Как рассчитать расширительный бак для отопления закрытого типа

Онлайн-калькулятор

Третий способ произведения вычислений – онлайн калькулятор. В интернете можно найти несколько различных программ, которые упрощают вопрос, как выбрать объем расширительного бака. Здесь уже включена информация о коэффициентах, зависимости искомого значения от температур или напора в коммуникации.

На нашем сайте представлена программа для определения вместимости бачка закрытого типа. Здесь под настроенным давлением газа подразумевается минимальный предел, который характерен для котла отопления. Например, если это 1,5 Атм, то в баке должно быть столько же. Предохранительный клапан часто настраивают на максимальный напор в магистрали или оборудовании. Третье, что нужно знать – объем носителя тепла.

Плюсов относительно работы с онлайн-калькуляторами два и они значительны:

• моментальность получения результатов;
• учет табличных данных, которые не нужно искать пользователю.

Однако имеются и свои недостатки. Здесь невозможно отследить, что конкретно было учтено разработчиками для выдачи того или иного результата. Также результат можно рассматривать в качестве приближенного к точному.

Обслуживание расширительного бака

Нельзя преуменьшать роль такого устройства, как расширительный бачок системы отопления инструкция этого прибора предоставляет перечень правил его обслуживания. К ним относят:

• Один раз в полгода необходимо проверять бак на внешние повреждения – коррозию, вмятины, подтеки. Если вдруг такие повреждения найдены, то обязательно нужно устранить их причину.
• Один раз в полгода нужно проверять начальное давление газового пространства на соответствие расчетному показателю.
• Один раз в полгода проверяется целостность мембраны. В случае обнаружения ее нарушения нужно заменить ее (если такая возможность предусмотрена).
• Если бак не будет использоваться долгое время, то нужно держать его в сухом месте, слив из него воду.

Далее о том, как проверить расширительный бак отопления – его начальное давление газового пространства. Для этого следует отключить бак от отопительной системы, дренировать с него воду, к ниппелю газовой полости подключить манометр. Если давление ниже, чем то, которое было установлено тогда же, когда происходила настройка расширительного бака для отопления – через этот же ниппель бак нужно накачать компрессором.

Показания манометров при правильной работе расширительного бака

Проверка целостности мембраны – это тоже важный момент. Если вдруг во время проверки давления газового пространства после того, как вы дренировали воду, через дренажный кран идет воздух, а давление в газовой полости уменьшилось до атмосферного – то мембрана пробита.

Чтобы заменить мембрану, нужно пройти несколько этапов. Первым делом, бак отсоединяется от отопительной системы, затем его нужно дренировать. Далее давление газовой полости сбрасывается через ниппель. Фланец мембраны демонтируется. Находится он в области патрубка для соединения с трубами. Мембрана, входящая в устройство расширительного бака для отопления, извлекается из отверстия внизу корпуса.

Затем нужно проверить внутреннюю часть корпуса, чтобы там не было загрязнений и коррозии, если они есть – нужно их удалить и промыть водой, после чего высушить. Чтобы убрать коррозию, нельзя использовать средства, включающие масла! Держатель мембраны вставляется в отверстие вверху мембраны. Болт вворачивается в держатель мембраны, она ставится в корпус, а держатель отводится в отверстие в дно корпуса. Затем держатель фиксируется гайкой. После этого на корпус ставится фланец мембраны.

Любая современная система отопления не «представляет» своего существования без надежного компенсатора теплового расширения теплоносителя в ней — расширительного бака.

Практический расчет расширительного бака для отопления довольно прост — необходимо «вооружиться» несколькими формулами и определиться с исходными рабочими параметрами системы.

Сейчас эффективно используются расширительные баки закрытого типа. Открытые варианты этих функциональных устройств использовались преимущественно в системах с естественно циркулирующим теплоносителем. Они имеют значительные габариты и низкую эффективность. Поэтому постепенно применение такого типа баков сходит на «нет».

Баки закрытого типа конструкционно представляют собой герметичную емкость цилиндрической или «таблетированной» формы.

