Как подобрать расширительный бак для закрытой системы отопления частного дома


Как подобрать расширительный бак для отопления закрытого типа, расчет расширительного бачка для котла

В состав каждой отопительной системы входит ряд элементов, без которых ее нормальное функционирование невозможно. Один из таких элементов – расширительная емкость, о ее назначении и устройстве будет рассказано в данной статье. Также мы рассмотрим, как подобрать расширительный бак для отопления частного дома.

Для чего нужен расширительный бак?

Еще из школьного курса физики всем хорошо известно, что любое тело при нагревании расширяется, а жидкость и газ увеличиваются в объеме. В отличие от газа жидкость – среда несжимаемая и если ее нагревать в закрытом сосуде, каковым является и бак для котла, то это приведет к росту давления внутри него, поскольку расширяться ей некуда. В результате может случиться разрыв стенок резервуара.

Представьте теплоноситель, нагреваемый в трубопроводах от температуры 20 ºС до 80 ºС. Если не поставить расширительный бак в системе отопления, то при нагреве жидкой среды давление в сети сильно возрастет и вода может прорваться наружу в самом слабом месте. Хорошо, когда есть предохранительный клапан безопасности. Через него и уйдет лишняя вода, поскольку больше ей деваться некуда. При отсутствии клапана теплоноситель просто прорвется наружу на каком-то из соединений.

Расширительный бак нужен для размещения растущего в объеме теплоносителя, когда он нагревается. При этом во время охлаждения он возвращается обратно в систему.

В случае когда воду сбрасывает предохранительный клапан, то после остывания вернуть ее назад он не может и запустит на освободившееся место воздух. Это приведет к образованию воздушной пробки, а она не даст системе нормально работать.

Типы расширительных бачков

Внешне расширительные баки для отопления могут отличаться по форме и размерам, определяемым расчетом. Обычно это резервуар, подключенный к отопительной системе посредством одной трубы. Однако, у разных типов емкостей имеются конструктивные отличия, да и применяются они в разных случаях. Чтобы правильно выбрать бак, надо понимать эти отличия, поэтому вначале представим перечень существующих видов:

  • открытого типа;
  • закрытые, снабженные мембраной.

Примечание. Существуют еще закрытые расширительные сосуды без мембраны, но применять их категорически не рекомендуется. Ниже мы объясним почему.

Емкости открытого типа

Эти бачки применяются для открытой системы отопления (иначе — гравитационной, самотечной) и представляют собой металлический резервуар с открытым верхом произвольной формы. К верхней части боковой стенки приварен патрубок для присоединения шланга или трубы перелива, теплоноситель к баку подводится снизу. Элемент устанавливается выше всей системы на подающем трубопроводе, как правило, на чердаке дома.

Примечание. Говоря правильным техническим языком, открытая система – это та, из которой напрямую отбирается вода на нужды ГВС. В частных домах она не используется, только в централизованных сетях. Открытой ошибочно называют схему с естественной циркуляцией теплоносителя.

Любой расширительный бачок для отопления открытого типа выполняет 2 функции:

  • служит для компенсации расширения теплоносителя;
  • производит удаление воздуха из системы, поскольку его верх сообщается с атмосферой.

В этом заключается его преимущество, но оно не единственное. Открытая емкость может успешно и долговечно служить также и в системах с принудительной циркуляцией, поскольку устройство бака очень простое, там нечему ломаться. Однако, и недостатков у него немало:

  • бачок, установленный на чердаке, требует хорошего утепления;
  • в течение сезона необходимо постоянно наблюдать за уровнем воды в баке и своевременно его пополнять;
  • теплоноситель постоянно насыщается кислородом из атмосферы, отчего быстрее корродируют металлические детали котла;
  • дополнительный расход материалов и сложности при монтаже.

Закрытый мембранный бак

Более современный закрытый расширительный бак – это сосуд цилиндрической формы со встроенной внутри резиновой мембраной. Используется в схемах с принудительной циркуляцией теплоносителя и устанавливается в помещении топочной. Подвод теплоносителя осуществляется также снизу, сверху аппарата установлен сервисный золотник для закачки воздуха.

Резиновая мембрана (в простонародье – «груша»), которой снабжен закрытый расширительный бак системы отопления, бывает 2 видов:

  • в виде диафрагмы;
  • баллонного типа.

Примечание. Емкости некоторых производителей имеют съемную «грушу», что дает возможность ее поменять при появлении трещин.

Форма мембраны особого влияния на работу аппарата не оказывает, хотя в бачке второго типа помещается немного больше воды. С другой стороны от «груши» закачан воздух (иногда – азот) под определенным давлением, его необходимо настраивать под каждую систему индивидуально. Все закрытые расширительные бачки действуют одинаково просто: при нагревании теплоносителя давление в сети растет, мембрана растягивается и запускает воду внутрь бака. При остывании все протекает в обратном порядке.

Герметичный расширительный бачок для газового котла настенного типа зачастую встроен внутрь теплогенератора, так как обладает малыми габаритами. Кроме того, аппарат не сообщается с атмосферой и диффузия кислорода в теплоноситель полностью исключается. Слабое место таких бачков – мембрана, срок ее службы очень редко дотягивает до 10 лет, и не всегда есть возможность ее заменить.

Существует и третий вид компенсационных устройств — вакуумный расширительный бачок для отопления закрытого типа без «груши». В продаже их найти трудно, да и нет смысла, поскольку такая конструкция – самая неудачная. Роль мембраны в емкости играет сам воздух, что приводит к его активной диффузии в воду, а это недопустимо. И потом, уровень в емкости будет все время повышаться, в результате компенсировать расширение станет некуда.

Рекомендации по выбору

Если в доме планируется или уже смонтирована схема с естественной циркуляцией, то расширительный бак открытого типа – как раз для вас. Мудрить с вакуумным бачком здесь не стоит, помните, что вода в такой системе движется только за счет разницы удельного веса и аппарат может не сыграть своей роли. Открытый сосуд можно купить, а можно и смастерить самостоятельно, главное, — верно произвести расчет объема расширительного бака, о чем мы поведаем ниже.

