Расширительный бак представляет собой контейнер, предназначенный для управления изменениями объема жидкости при температурных колебаниях. Одна из его камер служит для хранения жидкости, а другая — в качестве воздушной камеры, в которой поддерживается стабильное давление. Когда температура жидкости повышается, она расширяется, и мембранные стенки начинают растягиваться. В результате мембрана, отделяющая воздух от жидкости, становится непроницаемой для поршня, а давление в воздушной камере увеличивается, уменьшая её объем.
Расширительный бак для ГВС и отопления. Для чего нужен? Принцип работы.
Расширительные баки являются неотъемлемой частью систем горячего водоснабжения (ГВС) и отопления в частных домах, поскольку призваны нивелировать влияние изменений давления и объема жидкости. В данной статье мы подробно рассмотрим их конструкцию, принцип работы и важные аспекты эксплуатации.
Назначение расширительного бака в системе отопления и ГВС
Жидкость, в частности вода, обладает свойством расширяться при нагревании, что следует учитывать, особенно в закрытых системах, где отсутствует постоянный контакт с атмосферой. Закрытые системы, такие как центральное отопление или ГВС, могут столкнуться с проблемами, когда избыточное давление, вызванное увеличением объема жидкости, может привести к ущербу для системы, например, к разрыву труб или другим неисправностям.
Поскольку подача и движение горячей воды могут быть неравномерными по ряду причин, таких как неправильный монтаж насосов или плохая разводка трубопроводов, это также может приводить к моментальным скачкам давления, создавая дискомфорт пользователей в виде стуков в трубах или, что еще хуже, повреждений системы. Чтобы предотвратить такие негативные последствия, назначение расширительного бака состоит в уравновешивании этих процессов, позволяя системе функционировать более плавно и безопасно.
Типы расширительных баков
Строительная концепция расширительного бака для жилых систем отопления и горячего водоснабжения основана на свойствах жидкости, находящейся в несжимаемом состоянии. Для реализации этих свойств бак, как правило, состоит из двух не сообщающихся между собой камер, разделенных эластичной мембраной. Существует два основных типа расширительных баков, которые можно классифицировать в зависимости от особенностей установки и конструкции мембраны:
В первом варианте горячая вода попадает в эластичную мембранную камеру, при этом мембрана не соприкасается с жидкостью. Во втором варианте мембрана представляет собой плоскую пластину, прикрепленную к металлическому фланцу, которая делит бак на две отдельные части, где горячая вода непосредственно контактирует с внутренностями бака.
Часть пространства, не занимаемая жидкостью, служит резервуаром для воздухоподобных газов, таких как азот или гелий, которые создают требуемое давление. Пневматический клапан (струйный ниппель) одностороннего действия устанавливается в этот резервуар, чтобы пополнять газовую смесь перед первым запуском или после ремонта. Такой принцип схож с накачкой автомобильных шин.
Принцип работы мембранного расширительного бака выстраивается довольно просто: давление газа в пневматической части поглощается жидкостью и равномерно распространяется по системе, тем самым играя роль демпфера и не позволяя давлению резко и неравномерно изменяться.
Как подобрать расширительный бак для ГВС или отопления
При выборе расширительного бака для систем горячего водоснабжения или отопления следует учитывать несколько ключевых параметров:
- Рабочая температура жидкости. Этим параметром необходимо руководствоваться, так как для горячей воды обычно она не должна превышать 70-80°C. А в системах отопления, которые могут работать с перегретым паром, температура может доходить до 100°C и более.
- Рабочее давление. Для отопительных систем в одноквартирных домах максимальное рабочее давление составляет около 3 атмосфер, что применимо и для систем горячего водоснабжения. Обязательно соблюдайте паспортные данные вашего циркуляционного насоса, чтобы выбрать бак в пределах этих значений.
- Объем бака. Этот параметр также важен, так как недостаточный объем может повлиять на стабильность работы системы. Практическое правило гласит, что расширительный бак должен составлять не менее 10% от общего объема используемой охлаждающей жидкости. Слишком большие баки могут занимать много пространства и требовать фундамента.
- Качество воды. Важно учитывать, чтобы используемая вода ни в коем случае не повредила здоровье, поэтому рекомендуется использовать специальные бак для питьевой воды, отличной от бачков с защитными добавками для боилеров.
Зачем нужен, как работает и как подобрать расширительный бак для водяного отопления.