Мембранный расширительный бак «таблетка»

Мембранный расширительный бак

Внутри бак разделен мембранной перегородкой на воздушную и жидкостную камеры — это бак диафрагменного типа. Также возможно конструкционно использование внутри бака «балонной» эластичной камеры из термостойкой резины.

Схематическое устройство расширительного бака

Принцип действия основан на расширении объема теплоносителя в жидкостном отсеке, который приводит к деформации эластичной перегородки (баллона). Уменьшение объема воздушной камеры приводит к повышению давления воздуха (газа) в ней. Превышение допустимого давления приводит к срабатыванию предохранительного клапана. Такова упрощенная схема действия этого бака.

Но нормальное и безопасное функционирование системы возможно только при правильном расчете расширительного бака для отопления. Игнорирование или неграмотный расчет объема расширительного бака приведет или к недостаточному давлению в системе, или к превышению давления в ней и аварийному сбросу избытка теплоносителя.

Давление в расширительном бачке котла

Под давлением в расширительном бачке подразумевается начальное давление воздушной камеры пустого резервуара при комнатной температуре. Это давление должно быть равно статическому давлению системы отопления после заполнения ее теплоносителем.

Таким образом, мембрана будет находиться в равновесии и давление газа воздушной камеры будет компенсировать давление теплоносителя системы отопления и бак будет НЕ заполнен и обладать необходимым объемом для компенсации теплового расширения жидкости.
Статическое давление 1 метра водяного столба примерно равно 0,1 бар, то есть для контуров отопления квартир и малоэтажных домов оно будет менее 1 бара.

Но, для нормальной работы газового котла, а именно насосного оборудования и воздухоотводчиков давление теплоносителя в закрытой системе должно быть не ниже величины, указанной производителем оборудования в паспорте или руководстве по эксплуатации котла. Вот выборка из руководства по эксплуатации некоторых популярных моделей котлов:

• Vaillant TEC 0.8-2 бар;
• Ariston EGIS 24 1-3 (max) бар;
• Ariston CLASS 1-1.5 бар;
• BAXI ECO-4 0.7-1.5 бар;
• BAXI ECO 5 1-1.5 бар;
• Buderus U042 1-2 бар.

При давлении в системе менее 0.7 бар большинство бытовых газовых котлов просто отключится. Отсюда видно, что для нормальной эксплуатации среднее значение составляет примерно 1.2 бара. Учитывая, что сама мембрана при определенных условиях (когда стремится принять равновесное положение) может создавать дополнительное давление, то начальное давление зарядки пустого расширительного бачка можно установить на 0.2-0.4 бара ниже компенсируемого.

То есть можно определенно утверждать, что для большинства закрытых систем отопления малоэтажных домов или квартир давление в расширительном бачке системы отопления допустимо на уровне 0.8-1 бар.

Как проверить давление в расширительном бачке отопления

Проверка давления в расширительном бачке отопления производится ручным манометром, так как в большинстве случаев воздушная камера бачка оснащается обычным ниппелем, таким же как на колесе автомобиля или велосипеда. В случае если речь идет о настенном газовом котле – компенсатор как правило, расположен на задней стенке и до него бывает не так просто добраться, особенно если котел висит в нише или в шкафу. Поэтому удобнее всего воспользоваться компактным шинным манометром с возможностью фиксации показаний. 

Как правильно накачать расширительный бачок воздухом читайте (процедура одинакова для любого котла):

Если в результате проверки выяснилось, что давление недостаточно – необходимо это исправить. Отсутствие надлежащего давления может принести пользователю неприятности в виде аварийных остановок котла или сброса избытка давления через предохранительные устройства. Доводить до таких ситуаций не желательно и согласно рекомендаций большинства производителей котельного оборудования – давление расширительного бачка должно контролироваться 1 раз в год при проведении технического обслуживания.
Производить “подкачку” бака нужно только тогда, когда он полностью пустой. Так как конструктивно он располагается на котле – будет достаточно слить воду с котла. Подкачивать можно любым доступным способом. Практика показывает, что проще всего это сделать обычным велосипедным насосом и проконтролировать ручным манометром. В случае, если давление в воздушной камере расширительного бака не может компенсировать давление водяной камеры, также есть вероятность повреждения мембраны или клапана.

