Расширительные баки

Назначение расширительных баков

При нагревании теплоноситель увеличивается в объеме и приводит к значительному повышению давления в котле и контуре. Учитывая, что жидкость несжимаемая, а система отопления герметична, данное положение дел чревато протечками в местах соединения трубопроводов и радиаторов. Стихийный рост давления вызовет более серьезные последствия, создав опасность взрыва. Предотвратить проблему можно и установкой предохранительного клапана безопасности, который будет стравливать лишний объем жидкости во внешнюю среду, но есть одно «но».
При остывании теплоноситель уменьшится в объеме, свободное пространство займет воздух. Это приведет к сбою в работе всей системы отопления. Придется регулярно стравливать газ из радиаторов. Постоянно вливать новый теплоноситель - затратно, нагрев холодной жидкости выйдет дороже нагрева воды, вернувшейся в котел по обратному трубопроводу.
Решит эту проблему расширительный бак для отопления. Излишки давления в нем компенсируются объемом, что обеспечивает стабильную работу контура.
Выбирая бак, нужно учитывать тип отопительной системы - она бывает с самотечной (открытая) и принудительной (закрытая) циркуляцией.

Расширительный бак в системе отопления открытого типа

Контур в такой системе замкнут, но находится в контакте с атмосферой и лишен герметичности, а значит избыточного давления здесь не может быть в принципе. Расширительный бак имеет вид обычного резервуара, встроенного в контур. Главное условие - установка выше всей системы на подающем трубопроводе. Наиболее подходящее место - теплый чердак.
Такое расположение позволяет использовать бак в качестве воздухоотводчика. В жидкости всегда присутствуют растворенные компоненты воздуха, которые выделяются при нагревании. Также к образованию газов приводят реакции, возникающие между жидкостью и материалом приборов отопления и труб. Подобное скопление может запереть обогреватель и даже целый участок контура. Соответственно, удаление пузырьков газа - немаловажная задача.
Иногда бак врезают в обратный трубопровод. Его также монтируют в высшей точке системы путем прокладывания вертикальной трубы. Однако в данном случае функция воздухоотводчика не работает. Компенсируют это дополнительные клапаны, установленные на радиаторах и в самой высшей точке контура на подающем трубопроводе.
Конструкция такого бака может быть простой, либо иметь конструктивные особенности. В любом случае это определенный резервуар, который сверху обычно прикрыт крышкой. Она не герметична и нужна лишь для того, чтобы исключить попадания в воду инородных тел. В баке всегда поддерживается текущее давление атмосферы. А в емкость врезаны от одного до нескольких патрубков, в зависимости от предназначения.
Расширительный бак для отопления открытого типа продается в готовом виде и бывает разных объемов. Обычно это оцинкованные или нержавеющие конструкции.

Как выбрать объем бака для открытой системы

При выборе расширительного бачка редко используют сложные математические расчеты. За основу берут то, что теплоноситель, нагреваясь до 90 увеличивает свой объем примерно на 4-5%. Но как показывает практика этого запаса недостаточно. Исходя из опыта людей, монтирующих отопление, оптимальной величиной является вместимость бака равная 10% от всего объема жидкости в контуре.
Получается, что для расчета расширительного бака необходимо лишь знать объем своей системы. Чтобы его определить нужно сложить данные трех величин:
• объем воды в котле;
• объем воды в радиаторах;
• объем воды в трубах.
Информации о первых двух изложены в паспортах. Вычислить объем жидкости в трубах можно по формуле V = (n*D2/4) * L, где D - внутреннее поперечное сечение, L - протяженность, а n = 3,14. Если в системе есть трубопроводы разных диаметров, нужно вычислить их объемы по отдельности, а после сложить.

Преимущества и недостатки открытой системы

Еще некоторое время назад эти системы были очень популярны, а все потому, что найти оборудование для закрытого типа было невозможно. Однако уже сегодня их признают устаревшими.
Основные преимущества открытой системы:
• простота конструкции и ее дешевизна;
• нет опасного давления;
• не нужно покупать и монтировать аварийный клапан;
• расширительный бачок для отопления выступает в роли воздухоотводчика.
Минусов у открытой системы еще больше:
1. Уровень воды в емкости нужно контролировать. Конечно, проблему можно решить путем установки вспомогательных устройств (патрубков перелива, поплавковых клапанов), но это дополнительные сложности
2. Из-за отсутствия герметичности вода постоянно испаряется. Теплоноситель, контактируя с атмосферой, насыщается кислородом, что приводит к коррозии на различных элементах системы.
3. В открытых системах нельзя использовать антифриз. Большинство этих жидкостей при испарении выделяют в воздух опасные вещества. Поэтому зимой, прежде чем оставить дом пустовать, придется слить воду.
4. В такой системе нельзя использовать котел электродного типа. Принцип его работы основан на прямом взаимодействии теплоносителя с электрическим током, а значит главное значение имеет химический состав. При бесконтрольном испарении сохранить требуемую концентрацию невозможно.
5. Постоянное низкое давление не всегда плюс. Некоторые приборы отопления гораздо эффективнее при повышенных значениях.
6. Бак должен быть установлен в наивысшей точке отопления. Хорошо, когда в доме есть обогреваемый чердак, в противном случае придется потратиться на качественное утепление резервуара, чтобы он не замерз.
Недостатков предостаточно. Поэтому все больше людей выбирают закрытые системы, которые предполагают использование резервуаров другого типа.