В условиях нашего климата, когда температура может колебаться превышать 50°C в течение года, частный дом требует подробной и продуманной системы отопления. Если раньше для небольших домов с одной-двумя комнатами хватало традиционной печи, то современные дома, имеющие несколько комнат, требуют более сложных систем, таких как водяное отопление, для обеспечения комфортной температуры.
Виды и особенности расширительных баков
Жидкостные системы отопления требуют наличия надежных котлов и теплоносителей, которые циркулируют по трубам от котла до радиаторов в каждой комнате. Тем не менее, когда котел отключен, температура теплоносителя быстро снижается. При этом объем жидкости увеличивается из-за нагревания, и поскольку в замкнутой системе расширению некуда деваться, давление начинает расти, что приводит к угрозе повреждения системы. Чтобы предотвратить такие ситуации, необходимы расширительные баки.
Расширительный бак фактически является емкостью, которая позволяет регулировать объем жидкости. Установка такого устройства необходима в системах водяного отопления. Однако выбор типа расширительного бака должен зависеть от специфики системы — открытой или закрытой.
Открытые или закрытые системы
Открытая система отопления предполагает, что это не полностью герметичная конструкция, где давление жидкости зависит от уровня жидкости в открытом резервуаре. В качестве аналогии можно привести кастрюлю с подогреваемой водой, заполненную до двух третей, без крышки. При нагревании объем воды увеличивается, и она поднимается, не вытекая из кастрюли, благодаря оставшемуся пространству. В открытой системе роль верхней части кастрюли представляет открытый резервуар, который располагается в самом высоком месте, зачастую на чердаке.
Когда котел не имеет системы принудительной циркуляции, открытый расширительный бак устанавливается в верхней точке сразу после котла, откуда теплоноситель поднимается к радиаторам, а затем возвращается в котел, теряя тепло. Эта конструкция может иметь два патрубка и открытый верх (сотрудопрерывленной крышкой), что позволяет воздуху поступать свободно и избегать образования избыточного давления.
Устройство расширительных баков для водопроводной системы
Бак расширительный открытого типа
Самым простым и часто используемым решением является установка вместительного (но не герметичного) бака в верхней части системы, которая может находиться, например, на чердаке. Этот бак просто закрывается крышкой для снижения испарений и загрязнений. Его основной недостаток заключается в том, что такая система не создаёт давление, из-за чего подача воды происходит по принципу самотека, что зависит от разницы высот.
Преимущества открытой системы заключаются в ее простоте и низкой стоимости. Когда же речь идёт о недостатках, они являются более значительными:
- Не герметичность системы, что может негативно отразиться на качестве очищенной воды из-за её контакта с воздухом.
- Часто требуется располагать ёмкость в неотапливаемом помещении, что в зимний период может приводить к проблемам с замерзанием.
- Автоматизацию системы можно реализовать с помощью поплавкового клапана и реле давления, но создать необходимое давление для работы приборов будет невозможно, учитывая, что оно ограничивается только высотой установки.
Таким образом, открытые системы больше подходят для временных решений и на самом деле нецелесообразны для постоянного использования.
Герметичные расширительные баки
Герметичные системы значительно превосходят открытые. Их размещение не имеет серьёзных ограничений; можно выбрать полезный объём, что позволяет экономить электричество, и поддерживать желаемое давление. В данной категории можно выделить три основных типа конструкций:
- Расширительные баки с мембраной, что разделяет резервуар на две половины.
- Баки баллонного типа, где находит место эластичный, изменяющий форму элемент для воды, часто именуемый «грушей».
- Существуют также модели, где нет механического разделения между жидким и газообразным веществом, однако их использование в домашних водопроводах редкость, и поэтому рассматривать их детально не будем.
Примером являются нагнетательные баки:
В большинстве случаев корпус такого бака состоит из двух частей. Соединение этих частей определяет положение неподвижной мембраны, которая делит резервуар на водяную и воздушную камеры. С одной стороны предусмотрено резьбовое соединение для подключения к водопроводу, с противоположной, в воздушной камере, располагается ниппель для предварительного давления воздуха.
По каким критериям выбирают расширительный бак
Предназначение, материалы изготовления
Когда речь идет о выборе расширительного бака, необходимо учитывать его предназначение. Баки для систем отопления могут работать при выше определённого давления и температуре, поэтому их конструкция подразумевает специальные материалы и оформление для надёжности.
Важно отметить, что применяемые в отопительных системах материалы могут не соответствовать гигиеническим требованиям, в отличие от резервуаров для водоснабжения, где это критически важно.