Выводы

Для установки давления необходимо руководствоваться параметрами Вашей системы отопления, а также рекомендациями изготовителя бачка и котельного оборудования. Для большинства закрытых систем отопления малоэтажных домов или квартир давление в расширительном бачке можно установить на уровне 0.8-1 бар. Регулярное проведение технического обслуживания, в которое входит контроль давления РБ, поможет избежать нежелательных проблем в течение всего отопительного сезона.
Рекомендуем также посмотреть короткий видеоролик, в котором специалист компании Bosch рассказывает и показывает, каким образом проверить и накачать давление в расширительном баке

Методика расчёта объёма расширительного мембранного бака для системы отопления:

Представленный ниже расчет предназначен для индивидуальных систем отопления и значительно упрощен. Его точность составляет 10%. Мы считаем, что этого вполне достаточно

1. Определим, какой тип жидкости Вы будете использовать в виде теплоносителя. Для примера расчета в качестве теплоносителя мы возьмем воду. Коэффициент температурного расширения воды принят равным 0,034 (это соответствует температуре 85 o С)

2. Определим объем воды в системе. Приблизительно его можно рассчитать в зависимости от мощности котла из расчета 15 литров на каждый киловатт мощности . Например, при мощности котла 40 кВт, объем воды в системе будет равен 600 литрам

3. Определим величину максимального допустимого давления в системе отопления. Она задана порогом срабатывания клапана безопасности в системе отопления

4. Также в расчетах используется величина первоначального давления воздуха в расширительном баке Ро. Давление Ро не должно быть меньше , чем гиростатическое давление системы отопления в точке расположения расширительного бака

5. Полный объем расширения V можно подсчитать по формуле:

6. Выбирать бак нужно, округляя расчетный объем в большую сторону (бак большего объема не повредит)

7. Теперь подберем бак, обеспечивающий компенсацию этого объема. Учитывая, что коэффициент заполнения водой расширительного бака с фиксированной несменной мембранной при этих условиях равен 0,5 (таблица), то для рассмотренной системы подойдет 80-литровый расширительный бак:

80 литров x 0,5 = 40 литров

Коэффициент заполнения (полезный объём) расширительного мембранного бака

Предельное давление в системе Рmax, бар	Первоначальное давление в баке , Ро бар
0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
1	0,25	–	–	–	–	–	–	–
1,5	0,40	0,20	–	–	–	–	–	–
2,0	0,50	0,33	0,16	–	–	–	–	–
2,5	0,58	0,42	0,28	0,14	–	–	–	–
3,0	0,62	0,50	0,37	0,25	0,12	–	–	–
3,5	0,67	0,55	0,44	0,33	0,22	–	–	–
4,0	0,70	0,60	0,50	0,40	0,30	0,20	–	–
4,5	–	0,63	0,54	0,45	0,36	0,27	0,18	–
5,0	–	–	0,58	0,50	0,41	0,33	0,25	0,16
5,5	–	–	0,62	0,54	0,47	0,38	0,30	0,23
6,0	–	–	–	0,57	0,50	0,42	0,35	0,28

Расширительный бак для открытой системы

Незаменимый элемент, обеспечивающий перемещение теплового носителя, отвечающий за предупреждение его утечек и разрыва трубной системы в результате быстрого роста давления, представлен расширительным баком. В открытой системе отопления отсутствует герметичность, а основными требованиями, предъявляемыми к таким резервуарам, является их достаточный объём и наличие патрубка-подводки.

Самая главная функция – это конечно компенсация теплового расширения теплоносителя вашей системы отопления открытого типа. Тепловое расширение происходит при нагреве теплоносителя. Объем увеличивается и его надо куда-то девать.  Вот в расширительном баке есть для этого место.

