входящих в данную систему обогрева.
Далее обозначим нужные показатели любыми буквами, например, А – это искомое значение, В – эффективность мембранного оборудования, С – постоянный показатель расширения воды теплоносителя, а АО – общий объем системы обогрева. Далее производим расчет по следующей формуле: А = (АО * С) / В.
Итоговое значение редко бывает абсолютно точным, поэтому делают примерные вычисления, а полученное число будет ориентиром для выбора агрегата, который нужно брать с запасом к полученному числу, оставляя не менее 3% на увеличение объема во время нагрева.
Если была выбрана мембранная разновидность, рабочий потенциал мембраны может быть указан производителем, но можно сделать собственный расчет. Для этого берут наиболее разрешенный показатель давления внутри системы (АВ), данные о давлении начальной заправки расширителя (ВС) и рассчитывают искомое значение (Т). Используют следующую формулу: Т = (АВ – ВС) / (АВ + 1).
Если не делать расчетов и взять оборудование «наугад», можно столкнуться с некоторыми проблемами во время эксплуатации прибора. Основным назначением расширителя выступает откачка излишков жидкости при сильном повышении давления (влага расширяется, требует выведения лишнего из трубопровода). После того, как все стабилизируется, жидкость сжимается обратно, нужно ее вернуть в трубы, иначе ее станет недостаточно для поддержания температуры. Поэтому выявление перепадов внутреннего давления обогревательной системы обозначает скорую поломку.
Если объем установленного расширителя недостаточный, давление повысится слишком сильно, сработает автоматический клапан. Он сбросит излишнюю влагу, стабилизируя работу системы. Но дальше все нормализуется, а воды уже будет недостаточно для продолжения исправного обогрева. Будет нужна дополнительная заправка. Нехватка отопительной жидкости приведет к отключению котла, так как при низких показателях аппарат не может продолжать функционировать. Из-за этого в зимнее время возможно промерзание труб. Поломки будут повторяться снова и снова до тех пор, пока не будет установлен расширитель оптимального размера.
Также опасна установка слишком большого бака. При заборе части влаги из труб, расширитель должен поддерживать оптимально допустимое рабочее давление, которое при слишком больших габаритах попросту невозможно. Агрегат будет постоянно показывать максимально допустимую нагрузку без перехода той самой черты, когда должен сработать клапан. Значит, аппарат работает на максимальном уровне потенциала, что быстро приведет к поломке.
Пошаговая инструкция. Разные способы подключения
Экспанзомат – еще одно название расширительного мембранного бака. Рациональнее, если установкой займется специалист. Если решили установить самостоятельно, то в неясных моментах свяжитесь с ним и получите консультацию. Установить бак можно как на подающей части магистрали, так и на обратке.
Последовательность и особенности установки:
- расположение расширительного бачка в пространстве. В принципе, как уже было сказано, бак можно расположить как угодно. Но с точки зрения рациональности, воздушная камера должна располагаться вверху, чтобы не подвергаться воздействию гравитации. Это усилит и без того значительное воздействие на мембрану со стороны теплоносителя и воздуха. Потребуется замена или ремонт через меньший промежуток времени, чем указано в гарантийных обязательствах;
- на смонтированной схеме отопительной системы выбирают свободное от завихрений место. Обычно это участок трубы перед рециркуляционным насосом. Это наиболее оптимальный вариант;
- крепят бачок к стене и соединяют гибким шлангом с системой.
Не важно, куда вы поставите бак: на подачу, или это будет обратка, важно чтобы он был расположен на минимальном расстоянии от всасывающей стороны центробежного насоса
Виды мембранных бачков
Устройство расширительного бака мембранного типа кажется простым только сначала. Для каждой системы следует подбирать свой тип, в наиболее полной мере отвечающий предъявляемым требованиям и условиям эксплуатации.
Фиксированный бак
Особенностью такого вида является невозможность разборки конструкции, то есть мембрану нельзя достать и заменить на другую.
Несмотря на кажущийся существенным недостаток, такие баки обладают весомым плюсом – низкой ценой. Именно по этой причине они востребованы в небольших системах со стабильным давлением.
Часто при расчетах указанное производителем давление принимается неизменным, но при возможном превышении допустимого параметра расширения теплоносителя следует подобрать мембранный бак для отопления иного типа.
Фланцевые бачки со сменной мембраной
В их конструкции предусмотрено наличие фланца, позволяющего заменить износившуюся мембрану. Таким образом регулируется объем бачка, и появляется возможность установки мембран различной степени упругости.
Бак со сменной мембраной
В мембранном баке такого типа допускается непостоянное давление с большой долей вероятности повышения. Примеры: котлы на твердом топливе, в которых нет возможности оперативно отрегулировать нагрев воды.
Баки выпускаются в горизонтальном и в вертикальном исполнении.
Баки различной формы
Оптимальный объем бачка связан с его геометрической формой. Для домашних отопительных сетей с небольшой протяженностью труб лучше подбирать плоские устройства, а для имеющих большую протяженность систем больше подходят конструкции цилиндрической формы.
