Расширительный бак для отопления: тонкости, варианты

Для чего нужен расширительный бак?

Еще из школьного курса физики всем хорошо известно, что любое тело при нагревании расширяется, а жидкость и газ увеличиваются в объеме. В отличие от газа жидкость – среда несжимаемая и если ее нагревать в закрытом сосуде, каковым является и бак для котла, то это приведет к росту давления внутри него, поскольку расширяться ей некуда. В результате может случиться разрыв стенок резервуара.

Представьте теплоноситель, нагреваемый в трубопроводах от температуры 20 ºС до 80 ºС. Если не поставить расширительный бак в системе отопления, то при нагреве жидкой среды давление в сети сильно возрастет и вода может прорваться наружу в самом слабом месте. Хорошо, когда есть предохранительный клапан безопасности. Через него и уйдет лишняя вода, поскольку больше ей деваться некуда. При отсутствии клапана теплоноситель просто прорвется наружу на каком-то из соединений.

Расширительный бак нужен для размещения растущего в объеме теплоносителя, когда он нагревается. При этом во время охлаждения он возвращается обратно в систему.

В случае когда воду сбрасывает предохранительный клапан, то после остывания вернуть ее назад он не может и запустит на освободившееся место воздух. Это приведет к образованию воздушной пробки, а она не даст системе нормально работать.

Объем основного бака

Этот параметр рассчитывается несколькими способами. Самое простое решение – взять 10-15% от общего объема отопительной системы (если в качестве теплоносителя используется вода). В итоге для сети емкостью 100 л понадобится 10-6.6 литровый бак. Если же роль теплоносителя играет незамерзающая жидкость, то полученная цифра увеличивается на 50%. Конечный результат – 15-9.9 л.

Другой вариант – умножить объем отопительной системы на 0.08. В этом случае искомая емкость бака составит 8 л (для сети объемом 100 л). Недостаток такого подсчета состоит в приблизительности данных и может служить лишь ориентиром при выборе бака.

Также можно воспользоваться специальными онлайн калькуляторами, которые дадут более точные цифры. Желательно произвести вычисления на нескольких сайтах, чтобы убедиться в корректности полученных результатов. Расчет по формулам сложнее, поскольку требует особой внимательности. Для проверки данных также стоит применять разные формулы.

Профессиональный расчет выполняется специалистами, учитывающими широкий круг факторов (объем воды, коэффициент расширения, эффективность бака). Это самый точный, но наиболее дорогой способ. Ошибка в расчетах может привести к сбоям в работе системы отопления.

Важно: чем больше максимальная температура теплоносителя в отопительной системе, тем выше емкость расширительного бака. Увеличение предельно допустимого давления в сети позволяет уменьшить объем резервуара.

Объем теплоаккумулятора рассчитывает по-другому: на 1 кВт мощности отопительного котла требуется 23-26 л воды. В других источниках приводится иное соотношение: 1 кВт – 50 л. Это приблизительный расчет. Специалисты при вычислении емкости резервуара учитывают мощность котла (кВт), КПД котла, время активного горения топлива и другие данные.

Типы расширительных бачков

Внешне расширительные баки для отопления могут отличаться по форме и размерам, определяемым расчетом. Обычно это резервуар, подключенный к отопительной системе посредством одной трубы. Однако, у разных типов емкостей имеются конструктивные отличия, да и применяются они в разных случаях. Чтобы правильно выбрать бак, надо понимать эти отличия, поэтому вначале представим перечень существующих видов:

открытого типа;
закрытые, снабженные мембраной.

Примечание. Существуют еще закрытые расширительные сосуды без мембраны, но применять их категорически не рекомендуется. Ниже мы объясним почему.

Емкости открытого типа

Эти бачки применяются для открытой системы отопления (иначе — гравитационной, самотечной) и представляют собой металлический резервуар с открытым верхом произвольной формы. К верхней части боковой стенки приварен патрубок для присоединения шланга или трубы перелива, теплоноситель к баку подводится снизу. Элемент устанавливается выше всей системы на подающем трубопроводе, как правило, на чердаке дома.

Примечание. Говоря правильным техническим языком, открытая система – это та, из которой напрямую отбирается вода на нужды ГВС. В частных домах она не используется, только в централизованных сетях. Открытой ошибочно называют схему с естественной циркуляцией теплоносителя.

Любой расширительный бачок для отопления открытого типа выполняет 2 функции:

служит для компенсации расширения теплоносителя;
производит удаление воздуха из системы, поскольку его верх сообщается с атмосферой.

В этом заключается его преимущество, но оно не единственное. Открытая емкость может успешно и долговечно служить также и в системах с принудительной циркуляцией, поскольку устройство бака очень простое, там нечему ломаться. Однако, и недостатков у него немало:

бачок, установленный на чердаке, требует хорошего утепления;
в течение сезона необходимо постоянно наблюдать за уровнем воды в баке и своевременно его пополнять;
теплоноситель постоянно насыщается кислородом из атмосферы, отчего быстрее корродируют металлические детали котла;
дополнительный расход материалов и сложности при монтаже.

