Объем расширительного бака для отопления закрытого типа: Расчет объема расширительного бака для закрытой системы отопления

Расширительные баки для отопления — рассчёт объёма воды при нагревании

• Техподдержка
• Статьи
• Архив
• Расчет расширительного бака для отопления

Как известно, подавляющее большинство веществ в природе обладает свойством расширяться с повышением температуры. Соответствующей характеристикой служит коэффициент теплового расширения, отображающий изменение объема среды либо линейных размеров тела при нагреве на 1 °С в условиях постоянного давления (в первом случае говорят о коэффициенте теплового объемного, во втором – линейного расширения).

Рис. 1. Зависимость объема воды от температуры

 

Коэффициент температурного расширения воды

С увеличением температуры коэффициент объемного теплового расширения воды изменяется неравномерно (рис. 1): в диапазоне от 0 до 4 °С объем воды и вовсе уменьшается (эта особенность играет важную роль в природных водоемах), при дальнейшем нагреве значение коэффициента меняется так, как показано в табл. 1.

Таблица 1

Температура воды, °C	Коэффициент объемного теплового расширения, К-1
5–10	0,53·10-4
10–20	1,50·10-4
20–40	3,02·10-4
40–60	4,58·10-4
60–80	5,87·10-4

Вот, что это означает на практике. Примерный объем воды в системе отопления индивидуального дома тепловой мощностью 30 кВт составляет 450 л (в ориентировочных расчетах допускается принять 15 л/кВт). В табл. 2 приведены расчеты, показывающие, что при нагреве с 5 до 80 °C увеличение этого объема составит порядка 13 л.

Таблица 2

Температура воды, °C	Коэффициент объемного теплового расширения, К-1	Увеличение объема, л
5–10	0,53·10—4	0,119
11–20	1,50·10—4	0,675
21–40	3,02·10—4	2,718
41–60	4,58·10—4	4,122
61–80	5,87·10-4	5,283
		Итого: 12,917 (2,87 %)

Чтобы принять дополнительный объем жидкости, образующийся при ее нагревании, систему отопления оснащают расширительным баком (экспанзоматом). Раньше в этом качестве широко использовались открытые (с доступом атмосферного воздуха) резервуары, размещаемые в верхней точке системы – как правило, на чердаке дома. Такое решение, хотя применяется и сегодня, не соответствует современным требованиям к элементам отопительных систем, и предпочтение отдано мембранному расширительному баку: его можно устанавливать в любом месте дома (в том числе – непосредственно в котельной), в нем не происходит попадания кислорода в теплоноситель (т.е. исключается основной фактор коррозии оборудования), а рабочая жидкость не теряется из-за испарения.

Если в открытой системе отопления тепловое расширение воды приводит к увеличению ее объема с перемещением образующегося «излишка» в расширительный бак, то в замкнутом трубопроводе результатом окажется повышение давления.

Значение Δp прямо пропорционально коэффициенту теплового расширения и обратно пропорциональна коэффициенту объемного сжатия воды (зависит от давления, в диапазоне 1–25 бар – 49,51∙10^-11 Па, в гидравлических расчетах принимают равным 4,9 ∙10^-10 Па):

Δp = β_t • Δt / β_v, Па.

Представленные в табл. 3 результаты расчетов показывают, каким значительным является увеличение давления при нагреве воды на 75 °C в замкнутом трубопроводе – в разы выше давления разрушения полнобиметаллического радиатора, не говоря уже о других элементах отопительной системы. Поправка на деформацию труб и оборудования уменьшит это значение, но не изменит ситуации кардинально.

Таблица 3

Температура воды, °C	Коэффициент объемного теплового расширения, К-1	Увеличение давления, бар (1 бар = 0,1 МПа)
5–10	0,53·10-4	5,41
11–20	1,50·10-4	30,61
21–40	3,02·10-4	123,26
41–60	4,58·10-4	186,93
61–80	5,87·10-4	239,59
		Итого: 346,21

 

Конструкция расширительных баков

Помимо обязательности расширительного бака, полученные цифры показывают важность его правильного подбора (при недостаточном объеме неизбежно разрушение мембраны), а также необходимость компенсации теплового расширения воды в замкнутом трубопроводе даже при относительно небольшом перепаде температур. Например, аварийная ситуация может возникнуть в системе холодного водоснабжения квартиры при самопроизвольном нагреве поступившей воды до комнатной температуры и закрытом кране на вводе.

Существуют две основные конструкции мембранных расширительных баков. Наиболее простая – с диафрагменной (лепестковой) мембраной, наглухо зафиксированной в месте соединения полукорпусов. Такие модели имеют меньшую стоимость и применяются достаточно широко, однако обладают недостатками, основные из которых – контакт теплоносителя с материалом корпуса и невозможность ремонта при повреждении мембраны. Баки второго типа оборудуется сменной мембраной – баллонной либо сферической, помещаемой в корпус через горловину с фланцем (

рис. 2). Они ремонтопригодны, исключают коррозию металлических стенок от соприкосновения с рабочей средой, характеризуются более полным заполнением внутреннего пространства корпуса (полезный объем), чем экспанзоматы с диафрагменной мембраной.

Pис. 2. Конструкция расширительных баков со сменной мембранойVRV

Принцип работы у мембранных баков обоих типов одинаковый: внутренний объем резервуара разделен эластичной перегородкой на две полости – воздушную и водяную. При нагреве жидкости в системе и увеличении ее объема происходит заполнение водяной полости с растяжением мембраны и сжатием газа (воздуха или азота) в пространстве между ней и корпусом. При остывании теплоносителя имеют место обратные процессы – сжатие жидкости и мембраны, расширение газа.

Давление воздушной подушки настраивается таким образом, чтобы при неработающей системе отопления статическое давление теплоносителя в ней было компенсировано, и мембрана находилась в равновесном состоянии (подробнее читайте в статье о расчете и размещении мембранного бака). Обычно в продажу мембранные расширительные баки поступают с предварительно настроенным давлением в 1,5 бара. Для возможности регулирования и поддержания предварительного давления мембранный бак оснащают ниппелем.

