Расширительный бак для отопительной системы: конструкция, расчеты и выбор оптимального решения

Правильно выбранный и установленный расширительный бак в системе отопления предотвратит её поломку и поможет поддерживать необходимое давление. Он служит резервуаром для воды, которая расширяется при нагревании. В зависимости от типа системы, расширитель может быть как открытого, так и закрытого типа.

В этой статье мы расскажем, как правильно подобрать резервуар в зависимости от схемы отопления. Мы обсудим конструктивные особенности и установку расширителей, а также предоставим рекомендации, соблюдение которых гарантирует надёжную работу отопительного контура любого типа.

Расширительные бачки открытого типа

Основной характеристикой открытых расширителей является их контакт с атмосферой, что приводит к конвекционному циркулированию теплоносителя. При нагреве объём жидкости возрастает, и излишки попадают в бак.

Когда температура понижается, жидкость возвращается самотёком под действием силы тяжести.

Поскольку в баке отсутствует давление, конструкция не требует прочных металлических материалов, что позволяет:

• использовать любые металлы при изготовлении корпуса;
• применять готовые ёмкости из термостойкого пластика;
• не ограничиваться определённой формой резервуара.

Такое оборудование в дачных домах можно собрать из подручных материалов. Например, пластиковая канистра или бочка с патрубком могут выступать в роли резервуара, оснащённого системой перелива.

Расширители открытого типа часто имеют форму прямоугольного бака с пробкой на крышке.

Внешне они выглядят как обычные металлические ёмкости, верх которых имеет отверстие для обслуживания и добавления воды. Негерметичная крышка защищает бак от загрязнений. Внизу или сбоку размещают крепёжные узлы.

Открытые расширительные ёмкости, как и закрытые, предназначены для резерва воды, расширяющейся при нагреве.

При расширении лишний теплоноситель сбрасывается в свободный резервуар, что предотвращает избыточное давление на элементы контура, способное повредить их.

В простейших открытых бачках нет патрубков для слива воды, поэтому их необходимо периодически опорожнять.

Недостаток открытых резервуаров заключается в испарении не только избытка теплоносителя, но и всей рабочей жидкости, что требует регулярного пополнения.

Открытые отопительные системы обычно устанавливаются в малых зданиях с небольшим объёмом теплоносителя и короткими отопительными коммуникациями.

Требования к установке просты:

• расширитель устанавливается на максимальной высоте, на подающей линии;
• подача подключается к баку через патрубок;
• перелив необходимо предусмотреть выше расчетного уровня для избытка жидкости.

Для обеспечения самотечной циркуляции рекомендуется использовать трубы большего диаметра.

Рекомендуется устанавливать бак в отапливаемом помещении, например, на утепленном чердаке. Если это невозможно, резервуар следует утеплить, чтобы предотвратить замерзание жидкости и сохранить работоспособность системы.

Расширительные баки закрытого типа

Основной особенностью закрытых баков является полная герметичность, позволяющая поддерживать необходимое давление в системе на протяжении всего её контракта.

Внутри резервуар разделён мембраной на две части: воздушную и жидкостную, которые никогда не смешиваются друг с другом.

Работа закрытого расширительного бака заключается в том, что нагреваемая жидкость из системы попадает в жидкостную часть, оказывая давление на мембрану. Это приводит к её деформации и сжимающей воздух в воздушной камере.

Закрытый расширительный бак, часто называемый экспаноматом, представляет собой герметичную ёмкость, подключённую к отопительному контуру.

Закрытые резервуары защищают систему не только от избыточного давления, но и от кислорода, находящегося в воздухе.

При выборе экспаномата важно учитывать, чтобы его объём был достаточен для максимального расширения теплоносителя.

Для отопительных систем используются красные экспаноматы; реже встречаются белые и серые модели. Для отопления следует выбирать устройства, мембрана которых способна контактировать с горячей водой.

