Ваше мнение?

Как давно Вы заменили радиаторы отопления в своей квартире?

Результаты опроса

Архив вопросов

Расширительные баки и их место в системе отопления

10.07.2015

Расширительные баки и их место в системе отопления

бак вестер«Доверяйте проектирование и монтаж вашей системы отопления только специалистам!» — звучит на сайтах компаний, профессионально занимающихся отоплением.

Тем не менее, значительная часть владельцев частных домов, собирающихся установить у себя отопление, хотела бы участвовать в той или иной мере в этом процессе. Именно для такой группы людей, желающих вникнуть в суть дела, а не слепо отдаваться монтажникам, надеясь только на их порядочность, мы и публикуем эту статью.

Не очень хорошо разбирающиеся в гидравлических тонкостях, монтажники даже и не подозревают, что для многих элементов систем отопления требуется особый расчет, без которого тщательно подобранные радиаторы не будут топить, как это указано в их официальном паспорте, котел начнет потреблять немыслимое количество топлива, трубы забьются грязью, насосы начнут греться. Владелец системы отопления начнет ругать производителей котлов, радиаторов и пр., не подозревая, что причина кроется в неправильном подборе «вспомогательных элементов». Об одном из таких «вспомогательных элементов» мы и расскажем ниже.

Итак, название «расширительный бак» говорит само за себя. Система отопления представляет из себя замкнутый контур, заполненный водой, который имеет низкий коэффициент сжимаемости. При нагреве в замкнутом, неизменном по объему и полностью заполненном пространстве, вода (теплоноситель) расширяется, примерно, каждые 0,3% на каждые 10 градусов и способна развить очень высокое давление, которое разрушит часть элементов системы отопления.Если же система устояла, то при охлаждении ее ждет другое испытание — разгерметизация и попадание воздуха. Избежать подобных проблем помогает расширительный бак.

Существует два типа расширительных баков: открытые и закрытые. Открытые используются в самотечных (гравитационных ) системах. Бак располагается в самой высокой точке дома (чаще всего на чердаке) и хорошо утепляется. По мере эксплуатации, вода испаряется и ее нужно доливать, для этого есть механизм, чем-то похожий на тот, что стоит в бачке унитаза. Для случаев переполнения бака служит «перелив». Плюс открытого бака то, что он заменяет весь комплекс аварийной защиты (подпитку, предохранительный клапан, воздухоотводчик). Недостатком является то, что он помимо того, что отводит воздух из теплоносителя, его же и поглощает. Многие ведущие производители отопительной техники запрещают эксплуатацию своих изделий именно по этой причине (насыщенный кислородом теплоноситель). Так как бак чаще всего устанавливается в не отапливаемых помещениях, то велики и теплопотери, потому что бак имеет большой объем.

В современных закрытых отопительных системах используются закрытые расширительные баки, называемые еще и экспанзоматами. Преимущества таких баков очевидны — нет контакта теплоносителя с воздухом, коррозия металлических частей минимальна, система герметична и, значит, нет испарения.

Закрытый бак можно устанавливать в самой котельной, практически в любой точке отопительной системы. Рекомендуемое место установки — перед насосом на «обратке» (здесь температура пониже и это увеличит ресурс бака).

Правда, размещать экспанзомат можно и на подающей линии, баки рассчитаны на весь диапазон существующих в отопительной системе температур. Почему перед насосом? Чтобы насос выкачивал воду из бака, а не накачивал в него, иначе вследствие падения давления на всасывающей стороне насоса, растворенный в воде кислород будет освобождаться в виде пузырьков и возникать эффект кавитации. Кавитация образуется в результате из-за образования в жидкости полостей или микропузырьков (каверн). Пройдя фазу низкого давления, они закрываются (схлопываются). Получается своего рода микровзрыв, который с легкостью разрушает гидравлическое оборудование и все виды насосов.

Как правило, расширительный бак размещается в котельной рядом с котлом. Выбранное место должно обеспечивать защиту бака от ударов, производственной вибрации и воздействию атмосферных осадков. На магистрали «котел-бак» не должно быть запорной арматуры и участков сужения водопровода. Максимальное рабочее давление бака не должно быть меньше давления клапана безопасности. При этом необходимо учитывать разницу в высоте расположения бака и клапана безопасности.

Конструкция бака представляет собой две разделенные мембраной полости (для воздуха и теплоносителя), размещенные в стальном корпусе. Для настенных котлов разработаны плоские и круглые баки (от 5 до 20 л). Их форма зависит от свободного пространства внутри бака и, как правило, разрабатывается индивидуально каждым производителем.

При внешнем размещении используют баки баллонного типа. Рассмотрим конструкцию бака для типичной бытовой системы отопления. Корпус бака выполнен из высококачественной стали методом холодной глубокой штамповки. Внешняя поверхность покрыта порошковой краской. Внутренний объем разделен на две части несменяемой мембраной диафрагменного типа, края которых зажаты между двумя половинками бака и провальцованы.