Материалами для изготовления мембран в настоящее время служат различные эластомеры – натуральная каучуковая (используется при изготовлении баков для холодного водоснабжения) и синтетическая резина – бутиловая, стирол-бутадиеновая (SBR), нитрил-бутадиеновая (NBR), а также этилен-пропилен-диен-мономер (EPDM), хорошо зарекомендовавший себя в инженерных системах различного назначения. Мембраны из EPDM эластичны, термостойки, гигиеничны и долговечны (ресурс оценивается в 100 тыс. циклов динамического нагружения), поэтому широко применяются в баках для отопления и водоснабжения, включая питьевое. В нормально работающих системах отопления мембраны экспанзоматов не подвержены резким динамическим воздействиям (изменение объема теплоносителя происходит достаточно плавно), поэтому основными требования к ним являются термическая стойкость и долговечность. EPDM как нельзя лучше отвечает этим критериям.

Производство мембран расширительных баков нормируются европейским стандартом DIN 4807-3 «Расширительные емкости, мембраны из эластомеров для расширительных баков.

Технические требования и испытания» (Expansion vessels; elastomer membranes; requirements and testing).

На рис. 3 показаны сменные мембраны из EPDM. Их крепление к фланцу бака осуществляется с помощью контрфланца с приваренным присоединительным штуцером и дырчатым рассекателем струи по центру. В случае порыва мембраны (если такое все же произошло) ее несложно извлечь, чтобы заменить на новую или отремонтировать (повреждение можно заклеить самостоятельно или обратиться в ближайший шиномонтаж для вулканизации).

Рис. 3. Сменные EPDM-мембраны для расширительных баков

Корпус мембранного расширительного бака, как правило, изготавливают из пластичной углеродистой стали методом холодной глубокой штамповки с последующей покраской эпоксидной эмалью. Внутреннюю поверхность экспанзоматов со сменной мембраной обычно не окрашивают, и чтобы исключить риск ее коррозии при выпадении конденсата, в воздушную полость на заводе закачивают химически нейтральный азот.

Как правило, вертикальные баки емкостью от 50 л оборудуют опорами-ножками для напольной установки. Модели меньшего объема (обычно – до 35 л включительно) подвешивают непосредственно на трубопровод или крепят к стене с помощью специальных кронштейнов (консолей).

В табл. 4 приведены характеристики мембранных расширительных баков VALTEC VRV.

Таблица 4. Технические характеристики расширительных баков VALTEC

Характеристика	Значение
Рабочая температура, °С	От –10 до +100
Максимальное рабочее давление, бар	5
Заводское давление газовой камеры (преднастройка), бар	1,5
Материал корпуса	Сталь углеродистая с окраской эпоксидным полиэстером красного цвета
Материал мембраны	EPDM
Тип мембраны	Сменная
Срок службы при соблюдении паспортных условий эксплуатации, лет	25

Удобный монтаж экспанзоматов в системах мощностью до 44 кВт обеспечивает группа безопасности расширительного бака VT. 495 (рис. 4), представляющая собой полую стальную оцинкованную консоль с фланцем для крепления к стене и предустановленным комплектом сантехнических устройств из предохранительного клапана, автоматического воздухоотводчика и манометра. Имеются также два резьбовых патрубка – для подключения группы к системе и подсоединения расширительного бака. Габариты консольной группы безопасности позволяют подвешивать непосредственно к ней расширительные баки размером до 50 л включительно.

Рис. 4. Группа безопасности расширительного бака VT.495

Важным и полезным аксессуаром для расширительных баков систем отопления и ГВС является также разъемный сгон-отсекатель VT.538, позволяющий отсоединять мембранные баки от трубопровода без его опорожнения.

 

Уважаемые читатели! С момента публикации этой статьи в ассортименте нашей компании, практике применения оборудования, нормативных документах могли произойти изменения. Предлагаемая вам информация полезна, однако носит исключительно ознакомительный характер.

Распечатать статью:
Расчет расширительного бака для отопления

© Правообладатель ООО «Веста Регионы», 2010
Все авторские права защищены. При копировании статьи ссылка на правообладателя и/или на сайт www.valtec.ru обязательна.

Расчет расширительного бака отопления

+ отличие между открытым и закрытым бачками

Какой бы расширительный бак в системе отопления вы не выбрали, его следует надежно крепить: вес этого элемента системы отопления может значительно возрастать во время эксплуатации

Итак, в вашей системе отопления находится некоторый объем теплоносителя. Как известно, при нагревании жидкость имеет свойство расширяться, соответственно, ее объем будет расти и его нужно где-то помещать. Чтобы ваша система не стала похожей на бомбу, и используют расширительный бак: в него попадают излишки жидкости.

Конечно, размер расширительного бака в системе отопления будет зависеть от количества теплоносителя в системе, поэтому для каждого отдельного случая его надо рассчитывать отдельно.

«Как же так? – спросят владельцы настенных двухконтурных котлов. – У меня никакого бака нет!» или «Мне специально никто ничего не рассчитывал!» На самом деле такая емкость, конечно, имеется: спрятана в корпусе котла и имеет объем 8-12 литров – почти ведро воды.
Дело в том, что производитель котла позаботился, чтобы рассчитать расширительный бак с запасом. Зная мощность котла, можно предугадать размер помещения, которое он будет отапливать, а также приблизительное количество жидкости в системе. В современных системах отопления, в которых и используют настенные котлы, количество теплоносителя невелико (до 100 литров), поэтому расширительный бак вполне может уместиться в корпусе котла. Конечно, в случае необходимости его можно заменить на более вместительную модель.

Какие бывают типы расширительных баков отопления?

Раньше наиболее распространенными были баки открытого типа. В сущности, это «кастрюля с крышкой» – емкость с ввареной трубой. По ней поступает излишек воды в случае нагрева, и по ней же уходит назад в систему, когда котел выключен и теплоноситель остывает.

