Расчет расширительного бака

Почему поднимается давление в системе отопления

Повышение давления выше рабочего приводит к постоянному срабатыванию блокировок котла и стравливанию излишков воды через предохранительный клапан. При таком режиме работы, все элементы системы испытывают нагрузку, которая может привести к серьезным поломкам в контуре, поэтому следует в краткие сроки установить причину, почему в системе повышается давление.

Определить, что давление в контуре растет можно по манометрам. Они всегда показывают избыточное давление — разницу между давлением в системе и атмосферным давлением. Закрытые системы автономного отопления работают при 1,5 — 2,5 барах. В открытых системах отопления гидростатический напор всегда одинаковый и зависит от разницы уровней. Если принять котел за нулевую отметку, а расширительный бачок за высшую точку, которая находится, например, на высоте 10 м, то считается, что котел работает при избыточном давлении в 1 атм (10 метров водяного столба = 1 атм).

Как и где ставится расширительный бак

Итак, мы собираемся своими руками спроектировать и собрать систему отопления. Если она еще и заработает — нашей радости не будет предела. Есть ли инструкция по установке расширительного бачка?

Открытая система

В этом случае ответ подскажет простой здравый смысл.

Открытая система отопления представляет собой, в сущности, один большой сосуд сложной формы со специфичными конвекционными потоками в нем.

Установка котла и отопительных приборов в нем, как и монтаж трубопроводов, должны обеспечить две вещи:

Быстрый подъем нагретой котлом воды в верхнюю точку отопительной системы и ее слив через отопительные приборы самотеком;
Беспрепятственное перемещение пузырьков воздуха туда, куда они устремятся в любом сосуде с любой жидкостью. Вверх.

Установка расширительного бачка отопления в открытой системе всегда выполняется в ее верхней точке . Чаще всего — вверху разгонного коллектора однотрубной системы. В случае домов верхнего розлива (хоть вам и едва ли придется их проектировать) — в верхней точке розлива на чердаке.
Сам бачок для открытой системы не нуждается в запорной арматуре, резиновой мембране и даже в крышке (разве что для защиты от мусора) . Это простой открытый сверху водяной бак, в который всегда можно долить ведро воды взамен испарившейся. Цена такого изделия равна стоимости нескольких сварочных электродов и квадратного метра стального листа толщиной 3-4 миллиметра.

Так выглядит расширительный бак для открытой системы отопления. При желании в люк в нем можно вывести водоразборный кран от водопровода. Но куда чаще он по мере испарения воды доливается обычным ведром.

Закрытая система

Здесь и к выбору бака, и к его монтажу придется отнестись достаточно серьезно.

Давайте соберем и систематизируем основную информацию, доступную на тематических ресурсах.

Монтаж расширительного бака системы отопления оптимален в том месте, где течение воды наиболее близко к ламинарному, где в отопительной системе минимум завихрений. Самое очевидно решение — расположить его на прямом участке розлива перед циркуляционным насосом. При этом высота относительно пола или котла значения не имеет: назначение бачка — компенсировать тепловое расширение и гасить гидроудары, а воздух мы прекрасно стравим через воздушные краны.

Типичная схема установки бачка. Его расположение в однотрубной системе будет таким же — перед насосом по ходу воды.

Баки в заводской комплектации иногда снабжаются предохранительным клапаном, сбрасывающим избыточное давление. Однако лучше перестраховаться и убедиться, что в вашем изделии он есть. Если нет — докупить и смонтировать рядом с баком.
Электрические и газовые котлы с электронными термостатами зачастую поставляются с встроенными циркуляционным насосом и расширительным баком отопления. Прежде, чем отправляться за покупками — убедитесь, что они вам нужны.
Принципиальное отличие мембранных расширительных баков от тех, что используются в открытых системах — их ориентация в пространстве. В идеале теплоноситель должен поступать в бак сверху. Эта тонкость монтажа призвана полностью удалить воздух из того отсека бака, который предназначен для жидкости.
Минимальный объем расширительного бачка для водяной системы отопления берется примерно равным 1/10 объема теплоносителя в системе. Больше — допустимо. Меньше — опасно. Объем воды в отопительной системе можно грубо рассчитать, отталкиваясь от тепловой мощности котла: как правило, берется 15 литров теплоносителя на киловатт.
Манометр, смонтированный рядом с расширительным баком и подпитывающим вентилем (соединяющим отопление с водопроводом), может оказать вам неоценимую услугу. Ситуация с залипшим золотником предохранительного клапана, увы, не так уж редка.
Если клапан сбрасывает давление слишком часто — это явный признак того, что с объемом расширительного бачка вы просчитались. Совсем не обязательно менять его. Достаточно приобрести еще один и подключить его параллельно.
Вода имеет сравнительно низкий коэффициент температурного расширения. Если вы перейдете с нее на незамерзающий теплоноситель (например, этиленгликоль), вам опять-таки понадобится увеличить объем расширительного бака или установить дополнительный.