С вакуумными мембранными сосудами дело обстоит немногим сложнее. Есть одно предостережение: оказавшись в магазине среди множества подобных изделий, не перепутайте бачок для отопления с гидроаккумулятором для водоснабжения. Внешне они очень похожи, даже цвет может быть одинаковым, так что подбор бака по данному признаку исключается. Отличаются резервуары по надписи на шильдике, для отопления указана рабочая температура до 120 ºС и давление до 3 Бар. На гидроаккумуляторе, соответственно, до 70 ºС и давление до 10 Бар.

Осуществляя выбор, также стоит обратить внимание на возможность замены «груши» на случай ее выхода из строя. Размер аппарата подбирается по результатам расчета бака закрытого типа.

Расчет расширительного бака

В технической литературе и на просторах интернета можно найти множество методик, по которым выполняется расчет расширительного бака для системы отопления с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. Но в большинстве своем они содержат массу сложных формул с привязкой к мощности котла и другим параметрам. Вы не ошибетесь, если воспользуетесь более простым способом определения объема бака.

Способ основан на утверждении, что количество воды в системе при максимальном нагреве возрастет не более, чем на 5%. То есть, сначала высчитываете объем воды следующим образом:

  • количество теплоносителя в котловом баке – по паспорту;
  • объем воды в трубопроводах – по формуле площади круга находите площадь поперечного сечения каждой трубы и умножаете ее на длину;
  • вместительность радиаторов – тоже по паспорту на изделие.

Просуммировав результаты, осуществляете подбор и расчет расширительного бака с запасом, взяв не 5, а 10% от получившейся суммы. Это и будет его вместительность.

Заключение

Расширительный бак для отопления закрытого типа установка

При планировании создания системы водяного отопления в собственном доме, перед владельцем встаёт выбор из нескольких вариантов. В перечне самых главных вопросов – тип системы (будет она открытого или закрытого типа), и какому принципу станет осуществляться передача теплоносителя по трубам (естественная циркуляция за счет действия гравитационных сил, или принудительная, требующая установки специального насоса).

Расширительный бак для отопления закрытого типа установка

Каждая из схем имеет свои достоинства и недостатки. Но все же в настоящее время все чаще предпочтение отдается закрытой системе с принудительной циркуляцией. Такая схема более компактна, легче и быстрее монтируется, имеет ряд других эксплуатационных преимуществ. Одна из основных отличительных особенностей – это полностью герметичный расширительный бак для отопления закрытого типа установка которого будет рассмотрена в настоящей публикации.

Но прежде чем приобретать расширительный бак и приступать к его монтажу, необходимо хотя бы немного ознакомиться с его устройством, принципом работы, а также с тем, какая именно модель станет оптимальной для конкретной системы отопления.

В чем преимущества закрытой системы отопления

Содержание статьи

  • 1 В чем преимущества закрытой системы отопления
  • 2 Как устроен и как действует расширительный бачок для отопления закрытого типа?
    • 2.1 Видео: устройство расширительных бачков марки «Flexcon FLAMCO»
  • 3 Как рассчитать требуемые параметры расширительного бачка?
    • 3.1 Расчет по формулам
    • 3.2 Калькулятор для расчета требуемого объема расширительного бачка
    • 3.3 Цены на расширительные баки Джилекс
  • 4 Расширительный бак для отопления закрытого типа: установка своими руками
    • 4.1 Видео: врезка расширительного бачка в контур полипропиленовых труб

Несмотря на то что в последнее время появилось множество современных приборов и систем обогрева помещений, принцип передачи тепла через циркулирующую по трубам жидкость с высокой теплоемкостью – без сомнения, остается самым распространенным. В качестве переносчика тепловой энергии чаще всего применяется вода, хотя при некоторых обстоятельствах приходится применять и иные жидкости с низкой температурой замерзания (антифризы).

Водяное отопление является лидером по распространенности

Теплоноситель получает нагрев от котла (печи с водяным контуром) и передает тепло отопительным приборам (радиаторам, конвекторам, контурам «теплого пола»), установленным в помещениях в необходимом количестве.

Как определиться с типом и количеством радиаторов отопления?

Даже самый мощный котел не будет способен создать в помещениях комфортную атмосферу, если параметры точек теплообмена не соответствуют условиям конкретной комнаты. Как правильно рассчитать требуемое количество радиаторов отопления – в специальной публикации нашего портала.

Но любая жидкость имеет общие физические свойства. Во-первых, при нагреве она значительно увеличивается в объеме. А во-вторых, в отличие от газов — это несжимаемая субстанция, ее температурное расширение необходимо каким-либо образом компенсировать, предоставив для этого свободный объем. И при этом необходимо предусмотреть, чтобы по мере остывания и уменьшения в объёме, в контуры труб извне не попал воздух, который создаст «пробку», препятствующую нормальной циркуляции теплоносителя.

Именно такие функции и выполняет расширительный бачок.

Еще не столь в частном строительстве особой альтернативы и не существовало – в самой высокой точке системы устанавливался открытый расширительный бак, который вполне справлялся с поставленными задачами.

Принципиальная схема системы открытого типа

1 – котел отопления;

2 – стояк подачи;

3 – открытый расширительный бачок;

4 – радиатор отопления;

5 – опционально – циркуляционный насос. В данном случае показан насосный узел с обводной петлей и системой задвижек. При желании или при возникновении необходимости можно переключить принудительную циркуляцию на естественную, и наоборот.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как правильно осуществляется установка радиаторов отопления

Цены на циркуляционные насосы

циркуляционные насосы

 

Закрытая же система – полностью изолирована от атмосферы. В ней поддерживается определенное давление, а температурное расширение жидкости компенсируется установкой герметичного бачка особой конструкции.

Отличия системы отопления закрытого типа

Бачок на схеме показан поз. 6, врезанным в трубу обратки (поз.7).

Казалось бы – чего «огород городить»? Обычный открытый расширительный бачок, если он в полной мере справляется со своими функциями, видится более простым и недорогим решением. Он, наверняка, стоит немного, а кроме того, при определенных навыках, его несложно изготовить и самостоятельно – сварить из стальных листов, использовать ненужную металлическую емкость, например, старый бидон и т.п. Мало того, можно встретить примеры применения старых пластиковых канистр.