При расширении теплоносителя мембрана деформируется и воздух во второй части бака сжимается, компенсируя изменения объема. Внутреннюю поверхность бака, контактирующую с теплоносителем, часто покрывают влагостойкими красками. Иногда корпус бака изготавливают из оцинкованной стали. Недостатком такого рода конструкции является невозможность замены диафрагмы в случае ее разрыва или потери эластичности или повышенной влагопроницаемости.

В зависимости от давления расширительные баки делятся на профессиональные (10, 16, 25 бар) и бытовые (6 бар). Цилиндрические и сферические баки могут применяться с заменяемой (фланцевой) и незаменяемой мембраной или как часто ее называют диафрагмой.

При больших объемах баков в верхней части мембраны баллонного типа расположено отверстие для стравливания воздуха при первом пуске и периодическом обслуживании системы. Для вертикальных баков больших размеров используют мембраны грушевидной формы. Материал мембраны определяет надежность и долговечность системы. Вопрос качества и правильных размеров в большинстве случаев и определяет надежность системы отопления в целом.

В системах большого объема применяются расширительные баки баллонного типа со сменной мембраной (сменные мембраны применяются и для маленьких баков). Данный тип баков может быть выполнен как горизонтальным, так и вертикальным. Следует отметить, что наиболее правльным является тот, в котором мембрана при заполненном баке нагружена симметрично, а система становится более долговечной.

Газ в расширительных баках может сжиматься только до определенного предела, обусловленного прочностью бака. В большинстве случаев в систему ставят предохранительный клапан. Получается, что не весь объем расширительного бака заполняется жидкостью (в простых системах объем жидкости достигает только около 40%).

Установка воздушного компрессора позволяет максимально использовать весь объем бака. Когда происходит расширение теплоносителя в системе и порог регулирования предохранительного клапана преодолен, газ стравливается в атмосферу и бак заполняется полностью, но при снижении температуры жидкости объем теплоносителя уменьшается и для исключения разряжения в воздушную часть бака докачивается воздух компрессором до необходимого давления. Делается это при помощи автоматики, регулирующей параметры работы системы.

На что надо обратить внимание в первую очередь при покупке — на соответствие характеристикам системы отопления: по объему, давлению, рабочей температуре и типу теплоносителя. Желательно убедиться, что при изготовлении мембраны и корпуса были использованы качественные материалы. Важна также ремонтопригодность бака и наличие запасных частей.

Как подобрать подходящий бак?

Если для открытых систем все просто: «чем больше бак — тем лучше», то для закрытых систем все значительно сложнее. Неправильный расчет экспанзомата может привести к колебаниям давления и расходу в системе.

Одна из распространенных ошибок — бак меньше, чем нужно. Он будет заполнятся до конца даже при нормальных значениях давления, что вызывает частое срабатывание предохранительного клапана и стравливание теплоносителя. Еще вариант — начальное давление в незаполненном баке превышает давление срабатывания предохранительного клапана. В этом случае начнется стравливание теплоносителя до того как бак заполнится.

Беспроигрышный вариант — отдать расчет системы отопления, а также ее монтаж, специализированным организациям. Если это делать самому, надо воспользоваться эмпирическими расчетами. В этом случае, погрешность получается около 20%. Полученный результат округляется в большую сторону и при выборе конкретного бака, учитывается погрешность (в сторону увеличения).

Для расчетов нам нужны: объем воды в системе отопления, коэффициент температурного расширения теплоносителя, начальное давление газа в баке, максимально допустимое давление в системе. Общая емкость расширительного бака рассчитывается по формуле:

V= (CxexK1)/(1-P1/P2)xK2 

C — емкость теплоносителя, теоретически надо сложить:

  • Емкость теплообменника котла (указана в техпаспорте)
  • Емкости всех радиаторов (указаны технической документации производителя )
  • Внутренний объем проложенных труб (из школьной математики объем цилиндра)

Приблизительно, объем теплоносителя можно найти, умножением мощности котла (в кВт) на 15. Следует предупредить, что это справедливо для котлов, мощность которых соответствует теплоотдаче системы. Однако люди часто покупают котлы с запасом больше чем это нужно. Например, владелец купил двухконтурный котел по мощности в 2 раза больше, чем это нужно, мотивируя это тем, что ему нужно много горячей воды.

е — коэффициент температурного расширения теплоносителя (для воды он равен 0,029 при температуре 80 °С;

P1 -давление предварительной накачки расширительного бака;

P2 — максимально допустимое давление в системе, определяемое параметрами предохранительного клапана. Здесь максимально возможное давление в системе соответствует настройки предохранительного клапана;

K1 = 1,2 — коэффициент безопасности;

K2 — коэффициент полезного объема (выбирается из таблицы) и определяется из максимально возможной температуры теплоносителя при работающем котле и показывает на сколько процентов увеличивается объем воды по сравнению с исходным.


Все статьи