Как рассчитать объем расширительного бака для системы отопления?

Рекомендации по выбору емкости

Важнейшей особенностью, на которую следует обращать внимание при выборе модели расширительного бачка, является объем ее резервуара. Для закрытых систем с небольшим контуром, объем теплоносителя в котором не превышает 150 л, вместительность рассчитать несложно

Так, она должна составлять:

• при использовании в качестве теплоносителя воды — 10% от объема всей системы отопления (например, если этот показатель равняется 100 литрам, то расширительный бачок должен вмещать не менее 10 литров);
• при использовании в качества теплоносителя гликолевой жидкост-и — 15% от объема системы отопления.

В последнем случае емкость должна быть внушительней из-за большего коэффициента расширения указанного антифриза.

Преимуществом современных расширительных емкостей является реакция их мембраны на любое изменение температуры теплоносителя. Что гарантирует безопасность использования. Но следует помнить, что баки предназначены для работы в определенных условиях, поэтому их необходимо правильно выбирать

Объем бака для более вместительных систем, по контуру которых циркулирует более 150 л, удобнее всего вычислить, используя параметр общего объема системы и таблицу для подбора бака.

Чтобы вычислить общий объем системы, можно использовать такие способы:

1. Измерить объем теплоносителя, циркулирующего во всех отдельных элементах системы (котла, радиаторов, трубопроводов) с последующим суммированием полученных результатов. Этот способ отличается высокой трудозатратностью, но в тоже время является наиболее точным.
2. Умножить каждый киловатт мощности котла на 15, приняв, что в среднем на 1 кВт приходится около 15 л теплоносителя. Этот способ отличается простотой, но следует помнить о том, что доверять результату можно только, когда есть уверенность в правильном подборе нагревательного элемента для системы.
3. Слить всю воду из системы и заново заполнить ее, подсчитав необходимый литраж.

Также для расчета необходимого объема бачка можно воспользоваться формулами или онлайн калькулятором. Для чего необходимо знать объем теплоносителя, его температуру и давление в системе.

Способ с формулами более сложный и полученный в результате вычислений объем будет не существенно отличаться от грубого расчета, приведенного выше. Более того, найденное значение предстоит округлить в большую сторону.

Многие производители расширительных ёмкостей предлагают потребителю помощь в подборе нужного бака. Для этого предоставляют таблицы, облегчающие выбор. Правда, обязательно указывают, что предоставленная информация носит рекомендательный характер и ответственность в любом случае несет покупатель

Наиболее практичным решением при выборе станет расширительный бачок, предназначенный для систем отопления закрытого типа, оснащенный предохранительным клапаном.

Причина в том, что при забросе давления до критических норм приспособление вступит в работу и стравит его. То есть указанный клапан способен существенно повысить безопасность всей системы отопления.

При покупке емкости следует учитывать то, что для обозначения расширительных баков, использующихся для отопления, чаще всего применяется красная краска.

Такая особенность поможет отличить нужное изделие от других подобных, к примеру, схожих размерами и формой бачков для водоснабжения – гидроаккумуляторов, которые преимущественно покрываются синей эмалью.

Но при необходимости можно найти резервуары различных расцветок, что поможет разместить нужный в любом помещении без снижения его эстетических качеств.

Емкости бывают горизонтальными или вертикальными, а также производители дают возможность крепить их в разных местах. Для этого изделия комплектуются различными приспособлениями

И при покупке следует обращать на это внимание, определив оптимальный вариант заранее

Также следует обращать внимание при выборе на качество материалов, использованных при производстве корпуса емкости, мембраны. И наличие гарантии на приобретаемое оборудование и руководства по монтажу и подключению его в систему

Выбор расширительного бака

Компенсирующие устройства всех типов будут высокоэффективными только при корректном подборе объема. Для этой цели нужно учесть свойство жидкости, которая расширяется при нагревании. Теплоноситель в отопительных контурах увеличивается минимум на 3% от суммарного объема системы теплоснабжения.

Жидкость принадлежит к телам, которые находятся в переходном состоянии (на грани твердого и газообразного). Соответственно, расширительный бачок должен иметь достаточный резерв для теплового расширения. В условиях полной заполненности системы теплоносителем существует риск его сброса через предохранительную арматуру даже в рамках расчётного объема.