Если даже бак оказался полный, то в него врезают сливную трубку для того, чтобы теплоноситель при расширении не полился через верх и не залил ваш потолок. В этом случае излишки теплоносителя сливаются через аварийную сливную трубку.

Так же расширительный бак в открытой системе отопления дома служит для отвода воздуха при заполнении и работе системы отопления.

Для защиты воды от попадания мусора устанавливается специальная решётка. К форме такого расширительного бака не предъявляются какие-либо повышенные требования, но чаще всего используются круглые, цилиндрические и прямоугольные резервуары. В качестве материала изготовления целесообразно отдавать предпочтение максимально устойчивым к коррозийным изменениям металлам (нержавейка и листовая сталь) или термостойким прочным пластикам.

Монтировать расширительный бачок нужно в самой высокой точке отопительной системы. При выборе способа установки выбирается оптимальный вариант:

• на подаче – резервуар располагается над котлом;
• на «обратке» – предупреждает закипание воды;
• комбинированный способ – установка пары резервуаров (на подаче и «обратке»).

В процессе монтажа следует врезать аварийную сливную трубу, утеплять корпус резервуара и патрубки, что позволит предотвратить замерзание системы отопления и выход её из строя.

Расчет расширительного бака для закрытых систем отопления

Как произвести расчет объёма расширительной емкости для закрытой системы отопления.

Современные системы отопления представляют собой замкнутый контур, герметичную конструкцию заполненную жидкостью, которая изолирована от попадания воздуха, а значит, менее подвержена окислению.

При увеличении объёма жидкости в закрытой системе, в связи с увеличением температуры теплоносителя, может повыситься давление, способное нарушить целостность элементов системы. В таких случаях устанавливается герметичный расширительный бак (мембранный или экспанзомат), который используется в закрытых контурах отопления с целью компенсации температурных расширений.

Экспанзомат конструктивно представляет собой герметичную емкость, со встроенной внутрь эластичной мембраной или мешком, разделяющей бак на две полости: одна из которых, при увеличении давления, наполняется теплоносителем, а другая – воздухом или азотом.

В одной из частей компенсатора расположен ниппель для подкачки насосом и замера давления газа, а в другой – резьбовой штуцер для присоединения к контуру отопления.

Комплектация и принцип работы

Расширительный бак, помимо корпуса, включает в себя мембрану (баллон или диафрагму), верхняя часть которой заполнена инертным газом или воздухом. Нижний отсек герметичной емкости предназначен для теплоносителя.

Вместе с увеличением температурных показателей вода расширяется, и избыточная масса теплоносителя попадает в мембранник. Объем камеры с воздухом уменьшается, и давление в этой части закрытой системы возрастает, компенсируя напор в магистрали. Когда температура теплоносителя снижается, наблюдается обратный процесс.

Расширительный бак может быть укомплектован сменной (фланцевой) или постоянной мембраной. Второй вид изделий стоит дешевле.

Мембрана в бачке плотно прижата к внутренней стенке, так как весь его объем наполнен газом.

Когда внутрь попадает вода, давление увеличивается. В момент запуска отопления существует риск повреждения диафрагмы от скачка давления, а затем манометр постепенно изменяет показания и целостность детали вне опасности.

Чтобы избежать повреждения мембраны, необходимо установить предохранительный клапан манометра, который реагирует на возросшее давление (для частных домов нормой является от3,5 до 4 бара).

Преимущества фланцевой модели

К преимуществам фланцевых приборов можно отнести следующие характеристики:

• выдерживает большее давление внутри системы, нежели устройство с постоянной диафрагмой;
• возможна замена мембраны при ее повреждении;
• горизонтальный и вертикальный монтаж прибора.

Установка расширительного бака

Монтаж расширительного бака системы отопления делается в соответствии с проектом и инструкцией. Лучшим вариантом для вас будет, чтобы это осуществил специалист. Если такой возможности нет, то хотя бы проконсультируйтесь с ним. Установка расширительный бак для отопления, если он открытого типа, производится в самой верхней точке системы отопления. Закрытый бак можно ставить практически в любом месте, но не непосредственно после насоса.