Некоторые баки открытого типа оснащают переливом – еще одной трубой наверху, по которой избыток жидкости может уходить, например, в канализацию.

В сущности, можно обходиться и без такого бака, просто установив в самой высокой точке системы «перелив». Однако, тогда придется периодически доливать в систему отопления воду, которая утекла.

Недостатки открытого расширительного бака в системе отопления:

* необходимо устанавливать в самой верхней точке системы

* теплоноситель теоретически может вылиться плюс контакт теплоносителя с открытым воздухом – его испарение и коррозия бака.

Преимущества открытого расширительного бака:

* дешевизна и исключительная надежность вследствие предельно простой конструкции.

Частый вопрос: можно ли использовать в системе с открытым расширительным баком циркуляционный насос?

Да. Вода от этого не станет «выскакивать» наружу – проверено на опыте.

Расширительный бак закрытого типа содержит внутри две полости – ту, в которой циркулирует теплоноситель, и емкость с газом (азот, воздух), разделенные гибкой мембраной. Если объем теплоносителя в системе увеличивается – объем емкости с газом уменьшается. Давление в системе остается практически прежним.

Преимущества закрытого расширительного бака:

* теплоноситель не контактирует с воздухом, т. е. не испаряется, не насыщается кислородом.

* такой бак можно ставить в любом месте системы, а не обязательно в ее самой высокой точке.

Недостатки: 

* высокая цена по сравнению с открытым расширительным баком

* повышенный объем, ведь приблизительно половину бака занимает емкость с газом.

Самый простой способ расчета расширительного бака в системе отопления:

Надо, узнав объем теплоносителя в системе, умножить его на 0,08. Таким образом, мы узнаем, что системе с сотней литров теплоносителя потребуется расширительный бачок объемом около 8 литров.

Как узнать объем теплоносителя?

Вот здесь об этом НАМ ТЕПЛО рассказывает подробно.

Расширительные баки — Оборудование — HVAC/R & Solar

Когда вода нагревается, она расширяется. Если такое расширение происходит в закрытой системе, может создаваться опасное давление воды. Система горячего водоснабжения может быть закрытой системой, когда арматура для горячей воды закрыта, а трубопровод подачи холодной воды оснащен предохранителями обратного потока или любым другим устройством, которое может изолировать систему горячего водоснабжения от остальной системы водоснабжения для бытовых нужд.

Закрытая система горячего водоснабжения, показывающая влияние воды и повышения давления из (A) P ₁ и T ₁ до (B) P ₂ и T ₂

Это давление может быстро подняться до точки, при которой предохранительный клапан на водонагревателе срабатывает, тем самым сбрасывая давление, но в то же время время, нарушающее целостность предохранительного клапана.

 Предохранительный клапан, установленный на водонагревателе, является не регулирующим, а предохранительным клапаном. Он не предназначен и не предназначен для постоянного использования.  Повторяющееся чрезмерное давление может привести к выходу из строя оборудования и трубопровода, а также к травмам. 

При правильном размере расширительный бак, подключенный к закрытой системе, обеспечивает дополнительный объем системы для расширения воды, обеспечивая при этом максимальное желаемое давление в системе горячего водоснабжения. Он делает это, используя сжатую воздушную подушку (рисунок ниже). Следующее обсуждение объясняет, как определить размер расширительного бака для системы горячего водоснабжения, а также теорию, лежащую в основе проектирования и расчетов. Он основан на использовании расширительного бака мембранного или баллонного типа, который чаще всего используется в сантехнической промышленности. Этот тип расширительного бака не позволяет воде и воздуху соприкасаться друг с другом.

Влияние расширительного бака в закрытой системе на повышение давления и температуры от (A) P ₁ и T ₁ до (B) P ₂ и T ₂

Расширение воды

Фунт вода при 140°F имеет больший объем, чем тот же фунт воды при 40°F. Иными словами, удельный объем воды увеличивается с повышением температуры.

Если известен объем воды при определенных температурных условиях, расширение воды можно рассчитать следующим образом:

Где:

• Vew = Расширение воды, галлоны
• Vs ₁ = Объем воды в системе при температуре 1, галлоны 90 0 0,016024 0,01629

  Температура, ∘ F	Удельный объем, футы 3 /фунты
  40	0,01602
  60	0,01604
  70	0,01605
  80	0,01607
  50 90	1 51
  100	0,01613
  110	0,01617
  120	6 52	6 1
  130	0,01625
  140	0,01629
  150
  160	0,01639

  Термодинамические свойства воды в насыщенной жидкости

  Vs ₁ — начальный объем системы и может быть определен путем расчета объема системы горячего водоснабжения. Это влечет за собой добавление объема водогрейного оборудования к объему трубопровода и любой другой части системы горячего водоснабжения.

  Vs ₂ – расширенный объем воды в системе при расчетной температуре горячей воды. Vs ₂ можно выразить через Vs ₁ . Для этого посмотрите на вес воды в обоих состояниях.

  Вес ( W ) воды при температуре 1 (T ₁ ) равен весу воды при T ₂ , или W ₁ = W ₂ . При Т ₁ , W ₁ = Vs ₁ /vsp ₁ , и аналогично при T ₂ , W ₂ = Vs ₂ /vsp 2 , где 00 90 005 /vsp 2 равен удельному объему воды при двух температурных режимах. (См. Таблицу выше для конкретных объемных данных.)

  Так как W ₁ = W ₂ , то:

  Решение для Vs ₂ :

  Насколько расширится 1000 галлонов от температуры 40°F до температуры 140°F?

  Из таблицы выше, vsp ₁ = 0,01602 (при 40°F) и vsp ₂ = 0,01629 (при 140°F). Используя уравнение:

  Обратите внимание, что это степень расширения воды, и ее не следует путать с размером необходимого расширительного бака.

  Расширение материала

  Примет ли расширительный бак всю расширяющуюся воду?