Пример вычислений
Пример вычисления параметров расширительного бака для отопления частного дома с объёмом воды в системе 300 литров будет выглядеть таким образом:
- коэффициент эффективности бака равен К = (3 – 1,5)/(3,0 + 1) = 0,375;
- коэффициент расширения С = 3,58% = 0,0358 (для обычной воды без добавок);
- V = 300 х 0,0358/0,375 = 28,64 л.
При использовании первой методики расчёта (10% от объёма) получается почти такое же число – 30 л. Поэтому объём расширительного бака принимается равным 30 литрам (или немного большему значению). Помощь в вычислениях и подборе ёмкости можно получить, позвонив в нашу компанию, заказав услуги мастера и для установки расширителя. Ещё более выгодный и удобный для владельца частного дома вариант – заказ под ключ всей системы отопления, с проектированием, монтажом, запуском в работу и дальнейшим сервисным обслуживанием.
Конструкция мембранного бака
Расширительный мембранный бак для отопления представляет собой герметичный стальной корпус цилиндрической формы, покрытый красным эпоксидным лаком (также существуют баки, покрытые синим лаком, но они предназначены для холодной воды). В корпусе расположены 2 камеры: газовая и водяная, которые отделены друг от друга подвижной газонепроницаемой мембраной (диафрагмой), изготовленной из бутилкаучука. Благодаря такому материалу мембрана способна стабильно функционировать при различных температурах (от -10 до +100°C) и совершать до 100 000 циклов.
Устройство мембранного расширительного бака.
Мембрана практически полностью исключает взаимодействие теплоносителя и газа. Отсутствие такого взаимодействия позволяет дольше сохранять предварительное давление в газовой камере, что положительно влияет на срок службы бака.
Примечание! Современные высококачественные мембраны не просто вытягиваются под давлением расширяющегося теплоносителя, а как бы «прилипают» к стенкам бака. Такой принцип работы позволяет увеличить срок службы мембраны.
Обе камеры имеют одинаковое давление, что позволяет сохранить герметичность этого участка отопительной системы. Воздушная камера заполняется азотосодержащей смесью. При расширении теплоносителя азот спрессовывается, позволяя теплоносителю «войти» в водяную камеру.
Большинство современных мембранных баков для отопления имеют встроенный в корпус ниппель (схожий с обычным автомобильным), при помощи которого можно «подкачать» воздушную камеру, повысив в ней давление. Это можно сделать самостоятельно в домашних условиях при помощи насоса или компрессора. Однако следует помнить, что закачивать рекомендуется именно азот, а не воздух. Дело в том, что содержащийся в воздухе кислород будет вызывать ускоренную коррозию стенок корпуса бака, что неизбежно сократит срок службы устройства. Азот же является нейтральным и не способствует коррозии.
Настенное крепление бака + группа безопасности.
Хомутное крепление для расширительного бака.
Корпус бака обладает отводом с внешним резьбовым соединением, который упрощает процесс установки. В зависимости от модели резьба может быть:
- У баков низкого давления (от 0,5 до 1,5 бар) – 3/4″ или 1″;
- У баков среднего давления (1,5 бар) – 1″;
- У баков высокого давления (от 3 бар и выше) – от 1″ до фланцевого соединения Ду 100;
Место установки
Установка открытого бачка осуществляется в наиболее высокой точке системы отопления. При этом существуют несколько вариантов установки:
На подаче. Классический вариант подразумевает установку резервуара над котлом. При такой схеме горячая вода (теплоноситель) не только идёт по контуру, но и проникает в бачок, создавая характерный шум, напоминающий закипающую воду в чайнике.
Внимание! При ошибочных расчётах теплоноситель может закипеть и в баке
- На обратке. Такой способ позволяет избежать проблем с кипением, благодаря сниженной температуре жидкости.
- Комбинированно. Этот способ подразумевает установку двух расширительных баков — одного в месте подачи теплоносителя, а второго на обратке. Такая комбинация позволяет избегать, образующихся в системе, воздушных карманов.
Фото 2. Схема отопительной системы с расширительным баком. В данном случае он устанавливается на обратку.
Как правильно установить
При монтаже открытого расширительного резервуара есть несколько действенных рекомендаций, применяемых опытными специалистами для надёжного результата:
- Врезание аварийной сливной трубки, во избежание перелива теплоносителя через верх бака.
- Утепление корпуса бака.
- Размещение резервуара прямо над котлом и соединение с ним вертикальной подающей магистралью.
- Утепление трубки, соединяющей резервуар с общей системой. Это поможет избежать взрыва из-за того, что увеличенному объёму теплоносителя некуда будет деваться.
- Утепление отводящей сливной трубки, чтобы при её замерзании избежать перелива воды через край или уберечься от вредных паров антифриза.
- Установление трубки (гибкого шланга, находящегося внутри бака) до самого дна. Это будет способствовать использованию пространства бака по максимуму.
Расчет расширительного бака
Для начала нужно вычислить оптимальный объем расширительного бака для системы отопления, на основе которого будет сделан выбор определенной модели экспанзомата. Этот процесс лучше доверить специалистам-теплотехникам, которые основательно подойдут к расчетам и дадут четкие рекомендации относительно выбора конкретной модели экспанзомата.