Чтобы предотвратить аварии, связанные с расширением объемов жидкости, для частных домов с небольшими контурами желательно выбирать расширительные бачки, объем которых должен соответствовать десятой части от общего количества циркулирующей в системе рабочей жидкости. Это правило касается отопительных систем вместимостью до 150 литров.

Полученное значение суммируется с объемом теплоносителя, образованного в расширительном бачке вследствие статической нагрузки, создаваемой жидкостью. Произведенный результат умножают на корректирующий коэффициент, устанавливаемый по значениям промежуточного и итогового давления.

Расширительный бак открытого типа для систем отопления

Большие отопительные структуры используют дорогие баки закрытого типа.

Они характеризуются герметичностью корпуса с внутренней резиновой перегородкой (мембраной) благодаря которой происходит регулировка давления при расширении теплоносителя.

Для полноценной работы домашних систем, расширительный бачок открытого типа — подходящая альтернатива, не требующая специальных знаний или профессиональной подготовки для эксплуатации и дальнейшего ремонта оборудования.

Открытый бак выполняет некоторые функции, для бесперебойной работы отопительного механизма:

• «забирает» излишки нагретого теплоносителя и «возвращает» охлаждённую жидкость назад в систему для регулировки давления;
• выводит воздух, который, благодаря наклону труб с парой градусов, сам поднимается к расширительному открытому бачку, расположенному в верхней точке отопительной системы;
• особенность открытой конструкции позволяет добавлять испарившийся объем жидкости непосредственно через верхнюю крышку бачка.

Принцип действия

Рабочий процесс подразделяется на четыре простых этапа:

• наполненность бачка на две третьих при нормальном состоянии;
• увеличение поступающей жидкости в бак и возрастание уровня заполнения при нагревании теплоносителя;
• уход жидкости из бачка при снижении температуры;
• стабилизация уровня теплоносителя в баке до изначальной позиции.

Конструкция

Форма расширительного бачка существует в трёх вариантах: цилиндрической, круглой или прямоугольной. На верхней части корпуса располагается крышка для осмотра.

Фото 1. Устройство расширительного бачка открытого типа для систем отопления. Указаны составные части.

Сам корпус изготовлен из листовой стали, но при самодельном варианте возможны и другие материалы, к примеру, пластик или нержавейка.

Справка. Бак покрывают антикоррозийным слоем, чтобы предотвратить преждевременное разрушение (в первую очередь, это касается железных ёмкостей).

Система открытого бачка включает несколько различных патрубков:

• для соединения расширительной трубы, через которую вода наполняет бак;
• при стыке переливной, для выливания излишков;
• при соединении циркуляционной трубы, по которой теплоноситель заходит в систему отопления;
• для подключения контрольной трубы, предназначенной для ликвидации воздуха и регулировки наполненности труб;
• запасного, необходимого при ремонте для сброса теплоносителя (воды).

Объём

Правильно рассчитанный объём бачка влияет на длительность эксплуатации совместной системы и бесперебойное функционирование отдельных элементов.

Маленький резервуар приведёт к поломке предохранительного клапана, из-за частого срабатывания, а слишком большой потребует дополнительных финансов при покупке и обогревании лишнего объёма воды.

Влиятельным фактором будет и наличие свободного пространства.

Внешний вид

Открытый бак — металлический резервуар, у которого верхняя часть просто закрывается крышкой, с дополнительным отверстием для долива воды. Корпус бака бывает круглым или прямоугольным. Последний вариант более практичен и надёжен при установке и креплении, но круглый имеет преимущество в виде герметичных бесшовных стенок.

Важно! Прямоугольный бак требует дополнительного усиления стенок при внушительном объёме воды (самодельный вариант). Это утяжеляет весь расширительный механизм, который нужно поднимать на самую верхнюю точку отопительной системы, к примеру, на чердак

Достоинства:

• Стандартная форма. В большинстве случаев — прямоугольник, который можно установить и подключить к общему механизму самостоятельно.
• Простая конструкция без чрезмерного количества управляющих элементов, что позволяет легко контролировать бесперебойную работу резервуара.
• Минимальное количество соединительных элементов, что придаёт корпусу прочность и надёжность в процессе работы.
• Среднерыночная цена, благодаря вышеизложенным фактам.

