Для открытой отопительной системы расчёты не требуются, однако для закрытой системы такие расчёты стоит провести. Если у котла уже имеется встроенный расширительный бак, но его объём не хватает, стоит рассмотреть возможность установки нового бака.
Как выбрать расширительный бак для отопления
Системы отопления в России стали почти неотъемлемой частью зданий, и без них в холодные месяцы, которые могут длиться длительное время, невозможно обойтись. В большинстве случаев такие системы функционируют за счёт теплоносителя — воды. Физические законы гласят, что при нагреве жидкости её объём будет увеличиваться. Для решения этой проблемы существует специальная ёмкость, известная как расширительный бак. Этот бак обеспечивает долговечность и безопасность работы всей системы отопления. Чтобы выбрать подходящий расширительный бак, необходимо знать, на что обращать внимание, чтобы он успешно выполнял свои задачи без возникновения проблем.
При выборе расширительного бака важно помнить о его назначении. Основная функция — защита коммуникаций и узлов системы от перепадов давления, возникающих при нагреве воды. Простого наличия расширительного бака недостаточно; его параметры должны соответствовать требованиям системы. На рынке существует множество вариантов котлов с уже встроенными расширительными баками, однако объём таких баков часто не позволяет удовлетворить потребности системы, так как обычно они рассчитаны на объём до 12 литров.
Готовые коммерческие решения хорошо подходят для небольших помещений. Однако если речь идёт о создании системы отопления для солидного загородного дома с несколькими этажами, объём в 12 литров будет явно недостаточен — для нормальной работы потребуется бак объёмом до 100 литров. Один из вариантов решения этого вопроса — покупка расширительного бака, который не только увеличит надёжность всей системы, но и сможет обеспечить её долгосрочную эксплуатацию. На сегодняшний день доступны два основных типа расширительных баков:
- Расширительный бак открытого типа. Он отличается простой конструкцией и подключается к обогревательной системе через специальную трубу. Эта труба действует как канал для теплоносителя, позволяя ему поступать в бак во время нагрева и возвращаться обратно в систему при охлаждении. Часто такой бак имеет дополнительную трубу для перелива, которая позволяет жидкости покинуть бак, если его объём перевысит допустимый. Преимущества данного типа заключаются в их простоте и низкой стоимости. Однако есть и недостатки: такой бак необходимо размещать выше системы отопления, теплоноситель может разбрызгиваться, а стенки могут покрываться ржавчиной, что делает необходимость регулярного долива воды обязательной.
- Расширительный бак закрытого типа. Это герметичная ёмкость, в конструкции которой имеется мембрана из резины, обеспечивающая надёжную работу систем, где теплоноситель циркулирует с помощью насоса. Внутри бака разделение на две части происходит за счёт мембраны: в верхней части располагается инертный газ (чаще всего азот или кислород), а нижняя часть заполняется теплоносителем при росте температуры. По мере заполнения бака мембрана растягивается, увеличивая давление на инертный газ. При остывании воды объём, соответственно, уменьшается, и теплоноситель возвращается обратно в систему.
Второй тип — закрытые расширительные баки — является предпочтительным, так как их конструкция исключает контакт теплоносителя с воздухом, что предотвращает испарение жидкости, насыщение её кислородом и образование ржавчины.
Для тех, кто раздумывает, как подобрать расширительный бак для отопления с учётом специфических условий, будет полезно знать, что закрытые баки можно устанавливать практически в любом месте, без необходимости размещения их на высоте. Закрытые баки могут выдерживать высокое давление, в то время как открытые предназначены только для небольших нагрузок.
Сложности выбора: требуемый запас
Чтобы избежать проблем в эксплуатации и лишних переделок, важно знать, как правильно определить объём для расширительного бака. Необходим запас объёма, однако чрезмерно большой бак может повлечь за собой подходящие к цене и занимаемому месту неудобства. После выбора типа и места размещения, измерение объёма становится следующим важнейшим шагом. Существует несколько методов, позволяющих рассчитать требуемый объём, которые отличаются своей точностью и сложностью:
- Приблизительные значения. Это самый простой и грубый метод, позволяющий получить ориентировочное значение. Он может быть полезен для технико-экономических обоснований. Для минимальной оценки объём теплоносителя в системе умножается на 0,08. Например, если в системе используется 100 литров жидкости, то расширительная ёмкость должна составлять не менее 8 литров. Для создания запаса прочности объём увеличивают до 15% от общего объёма системы (умножая на 0,15). Этот метод позволяет быстро определить, как подобрать расширительный бак для системы водоснабжения без сложных математических манипуляций.
