Расширительный бак для системы отопления, давление, принцип работы

Почему давление в системе отопления падает

Я всегда выделяю 5 причин, из-за которых может произойти подобный эксцесс, хочу поделиться ими с вами, эти советы обязательно сократят время на устранение проблемы:

1. В радиаторе или трубах образовался воздушный пузырь.
2. Произошла разгерметизация системы.
3. Поломка в циркуляционном насосе или котле.
4. Окисление алюминиевых радиаторов.
5. Выход из строя расширительного бака, который напрямую отвечает за компенсирующие и регулирующие функции в отоплении.

Это основные причины падения показаний, в некоторых ситуациях можно без особого труда исправить случившееся, стравить воздух через специальный кран «Маевского». А при обнаружении сложной проблемы понадобятся серьезные конструктивные вмешательства, на такую работу зачастую уходит много времени.

Лучшие производители газовых систем отопления

Наш климат очень сходен с суровым скандинавским климатом, где является очень популярным автокараванинг.

Поэтому не помешает заглянуть к нашим скандинавским соседям, чтобы обратить внимание на производителей газовых отопителей для автодома кемпера, которые хорошо зарекомендовали себя при работе в критически низких температурах без снижения комфорта жизни путешественников

Alde и Prіmus с жидким теплоносителем

Основой  работы систем отопления компаний  Alde и Prіmus является жидкий теплоноситель (антифриз). Сама система является точной копией традиционной системы отопления, используемой при автономном отоплении. Радиаторы отопления размещены по периметру автодома и соединены между собой алюминиевой трубой.

Котел оборудован низкооборотистым циркуляционным насосом, который прокачивает теплоноситель по контуру. Для его работы достаточно батареи 12 В. Газовый котел работает автономно, но имеет встроенный модуль, который может быть подключен на кемпинге к электросети 220 В.

Подогретый радиаторами воздух устремляется вдоль окон к верхней части салона, через вентиляционные отверстия поступает под крышу, где охлаждается и устремляется к центральной части кемпера.

Теплый воздух от радиаторов движется вверх вдоль стен, тем самым отсекая холодный воздух, который стремится пробраться внутрь жилого модуля через окна

Часто в комплектацию котлов входит система теплых полов с жидким теплоносителем, который перемещается по змеевику, вмонтированному в сендвич-панель. Дополнительный контур при установке кранов может перекрываться.

Truma с воздушным теплоносителем

Принцип работы газовой горелки закрытого типа Truma состоит в заборе холодного воздуха из кемпера, его последующем нагреве и возвращении в жилой модуль. Для равномерного распределения теплого воздуха используется система воздуховодов.

Равномерность подачи воздуха усиливается небольшим вентилятором. Распределение теплого воздуха можно регулировать заслонками, установленными на каждом воздуховоде.

Особенность газовой горелки Truma состоит в ее розжиге при помощи пьезоэлемента. Запуск осуществляется не при помощи аккумулятора, а используются пальчиковые батарейки. Салон кемпера прогревается куда быстрее, чем при системах отопления с жидким теплоносителем, но при этом увеличивается расход газа, а теплый воздух распределяется не так равномерно.

Газовые отопители для обогрева кемпера отличаются своей автономностью, а при использовании качественной автоматики и норм установки, характеризуются безопасной эксплуатацией.

При выборе мощности оборудования нужно ориентироваться на площадь автодома и климатические условия. Для длительных путешествий идеально подойдет система с жидким теплоносителем, а для коротких вылазок на природу хватит и воздушного.

Виды и устройство

Существуют два вида отопительных систем закрытого и открытого типа. В открытой системе циркуляция воды происходит естественным образом. Это значит, что дополнительных устройств для создания давления воды не предусмотрено. Расширительные бачки для данной системы отопления используются без верхней крышки. Контур крепления у таких емкостей сверху. Для того, чтобы в системе трубопровода не скапливался воздух, мешающий нормальному функционированию теплоносителя, необходимо постоянно следить за уровнем воды в расширительном бачке.