Недостатки:

• Малопривлекательный внешний вид, без возможности скрыть толстостенные громоздкие трубы за декоративными панелями.
• Низкий КПД.
• Использование воды, в качестве теплоносителя. При других антифризах испарение происходит быстрее.
• Резервуар не герметичен.
• Необходимость постоянного добавления воды (раз в неделю или раз в месяц) из-за испарения, которое, в свою очередь, влияет на завоздушивание и нормальное функционирование отопительной системы.
• Присутствие воздушных пузырьков приводит к внутренней коррозии элементов системы и снижению срока эксплуатации и теплоотдачи, появлению шума.

Расширительный вакуумный бачок для отопления

Схема подключения расширительного вакуумного бака

В большинстве случаев расширительный вакуумный бак изготавливается самостоятельно. Он является модернизацией аналогичной модели для открытой системы отопления. Но в отличие от нее установка происходит не в верхней точке магистрали, а в нижней.

Для этого вакуумный бачок для отопления соединяется с трубопроводом с помощью трубы 1/2. Для работы вакуумный бачок, предназначенный для отопления, нужно заполнить теплоносителем на 1/3. В процессе нагрева воды в трубах происходит ее расширение, в результате чего излишек поступает в бак. Если же количество теплоносителя в трубах уменьшается, под действием создаваемого низкого давления происходит обратное действие — вода из вакуумного бачка для отопления перемещается в трубопровод.

Применение подобной конструкции имеет несколько преимуществ.

• Оптимизация места для установки всех элементов отопления. Расширительный бак можно поставить непосредственно рядом с котлом или в другом помещении дома;
• Уменьшение испарения теплоносителя, что является основной проблемой всех открытых систем;
• Используя расширительный вакуумный бачок для отопления можно визуально контролировать не только уровень жидкости в трубах, но и ее состав. Это способствует своевременной прочистке магистрали от скопившегося мусора и щелочных отложений.

К недостаткам расширительного вакуумного бачка для отопления относят отсутствие заводских моделей. Его можно изготовить только самостоятельно. Для этого используют стальные емкости круглой или цилиндрической формы с рассчитанным объемом. Он должен составлять не менее 10 % от количества теплоносителя.

В каких случаях рекомендована установка вакуумной системы для отопления дома? За исключением положительных отзывов о вакуумных радиаторах отопления, монтаж гелиосистемы или расширительного бачка описанного типа являются вспомогательными механизмами для улучшения или оптимизации работы система нагрева.

Мощный вакуумный насос для отопления позволит улучшить циркуляцию воды, но напрямую повлияет на тепловой режим. Теплоноситель попросту не успеет достаточно остыть, что неприемлемо для водяного теплого пола – смешивание потоков не понизит температуру до нужного уровня.

При выборе и установке остальных элементов вакуумного отопления следует учитывать их особенности.

Вакуумные радиаторы

Установленный электрический вакуумный радиатор

Помимо тепловой мощности соблюдаются правила установки вакуумных радиаторов отопления в частном доме.

Минимальное расстояние от нагревательной поверхности до подоконника должно составлять 8 см. Причем уровень от пола до нижней части батареи также не может быть менее 4 см. Для улучшения теплоотдачи рекомендовано установить теплоотражающие материалы на стену за радиатором.

Солнечные коллекторы

В некоторых моделях вместо специальной жидкости можно использовать простую воду. Однако КПД подобных установок на порядок ниже, чем у вышеописанных. Этот момент нужно обязательно уточнять у продавца.

Также для эффективности работы поверхность вакуумных трубок покрывается специальным материалом, улучшающим поглощательные свойства световой энергии.

Вакуумные расширительные баки

Перед самостоятельным изготовлением конструкций нужно правильно подобрать материал. Лучше всего использовать нержавеющую или оцинкованную сталь. Но следует учитывать, что для ее сварки нужно использовать специальный аппарат, работающий в определенном режиме. Лучший выход из такой ситуации – приобрести подходящую емкость заводского производства и немного модернизировать ее, установив нужные патрубки для подключения к трубопроводу отопления.

Вакуумная система отопления, включающая в себя батареи, радиаторы, насосы и бачки может эффективно дополнять работу основной. Поэтому сначала нужно рассчитать необходимый показатель дополнительной мощности, а затем подбирать соответствующие комплектующие и элементы.