- Расчёт с помощью специального калькулятора. Такой метод предполагает получение минимальных значений исходя из параметров конкретной системы. Калькуляторы можно найти на специализированных интернет-сайтах или в приложениях для мобильных устройств на Android и MacOS. Для достижения большей точности рекомендуется использовать несколько разных калькуляторов.
- Расчёт по формулам. Этот метод требует определённых знаний в области математики и физики и крайне внимательного подхода, так как любая допущенная ошибка может привести к значительным искажениям в результатах. Данный метод позволяет учесть параметры отопительной системы, состав теплоносителя (с учётом добавок), характеристики источника нагрева, создаваемое давление и ряд других факторов. Чтобы правильно подобрать объём расширительного бака, удовлетворяющий всем требованиям, нужно использовать различные формулы для оценки полученных значений.
- Профессиональный расчёт. Лучше всего обращаться к специалистам с профильным образованием и практическим опытом. Инженеры-проектировщики, используя специальное программное обеспечение, способны наиболее точно определить необходимый объём.
Вот как правильно подобрать расширительный бак для системы отопления. Не забывайте, что наличие определённого запаса— до половины от расчетного значения — всегда желательно.
Формула расчёта
Сложные математические расчёты часто могут вызвать настороженность, но они необходимы для получения оптимального значения без привлечения специалистов. Зная, как правильно подобрать ёмкость, можно выбрать бак с очень точными параметрами. Одна из простейших формул: Vn = (Ve + Vv) × ((Pe+1)/(Pe-Po)). Вот расшифровка её множителей и слагаемых:
- Vn — итоговый результат, указывающий на требуемый объём бака.
- Ve — объём, который создаётся при тепловом расширении. Для его расчёта количество теплоносителя в литрах умножается на температурный коэффициент. Приведённые значения актуальны для воды. Если используется тосол в качестве теплоносителя, для 10% и 20% изменение будет следующим: 4% × 1,1 = 4,4% и 4% × 1,2 = 4,8% соответственно. Изменение зависит от его доли в общем объёме.
- Vv — объём теплоносителя в расширительном баке, который присутствует благодаря гидростатическому давлению. Его второе название — водяной затвор. Например, если номинальный объём составляет 30 литров, берётся 10%. Размер водяного затвора не должен опускаться ниже двух минимальных значений: 0,5% от общего объёма и 3 литра.
- Po — статическое давление в системе отопления. Это значение фиксировано: 1 атмосфера соответствует водяному столбу высотой 10 метров.
- Ре — конечное давление, которое образуется при работе предохранительного клапана. Если в инструкции указано иное, для 5 атм. рассчитывается умножением указанного параметра на коэффициент 0,9.
Последствия неправильного выбора
Современные системы отопления представляют собой замкнутые контуры. Котёл служит источником тепла, а теплоносителем — вода или специальный антифриз. При нагревании воды в диапазоне температур 20-90 градусов (нормальная температура для радиаторов) объём жидкости в системе увеличивается примерно на 4% от первоначального. Объём антифриза на основе этиленгликоля или пропиленгликоля при тех же показателях увеличивается на 6%.
Необходимость правильного расчёта расширительного бака для закрытой системы отопления заключается в том, что неправильно подобранный объём не сможет справиться с увеличением объёма жидкости, и давление в системе будет колебаться, что может привести к печальным последствиям. Это может вызвать частые срабатывания предохранительного клапана и, в конечном итоге, к аварийной ситуации с ошибкой «Отсутствие давления в системе».
Если объём теплоносителя значительно превысит разрешённую норму, что может привести к нарушению герметичности труб. Вода является несжимаемым веществом, и последствия такой аварии могут быть слишком серьёзными, поскольку в системе отопления содержатся десятки литров жидкости.
Способ решения проблемы с расширением теплоносителя
Некоторые пользователи не производят расчёт расширительного бака для отопления, а просто устанавливают клапан, который позволяет выталкивать лишний теплоноситель при давлении 2-2,5 бара. Хотя этот метод может помочь, он создаёт дополнительные проблемы, связанные с попаданием воздуха в систему. Это происходит из-за того, что при открытии клапана теплоноситель остывает и сжимается, а освободившееся пространство занимает воздух. Эти воздушные пробки мешают нормальной циркуляции воды в системе, что требует от владельцев регулярного удаления воздуха из труб. Такое решение может вызвать множество неудобств, тогда как правильный объём расширительного бака для отопления поможет полностью устранить эту проблему.
Перед тем как рассчитать расширительный бак для отопления, важно понимать принцип его работы. Мембранный резервуар по своей сути является разновидностью гидроаккумулятора, компенсирующего тепловое расширение воды или антифриза. Баки подключаются к системе через трубы.
Конструкция бака достаточно проста. Она состоит из двух частей: воздушной прослойки с заданным давлением и ёмкости для теплоносителя. Эти две части разделены гибкой резиновой мембраной, и именно объём расширительного бака компенсирует избыточное давление в системе отопления.
