Расчет расширительного бака для отопления закрытого и открытого типа

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ Facebook Twitter Ok Google+ Pinterest Vk

Одна из важнейших частей системы! Расширительный бак для отопления открытого типа

Одним котлом не обойтись! Выбор жидкости для отопления частного дома Круглый год тепло как на курорте вместе с антифризом для системы отопления загородного дома! Как заставить воду двигаться? Подключение циркуляционного насоса к системе отопления Привратник на пути горячей воды: функция и принцип работы элеваторного узла системы отопления Простой выход из сложной ситуации: как сделать отопление из водонагревателя своими руками? Страховка никогда не помешает: выбор источника бесперебойного питания для насоса отопления

Для чего нужен расширительный бачок

В зависимости от погодных условий и климатического режима в помещении, теплоноситель, который циркулирует по трубам отопления, нагревается в большей или меньшей степени. При интенсивном прогреве он расширяется и образует излишний объем, который может создать давление, превышающее максимально допустимое для работы системы. Установка в отопительную магистраль расширительного бачка как раз и нужна для временного удаления этих излишков жидкости.

Закрытая система отопления с установленным расширителем

Двухконтурный котел обычно имеет свою собственную емкость для отвода теплоносителя, вместимости которой вполне достаточно для среднестатистических условий работы.

Но если в вашем доме много отапливаемых помещений, а в качестве батарей хотя бы в некоторых из них используются металлические трубы, то жидкости в нормальном режиме требуется гораздо больше, а значит и увеличение объема при расширении будет более ощутимым. Поэтому встроенного расширительного бачка может не хватить, и тогда потребуется установка дополнительного резервуара.

Зачем нужен расширительный бак

Каков принцип работы контурного отопления в доме? В трубах и батареях по периметру здания циркулирует теплоноситель, чаще всего это вода, он нагревает радиаторы, которые, в свою очередь, отдают тепло комнатам. Если вы учились в школе, то знаете, что жидкость при нагревании расширяется, а при остывании сжимается. Так и вода в замкнутой системе отопления постоянно меняет свой объём в зависимости от нагрева. При высокой температуре она может разорвать герметичный контур, а при охлаждении, если есть свободный доступ воздуха, образуется воздушная пробка.

Чтобы не сталкиваться с такими проблемами, придумали размещать в каком-то месте контура ёмкость. Излишки воды при увеличении её объёма могут временно поступать в эту ёмкость и сливаться обратно при остывании системы.

Так что без расширительного бачка ни одна система отопления с жидким теплоносителем работать не будет. И не важно, что течёт в ваших трубах: вода или масло.

Остается только выяснить: какой именно экземпляр из многочисленных видов ёмкостей выбрать, чтобы, как говорится, поставить и забыть.

Предназначение и принцип работы

В процессе функционирования системы отопления наблюдаются частые изменения температуры теплоносителя: она то скачет вверх, то, наоборот, уменьшается. При этом изменяется и объем жидкости. Когда жидкость нагревается, показатели давления в сети увеличиваются, подобное явление может спровоцировать образование гидроударов и разрушение отопительного прибора.

Во избежание таких неприятных ситуаций, излишнее количество теплоносителя вытесняется в расширительный бак. Нужно установить предохранительный клапан безопасности, через который будет уходить лишнее количество воды.

Больше информации о предохранительном клапане в системе отопления можно найти тут

Для того, чтобы кислород не растворялся в воде и на стенках трубопровода не образовывались коррозийные процессы, вода в бачке отделяется от воздуха посредством эластичной мембраны.

Принцип функционирования расширительного бака базируется на том, что когда показатели температуры теплоносителя увеличиваются на 10°С, его объем возрастает на 0,3-0,4 %. Поскольку жидкость не сжигается, образуется избыток давления, который направляется именно в расширительный бак.

Читайте также:  Как резать гипсокартон в домашних условиях

Назначение расширительного бака для воды

Расширительный бак для котла является обязательным элементом системы отопления, который защищает ее от поломок. Они могут возникнуть в результате увеличения давления и объема теплоносителя, что происходит при его нагревании.

Расширительный бак служит для накапливания жидкости в процессе работы системы

При повышении температуры жидкости в системе во время ее циркуляции, объем теплоносителя возрастает на 4-6%. Это довольно большое значение, которое может стать причиной возникновения мощного гидроудара, поскольку для сбора избытка жидкости в системе из труб и радиаторов нет свободного места. Для ее накопления используется расширительный бак, где теплоноситель остывает, и снова возвращается в систему. Это необходимо для восполнения ее полного объема.

Важно! В случае испарения жидкости необходимо пополнить ее запас в системе.

При возникновении гидроудара может произойти поломка радиаторов, фитингов, разрыв трубы и выдавливание прокладок, что потребует дорогостоящего ремонта. Расширительный бак представлен в двух разновидностях: открытого и закрытого типа. В первом случае конструкция представлена однообъемной емкостью, которая сообщается с атмосферой. Расширительный бак для системы отопления открытого типа устанавливается на самой высокой точке системы, что обеспечит естественное возвращение после остывания избытков теплоносителя обратно в сеть.