Закрытые расширительные бачки обязательны для использования с напольными газовыми котлами и теплогенераторами на жидком и твёрдом топливе.

При переходе от естественной системы отопления к насосной открытый расширительный бак часто заменяют на экспаномат, чтобы избежать испарения теплоносителя.

Для владельцев небольших домов, использующих настенные газовые котлы, установка дополнительного расширительного бака не требуется, так как необходимая ёмкость уже присутствует в котле.

Если комбинируются настенные и другие отопительные агрегаты, то расширительный бак устанавливается для обеспечения расширения теплоносителя в дополнительных контурах.

В результате уменьшается объём воздушной камеры, а газ в ней сжимается, что приводит к увеличению давления в системе. Как только давление приходит в норму, жидкость выталкивается обратно из жидкостного отсека.

Если давление начинает расти слишком быстро, предохранительный клапан срабатывает, сбрасывая излишки теплоносителя из резервуара.

Закрытый бак является герметичным, имеет фланец для подключения и ниппель для наполнения газом.

В зависимости от формы все закрытые расширители делятся на следующие типы:

1. Шарообразные – мембранные конструкции с эластичной перегородкой. При поступлении жидкости мембрана растягивается, принимая на себя избыточный объём. Сам бак имеет форму шара.
2. Овальные – ещё один тип мембранных гидрокомпенсаторов с вытянутой в вертикальном направлении формой.

Внешне овальные расширители похожи на цилиндрические баллоны, окрашенные в красный цвет, с одним ниппелем для создания давления и патрубком для подключения.

На корпусе есть крепежные узлы для навесного монтажа, способные выдерживать рабочий вес. Шарообразная модель отличается только формой от овальной.

В системах закрытого типа самотечная циркуляция не может поддерживать необходимое давление, поэтому обязательно устанавливается циркуляционный насос.

Расширитель может быть установлен в любой части системы, но для монтажа стоит учитывать следующие советы:

• оптимальное место установки — обратная линия, перед насосом;
• подача теплоносителя лучше сверху, чтобы уменьшить попадание воздуха и поддержать работоспособность при повреждении мембраны;
• недостающий объём можно компенсировать установкой дополнительного резервуара меньшей ёмкости.

При установке также можно учитывать интерьер, если это важно. Для контроля давления в системе расширитель должен быть оснащён манометром.

Обычно закрытый расширитель устанавливают перед котлом, до циркуляционного насоса.

Размещение рядом с котлом исключает необходимость в утеплении резервуара, так как оборудование будет находиться в теплом помещении, облегчая эксплуатацию.

Какой тип конструкции предпочтительнее?

Системы отопления различаются по плюсам и минусам в зависимости от конструкции и материалов расширительного бака. Однако многие эксперты и пользователи отмечают, что закрытые модели обладают большей функциональностью.

Преимущества и недостатки открытого расширительного бака

Системы с самотечным движением требуют труб большего диаметра, что увеличивает расходы. Бюджет на установку открытой системы с негерметичным расширителем может немного возрасти, но всё ещё остаётся сравнительно скромным.

Главные преимущества такого решения включают простоту и невысокую стоимость компонентов и установки. Плюсом является и отсутствие необходимости контролировать уровень давления.

Создать расширитель открытого типа для небольших систем можно из доступных материалов, а сборка не потребует особых усилий.

Тем не менее, существует множество недостатков:

• использование антифризов может быть опасным из-за выделяемых токсичных паров;
• монтаж возможен только в верхней зоне системы;
• непрерывный контакт с атмосферой увеличивает вероятность появления воздушных пробок и коррозии;
• низкая скорость нагрева;
• колебания температур, происходящие в процессе конвективной циркуляции, ускоряют износ оборудования;
• применим исключительно для отопления зданий высотой не более двух этажей;
• значительные потери тепла и повышенные расходы на его нагрев.

Еще один минус открытых систем — это потери от испарения и переливов. Поэтому при установке бака стоит предусмотреть удобный доступ к заливному отверстию.