Расширительные баки можно приобрести в нашем интернет-магазине.
Когда при нагреве теплоносителя его объём сокращается, бак выталкивает недостающую жидкость обратно в систему. Объём жидкостной части расширительного бака уменьшается, а воздушная часть, под воздействием высвободившегося давления, наоборот, увеличивается.
При остывании воды объём, конечно же, увеличивается, и, следовательно, в жидкостный объём расширительного бака вернётся определённое количество теплоносителя, в результате чего объём воздушной части расширительного бака уменьшится.
Правильный выбор расширительного бака позволит использовать его для компенсации потерь теплоносителя в контуре. Специальный клапан будет выталкивать недостающую жидкость из камеры в систему. При удачном расчёте объёма расширительного бака вам не придётся регулярно подливать воду или антифриз на протяжении всего отопительного сезона.
При выборе конкретной модели важно обращать внимание на назначение. Чаще всего для систем отопления используются красные расширительные баки, такие как Flexcon R ёмкостью на 300 литров от компании Flamco.
Зачем нужен, как работает и как подобрать расширительный бак для водяного отопления
В современных условиях частного домостроения в странах с резкими сезонными перепадами температур, превышающими 50 градусов в течение года, наличие эффективного и продуманного отопления становится критически важным. Ранее для небольших сельских домов, состоящих из одной-двух комнат, достаточно было традиционной печи. Сегодня, когда размеры домов значительно увеличились, а цена комфортного проживания включает наличие современных систем отопления, водяное отопление стало необходимым элементом.
Виды и специфика расширительных бачков
Такой способ отопления, в отличие от печного, может обеспечить аналогичную комфортную температуру во всех помещениях. Жидкостное отопление включает в себя установку котла и использование теплоносителя, который циркулирует по трубопроводам между котлом и радиаторами в каждом отопительном помещении. Когда котел отключен, теплоноситель перестаёт нагреваться и, всего за короткий промежуток времени, его температура начинает падать до уровня комнатной. Таким образом, температурные колебания теплоносителя происходят в течение всего отопительного сезона. Как известно из курса физики, все вещества расширяются при нагревании, в результате чего, когда температура теплоносителя возрастает, его объём увеличивается. Однако в замкнутом контуре воду некуда деть, и это приводит к росту давления. Частые колебания давления способны расшатывать систему и увеличивать темп естественного старения её узлов и соединений. Решение — это установка расширительного бака в систему отопления.
Расширительный бак представляет собой резервуар, в котором жидкость может адаптироваться, увеличивая или уменьшая свой объём. Установка расширительного бака помогает избежать как повышения, так и понижения давления теплоносителя, когда происходит изменение его температуры. Установка расширительного бака обязательна при создании любой системы жидкостного отопления дома. Но виды расширительных бачков различаются в зависимости от конкретного проекта системы. По факту можно выделить два главных варианта жидкостного отопления — открытые и закрытые системы.
Что выбрать — открытую или закрытую систему
Открытая система отопления представляет собой неполностью герметичную систему, имеющую открытый верх. Давление в системе зависит от расположения ёмкости и уровня теплоносителя в ней. Для лучшего понимания, открытую систему можно сравнить с кастрюлей, наполненной на две трети водой без крышки, которая стоит на плите. Стенки и дно кастрюли являются водонепроницаемыми и не позволяют жидкости вылиться, при этом верх остаётся открытым.
При нагреве кастрюли вода в ней увеличивает свой объём, и занимает уже не две трети, а, скажем, три четверти объёма, однако оставшаяся высота стенок её всё ещё достаточно, чтобы не допустить выливания жидкости. В открытой системе аналогом верхней части кастрюли выступает ёмкость открытого типа. Часто такие ёмкости имеют негерметичный верх (обычно закрывается крышкой). Они располагаются чаще всего над всей системой, например, на чердаке или в самом верхнем этаже здания.
Если принудительная циркуляция теплоносителя не используется, открытую расширительную ёмкость устанавливают на самой верхней точке системы, сразу после котла. В этом случае нагретый котлом теплоноситель, согласно законам физики, устремляется вверх, попадая в расширительную ёмкость, из которой уже выводится по трубам к радиаторам, постепенно теряя тепло и возвращаясь обратно к котлу. Эта конструкция имеет два штуцера — для входа и выхода, а также открытый верх (декорирован негерметичной крышкой). В случае, если имеется принудительная циркуляция, расширительный бак может быть установлен в любой точке системы (но с условием, что он будет находиться выше всех других узлов системы). В таком случае достаточно подвести один штуцер снизу для создания выхода жидкости, который будет достаточен для её расширения при нагреве. Однако такие схемы встречаются относительно редко.