Типичная цветовая маркировка баков: бак для водоснабжения будет синим (голубым), а для отопления — красным, что является общепринятой практикой. Несмотря на это, полагаться на цвет нельзя абсолютно, поэтому всегда стоит изучать паспортные данные продукции.
Водоснабжение не требует высокой рабочей температуры (до 70°C), но предельное рабочее давление может достигать 10 атмосфер. В то время как расширительные баки для хладагентов могут работать при более высоких температурах, но их максимальное давление ограничивается 2-3 атмосферами.
Материал, из которого изготовлены баки, прямо влияет на качество воды. Рассмотрим варианты:
- Натуральный каучук. Его не рекомендуется использовать там, где высокие температуры (+50°C и выше).
- Синтетический бутиловый каучук (BUTYL). Данный материал высококачественный, устойчивый к температуре кипения, не теряет своих характеристик.
- Синтетический каучук этилен-пропилен (EPDM). Достойный выбор благодаря прочности и безопасности.
- Резина SBR не подходит для питьевой воды, но может хорошо служить в технических системах.
Чаще всего резервуары изготавливаются из коррозионностойкой стали с полимерным покрытием, однако высококачественные нержавеющие изделия будут стоить дороже.
Объем расширительного бака
Объем расширительного бака — это важный параметр, который необходимо учитывать. Существуют модели, начальный объём которых варьируется от 19 литров до 1000 литров. На первый взгляд, чем больше объем, тем лучше, но не всегда это так; следует учитывать реальные потребности и условия эксплуатации.
Слишком большой бак будет занимать много пространства и может оказаться излишним, т.к. запас воды в нём может долго оставаться неиспользованным, что может негативно повлиять на её качество.
Зачем нужен расширительный бак в системе отопления
Чтобы четко понять значение расширительного бака, необходимо разобрать его функции и предназначение в системе отопления. Без должного анализа, можно ошибочно считать его ненужным компонентом, который занимает просто пространство. Тем не менее, на практике такой бак выполняет множество жизненно важных задач.
Популярность расширительных баков в открытых системах отопления объясняется их простотой установки, доступной стоимостью и эффективностью. К плюсам открытых устройств можно отнести:
- Ограничение необходимости в дополнительных материалах для монтажа, часто они могут изготавливаться собственными руками.
- Отсутствие избыточного давления, что позволяет избежать необходимости использования предохранительных клапанов.
- К ним также можно добавить, что бак способен выполнять функции отвода воздушных пробок.
Но, разумеется, существуют и недостатки. Например, открытый бак должен располагаться в верхней части системы, что требует выполнения качественного утепления в зоне установки для предотвращения замерзания при понижение температуры.
Принцип работы
Для понимания значимости расширительного бака, необходимо обратить внимание на его функциональные особенности и различных аспектах установки и использования. В системах отопления теплоносителем выступает вода, которая движение перемещается на значительные расстояния, обеспечивая тепло для разных помещениях.
Расширительные баки являются основной составляющей открытых систем, так как они могут функционировать без насосов благодаря тому, что движение жидкостей основано на термодинамике и различиях в плотности. Основная функция расширительного бака состоит в поддержании стабильного давления в системе и сохранении остаточной горячей воды.
Работа бака проходит по таким этапам:
- Подвод теплоносителя от котла к радиаторам;
- Обратка, куда остывшая вода возвращается для повторного прогрева котлом.
Если речь идет о трубопроводах однотрубных систем, оба этапа происходят по одной линии; в двухтрубных — это более эффективно.
Где расположить
Хоть открытая система и обеспечена частичным давлением, правильное место для установки расширительного бака становится критически важным — он должен находиться выше всех остальных элементов системы. Недостаточно корректное расположение приведет к обратному движению жидкости, и возможны потери.
Более высокое расположение также способствует высокой эффективности отведения воздуха, так как в жидкости всегда присутствует растворённый воздух, который может превращаться в газ и вызвать коррозию в металлах труб и теплообменников.
Расширительный бак для отопления закрытого типа
Подобные решения обеспечивают компактность и больший выбор места установки для резервуара. При правильном монтаже нет строгих ограничений по расположению, хотя в большинстве случаев бак размещается рядом с насосом.
Из-за герметичности конструкции возможно рост давления в системе до более высоких значений, что требует установки «группы безопасности», состоящей из:
- Предохранительного клапана, фиксирующего предел давления;
- Автоматического воздухоотводчика;
- Контрольного манометра или термометра для отслеживания рабочих показателей.