Галерея изображений

Для обогрева дачных домиков, гаражей или теплиц можно восстановить старый расширительный бак или построить новый из подручных материалов.

Оптимальный вариант — сделать расширитель из гидробака соответствующего объема. Для этого достаточно просверлить три отверстия и установить патрубки: для входа и выхода теплоносителя, а также для слива излишков.

Те, кто умеет работать со сварочным аппаратом, могут соорудить бак своими руками из листового металла.

Чтобы следить за уровнем в открытом баке, в самодельных устройствах устанавливают прозрачную трубку с поплавком. В качестве поплавка можно использовать пластиковый шарик или компонент от рыбацкой снасти.

Форма расширительного бачка не является критичной. Главное — чтобы при максимальном нагреве теплоноситель занимал не более 2/3 объема.

Самодельные расширители для отопительных систем в гаражах и складских помещениях часто создают из безопасным образом термически обработанных газовых баллонов, отдаленных от жилых зон.

Самый простой вариант расширительной емкости — вырезать ее из пластиковых контейнеров. Важно правильно установить патрубки для соединения с трубопроводом.

Необычным решением является использование в качестве расширительного бака обычной канистры, выполненной из алюминия или полимерного материала.

Преимущества и недостатки закрытого расширительного бака

Если открытые расширители выигрывают в стоимости и простоте установки, то закрытые баки, известные как экспанзоматы, имеют преимущества в функциональности. Их используют в закрытых системах отопления, не имеющих прямого контакта с атмосферными условиями.

Экспанзоматы обладают рядом положительных характеристик:

• замкнутое пространство позволяет использовать антифриз;
• размещение расширительного бака не сказывается на работе всей системы;
• изоляция внутреннего пространства сводит к минимуму риск возникновения воздушных пробок и коррозии;
• после запуска система нагревается быстрее и легче поддается регулировке;
• меньшая разница между условиями работы подачи и обратки увеличивает срок службы оборудования;
• отсутствие необходимости в установке труб широкого диаметра позволяет сэкономить средства;
• не требует постоянного контроля уровня и состояния жидкости;
• возможность использования в многоэтажных системах;
• небольшие теплопотери, что снижает эксплуатационные расходы.

При выборе такого типа расширителей могут встречаться герметичные баллоны с фиксированной конструкцией, что затрудняет их ремонт — в случае неисправности диафрагмы потребуется полная замена.

Для контроля уровня давления в баллоне устанавливается манометр, а для удаления излишков воздуха — воздухоотводчик, как автоматического, так и механического типа.

Недостатки заключаются в более сложной конструкции, специфических требованиях к материалам, что приводит к повышению цен на оборудование. Также потребуется постоянный контроль давления и при необходимости его восстановление.

Рекомендации по расчету емкости резервуара

Эффективность расширителя любого типа достигается при правильном выборе его объема. Необходимо учитывать, что жидкость будет расширяться при нагреве. Например, вода в системах отопления увеличивается на минимум 3% от общего объема, а антифриз — на почти 5%.

Так как жидкости относятся к группе несжимаемых сред, бак должен обеспечивать достаточный запас для теплового расширения. Если система полностью заполнена, даже рассчитанное количество расширяющейся жидкости может привести к сбросу через предохранительный клапан и протечке теплоносителя.

Чтобы избежать аварий и обеспечить корректную работу в закрытых системах небольших частных домов, объем расширительного бака должен составлять 10% от полного объема теплоносителя. Эта рекомендация актуальна для систем емкостью до 150 литров.

В случае, если в отопительном контуре перемещается более 150 литров теплоносителя, расчет емкости закрытого бака производится с использованием формулы, где полный объем жидкости умножается на коэффициент её расширения при заданных температурах.