  Ответ нет , потому что расширяется не только вода. Трубопроводы и водонагревательное оборудование также расширяются при повышении температуры. Любое расширение этих материалов приводит к меньшему расширению воды, получаемой расширительным баком. Другой способ посмотреть на это так:

  Venet = Vew – Vemat

  9
  • Vew = расширение воды, галлоны
  • Vemat = расширение материала, галлоны

  Для определения степени расширения каждого материала на определенное изменение температуры посмотрите коэффициент линейного расширения для этого материала.

  Для меди коэффициент линейного расширения составляет 9,5 × 10 ^–6 дюйм/дюйм/°F, для стали – 6,5 × 10 ^–6 дюйм/дюйм/°F.

  По коэффициенту линейного расширения можно определить коэффициент объемного расширения материала. Коэффициент объемного расширения в три раза больше коэффициента линейного расширения :

  ß=3α

  ß = Коэффициент объемного расширения
  α = Коэффициент линейного расширения

  Таким образом, объемный коэффициент для меди равен 28,5 × 10 ^–6 галлон/галлон/°F, а для стали – 190,5 × 10 ^–6 галлон/галлон/°F. Материал будет расширяться пропорционально увеличению температуры.

  Vemat = Vmat × ß (T2 – T1)

  Venet = Vew – [Vmat ₁ ×ß ₁ (T ₂ – T _{2 0 5) ×ß 2 (T 2 – T 1 )]}

  Номинальный объем трубопровода

  	Объем трубы, галлон/погонный фут трубы
  Размер трубы, дюйм	0,02 0,02 0,02
  1 / 2 1 / 2 1//2	0,03 0,03 0,03
  3 / 4 3 / 4 3//4	0,04 0,04 0,04
  1	0,07 0,07 0,07
  11 / 4 11 / 4 11//4	0,10 0,10 0,10
  11 / 2 11 / 2 11//2	0,17 0,17 0,17
  2	0,25 0,25 0,25
  21 / 2 21 / 2 21//2	0,38 0,38 0,38
  3	0,67 0,67 0,67
  4	1,50 1,50 1,50
  6	2,70 2,70 2,70
  8

  Пример 2:

  Система горячего водоснабжения имеет стальной водонагреватель объемом 900 галлонов. Он имеет 100 футов 4-дюймового трубопровода, 100 футов 2-дюймового трубопровода, 100 футов 1½-дюймового трубопровода и 300 футов 1/2-дюймового трубопровода. Все трубы медные. Предполагая, что начальная температура воды составляет 40 ° F, а конечная температура воды составляет 140 ° F, (1) насколько расширится каждый материал и (2) каково чистое расширение воды, которое расширительный бачок увидит ?

  Используя уравнение Vemat для стали (материал № 1), Vmat ₁ = 900 галлонов и Vemat ₁ = 900 (19,5 × 10 ^–6 )(140 – 40) = 1,8 галлона. Для меди (материал № 2) сначала посмотрите на таблицу выше, чтобы определить объем каждого размера трубы:

  • 4 дюйма = 100 x 0,67 = 67 галлонов
  • 2 дюйма = 100 x 0,17 = 17 галлонов
  • 1½ дюйма = 100 x 0,10 = 10 галлонов
  • ½ дюйма = 300 x 0,02 = 6 галлонов

  Общий объем медных труб = 100 галлонов. Используя уравнение Vemat для меди, Vmat ₂ = 100 галлонов и Vemat ₂ = 100 (28,5 × 10–6)(140–40 галлонов) = 0,3 галлона

  Начальный объем воды в системе (Vs ₁ ) равен Vmat ₁ + Vmat ₂ или 900 галлонов + 100 галлонов. Из последнего примера, 1000 галлонов воды при изменении температуры от 40°F до 140°F расширяются на 16,9 галлона. Таким образом, используя уравнение Venet, Venet = 16,9 – (1,8 + 0,03) = 15 галлонов. Это чистое количество расширения воды, которое увидит расширительный бак. Еще раз обратите внимание, что это не тот размер расширительного бачка, который необходим .

  Закон Бойля

  После определения степени расширения воды в расширительном баке пришло время посмотреть, как воздушная подушка в расширительном баке позволяет проектировщику ограничить давление в системе.

  Размер расширительного бака (давление воды = давлению воздуха)

  Закон Бойля гласит, что при постоянной температуре объем, занимаемый заданным весом идеального газа (включая для практических целей атмосферный воздух), изменяется обратно пропорционально абсолютному давлению (манометрическое давление). давление + атмосферное давление). Это выражается в следующем:

  P ₁ V ₁ = P ₂ V ₂

  где

  • P _{абс. psia)}
  • В ₁ =Начальный объем воздуха, галлоны
  • P ₂ =Конечное давление воздуха, фунт/кв. дюйм абс. ?

    Воздушная подушка в расширительном баке обеспечивает пространство, в которое может уйти расширенная вода. Объем воздуха в баке уменьшается по мере того, как вода расширяется и попадает в бак. По мере уменьшения объема воздуха давление воздуха увеличивается.

    Используя закон Бойля, начальный объем воздуха (т. е. размер расширительного бака) должен основываться на:

    • Начальном давлении воды,
    • Желаемом максимальном давлении воды и
    • Изменение начального объема воздух.

    Чтобы использовать приведенное выше уравнение, поймите, что давление воздуха равно давлению воды в каждом состоянии, и сделайте предположение, что температура воздуха остается постоянной в условиях 1 и 2 на рисунке выше.

    Это предположение достаточно точно, если расширительный бак установлен на стороне холодной воды водонагревателя. Помните, что при определении размера расширительного бака проектировщик определяет размер резервуара с воздухом, а не резервуара с водой.

    Как показано на рисунке выше, при условии 1 начальное давление воздуха в баке, P ₁ , равно давлению поступающей воды с другой стороны диафрагмы. Начальный объем воздуха в баке, V ₁ , также является размером расширительного бака. Конечный объем воздуха в резервуаре V ₂ также может быть выражен как V ₁ за вычетом чистого расширения воды (Venet).