В видеоматериале наглядно показан принцип работы вакуумных радиаторов отопления:

Виды (закрытого и открытого типа)

В зависимости от целевого назначения и конструктивного исполнения выделяют:

• Расширительные баки открытого типа, имеющие прямую связь с атмосферой и устанавливаемые преимущественно в системах отопления с естественной циркуляцией в верхней точке, после участка разгона теплоносителя. Чаще всего их изготавливают их листовой стали и оснащают люками для осмотра и двумя и более патрубками для ввода или отвода воды, соединения с приборами контроля или сброса. При всех плюсах (дешевизна, неограниченный объем, простота) установка открытого бака отрицательно сказывается на работе системы из-за испарения и необходимости периодического долива теплоносителя.

• Закрытые расширительные баки, в обязательном порядке устанавливаемые в системах с насосами. Данная группа представлена как обычными закрытыми емкостями большого объема (гидроаккумуляторами), так и устройствами с гибкими разделительными мембранами баллонного и тарельчатого типа, смещаемыми в сторону воздушной камеры при избыточном давлении в системе и возвращающимися в обратное положение при нормальных параметрах. Из-за ряда преимуществ баки с мембранами постепенно вытесняют остальные разновидности и устанавливаются во всех современных системах отопления и горячего водоснабжения.

В частности, закрытые расширительные баки с мембранами могут устанавливаться в любой точке системы отопления (предпочтение отдается обратным участкам с ламинарным движением, но это условие некритично, в выносе устройства в верхнюю точку после разгона нет необходимости), работать при избыточном давлении теплоносителя и реагировать на изменения его давления с высокой точностью.

В системы с такими баками не нужно доливать теплоноситель, что положительно сказывается на стабильности их работы и защищенности от коррозии. Закрытые мембранные баки не нуждаются в дополнительной изоляции и эксплуатируются при минимальных расходах.

Основные разновидности расширительных баков и их функции

В настоящее время на отечественном рынке представлено огромное множество различных типов расширительных баков.

Следует отметить, что цена  на многие варианты доступная и совсем невысокая, а потому установка возможна в любую систему автономного отопления, где в качестве теплоносителя используется вода.

Среди основных типов расширительных баков, популярных на отечественном рынке, можно выделить несколько:

• Открытые – как правило, имеют квадратную или прямоугольную форму. Так как габариты подобных конструкций довольно внушительные, а эффективность сомнительная, то применяются они сравнительно редко. Основной особенностью можно назвать простой монтаж своими руками без лишних затрат времени и финансов;
• Закрытые – мембранные баки, представляющие собой плоскую или сферическую емкость, герметичную и прочную. Конструктивно это две половины термостойкой мембраны, выполненной в виде диафрагмы.

Типы расширительных баков в системе отопления

Инструкция предполагает, что функционирование данного типа баков происходит за счет попадания в них расширенного теплоносителя и деформации мембраны. Таким образом, количество воздуха в системе снижается, тогда как давление — повышается.

Выбирая расширительный бак для любой современной системы отопления важно учитывать тот факт, что изделие должно в обязательном порядке отвечать некоторым определенным требованиям – диапазону давления, отличаться высоким качеством мембраны, ее характеристиками. К тому же, важен расчет бака, ведь от полученных параметров во многом зависит функциональность и работоспособность системы в целом

К тому же, важен расчет бака, ведь от полученных параметров во многом зависит функциональность и работоспособность системы в целом.

Как рассчитать расширительный бак: особенности процесса

В большинстве случаев процедура расчета мембранного расширительного бака автономной системы отопления подразумевает получение данных, касающихся объема, самого минимального диаметра труб системы, а также начального напора и давления.

Следует отметить, что использование всевозможных сложных методик расчетов может привести к ряду накладок, в том числе и многократной активации запорного клапана.

Работа мембранного бака при изменении давления

Выполняя расчеты расширительного бака системы отопления, важно помнить, что чем больше предельно разрешенное сжатие, тем меньше будут габариты самой емкости. В то же время, величина бака зависит и от температуры жидкости, ведь чем она будет значительнее, тем размеры конструкции возрастут

В то же время, величина бака зависит и от температуры жидкости, ведь чем она будет значительнее, тем размеры конструкции возрастут.