К полученному значению добавляется объем водяного затвора — это количество теплоносителя, образующееся в баке под стандартным статическим давлением жидкости. Для крупных отопительных систем этот показатель составляет около 0,5% от общего объема, а для небольших — 20%.

Полученная сумма умножается на коэффициент поправки, определяемый по предварительному и окончательному давлению в отопительной системе. Предварительное давление расчитывается как 1 бар на каждые 10 м высоты контура. Окончательное давление определяется в процессе работы системы.

Процесс расчета объема закрытого типа для крупных сложных отопительных систем выглядит следующим образом:

Итак, в расчетах принимаются: Vn — номинальный объем закрытого бака; Ve — объем теплоносителя при тепловом расширении (вычисляется по формуле Vсистемы×n%, где n — коэффициент температурного расширения); Vv — объем водяного затвора; po — предварительное давление; pe — окончательное давление, равное значению предельного давления клапана за вычетом 0,5 бар.

Для открытых расширительных баков нет строгих норм, но следует помнить: объем до переливного патрубка должен составлять 3,5—4% от общего объема теплоносителя.

Этого объема достаточно для небольшого дачного домика, однако для зданий, предназначенных для постоянного проживания, потребуется более точный расчет. В первую очередь нужно определить общий объем отопительной системы.

Методы расчета общей емкости отопления

Существует несколько способов определения этого показателя с различной точностью. Во-первых, можно использовать паспортные данные котла. На каждые 15 литров выходной мощности котла нужно около 15 литров теплоносителя. Для этого требуется умножить мощность котла, указанную в техпаспорте, на 15.

Во-вторых, можно измерить объем с помощью водомера в процессе заполнения системы, фиксируя количество использованной жидкости. Этот метод более точный, но и более трудоемкий.

Третий способ позволяет рассчитать суммарный объем всех компонентов системы отопления, что является самым точным вариантом. Для получения емкости радиаторов, котлов и прочих элементов можно использовать паспорта характеристик. Объем труб рассчитывается с помощью таблиц.

Информация, приведенная в таблице, показывает размеры труб в дюймах и их объем в литрах на 1 метр, что позволяет суммировать общий объем.

В таблице указаны объемы труб, выполненных из распространенных и современных материалов, с внутренним диаметром от 0,5 до 1,5 дюймов.

Один из наиболее точных методов — это использование формулы:

Vобщ = π x D2 x L/4,

• π — 3,14;
• D — внутренний диаметр труб;
• L — длина трубопровода.

После вычисления необходимых данных их следует сложить для получения общего объема системы, который используется в дальнейших расчетах.

Шаги и формулы полного цикла расчетов для проектирования отопления частного дома представлены ниже, рекомендуется ознакомиться с этой полезной информацией.

Выбор расширительного бака при помощи таблицы

Когда имеются все нужные данные, можно подобрать оптимальный объем расширителя по таблицам объемов и расчетного давления.

Общий объем системы рассчитывается описанным методом, а параметры давления актуальны только для закрытых моделей и указаны в технической документации.

Данные таблиц позволяют выбрать объем расширителя в диапазоне от 4 до 300 литров.

Данный вариант не требует дополнительных расчетов, кроме определения общего объема системы. Использование таблицы упрощает и ускоряет выбор необходимого расширителя с нужной емкостью.

Применение формул для расчета

Если информация из таблицы недостаточна, существует возможность рассчитать нужный объем самостоятельно.

Для этого используют следующую формулу:

Vb = Vc x k/D,

• Vb — искомый объем расширителя;
• Vc — общий объем системы;
• k — коэффициент теплового расширения жидкости;
• D — коэффициент эффективности работы расширителя.

Для расчета требуемых параметров остаются неизвестными коэффициенты k и D. Первый из них – табличная величина, а второй рассчитывается по специальной формуле.

Существует таблица, описывающая температурное расширение, которая помогает определить коэффициент для систем, работающих с водой или антифризом. Этот коэффициент изменяется с увеличением температуры и зависит от содержания и концентрации гликоля в используемой жидкости.