Расширительный бак на фото смонтирован по всем правилам: теплоноситель подведен сверху, бак снабжен манометром и предохранительным клапаном.

Монтаж расширительного бака «Рефлекс»

Сначала занимаются активным поиском необходимого расширительного бака для соответствующей системы отопления. После выбора и покупки модели переходят к следующему этапу — установке расширительного бачка. Это — серьезный процесс. И так просто не выполняется. Сразу же стоит продумать, где монтировать бак, каким образом, как потом его подключать. Сегодня имеется достаточно сведений о том, как правильно осуществлять данный процесс. Однако все равно остается много спорных вопросов. Правильно, не стоит рисковать. Достаточно ознакомиться с полезной информацией и прояснить для себя все нюансы. Например, частную домашнюю отопительную систему правильнее характеризовать не как открытого или закрытого типа, а с естественной циркуляцией или принудительной (применение насоса).

Требования, выдвигаемые к монтажу расширительных баков

Первое, что волнует практически каждого, кто приобрел расширительный бак, где его правильнее всего установить. При этом учитываются важные нюансы:

· Месторасположение расширительной конструкции. Обычно она располагается в соседнем помещении, недалеко от котла.

· Ничто не должно мешать приблизиться к баку, чтобы настроить его, отрегулировать, обслужить.

· Расширительный бак может располагаться на полу или крепиться к стене. В последнем случае высота должна быть такой, чтобы было удобно добраться до воздушного клапана.

· Подводка монтируется к стене отдельно. Это исключает дополнительную нагрузку на конструкцию расширительного бака.

Если бак маловместительный, то зачастую его подвешивают к стене. Расположить резервуар в пространстве можно тоже по-разному. Однако специалисты советуют присоединительный патрубок бачка направлять именно вниз. Это самый безопасный вид монтажа. Функционирование расширительного бака возможно совершенно в любом положении, пока он новый. Но со временем начинает портиться мембрана. Она покрывается трещинками. И вот тут уже положение бака в пространстве существенно влияет на его дальнейший срок эксплуатации.

Дольше всего бак прослужит, если патрубок будет направлен вниз. При этом воздушная камера окажется сверху. Воздушный поток не сможет быстро проникнуть через поврежденную мембрану в теплоноситель. Следовательно, это продлит срок службы расширительному баку. Совсем иначе обстоит дело, если воздушная камера снизу, а присоединительный патрубок сверху. Более легкий воздух моментально проникает чрез трещины мембраны и попадает в теплоноситель. Соответственно, бак необходимо немедленно заменить.

Таким образом, эксперты доказали, что целесообразнее всего монтировать расширительный бак не вверх ногами, а как положено — присоединительный патрубок только снизу конструкции, а воздушная камера — сверху. Также не рекомендуется расширительный бак подвешивать на кронштейне распределительным патрубком вверх. Пока расширительный резервуар отлично функционирует, отопительной системе ничего не угрожает. Но, если мембрана даст сбой, то узел моментально выйдет из строя при такой проектировке месторасположения расширительного резервуара.

Подключение расширительного мембранного бака

Монтаж расширительной емкости завершен. Она надежно закреплена на полу или стене, тогда можно начинать подключение бака к отопительной системе. Считается, что для расширительных баков такого типа наилучшее присоединение — к обратной магистрали. Место присоединения не должно быть прямо перед входом в котел. Желательно врезаться в обратный трубопровод до циркуляционного насоса, который должен находиться между котлом и резервуаром расширительным.

Почему бак присоединяют к обратной магистрали? Ответов на этот вопрос несколько. Во-первых, остывший теплоноситель не способен повредить мембрану, что положительно отразиться на сроке ее успешной эксплуатации. А во-вторых, такая схема создает благоприятные условия для работы циркуляционного насоса.