    Давление воздуха при условии 2, P ₂ , равно максимальному требуемому давлению системы горячего водоснабжения при конечной температуре, T ₂ . P ₂ всегда должен быть меньше настройки предохранительного клапана водонагревателя .

    Используя закон Бойля:

    • V ₁ = Размер расширительного бака, необходимый для поддержания желаемого давления в системе, P2, галлоны давление равно манометрическому давлению плюс атмосферное давление, или 50 фунтов на кв. дюйм = 64,7 фунтов на кв. дюйм (абс.))
    • P2 = максимальное требуемое давление воды, фунты на кв. дюйм

    Пример 3:

    Снова обратимся к системе горячего водоснабжения, описанной в Примере 2, если давление подачи холодной воды составляет 50 фунтов на кв. дюйм, а максимальное желаемое давление воды составляет 110 фунтов на кв.

    Пример 2 определил, что Venet равен 15 галлонам. Преобразовав заданное давление в абсолютное и используя уравнения, описанные выше, размер необходимого расширительного бака можно определить следующим образом:

    Примечание. При выборе расширительного бака убедитесь, что диафрагма или камера бака могут принять 15 галлонов воды (Venet) .

    Насколько полезен был этот пост?

    Нажмите на звездочку, чтобы оценить!

    Средний рейтинг / 5. Количество голосов:

    Голосов пока нет! Будьте первым, кто оценит этот пост.

    Сожалеем, что этот пост не был вам полезен!

    Давайте улучшим этот пост!

    Расскажите, как мы можем улучшить этот пост?

    Расширительный бак для открытого и закрытого отопления

    Для обеспечения бесперебойного движения теплоносителя, исключающего протечки и разрывы труб, применяют расширительный бак для отопления открытого типа, либо закрытую емкость. Устройство предназначено для компенсации избытка жидкости в результате ее расширения, происходящего при нагреве воды. С критериями выбора контейнера и особенностями установки бака можно ознакомиться в этой статье.

    Расширительный бак — неотъемлемая часть системы отопления

    Содержание

    • 1 Назначение расширительного бака для воды
    • 2 Расширительный бак для отопления открытого типа: характеристика устройства
      • 2.1 Принцип работы расширительного бака системы отопления
      • 2.2 Преимущества и недостатки открытого расширителя
    • 3 Особенности расширительного бака для отопления закрытого типа
      • 3.1 Расширительный бак ГВС
    • 4 Группа безопасности отопления с расширительным баком
    • 5 Как выбрать расширительный бак для отопления
      • 5.1 Как рассчитать расширительный бак для отопления
      • 5.2 Лучшие мембранные расширительные баки
    6
    • Открыть расширительный бак
    • 7 Правила установки расширительного бака закрытого типа
    • 8 Как сделать расширительный бак для отопления открытого типа своими руками

    Назначение расширительного бака для воды

    Расширительный бак для котла – обязательный элемент системы отопления, предохраняющий ее от повреждений. Они могут возникать в результате увеличения давления и объема теплоносителя, что происходит при его нагреве.

    Бачок расширительный служит для накопления жидкости при работе системы

    При повышении температуры жидкости в системе при ее циркуляции объем теплоносителя увеличивается на 4-6%. Это довольно большое значение, которое может вызвать мощный гидроудар, так как нет свободного места для сбора лишней жидкости в системе из труб и радиаторов. Для его накопления используется расширительный бачок, где охлаждающая жидкость остывает и снова возвращается в систему. Это необходимо для восполнения его полного объема.

    Важно! В случае испарения жидкости необходимо восполнить ее запас в системе.

    При гидроударе может произойти поломка радиаторов, арматуры, разрыв трубы и выдавливание прокладки, что потребует дорогостоящего ремонта. Расширительный бак выпускается двух видов: открытый и закрытый. В первом случае конструкция представляет собой однообъемную емкость, сообщающуюся с атмосферой. Расширительный бак для системы отопления открытого типа устанавливается в самой высокой точке системы, что обеспечит естественный возврат после остывания излишков теплоносителя обратно в сеть.

    Баки расширительные закрытого типа представляют собой герметичные сосуды, у которых одна часть заполнена газом или воздухом, находящимся под определенным давлением, а другая жидкостью. При нагреве теплоноситель поступает в экспансомат, сжимая при этом газ. После охлаждения жидкость возвращается в систему, а разница в объемах компенсируется газом.

    Расширительный бак необходимо устанавливать в системах отопления, которые монтируются на больших площадях, для которых характерен значительный объем жидкости. Также расширитель необходим при большой длине трубы для контроля давления в системе. Бак необходимо устанавливать при использовании газового котла, так как газ сильно нагревает теплоноситель, что способствует быстрому увеличению внутреннего давления.

    Внутреннее устройство расширительного бака 25 л

    Расширительный бак для отопления открытого типа: характеристика устройства

    Бак расширительный открытый для отопления имеет простую конструкцию в виде прямоугольного или цилиндрического сосуда, снабженного крышкой, предотвращающей попадание частиц грязи в систему. Расширитель должен иметь патрубок, к которому будет подведена труба от системы отопления. Бак также необходимо оборудовать сливным краном, который понадобится для слива жидкости в канализацию, в случае ее скопления в больших объемах.

    Для безопасной эксплуатации расширительный бачок должен иметь переливной патрубок для отвода лишней воды в дренажную сеть в случае переполнения бачка. Также к нему необходимо подключить водопроводную трубу для пополнения системы отопления водой.

    Важно! В качестве теплоносителя в системе отопления с расширителем открытого типа можно использовать только обычную воду, так как современные антифризы быстро испаряются, что потребует постоянного пополнения жидкости и увеличит затраты на отопление.

    Расширительные баки для открытого типа отопления могут быть изготовлены из любого материала. Это может быть листовая сталь, нержавеющая сталь или пластик. Главное условие – он должен быть термостойким, так как теплоноситель нагревается до высоких температур.