Расширительные баки закрытого типа представлены герметичными сосудами, у которых одна часть заполнена газом или воздухом, что находится под определенным давлением, а другая – жидкостью. При нагреве теплоноситель поступает в экспанзомат, сжимая при этом газ. После того как жидкость охладится, она снова возвращается в систему, а разница в объемах компенсируется газом.

Расширительный бак в обязательном порядке устанавливается в системах отопления, которые монтируются на больших площадях, которые характеризуются значительным объемом жидкости. Также расширитель необходим при большой длине труб для контроля давления в системе. Бак в обязательном порядке устанавливается при использовании газового котла, поскольку газ сильно нагревает теплоноситель, что способствует быстрому увеличению внутреннего давления.

Внутреннее обустройство расширительного бака объемом 25 л

Виды — Открытые баки

Открытые расширительные баки характеризуются тем, что устанавливать их необходимо исключительно в самой высокой точке отопительной системы. Таким местом может быть, к примеру, чердак. Но вот препятствие расширению теплоносителя – это не единственная функция такого вида устройств, поскольку они также препятствуют закипанию воды в трубах и восполняют ее запасы в тех случаях, когда по какой-либо причине произошла утечка.

Бак может быть использован как с естественной, так и с принудительной циркуляцией.

  • Если циркуляция естественная, то бак необходимо подсоединять к магистрали, по причине чего он «по совместительству» будет еще и воздухосборником.
  • Если же теплоноситель движется по системе принудительно, то бак подсоединяется уже к обратной трубе, дабы вода в системе не закипала.

В целом, открытый бак представляет собой резервуар, из которого выходят четыре трубки:

  1. Расширительная.
  2. Циркуляционная.
  3. Переливная.
  4. Сигнальная.

К отопительной системе ведет расширительная трубка, которая располагается вверху емкости. Также есть переливная трубка, необходимая в тех случаях, когда емкость переполняется и нужно увести воду в канализацию. Снизу, соответственно, есть сигнальная трубка, оснащенная запором, а циркуляционная нужна для того, чтобы теплоноситель в баке не замерзал, да и общая температура чтоб поддерживалась перманентно. При желании можно принять еще одну дополнительную меру, которая «подстраховывала» бы циркуляционную трубу – утеплить бак термоизолирующим материалом.

Читайте также:  Индукционные котлы отопления: свойства и цена

Важно! На сегодняшний день подобные баки практически не используются в отопительных системах ввиду большого количества недостатков.

Среди таких недостатков хотелось бы выделить следующие:

  1. Такие системы не приспособлены к высокому давлению.
  2. Их конструкция весьма громоздка и габаритна.
  3. По причине того что система открытая, в трубопровод наряду с водой попадает еще и воздух, оказывающий самое негативное влияние на поверхность труб – в скором времени на них образуется коррозия. Это же касается и прочих металлических элементов.
  4. Такие баки следует устанавливать только в самой высокой точке, а это, согласитесь, дополнительные расходы.

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.

Коэффициент увеличения объема воды/водогликолевой смеси в зависимости от температуры

Как известно из законов физики, все жидкости при нагревании расширяются (как, впрочем, и любые тела). Этот факт необходимо учитывать при расчете объема расширительного бака.

Вода увеличивается в объеме при нагреве до 950С на 4%. Это утверждение достаточно точное, поэтому им можно оперировать в расчетах без опасений.

Если в качестве теплоносителя используется водогликолевая смесь, картина несколько меняется – в зависимости от содержания этиленгликоля.

Расширительная емкость в отопительной система

В таком случае коэффициент расширения рабочей жидкости определяется следующим образом:

  • 4% х 1,1 = 4,4% – при содержании этиленгликоля в количестве 10% от общего объема теплоносителя;
  • 4% х 1,2 = 4,8% – если объем этиленгликоля в смеси составляет 20%, и т. д.

Вышеприведенные величины будут меняться в зависимости от того, до какой температуры разогревается теплоноситель. Например, при 80 градусах коэффициент расширения воды составит 0,0290. Если 10 процентов ее объема заместить этиленгликолем, коэффициент будет равен 0,0320. Смесь гликоля напополам с водой (50%) характеризуется коэффициентом расширения 0,0436.

Установка бака

Установить бак можно в любой части контура отопления, но наиболее правильной будет установка в котельной, рядом с отопительным котлом

Если монтаж отопительной системы производится собственными силами, то установка бака также не вызовет каких-либо сложностей. Установить бак можно в любой части контура отопления, но наиболее правильной будет установка в котельной, рядом с отопительным котлом.

Для установки бака понадобятся следующие инструменты и материалы:

Установка бака

Установка производится с учётом следующих правил:

  1. Устройство устанавливается таким образом, чтобы к нему был возможен доступ в любой время.
  2. В помещении, где будет установлен расширительный бачок, температура не должна опускаться ниже 0.
  3. На подводящей трубе следует установить вентиль, с помощью которого можно будет перекрыть подачу теплоносителя к баку.

