Выбор расширительного бака для отопительной системы
Как и любая другая более или менее сложная система, схема отопления состоит из многих важных узлов, элементов и деталей, без которых она работать не будет. К таким немаловажным составляющим частями любой системы отопления (далее – СО) можно отнести расширительную ёмкость или бак, о котором сейчас и поговорим более детально. Мы рассмотрим, какие бывают расширительные баки (далее – РБ), где они используются и зачем применяются, а также выясним, как правильно подобрать ёмкость.
Зачем нужна расширительная ёмкость?
Всем известно, что в процессе нагревания любое вещество расширяется. Как известно и то, что жидкость является средой несжимаемой, и какое бы усилие мы не прикладывали, сжать её не получится, в отличие от газообразных веществ. Соответственно, если нагреть газ в закрытом сосуде, он будет просто сжиматься. Но если нагревать жидкость в таком же закрытом сосуде, то давление внутри него будет повышаться, поскольку сжаться она не сможет, а расширяться не дадут стенки ёмкости. В данном случае давление в емкости будет возрастать до тех пор, пока стенки не выдержат и не дадут трещину. Иногда и вовсе может произойти взрыв с серьёзными повреждениями ёмкости.
Чтобы лучше понять, о чем идет речь, представите обычную СО, теплоноситель в которой нагревается от комнатной 200С до рабочих 800С. С ростом температуры, жидкость будет расширяться, соответственно и давление в сети будет увеличиваться. Если в СО установлен специальный предохранительный клапан, то излишки воды стравятся, что позволит избежать повышения давления в СО до критического значения. Но если такого клапана нет, или он вышел из строя, то давление будет расти до тех пор, пока не произойдет порыв. Зачастую порыв происходит в самых слабых участках на соединениях узлов и элементов. Если все соединения будут надежными, то лопнуть может узел, труба или какой-то другой элемент. Но если в СО будет расширительная ёмкость, то о подобной проблеме можно даже и не вспоминать.
По сути, упомянутый нами выше предохранительный клапан и РБ выполняют одну и ту же функцию – предотвращают повышение давления в трубопроводах путем отвода из системы «лишней» воды, которая появилась в результате температурного расширения. Но между ними есть существенная разница, кроме конструкции, конечно. После того, как температура жидкости снижается, и её объемы уменьшаются, вода из РБ вновь поступает в систему. Но если будет использоваться клапан, то теплоноситель в СО не будет возвращаться, и вместо него в трубы попадает воздух, что чревато образованием воздушных пробок. А это приводит к ухудшению работы отопления.
Какие бывают расширительные емкости?
РБ представляет собой небольшой резервуар, который подсоединяется с помощью трубы к общей СО. Размер и форма это резервуара может быть самой разнообразной, в зависимости от необходимости и потребностей самой системы (определяется с помощью расчета, о чем поговорим чуть позже). Все эти резервуары можно разделить на два типа: открытие и закрытые модели со встроенной мембраной. Каждый из этих типов резервуаров имеет свои отличия, и используется в разных отопительных системах.
Примечание. Иногда в сети попадается и третий тип ёмкостей – закрытые баки без мембраны. Однако их рассматривать не будем, поскольку использовать их не рекомендуется. Почему? Об этом поговорим чуть позже.
Емкости открытого типа
В гравитационных СО используются открытые расширительные металлические баки. В таком случае они могут иметь разную форму, но обязательно с открытым верхом. К системе он подсоединяется с помощью трубы, одна часть которой врезается в подающую магистраль, а вторая – в низ бака. Его устанавливают в самой верхней точке системы, обычно на чердаке или же под самим потолком. В верхней части бака сбоку приваривается патрубок, к которому можно подсоединить трубу или шланг, через который будет отводиться перелив.
Примечание. Иногда в сети на глаза попадаются статьи, где открытыми СО называют схемы с естественной циркуляцией жидкости. Однако в техническом плане это не совсем одно и то же. Технически открытой является та система, из которой осуществляется прямой отбор воды для системы горячего водоснабжения. В частном домостроении она практически не используется, и зачастую применяется только в домах с централизованным отоплением.
РБ открытого типа применяется не только для компенсации температурного расширения жидкости, но и удаляет воздух, образовавшийся в системе. Вывод воздуха осуществляется благодаря тому, что бак размещается вверху системы, и он открыт в атмосферу. Автоматическое стравливание воздуха является одним из главных достоинств данного типа резервуаров, но оно является фактически единственным весомым. Такой бак может использоваться в системах и с естественной, и с принудительной циркуляцией. Он имеет простую конструкцию, благодаря чему долговечен и надежен. Но при этом открытый РБ имеет целый ряд недостатков.
Во-первых, при работе СО нужно следить за уровнем теплоносителя в бачке, и когда этот уровень снизится до определенного уровня, необходимо своевременно добавлять в него воду. Во-вторых, бак зачастую устанавливается на чердаке, поэтому его нужно утеплять, чтобы предотвратить ненужные расходы тепла. В-третьих, теплоноситель насыщается кислородом, поскольку бак открытый, что негативно влияет на металлические элементы теплового генератора и ускоряет их коррозию. Ну и последним существенным недостатком таких ёмкостей можно назвать относительную сложность в установке.