Еще один вид отопительной системы – система закрытого типа. Еще ее называют автономной отопительной системой. Главное отличие в том, что давление в расширительном бачке отопления закрытого типа создается за счет насоса. Поэтому в качестве теплоносителя иногда используют антифриз для исключения перемерзания труб в зимнее время в случае, например, отключения электричества или газа. Данная система полностью герметична, поэтому в контуре устанавливается полностью закрытый расширительный бачок.

Особенности конструкции

Особенность конструкции расширительного бака закрытого типа зависит от вида установленной мембраны. Всего существуют два основных вида мембраны – в виде диафрагмы и баллонного типа. Расширитель с мембраной в виде диафрагмы имеет форму бочки или прямоугольного бака. Резиновая перегородка внутри делит бак на две камеры. В верхнюю камеру закачивается воздух, в нижнюю теплоноситель.

При подключении расширительного бака приводится в движение гибкая мембрана. Система готова к пуску, когда мембрана опускается на поверхность теплоносителя. При нагреве воды или антифриза в системе, за счет образования давления в нижней камере мембрана смещается вверх. Образуется дополнительное место в расширителе для сброса излишков теплоносителя. Соответственно при остывании запускается обратный процесс. Мембрана опускается вниз за счет снижения плотности воды (антифриза).

Еще один вид мембраны – баллонного типа. Внутрь расширителя устанавливается резиновая емкость. Когда происходит наполнение бака нагретой жидкостью, емкость растягивается по принципу воздушного шарика.При остывании принимает прежнюю форму. Главным преимуществом над мембраной в виде диафрагмы является его ремонтопригодность. Резиновая емкость легко заменяется при износе.

Использование бака в закрытой системе

Для систем обогрева закрытого типа предназначены соответствующие закрытые бачки. По своей конструкции они имеют вид герметично закрытой капсулы, состоящей из двух секций, разделенных при помощи резиновой мембраны. Именно поэтому профессионалы довольно часто называют такой агрегат мембранным расширительным бачком.

Для монтажа закрытого бака подходит практическое место. Единственный важный момент – бак нельзя устанавливать сразу же за циркулярным насосом, т.к. подобное размещение станет причиной чрезмерных перепадов давления в отопительной системе.

Рассматриваемые расширительные бачки функционируют по предельно простой схеме: теплоноситель нагревается, в результате чего происходит увеличение его объема, затем излишки теплоносителя заполняют пространство в установленном мембранном баке. Это позволяет предотвратить возрастание давления по системе выше допустимого уровня.

Чтобы функции и порядок использования бака были более понятны, следует рассмотреть эти моменты на примере наиболее популярного агрегата – двухконтурного котла, работающего на газу. Закрытые системы комплектуются дополнительными бачками в тех ситуациях, когда обычной емкости газового отопительного котла оказывается недостаточно для нормализации давления.

Физические свойства воды таковы, что с увеличением ее температуры она увеличивается в размере. Для компенсирования излишков, образующихся в процессе нагрева, газовые агрегаты комплектуются стационарными бачками. В том случае, если расширение воды начинает приводить к повышению уровня давления в отопительных трубах, происходит открытие специального клапана и определенное количество теплоносителя заходит в установленный вами бак. При снижении же температуры жидкость уходит из бачка и идет в батареи. То есть в отопительных радиаторах все время поддерживается одинаковое количество воды, требуемое для равномерного и качественного обогрева.

Наглядная схема подключения отопления

Стандартный объем стационарного расширительного бака, входящего в состав двухконтурного газового котла, составляет порядка 8 л. Для нормальных условий эксплуатации данной емкости более чем достаточно. Но при необходимости обеспечения обогрева помещений с большой площадью нужно устанавливать соответствующее количество батарей, что приводит к увеличению объема теплоносителя, т.е. воды. И в подобных ситуациях объема стационарного расширительного бака может оказаться слишком мало.

Расчет объема бака

При недостаточном объеме бака с большой долей вероятности случится аварийный выброс жидкости из отопительного котла, что является абсолютно недопустимым. В результате аварийного выброса уровень давления в системе может уменьшиться настолько сильно, что агрегат попросту не сможет начать работать в автоматическом режиме. И если владелец своевременно не добавит недостающую жидкость, система может разморозиться либо даже полностью выйти из строя.