Открытый расширительный бак

Есть ли смысл тратить деньги на приобретение герметичного расширительного бачка? Оказывается, есть, так как закрытая система отопления имеет немало преимуществ:

  • Полная герметичность абсолютно исключает процесс испарения теплоносителя. Это открывает возможности применения, помимо воды, специальных антифризов. Мера – более, чем необходимая, если загородным домом в зимнее время пользуются не постоянно, а «наездами», время от времени.
  • В открытой системе отопления расширительный бак, как уже упоминалось, должен быть смонтирован в самой высшей точке. Очень часто подобным местом становится неотапливаемый чердак. А это влечет дополнительные хлопоты по термоизоляции емкости, чтобы даже в самые сильные морозы теплоноситель в ней не замерз.

Расширительный бачок вполне можно разместить в неприметном углу

А в закрытой системе расширительный бачок может быть установлен практически на любом ее участке. Наиболее целесообразным местом монтажа является труба обратки непосредственно пред входом в котел – здесь детали бачка в меньшей степени будут подвергаться температурному воздействию от разогретого теплоносителя. Но это – отнюдь не догма, и смонтировать его можно с таким расчетом, чтобы он не создавал помех и не дисгармонировал своим видом с интерьером помещения, в том случае если, скажем, в системе используется настенный котел, установленный в коридоре или на кухне.

  • В открытом расширительном бачке теплоноситель всегда находится в контакте с атмосферой. Это приводит к постоянному насыщению жидкости растворенным воздухом, что является причиной активизации коррозии в трубах контура и в радиаторах, к повышенному газообразованию в процессе нагрева. Особенно нетерпимы к этому алюминиевые радиаторы.
  • Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией – менее инертна – она гораздо быстрее прогревается при запуске, намного чувствительнее к регулировкам. Исключаются совершенно неоправданные потери в области расширительного бака открытого типа.
  • Разница температур в трубе подачи и в обратке в токах соединения с котлом – меньше, чем в открытой системе. Это важно для сохранности и длительности эксплуатации отопительного оборудования.
  • Закрытая схема с принудительных циркуляций для создания контуров потребует трубы меньшего диаметра – налицо выигрыш и в расходах на материалы, и в упрощении монтажных работ.
  • За расширительным баком открытого типа необходим контроль – для недопущения перелива при заполнении, и для исключения падения уровня жидкости в нем в ходе эксплуатации ниже критической отметки. Конечно, это все можно решить установкой дополнительных устройств, например, поплавковых клапанов, патрубков перелива и т.п., но это лишние сложности. В закрытой системе отопления подобных проблем не возникает.
  • И, наконец, такая система – наиболее универсальна, так как подходит к любым типам батарей, позволяет подключать контуры теплого пола, конвекторы, тепловые завесы. Кроме того, при желании можно организовать и горячее теплоснабжение, смонтировав в систему бойлер косвенного нагрева.

Из серьезных недостатков можно упомянуть только один. Это — обязательность «группы безопасности», включающей контрольно-измерительные приборы (манометр, термометр), предохранительный клапан и автоматический воздухоотводчик. Впрочем, это, скорее, не недостаток, а технологическая издержка, обеспечивающая безопасную эксплуатацию системы отопления.

Одним словом, преимущества закрытой системы явно перевешивают, и траты на специальный герметичный расширительный бак выглядят вполне оправданными.

Как устроен и как действует расширительный бачок для отопления закрытого типа?

Устройство расширительного бачка для системы закрытого типа не отличается большой сложностью:

Схема устройства и действия герметичного расширительного бачка

Обычно вся конструкция размещена в стальном штампованном корпусе (поз.1) цилиндрической формы (встречаются бачки в форме «таблетки»). Для изготовления используется качественный металл, имеющий антикоррозийное покрытие. Снаружи бачок покрыт эмалью. Для отопления применяются изделия с красным корпусом. (Существуют бачки синего цвета – но это водные аккумуляторы для системы водоснабжения. Они не рассчитаны на повышенные температуры, а ко всем их деталям предъявляются повышенные санитарно-гигиенические требования).

С одной из сторон бачка размещен резьбовой патрубок (поз. 2) для врезки в систему отопления. Иногда в комплект поставки входят фитинги для облегчения проведения монтажных работ.

С противоположной стороны имеется ниппельный клапан (поз. 3), служащий для предварительного создания необходимого давления в воздушной камере.

Внутри вся полость бачка разделена мембраной (поз. 6) на две камеры. Со стороны патрубка находится камера для теплоносителя (поз. 4), с противоположной – воздушная (поз. 5)

Мембрана изготовлена из эластичного материала с низким показателем диффузии. Ей придана специальная форма, которая обеспечивает «упорядоченную» деформацию при изменении давления в камерах.

Принцип работы – несложен.

  • В начальном положении, при подключении бачка к системе и заполнения ее теплоносителем, определенные объем жидкости через патрубок поступает в водную камеру. Давление в камерах выравнивается, и эта замкнутая система обретает статичное положение.
  • При повышении температуры происходит расширение объёма теплоносителя в системе отопления, сопровождающееся и возрастанием давления. Избыток жидкости попадает в расширительный бачок (красная стрелка), и своим давлением изгибает мембрану (желтая стрелка). При этом объем камеры для теплоносителя увеличивается, а воздушной, соответственно уменьшается, и давление воздуха в ней возрастает.
  • При снижении температуры и уменьшении общего объема теплоносителя избыточное давление в воздушной камере способствует перемещению мембраны назад (зеленая стрелка), и теплоноситель перемещается обратно в трубы системы отопления (синя стрелка).

Если давление в системе отопления достигает критического порога, то должен сработать клапан в «группе безопасности», который выпустит излишки жидкости. Некоторые модели расширительных бачков имеют собственный предохранительный клапан.

Расширительный бачок на специальном кронштейне

Разные модели баков могут иметь собственные особенности конструкции. Так, они бывают неразборными или с возможностью замены мембраны (для этого предусмотрен специальный фланец). В комплекте могут быть кронштейны или хомуты для крепления бачка на стене, или же предусмотрены подставки – ножки для размещения его на полу.

Кроме того, могут они различаться и конструкцией самой мембраны.