Расширитель для системы отопления закрытого типа

Основные плюсы экспанзомата - компактные размеры (по сравнению с открытым баком) и возможность врезки на любом участке отопительного контура. На схемах его часто рисуют на «обратке» рядом с циркуляционным насосом. Это наиболее удачное расположение, хотя установку можно произвести и на любом другом участке. Строгих ограничений здесь нет.

Устройство

Расширительный бак для отопления закрытого типа довольно прост в исполнении. Конструкция может иметь несколько различий, но принцип во всех моделях один и тот же.
Вся система бачка расположена в штампованном металлическом корпусе. Популярная форма - цилиндр, но бывают и другие. Стенки изнутри покрыты противокоррозионным средством, а снаружи - красной (в редких случаях белой) эмалью. На этом следует заострить внимание, так как в продаже есть баки для систем водоснабжения, которые имеют схожее устройство и внешний вид. Они окрашены в синий цвет и не предназначены для работы в высокотемпературных контурах.
На одной из сторон емкости имеется патрубок с резьбой для подключения устройства к отопительной системе. Некоторые модели экспанзоматов комплектуются накидной гайкой (разъемным соединением), что упрощает процесс врезки.
На обратной стороне емкости имеется ниппель (золотник). Он необходим для создания нужного давления в газовой камере.
Расширительный бачок для отопления закрытого типа содержит внутри себя мембрану, которая делит полость на 2 камеры:
• водяную, со стороны резьбового патрубка.
• газовую, со стороны ниппеля.
Мембрана изготовлена из высокоэластичного материала с минимальным уровнем диффузии. Раньше для этих целей использовали каучук. Сегодня применяются более износостойкие материалы. Современные приборы содержат этиленпропиленовые или бутиловые мембраны.

Принцип работы

Принцип действия понятен уже из названия «мембранный бак». Выглядит он следующим образом:
1. Сначала бачок накачивают до 1-1,5 атмосфер. Давление воздействует на мембрану, опуская ее вниз. В пустой системе водная камера имеет минимальный объем.
2. Дальше контур заполняется жидкостью. Создается оптимальное рабочее давление. Мембрана изгибается, поскольку расширяется объм водной камеры.
3. При нагревании теплоноситель расширяется в объеме. Его излишки устремляются в бак. Объем водяной камеры возрастает еще больше. Воздушная в это время уменьшается, а давление газа в ней увеличивается.
4. Остывая, жидкость уменьшается в объеме. В это время газ давит на мембрану смещая ее вниз и выталкивая теплоноситель обратно в трубопровод. Такой принцип работы позволяет поддерживать оптимальное давление в системе на протяжении всего срока эксплуатации.
Ну а если что-то идет не так и давление в контуре достигает критической отметки, срабатывает авариный клапан в составе «группы безопасности». Он стравливает лишнюю жидкость и восстанавливает равновесие.

Особенности конструкций

Разные модели баков могут иметь некоторые отличия. Существуют неразборные конструкции и устройства со специальным фланцем для замены мембраны. Одни резервуары комплектуются кронштейнами и хомутами для крепления к стене, другие имеют ножки для устойчивого размещения на полу.
Также баки могут отличаться и формой мембраны. Широко распространены емкости баллонного типа. Мембрана в таком баке служит водяной камерой, а все остальное пространство - газовой. Она производится из эластичного материала, имеет форму баллона, а ее края герметично фиксируются во фланце с резьбовым патрубком. При нагревании теплоносителя и образовании излишек стенки мембраны растягиваются, и она обретает грушевидную форму. Воздушная камера уменьшается в объеме, давление в ней нарастает - и далее все, как в вышеописанной схеме.
Популярность таких баков обусловлена возможностью замены вышедшей из строя мембраны. Баки, рассмотренные выше, как правило не подлежат ремонту.
Существует еще один вид компенсаторов - вакуумный расширитель закрытого типа без «груши». В продаже они встречаются очень редко, да и особого смысла в них нет, потому как их конструкция, мягко говоря, неудачная. Функцию мембраны выполняет воздух, что приводит к его активной диффузии в жидкость, а это нежелательно. Кроме того, уровень в резервуаре все время будет расти и компенсировать расширение по итогу будет некуда.