Дополнительный бачок может быть установлен в любой части контура

Чтобы избежать подобных неблагоприятных последствий систему надо оснастить дополнительным расширительным бачком. При полном заполнении основного бака теплоноситель начнет переходить в дополнительно установленную емкость, что позволит не допустить аварийного выброса воды из котла. Объем теплоносителя и давление в отопительной системе будут поддерживаться на постоянном уровне.

Перед установкой бак обязательно настраивается. Вся настройка сводится к тому, что он переворачивается кверху дном и с него удаляется пластиковая заглушка. Под заглушкой находится ниппель. К этому ниппелю подключается обыкновенный насос и из емкости стравливается воздух. Далее емкость нужно накачать воздухом, пока уровень давления в ней не поднимется до в 1,1 кПа. В системе же обогрева давление должно на 0,1-0,2 кПа превышать аналогичный показатель для устанавливаемого расширительного бачка. Только после такой настройки емкость можно будет располагать в отведенном для нее месте.

Типы баков и их особенности

Устройство может быть закрытого (мембранный) и открытого типа; основное различие их заключается в месте установки, конструктивном исполнении и наличии дополнительного оснащения (к примеру, расширительный бак мембранного типа обязательно должен быть оборудован предохранительным клапаном).

Расширительный бак открытого типа

Устройство расширительного бака открытого типа. Нажмите на фото для увеличения.

Он устанавливается в самой высшей точке системы отопления (это либо чердак дома, либо крыша многоэтажного здания) и имеет открытый вид. Его основными функциями являются предотвращение теплового расширения в трубах и вскипания теплоносителя в трубах. Также расширительный бачок открытого типа служит своего рода резервным источником при утечке воды.

Конструктивно для систем отопления он представляет собой емкость с несколькими выходами для подключения труб: расширительной, сливной, циркуляционной, сигнальной.

Подключение производится с помощью расширительной трубы небольших размеров. Вверху (с боковой стороны) находится труба для слива воды в канализацию – при переполненности устройства. Переливную трубу запорной арматурой не снабжают.

Если система отопления – с естественной циркуляцией теплоносителя, то расширительный бак подключается к подающей магистрали. В этом случае он является своего рода воздухосборником.

Если же отопление – с принудительной циркуляцией теплоносителя, то бачок следует подключать к «обратке» во избежание вскипания воды в трубопроводах.

В самой нижней точке корпуса устройства для отопления имеется сигнальная труба, снабженная запорным вентилем. Чтобы вода в емкости не замерзла в холодное время года, к нему следует подключить циркуляционную трубу. А еще лучше – сделать хорошую теплоизоляцию.

Недостатки:

• большие габариты и громоздкость;
• обязательная установка в самой высшей точке отопительной системы, что влечет за собой увеличение теплопотерь;
• высокая скорость коррозии металла корпуса вследствие его открытой конструкции: с водой в трубы попадает воздух, который и вызывает коррозию внутренних поверхностей трубопроводов и нагревательных приборов;
• невозможность работы в системах с высокими давлениями.

Расширительный бак мембранного типа

Поскольку мембранный расширительный бак является закрытым, то все вышеперечисленные недостатки для системы отопления отсутствуют. Обязательные требования к установке данного типа устройства – необходимость оснащения его предохранительным клапаном и манометром для поддержания постоянного давления.

Такой расширительный бачок устанавливается непосредственно рядом с водонагревательным котлом, и подключается на обратный трубопровод перед циркуляционным насосом, чтобы избежать вскипания воды в трубах

Пожалуй, первое, на что следует обращать внимание при монтаже – надежность креплений для системы отопления

Конструктивно бачок представляет собой следующее устройство: корпус плоской или баллоннообразной формы, внутри которого имеется перегородка из мембраны. Перегородка должна быть герметичной, т.к. в одной части емкости находится сжатый газ (или воздух).

Устройство расширительного бака мембранного типа. Нажмите на фото для увеличения.