Отличия в конструкции расширительных бачков с мембранами диафрагменного (слева) и баллонного типа

Слева показан расширительный бачок с мембранной – диафрагмой (она уже была рассмотрена выше). Как правило, это неразборные модели. Нередко применяется мембрана баллонного типа (рисунок справа), изготовленная из эластичного материала. По сути, она сама по себе является водяной камерой. По мере нарастания давления такая мембрана растягивается, увеличиваясь в объеме. Именно такие бачки оснащены разборным фланцем, позволяющим самостоятельно проводить замену мембраны в случае ее выхода из строя. Но основной принцип работы от этого никак не меняется.

Видео: устройство расширительных бачков марки «Flexcon FLAMCO»

Цены на расширительные баки Flexcon FLAMCO

расширительные баки Flexcon

 

 

Как рассчитать требуемые параметры расширительного бачка?

При выборе расширительного бачка для конкретной системы отопления основополагающим моментом должен стать его рабочий объем.

Расчет по формулам

Можно встретить рекомендации устанавливать бак, объем которого составляет примерно 10% от общего объема теплоносителя, циркулирующего по контурам системы. Однако, можно провести и более точный расчет – для этого существует специальная формула:

Vб = Vс × k / D

Символами в формуле обозначены:

– требуемый рабочий объем расширительного бачка;

– общий объем теплоносителя в системе отопления;

k – коэффициент, учитывающий объемное расширение теплоносителя при нагреве;

D – коэффициент эффективности расширительного бака.

Откуда взять исходные величины? Разбираемся по порядку:

  1. Общий объем системы (Vс) можно определить несколькими способами:
  • Можно засечь по водомеру, какой общий объём поместится при заполнении системы водой.
  • Самый точный способ, который применяется при расчетах системы отопления – это суммирование общего объёма труб всех контуров, вместимости теплообменника имеющегося котла (она указана в паспортных данных), и объем всех приборов теплообмена в помещениях – радиаторов, конвекторов и т.п.
  • Вполне допустимую погрешность дает самый простой способ. Он основывается на том, что для обеспечения 1 кВт мощности отопления требуется 15 литров теплоносителя. Таким образом, паспортную мощность котла просто умножают на 15.

2. Значение коэффициента температурного расширения (k) – это табличная величина. Она нелинейно изменяется в зависимости от температуры нагрева жидкости и от процентного содержания в ней антифризных этиленгликолевых добавок. Значения приведены в таблице, размещённой ниже. Строку величины нагрева берут из расчета планируемой эксплуатационной температуры системы отопления. Для воды принимают значение процентного содержания этиленгликоля – 0. Для антифризов – исходя из конкретной концентрации.

Температура нагрева теплоносителя, °ССодержание гликоля, % от общего объема
010203040507090
00.000130.00320.00640.00960.01280.0160.02240.0288
100.000270.00340.00660.00980.0130.01620.02260.029
200.001770.00480.0080.01120.01440.01760. 0240.0304
300.004350.00740.01060.01380.0170.02020.02660.033
400.00780.01090.01410.01730.02050.02370.03010.0365
500.01210.01510.01830.02150.02470.02790.03430.0407
600.01710.02010.02320.02630.02940.03250.03870.0449
700.02270.02580.02880.03180.03480.03780.04380.0498
800.0290.0320.03490.03780.04070.04360.04940. 0552
900.03590.03890.04170.04450.04730.05010.05570.0613
1000.04340.04650.04910.05170.05430.05690.06210.0729

3. Значение коэффициента эффективности расширительного бачка (D) придется рассчитать по отдельной формуле:

D = (QmQб) / (Qm + 1)

где:

Qm — максимально допустимое давление в системе отопления. Оно будет определяться порогом срабатывания предохранительного клапана в «группе безопасности», который обязательно указывается в паспорте изделия.

Qб — давление предварительной накачки воздушной камеры расширительного бака. Оно тоже может быть указано на упаковке и в документации изделия. Есть возможность его изменения – подкачки с помощью автомобильного насоса или, наоборот, стравливания через ниппель. Обычно рекомендуют устанавливать это давление в рамках 1.0 – 1.5 атмосфер.

Калькулятор для расчета требуемого объема расширительного бачка

Чтобы упростить читателю процедуру расчета, в статье размещен специальный калькулятор, в который внесены указанные зависимости. Введите запрашиваемые значения, и после нажатия кнопки «РАССЧИТАТЬ» получите требуемый объем расширительного бака.

Перейти к расчётам

 

Введите запрашиваемые значения, а затем нажмите кнопку "РАССЧИТАТЬ"

Укажите паспортную мощность отопительного котла, кВт

Выберите из таблицы и укажите значение коэффициента теплового расширения теплоносителя (с округлением до тысячных)

Укажите максимальное давление в системе отопления (порог срабатывания предохранительного клапана) Бар (атмосфер)

Укажите давление предварительной закачки воздушной камеры расширительного бака, Бар (атмосфер)

Получено значение является минимальным – по нему подбирается модель с наиболее близкими показателями. Округление при этом проводится только в большую сторону – дополнительный объем лишним не будет.

И, наконец, из представленного в продаже модельного ряда рассчитанного объема можно будет выбрать самый оптимальный вариант, исходя из предполагаемого места размещения расширительного бака – с креплением к стене или с размещением на полу.

Есть еще один нюанс. Некоторые отопительные котлы имеют собственный, встроенный расширительный бачок. Это вовсе не означает, что расчетов проводить не нужно – бывает, что объёма встроенного бака явно недостаточно. В этом случае придется приобрести и установить дополнительный, с рабочим объемом, равным разнице рассчитанных показателей для всей системы и параметров встроенной емкости.

Цены на расширительные баки Джилекс

Расширительный бак Джилекс

И еще одно замечание. Если система отопления работает по принципу принудительной циркуляции, то, даже при небольших объемах теплоносителя, следует устанавливать расширительный бачок емкостью не менее 15 литров.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как выбрать электрический котел для отопления частного дома

Расширительный бак для отопления закрытого типа: установка своими руками

Для человека, обладающего навыками в сантехнических работах, самостоятельно установить расширительный бачок не составит особого труда. Принцип его врезки в систему показан на схеме:

Рекомендуемая схема врезки расширительного бачка в закрытую систему отопления

На трубе обратки (поз. 1), на участке, максимально близком к входу в отопительный котел (поз. 2), но обычно – перед циркуляционным насосом (поз. 3), делается разрез, в который запаковывается тройник (поз. 4). Способ монтажа может быть разным – все зависит от типа используемых труб – металл, полипропилен или метоллапластик.