Монтаж расширительного бака в систему отопления

Установка расширительного бачка осуществляется следующим образом:

  1. С отопительной системы полностью сливается вода.
  2. В отопительную систему монтируется тройник, на расстоянии не менее 1 метра от циркуляционного насоса.
  3. Если стена располагается слишком близко от тепловой магистрали, то необходимо сделать небольшую боковую отводку и повернуть трубу в вертикальном направлении.
  4. В месте вертикального изгиба необходимо поставить ещё один тройник и установить запорный кран. Такой монтаж позволяет, в случае необходимости, произвести слив теплоносителя только из расширительного бачка.
Читайте также:  Гидропневматическая промывка системы отопления

Маленькие бачки и резервуары среднего размера крепятся к стене с помощью специального хомута или кронштейна.

Установка бака

Большие баки устанавливаются на пол. При установке расширительного бачка, его следует располагать в вертикальном положении. Таким образом, достигается максимальная долговечность этого устройства. Не следует устанавливать устройство слишком высоко.

Во время эксплуатации необходимо время от времени контролировать состояние бака, а при установке его на высоте, делать это будет очень неудобно.

Гидроаккумулятор для систем ХВС

Основные функции гидроаккомулятора в системах холодного водоснабжения следующие:

  • Снижение количества включений насоса;
  • Демпфирование гидроударов и пульсаций воды при работе насоса;
  • Поддержание давления в системе в заданном диапазоне;
  • Подача воды потребителям в период пиковых нагрузок, которые выше производительности насоса.

Принцип работы гидроаккумулятора следующий: при включении насоса вода закачивается в бак до максимально установленного значения, после чего насос отключается благодаря срабатыванию реле давления. В течение периода расхода воды объем воды в баке уменьшается, а, следовательно, падает и давление в баке. После того, как давление упадет до минимально установленного значения насос включается и цикл повторится.

Производительность насоса, как правило, подбирается по максимальному требуемому расходу. Если гидроаккумулятор подобран правильно, то можно понизить производительность насоса до среднесуточной часовой производительности. При этом дефицит подаваемой насосом воды в пиковые периоды будет покрываться из гидроаккумулятора.

Объем гидроаккумулятора можно рассчитывать по формуле:

VГА = 16,5 · Qmax · (Рmах + 1) · (Рmin + 1) / n · (Рmах – Рmin) · (Р0 + 1), л  (5) ,

Гидроаккумулятор для систем ХВС

где:

Qmax – средний расход насоса, равный расчетному расходу воду в системе, л/мин;

Рmах – избыточное давление выключения насоса, установленное на реле давления, бар;

Рmin – избыточное давление включение насоса, установленное на реле давления, бар;

Р0 – избыточное давление предварительной накачки воздушной полости бака, как правило, принимаемое (Pmin – 0,5), бар;

n – максимально допустимое число включений насоса, указываемое в паспорте насоса (обычно n = 12–15), 1/ч.

Давайте рассмотрим пример. Допустим, что требуется расчитать объем гидроаккумулятора для системы с расчетным расходом 22 л/мин, при максимальных и минимальных давлениях на реле соответственно 4,5 и 2,5 бара.

VГА = 16,5 22 (4,5 + 1) (2,5 + 1) / 15 (4,5 – 2,5) (2,0 + 1) = 77,6 л

Согласно российских СНиП , объем гидроаккумулятора должен подсчитываться по следующей формуле:

VГА = Qhmax / 4n, м3 (6),

где:

Qhmax – номинальная часовая подача насоса, м3/ч, n = 6–10 1/ч.

В этом случае полезный объем воды в полости гидроаккумулятора определяется по формуле:

Vв = VГА · (Рmах – Рmin) / (Рmах + 1), л .(7)

Рассмотрим пример, который мы просчитали выше. Необходимо определить объем воды в гидроаккумуляторе при максимальных и минимальных давлениях на реле соответственно 4,5 и 2,5 бара.

Vв = 80 · (4,5 – 2,5) / (4,5 + 1) = 29 л

Гидроаккумулятор для систем ХВС

Особенности монтажа гидроаккумулятора

Для правильной работы, гидроаккумулятор надо снабдить предохранительным клапаном, который должен устанавливаться на подводящем трубопроводе, на расстоянии не более 1 метра от бака. Допускается подключение к верхнему патрубку бака группы безопасности, включающую в себя предохранительный клапан, воздухоотводчик и манометр. При этом диаметр подводки к гидроаккумулятору должен быть не меньше диаметра магистрали, к которой она присоединяется.

Требования к мембране гидроаккумулятора по прочности предъявляются гораздо выше, чем для расширительных баков, так как здесь мембрана работает в условиях частых знакопеременных нагрузок. В то же время требования к термической стойкости материала мембраны в гидроаккумуляторах ниже, чем у расширительных баков.

Признаком неисправности гидроаккумулятора служат частые включения или выключения насоса. Причиной такой работы является разрыв мембраны или снижение давления воздушной подушки.

Установка гидроаккумулятора в системе холодного водоснабжения со скважинным насосом

1 – мембранный бак (гидроаккумулятор), 2 – обратный клапан, 3 – запорный кран, 4 – реле давления, 5 – прибор управления насосом, 6 – группа безопасности (предохранительный клапан, манометр, воздухоотводчик).