Проектирование открытой системы отопления: основные требования к схеме, комплектующим и монтажу

Монтаж мембранного устройства

Гидроаккумулятор этого типа устанавливают там, где имеется минимальная вероятность завихрений теплоносителя, поскольку для нормальной циркуляции водяного потока по контуру используется насос.

Правильное положение емкости

При подключении расширительного бака к закрытой системе отопления обязательно нужно учесть расположение воздушной камеры устройства.

Резиновая мембрана периодически растягивается и затем сокращается. Из-за такого воздействия со временем на ней появляются микротрещины, которые постепенно увеличиваются. После этого мембрану приходится заменять новой.

Если воздушная камера такого бака при установке останется внизу, то давление на мембрану усилится за счет гравитационного воздействия. Трещины появятся быстрее, ремонт понадобится раньше.

Разумнее устанавливать расширительный бачок таким образом, чтобы отсек, заполненный воздухом, оставался сверху. Это позволит продлить срок службы устройства.

Особенности выбора места установки

Существует ряд требований, которые нужно учитывать при установке мембранного расширительного бака:

1. Его нельзя ставить вплотную к стене.
2. Следует обеспечить свободный доступ к устройству для его регулярного обслуживания и необходимого ремонта.
3. Подвешенный на стене бак не должен располагаться слишком высоко.
4. Между баком и трубами отопления следует поставить запорный кран, который позволит снимать устройство без полного слива теплоносителя из системы.
5. Трубы, подведенные к расширительной емкости, при настенной установке также нужно прикрепить к стене, чтобы снять возможную дополнительную нагрузку с патрубка бака.

Для мембранного устройства наиболее подходящим местом подключения считается обратный отрезок магистрали между циркуляционным насосом и котлом. Теоретически можно поставить расширительный бачок и на подающей трубе, но высокая температура воды отрицательно скажется на целостности мембраны и сроке ее службы.

При использовании твердотопливного оборудование такое размещение опасно еще и тем, что из-за перегрева в емкость может попасть пар. Это серьезно нарушит работу мембраны и даже может ее повредить.

Помимо запорного крана и “американки” рекомендуется при подключении устанавливать дополнительно тройник и кран, который позволит опустошить расширительный бачок перед отключением.

Настройка прибора перед использованием

Перед установкой или непосредственно после нее необходимо правильно настроить расширительный бак, иначе называемый экспанзомат. Это сделать несложно, но сначала нужно узнать, какое давление должно быть в системе отопления. Допустим, приемлемый показатель составляет 1,5 бар.

Теперь нужно измерить давление внутри воздушной части мембранного бака. Оно должно быть меньше примерно на 0,2-0,3 бар. Измерения проводят манометром с подходящей градацией через ниппельное соединение, которое имеется на корпусе бака. Если необходимо, воздух подкачивают внутрь отсека или стравливают его избыток.

В технической документации обычно указано рабочее давление, которое устанавливается изготовителем на заводе. Но практика показывает, что это не всегда соответствует действительности. Во время хранения и транспортировки часть воздуха могла выйти из отсека. Нужно обязательно провести собственные измерения.

Если давление в баке выставлено неправильно, это может привести к подсосу воздуха через устройство для его отведения. Такое явление вызывает постепенное остывание теплоносителя в баке. Предварительно заполнять мембранный бак теплоносителем не нужно, достаточно просто заполнить систему.

Бак как дополнительная емкость

Современные модели отопительных котлов нередко уже снабжены встроенным расширительным баком. Однако его характеристики далеко не всегда соответствуют требованиям конкретной отопительной системы. Если встроенная емкость слишком мала, нужно установить дополнительный резервуар.

Он обеспечит нормальное давление теплоносителя в системе. Такое дополнение будет актуальным и в случае изменения конфигурации отопительного контура. Например, когда самотечную систему переделывают под циркуляционный насос и оставляют старые трубы.

Это верно и для любых систем со значительным объемом теплоносителя, например, в двух-трехэтажном коттедже или там, где помимо радиаторов имеется теплый пол. Если используется котел со встроенным мембранным баком небольшого размера, установка еще одной емкости практически неизбежна.

Расширительный бак будет уместен и при использовании бойлера косвенного нагрева. Клапан сброса, подобный тому, что устанавливают на электрокотлах, здесь не будет эффективным, экспанзомат – адекватный выход из положения.

Использование бака в закрытой системе

Для систем обогрева закрытого типа предназначены соответствующие закрытые бачки. По своей конструкции они имеют вид герметично закрытой капсулы, состоящей из двух секций, разделенных при помощи резиновой мембраны. Именно поэтому профессионалы довольно часто называют такой агрегат мембранным расширительным бачком.