Следует подчеркнуть, что необходимость в «группе безопасности» не является недостатком, а наоборот, важной функцией закрытых систем.
К недостаткам закрытых резервуаров можно отнести их относительно высокую стоимость, однако сегодня существуют модели, в которые бак уже интегрирован, например, настенные агрегаты.
Устройство и принцип работы
Чтобы понять, какой байк нужен для системы отопления, рассмотрим устройство и функционирование закрытых расширительных баков. Обычно конструкция таких устройств выглядит довольно просто, однако полные размеры и объём могут варьироваться в зависимости от модели. Главная особенность заключается в том, что жидкость делится на две камеры посредством гибкой мембраны. Одна часть соединяется с контуром системы, вторая служит для воздушного давления.
Конструктивно бак включает:
- Корпус;
- Резьбовой патрубок для подключения;
- Ниппель для накачивания давления;
- Гибка мембрана;
- Водяная и воздушная камеры.
Чаще всего в качестве материала корпуса используется антикоррозийная сталь с покрытием, что позволяет долговечно и эффективно функционировать под разными условиями. Корпус может быть красного цвета, указывая на его предназначение для отопления, в отличие от синего, который сигнализирует о невозможности нагрева воды.
Специальный трос, соединяющий бак с отопительным контуром, обеспечивает нужное давление в системе. На противоположной стороне корпуса располагается ниппель для контроля давления.
Еще одна важная часть конструкции — мембрана, которая изолирует жидкости от газа. Некоторые модели могут иметь дублирующую мембрану в случае выхода из строя первой, она также поделит резервуар на две отдельные части.
Используемые материалы в современных системах — это бутил или этилен-пропилен, которые обеспечивают высокую устойчивость к микроповреждениям и долговечность.
Расчёт объёма бака
Для определения необходимого объема расширительного бака проста формула, включающая 10% от объема теплоносителя, используемого в системе отопления. Это можно рассмотреть на этапе проектирования системы отопления, а также по возможностям, если предыдущий теплоноситель уже был использован.
Кроме того, можно рассмотреть объём радиаторов и труб, и вычесть из общего объема 10% для определения нужного размера бака.
Также можно использовать формулу для расчета:
Е — коэффициент расширения теплоносителя;
Pmax и Pmin — максимальное и минимальное рабочее давление системы.
Важно помнить, что подобные расчеты не актуальны для открытых систем, но они необходимы для закрытых. Если у котла есть встроенный бак, но он недостаточен по ёмкости, потребуется установить новый.
Недостаточный объем приведёт к снижению давления в системе, так как теплоноситель может выделяться в канализацию. В экстренных случаях, если не будет возможности вернуться, система отопления может замерзнуть, что, в свою очередь, приведет к поломке котла.
Поэтому всегда лучше рассматривать установку резервуара, превышающего необходимый расчетный объем.
Давление в расширительном баке
Некоторые котлы могут регулировать давление вручную через расширительный клапан. В общем, оно должно составлять על 0.3 атмосферы ниже рабочего давления системы, обычно от 1.5 до 1.8 атмосфер. В результате максимальное давление будет около 1.6 атмосфер, а минимальное — 1.2 атмосфер.
Чтобы измерить давление в расширительном баке, необходимо подключить манометр к ниппелю на верхней части резервуара. Под защитной крышкой располагается клапан, через который можно сбросить избыточное давление, просто открыв его и выпустив излишки под нормальным давлением.
Для поднятия давления, можно использовать автомобильный насос вместе с манометром и накачать до нужного уровня. Важно помнить, что данная процедура должна проводиться при отключенном баке от системы отопления! Теплоноситель необходимо полностью слить.
На изображении представлено устройство, демонстрирующее установку расширительного бака.
Положение расширительного бака в отопительной системе
В рамках закрытой системы отопления расширительный бак должен устанавливаться после котла и перед насосом, чтобы обеспечить корректный поток теплоносителя в обратном направлении. Для соединения насоса с трубой следует установить тройник, к вертикальному отводе которого бак крепится для вертикального расположения.
Рекомендуется также установить тройник и запорный клапан после расширительного бака, что позволит проверить резервуар без необходимости слива теплоносителя. При этом, отключите бак для проверки, чтобы давление не превышало нуля.
Таким образом, закрытая система отопления с установленным расширительным баком представляет собой удобное решение для многих типов котлов, радиаторов и других отопительных систем. Особенно важно наличие предварительных расчетов для выбранного расположения бака, так как открытые варианты лучше подходят для деревенских и простых решений.
