Одним из главных достоинств закрытого расширительного бака для отопительных систем является его компактный дизайн. Это устройство может быть установлено в любом доступном месте в системе, что упрощает его интеграцию. На схематических изображениях часто можно увидеть расширительный бак в контуре обратной трубы рядом с циркуляционным насосом. Такое расположение считается оптимальным, так как позволяет наиболее эффективно функционировать системе в целом.
Расширительные баки для отопления — выбор, настройка, монтаж
В процессе работы отопительной системы теплоноситель (жидкость, использующаяся для передачи тепла) постоянно меняет свою температуру: он как нагревается, так и охлаждается. При нагревании объем теплоносителя увеличивается, в то время как при остывании он уменьшается. Избыточный объем теплоносителя, возникающий в результате нагрева, перенаправляется в расширительный бак. Следовательно, основной функциональной задачей данного устройства является компенсация колебаний объема теплоносителя в системе.
В открытых системах отопления, которые обычно являются энергонезависимыми и основаны на гравитационном принципе, для этих целей часто используется любая емкость, предназначенная для этого. Наиболее распространённым вариантом является металлический бак, который устанавливается, как правило, на чердаке здания, и заполняется той же водой или теплоносителем, что и сама система отопления.
Современные здания, оснащенные настенными или напольными котлами (газовыми, работающими на твердом топливе и т.д.), в большинстве случаев используют закрытые системы отопления, где теплоноситель перекачивается под давлением. В таких системах циркуляционный насос отвечает за движение теплоносителя от котла к радиаторам, и не создает давления внутри всей системы. Давление в системе создается внешним насосом, который подкачивает в котел воду или антифриз через специальный клапан пополнения, находящийся в корпусе котла.
В закрытых системах отопления используют мембранные или диафрагменные расширительные баки. Мембранный бак состоит из металлического корпуса и внутренней эластичной мембраны. В воздушные отсеки между мембраной и корпусом бака закачивается воздух (или иногда инерционные газы), а сам теплоноситель поступает в мембрану через специальный порт. Некоторые мембраны являются полупроницаемыми, что позволяет удалять воздух, находящийся в теплоносителе. В этом случае вход для теплоносителя располагается внизу, а выход для воздуха — в верхней части бака.
Когда теплоноситель расширяется и создает давление на стенки мембраны, membrane также начинает увеличиваться и давить на воздух в отсеке. При этом объем воздуха уменьшается, а объем теплоносителя, растет. Этот принцип работы мембранного бак основан на характеристиках воздуха, который может сжиматься и расширяться, что значительно меняет занимаемый им объем. Вода, в свою очередь, практически не поддается сжатию, и тот факт, что она не может быть сжата или значительно расширена, приводит к увеличению давления теплоносителя при нагревании.
Расчет объема расширительного бака
Наиболее простой способ определения объема мембранного расширительного бака — это рассчитать его как 10% от общего объема теплоносителя в системе отопления. Для этого необходимо учесть объем всех труб, радиаторов и котла. Также возможен вариант, когда объем измеряется непосредственно во время первого заполнения системы. Рекомендуется устанавливать резервуар с запасом, что будет более целесообразным, чем использовать бак меньшего размера. По нашему опыту внедрения систем отопления, можно выделить следующие ориентировочные параметры:
- Для небольших домов с площадью до 150 м², в том числе с подогревом полов, подходят баки с объемом от 12 до 24 литров и более.
- Для домов площадью от 150 до 200 м² целесообразно устанавливать 24-литровый бак, однако предпочтительней будет использование 35-литрового с ножками, который стоит так же, как 24-литровый с комплектом для настенного монтажа.
- Для жилищ площадью от 200 до 400 м² подходят баки объемом 35 литров, но лучше выбирать 50-литровый. Разница в цене и занимаемой площади незначительная.
Более точный метод расчета объема расширительного бака можно выразить при помощи формулы:
- Максимальное рабочее давление, Pmax (обычно соответствующее максимальному давлению в котле),
- Начальное давление, Rmin (это давление в расширительном баке, указанное в техническом паспорте устройства),
- Коэффициент теплового расширения E (для воды он равен 0,04 или 0,05; для антифриза это значение зависит от конкретного продукта и в большинстве случаев колеблется в пределах 0,1-0,13),
- C — Объем отопительной системы.
