Содержание
Расширительная ёмкость является незаменимым компонентом системы отопления. Для качественной работы необходимо правильно подобрать его объём, поскольку он выполняет функцию компенсации теплового расширения воды или другой жидкости. Если неправильно подобрать элемент, то это может привести к выходу из строя ключевых устройств системы, например, теплогенератора. Расчёт расширительного бака для закрытой системы отопления сделать несложно.
Главными функциями расширительного бака является принятие на себя лишнего количества теплоносителя в связи с его увеличением (расширением) в системе, а также поддержание необходимого давления. В отопительных системах открытого типа лишний объём расширенного теплоносителя компенсируется за счёт попадания в специальную ёмкость (не мембранный бак) и его перелива в канализацию.
Такая ёмкость является открытой и в то же время выполняет функцию отвода воздушных пробок из системы. Её объём выбирается произвольно, но он должен быть не менее 5% от общего количества воды. Если к системе не подключён водопровод для залива воды, то бак ещё используется для залива теплоносителя.
Мембранный бак — это закрытая и герметичная ёмкость. Конструктивно она разделена мембраной на две камеры. Принцип работы довольно простой. Одна сторона бака воздушная, а вторая — водяная, которая и подключается к общему контуру с теплоносителем. При расширении воды она вытесняет мембрану в сторону воздушной камеры, тем самым увеличивается давление в ней. За счёт этого давление компенсируется в системе, поскольку воздушная камера более сильно прижимает водяную.
Таким образом, воде при расширении есть куда деваться, а давление при этом остаётся на прежнем уровне. На начальном этапе воздух в камере должен быть под давлением до 1,5 атмосфер, а в процессе работы этот показатель может увеличиваться.
Системы с открытой расширительной ёмкостью используются в малоэтажных зданиях, где объём воды и, соответственно, протяжённость труб относительно небольшие. Во всех системах отопления имеются свои плюсы и минусы, и какую выбирать — зависит от многих факторов. Но для любой из них выделяют определённые требования к установке.
Так, существуют некоторые правила установки расширительной ёмкости открытого типа:
ёмкость устанавливается на максимальной высоте относительно всей отопительной конструкции;- подача воды осуществляется через специальный патрубок;
- для слива воды применяется отводная труба, которая устанавливается выше необходимого уровня и ведёт с обратной стороны в канализацию.
Чтобы обеспечить качественную работу естественной схемы, трубы нужно выбирать увеличенного диаметра.
Как правило, бак устанавливают в отапливаемом помещении, к примеру, на чердаке с изоляцией. Но если это невозможно, то его необходимо дополнительно утеплить, что позволит избежать замерзания воды в сильные морозы. Иногда его монтируют непосредственно в помещении с котлом. Поскольку там всегда очень жарко, то дополнительную теплоизоляцию не нужно устанавливать.
При подборе расширительного бака для отопления следует понимать, что закрытая система самотёком работать не может, а нужно обеспечивать соответствующее давление и принудительную циркуляцию теплоносителя.
При установке мембранного бака требуется учитывать некоторые рекомендации, хотя в принципе он может монтироваться в любую точку системы. Нет определённых ограничений по установке в верхней точке, как это может быть в открытой схеме.
Следует учитывать такие факторы:
- в идеальном варианте располагать бак нужно на обратной трубе до места установки самого циркуляционного насоса;
- если обнаружено, что основного объёма расширительной ёмкости недостаточно, то можно дополнительно установить агрегат с меньшей ёмкостью;
- подачу воды в бак лучше делать с верхней его стороны, что позволит избежать попадания воздуха в систему и сохранить рабочее состояние в случае повреждения мембраны.
Можно подбирать устройство исходя из дизайна помещения, чтобы общий вид комнаты не был нарушен. В случае необходимости контроля за давлением ёмкость оборудуется манометром.
Расширительные ёмкости в зависимости от типа устройства и качества материала имеют определённые недостатки и преимущества. Хотя, как показывает практика, преимуществ больше у устройств с мембраной.