Рассчитывается объем бака (как можно видеть на многих фото и видео) с использованием нескольких основных величин, в частности, объема используемого теплоносителя в системе, коэффициента его линейного расширения, а также эффективности бака.

В виде формулы такой расчет можно представить в следующем виде:

V=Vсис*К/D, где

Vсис – общий объем теплоносителя в системе,

К – коэффициент расширения теплоносителя;

D– эффективность работы бака.

В свою очередь, эффективность расширительного мембранного бака зависит от нескольких параметров: начального и максимального давления в системе, первоначального воздушного давления камеры.

Следует отметить, что именно на самое высокое давление производится наладка предохранительного клапана.

Как правильно рассчитать количество секций радиаторов отопления для системы обогрева здания — смотрите здесь.

Разнообразие объемов расширительных баков

Советы по выбору:

Выбор того или иного варианта бака выполняется с учетом множества показателей, в том числе, температуры и прочности. При всем этом параметры выбираемой конструкции не должны превышать полученные данные, ведь только в таком случае бак будет нормально работать, без сбоев и прочих проблем.

В большинстве случаев расширительные баки с объемом 15-30 литров работают в паре со специальным насосом. При этом мощность оборудования для таких баков может составлять 1,2 кВт и увеличиваться при росте объема, вплоть до 2 кВт.

Следует отметить, что в продаже сегодня можно найти баки, объем которых составляет даже 100-200 литров. Конечно же, применяются они в более крупных автономных системах отопления, в том числе, установленных на различных промышленных объектах.

Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт

Устройство газового котла со встроенным расширительным баком

Перед проведением расчетов по подбору расширительного бака следует знать, что большинство настенных котлов оборудованы встроенными расширительными баками. Объем встроенного бака указан в технической документации котла. При пересчете объема системы отопления по мощности котла (умножением 1кВт мощности по теплу на 15 литров) сверяют соответствие бака объему сооружаемой системы. При недостатке устанавливается дополнительный бак. Его объем рассчитывается за вычетом встроенного экспанзомата. Напольные котлы, как правило, не имеют встроенного оборудования.

Расчет выглядит следующим образом:

К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375

3,0 – давление в системе, максимальное, атм.;

1,5 – давление воздуха за мембраной, атм.;

0,375 – показатель эффективности бака, К.

Объем теплоносителя: В = 31х15 = 465 литров.

Тогда объем бака составит:

А = 465х0,04/0,375 = 49,6 литра.

Выбирается расширительный бак объемом не менее 50 литров с давлением воздуха в 1,5 атм. Общий способ подбора (10% от А) показывает необходимость применения бака объемом не менее 46,5 литров. В таком случае размер экспанзомата всегда округляется до большего объема – 50 литров.

Давление воздуха, включенное в расчет (1,5 атмосферы), можно изменить. На расширительных баках имеется встроенный клапан для заполнения воздухом. К нему можно подключить ручной насос и поднять давление в случае, если заводское давление составляет меньшую величину

При этом необходимо соблюдать осторожность – при значительном повышении давления можно повредить мембрану, поэтому процесс нужно контролировать по манометру. Клапан также выполняет функцию сброса давления при его поднятии до предельных значений. При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% — это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом

При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% — это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом.

Заключение

Главное преимущество мембранных компенсаторов как раз и заключается в возможности его размещения в месте, наиболее удобном для монтажа и эксплуатации.

Маленькие бачки объемом 20-25 литров устанавливают обычно в системы с циркуляционным насосом, мощность которого составляет 1,2 кВт. Увеличения емкости до 20-60 литров приведет к увеличению мощности насоса до 2,0 кВт.

В продаже есть компенсирующие устройства объемом 100-200 литров. Помимо их прямого назначения они могут играть роль накопительного резервуара для теплой воды. Правда, использовать их в таком ключе можно лишь в случае отключения основного источника ГВС на короткий срок.

Типоразмеры расширительных баков занимают довольно широкий диапазон. Среди них попадаются модели с габаритами настолько большими, что стандартные дверные проемы не позволяют внести их внутрь помещения. В такой ситуации лучше одну огромную емкость заменить на несколько маленьких. Главное, чтобы их суммарный объем равнялся расчетному.