    Состав расширительного бака мембранного типа: 1 — металлический корпус, 2 — патрубок, 3 — мембрана между двумя камерами бака, 4 — камера, заполненная теплоносителем, 5 — воздушная камера, 6 — ниппель

    Важно! Металлические контейнеры должны быть покрыты антикоррозионным составом для предотвращения преждевременного разрушения контейнера.

    Принцип работы расширительного бака системы отопления

    Принцип работы бака следующий. Жидкость, нагретая до значительной температуры, начинает увеличиваться в объеме, тем самым повышая давление в системе. Лишняя жидкость выдавливается в расширительный бачок, где она будет оставаться до тех пор, пока не остынет, после чего самотеком вернется обратно из системы отопления. Этот процесс выполняется циклически.

    Бачок расширительный для открытой системы отопления комплектуется несколькими патрубками:

    • для подключения расширительного патрубка, по которому течет теплоноситель;
    • на циркуляционную трубу, отводящую воду из системы;
    • контрольная трубка, предназначенная для регулировки заполнения системы и
    • удаление из него воздуха;
    • переливная трубка для удаления лишней жидкости.

    В конструкции также предусмотрен запасной патрубок с краном, через который осуществляется сброс воды при ремонте системы.

    Принцип работы расширительного бака системы отопления

    Если жидкость достигнет максимального уровня, вода потечет через переливную трубу в канализацию, если она подключена к ней. Если на перелив установлен патрубок с краном, необходимо периодически проверять уровень воды в баке, просто открывая запорные краны. При установке расширительного бака для отопления его можно оборудовать реле высокого и низкого уровня, которые могут подавать звуковой или световой сигнал при достижении жидкостью максимального уровня в месте перелива, либо минимального.

    Поскольку расширительный бачок не герметичен, часть жидкости, соприкасаясь с воздухом, испаряется, что требует компенсации для нормальной работы системы. Происходит это при непосредственном участии человека, который должен контролировать объем воды в системе и при необходимости пополнять ее.

    Преимущества и недостатки расширителя открытого типа

    Основными преимуществами расширительного бака системы отопления открытого типа являются простота конструкции и полная автономность устройства, работа которого не зависит от производительности система. Все процессы в нем происходят по природному циклу, без использования насосного и другого оборудования. Также радует доступная цена расширительного бака для отопления открытого типа, которая начинается от 1500 рублей.

    К недостаткам такой емкости относятся:

    • необходимость теплоизоляции бака для снижения теплопотерь;
    • установка дополнительных трубопроводов, что портит эстетический вид;

    Расширительный бачок имеет достаточно простую конструкцию

    • не герметичность бачка;
    • необходимость периодической подпитки воды в системе в результате испарения жидкости. Так как вода находится в непосредственном контакте с воздухом, это может вызвать коррозию стальной емкости, что приведет к снижению теплоотдачи, появлению шума и уменьшению срока ее службы.

    Полезный совет! Расширительный бак открытого типа целесообразно использовать в системе отопления для небольших площадей, не более 100 м², при этом здание должно быть одно- или двухэтажным.

    В частном доме расширительный бак отопления открытого типа устанавливается на чердаке, в подъезде или в специально оборудованном коробе, который устанавливается на крыше дома. При достаточной высоте здания его можно расположить внутри жилого помещения в санузле или подсобном помещении.

    Важно! В случае установки расширительного бака вне отапливаемой части дома бак следует дополнительно утеплить, что поможет снизить потери тепла в системе.

    Расширительный бак устанавливается рядом с котлом отопления

    Особенности расширительного бака для отопления закрытого типа

    Расширительный бак закрытого типа представляет собой герметичный стальной сосуд. Он частично заполнен жидкостью и частично инертным газом, который прокачивается через специальный клапан. Закрытые расширители в зависимости от варианта деления внутреннего объема бывают мембранными и безмембранными.

    В безмембранных емкостях механическое разделение пространства не предусмотрено, поэтому теплоноситель находится в непосредственном контакте с газом. Для поддержания давления в заданном диапазоне при подключении расширительного бака используется газовый баллон или компрессор, который располагается снаружи.

    Внимание! Подача газа и регулирование давления в системе осуществляются автоматически.

    Большинство современных расширительных баков закрытого типа оснащены гибкими мембранами из бутилкаучука или этилен-пропиленового каучука, которые отделяют внутреннюю часть бака. Они могут быть дисковидными или грушевидными. В первом случае мембрана имеет форму полусферы и крепится посередине бака. В зависимости от температуры теплоносителя он может принимать вогнутую или выпуклую конфигурацию.

    Расширительный бак для закрытого отопления

    Грушевидная мембрана, повторяющая форму сосуда, крепится к противоположным концам бака. При этом охлаждающая жидкость, поступающая в сосуд, не соприкасается со стенками цилиндра. Он заполняет гибкую мембрану, а пространство между ней и стенками резервуара заполнено газом. Такая особенность внутренней конструкции исключает вероятность появления коррозии и способствует увеличению срока службы устройства. Цена расширительных баков для отопления закрытого типа с грушевидной мембраной будет выше, чем с тарельчатой ​​мембраной. , и начинается от 3,5 тыс. руб.

    Внимание! Грушевидная диафрагма может быть заменена новой, но тарельчатая диафрагма замене не подлежит.

    К преимуществам мембранных баков относятся компактные размеры, минимальные теплопотери, что исключает необходимость теплоизоляции, возможность работы при повышенном давлении, минимальный риск коррозии стенок устройства, долговечность. Среди недостатков стоит выделить высокую стоимость, необходимость периодической закачки газа в систему, контроля давления в ней.

    Расширительный бак ГВС

    В системе горячего водоснабжения, которую обеспечивает бойлер, подключенный к котлу, предусмотрен расширительный бак. Его основная задача – поддерживать рабочее давление в сети. Расширительный бачок защищает систему водоснабжения от гидроударов, защищает насос от повышенных нагрузок, оберегает его от поломок.