Основным недостатком открытой системы можно считать необходимость в увеличении расходов на большой диаметр труб, поскольку для обеспечения естественной циркуляции тонкие трубы не подойдут. Бюджет постройки увеличивается незначительно, но по сравнению с мембранной системой считается относительно небольшим.
Главным плюсом естественной циркуляции является простота обустройства и небольшая стоимость оборудования, а также низкий бюджет на монтажные работы. К положительным факторам можно отнести и отсутствие необходимости в контроле за давлением, установки датчиков и т. п.
Но, с другой стороны, существует достаточно много минусов:
- применять незамерзающие теплоносители очень опасно, поскольку в их составе имеются токсичные вещества;
- система медленно разогревается;
- потери тепла;
- большой расход электричества;
- из-за перепадов температур ускоряется износ теплоносителя;
- можно применять для домов высотой не более двух этажей;
- постоянный контакт с воздухом увеличивает риск возникновения воздушных пробок и коррозии;
- монтировать расширительную ёмкость можно только в самой верхней точке системы.
Ещё одним недостатком такой системы можно назвать потери количества воды от испарений и переливов. Из-за этого доливное отверстие должно быть обязательно.
Неоспоримыми преимуществами открытого бака являются простота обустройства и низкая стоимость оборудования, в то время как по функциональности выигрывает мембранная ёмкость, которую ещё называют экспанзоматом.
Она имеет ряд значительных преимуществ:
не имеет значения, в каком месте монтировать устройство, оно будет работать одинаково хорошо в любой части системы;- благодаря полной герметичности системы можно не бояться использовать антифриз из-за его токсических испарений;
- система быстрее нагревается, чем открытая, а регулировать температуру можно более точно;
- минимизация рисков возникновения коррозии и воздушных пробок, поскольку система полностью герметична;
- экономия на покупке тонких труб, так как их будет достаточно для такой системы;
- возможна установка в многоэтажных частных домах;
- не нужно постоянно контролировать уровень жидкости в системе;
- теплопотери минимальные, и это позволит экономить бюджет на отопление.
Существуют разновидности закрытых устройств, которые являются неразборными. Если мембрана выйдет из строя, то починить устройство не выйдет, нужно будет покупать новый бак.
К минусам агрегата можно отнести необходимость в постоянном контроле за уровнем давления, поскольку мембрана может пробиться, и электричество будет использоваться вхолостую. За месяц может накопиться неплохая сумма. Кроме этого, нужно правильно выбирать материал, из которого изготовлен бак. Существуют определённые требования к его качеству.
Выделяется несколько возможных способов, как рассчитать расширительный бак для отопления. Более точный метод — применение математических формул и законов физики. Он может быть выполнен только специалистами в этой области. Но существуют и более простые способы.
Применяется общий метод, где бак нужно подбирать из расчёта 10% объёма от всего количества теплоносителя в системе. Но для более точного результата зачастую используют формулы. Расчёт расширительного бака системы отопления с калькулятором несложно сделать таким образом даже начинающему мастеру.
Простой математический расчёт можно осуществить по следующей формуле: А = ВхС/К. При этом каждый показатель будет иметь такие значения:
- В — объём теплоносителя;
- С — уровень расширения воды;
- К — эффективность работы мембраны.
Каждый показатель необходимо отдельно измерять, это даст точный результат для правильного подбора мощности расширительного бака.
Объём теплоносителя можно измерить с помощью трёх возможных методов:
- 1.
По мере заполнения системы. Количество рассчитывается в процессе заполнения системы водой. - 2. Геометрический метод. Учитывается внутренний объём всех приборов, где будет находиться теплоноситель.
- 3. Обобщение. Можно определить требуемый объём воды из расчёта на 1 кВт мощности 15 литров воды.
Обобщённым методом можно пользоваться и немного по-другому, то есть применять усовершенствованный метод. К примеру, для классических радиаторов отопления нужно 11 литров теплоносителя, для конвекторов — 7, а для тёплого пола требуется до 19 литров воды.
Количество воды в теплообменнике котла указано в технической документации к оборудованию. В трубах это значение определяется протяжённостью труб и их внутренним диаметром.