Давление воздуха в расширительном мембранном баке
Давление в расширительном баке системы отопления должно быть установлено на 0,2-0,3 бар (приблизительно 0,2 атмосферы) ниже, чем рабочее давление всей системы. Рабочее давление в домах с настенными или полууправляемыми котлами составляет, как правило, 1,5 бар. Для некоторых приборов оно может быть ниже 1 бар, поэтому важно ознакомиться с документацией на котел. Как правило, для корректной работы системы отопления, давление воздуха должно находиться в пределах 1,2-1,3 бар, что можно измерить стандартным манометром, подключенным к ниппелю на верхней части резервуара. Ниппель часто скрыт под защитным пластиковым колпачком, который необходимо открутить для доступа. Данный ниппель, по своей конструкции, аналогичен автомобильному клапану и также может быть использован для сброса избыточного давления. Для увеличения давления в системе можно применить насос или компрессор.
Некоторые производители рекомендуют проверять манометр на наличие воздуха в баке хотя бы раз в месяц, но, согласно практике, это требование игнорируется. Чтобы предотвратить быструю поломку мембраны, рекомендуется проверять уровень воздуха не реже одного раза в шесть месяцев.
При проведении настройки и проверки давления в расширительном баке важно гарантировать отсутствие давления от системы отопления на мембрану. Это означает, что либо давление в системе должно быть сброшено до нуля, либо следует отделить бак от системы с помощью запорного клапана, а давление теплоносителя должно быть сброшено через предохранительный клапан, установленный между резервуаром и запорным клапаном (шаровым краном). Если система собрана с ошибками, необходимо будет либо сбросить давление в системе полностью, либо разгерметизировать бак, для его демонтажа.
При нагревании вода не только увеличивает свой объем, но и создает дополнительное давление. Когда резервуар в отопительной системе изначально заполнен, лишняя жидкость будет сбрасываться.
Нормальное давление
Чтобы узнать стандартное давление, которое должно поддерживаться в расширительном баке системы водоснабжения, следует обратиться к инструкции эксплуатации вашего устройства. Обычно оно варьируется от 1 до 3 бар.
Необходимое значение также зависит от высоты расположения резервуара относительно основной сети водоснабжения, к которой он подключен. В соответствии со стандартами, резервуар должен находиться на высоте, создающей разницу давления не менее 0,2 атмосферы. Если же оба элемента находятся на одном уровне, то данной разницы будет достаточно.
Если высота между расширительным баком и системой отопления составляет 12 метров, необходимо добавить одну атмосферу на каждые 10 метров. Следовательно, в таком случае давление внутри бака, превышающее уровень водопроводной воды на 0,2 + 1,2 = 1,4 атмосферы, является нормой.
Как измерить давление в расширительном бачке
Существует несколько методов для проверки давления газа в расширительном бачке. В случае, если манометр установлен на внешней стороне устройства, шкала прибора будет демонстрировать текущие показатели давления. Рекомендуется предварительно удостовериться в его работоспособности: закройте вентили, отсоединив резервуар от системы водоснабжения. Через 10 минут выполните накачку и сдувание, наблюдая за показаниями индикатора. Если стрелка движется плавно, значит манометр функционирует корректно.
Если же резервуар не оснащен встроенным манометром, необходимо использовать съемный, который должен иметь такое же соединение, как и клапан расширительного бачка, находящийся на его верхней части. Подсоедините манометр и убедитесь, что он надежно закреплен. Затем откройте коаксиальный клапан, чтобы манометр и резервуар образовали замкнутую систему. Стрелка на приборе покажет текущее внутреннее давление.
Регулировка показателей
Иногда давление в расширительном бачке может снизиться, и его необходимо подкачать для поддержания необходимой производительности устройства. В каждом мембранном баке предусмотрен запорный кран, в который можно подключать велосипедный или автомобильный насос, либо баллон со сжатым газом.
Мембранный бак для подачи воды может быть накачан вручную или с использованием автоматического насоса. При использовании баллона со сжатым воздухом дополнительных усилий не потребуется. Просто подключите его с помощью специализированного шланга к баку и откройте вентиль баллона, чтобы освободить газ, который под давлением сам заполнит пространство расширительного бака.
Обязательно следите за манометром и закройте клапан сразу после достижения требуемого давления в баке.
Автономность является обязательной характеристикой современных систем отопления и водоснабжения. Чтобы минимизировать затраты на контроль за системой отопления и избежать частых проверок, устанавливается аккумулятор давления. Важно, чтобы давление в расширительном баке водоснабжения имело оптимальное значение. Это необходимо для обеспечения стабильной работы системы и предотвращения ненужного назначения технического обслуживания.
Герметичный резервуар состоит из двух отсеков, разделенных резиновой мембраной. Один отсек предназначен для теплоносителя, а другой – для сжатого воздуха.
Какой оптимальный уровень антифриза в расширительном бачке?