Скачки давления

Скачки давления — верный признак неисправности отопительной системы. Почему они происходят и как решить проблему? Рассмотрим основные причины.

Давление снижается. Следует выключить насос и проверить статическое давление. Если оно остается прежним, значит, неисправны циркуляционные насосы. Если продолжает падать, где-то в трубах или теплообменнике котла происходит утечка. Найти ее можно, отключая различные участки. Там, где ситуация нормализуется, и нужно искать повреждение.

Давление растет. Приведем список наиболее распространенных причин:

Терморегулятор полностью закрыл клапаны и заблокировал подачу теплоносителя от котельной, чтобы снизить температуру обогревательных устройств. Решение очевидно — перенастроить прибор.
В системе слишком много теплоносителя. Нужно перекрыть линию питания и наладить автоматику.
Неправильно подобран диаметр труб — они слишком узкие, что приводит к возрастанию давления. Чем меньше диаметр — тем больше давление. У выходного патрубка котла этот показатель должен быть самым большим.
Увеличена мощность циркуляционного насоса, либо в нем есть неисправности.
Забитые фильтры или грязевик мешают движению теплоносителя. Нужна очистка этих компонентов.
В трубах возникла воздушная пробка. Ее следует найти и спустить.
Где-то закрыт кран или задвижка, что блокирует движение теплоносителя.

Профилактика повышения давления в системе

Установка группы безопасности — устройства, которое состоит из трех элементов: манометра, воздухоотводчика и предохранительного клапана. Эти элементы защищают отопительный контур от повышения давления до критических показателей и воздушных пробок.

Для бытовых котлов чаще всего используют латунную группу безопасности на 3-4 бара. Присоединительный размер штуцера по воде 1 //. Устанавливают ее сразу после котла и в самой верхней точке контура. Из соображений безопасности запрещено ставить запорный клапан между группой и котлом. Настенный одноконтурный и двухконтурный котлы, как правило, уже содержат в своей комплектации это оборудование. Но для напольного котла установка группы безопасности обязательна.

Добавление в теплоноситель ингибиторов коррозии и солеобразования. Это позволит предотвратить преждевременный засор фильтров-грязевиков, залипание золотников предохранительных клапанов и отложение солей на выпускных отверстиях воздухоотводчиков.

Чтобы предупредить возникновение проблем, обязателен монтаж расширительного бачка — устройства, которое компенсирует увеличение объема теплоносителя при его нагревании.

Способы расчета расширительного бака для отопления

Как рассчитать объем расширительного бака? Существует способ общего подбора – объем мембранного сосуда подбирают из расчета 10% от общего внутреннего объема всего отопительного комплекса.

Чаще используют точный расчет по формулам. Его под силу провести любому человеку с помощью калькулятора. Объем расширительного бака для отопления рассчитывается по формуле:

А = ВхС/К, где В – объем теплоносителя; С – показатель теплового расширения теплоносителя; К – показатель эффективности мембранного бака.

Расчет объема теплоносителя производят тремя методами:

Геометрический – по внутреннему объему отопительных приборов, котла и трубопроводов;
При заполнении системы – по прибору учета или сложением при ручном заполнении;
Обобщенный метод – на 1 кВт тепловой мощности котла принимается 15 литров в объеме системы.

Обобщенный метод имеет уточненную модификацию в зависимости от типа приборов отопления. При использовании радиаторов количество воды в них составляет в среднем 11 литров, в конвекторах – 7 литров, в контуре теплого пола – до 18 литров. Объем теплообменника указан в паспорте оборудования, количество воды в трубопроводах можно определить, посчитав их протяженность и внутренний объем. Эти показатели суммируются (котел, трубы, приборы) – результат составляет общий объем комплекса отопления.

После расчета объема системы производится по следующей формуле:

К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1), где ДБ – максимальное давление теплоносителя, обычно принимается равным давлению срабатывания предохранительного клана на группе безопасности (3 атм.); ДБ – установленное давление воздуха в воздушной камере расширительного бака.

Показатель теплового расширения воды составляет 4% при нагреве до 95 градусов Цельсия. В случае наличия в составе теплоносителя незамерзающих фракций показатель увеличивается в зависимости от процентного содержания добавок. При 10% добавки в общем объеме показатель воды 4% умножают на поправочный коэффициент 1.1, при 30% – на 1.3 и так далее.