Для монтажа закрытого бака подходит практическое место. Единственный важный момент – бак нельзя устанавливать сразу же за циркулярным насосом, т.к. подобное размещение станет причиной чрезмерных перепадов давления в отопительной системе.

Рассматриваемые расширительные бачки функционируют по предельно простой схеме: теплоноситель нагревается, в результате чего происходит увеличение его объема, затем излишки теплоносителя заполняют пространство в установленном мембранном баке. Это позволяет предотвратить возрастание давления по системе выше допустимого уровня.

Чтобы функции и порядок использования бака были более понятны, следует рассмотреть эти моменты на примере наиболее популярного агрегата – двухконтурного котла, работающего на газу. Закрытые системы комплектуются дополнительными бачками в тех ситуациях, когда обычной емкости газового отопительного котла оказывается недостаточно для нормализации давления.

Физические свойства воды таковы, что с увеличением ее температуры она увеличивается в размере. Для компенсирования излишков, образующихся в процессе нагрева, газовые агрегаты комплектуются стационарными бачками. В том случае, если расширение воды начинает приводить к повышению уровня давления в отопительных трубах, происходит открытие специального клапана и определенное количество теплоносителя заходит в установленный вами бак. При снижении же температуры жидкость уходит из бачка и идет в батареи. То есть в отопительных радиаторах все время поддерживается одинаковое количество воды, требуемое для равномерного и качественного обогрева.

Наглядная схема подключения отопления

Стандартный объем стационарного расширительного бака, входящего в состав двухконтурного газового котла, составляет порядка 8 л. Для нормальных условий эксплуатации данной емкости более чем достаточно. Но при необходимости обеспечения обогрева помещений с большой площадью нужно устанавливать соответствующее количество батарей, что приводит к увеличению объема теплоносителя, т.е. воды. И в подобных ситуациях объема стационарного расширительного бака может оказаться слишком мало.

Расчет объема бака

При недостаточном объеме бака с большой долей вероятности случится аварийный выброс жидкости из отопительного котла, что является абсолютно недопустимым. В результате аварийного выброса уровень давления в системе может уменьшиться настолько сильно, что агрегат попросту не сможет начать работать в автоматическом режиме. И если владелец своевременно не добавит недостающую жидкость, система может разморозиться либо даже полностью выйти из строя.

Дополнительный бачок может быть установлен в любой части контура

Чтобы избежать подобных неблагоприятных последствий систему надо оснастить дополнительным расширительным бачком. При полном заполнении основного бака теплоноситель начнет переходить в дополнительно установленную емкость, что позволит не допустить аварийного выброса воды из котла. Объем теплоносителя и давление в отопительной системе будут поддерживаться на постоянном уровне.

Перед установкой бак обязательно настраивается. Вся настройка сводится к тому, что он переворачивается кверху дном и с него удаляется пластиковая заглушка. Под заглушкой находится ниппель. К этому ниппелю подключается обыкновенный насос и из емкости стравливается воздух. Далее емкость нужно накачать воздухом, пока уровень давления в ней не поднимется до в 1,1 кПа. В системе же обогрева давление должно на 0,1-0,2 кПа превышать аналогичный показатель для устанавливаемого расширительного бачка. Только после такой настройки емкость можно будет располагать в отведенном для нее месте.

ДЖИЛЕКС 10 F 10 л

Расширительный бак произведенный российской компанией «ДЖИЛЕКС» предназначен для отвода лишнего объема теплоносителя (при нагреве), а также для поддержания рабочего давления в системе отопления.

Бак представляет собой стальную емкость с резиновой мембраной внутри.

Мембрана разделяет полость бака на две камеры (воздушную и водную). Герметичность изделия обеспечивает наиболее комфортные условия эксплуатации прибора. Нет воздушных пробок, не требуется подпитка, при отсутствии воздуха в системе отопления увеличивается срок службы радиаторов и труб.

Технические характеристики

Объем, л	10
Исполнение	Вертикально
Присоединение (диаметр подключения, дюйм)	Резьба (3/4)
Максимальное рабочее давление, бар	5
Мембрана	Незаменяемая
Вес, кг	4

• настенное исполнение (экономия места);
• удобное резьбовое соединение;
• сменная мембрана.
• нет присоединителей в комплекте;
• нет опор на корпусе.