Как выбрать расширительный бак
Выбирая расширительный бак, обращайте внимание на его объём, диаметр соединительного отверстия и способ установки.
Объём расширительного бака
Это один из самых значимых параметров — от него зависит, насколько эффективно расширительный бак будет решать свою задачу. Если объём бака окажется недостаточным, в процессе нагрева и расширения воды, он в какой-то момент заполняется до краёв и перестаёт компенсировать увеличение давления. В ситуации, когда давление возрастёт до критических значений, сработает аварийный клапан, и теплоноситель начнёт сбрасываться из системы, пока давление не нормализуется.
Слишком большой бак не вызовет аварийной ситуации, но будет не совсем удобен — займёт лишнее пространство и увеличит общий объём системы отопления (потребуется заливка дополнительных теплоносителей). Кроме того, чем больший объём будет у бака, тем он будет дороже, что приведёт к бесполезным расходам.
Оптимальный объём расширительного бака должен составлять примерно 8-10% от общего объёма всей системы отопления. Для определения общего объёма необходимо просуммировать объёмы всех её компонентов — котла, радиаторов и трубопроводов. Если бак необходимого объёма не найден в магазине, выбирайте наиболее близкий вариант с объёмом больше расчётного.
Диаметр выходного отверстия
Как правило, диаметр выходного отверстия зависит от объёма бака: чем он больше, тем больше диаметр резьбы для подключения. Однако у различных производителей диаметры присоединительных отверстий могут отличаться. Если вы подбираете бак в замену вышедшего из строя, старайтесь покупать новый с такой же резьбой, как и у предыдущего. Если диаметры резьбы не совпадают, придётся дополнительно приобретать переходник.
Способ установки
Расширительный бак может быть настенным или стоящим на полу. Обычно бак объёмом более 50 литров бывает исключительно напольным, тогда как ёмкости небольшого объёма с диаметрической присоединительной резьбой ¾ можно установить на группах безопасности.
Как подключить расширительный бак
Для подключения расширительного бака следуйте инструкции производителя. Обычно бак подключается к системе отопления в точке с минимальным давлением теплоносителя — на обратной магистрали перед циркуляционным насосом. Чтобы избежать накопления воздуха в баке, рекомендуется устанавливать его присоединительным патрубком вверх. Более конкретные указания можно найти в инструкции к конкретному баку.
Дмитрий Парада
Устанавливая бак в котельной, необходимо оставить свободный доступ для обслуживания и ремонта.
Информацию по монтажу конкретного расширительного бака ищите в рекомендациях, которые представлены в комплектации. Чтобы среди вариантов замены не пришлось сливать воду из всей системы, между баком и трубопроводом установите запорный кран, а между ним и баком — тройник с краном для слива теплоносителя.
Схема подключения расширительного бака
Давление в расширительном баке
Некоторые котлы имеют функцию, позволяющую вручную установить давление с помощью расширительного устройства. В противном случае давление должно быть примерно на 0,3 атмосферы ниже рабочего давления отопительной системы в загородном доме, которое обычно составляет от 1,5 до 1,8 атмосферы. В итоге максимальное давление должно составлять около 1,6 атмосферы, минимальное — 1,2 атмосферы.
Чтобы измерить давление в баке, подключите манометр к ниппелю, расположенному сверху бака, под пластиковой крышкой. Под крышкой находится золотник, через который можно сбрасывать лишнее давление. Просто отогните пластину и выпуските воздух до достижения нормального давления.
Для увеличения давления можно подключить насос для автомобилей вместе с манометром к ниппелю, после чего накачать воздух до требуемого значения. Не забывайте, что все данные операции должны выполняться, когда бак отключён от отопительной системы! Теплоноситель при этом должен быть полностью слит.
Установленный расширительный бак
Положение расширительного бака в отопительной системе
В закрытой системе отопления расширительный бак должен быть установлен после котла, но перед насосом, чтобы создать поток в противоположном направлении. Для подключения насоса в трубе необходимо установить тройник, бак подключается к перпендикулярному выходу, который должен быть направлен вверх.
Рекомендуется также установить тройник после бака, чтобы на него был установлен запорный кран. Так вы сможете проверять состояние бака без необходимости сливать теплоноситель. Отключайте бак и проверяйте давление, которое должно находиться на нулевой отметке.
В заключение, можно сказать, что закрытая система отопления с расширительным баком является универсальным решением для большинства типов котлов, радиаторов и другого отопительного оборудования. Рекомендуется производить расчёты для установки бака. Открытая система чаще подходит для дачных домов с чердачным помещением и твёрдотопливным котлом, а в других ситуациях такая схема не так удобна.