На патрубок (поз. 6) самого расширительного бачка (поз. 5) запаковывается шаровой кран (поз. 7). Он необходим для того, чтобы обеспечивалась возможность отключения расширительного бачка в случае необходимости проведения ремонтных или профилактических работ. В этих же целях имеет смысл между краном и бачком разместить соединение с накидной гайкой – «американкой» (поз. 8). В рабочем положении кран должен быть постоянно открытым.

От крана идет соединительный участок трубы (поз. 9) к тройнику. Его длина и конфигурация (количество изгибов или поворотов) большого значения не имеют – но обычно делается по кратчайшему и наиболее удобному пути от места установки бачка до трубы обратки.

Теперь посмотрим, что необходимо сделать на самом бачке.

ИллюстрацияКраткое описание выполняемой операции
Бачок достали из заводской упаковки, приготовили к работе необходимые инструменты и принадлежности.
На резьбовой патрубок расширительного бачка в случае необходимости запаковывается переходник.
Важно добиться исключительно надежной герметизации соединений. Лучше всего проводить запаковку на паклю с использованием пасты «Юнипак» или применяя специальную резьбоуплотнительную нить (шнур), пропитанную герметизирующим составом (как показано на рисунке). .
Переходник затянут, и можно переходить к монтажу крана.
Стоит сразу отметить, что в показанном примере допущена недоработка -  мастер не устанавливает разъемного соединения – «американки» между краном и бачком. То есть, в случае необходимости демонтажа бачка при закрытом кране, это будет сделать весьма сложно.
Рекомендация всем установщикам – не забывать про этот момент.
Наматывается нить для запаковки крана, …
… кран ставится на место и плотно затягивается.
Следует сразу предусмотреть, чтобы «барашек» оказался в удобном для пользования положении после размещения бачка на стене.
От крана монтируется переход на трубу, требуемой конфигурации, в соответствии с составленной схемой общего монтажа расширительного бачка.
По сути, в этой части работа закончена.
Теперь можно проверить давление в воздушной камере расширительного бачка.
С противоположной его стороны размещен ниппель – практически точно такой же, как на автомобильных колесах. Во многих моделях он прикрыт специальным пластиковым колпаком, который при необходимости доступа к клапану просто откручивается.
Проверить давление можно автомобильным манометром.
Если оно превышает показатели, которые применялись при расчете системы, то можно его стравить до необходимого уровня нажатием на шток клапана.
При недостаточности придется подкачать – для этого вполне подойдет автомобильный насос.
В рассматриваемом варианте уже бачок имеет приспособления для его размещения, даже в двух вариантах – ножки для установки на горизонтальной поверхности (синие стрелки) и монтажную панель для подвешивания на стену (желтая стрелка).
Бачок монтируется в выбранном месте, а затем соединяется участком трубы с тройником, врезанным в обратку.
На этом установку можно считать законченной.
Другой вариант бачка, на корпусе которого нет конструктивных элементов для крепления в месте установки. Но они, как правило, входят отдельными деталями в комплект поставки.
Обычно это кронштейн – монтажная площадка для крепления к стене, и длинный винтовой ленточный хомут.
Лета хомута расправляется и продевается в щели монтажной площадки.
Все это проделывается с таким расчетом, чтобы выступающий бортик бачка попал в специальный паз монтажной площадки (показано стрелками), а хомут оказался выше бортика.
После установки бачка в монтажную площадку концы хомута соединяются, затягивается вначале вручную …
.. а затем – до упора, с помощью отвертки или ключа.
В таком виде бачок будет готов к подвешиванию на стене.
Монтаж сантехнической арматуры к патрубку бачка производится в том же порядке, о котором уже говорилось выше.
Ниппель бывает расположенным открыто, только с пылезащитным пластиковым колпачком.
Проверка давления и подкачка, в случае необходимости – ничуть не отличается от рассмотренного ранее варианта.
Кстати, обычно бачки идут с завода с предустановленным давлением в воздушной камере, и можно сразу выбрать необходимый параметр. Он указывается на упаковке и в техдокументации изделия. 
Дальнейшая установка бачка производится в уже известном порядке – монтаж на стену в выбранном месте и соединение трубой с тройником.

После окончательного монтажа обязательно открывают кран и проводят заполнение системы теплоносителем. Если не выявлено никаких подтеканий в соединительных узлах, установку расширительного бачка можно считать законченной.

Видео: врезка расширительного бачка в контур полипропиленовых труб

В завершение статьи необходимо еще раз подчеркнуть – закрытая система отопления с герметичным расширительным бачком в обязательном порядке должна иметь надежную «группу безопасности». Если она расположена в не совсем удобном для регулярного визуального контроля месте, имеет смысл установить дополнительный манометр в непосредственной близости от расширительного бака – так намного проще будет следить за состоянием всей системы. Расширительный бак для отопления вы можете узнать по ссылке.

Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляет радиатор биметаллический

Руководство по проектированию расширительного бака, определение размеров и выбор расширительного бака для водяной системы горячего водоснабжения

Раздел 4.0: Расчет расширительного бака

уравнение, соответствующее типу разложения. В этом разделе будет обсуждаться каждая из переменных, чтобы вы могли определить значения для каждой переменной в различных ситуациях.

4.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

Значения температуры используются для определения «дельта Т» и удельных значений объема, которые обсуждаются в следующем разделе. Вы должны найти самые низкие и самые высокие температуры, которые будут иметь место в гидравлической системе горячего водоснабжения.

Низкая температура: Значение низкой температуры – это температура в системе, которая возникает, когда генератор горячей воды выключен, а в здании самое холодное значение. Таким образом, низкая температура будет зависеть от местоположения, но должна находиться в диапазоне, указанном ниже.