Автовладельцы часто задаются вопросом о том, какой должен быть уровень антифриза в расширительном бачке автомобиля. Следует ли наполнять охладительную жидкость до края или достаточно поддерживать уровень между минимальными и максимальными отметками? Давайте детально разберемся, какой уровень антифриза считается оптимальным.
Принцип работы системы охлаждения
Принцип действия системы охлаждения двигателя очень прост и заключается в том, что она состоит из нескольких ключевых компонентов: радиатора, термостата, насоса, расширительного бачка и замкнутого контура, по которому циркулирует антифриз или охлаждающая жидкость. Движение жидкости обеспечивается насосом, который приводится в действие с помощью зубчатого ремня, перекачивающего антифриз через систему. Жидкость поглощает тепло от двигателя и затем попадает в радиатор, где происходит ее охлаждение.
Когда двигатель холодный, охлаждающая жидкость сначала циркулирует по малому контуру. Как только двигатель достигает рабочей температуры, термостат открывает большой контур, позволяя охлаждающей жидкости циркулировать эффективнее и защищая двигатель от перегрева. Важно отметить, что объем охлаждающей жидкости также зависит от её температуры. При нагреве антифриз может расширяться, и избыток объема переходит в расширительный бачок.
Современные автомобили часто комплектуются расширительными бачками, имеющими специальный дренажный клапан, который позволяет сбрасывать давление воздуха и предотвращает повреждение всей системы перегревом двигателя. Именно поэтому крайне не рекомендуется открывать крышку расширительного бачка при работающем или горячем двигателе.
Чем опасен большой объём охлаждающей жидкости?
Некоторые начинающие автомобилисты совершают ошибку, перегружая систему антифризом с максимальным риском, доверяя что это поможет предотвратить перегрев двигателя и его повреждение. Однако при избыточном количестве жидкости давление в системе повышается, что может вызвать утечки в соединениях и даже разрушение пластикового бачка при перегреве двигателя.
Если давление в системе достигает слишком высоких значений, антифриз может вытекать из-под сливной крышки. Это приводит к неэффективному сгоранию и перегреву, что может стать причиной замены поршневого узла — ремонта, по времени и стоимости сопоставимого с капитальным ремонтом. Однако такие поломки можно избежать, поддерживая правильный уровень охлаждающей жидкости в системе.
Если давление в системе избыточное, это также негативно сказывается на функционировании термостата и насоса. В таких условиях насос не может работать должным образом, в результате чего давление в его рабочем колесе возрастает, и конструкция выходит из строя, что влечет за собой необходимость дорогостоящего ремонта двигателя. Аналогичные проблемы могут возникнуть не только при высокой, но и при низкой температуре антифриза.
Во избежание подобных проблем каждый автовладелец должен следить за уровнем антифриза в расширительном бачке и стремиться держать его между минимальной и максимальной отметками. При понижении уровня охлаждающей жидкости необходимо произвести диагностику, определить наличие утечек и провести необходимый ремонт автомобиля.
Неправильное давление в системе охлаждения может привести к перегреву двигателя. Чем больше антифриза находится в системе, тем лучше осуществляется его охлаждение; но в условиях повышенного давления насос и антифриз не могут функционировать эффективно, что, в свою очередь, может привести к перегреву двигателя. С этой проблемой возникают различные затруднения, связанные со смазкой в каналах и уплотнениях, что может требовать сложного и дорогостоящего капитального ремонта.
Выводы
Автовладельцам следует помнить, что как низкий, так и высокий уровень антифриза в расширительном бачке могут негативно сказаться на работе автомобиля. Это приводит как к недостаточному охлаждению, так и к повреждениям системы охлаждения в целом. Обязательно нужно следить за состоянием системы, оперативно доливать антифриз и использовать только качественное охлаждающее средство, заменяя его в соответствии с указаниями производителя автомобиля.
Герметично закрытый бак, несмотря на разные функции в разных системах, похож по конструкции. Он состоит из стального корпуса, внутри которого две камеры разделены резиновой мембраной. Один отсек предназначен для теплоносителя, другой заполнен сжатым воздухом.
Регулировка гидробака в обвязке водонагревателя
На гидравлические резервуары возложена специальная функция. Давление воздуха в них должно быть немного больше, чем в системе отопления, и составлять на 0,2 бар выше стандартного значения.
Таким образом, если насос воздействует на 3,5 бар, гидравлический резервуар необходимо уставливать на 3,7 бар. Первоначальная проверка и настройка должна производиться еще до запуска системы, пока резервуар не заполнен теплоносителем.