Перед тем, как запускать отопление, следует убедиться в правильности установленного значения давления (из расчета 0,1 МПа/1м вод. ст.). Как только температура теплоносителя начинает расти, объем воды в системе увеличивается, и вода поступает в отделение водяной камеры бака, тем самым увеличивая значение давления сжатого газа до установленного значения в отопительной системе. Манометр с предохранительным клапаном необходим для того, чтобы держать контролировать значение давления сжатого газа.

Как правило, при отоплении с такой конструкцией расширителя нужно позаботиться об установке компрессора – он обеспечивает постоянное давление в воздушном отделении камеры.

Главным элементом является мембрана – баллонная или диафрагменная. Первый тип применяется для больших объемов теплоносителя; такая мембрана может быть заменена в случае выхода из строя. Особенностью ее конструкции является то, что корпус емкости не контактирует с теплоносителем, находящимся как бы внутри мембраны, а это снижает риск коррозии поверхностей метала бака и повышает его эксплуатационный период. Второй тип используется в баках малого размера при отоплении с небольшим объемом воды в трубах.

Назначение расширительных емкостей отопления

Гравитационная система отопления с открытым расширительным баком

Прежде чем рассмотреть бачки расширительные для системы отопления нужно выяснить их назначение. Оно связано со свойством воды или аналогичного ей теплоносителя расширяться под действием температуры. В результате этого возрастает давление в системе. Его избыток должен компенсироваться.

Использование воздухоотводчика или подобной ему запорной арматуры эффективно, но имеет определенные отрицательные стороны. Главной из них является выход воды из системы, в результате чего велика вероятность образования воздушных пробок. Но как работает расширительный бачок в системе отопления при возникновении избыточного давления? Рассмотрим общий принцип работы на примере самой простой открытой модели:

• В нормальном состоянии расширительный бачок закрытого типа заполнен на 2/3;
• При возрастании объема теплоносителя уровень заполнения емкости увеличивается, тем самым стабилизируя систему;
• Как только температура воды опустится до оптимального уровня, – ее объем в системе снизится до нормального;
• Одновременно уровень теплоносителя в баке стабилизируется.

По такому же принципу работают закрытые модели. Разница заключается в конструкции – она разделена на 2 камеры. Первая подсоединяется к магистрали отопления и заполняется водой, а во второй создается давление, равное нормальному для данной системы. Причем обе камеры разделены эластичной мембраной. Как только объем теплоносителя в трубах превышает критический – давление в расширительном бачке отопления компенсирует этот процесс путем смещения мембраны. Таким способом временно увеличивается фактический объем отопления.

Для системы с принудительной циркуляцией запрещено ставить расширительный бак открытого типа. Он не сможет обеспечить требуемую герметичность.

Как и где ставится расширительный бак

Итак, мы собираемся своими руками спроектировать и собрать систему отопления. Если она еще и заработает — нашей радости не будет предела. Есть ли инструкция по установке расширительного бачка?

Открытая система

В этом случае ответ подскажет простой здравый смысл.

Открытая система отопления представляет собой, в сущности, один большой сосуд сложной формы со специфичными конвекционными потоками в нем.

Установка котла и отопительных приборов в нем, как и монтаж трубопроводов, должны обеспечить две вещи:

1. Быстрый подъем нагретой котлом воды в верхнюю точку отопительной системы и ее слив через отопительные приборы самотеком;
2. Беспрепятственное перемещение пузырьков воздуха туда, куда они устремятся в любом сосуде с любой жидкостью. Вверх.

1. Установка расширительного бачка отопления в открытой системе всегда выполняется в ее верхней точке . Чаще всего — вверху разгонного коллектора однотрубной системы. В случае домов верхнего розлива (хоть вам и едва ли придется их проектировать) — в верхней точке розлива на чердаке.
2. Сам бачок для открытой системы не нуждается в запорной арматуре, резиновой мембране и даже в крышке (разве что для защиты от мусора) . Это простой открытый сверху водяной бак, в который всегда можно долить ведро воды взамен испарившейся. Цена такого изделия равна стоимости нескольких сварочных электродов и квадратного метра стального листа толщиной 3-4 миллиметра.