Схемы расчетов

Несложная

Несложная формула такова: расширительный бачок берется равным 10% от общего количества теплоносителя. В случае если заполнение контура требует 600 литров воды, вам нужно 60-литровое изделие, если вы заливаете в отопление 800 литров — 80 и без того потом.

Как все простые схемы, эта имеет громадную погрешность. Цена неточности в громадную сторону — маленькая переплата за избыточные размеры, а вот при занижении результата довольно нужного мы возьмём постоянное срабатывание предохранительного клапана.

Как своими руками выполнить более надежный подсчет?

Правильная

Более совершенно верно необходимое нам значение рассчитывается по формуле V = (Vt х E)/D, в которой:

V — искомая величина.
Vt — объем отопления — радиаторов, труб, котла и т.д.
E — коэффициент расширения теплоносителя.
D — коэффициент эффективности мембранного расширительного бачка.

Для продолжения нам очевидно недостает нескольких справочных значений.

Количество теплоносителя в системе

Как возможно определить полную емкость вашей системы отопления?

Заполнив ее водой и всецело слив в мерную емкость.
Отметив трансформации показания водосчетчика при заполнении системы из контура ХВС.
Сложив емкости всех отопительных устройств (данные возможно отыскать в документации к ним) и всех трубопроводов (для каждого диаметра они рассчитываются по формуле V=Pi*R^2*H, где Pi = 3,1415, R — добрая половина внутреннего диаметра трубы, а H — ее протяженность).

Наконец, емкость сбалансированной системы отопления возможно примерно оценить из расчета 15 литров на киловатт тепловой мощности котла. Так, котел мощностью 24 КВт в большинстве случаев подключен к контуру, заполненному 24х15=360 литрами воды.

Коэффициент расширения

В безотносительном большинстве случаев в качестве теплоносителя употребляется простая вода. Вот коэффициент ее расширения для различных температур при нагреве со стартового значения в +10С.

Нагрев, градусы по Цельсию	Расширение, %
30	0,75
40	1,18
50	1,68
60	2,25
70	2,89
80	3,58
90	4,34
100	5,16

Обратите внимание: добавка антифризов — этилен либо пропиленгликоля увеличивает тепловое расширение, но не так дабы существенно. Так, при дельте температур в 100 градусов и содержании гликоля в теплоносителе, равном 30%, расширение увеличится только на 0,45%

Коэффициент эффективности бака

Инструкция по подсчету значения эффективности бака также достаточно несложна.

Тут употребляется формула вида D = (PV — PS) / (PV + 1). В ней:

D — искомый коэффициент,
Pv — большое рабочее давление (то, на которое выставлено срабатывание предохранительного клапана).
Ps — давление зарядки бака. Оно, как мы узнали ранее, соответствует гидростатическому напору в контуре отопления.

Пример расчета

Давайте выполним подсчет по более правильной из схем для следующих условий:

Нам предстоит отапливать двухэтажный дом, верхняя точка системы отопления в котором возвышается над расширительным баком на 5 метров.
Площадь дома со стандартным утеплением образовывает 240 метров. Оценим потребность в тепловой мощности котла по несложной формуле: 240/10=24 КВт.
Большой нагрев воды, применяемой в качестве теплоносителя, заберём равным 80 градусам.

Итак:

Обычный максимум рабочего давления для автономных систем образовывает 2,5 кгс/см2.
5 метров высоты контура дают нам гидростатическое давление в 0,5 кгс/см2.
Коэффициент эффективности бака будет равным (2,5 — 0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.

Коэффициент расширения при нагреве на 80 градусов возможно принять равным 0,036 (в соответствии с таблице он равен 3,58%).
Полный количество контура, вычисленный по мощности котла, примем равным 24 х 15 = 360 литров.
Итак, минимальный количество бачка равен (360 х 0,036) / 0,57 = 22,7 литра (с округлением до ближайшего стандартного значения — 24-25 литров).