Каким объемом должен быть бак в закрытой системе отопления

Чтобы выбрать подходящую модель, необходимо произвести расчет объема расширительного бака для отопления закрытого типа. Форма для вычислений выглядит следующим образом:
Vб = Vос kт / Е, где
• Vб - требуемый объем бака (минимальное значение).
• Vос - общий объем отопительной системы (его расчет приведен выше).
• kт - коэффициент температурного расширения теплоносителя.
• Е — коэффициент эффективности мембранного бака.
Если в закрытой системе вместо воды используется антифриз, то показатели kт могут сильно разниться в зависимости от температуры и концентрации гликолевых добавок.
Найти необходимое значение поможет следующая таблица:

Коэффициент Е просто вычислить по этой формуле:
Е = (Qmax – Qб) / (Qmax + 1), где
• Qmax - максимально допустимое давление в контуре. Именно это значение фигурирует в настройках предохранительного клапана безопасности и определяет его порог срабатывания (указан в паспорте изделия).
• Qб - предварительно созданное давление воздуха в мембранном бачке. Некоторые емкости имеют заводскую подкачку, информация об этом указана в паспорте. Но такое давление не всегда оптимально для работы контура. Часто его приходится задавать самостоятельно в пределах 1,0 - 1,5 атмосфер.
Пример:
Теплоноситель: антифриз 40%
Объем воды в системе - 600 литров
Коэффициент температурного расширения антифриза при температуре 70С - 0,0348
Начальное давление = 1,5 атм.
Максимально давление = 4 атм.
Е = (4 - 1,5) / (4+1) = 0,5
Vб = 600 0,0348 / 0,5 = 41,76
Далее следует взять коэффициент запаса равный 1,25 (или 25%) и рассчитать полный необходимый объем расширителя для отопительной системы.
Vп = 41,76 х 1,25 = 52,2
Теперь нужно выбрать наиболее подходящий по объему бак. В данном случае стоит выбрать экспанзомат на 60 литров.

Калькулятор расчета

Можно произвести расчет расширительного бака для закрытой системы отопления в калькуляторе. В случае использования таких сервисов, следует руководствоваться данными как минимум с трех сайтов, чтобы определить корректность алгоритма исчисления того или иного онлайн-инструмента.
Внимание! В системах с искусственной циркуляцией теплоносителя желательно не ставить экспанзомат объемом менее 12-15 литров независимо от результата полученного в калькуляторе подбора расширительного бака для отопления.
Некоторые модификации котлов сразу комплектуются встроенными расширителями объемом до 12 литров. Такая емкость может успешно работать в системах с небольшим количеством циркулирующей жидкости. В остальных же случаях бак нужно приобретать отдельно.

Что будет если взять бачок меньшего объема

Нагреваясь, теплоноситель расширяется, а его излишки попадают в мембранный бак. Если весь профицит не вмещается в резервуар, он сливается через предохранительный клапан в канализацию.
Когда температура в контуре снижается, теплоноситель уменьшается в объеме. Но так как в системе его уже меньше, чем должно быть, давление падает. Если утрата незначительна, то ситуация скорее всего некритична, но, если объем оставшейся жидкости крайне мал, котел перестает работать. Данный агрегат имеет нижний предел давления, при котором оно функционирует. Достигая его, котел блокируется.
Между прочим, работа на пределе приводит к быстрому износу оборудования. Поэтому лучше перестраховаться и взять мембранный расширительный бак для отопления с чуть большим объемом.

Давление в баке

Отвечая на вопрос, какое давление должно быть в расширительном бачке системы отопления, можно заглянуть в паспорт котла. Иногда производители указывают в нем рекомендуемое давление для баков. Если же такой информации нет, то нормальным считается значение на 0,2 - 0,3 атм ниже, чем рабочее.
Давление в системе отопления в частном доме составляет 0,5 - 1,8 атм - это норма. Следовательно, в экспанзомате должно быть 1,2 - 1,6 атм. Давление в расширителе измеряют обычным манометром, подключив его к ниппелю в верхней части бачка. Чтобы получить доступ к золотнику необходимо открутить пластиковую крышку. Также через ниппель можно стравить лишний воздух. Принцип работы как у автомобильного ниппеля - отогнуть пластину и спустить воздух до нужных значений.
Давление в расширительных бачках водоснабжения и отопления можно не только стравить, но и увеличить. Для этого нужно подключить к золотнику автомобильный насос с манометром и накачать бачок до требуемых значений.
Все вышеприведенные действия проводятся на расширителе, отключенном от системы. Если он уже смонтировать, то проверить давление в расширительном бачке отопления закрытого типа можно прямо на месте. Внимание! Корректировать настройки в экспанзомате нужно при неработающей системе и слитой из котлоагрегата жидкости.
Для более точной настройки бака необходимо установить на котле нулевое давление. А значит теплоноситель нужно слить полностью. Далее следует подключить насос с манометром и откорректировать параметры.