Один из вариантов установки расширительного бачка в систему отопления

Необходимо особое внимание уделить такому вопросу, как крепление расширительного бака отопления, так как масса бака, который заполнен водой, существенно увеличивается. Также важный момент – это возможность и удобство обслуживание бака, свободный доступ к нему

Расширительный бак для закрытой системы отопления

Расширительный бак для предназначен для компенсации изменения объема теплоносителя в зависимости от температуры. В закрытых системах отопления это герметичная емкость, разделенная эластичной мембраной на две части. В верхней части находится воздух или инертный газ (в дорогих моделях). Пока температура теплоносителя невысока, бачок остается пустым, мембрана расправлена (на рисунке картинка справа).

Принцип работы мембранного расширительного бачка

При нагревании теплоноситель увеличивается в объеме, его излишек поднимается в бачок, отодвигая мембрану и сжимая закачанный в верхнюю часть газ (на картинке слева). На манометре это отображается как повышение давления и может служить сигналом для уменьшения интенсивности горения. В некоторых моделях есть предохранительный клапан, который при достижении порогового значения давления сбрасывает излишек воздуха/газа.

По мере остывания теплоносителя, давление в верхней части бачка выдавливает теплоноситель из емкости в систему, показатели манометра приходят в норму. Вот и весь принцип работы расширительного бачка мембранного типа. Кстати, мембраны бывают двух видов — тарельчатые и грушевидной формы. Форма мембраны на принцип работы никак не влияет.

Виды мембран для расширительных бачков в системах закрытого типа

Расчет объема

Согласно общепринятым нормам объем расширительного бака должен составлять 10% от общего объема теплоносителя. Это значит, что вы должны посчитать, сколько воды поместится в трубах и радиаторах вашей системы (есть в технических данных радиаторов, а объем труб можно посчитать). 1/10 часть от этой цифры и будет объемом необходимого расширительного бака. Но эта цифра справедлива только если теплоноситель — вода. Если используется незамерзающая жидкость, размера бака увеличивается на 50% от рассчитанного объема.

Вот, пример расчета объема мембранного бака для закрытой системы отопления:

• объем системы отопления составляет 28 литров;
• размер расширительного бака для системы, заполненной водой 2,8 литра;
• размер мембранного бака для системы с незамерзающей жидкостью — 2,8 + 0,5*2,8 = 4,2 литра.

При покупке выбираете ближайший больший объем. Меньший не берите — лучше иметь небольшой запас.

На что обратить внимание при покупке

В магазинах есть бачки красного и синего цвета. Для отопления подходят бачки красного цвета. Синие конструктивно такие же, только они предназначены для холодной воды и высоких температур не переносят.

На что еще обратить внимание? Есть два вида бачков — со сменной мембраной (называются они еще фланцевыми) и с незаменяемой. Второй вариант дешевле, причем значительно, но если повредится мембрана, покупать придется все целиком

Во фланцевых моделях покупают только мембрану

Во фланцевых моделях покупают только мембрану.

Место для установки расширительного бака мембранного типа

Обычно ставят расширительный бачок на обратном трубопроводе перед циркуляционным насосом (если смотреть по ходу движения теплоносителя). В трубопровод устанавливается тройник, к одной его части подсоединяется небольшой отрезок трубы, а к ней, через фитинги, подключается расширитель. Размещать его лучше на некотором расстоянии от насоса, чтобы не создавались перепады давления. Важный момент — участок обвязки мембранного бака должен быть прямолинейным.

Схема установки расширительного бака для отопления мембранного типа

После тройника ставят шаровый кран. Он необходим чтобы была возможность снять бачок без слива еплоносителя. Саму емкость удобнее соединять при помощи американки (накидной гайки). Это снова-таки облегчает монтаж/демонтаж.

Пустое устройство весит не так много, но заполненное водой имеет солидную массу. Потому необходимо предусмотреть способ закрепления на стене или дополнительные опоры.