После того как все показатели будут известны, их необходимо сложить и получить общее значение, которое и применяется для расчётов в формуле.
Эффективность работы мембраны можно рассчитать по следующей формуле: К = (ДМ-ДБ)/ (ДМ+1).
При этом показатели будут иметь следующие значения:
- ДМ — максимальное давление в системе;
- ДБ — давление воздуха, которое имеется изначально в воздушной камере.
Расширение воды при нагреве до 95 градусов будет составлять около 4%. Но если в качестве теплоносителя используются незамерзающие составы, к примеру, антифриз, то такой показатель нужно умножать на коэффициент. Если добавок в жидкости до 10%, то умножение происходит на 1,1, если до 30 — на 1,3 и так далее.
Выбрать тип отопительной системы требуется ещё на этапе планирования. Тогда также нужно определиться с тем, какой объём расширительного бака нужен для отопления. Но, как правило, все откладывают выбор размера бачка на момент, когда уже система установлена, а объём известен.
При подборе объёма расширительного бака для отопления в закрытой системе, а также других его характеристик, необходимо учитывать некоторые нюансы:
- при покупке следует обращать внимание на расположение крепежей, диаметр резьбовых соединений и форму самого бака;
- подбирать объём баковой ёмкости нужно согласно температурному расширению определённого количества теплоносителя в системе;
- инструкцию по применению и установке от производителя нужно тщательно изучить, поскольку там имеется много полезной информации, которая позволит предотвратить совершение ошибок.
Покупая такое оборудование онлайн или в магазине, необходимо учитывать и производителя. Зачастую это играет ключевую роль в приобретении качественного оборудования. Даже если оно будет стоит дороже, то стоит остановиться на проверенном изготовителе, поскольку агрегат будет работать бесперебойно долгое время.
Перед запуском требуется настроить давление в системе. Сделать это можно с помощью автомобильного насоса, а контроль осуществляется с помощью манометра. Уровень давления должен соответствовать статическому, который отмечается в столбе теплоносителя в контуре системы отопления.
Таким образом, просчитать необходимые параметры расширительной ёмкости не представляет собой никаких сложностей даже для начинающего мастера.
Калькулятор расчёта объёма расширительного мембранного бака для системы отопления:
Методика расчёта объёма расширительного мембранного бака для системы отопления:
Представленный ниже расчет предназначен для индивидуальных систем отопления и значительно упрощен. Его точность составляет 10%. Мы считаем, что этого вполне достаточно
1. Определим, какой тип жидкости Вы будете использовать в виде теплоносителя. Для примера расчета в качестве теплоносителя мы возьмем воду. Коэффициент температурного расширения воды принят равным 0,034 (это соответствует температуре 85 o С)
2. Определим объем воды в системе. Приблизительно его можно рассчитать в зависимости от мощности котла из расчета 15 литров на каждый киловатт мощности . Например, при мощности котла 40 кВт, объем воды в системе будет равен 600 литрам
3. Определим величину максимального допустимого давления в системе отопления. Она задана порогом срабатывания клапана безопасности в системе отопления
4. Также в расчетах используется величина первоначального давления воздуха в расширительном баке Ро. Давление Ро не должно быть меньше , чем гиростатическое давление системы отопления в точке расположения расширительного бака
5. Полный объем расширения V можно подсчитать по формуле:
6. Выбирать бак нужно, округляя расчетный объем в большую сторону (бак большего объема не повредит)
7. Теперь подберем бак, обеспечивающий компенсацию этого объема. Учитывая, что коэффициент заполнения водой расширительного бака с фиксированной несменной мембранной при этих условиях равен 0,5 (таблица), то для рассмотренной системы подойдет 80-литровый расширительный бак:
80 литров x 0,5 = 40 литров
Коэффициент заполнения (полезный объём) расширительного мембранного бака
| Предельное давление в системе Рmax, бар |
Первоначальное давление в баке , Ро бар | ||||||||
