Расширительный бак для отопления

Расширительный бак для отопления
В системе отопления очень важным элементом является расширительный бак для отопления. Служит такое устройство для того чтобы принимать излишки теплоносителя в тот момент, когда он расширяется, таким образом предотвращая разрывание трубопровода и кранов.

bak

 

Принцип функционирования расширительного бака для отопления состоит в следующем: когда температура теплоносителя поднимается на 10 градусов, то объем его увеличивается примерно на 0,3%. При нагревании воды с 10 оС до 80 оС ее объем увеличивается примерно на 4%. Так как жидкость – не сжимается, то появляется излишнее давление, которое нужно компенсировать. Именно для этого и устанавливается расширительный бак.

 

 

Нельзя также забывать, что закрытый расширительный бак состоит из двух частей, в одну из которых поступает избыток расширяющегося теплоносителя, а в другую под давлением закачан газ или воздух.

1361122993_membrannyy-rasshiritelnyy-bak-refleks

 

 

 

 

Виды расширительных баков
В различных системах отопления применяются разные виды расширительных баков. Раньше в системах, не имеющих циркуляционных насосов, использовался открытый расширительный бак для отопления. Но такие баки имели множество недостатков, поэтому в настоящее время их применяют очень редко. Из-за того, что в такой расширительный бачок для отопления попадает воздух, появляется коррозия, а также жидкость испаряется быстрее и ее необходимо постоянно пополнять. Такой бак должен быть поставлен в самой верхней точке системы отопления, а это не всегда можно легко и просто реализовать.
Открытый расширительный бак для отопления

CIMG6356223
В таких системах отопления, где носитель тепла циркулирует с помощью насоса, ставится закрытый расширительный бак для отопления, расчет здесь делается на то, что это герметичная емкость, которая обладает эластичной мембраной внутри. Мембрана (баллонная или диафрагменная) разделяет бачок на две части. В одну часть закачивается воздух или инертный газ под давлением, а другая часть предназначена для излишков теплоносителя. Мембрана внутри бака – эластичная, поэтому при попадании теплоносителя туда объем воздушной камеры становится меньше, давление в ней растет, таким образом компенсируя высокое давление в отопительной системе. При остывании же совершается обратный процесс.

Устройство закрытых расширительных баков

Rascshiritel-bak-3
Закрытый расширительный бачок для отопления плоский бак может быть фланцевым (иметь сменную мембрану) и с несменной мембраной. Второй вид пользуется достаточно большим спросом из-за относительно низкой стоимости. Но фланцевые расширительные баки во многом лучше – давление здесь может быть больше, а если разорвется мембрана, то можно ее заменить.
Фланцевый расширительный бак системы отопления может быть как вертикальным, так и горизонтальным.
Здесь жидкость, когда поступает в бак, не имеет контакта с металлической поверхностью, так как находится внутри мембраны. Если мембрана повреждается, заменить ее можно через фланец.

Вертикальные и горизонтальные фланцевые бачки

zzz1
Баки, в которых не предусмотрена сменная мембрана, она закрепляется жестко по всему периметру. Диафрагма с самого начала прижата к внутренней поверхности, так как объем расширительного бака для отопления полностью заполнен газом. После этого давление в расширительном баке отопления увеличивается, а жидкость идет вовнутрь. Когда система запускается, давление может резко повыситься, поэтому именно в этот момент мембрана может повредиться.

 

Выбор расширительного бака
Выбор расширительного бака для отопления – это ответственное дело. При этом следует обязательно уделить внимание не только на его типу и размеру, но и на мембране – важны такие показатели: устойчивость к процессу диффузии, диапазон рабочей температуры, долговечность, соответствие санитарным требованиям.

Сегодня на рынке представлен большой спектр, расширительных баков для системы отопления.
Кроме этого, необходимо определить соотношение границ диапазона давления, которое предельно допустимо. Обязательно нужно уточнить перед покупкой бака, соответствует ли он существующим нормам качества и безопасности.
Расчет объема бака
Прежде всего, определим зависимость необходимого объема и параметров, которые на него влияют. При расчетах нужно учитывать, что чем более будет емкость отопительной системы и чем выше максимальная температура носителя тепла в ней, тем бак должен быть больше. Чем выше допустимое давление в расширительном бачке отопления, тем он может быть меньше. Конечно же, методика расчета достаточно сложная, поэтому лучше проконсультироваться со специалистом. Ведь ошибка в выборе расширительного бака может вызвать частое срабатывание клапана предохранения или другие неприятности.
Расчет объема производится по специальной формуле. Здесь основная величина – это суммарный объем теплоносителя, который присутствует в отопительной системе.
Учитывая устройство расширительного бака, его объем рекомендуется подбирать как 10 — 12% от объема всей воды в отопительной системе дома:
• в трубах;
• в отопительных приборах;
• в теплообменнике котла;
• небольшой начальный объем воды, которая с начальной температурой под давлением попадает в сам бак (статическое давление в системе обычно выше, чем давление воздуха в экспанзомате)