Для проведения вычисления специалисты будут использовать следующие значения:
- суммарный объем воды в контуре;
- номинальное гидростатическое давление;
- удельная плотность жидкости;
- величина теплового расширения;
- рабочие характеристики клапана, предназначенного для стравливания воздуха из системы.
Расчетные значения подставляются в формулы, которые используют для определения объема и прочих рабочих характеристик экспанзомата.
Существуют и более примитивные схемы для подсчета объема бака. Они могут использоваться владельцами частной недвижимости с простыми контурами. Расчет основывается на использовании значения общего количества теплоносителя в системе. От этой суммы рассчитывается значение десяти процентов. Полученный результат является ориентировочным значением для подбора бака.
Например, если во всех трубах и радиаторах дома используется 800 литров воды, то примерная емкость бака должна составлять 80 литров, то есть десятую часть от общего объема теплоносителя.
Как и где ставится расширительный бак
Итак, мы собираемся своими руками спроектировать и собрать систему отопления. Если она еще и заработает — нашей радости не будет предела. Есть ли инструкция по установке расширительного бачка?
Открытая система
В этом случае ответ подскажет простой здравый смысл.
Открытая система отопления представляет собой, в сущности, один большой сосуд сложной формы со специфичными конвекционными потоками в нем.
Установка котла и отопительных приборов в нем, как и монтаж трубопроводов, должны обеспечить две вещи:
- Быстрый подъем нагретой котлом воды в верхнюю точку отопительной системы и ее слив через отопительные приборы самотеком;
- Беспрепятственное перемещение пузырьков воздуха туда, куда они устремятся в любом сосуде с любой жидкостью. Вверх.
- Установка расширительного бачка отопления в открытой системе всегда выполняется в ее верхней точке . Чаще всего — вверху разгонного коллектора однотрубной системы. В случае домов верхнего розлива (хоть вам и едва ли придется их проектировать) — в верхней точке розлива на чердаке.
- Сам бачок для открытой системы не нуждается в запорной арматуре, резиновой мембране и даже в крышке (разве что для защиты от мусора) . Это простой открытый сверху водяной бак, в который всегда можно долить ведро воды взамен испарившейся. Цена такого изделия равна стоимости нескольких сварочных электродов и квадратного метра стального листа толщиной 3-4 миллиметра.
Так выглядит расширительный бак для открытой системы отопления. При желании в люк в нем можно вывести водоразборный кран от водопровода. Но куда чаще он по мере испарения воды доливается обычным ведром.
Закрытая система
Здесь и к выбору бака, и к его монтажу придется отнестись достаточно серьезно.
Давайте соберем и систематизируем основную информацию, доступную на тематических ресурсах.
Монтаж расширительного бака системы отопления оптимален в том месте, где течение воды наиболее близко к ламинарному, где в отопительной системе минимум завихрений. Самое очевидно решение — расположить его на прямом участке розлива перед циркуляционным насосом. При этом высота относительно пола или котла значения не имеет: назначение бачка — компенсировать тепловое расширение и гасить гидроудары, а воздух мы прекрасно стравим через воздушные краны.
Типичная схема установки бачка. Его расположение в однотрубной системе будет таким же — перед насосом по ходу воды.
- Баки в заводской комплектации иногда снабжаются предохранительным клапаном, сбрасывающим избыточное давление. Однако лучше перестраховаться и убедиться, что в вашем изделии он есть. Если нет — докупить и смонтировать рядом с баком.
- Электрические и газовые котлы с электронными термостатами зачастую поставляются с встроенными циркуляционным насосом и расширительным баком отопления. Прежде, чем отправляться за покупками — убедитесь, что они вам нужны.
- Принципиальное отличие мембранных расширительных баков от тех, что используются в открытых системах — их ориентация в пространстве. В идеале теплоноситель должен поступать в бак сверху. Эта тонкость монтажа призвана полностью удалить воздух из того отсека бака, который предназначен для жидкости.
- Минимальный объем расширительного бачка для водяной системы отопления берется примерно равным 1/10 объема теплоносителя в системе. Больше — допустимо. Меньше — опасно. Объем воды в отопительной системе можно грубо рассчитать, отталкиваясь от тепловой мощности котла: как правило, берется 15 литров теплоносителя на киловатт.
- Манометр, смонтированный рядом с расширительным баком и подпитывающим вентилем (соединяющим отопление с водопроводом), может оказать вам неоценимую услугу. Ситуация с залипшим золотником предохранительного клапана, увы, не так уж редка.
- Если клапан сбрасывает давление слишком часто — это явный признак того, что с объемом расширительного бачка вы просчитались. Совсем не обязательно менять его. Достаточно приобрести еще один и подключить его параллельно.
- Вода имеет сравнительно низкий коэффициент температурного расширения. Если вы перейдете с нее на незамерзающий теплоноситель (например, этиленгликоль), вам опять-таки понадобится увеличить объем расширительного бака или установить дополнительный.
Расширительный бак на фото смонтирован по всем правилам: теплоноситель подведен сверху, бак снабжен манометром и предохранительным клапаном.