Как легко подметить, более сложная схема вычисления в этом случае помогла нам сэкономить довольно более простой 11 — 12 литров емкости.

https://youtube.com/watch?v=tgwLKEVRgYk

Открытый бак своими руками

Открытый бачок Другое дело расширительный бачок для отопления дома открытого типа. Раньше, когда в частных домах собирали только открытие системы, о покупке бака даже речи быть не могло. Как правило, расширительный бак в системе отопления, схема которого состоит из пяти основных элементов, делали прямо по месту монтажа. Не известно, можно ли было, вообще, его купить в то время. Сегодня проще, так как можно это сделать в специализированном магазине. Сейчас в преимущественном большинстве жилье обогревается герметичными системами, хотя есть еще много домов, где стоят открытие контуры. А как известно, бачки имеют свойство прогнивать и может возникнуть необходимость его замены.

Устройство расширительного бака системы отопления, который продается в магазине, может и не соответствовать требованиям вашего контура. Есть вариант, что он не поместится. Возможно, придётся изготовить его самостоятельно. Для этого вам понадобятся:

рулетка, карандаш;
болгарка;
сварочный аппарат и навыки работы с ним.

Помните о безопасности, одевайте перчатки и работайте со сваркой только в специальной маске. Имея все необходимое, можно сделать все за пару часов. Начнем с того, какой металл выбрать. Раз уж первый резервуар сгнил, значит, нужно сделать так, чтобы со вторым такого не произошло. Поэтому лучше использовать нержавеющую сталь. Толстую брать не надо, но и слишком тонкую тоже. Такой металл дороже обычного. В принципе, можно сделать и из того что есть.

Теперь поэтапно рассмотрим, как сделать бак своими руками:

действие первое.

Разметка листа металла. Уже на этом этапе вы должны знать размеры, так как от них зависит и объём резервуара. Система отопления без расширительного бака необходимого размера будет работать некорректно. Измерьте старый или сами посчитайте, главное, чтобы в нем было достаточного места для расширения воды;

Вырезание заготовок. Конструкция расширительного бака отопления состоит из пяти прямоугольников. Это если он без крышки. Если хотите сделать крышу, то вырежьте еще одну деталь и разделите ее в удобной пропорции. Одна часть будет приварена к корпусу, а вторая сможет открываться. Для этого ее на завесы нужно приварить ко второй, недвижимой, части;

действие третье.

Сваривание заготовок в одну конструкцию. В дне сделайте отверстие и приварите туда патрубок, через который теплоноситель из системы будет попадать внутрь. Патрубок надо соединить со всем контуром;

действие четвёртое.

Утепление расширительного бака. Не всегда, но достаточно часто, резервуар стоит на чердаке, так как там находится пиковая точка. Чердак – это неотапливаемое помещение, соответственно, зимой там холодно. Вода в баке может замерзнуть. Чтобы этого не случилось, обложите его базальтовой ватой, или еще какими-нибудь утеплителями, устойчивыми к высокой температуре.

Как вы смогли убедиться нет ничего сложного в том, чтобы сделать бак своими руками. Выше описана самая простая конструкция. При этом помимо патрубка, через который резервуар соединяется с системой отопления, в схеме расширительного бака для отопления могут быть дополнительно предусмотрены следующие отверстия:

через которое осуществляется подпитка системы;
через которое лишний теплоноситель сливается в канализацию.

Схема бака с подпиткой и сливом

Если вы решили сделать бак своими руками с патрубком для слива, то разместите его так, чтобы он был выше линии максимального заполнения резервуара. Вывод воды через слив называется аварийным выбросом и главная задача этого патрубка – это недопущение переливания теплоносителя через верх. Подпитку можно врезать в любом месте:

так, чтобы вода была выше уровня патрубка;
так, чтобы вода была ниже уровня патрубка.

Каждый из способов правильный, разница лишь в том, что поступающая вода из патрубка, который находится над уровнем воды, будет журчать. Это скорее хорошо, чем плохо. Так как подпитка осуществляется в том случае, если в контуре недостаточно теплоносителя. А почему его там не хватает:

испарение;
аварийный выброс;
разгерметизация.

Если вы слышите, что в расширительный резервуар поступает вода из водопровода, то уже понимаете, о возможности возникновения каких-то неполадок в контуре.

В итоге на вопрос: «нужен ли расширительный бак в системе отопления?» — можно наверняка ответить, что нужен и обязательно. Также нужно отметить, что для каждого контура подходят разные резервуары, поэтому правильный подбор и правильная настройка расширительного бака в системе отопления крайне важны.