Состояние, когда в камере жидкости не имеется — это обычная ситуация. Она заполняется только тогда, когда вода в трубопроводной системе нагревается. Отсутствие давления на мембране резервуара приводит к его наполнению теплоносителем, что противоречит правилам эксплуатации. В таком случае необходимо отключить систему и слить ее, затем провести повторную настройку расширительного бачка.
Гидробак открытого типа
Конструкции открытых гидравлических баков считаются устаревшими, так как они не обеспечивают полной автономности и лишь минимально prolongируют период между необходимыми техническими обслуживаниями. Нагрев жидкости может приводить к ее испарению, а дополнительный объем необходимо периодически компенсировать путем дозаправки хладагента. В открытых системах не используются перегородки или прокладки, а давление создается за счет размещения резервуара на более высоком уровне (в чердачных помещениях, под крышей и т.д.).
В открытых расширительных бачках отсутствует давление воздуха. Принцип расчета давления основывается на том, что каждый метр водяного столба создает давление 0,1 атмосферы. Однако имеется возможность автоматизировать процесс добавления воды, установив поплавок, который, когда опускается, открывает кран, а при наполнении бака поднимается и закрывает его. Тем не менее, даже в этом случае должны выполняться периодические проверки системы.
Правила обслуживания гидробака
Проверка состояния гидробака в первую очередь заключается в измерении давления в воздушной камере. Манометр необходимо проверить на работоспособность, должен он иметь точность 0,1 бар. Для проверки можно использовать манометр для шин автомобиля. Было бы удобно, если бы шкала прибора показывала также значения в атмосферах, это исключит необходимость пересчета давления в случае, если в документации указаны другие единицы измерения.
Если во время накачивания давление не повышается, это может указывать на неисправность поршня или мембраны, которые требуют замены. При осмотре следует проверить состояние ниппеля и клапанов — они должны быть герметично закрыты.
Важно, чтобы все используемые элементы соответствовали параметрам, установленным производителем. Хотя необходимости проверять наличие утечек нет, в газовой камере давления должны сохраняться достаточно длительное время после накачивания.
Местоположение бака также имеет значение. Пузырьки воздуха поднимаются вверх под воздействием теплоносителя и не должны попадать назад в резервуар, так как это может повлиять на давление в закрытой системе отопления.
Видео описание
Посмотрите видео, где освещаются возможные места установки расширительных баков:
Варианты ёмкости для расширяющейся теплоносителя
Открытые расширительные баки имеют определяемый объем и простую конструкцию. Они закрыты герметичной крышкой, что предотвращает попадание загрязняющих веществ в теплоноситель. Давление в них всегда равно атмосферному давлению из-за возможности утечки. В зависимости от конструкции к резервуару может подводиться одно или более соединений.
Открытые бачки различаются по своим размерам и полностью готовы к эксплуатации. Изготавливаются из оцинкованной или нержавеющей стали, при этом используемый материал обеспечивает защиту от коррозии. Часто специализированные компании предлагают решения по их строительству из листового материала. В отдельных случаях можно встретить даже сборные металлические или пластиковые бочки с носиками.
Существует несколько распространенных систем для открытых резервуаров. Одним из самых простых является резервуар с носиком внизу, предназначенный для подключения к системе отопления дома.
При таком устройстве теплоноситель не может циркулировать в резервуаре. Вода заполняет бак до его середины. Если уровень жидкости в системе меняется, это влияет и на уровень в баке.
Регулярная проверка уровня влаги в резервуаре необходима, так как жидкость имеет тенденцию к испарению. В противном случае могут возникнуть воздушные пробки в системе, в частности, «дроссельные точки» в радиаторах.
Для визуального контроля уровня жидкости в баке к его нижней части прикрепляется трубка с вертикально установленной прозрачной трубкой, что позволяет наблюдать за объемом воды в резервуаре.
Открытая система отопления зачастую устроена таким образом, что резервуар размещен на чердаке. Это позволяет скрыть его в интерьере здания. В этом случае для проверки уровня не потребуется использования высокой лестницы или других инструментов — резервуар будет находиться на уровне с чердаком.
Существуют и другие методы визуального контроля уровня жидкости в резервуаре: две концевые насадки могут быть вставлены в резервуар, и одна из них будет показывать максимальный уровень заполнения. Она расположена в верхней части и служит в качестве переливного отверстия, которое соединяется со шлангом, выводящим в канализацию. В некоторых случаях может использоваться перелив для сброса избыточной жидкости в землю в зависимости от конструкции системы и пожеланий заказчика, а также от компании, осуществляющей установку системы отопления.