  • Низкая температура: от 32 F до 70 F

Если водяная система горячего водоснабжения представляет собой смесь гликолей, то самая низкая температура может отличаться от показанной ранее. Добавление гликоля в водяную горячую воду позволяет снизить температуру из-за более низкой точки замерзания гликоля.

Высокая температура: Значение высокой температуры – это температура, возникающая при включении насоса(ов) горячей воды и генератора(ов) горячей воды. Когда водяная система горячего водоснабжения включена, водяная горячая вода может достигать максимальной температуры на выходе генератора горячей воды. Низкотемпературные генераторы горячей воды обычно имеют максимальную температуру 250 ° F. Генераторы горячей воды средней температуры могут производить температуру до 350 ° F, а генераторы горячей воды высокой температуры могут производить температуру до 400 ° F.

4.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ УДЕЛЬНОГО ОБЪЕМА

Значения удельного объема определяются из данных о свойствах жидкости. Калькулятор расширительного бака включает конкретные значения объема для воды и различных смесей полипропиленгликоля и полиэтиленгликоля.

Значения давления паров указаны в PSIA

Значения удельного объема также можно найти в ASHRAE Fundamentals для воды и на следующем веб-сайте для гликолевых смесей.

4.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ДАВЛЕНИЯ

Калькулятор расширительного бака требует ввода трех значений давления: (1) минимальное давление, (2) максимальное давление и (3) давление предварительного нагнетания. Каждое из этих значений будет обсуждаться ниже, но сначала вы должны понять разницу между манометрическим давлением и абсолютным давлением, а также термины, давление пара и точка отсутствия изменения давления.

Манометрическое давление – это давление без добавления атмосферного давления. Например, манометрическое давление 0 фунтов на квадратный дюйм соответствует давлению в 1 атмосферу или (14,7 фунтов на квадратный дюйм). Термин абсолютное давление учитывает давление атмосферы.

Рис. 4: Не забудьте преобразовать манометрическое давление в абсолютное перед использованием уравнений расширительного бака.
4.3.1 ДАВЛЕНИЕ ПАРА

Давление пара или абсолютное давление поможет вам выбрать минимальное давление, необходимое в системе. Давление пара зависит от температуры воды. С повышением температуры увеличивается и давление пара. Например, давление пара воды при температуре 85 F составляет примерно 1,4 фута напора, а давление пара воды при температуре 200 F составляет примерно 26,6 фута напора. Давление пара – это минимальное давление, необходимое для поддержания воды в жидком состоянии. Например, если давление воды при 200 F изменить на 20 футов напора, то вода испарится. Давление паров определяется автоматически в зависимости от типа и температуры жидкости.

Рисунок 5: При повышении температуры динамическая вязкость уменьшается, а давление пара увеличивается.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о температурах от 32 F до 420 F. Давление паров горячей воды в гидравлической системе как функция температуры

4.3.2 ТОЧКА ОТСУТСТВИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Часто вы будете слышать, что дело в расширительном баке. при котором давление в системе не меняется. Это верно, но предполагается, что температура не меняется. Давление в расширительном бачке не изменится при включении или выключении насоса в системе, а температура останется прежней. При рассмотрении следующих пунктов обсуждения по определению низкого/минимального и высокого/максимального давления помните, что давление в расширительном бачке является функцией температуры, а не насоса.

4.3.3 НИЗКОЕ ДАВЛЕНИЕ/НАПОЛНЕНИЕ

Низкое давление – это минимальное давление в системе, обеспечивающее выполнение наиболее жестких требований из следующих трех ограничений: (1) 10 фунтов на кв. дюйм в самой высокой точке трубопровода, (2) нетто требуется положительный напор на всасывании водяного насоса горячей воды или (3) больше, чем давление паров горячей воды при самой высокой температуре во всех точках системы.

(1) Ограничение по высоте: Низкое давление или давление наполнения — это давление, необходимое в точке наполнения, необходимое для заполнения всей трубопроводной системы и достижения 10 фунтов на квадратный дюйм в самой высокой точке трубопровода, чтобы предотвратить попадание воздуха в воду/раствор. При расчете этого давления вы должны исходить из того, что насос(ы) выключен, а температура жидкости самая высокая. Точка наполнения обычно используется, потому что расширительный бак расположен в точке наполнения и имеет почти такое же давление. Если расширительный бачок расположен вдали от точки наполнения, то можно использовать разницу высот между точкой наполнения, чтобы найти минимальное давление в расширительном бачке.

Например, предположим, что температура наполняющей воды составляет 75 F, и вода поступает в систему на высоте 10 футов над чистым полом, а самая высокая точка системы находится на высоте 160 футов над чистым полом. Это приведет к перепаду высот в 150 футов или 65,0 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, давление наполнения должно составлять 75 фунтов на кв. дюйм. Этот пример показан на первом следующем рисунке.

(2) Ограничение чистого положительного напора на всасывании: Далее следует также проверить чистый положительный напор на всасывании, требуемый для гидравлических насосов горячей воды. Низкое давление или давление наполнения должно быть достаточно большим, чтобы удовлетворялся требуемый чистый положительный напор на всасывании.

Например, предположим, что температура наполняющей воды составляет 75 F, и вода поступает в систему на высоте 10 футов над чистым полом, а самая высокая точка системы находится всего в 30 футах над чистым полом. Это приведет к перепаду высот всего в 20 футов или 8,6 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, согласно предыдущему ограничению минимальное давление будет составлять всего 18,6 фунтов на кв. дюйм. Однако, если гидравлический насос горячей воды расположен на 10 футов выше точки заполнения, то давление на всасывании гидравлического насоса горячей воды будет составлять всего 14,3 фунта на кв. Если для насоса требуется чистая положительная высота всасывания 20 фунтов на квадратный дюйм, то давление наполнения, определенное из ограничения высоты, не будет соответствовать чистому положительному значению высоты всасывания. Таким образом, давление наполнения должно быть увеличено, чтобы соответствовать чистому положительному ограничению высоты всасывания. Этот пример показан на втором следующем рисунке.