| 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | ||
| 1 | 0,25 | – | – | – | – | – | – | – | |
| 1,5 | 0,40 | 0,20 | – | – | – | – | – | – | |
| 2,0 | 0,50 | 0,33 | 0,16 | – | – | – | – | – | |
| 2,5 | 0,58 | 0,42 | 0,28 | 0,14 | – | – | – | – | |
| 3,0 | 0,62 | 0,50 | 0,37 | 0,25 | 0,12 | – | – | – | |
| 3,5 | 0,67 | 0,55 | 0,44 | 0,33 | 0,22 | – | – | – | |
| 4,0 | 0,70 | 0,60 | 0,50 | 0,40 | 0,30 | 0,20 | – | – | |
| 4,5 | – | 0,63 | 0,54 | 0,45 | 0,36 | 0,27 | 0,18 | – | |
| 5,0 | – | – | 0,58 | 0,50 | 0,41 | 0,33 | 0,25 | 0,16 | |
| 5,5 | – | – | 0,62 | 0,54 | 0,47 | 0,38 | 0,30 | 0,23 | |
| 6,0 | – | – | – | 0,57 | 0,50 | 0,42 | 0,35 | 0,28 | |
Мембранные расширительные баки для систем отопления Wester
| Общий вид фронт | Общий вид сзади | Вид сверху | Вид снизу |
| Все объемы | |||
|
Производитель: Wester Heating – Предназначены для компенсации температурных расширений теплоносителя в замкнутых системах отопления. Выбор расширительного бака для отопления – важный этап в создании автономной системы отопления. Данное устройство должно соответствовать параметрам системы, в противном случае ее нормальная эксплуатация будет невозможна. Расширительный бак – это специальная емкость, благодаря которой появляется возможность компенсировать температурное расширение жидкости, циркулирующей в системе отопления. При нагревании воды ее объем возрастает, динамика увеличения объема составляет порядка 0,3% на каждые 10°С. Жидкость характеризуется низким коэффициентом сжимаемости, поэтому избыточному объему будет некуда деться в полностью герметичной системе без специального резервуара, что приведет к аварии – из-за повышенного давления могут протечь соединения или лопнуть трубы. Также нельзя заменить расширительный бак клапаном для сброса «лишнего» разогретого теплоносителя, поскольку при охлаждении жидкость в трубопроводе сожмется, образуя вакуум – это приведет к разгерметизации системы и попаданию туда воздуха – в результате отопление не будет функционировать. Разновидности расширительных баковВыполняя подбор расширительного бака, в первую очередь следует ориентироваться на тип отопительной системы – она бывает открытой и закрытой. 1. Баки открытого типаДанный вид устройств рассчитан на эксплуатацию в составе системы отопления, в которой теплоноситель перемещается по трубам самотеком, в результате естественной конвекции. Конструкция расширительного бака в этом случае предельно проста – он представляет собой обычную емкость цилиндрической или прямоугольной формы. Резервуар должен быть смонтирован в верхней точке трубопровода системы. Он не только компенсирует тепловое расширение теплоносителя, но и обеспечивает отвод воздуха из системы. Так как из открытого бака жидкость испаряется, необходимо регулярно проводить визуальный контроль уровня и подливать воду. Для чего требуется смонтировать соответствующее ответвление водопровода с краном либо носить ведра с водой на чердак дома, где обычно устанавливается бак. Чтобы снизить теплопотери, рекомендуется обеспечить термоизоляцию такого расширительного бака. Емкость изготавливается из листового металла, верхняя часть снабжается крышкой, чтобы вода меньше испарялась и остывала. Для контроля максимального уровня жидкости бак оснащается трубой перелива, которую выводят в канализацию или на улицу. Недостатком конструкции является:
Сегодня расширительные баки открытого типа применяются все реже из-за низкой эффективности самотечной отопительной системы. 2. Баки закрытого типаТакое устройство может подбираться к отопительной системе любого типа – с естественной и принудительной циркуляцией. Применение замкнутых емкостей дало возможность исключить контакт теплоносителя с воздухом – это снизило коррозионную опасность для элементов отопительной системы, выполненных из стали и продлило срок их службы. К преимуществам герметичных расширительных баков также можно отнести:
Герметичный закрытый бак должен быть оснащен ручным либо автоматическим клапаном для отвода воздуха. Если клапан ручной, необходимо визуально контролировать наполнение системы теплоносителем. При наличии автоматического клапана контроль осуществляет манометр, который измеряет давление в системе. 3. Баки мембранного типаСовременный усовершенствованный вариант закрытого герметичного бака функционирует в автоматическом режиме. Ключевой деталью устройства является внутренняя мембрана, выполненная из эластичного полимерного водонепроницаемого материала, устойчивого к высоким температурам. Мембрана позволяет разделить полость резервуара на водяную и воздушную камеры, благодаря чему теплоноситель не контактирует с металлическими стенками емкости и с воздухом. Это снижает риск проникновения кислорода в жидкость и предохраняет систему от коррозии, сам бачок также защищен от разрушительного воздействия влаги. При расширении теплоносителя мембрана деформируется и заставляет воздух в камере бака сжаться. При остывании жидкости воздух выталкивает ее обратно в трубопровод. Такой принцип действия позволил примерно в 4 раза уменьшить размеры резервуара, необходимого для отопительной системы. Кроме того, установка мембранного бака позволяет поддерживать давление в системе на стабильном уровне, что благоприятно сказывается на долговечности всего оборудования, задействованного для теплоснабжения дома. Расширительный мембранный бак заодно служит своего рода предохранителем – если давление в нем по каким-либо причинам дойдет до критических значений, циркуляционный насос автоматически отключится. Систему можно будет вновь запустить только после нормализации давления. Рассматривая, как выбрать расширительный бак мембранного типа, следует обратить внимание на долговечность устройства. Мембрана со временем теряет эластичность и растрескивается. Рекомендуется приобрести модель со сменной мембраной – это дает возможность при необходимости быстро отремонтировать бак вместо его полной замены. В список преимуществ устройства входит:
Расчет объема резервуараВопрос, как подобрать расширительный бак для системы отопления, напрямую связан с определением необходимого объема резервуара. Для этого требуется произвести ряд расчетов. При проектировании системы отопления учитывается, что объем расширительного бака должен составлять около 15% от объема теплоносителя в системе. Чтобы рассчитать требуемую величину, необходимо знать объем воды:
Расчет радиаторов зависит от типа – если это панельная модель, в паспорте указывается ее внутренний объем. У секционных моделей приводят объем одной секции, это значение надо умножить на количество секций. Для подсчета количества воды в трубах используется формула Vобщ = π × D2 × L/4
Перед тем как производить расчеты, необходимо суммарную длину труб посчитать в сантиметрах и диаметр также перевести в сантиметры. После вычисления объема по формуле результат также будет выражен в сантиметрах. Для перевода полученного значения в литры, его требуется разделить на 1000. ЗаключениеВопросом, как подобрать расширительный бак для отопления, важно задаться в ходе проектирования отопительной системы и подобрать подходящий тип бака. А вот расчет объема и, соответственно, покупку устройства, следует отложить на конечный этап. Это связано с расчетами объема резервуара. Если по проекту в доме будут смонтирована система водяного теплого пола, не забудьте до заливки стяжки определить длину контура в каждом помещении. Это касается и скрытого трубопровода радиаторного отопления. Покупая расширительный бак, лучше выбрать модель несколько больше по объему относительно расчетного значения, чем меньше. Большой бак принципиально не повлияет на функциональность системы. Ознакомьтесь с видео ниже, которое поможет определиться с выбором бачка.
А вот если подобранный мембранный бак недостаточно вместителен, через аварийный клапан будет сбрасываться разогретый теплоноситель. В этом случае устанавливают новый мембранный резервуар большего объема или в систему монтируют еще один расширительный бак. |
Как выбрать расширительный бак для отопления
Бачок открытого типа
Закрытые расширительные баки с различными мембранами
Мембранный расширительный бак
Принцип действия расширительного бачка закрытого типа
Расширительный бачок в разрезе