    Расширительный бак для системы горячего водоснабжения

    Для горячего водоснабжения используется бак закрытого типа с грушевидной мембраной, разделяющей внутреннее пространство на две части: воздушную и водяную. Он может быть изготовлен из каучука, искусственного или натурального каучука. Первые два варианта обладают высокими эксплуатационными свойствами. Оба материала выдерживают разные температуры теплоносителя, вплоть до состояния кипения, не теряя своих первоначальных характеристик. Мембраны из натурального каучука отрицательно реагируют на контакт с горячей водой.

    Расширительный бак выбирается исходя из количества лишней воды, которая будет поступать в него при повышении давления в системе. Специалисты советуют выбирать бак объемом 10% от объема водогрейного котла. Бак ГВС монтируется между котлом и задвижкой, что предотвращает обратный поток горячей воды в систему холодного водоснабжения. Цена расширительного бачка начинается от 2,2 тысячи рублей.

    Группа безопасности отопления с расширительным баком

    Для системы отопления с расширительным баком группа безопасности представлена ​​набором узлов, выполняющих защитную функцию. Он состоит из трех отдельных инструментов, объединенных в специальный коллектор. В группу входят манометр, воздухоотводчик и предохранительный клапан.

    Манометр предназначен для контроля давления теплоносителя в системе с целью поддержания его на безопасном уровне. Он оснащен двумя стрелками: одна показывает рабочее давление, другая – давление настройки. Воздухоотводчик в виде крана Маевского, работающий в автоматическом режиме, используется для удаления пузырьков воздуха из жидкости в системе отопления. Он монтируется на максимально возможной высоте. Предохранительный клапан используется для контроля показателей давления в сети. Если она резко возрастает, открывается клапан, что помогает удалить часть жидкости из системы.

    Группа безопасности для отопления: 1 — твердотопливный котел, 2 — вентилятор, 3 — кран запорный, 4 — группа безопасности, 5 — клапан сброса избыточного давления, 6 — циркуляционный насос, 7 — фильтр, 8 — расширительный бак, 9 — клапан обратный

    Принцип работы защитной группы следующий. При возникновении аварийной ситуации в системе отопления, которая приводит к прекращению движения теплоносителя, давление в ней стремительно возрастает. Часть пара от горячей жидкости улавливается воздухоотводчиком, который снабжен специальным поплавком. Он идет вниз и открывает клапан. Пар быстро выводится наружу, что способствует снижению давления в системе.

    В случае неэффективной работы клапана Маевского, способствующего дальнейшему повышению давления, срабатывает предохранительный клапан, который открывается, позволяя жидкости стекать из системы до стабилизации давления. Защитный блок монтируется на подающей трубе, на расстоянии более 50 см от источника тепла. Воздухоотводчик устанавливается исключительно в вертикальном положении. К предохранительному клапану можно подключить гибкий шланг, через который будет наливаться вода в случае аварийной ситуации.

    Статья по теме:

    Теплосчетчик в квартире: лучший способ сэкономить

    Куда установить и какой вариант выбрать. Основные преимущества использования. Особенности установки и юридическая сторона вопроса. Стоимость прибора.

    Как выбрать расширительный бак для отопления

    Для обеспечения безопасной работы системы отопления важно правильно подобрать расширительный бак. Емкость выбирается исходя из необходимого объема жидкости, которая будет циркулировать при работе системы. Для этого предварительно рассчитывается расширительный бак для отопления. Следующий критерий – материал корпуса и его покрытие, которое должно быть устойчивым к коррозии.

    При выборе баков закрытого типа особое внимание следует уделить его основной рабочей части — мембране. В инструкции к баку указано, из какого материала он изготовлен, на какой диапазон давления и температуры рассчитан.

    Расширительный бачок Джилекс

    Полезный совет! Расширительные баки лучше выбирать, у которых есть возможность замены мембраны, что упростит и удешевит ремонт устройства.

    Также стоит обратить внимание на вес расширительного бачка. Этот показатель укажет на надежность бака и продолжительность его эксплуатации.

    Расширительные баки закрытого типа могут быть овальными или прямоугольными. Последний вариант более компактен, поэтому свободного места займет меньше, что особенно актуально для стесненных условий. Также следует учитывать конструкцию бака, от которой будет зависеть вариант установки. Самыми простыми в установке считаются баки на металлических опорах, не требующие дополнительного крепления.

    Внимание! У мембранных баков для систем отопления корпус окрашен в красный цвет, а для горячего водоснабжения – в синий.

    При выборе контейнера следует отдавать предпочтение моделям известных производителей, зарекомендовавших себя на рынке с лучшей стороны. Также следует обратить внимание на цену расширительного бака для отопления. Более дешевые варианты менее надежны и менее долговечны.

    Расширительный бак Reflex NG 100

    Как рассчитать расширительный бак для отопления

    Для долговременной работы системы отопления и ее бесперебойного функционирования важно правильно рассчитать объем расширительного бака для отопления. Так как контейнеры открытого типа имеют простую конструкцию, подобрать необходимые габариты достаточно просто. Для более точного результата можно воспользоваться специальными формулами, которыми необходимо пользоваться при расчете расширительного бака для отопления закрытого типа.

    Для выполнения расчетов необходимо знать объем воды в системе отопления, температурный режим и коэффициент линейного расширения жидкости при ее нагреве до определенного значения, который приведен в специальной таблице. Кроме того, необходимо учитывать коэффициент запаса прочности, который составляет 1,2.

    Увеличение объема воды в системе рассчитывается как произведение общего объема жидкости на коэффициент объемного расширения в зависимости от изменения температуры от начального до максимального значения. Более простой способ – грубо рассчитать объем расширительного бака для отопления. Для этого определяется 10-12% от общего объема жидкости в системе отопления. Полученное значение и будет минимальным объемом для расширительного бачка.

    Полезный совет! Определить количество воды в системе можно на стадии проектирования путем сложения объемов всех компонентов системы, либо опытным путем, сливая всю воду из системы и заливая ее с помощью счетчика или емкости известного объем.