Чтобы произвести более точный расчет такого устройства, как вакуумный расширитель для отопления, применяется формула: Объем бака = (Объем воды системы отопления * Коэффициент расширения теплоносителя) / Эффективность расширительного бака. Коэффициент расширения для воды равняется 4% при ее нагреве до 95 градусов. Для определения эффективности бака применяется еще одна формула: Эффективность бака = (Наибольшее давление в системе – Первоначальное давление в воздушной камере) / (Наибольшее давление в системе + 1).

bak_4
Коэффициенты полезного объема расширительного бака

эффективный полезный объем расширительного бака — количество воды, которое бак может в себя принять и затем вновь отдать системе. Оптимальность этого показателя можно достичь только при правильной настройке бака.
На что влияет этот показатель?
Если сказать просто: от него напрямую зависит объем воды в расширительном баке («запас» бака) и, следовательно, объем воды, который он может отдать обратно системе.
Когда это нужно?
В результате небольших протечек (по капле) или испарения, воды в системе становится меньше. И, пока у бака есть запас воды, он отдает ее системе, давление не падает. Но как только этот запас заканчивается, а процесс потери теплоносителя продолжается. Это приводит к понижению давления и срабатыванию автоматики котла. Система останавливается или же просто не может работать, так как объем воды в ней недостаточен.
Согласитесь, что есть разница, может ли ваш бак при неправильной настройке может взять в себя 100 г воды или он способен компенсировать потери литрами, способствуя тем самым функционированию системы отопления, пока не будет устранена течь, и вновь не будет подпитана система.
Особенно это актуально для загородных домов, где владельцы не живут регулярно, и тогда возникает опасность преждевременной остановки системы отопления и ее разморозки.
Та же способность бака компенсировать объем теплоносителя просто необходима, когда автоматически или вручную понижается температура котла. Теплоноситель нагревается до меньшей температуры, объем его становится также меньшим. И вот тут-то приходит на помощь экспанзомат.
Настраиваем бак для работы в системе отопления
Здесь же мы приведем основные принципы настройки бака.
Настраивая бак, мы имеем дело с разными видами давлениями, которые нужно согласовать друг с другом:
• Pст — статическое давление системы (равно высоте столба воды, обусловленное, в свою очередь, высотой системы отопления от точки подсоединения бака до верха последнего самого верхнего элемента);
• P0 — давление воздуха в воздушной камере бака;
• Pнач — начальное давление подпитки;
• Pрасш — давление, создаваемое в системе в результате расширяющейся в объеме воды;
• Pкон — давление, которое создается в результате дополнительной подпитки во время выведения системы отопления на верхний рабочий режим по температуре. (Когда в системе участвует давление расширения);
• Pкл — давление предохранительного клапана (для частных домов 3 бара);
• Pмакс — максимальное рабочее давление, на которое рассчитан самый чувствительный элемент системы (обычно теплообменник котла).
Что нужно сделать перед настройкой бака
Все перечисленные виды давления должны быть представлены в барах (1 бар = 10 м). Возьмем за основу двухэтажный дом с высотой отопительной системы 4 м.
Бак должен быть отсоединен от системы отопления или перекрыт краном. Давление в водяной камере должно быть сброшено. При закачке воздуха, давление системы не должно оказывать своего влияния, в противном случае бак не удастся настроить.
То же самое обязательно нужно сделать, когда перед началом отопительного сезона вы проверяется давление в баке, или же когда у вас есть подозрения, что бак перестал работать — прохудилась резиновая груша.
Слева мы предлагаем схему подключения бака к системе отопления.
Есть ли разница, как устанавливать бак: водяным патрубком вверх или вниз? С точки зрения его работы и динамики изменения давления в системе отопления разницы никакой нет. Но вот с точки зрения его работы: в случае неисправности мембраны (когда она прохудилась) — разница есть.
Если бак подключить к системе отопления водяным патрубком вверх, то в случае неработоспособности мембраны бак не сможет отдать воду системе, хотя будет наполнен водой.
А если его подключить наоборот (водяным патрубком вниз), то даже в неисправном виде расширительный бак все еще сможет отдать теплоноситель.
Настройка бака
Начинаем с Pст = 4 / 10 = 0,4 бар;
Далее нам нужно создать давление P0 (накачать воздух в соответствующую камеру расширительного бака).
Какое давление P0 необходимо накачивать? Воспользуемся формулой
P0 = Pст+ 0,2 бар, или P0 = 0,4 + 0,2 = 0,6 бар.
Согласно рекомендациям  P0 > или = 1 бар.
Поскольку высота дома у нас небольшая и сумма Pст и P0 меньше 1 бара, принимаем значение P0 = 1 бар.
Устанавливаем бак в систему или открываем запорную арматуру.
Затем открываем вентиль подпитки и создаем начальное давление в системе Pнач.
До какого значения? В этом нам помогут следующие рекомендации:
Pнач > или = P0 + 0,3 бара или Pнач = 1 + 0,3 = 1,3 бар.
Теперь включаем котел, разогреваем систему до расчетной температуры, предположим 80 оС, и удаляем воздух из системы, наблюдая по манометру за тем, как создается новое давление — давление расширения Pрасш, которое достигнет некоторого значения.
И, наконец, снова включаем подпитку и доводим давление в системе до Pкон, которое должно быть согласно формуле:
Pкон < или = Pкл — 0,5 бар или Pкон = 3 — 0,5 = 2,5 бар.
Все, расширительный бак готов к работе!
Несколько важных замечаний:
• Не всегда нужно открывать подпитку второй раз. Нужно ориентироваться по манометру. Если у вас в системе стоит предохранительный клапан на 3 бара, а манометр уже показывает давление в разогретой системе 2,5 бара, то открывать подпитку второй раз не нужно.
• Проводя подпитку разогретой системы необходимо помнить об опасности создания теплового шока для котла. Когда стенки котла, разогретые до высокой температуры, получают холодную воду, происходит внутренние напряжения в самом металле, что в случае с чугунным котлом может привести к трещинам и соответственно к порче котла. Подпитывать горячей водой нужно, когда система остыла до 40 оС или же, когда подпитка врезана на значительном удалении от самого котла.
• Поднимая давление в системе, даже на небольшой уровень, нужно учитывать элементы системы отопления, которые вы установили. Рабочее давление системы ни в коем случае не должно превышать максимально допустимое для самого чувствительного элемента (смотрите паспорта производителей).
• Если мы проверим заводскую настройку расширительных баков, сравнив ее с приведенными здесь рекомендациями, то обнаружим, что эта настройка вполне приемлема для большинства систем отопления частных домов.
«Для чего же тогда все эти выкладки?», — спросите вы. «Зачем все усложнять?»
Отвечаем. Выкладки нужны, чтобы понимать механизм настройки расширительного бака в случаях:
• когда упало или совсем отсутствует давление в воздушной камере;
• когда принимается решение поменять мембрану бака;
• когда нужно настроить расширительный бак для нетипового объекта.
Таким образом, вакуумный расширительный бак отопления подбирается с учетом характеристик прочности и температуры, которые не должны быть выше допустимых показателей в месте подключения. Объем бака может либо равняться, либо быть больше того результата, который получился в итоге вычислений.

