Ни одна система отопления жидкостного типа без расширительного бака работать не будет. Правильно рассчитать объём и определить его тип — это одна из первоочередных задач при проектировании отопления для частного дома, и сегодня мы раскроем эту тему подробней.

  • Зачем нужен расширительный бак
  • Конструкционные отличия баков разных типов
  • Как рассчитать параметры бака для своей системы
  • Монтаж, настройка и ремонт

Зачем нужен расширительный бак

Жидкости, как известно, весьма неохотно сжимаются, но с ростом температуры их внутреннее энергетическое состояние растёт, расстояние между молекулами увеличивается, что вытекает в весьма значительное увеличение объёма.

Для справки: при нагреве 50 литров воды с 20 до 80 °С ее объём увеличится почти на полтора литра. Не так много, на первый взгляд, но подумайте о том, способно ли на такое же значение увеличиться водоизмещение вашей системы отопления или, другими словами, суммарный внутренний объём труб, радиаторов и теплообменника котла.

Подобная прибавка объёма на практике выливается в давление более 200 атмосфер, что в свою очередь зависит от способности «сосуда» растянуться до нужных размеров. Но конкретное давление, на самом деле, не так уж и важно, ведь критическая отметка для всей системы определяется прочностью наиболее слабого сантехнического соединения. А предел прочности для большинства фитингов и кранов редко превышает 5–7 МПа, то есть наглухо закупоренная система гарантировано выйдет из строя через несколько часов после включения котла.

Чтобы компенсировать объёмное расширение в системе, обязательно должен присутствовать расширительный бак. Его устройство может быть либо закрытым, либо открытым.

Конструкционные отличия баков разных типов

Открытый расширительный бак — это обычная ёмкость, установленная в самой высокой точке отопительного контура. Её объём совсем небольшой и равен, как минимум, разнице между объёмом холодной и нагретой жидкости.

Открытый бак не вполне удобен: вода из него испаряется и её периодически нужно доливать. А поскольку в помещении такие расширители держат редко, приходится периодически заглядывать на чердак. Теперь представьте, что будет, если вода в баке замёрзнет и система внезапно превратится в закрытую из-за ледяной пробки? А ведь она способна выдержать десятки атмфосфер.

Читайте также  Самые интересные электростанции мира, работающие на энергии ветра

Есть, однако, и иной метод устройства открытого бака: штуцер в самой верхней части системы соединяется тонким силиконовым шлангом с открытой ёмкостью, стоящей на полу. При расширении излишки воды выдавливаются из контура, а при уменьшении объёма — задавливаются обратно атмосферным давлением. Важно только примотать к концу шланга тяжёлую гайку, чтобы он был всё время погружён в воду. Недостаток такого метода — из системы не может свободно выходить воздух, но для этого существуют краны Маевского.

Закрытые баки устроены совершенно иначе. Внутри корпуса находится эластичный сосуд — резиновая груша, сам же корпус полностью герметичный. Либо груша, либо остаточное пространство имеют прямое соединение с контуром отопления. Вода при нагреве, как ей и положено, продолжит расширяться, но теперь эту разницу объёмов будет принимать на себя воздух, который также сожмётся, но давление при этом возрастёт не настолько сильно, всего на 0,5–1 бар.

1 — золотник для накачки воздуха; 2 — воздушная камера; 3 — мембрана с теплоносителем; 4 — резьбовой патрубок для подключения к системе отопления

Но здесь есть важная оговорка: закрытый бак делает и всю систему закрытой. В верхней точке открытой системы давление равнялось атмосферному, а в нижней к этому значению добавлялось некоторое количество миллиметров водяного столба, соответствующее разнице уровней между точками системы. В закрытой же системе давление в верхней точке равно нулю, то есть оно не избыточно, и из-за этого могут возникать неприятности.

Как рассчитать параметры бака для своей системы

Можно поспорить, что с наличием принудительной циркуляции разница давлений не имеет никакого значения, но это далеко не так. Самая очевидная причина: если воздух, попавший в радиаторы верхнего уровня, не будет находиться под достаточным давлением, то он не сможет покинуть их и следовать к ещё более высокой точке системы. К тому же отопительное оборудование следует эксплуатировать в условиях, регламентированных производителем, практически каждый из них задаёт рабочее давление в 1,3–2 бара.

Читайте также  Утепление плоской кровли

Рассчитать открытый бак очень просто. Мы говорили, что при нагреве на 60 °С к 50-ти литрам воды добавляется ещё полтора, то есть для 100-литровой системы прибавка будет равна трём литрам. Здесь соблюдается полностью линейная зависимость, которую просто использовать.

С закрытым баком дело обстоит иначе. При избыточном давлении коэффициент расширения жидкостей меняется и это особенно важно, если в качестве теплоносителя используется не вода. Отметим, что в нормальном режиме работы бак должен находиться в наполовину наполненном состоянии.

Объём расширительного бака вы получите, если разделите произведение водоизмещения системы, разницы температур и коэффициента объёмного расширения теплоносителя на отношение предельного рабочего давления к минимальному, вычтенное из единицы. Минимальное давление — это значение давления на уровне центра бака, когда система заполнена водой без избытка. Максимальное давление определяется производителем отопительного оборудования и, соответственно, настройкой клапана сброса.

Учтите, что в данном примере подразумевается, что и клапан сброса, и бак установлены в одной точке системы — самой нижней. Для примера возьмём систему с разницей уровней 4 метра и водоизмещением 200 литров. Сперва вычисляем прибавку объема:

  • 200 л · 0,00045 · (80 °С – 20 °С) = 5,4 литра.

Минимальное давление для середины бака составит 0,28 Атм, если его центр находится на метр выше нижней точки системы, максимальное примем за 4,5 атм. Разделив минимальное давление на максимальное получим 0,06, а вычитая это отношение из единицы получим 0,94. Таким образом, минимальный объём закрытого бака составит чуть более 5 литров, а при запасе надежности в 25% — 6,3 литра. Поскольку мы планируем поддерживать бак в наполовину наполненном состоянии, его минимальный объём должен равняться 10–12 литрам.

Монтаж, настройка и ремонт

Технически бак может врезаться в любую точку системы и устанавливаться на произвольной высоте, но эти значения должны быть предварительно определены проектом. Для соединения с системой отопления обычно используется тот же материал, что использован в обвязке котельной, но это делается для снижения затрат.

Читайте также  Гамаки, в которых вам захочется провести всё лето

Регулируемый клапан сброса обычно размещают сразу под баком, это существенно упрощает ведение расчётов. Во время заправки системы водой избыточное давление создаётся водяным насосом, а текущее давление в баке проверяется автомобильным манометром через золотник.

Если со временем бак приходит в негодность, это определяется по гидравлическому манометру, который врезают неподалеку от котла. При неисправном баке разница давлений системы в холодном и нагретом состоянии будет намного превышать рабочий диапазон в 1–1,5 атм. Решается проблема либо полной заменой бака, либо его ремонтом с удалением лопнувшей мембраны и установкой новой.

Последнее, к слову, невозможно при отсутствии у бака фланца для технического обслуживания, иногда этот критерий очень важен при выборе, особенно если в качестве теплоносителя используются агрессивные жидкости. В любом случае рекомендуется монтаж бака через запорную арматуру, чтобы не спускать всю систему при его замене.