Про закрытие системы и резервуары

Закрытый расширительный бачок лишен всех вышеперечисленных недостатков. Да и работает он совсем по-иному. При этом он выполняет только одну функцию – это компенсация расширения теплоносителя. Он имеет более сложную конструкцию и сделать его самостоятельно не получиться. Он состоит из двух частей:

резервуар для воздуха;
камера для жидкости.

Эти части находятся в герметичном металлическом корпусе, контакт между ними полностью исключен благодаря резиновой мембране. Каждая из частей выполняет свою функцию. В резервуаре для воздуха должно соблюдаться определенное давление. В верхней его части есть ниппель. С его помощью можно спустить или накачать воздух, используя обыкновенный насос, лучше с манометром. Камера для жидкости соединена с контуром. Перед тем как подобрать расширительный бак для системы отопления нужно знать главное требование, предъявляемое камере для жидкости – это ее объём. Очень важный показатель, от которого напрямую зависит работоспособность всей системы.

Принцип работы

Чтобы понять, как выбрать расширительный бак для системы отопления, разберемся в принципе его функционирования. В контуре отопления циркулирует определенное количество теплоносителя. И это количество должно быть всегда одинаковым. Проблема заключается в том, что при нагревании он увеличивается в объёме, соответственно, растет и давление в контуре. Часть теплоносителя нужно изъять из контура. При этом после остывания воды в контуре будет не недостаточно. Значит, надо, чтобы изъятый теплоноситель вернулся обратно. Поэтому перед тем как выбрать расширительный бачок для системы отопления нужно определиться с его вместимостью.

Подбор расширительного бака для системы отопления это только начало, важно грамотно отрегулировать количество воздуха в нем. Если он настроен правильно, то жидкость поступит в камеру и растянет мембрану. При этом в воздушной камере увеличиться давление воздуха. В бачке вода будет находиться до того времени, пока температура в контуре не понизиться и жидкость не уменьшится в объёме. После этого теплоноситель вытиснится мембраной обратно в трубы.

Перед тем как подсоединить расширительный бак в системе отопления его нужно правильно отрегулировать.

Закрытый мембранный бак

Более современный закрытый расширительный бак – это сосуд цилиндрической формы со встроенной внутри резиновой мембраной. Используется в схемах с принудительной циркуляцией теплоносителя и устанавливается в помещении топочной. Подвод теплоносителя осуществляется также снизу, сверху аппарата установлен сервисный золотник для закачки воздуха.

Резиновая мембрана (в простонародье – «груша»), которой снабжен закрытый расширительный бак системы отопления, бывает 2 видов:

в виде диафрагмы;
баллонного типа.

Примечание. Емкости некоторых производителей имеют съемную «грушу», что дает возможность ее поменять при появлении трещин.

Форма мембраны особого влияния на работу аппарата не оказывает, хотя в бачке второго типа помещается немного больше воды. С другой стороны от «груши» закачан воздух (иногда – азот) под определенным давлением, его необходимо настраивать под каждую систему индивидуально. Все закрытые расширительные бачки действуют одинаково просто: при нагревании теплоносителя давление в сети растет, мембрана растягивается и запускает воду внутрь бака. При остывании все протекает в обратном порядке.

Герметичный расширительный бачок для газового котла настенного типа зачастую встроен внутрь теплогенератора, так как обладает малыми габаритами. Кроме того, аппарат не сообщается с атмосферой и диффузия кислорода в теплоноситель полностью исключается. Слабое место таких бачков – мембрана, срок ее службы очень редко дотягивает до 10 лет, и не всегда есть возможность ее заменить.

Существует и третий вид компенсационных устройств — вакуумный расширительный бачок для отопления закрытого типа без «груши». В продаже их найти трудно, да и нет смысла, поскольку такая конструкция – самая неудачная. Роль мембраны в емкости играет сам воздух, что приводит к его активной диффузии в воду, а это недопустимо. И потом, уровень в емкости будет все время повышаться, в результате компенсировать расширение станет некуда.

Где ставить расширительный бак в закрытой системе отопления?

К слову сказать, в частных домах не бывает открытых и закрытых систем, бывают гравитационные и напорные (насосные). В первых вода движется за счет разности удельного веса (естественная циркуляция), а во вторых – принудительно побуждается насосом.

Для справки. Открытая система работает одновременно на отопление и ГВС, применяется только в крупных централизованных сетях. Вот почему все индивидуальные системы – закрытые.