Так выглядит расширительный бак для открытой системы отопления. При желании в люк в нем можно вывести водоразборный кран от водопровода. Но куда чаще он по мере испарения воды доливается обычным ведром.

Закрытая система

Здесь и к выбору бака, и к его монтажу придется отнестись достаточно серьезно.

Давайте соберем и систематизируем основную информацию, доступную на тематических ресурсах.

Монтаж расширительного бака системы отопления оптимален в том месте, где течение воды наиболее близко к ламинарному, где в отопительной системе минимум завихрений. Самое очевидно решение — расположить его на прямом участке розлива перед циркуляционным насосом. При этом высота относительно пола или котла значения не имеет: назначение бачка — компенсировать тепловое расширение и гасить гидроудары, а воздух мы прекрасно стравим через воздушные краны.

Типичная схема установки бачка. Его расположение в однотрубной системе будет таким же — перед насосом по ходу воды.

• Баки в заводской комплектации иногда снабжаются предохранительным клапаном, сбрасывающим избыточное давление. Однако лучше перестраховаться и убедиться, что в вашем изделии он есть. Если нет — докупить и смонтировать рядом с баком.
• Электрические и газовые котлы с электронными термостатами зачастую поставляются с встроенными циркуляционным насосом и расширительным баком отопления. Прежде, чем отправляться за покупками — убедитесь, что они вам нужны.
• Принципиальное отличие мембранных расширительных баков от тех, что используются в открытых системах — их ориентация в пространстве. В идеале теплоноситель должен поступать в бак сверху. Эта тонкость монтажа призвана полностью удалить воздух из того отсека бака, который предназначен для жидкости.
• Минимальный объем расширительного бачка для водяной системы отопления берется примерно равным 1/10 объема теплоносителя в системе. Больше — допустимо. Меньше — опасно. Объем воды в отопительной системе можно грубо рассчитать, отталкиваясь от тепловой мощности котла: как правило, берется 15 литров теплоносителя на киловатт.
• Манометр, смонтированный рядом с расширительным баком и подпитывающим вентилем (соединяющим отопление с водопроводом), может оказать вам неоценимую услугу. Ситуация с залипшим золотником предохранительного клапана, увы, не так уж редка.
• Если клапан сбрасывает давление слишком часто — это явный признак того, что с объемом расширительного бачка вы просчитались. Совсем не обязательно менять его. Достаточно приобрести еще один и подключить его параллельно.
• Вода имеет сравнительно низкий коэффициент температурного расширения. Если вы перейдете с нее на незамерзающий теплоноситель (например, этиленгликоль), вам опять-таки понадобится увеличить объем расширительного бака или установить дополнительный.

Расширительный бак на фото смонтирован по всем правилам: теплоноситель подведен сверху, бак снабжен манометром и предохранительным клапаном.

Расчет расширительного бака по формуле

Если вы не хотите вдаваться в тонкости, можно установить бачок емкостью 10% от всего объема теплоносителя. Но иногда лучше рассчитать все точно. При оборудовании большой системы отопления можно будет существенно сэкономить.

Чтобы рассчитать необходимый объем расширительного бака, нужно знать следующее:

• Минимальную температуру теплоносителя;
• Максимальную температуру теплоносителя;
• Объем системы отопления;
• Процент этиленгликоля или пропиленгликоля в теплоносителе.

Важно!
Если вы собираетесь отапливать дом или дачу, в которых живете не постоянно, будьте внимательны с подбором типа теплоносителя. У них разная температура замерзания и коэффициент расширения.. Для расчета объема расширительного бака вам нужно воспользоваться формулой:

Для расчета объема расширительного бака вам нужно воспользоваться формулой:

V = V1 x (Q – Q1)

В этой формуле:

• Q1 – коэффициент расширения при минимальной температуре (см. таблицы ниже);
• Q – коэффициент расширения при минимальной температуре (см. таблицы ниже);
• V1 – объем теплоносителя в системе отопления в литрах;
• V – объем расширительного бака в литрах.

Если в источнике тепла уже установлен расширительный бачок, то его нужно учесть. Для этого отнимите от полученного значения «V» емкость встроенного. Полученное число и есть необходимый объем вашего расширительного бака.