Установка расширительного бака
Монтаж расширительного бака системы отопления делается в соответствии с проектом и инструкцией. Лучшим вариантом для вас будет, чтобы это осуществил специалист. Если такой возможности нет, то хотя бы проконсультируйтесь с ним. Установка расширительный бак для отопления, если он открытого типа, производится в самой верхней точке системы отопления. Закрытый бак можно ставить практически в любом месте, но не непосредственно после насоса.

rasshiritelnyj-bak-zakrytogo-tipa

Один из вариантов установки расширительного бачка в систему отопления
Необходимо особое внимание уделить такому вопросу, как крепление расширительного бака отопления, так как масса бака, который заполнен водой, существенно увеличивается. Также важный момент – это возможность и удобство обслуживание бака, свободный доступ к нему.
Обслуживание расширительного бака
Нельзя преуменьшать роль такого устройства, как расширительный бачок системы отопления инструкция этого прибора предоставляет перечень правил его обслуживания. К ним относят:
• Один раз в полгода необходимо проверять бак на внешние повреждения – коррозию, вмятины, подтеки. Если вдруг такие повреждения найдены, то обязательно нужно устранить их причину.
• Один раз в полгода нужно проверять начальное давление газового пространства на соответствие расчетному показателю.
• Один раз в полгода проверяется целостность мембраны. В случае обнаружения ее нарушения нужно заменить ее (если такая возможность предусмотрена).
• Если бак не будет использоваться долгое время, то нужно держать его в сухом месте, слив из него воду.
Далее о том, как проверить расширительный бак отопления – его начальное давление газового пространства. Для этого следует отключить бак от отопительной системы, дренировать с него воду, к ниппелю газовой полости подключить манометр. Если давление ниже, чем то, которое было установлено тогда же, когда происходила настройка расширительного бака для отопления – через этот же ниппель бак нужно накачать компрессором.

Показания манометров при правильной работе расширительного бака

otoplenie-nasos-cirkuljacija2
Проверка целостности мембраны – это тоже важный момент. Если вдруг во время проверки давления газового пространства после того, как вы дренировали воду, через дренажный кран идет воздух, а давление в газовой полости уменьшилось до атмосферного – то мембрана пробита.
Чтобы заменить мембрану, нужно пройти несколько этапов. Первым делом, бак отсоединяется от отопительной системы, затем его нужно дренировать. Далее давление газовой полости сбрасывается через ниппель. Фланец мембраны демонтируется. Находится он в области патрубка для соединения с трубами. Мембрана, входящая в устройство расширительного бака для отопления, извлекается из отверстия внизу корпуса.
Затем нужно проверить внутреннюю часть корпуса, чтобы там не было загрязнений и коррозии, если они есть – нужно их удалить и промыть водой, после чего высушить. Чтобы убрать коррозию, нельзя использовать средства, включающие масла! Держатель мембраны вставляется в отверстие вверху мембраны. Болт вворачивается в держатель мембраны, она ставится в корпус, а держатель отводится в отверстие в дно корпуса. Затем держатель фиксируется гайкой. После этого на корпус ставится фланец мембраны.