    Перед выбором необходимо правильно рассчитать объем расширительного бака

    Следует помнить, что от правильного расчета расширительного бака для закрытой системы отопления зависит долговечность его работы. Бак слишком маленького объема сломает предохранительный клапан, который будет часто срабатывать. Слишком большая мощность потребует достаточного места для установки и дополнительных финансовых затрат.

    Расширительные мембранные баки Best

    Идеальным вариантом для системы отопления частного дома будет расширительный бак Джилекс 100, объемом 100 литров, рассчитанный на максимальное рабочее давление 6 бар. Корпус изготовлен из стали толщиной 1 мм. Покрытие фосфатной краской надежно защищает его от коррозии. Бак установлен вертикально на трех опорных стойках. Эта модель способна работать с поверхностными и погружными насосами. Стоимость бака 6900 руб.

    Не менее популярен среди потребителей расширительный бак Reflex NG 100 для отопления, емкостью 100 литров. Он имеет металлический корпус с грушевидной резиновой мембраной внутри. Расширительный бак Reflex рассчитан на максимальное рабочее давление 6 бар и диапазон температур 0-70 градусов. Вы можете купить эту модель за 5500 рублей.

    Расширительный бак Wester WRV 50 от российского производителя отличается высоким качеством сборки, широким диапазоном температур от -10 до 100 градусов, в которых он может работать. Емкость рассчитана на 50 литров. Максимальное рабочее давление 5 бар. Бак может работать с обычной водой и антифризом с концентрацией глиголя 50%. Корпус изготовлен из углеродистой стали с эпоксидно-полиэфирным покрытием. Внутри находится мономерная мембрана. Купить бак можно от 3800 руб.

    Расширительный бак Wester

    Хорошая модель — расширительный бак Stout STH-0006-000050, объемом 50 литров. Максимальное рабочее давление 6 бар, диапазон температур от -10 до +100 градусов. Корпус резервуара изготовлен из углеродистой стали, внутри которого находится грушевидная мембрана из натурального каучука и бутила. Резервуар установлен на металлических опорах. Стоимость модели начинается от 3200 рублей.

    Как установить расширительный бак открытого типа

    Общая схема системы отопления с расширительным баком открытого типа состоит из котла отопления, радиаторов, трубопроводов и бака. Для установки бака выбирается самая высокая точка дома, чтобы бак возвышался над всеми составляющими элементами и узлами системы отопления. Если бак находится в неотапливаемом месте, его корпус должен быть надежно утеплен, чтобы исключить возможность замерзания воды.

    Возможны несколько вариантов установки: подача, обратка и комбинированная. В первом случае бак располагается над котлом. Этот классический вариант предполагает протекание теплоносителя не только по контуру, но и его проникновение в бачок, где создается характерный шум, напоминающий кипение воды в чайнике. Установка бака на обратке устраняет проблемы с кипением, возникающие в результате пониженной температуры жидкости.

    Комбинированный вариант установки предполагает установку двух расширительных баков. Один будет располагаться в точке подачи жидкости, а другой на обратке. Такое расположение позволит избежать образования воздушных карманов в системе. После выбора варианта установки выбирается расширительный бак для отопления.

    При установке расширительного бака необходимо соблюдать определенные правила

    Бак ставится на чистую ровную поверхность. Подключается к системе отопления при помощи муфт с резьбовыми соединениями или стальных труб сваркой. Соединение между баком и котлом должно быть выполнено с помощью вертикальной трубы. Труба, соединяющая резервуар с системой, и выходной трубопровод должны быть изолированы.

    Правила установки закрытого расширительного бака

    Монтаж мембранного расширительного бака необходимо производить строго по инструкции. Контейнер нельзя разбирать или открывать заранее. Бак монтируется в любом удобном для обслуживания и регулировки месте. Емкость устанавливается перед разветвлением системы.

    Важно! Расширительные баки объемом более 30 литров должны устанавливаться на опорные ножки и не крепиться к стене.

    По инструкции все коммуникации подключены к расширителю. После него следует монтировать манометр. На входе в бак должен быть установлен обратный клапан.

    Многие рекомендуют устанавливать расширительный бак для отопления так, чтобы подводящая труба была сверху, а воздушная камера снизу. В этом случае воздуху будет легче выходить из-под мембраны. Однако опытные специалисты настаивают на том, чтобы бак располагался так, чтобы входной патрубок находился внизу. Такой вариант продлит срок эксплуатации бака при повреждении мембраны, так как воздух будет медленнее проникать в теплоноситель.

    Установить расширительный бачок в самой высокой точке системы

    Полезный совет! Подающий трубопровод и кран не должны перегружать контейнер своим весом, поэтому для них должны быть предусмотрены отдельные крепления.

    Как сделать расширительный бак для отопления открытого типа своими руками

    Для изготовления пластикового расширительного бака для отопления открытого типа можно использовать пластиковую емкость необходимого объема. Однако более надежным вариантом будет емкость, сваренная из листов нержавеющей стали толщиной 2-4 мм.

    В первую очередь с помощью болгарки нужно вырезать элементы конструкции заданного размера. Для корпуса самодельного расширительного бака для отопления открытого типа понадобится 5 деталей и еще одна для крышки. Вырезанные заготовки приваривают друг к другу под прямым углом с помощью электросварки. В дне бака следует сделать отверстие, куда будет приварен патрубок для подключения падающей трубы.

    Кроме основной трубы к расширительному баку для отопления своими руками следует приварить соединительный элемент для питания системы. Также необходимо предусмотреть патрубок для аварийного слива лишней жидкости, который должен быть выше максимального уровня заполнения емкости, что исключит возможность перелива теплоносителя при заполнении емкости.

    Расширительный бачок своими руками

    Полезный совет! Чтобы охлаждающая жидкость не испарялась из открытой емкости, добавьте в емкость немного масла, которое стянет поверхность жидкости тонкой пленкой.