Расширительный бак отопления можно повесить на кронштейнеСделать опорную площадкуБак на ножках можно установить на полу

Как рассчитать объём расширительного бака?

Конструкция расширительного бака не предполагает каких-либо сложных технических решений, но ошибка в расчёте его объёма способна привести к поломке оборудования и выходу из строя отопительной системы в целом: слишком большая ёмкость не сможет создать достаточного давления в сети, а слишком маленькая, наоборот, не примет весь избыток теплоносителя.

Чтобы провести правильный расчёт, следует определить общий объём отопительной сети. Для этого нужно сложить объём котла, суммарный объём всех труб в системе, а также объём дополнительных обогревательных приборов, если они имеются.

Расчёт объема расширительного бака для системы отопления

В этой статье мы поговорим о расширительных баках закрытого типа, так как в настоящее время именно они широко используются в системе отопления. Но к бакам открытого типа это так же применимо.

Выбор расширительного бака для отопления

Расчёт объема расширительного бака для системы отопления это очень важный момент, так как при неправильно подобранным расширительным баком могут возникнуть проблемы при эксплуатации отопления. Проблемы в виде частого срабатывания предохранительного клапана и выхода с него теплоносителя. Эта проблема наблюдается, когда бак слишком малого объема.

Конечно, можно приобрести бак значительно большего требуемого объёма без математических вычислений, но это лишняя трата денег и свободного пространства в помещении.

Подбор расширительного бака осуществляют исходя от общего требуемого объёма теплоносителя для системы отопления. Как известно, любое вещество при нагреве увеличивается в объеме, жидкости тоже расширяются при повышении температуры. Расширительный бак предназначен компенсировать эти явления. Разные жидкости увеличиваются в объеме по-разному, поэтому при использовании разных теплоносителей, требуемый объем бака будет отличаться.

При использовании в качестве теплоносителя воду, объём бака должен быть 10 % от общего объёма системы отопления.Если планируете залить антифриз в систему, бак приобретайте на 15 % от общего объёма.

В качестве примера, если требуемый объем теплоносителя для системы отопления 100 литров, бак нужен объемом 10 литров, если будет заливаться вода и 15 литровый бачок при использовании антифриза.

Как видите здесь ничего сложного, сложнее посчитать нужный объем теплоносителя.

Как посчитать объем теплоносителя для системы отопления

Для начала нужно заглянуть в паспорт котла отопления и выяснить, какой объем вмещает он в себя, далее посмотреть технические характеристики радиаторов отопления. Обычно производители пишут объем требуемой воды для одной секции радиатора. Поэтому необходимо посчитать общее количество секций и умножить на объём одной секции.

Теперь необходимо посчитать сколько теплоносителя вмещается в трубах. Труба это своего рода цилиндр, только очень длинный, поэтому для неё действует общая формула для цилиндров.

r2–радиус внутреннего диаметра в квадрате,

Пример: имеется полипропиленовая труба с наружным диаметром 32 мм и длинной 50 метров.

Внутренний диаметр такой трубы 26 мм, в сантиметрах это 2.6. Соответственно радиус её 1.3 см, что является половиной диаметра.

1.3×1.3 получаем квадрат этого радиуса 1.69,

Так как мы начали считать всё в сантиметрах, значит и длину трубы переводим в сантиметры. 50×100=5000

Теперь 3.14×1.69×5000=26533 сантиметров кубических,

Полученное число из кубических сантиметров переводим в литры

26533:1000=26.533 литра теплоносителя поместиться в представленной в примере трубе.

При подсчете объема труб нужно учесть, что каждый диаметр трубы считается отдельно.

При наличии ещё дополнительных элементов отопления таких, как гидрострелка или теплоаккумулятор необходимо учесть и их.

В современных котлах отопления существует встроенный расширительный бак, но как показывает практика часто объема такого бака не достаточно, поэтому такую систему отопления следует дополнительно оснащать баком, но уже с учетом встроенного бака.