Чтобы правильно установить расширительный бак в системе отопления, надо выполнить следующие требования:

расположение бачка – помещение топочной, недалеко от котла;
аппарат должен стоять в таком месте, где к нему будет свободный доступ для настройки и обслуживания;
в случае крепления бачка к стене на кронштейне рекомендуется выдержать высоту, удобную для доступа к его воздушному клапану и запорной арматуре;
труба подводки вместе с кранами не должна нагружать своим весом расширительный бачок. То есть, подводку следует крепить к стене отдельно;
подводку к напольному расширительному баку для отопления не допускается прокладывать по полу поперек прохода;
емкость не ставить вплотную к стене, оставить достаточный просвет для осмотра.

Резервуары небольшой вместительности допускается подвешивать к стене при условии, что ее несущей способности будет достаточно. Что же касается ориентации бачка в пространстве, то тут много противоречивых советов. Одни рекомендуют способ установки, при котором труба присоединяется к емкости сверху, а воздушная камера, соответственно, находится снизу. Обоснование – легче удалить воздух из-под мембраны при заполнении, вода его вытеснит.

На самом деле в первоначальном состоянии резиновая «груша», поджимаемая с одной стороны давлением воздуха, не оставляет места для него с другой стороны, как показано на фото выше. Специалисты по монтажу как раз советуют устанавливать расширительный бак присоединительным патрубком вниз, и только так. В некоторых моделях штуцер изначально находится на боковой стенке, в ее нижней части, и сосуд по-другому поставить невозможно (см. фото ниже).

Пояснить это просто. Аппарат будет функционировать в любом положении, хоть и лежа на боку. Другое дело, что рано или поздно в мембране появятся трещины. Когда установка мембранного расширительного бака выполнена воздушной камерой вверх, а патрубком вниз, то воздух будет проникать сквозь трещины в теплоноситель очень медленно и резервуар еще прослужит какое-то время. Если же он будет стоять вверх ногами, то воздух, будучи легче воды, быстро перетечет в камеру с теплоносителем и бачок придется срочно менять.

Примечание. Некоторые производители предлагают осуществлять монтаж расширительного бака системы отопления, как раз подвешивая его «головой» вниз, на кронштейне. Это не запрещается, все будет работать, только в случае неисправности мембраны узел выйдет из строя сразу же.

Указания по настройке

После монтажа и врезки аппарата в тепловую сеть требуется произвести его настройку. Она заключается в том, чтобы обеспечить необходимое давление в воздушной камере, соответствующее вашей системе. Это нужно для избегания гидроударов в сети, их может создавать мембрана бачка во время остывания теплоносителя и выталкивания его излишков из камеры. Операция выполняется в такой последовательности:

когда монтаж бака закрытого типа завершен, система заполняется холодной водой;
с помощью клапанов и кранов Маевского из труб и радиаторов удаляются воздушные пробки;
манометром измеряется давление в системе, а потом в воздушной камере бачка;
стравливанием или подкачиванием давление в камере устанавливается на 0.2 Бар ниже, чем давление в системе.

Теперь, когда произведена правильная установка расширительного бачка с последующей настройкой, можно запускать котел. Давление в емкости будет расти одинаково плавно при нагреве и остывании теплоносителя.

Расчет расширительного бака

В технической литературе и на просторах интернета можно найти множество методик, по которым выполняется расчет расширительного бака для системы отопления с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. Но в большинстве своем они содержат массу сложных формул с привязкой к мощности котла и другим параметрам. Вы не ошибетесь, если воспользуетесь более простым способом определения объема бака.

Способ основан на утверждении, что количество воды в системе при максимальном нагреве возрастет не более, чем на 5%. То есть, сначала высчитываете объем воды следующим образом:

количество теплоносителя в котловом баке – по паспорту;
объем воды в трубопроводах – по формуле площади круга находите площадь поперечного сечения каждой трубы и умножаете ее на длину;
вместительность радиаторов – тоже по паспорту на изделие.

Просуммировав результаты, осуществляете подбор и расчет расширительного бака с запасом, взяв не 5, а 10% от получившейся суммы. Это и будет его вместительность.

Расширительные бачки для системы отопления закрытого типа — правила выбора

При покупке мембранного расширительного бака руководствуются следующими соображениями.

Главным критерием его выбора служит объем резервуара. Так как нагретая вода расширяется примерно на 3,5%, при заполнении измеряют количество залитой в контур жидкости и из этих данных находят требуемую емкость гидробака.

Следует учитывать и то, что расширительный бачок для увеличения срока службы мембраны не должен заполняться в полном объеме. Также при использовании незамерзаек их тепловое расширение немного выше, чем у обычной дистиллированной воды.

Поэтому общепринято подбирать объем гидробака в 10% от количества теплового носителя.

Не стоит забывать и о том, что некоторые котлы оснащены внутренним небольшим расширительным бачком. В этом случае внешний мембранный бак выбирают чуть меньшей емкости с учетом внутреннего котлового.

Рис. 8 Схема правильного монтажа мембранного гидробака