Используя приведенные данные, можно вычислить значение коэффициента расширения жидкости при нагреве (k), что важно для расчета объема расширительного бачка.

Для воды концентрации этиленгликоля принимается за «0», а для антифриза концентрация рассчитывается на основе информации, предоставленной производителем. Температуру нагрева принимают как эксплуатационную для конкретной системы.

Для того чтобы самостоятельно вычислить коэффициент эффективности расширительного бака, применяется следующая формула:

(Qm – Qb) : (Qm + 1),

• Qm — максимальное давление в системе, согласно паспортным данным срабатывания предохранительного клапана;
• Qb – предварительное давление в воздушной камере расширителя, указанное в технических характеристиках.

Если значение последнего параметра неизвестно, его можно узнать при накачивании или сбросе через ниппель расширительного бачка.

Альтернативные методы расчетов

Кроме самостоятельных расчетов с помощью формул и таблиц, есть и другие способы. Одним из простых решений является использование онлайн-калькулятора.

В Интернете можно найти множество ресурсов, предлагающих услуги по онлайн-расчету нужного параметра — достаточно ввести соответствующий поисковый запрос.

Еще одним способом получения необходимых значений является обращение к опытным проектировщикам. Это самый надежный, хотя и достаточно затратный способ.

С правилами установки и подключения расширительных баков закрытого и открытого типов можно ознакомиться в следующей статье, посвященной этой теме.

Как правильно выбрать расширительный бачок?

Определение типа отопительной системы желательно проводить уже на этапе планирования. Обычно выбор бачка откладывается до момента окончания строительства, когда система уже смонтирована и ее объем известен.

При выборе подходящего расширительного бачка следует учитывать следующие рекомендации:

• выбирать объем закрытого расширительного бачка, превышающий уровень температурного расширения теплоносителя;
• при покупке обращать внимание на способ подключения, форму бака и расположение крепежных разъемов — это поможет избежать проблем во время монтажа;
• важно ознакомиться с инструкцией на корпусе, где содержится важная информация по установке и техническим характеристикам.

Рекомендуется приобретать продукцию у проверенных производителей, даже если их цены выше. Это принесет дополнительные гарантии долговечности вашей отопительной системы, при условии правильного использования и регулярного обслуживания.

Перед установкой нужно настроить предварительное давление в мембранном бачке, чтобы оно соответствовало статическому давлению столба теплоносителя в системе отопления. Этот процесс можно выполнить с помощью стандартного автомобильного насоса, контролируя давление с помощью манометра.

Крайне важно не путать расширительные бачки системы отопления с бойлерными резервуарами – это совершенно разные устройства с различными техническими характеристиками.

Не стоит забывать и о различиях между расширителями для отопительных систем и гидроаккумуляторами для систем холодного водоснабжения. Они различаются по внешнему виду и конструктивным особенностям. Расширители окрашены в красный цвет и, как правило, не имеют разборной конструкции, в то время как гидроаккумуляторы имеют голубой окрас и съемный фланец для замены мембраны.

Заключение и полезное видео по теме

Видеоматериал поможет разобраться с характеристиками расширителя закрытого типа и понять, чем отличаются баки для отопительных систем от бойлеров:

В видео также объясняется принцип работы и выбор нужной емкости:

Отопительная система частного дома может быть организована по открытой или закрытой схеме, что требует установки соответствующего расширительного бака. Ключевым аспектом его работы является правильный объем, который можно рассчитать самостоятельно или доверить специалистам.

Тщательно подобранное оборудование поможет сохранить необходимое количество жидкости в открытой системе и поддерживать рабочее давление в закрытой системе отопления.

Оставляйте свои комментарии в блоке ниже. Делитесь опытом установки контуров отопления с расширительными бачками и полезной информацией для посетителей сайта. Задавайте вопросы и публикуйте фотографии, относящиеся к теме статьи.