Рис. 6: Минимальное давление/давление наполнения определяется в соответствии с требованием 10 фунтов на кв. дюйм в самой высокой точке, как показано зеленым цветом. Давление на более низких отметках затем определяется путем преобразования футов напора в фунты на квадратный дюйм. Это приводит к манометрическому давлению наполнения 75 фунтов на квадратный дюйм и манометрическому давлению всасывания водяного насоса горячей воды 70,7 фунтов на квадратный дюйм. Вы также должны дважды проверить чистый положительный напор на всасывании, необходимый для гидравлического насоса горячей воды, но в этом примере давление всасывания очень высокое и должно быть легко достигнуто. Насос выключен, при определении минимального давления.

Рис. 7: На этом примерном рисунке зеленым цветом показано минимальное давление в точке заполнения, основанное на манометрическом давлении 10 фунтов на кв. дюйм в самой высокой точке. Красным цветом показано давление в точке наполнения, основанное на минимальном давлении 20 фунтов на кв. дюйм на всасывании гидравлического насоса горячей воды. Как видите, красный показывает более высокое минимальное давление в точке заполнения и, следовательно, более высокое минимальное давление в расширительном бачке. Таким образом, для вашего уравнения вы должны использовать более высокое значение минимального давления, основанное на NPSHR. Насос выключен при определении минимального давления.

(3) Ограничение по давлению пара: Последнее ограничение обычно является наиболее строгим ограничением для гидравлических систем горячего водоснабжения из-за высоких температур. При этом ограничении давление во всей системе должно оставаться выше, чем давление паров жидкости, чтобы предотвратить испарение. Если требуется давление выше доступного давления в здании, то закрытая система нагнетается с помощью нагнетательного насоса. Этот насос отличается от гидравлического насоса горячей воды, который только обеспечивает циркуляцию жидкости в системе. Насос наддува перекачивает систему подпиточной воды в закрытую гидравлическую систему горячего водоснабжения под желаемым давлением, чтобы выполнить все три ограничения.

Чтобы найти давление, необходимое для соблюдения ограничения по давлению пара, вы можете смоделировать давление во всей замкнутой системе в соответствии с этими двумя сценариями: Сценарий A: Насос выключен, максимальная температура и Сценарий B: Насос включен, максимальная температура.

Рис. 8: Сценарий A: насос выключен, максимальная температура 250 °F. На этом рисунке показан общий замкнутый контур, гидравлическая система горячего водоснабжения (250 ° F). В самой высокой точке самое низкое давление горячей воды будет 30 фунтов на квадратный дюйм, что выше давления пара 290,8 фунтов на квадратный дюйм. Это приводит к давлению 87 фунтов на квадратный дюйм в расширительном баке. Давление показано в абсолютном и манометрическом значениях для удобства сравнения с давлением паров. Если вы следите за преобразованием фут-напора в фунты на квадратный дюйм, вы также заметите, что преобразование больше не представляет собой 1 фунт на квадратный дюйм в 2,31 фута напора. Это связано с тем, что плотность воды теперь меньше, поэтому для обеспечения того же давления, что и раньше, требуется более высокий водяной столб. При этой температуре преобразование составляет 1 фунт на квадратный дюйм в 2,44 фута напора.

Следующий рисунок имитирует Сценарий B: Насос включен, максимальная температура 250 F. Когда насос включен, давление в расширительном баке останется прежним, а все остальные значения давления будут экстраполированы из этой точки. Предполагается, что насос обеспечивает давление 20 фунтов на квадратный дюйм.

Рисунок 9: Сценарий B: Насос включен, максимальная температура 250 °F. На этом рисунке показана та же система, что и на предыдущем рисунке, за исключением того, что насос включен. Поскольку насос работает, будут потери на трение между расширительным бачком и всасывающим патрубком насоса. Это приводит к давлению 75 фунтов на квадратный дюйм на всасывании насоса. Насос обеспечивает давление 20 фунтов на квадратный дюйм, поэтому давление нагнетания будет 95 фунтов на квадратный дюйм. Давление в верхней части системы выше при включенном насосе, потому что насос обеспечивает дополнительное давление, таким образом, давление в верхней части системы составляет 32 фунта на кв. дюйм. Перепад между верхом системы и расширительным бачком больше, потому что будут дополнительные потери на трение, так как жидкость движется.

На следующем рисунке представлены три критерия для определения минимального давления для другого сценария. На этом рисунке максимальная температура составляет 250 ° F, что соответствует давлению паров около 30 фунтов на квадратный дюйм (15,3 фунтов на квадратный дюйм изб.). Самая высокая точка в системе расположена на высоте 30 футов над чистым полом, и в этой точке требуется манометрическое давление 10 фунтов на квадратный дюйм, чтобы соответствовать критериям высоты. Требуемый чистый положительный напор на всасывании насоса составляет 20 фунтов на кв. дюйм.

Рисунок 10: На этом рисунке показано минимальное давление для всех трех ограничений. Минимальное давление для достижения 10 фунтов на квадратный дюйм в самой высокой точке показано зеленым цветом. Минимальное давление, необходимое для достижения 20 фунтов на квадратный дюйм (NPSHR) на всасывании насоса горячей воды, показано красным цветом. Минимальное давление для достижения давления пара 30 фунтов на квадратный дюйм (15,3 фунта на кв. дюйм изб.) в самой высокой точке показано пурпурным цветом. Минимальное давление, которое следует использовать в калькуляторе, составляет 25,5 фунтов на квадратный дюйм в расширительном бачке. Это максимальное минимальное давление.
5.3.2 ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Значение высокого давления – это максимальное давление, которое может возникнуть в расширительном баке, при котором не происходит отказа предохранительных клапанов или оборудования из-за высокого давления. Сценарий, который вы должны проверить, - насос включен, а горячая вода гидравлической системы имеет максимальную температуру.

Рисунок 11: Высокое давление в расширительном баке определяется путем имитации максимального давления на предохранительных клапанах и оборудовании и нахождения максимального значения давления, при котором давление на всем оборудовании и предохранительных клапанах находится в пределах допустимого давления. На этом рисунке показано максимальное давление 125 фунтов на кв. дюйм в генераторе горячей воды при включенном насосе. Это приводит к максимальному давлению в расширительном баке 130 фунтов на квадратный дюйм. Рабочая температура этой системы составляет 140 F.