Нижний отвод служит для подключения трубы, расположенной внутри жилого помещения. В удобном для использования месте устанавливается шаровой кран на этой трубе. Этот отвод предназначен для соблюдения минимального уровня жидкости в резервуаре. Владелец может открыть кран для проверки того, требуется ли материально фиксировать систему, что делается, когда из шланга не течет вода. Чтобы заполнить бак, жидкость заливается до тех пор, пока она не начнет вытекать через верхний отвод.
Закрытый расширительный бак системы отопления представляет собой герметично закрытую емкость. В связи с этим давление внутри сети steigt до определенного уровня, и для безопасной работы цепи требуется дополнительно установить специальное оборудование. К такому оборудованию относятся:
- Предохранительный клапан, который срабатывает при достижении предельного давления,
- Автоматическое устройство для вентиляции,
- Приборы для контроля и измерения давления (манометры).
Установка этих устройств в системе закрытого отопления является обязательной. Это единственный способ обеспечить необходимый уровень безопасности во время работы системы.
Конструкция и принцип функционирования бачка в закрытом исполнении
Герметичный резервуар имеет два отсека, разделенные резиновой мембраной. Один отсек содержит теплоноситель, другой — сжатый воздух.
Большинство резервуаров в закрытом исполнении имеют классическую цилиндрическую форму и производятся в красном цвете, чтобы избежать путаницы с емкостями для системы водоснабжения, которые часто изготавливаются в синем цвете. Они называются гидравлическими аккумуляторами и также имеют схожую конструкцию, но предназначены для различных температур. Также следует помнить, что давление, создаваемое в расширительном баке системы водоснабжения, отличается от давления в отопительной системе, так как обе системы работают с различными температурами атмосферы.
Резервуары, используемые для хранения воды, в системах водоснабжения способны защитить системы от скачков давления, могут служить для хранения запасов воды, а также как часть автоматических насосных станций. Такие насосные системы в связке с резервуарами позволяют автоматизировать доступ к воде, уменьшая количество запущенных насосов и тем самым продлевая срок службы всей системы.
Резервуары различаются по типу установки (вертикальные или горизонтальные), объему, а также по материалам (углеродная или нержавеющая сталь). Некоторые модели могут быть оснащены встроенным манометром для удобного контроля давления в воздушной камере резервуара.
Мембранный расширительный бак для котлов изготовлен с резьбовым патрубком для заключения в систему отопления загородного дома. К резервуару также присоединяется ниппель, используемый для накачивания воздуха. Таким образом, всегда можно создать необходимое давление в закрытом баке системы отопления, которое должно быть на 0,2 бар ниже давления, создаваемого скачком жидкости в отопительной сети. Например, если в неотапливаемом контуре давление составляет 2 бар, в резервуар нужно накачать воздух с давлением 1,8 бар. Чтобы быть уверенным в правильности давления в расширительном баке системы отопления, рекомендуется проверять это значение в самой тепловой сети перед введением системы в эксплуатацию.
Расчет объема закрытого бачка
Объем мембранного расширительного бака является важной величиной, влияющей на выбор конкретного устройства для отопительной сети. Для правильного расчета применяется следующая формула:
V = (Vc * k) / D,
где:
- Vc — объем теплоносителя в контуре отопления,
- k — коэффициент расширения теплоносителя при повышении температуры,
- D — величина, определяющая эффективность расширительного бака.
Если в качестве теплоносителя используется антифриз, коэффициент расширения зависит от температуры и количества гликоля в составе жидкости, необходимые значения выбираются из справочной литературы.
Коэффициент расширения антифриза на основании температуры представлен в таблицах.
Формула используется для вычисления вместительности резервуара:
D = (Pm — Pn) / (Pm +1).
Параметры обозначаются следующим образом:
- Pm — максимальное давление в отопительном контуре коттеджа (обычно не превышает 3 атм., часто соответствует рабочему давлению предохранительного клапана),
- Pn — давление заранее заданного значения в воздушной камере (рассчитывается с учетом высоты системы, где на 5 см должно приходиться 0,5 атм).
Специалисты рекомендуют устанавливать расширительный бак, объем которого был вычислен по функциям, как минимум соответствующий одной десятой от общего объема теплоносителя.
Для упрощения достижения данной цифры большинство расчетов объема расширительного бака для отопления проводятся онлайн. Рекомендуется использовать услуги как минимум трех сайтов, чтобы получить более точные результаты по этому параметру.
Помимо этого, можно использовать электронный калькулятор для приблизительного определения объема расширительного бака теплоносителя. Владельцы домов могут вводить точный или приблизительный объем жидкости в системе, основанный на мощности котла. Специалисты по отоплению рекомендуют брать в расчет значение не менее 12 литров независимо от результата, полученного на калькуляторе.