Закрытый РБ с мембраной
В большинстве СО с принудительной циркуляцией используется закрытый РБ цилиндрической формы. В такой ёмкости есть мембрана из резины, которая и является его главной функциональной частью. Сверху ёмкости размещается сервисный золотник, необходимый для закачки воздуха. Снизу он подсоединяется трубой к СО. Его обычно устанавливают прямо в помещении топочной, что очень удобно.
Резиновую мембрану в ёмкости многие мастера часто называют «грушей». Она может быть баллонного типа или же изготовлена в виде диафрагмы.
Примечание. Сейчас многие производители снабжают баки съемными мембранами, поэтому в случае необходимости «грушу» можно будет легко снять и заменить на новую.
На работу РБ форма мембраны внутри него особого влияния не оказывает, однако ёмкости с мембраной баллонного типа обычно более вместительны. С одной стороны мембраны находится жидкость, а с другой закачивается газ под определённым давлением. Это может быть азот или обычный воздух. Величину давления газа определяет сам мастер в зависимости от характеристик работы системы и устройств. Принцип действия мембранных баков одинаков и довольно прост. Когда теплоноситель нагревается и происходит его расширение, из-за увеличивающегося давления мембрана растягивается и в РБ начинает поступать вода. Когда теплоноситель начнет остывать, давление снизится, мембрана начнет сжиматься и теплоноситель из компенсационного устройства начнет возвращаться в СО.
Как правило, закрытые баки имеют компактные размеры и занимают мало места. А во многих настенных газовых тепловых генераторах РБ расположены внутри агрегатов. Благодаря герметичности резервуара исключается вероятность диффузии кислорода в воду, что является одной из главных проблем открытых баков. Единственным весомым недостатком таких РБ является ограниченный срок службы самой мембраны, которые работают не более 10-ти лет. После появления трещин её нужно поменять, но часто такой возможности нет, то приходится менять весь бак.
Выше мы упоминали, что существуют также закрытые РБ, в конструкции которых нет. Такой вакуумный резервуар в магазинах встречается нечасто и используется крайне редко. Это объясняется тем, что его конструкция является непрактичной и неудачной, поэтому мастера их использовать не рекомендуют. В таких баках нет «груши», и её роль играет сам закачанный в резервуар газ. Из-за этого происходит активная диффузия в жидкость, который насыщается кислородом, что негативно отразиться на состоянии металлических деталей теплогенератора. К тому же они имеют свой предел компенсации, поскольку уровень будет постоянно расти, и в какой-то момент расширяться будет уже некуда.
Отправляя данную форму,вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности персональных данных.
Как подобрать расширительный бак
РБ открытого типа идеально подходит для СО с гравитационной циркуляцией, где мембранные модели использовать не имеет смысла. В таких СО давление очень мало и вода движется за счет конвекции, поэтому бачок вряд ли включится в работу. Открытый РБ можно и купить, и сделать своими собственными руками. Главное – верно определить объем резервуара, подходящий под конкретную СО. Как определить оптимальный объем? Об этом поговорим немного позже.
В СО, где теплоноситель перемещается за счет нагнетаемого насосом давления, зачастую устанавливаются мембранные бачки. В любом специализированном магазине представлен огромный выбор таких баков, поэтому найти подходящую ёмкость будет не сложно. Однако обратите особое внимание на то, что РБ визуально очень похожи на гидроаккумуляторы, которые применяются в системах водоснабжения. Несмотря на свою схожесть, они имеют разные рабочие характеристики и используются для разных целей. Чтобы выбрать именно то, что вам нужно, ознакомьтесь с информацией на шильдике. Рабочими параметрами для гидроаккумулятора являются давление до 10 Бар и температура до 700С. Для РБ давление - до 3 Бар, а температура – до 1200С. Размер бака нужно подбирать с учетом результатов расчёта резервуара. Обратите внимание и на конструкцию «груши», вернее на возможность замены мембраны в случае появления трещин или других повреждений.
Как правильно рассчитать объем резервуара?
Существует много методик расчета оптимального объема РБ для разных СО. В большинстве своем они довольно сложные и требуют проведения множества непростых вычислений, в которых учитывается мощность теплового генератора и другие параметры системы. Однако есть более простой способ расчета объема, который также является довольно эффективным и точным.
В основе этого способа лежит всем известный факт, что жидкость при нагреве несколько расширяется. Также известно, что объём жидкости при увеличении температуры может увеличиться не больше, чем на 5%. Поэтому, нам нужно вычислить количество теплоносителя, находящегося во всей СО. Для этого необходимо знать объем жидкости в баке котла из паспорта агрегата, также из паспортов можно узнать и вместительность батарей. Теперь остается вычислить объем теплоносителя в трубах. Для этого нужно найти площадь поперечного сечения труб и умножить на их длину. Площадь сечения можно легко вычислить, используя формулу для расчета площади круга. Полученные результаты нужно просуммировать, и таким образом вы получите объем воды в системе. От полученного результата возьмите 10% (не 5%, а с запасом), и это будет оптимальная вместительность РБ для вашей СО.
Заключение
Выбрать подходящий РБ не так уж и сложно, и можно это сделать даже без помощи специалистов. Своими руками можно и провести их установку, предварительно изучив инструкцию по эксплуатации бака. А если у вас возникли трудности с выбором бака, определением его вместительности или установкой, то всегда можно пригласить профессионала для консультации или проведения работ.