Сценарии всегда следует запускать с включенным и выключенным насосом, потому что давление оборудования должно соответствовать требованиям, независимо от того, включен насос или нет. Например, если вы запускаете сценарий с максимальным давлением в точке заполнения системы 125 фунтов на кв. дюйм, что является типичным максимальным давлением для фитингов трубопроводов, и насос выключен, то предельные значения давления соблюдаются для всего оборудования. . Однако, как только насос будет включен, вы превысите требуемое давление в 125 фунтов на квадратный дюйм для генератора горячей воды. Это показано на следующих двух рисунках.

Сценарии всегда следует запускать с включенным и выключенным насосом, поскольку оборудование должно находиться в пределах требуемого давления независимо от того, включен насос или нет. Например, в предыдущем сценарии давление в воздушном сепараторе будет составлять 135 фунтов на квадратный дюйм. Этот факт не был бы обнаружен, если бы насос предполагался выключенным при испытаниях на высокое давление в генераторе горячей воды. Поскольку воздушный сепаратор находится на той же высоте, в воздушном сепараторе будет то же давление, что и в генераторе горячей воды, когда насос выключен.

5.4 ЛИНЕЙНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ

Для расчетов можно использовать следующий линейный коэффициент теплового расширения. Однако более точные значения можно получить, используя данные, предоставленные производителями труб.

Если у вас смесь нескольких типов труб, вам следует использовать более низкий коэффициент теплового расширения. Это позволит увеличить расширительный бачок. Если у вас более высокий коэффициент теплового расширения, вы воспользуетесь преимуществами увеличения объема системы, возникающего при расширении трубопровода. Когда жидкость нагревается, она расширяется, но труба также расширяется, чтобы вместить часть увеличенного объема жидкости. Таким образом, выбор материала трубы, который расширяется меньше всего, даст наиболее консервативный результат.

Расширительные баки

Как я упоминал в блоге на прошлой неделе, расширительные баки необходимы, когда вода в доме не может вернуться обратно в водопровод. Это может быть вызвано обратным клапаном, обратным клапаном или регулятором давления. Иногда люди все равно будут иметь проблемы с протечками предохранительных клапанов, даже если установлен расширительный бак. В этих случаях это, вероятно, результат неправильной установки или проблема с расширительным бачком. Чтобы помочь понять, как работает расширительный бак, вот небольшой экскурс в историю.

Открытые баки

Жилые расширительные баки со временем претерпели множество изменений. Самые старые расширительные баки, с которыми я иногда сталкиваюсь, находятся в действительно старых домах в Миннеаполисе и Сент-Поле. Они были установлены как часть системы водяного отопления совместно с котлом. Поскольку котел будет нагревать воду в радиаторах и радиаторных трубах, вода будет расширяться. Чтобы дать этой воде пространство для расширения, у вас должен быть открытый расширительный бак, установленный выше, чем самый высокий котел в доме.

Эти расширительные баки под открытым небом будут установлены высоко на стене, и к ним будут подведены две трубы. Один будет подавать воду, а другой будет переливной трубой. Если в систему котла было добавлено слишком много воды, это предотвратит проливание воды из бака в помещение.

Переливная труба — это просто открытая труба, очень похожая на переливную трубу в бачке унитаза. На изображении ниже показана внутренняя часть расширительного бачка.

Закрытые расширительные баки старой школы

К 1920-м годам закрытые расширительные баки начали заменять открытые баки, а в домах появились закрытые системы отопления. Эти расширительные баки были установлены на потолке в подвале, между лагами пола.

Эти стальные резервуары были большими и простыми. По мере того как в систему добавлялась вода, некоторое количество воды попадало в резервуар, но поскольку воздуху некуда было выходить, в резервуаре просто оказывалось давление. По мере расширения воды воздух будет сжиматься, и у вас не будет проблем с давлением. По крайней мере на время. Со временем воздух будет поглощаться водой, и вы получите залитый водой расширительный бачок.

Когда расширительный бачок залит водой, он бесполезен. Вода не может расширяться. Как только это происходит, клапан сброса давления на котле получает возможность выполнять свою работу и сбрасывает давление. Обычно это называется утечка , но клапаны сброса давления обижаются на этот термин. Они предпочитают термин , работающий .

Если у вас есть утечка из клапана сброса давления в котельной системе, проверьте манометр. Если оно близко к 30 фунтам на квадратный дюйм, у вас могут быть проблемы с расширительным баком. Когда эти старые резервуары заболачиваются, их необходимо слить. Это не кажется чем-то большим, но это может быть. Этим резервуарам обычно не менее сорока лет, и эти дренажные клапаны обычно заржавели. Когда в этих системах водяного отопления устанавливаются новые котлы, расширительные баки заменяются современными расширительными баками гораздо меньшего размера.

Современные расширительные баки

Современные расширительные баки имеют резиновую диафрагму для разделения воды и воздуха. Когда давление воды увеличивается, воздух сжимается, но никогда не касается воды.

Поскольку вода и воздух разделены, воздух в современных резервуарах никогда не поглощается водой, и эти резервуары не требуют технического обслуживания. Единственная сложность этих современных расширительных баков заключается в том, что их необходимо предварительно зарядить перед установкой. Если вы устанавливаете расширительный бак на трубопровод с питьевой водой, вам необходимо проверить давление в вашем доме, а затем создать давление в баке, чтобы оно соответствовало этому. Это можно сделать с помощью шинного насоса, а давление проверить с помощью манометра. Может ли это быть более удобным?

Когда установлен расширительный бак для питьевой воды, его можно установить вертикально или горизонтально на трубопроводе холодной воды, питающем водонагреватель. Диаграмма ниже от Watts прекрасно иллюстрирует это.

Эти расширительные баки бывают разных размеров. Чтобы выбрать правильный размер, вам нужно знать размер вашего водонагревателя и давление воды в вашем доме. Проконсультируйтесь с таблицей размеров производителя, чтобы выяснить, какой бак вам нужен.

Автор:  Рубен Зальцман Структура Технологическая инспекция дома

Предыдущее сообщение
Течет предохранительный клапан на водонагревателе: почему течет и что делать

Newer Post
Горячая вода быстрее

Рубен Зальцман — домашний инспектор во втором поколении, страстно любящий свою работу.


Learn more