Почему падает давление

Давление в расширительном бачке должно быть стабильным, но иногда случается так, что оно падает во время работы системы. Тому предшествует несколько причин:
1. Протечки жидкости. Такая проблема в основном характерна для тех систем, где в качестве теплоносителя применяется антифриз. Незамерзающая жидкость способна проникать в мелкие трещины, вызывая протечки. В данном случае нужно устранить проблему и наполнить расширитель воздухом.
2. Снижение давления в котле. Существенное падение параметров - веский повод для обращения к специалистам. Если же давление снижается не сильно и выравнивается после запуска системы, ее можно использовать, такие сбои, как правило, безобидны.
Обслуживание расширителей
Используя экспанзомат в системе отопления, нужно придерживаться нескольких рекомендаций:
1. Осматривать систему 2 раза в год на наличие/отсутствие механических повреждений, ржавчины внутри бака.
2. Проверять давление в закрытом расширителе каждые 6 месяцев.
3. Периодически проверять состояние мембраны на предмет деформаций и повреждений.
4. Уезжя из дома на длительный срок - сливать воду и просушивать бак.
5. Следовать рекомендациям производителя касательно допустимых параметров давления и температуры.
6. Для ремонта использовать оригинальные комплектующие.
7. Закрытые расширители желательно накачивать азотом.

Монтажные работы

Грамотная установка расширителя в отопительной системе с самотечной или принудительной циркуляцией сделает работу оборудования эффективной и безопасной.

Установка расширителя открытого типа

Ранее уже упоминалось, что бачок открытого типа монтируется в наивысшей точке системы. Это требование предопределено двумя особенностями:
1. Подъем жидкости в бак и ее обратный слив в трубопровод должен осуществляться самотеком в виду отсутствия циркуляционного насоса в данных контурах.
2. Размещение бачка в верхней точке делает его эффективным воздухоотводчиком. Пузырьки всегда устремляются наверх.
Особенностью монтажа бачка открытого типа является отсутствие необходимости комплектовать резервуар кранами и клапанами. Обычно емкость оснащают двумя патрубками, через один поступает вода, а через второй она стекает в систему. Даже крышка здесь не обязательна, хотя ее отсутствие увеличивает потери жидкости от испарения и способствует засорению системы инородными частицами.

Установка экспанзомата в закрытой системе

Установка расширительного бака в системе отопления закрытого типа - более сложный процесс, что обусловлено его герметичностью. Производят такие агрегаты только на заводах.
Существуют определенные правила, соблюдение которых позволит выполнить грамотный монтаж расширителя.
Экспанзоматы устанавливают преимущественно на обратном трубопроводе между котлом и циркуляционным насосом, по ходу движения жидкости. Если в силу определенных причин такой монтаж невозможен, выбирают место с аналогичным движением теплоносителя. Главное условие - горизонтальное расположение и прямолинейность участка.
Желательно купить и установить экспанзомат с предохранительным клапаном. Данный прибор сбросит давление, когда его значение превысит максимальный порог. Такая покупка повысит безопасность эксплуатации системы, но, важно знать, что при неверных расчетах (занижении) объема расширителя аварийный клапан будет срабатывать очень часто. Решить эту проблему можно, заменив бачок на более вместительный, либо, установив параллельно дополнительный экспанзомат.

Что необходимо знать при покупке бака

На рынке имеется широкий ассортимент моделей как отечественных, так и иностранных производителей. Однако важно знать, если на бак розничная цена значительно ниже, чем у конкурентов, то от такой покупки стоит воздержаться.
Низкая стоимость часто указывает на ненадежность изготовителя и использование материалов низкого качества. Обычно такую продукцию выпускает Китай. Как и на любой другой товар, на качественный расширитель цена не будет иметь существенной разницы (в 2-3 раза). Добросовестные производители используют на производстве одни и те же материалы и отличия в цене идентичных моделей составляет максимум 15%. Такой разброс обусловлен лишь расположением завода и наценками продавцов.
Хорошие рекомендации в данном сегменте рынка заслужили отечественные производители. Установив новейшее оборудование на производстве, они начали выпускать продукцию подобно ведущим брендам и предлагать ее по более низким ценам.

Подведение итога

Расширитель - важный элемент в любой отопительной системе. Его наличие позволяет избежать гидроударов, выдавливания прокладок, разрушения труб, фитингов и прочих приборов. Если для открытых контуров с естественной циркуляцией достаточно установить наверху простейший резервуар, то для закрытых потребуется монтаж заводских моделей. Объем агрегатов рассчитывается индивидуально, в зависимости от параметров системы.