Важно!
Если у вас система отопления с принудительной циркуляцией, минимальная общая емкость расширительного бака – 15 литров.

Коэффициент теплового расширения раствора этиленгликоля

t, °С	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
0.00013	0.0032	0.0064	0.0096	0.0128	0.016	0.0192	0.0224	0.0256	0.0288
10	0.00027	0.0034	0.0066	0.0098	0.013	0.0162	0.0194	0.0226	0.0258	0.029
20	0.00177	0.0048	0.008	0.0112	0.0144	0.0176	0.0208	0.024	0.0272	0.0304
30	0.00435	0.0074	0.0106	0.0138	0.017	0.0202	0.0234	0.0266	0.0298	0.033
40	0.0078	0.0109	0.0141	0.0173	0.0205	0.0237	0.0269	0.0301	0.0333	0.0365
50	0.0121	0.0151	0.0183	0.0215	0.0247	0.0279	0.0311	0.0343	0.0375	0.0407
60	0.0171	0.0201	0.0232	0.0263	0.0294	0.0325	0.0356	0.0387	0.0418	0.0449
70	0.0227	0.0258	0.0288	0.0318	0.0348	0.0378	0.0408	0.0438	0.0468	0.0498
80	0.029	0.032	0.0349	0.0378	0.0407	0.0436	0.0465	0.0494	0.0533	0.0552
90	0.0359	0.0389	0.0417	0.0445	0.0473	0.0501	0.053	0.0557	0.0584	0.0613
100	0.0434	0.0465	0.0491	0.0517	0.0543	0.0569	0.0595	0.0621	0.0647	0.0673

Коэффициент объемного расширения пропиленгликоля

t, °С	0%	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
0.00013	0.00014	0.00015	0.00015	0.00017	0.000175	0.000185	0.00019	0.0002	0.00021	0.00023
10	0.00027	0.00029	0.00031	0.00032	0.00035	0.00036	0.00038	0.0004	0.00042	0.00044	0.00047
20	0.00177	0.0019	0.00203	0.00208	0.0023	0.00239	0.00252	0.00262	0.00275	0.00288	0.0031
30	0.00435	0.00467	0.005	0.00511	0.00565	0.00587	0.0062	0.00644	0.00676	0.00707	0.00761
40	0.00782	0.0084	0.00899	0.00919	0.01017	0.01056	0.01114	0.01157	0.01216	0.0127	0.01368
50	0.0121	0.013	0.01391	0.01421	0.01573	0.01633	0.01724	0.0179	0.01881	0.01966	0.02117
60	0.0171	0.01838	0.01966	0.02009	0.02223	0.02308	0.02437	0.0253	0.02659	0.02779	0.02992
70	0.0227	0.0244	0.0261	0.02667	0.02951	0.03064	0.03235	0.0336	0.0353	0.03689	0.03972
80	0.029	0.03117	0.03335	0.03407	0.0377	0.03915	0.04132	0.04292	0.04509	0.04712	0.05075
90	0.0359	0.03859	0.04128	0.04218	0.04667	0.04846	0.05116	0.05313	0.05582	0.05834	0.06282
100	0.0434	0.04665	0.04991	0.05099	0.05642	0.05859	0.06184	0.06423	0.06749	0.07052	0.07595

Для того чтобы определить количества теплоносителя в системе отопления, вам нужно учесть объем:

• Подключенных приборов (радиаторы. магистраль теплого пола и т.д.);
• Труб;
• Коллектора (гребенки);
• Источника тепла (например, сколько теплоносителя находится в змеевике бойлера или котла).

Вычислить объем труб можно по формуле:

V = L x 0,0785 x D x D

В этой формуле:

• L – длина трубы отопления;
• D – диаметр в см;
• V – объем теплоносителя в трубе в литрах.

Объем теплоносителя в батареях вы можете посмотреть в спецификации или инструкции к ним. Если таковых нет, количество теплоносителя вы можете узнать в публикации статью «Объем воды в радиаторе отопления – алюминиевом, чугунном, биметаллическом».