Расчет экспанзомата для системы с котлом мощностью 31 кВт

Устройство газового котла со встроенным расширительным баком

Перед проведением расчетов по подбору расширительного бака следует знать, что большинство настенных котлов оборудованы встроенными расширительными баками. Объем встроенного бака указан в технической документации котла. При пересчете объема системы отопления по мощности котла (умножением 1кВт мощности по теплу на 15 литров) сверяют соответствие бака объему сооружаемой системы. При недостатке устанавливается дополнительный бак. Его объем рассчитывается за вычетом встроенного экспанзомата. Напольные котлы, как правило, не имеют встроенного оборудования.

Расчет выглядит следующим образом:

К = (ДМ – ДБ)/(ДМ+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375

3,0 – давление в системе, максимальное, атм.;

1,5 – давление воздуха за мембраной, атм.;

0,375 – показатель эффективности бака, К.

Объем теплоносителя: В = 31х15 = 465 литров.

Тогда объем бака составит:

А = 465х0,04/0,375 = 49,6 литра.

Выбирается расширительный бак объемом не менее 50 литров с давлением воздуха в 1,5 атм. Общий способ подбора (10% от А) показывает необходимость применения бака объемом не менее 46,5 литров. В таком случае размер экспанзомата всегда округляется до большего объема – 50 литров.

Давление воздуха, включенное в расчет (1,5 атмосферы), можно изменить. На расширительных баках имеется встроенный клапан для заполнения воздухом. К нему можно подключить ручной насос и поднять давление в случае, если заводское давление составляет меньшую величину

При этом необходимо соблюдать осторожность – при значительном повышении давления можно повредить мембрану, поэтому процесс нужно контролировать по манометру. Клапан также выполняет функцию сброса давления при его поднятии до предельных значений. При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% — это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом

При расчете расширительного бака расчетный объем лучше увеличить на величину 5 – 10% — это мероприятие нивелирует погрешности расчета и не отразится на работе мембранного сосуда и комплекса отопления в целом.

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.

4 Правильный выбор

Выбрать тип отопительной системы требуется ещё на этапе планирования. Тогда также нужно определиться с тем, какой объём расширительного бака нужен для отопления. Но, как правило, все откладывают выбор размера бачка на момент, когда уже система установлена, а объём известен.

При подборе объёма расширительного бака для отопления в закрытой системе, а также других его характеристик, необходимо учитывать некоторые нюансы:

при покупке следует обращать внимание на расположение крепежей, диаметр резьбовых соединений и форму самого бака;
подбирать объём баковой ёмкости нужно согласно температурному расширению определённого количества теплоносителя в системе;
инструкцию по применению и установке от производителя нужно тщательно изучить, поскольку там имеется много полезной информации, которая позволит предотвратить совершение ошибок.

Перед запуском требуется настроить давление в системе. Сделать это можно с помощью автомобильного насоса, а контроль осуществляется с помощью манометра. Уровень давления должен соответствовать статическому, который отмечается в столбе теплоносителя в контуре системы отопления.

Таким образом, просчитать необходимые параметры расширительной ёмкости не представляет собой никаких сложностей даже для начинающего мастера.

Закрытый тип

Местоположение бака в закрытой системе отопления с принудительной циркуляцией

Расширительный бачок для отопления закрытого вида монтируют в системах с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Преимущества конструкции:

• герметичность — вода (антифриз) не выкипает, и не может вылиться в помещении;
• монтаж в любом участке трубопровода;
• в систему можно заливать незамерзающую жидкость, что исключает размораживание при аварийных отключениях энергоносителей;
• контроль состояния теплоносителя по приборам;
• отсутствие контакта с воздухом и меньшая скорость распространения коррозии.

Герметичные модели дороже открытых вариантов, но в общей смете на систему отопления стоимость занимает небольшую часть.

Герметичность конструкции не позволяет «лишней» воде вытечь, поэтому давление может достигать критических величин. В связи с этим при установке закрытых расширительных бачков обязательно монтируют группу безопасности, что также увеличивает расходы.

Варианты конструкции

Для отопления подходит только красный бак, синие предназначены для водопровода

Исполнение бачков может различаться, но везде сохраняется единый принцип.

Корпус выполняют методом штамповки из прочного металла. Внутренняя часть покрыта антикоррозийным составом.

Бак разделён на воздушную и рабочую полости эластичной, химически стойкой мембраной.

В нижней части корпуса вварен патрубок с резьбой для подключения к трубопроводу.

С противоположной стороны установлен ниппель с золотником. Через него до заполнения системы в воздушной полости создаётся давление 1 – 1,5 Атм. Это необходимо для запуска котлов с автоматикой.

Основная деталь — эластичная бутиловая или этиленпропиленовая мембрана, которая делит бак на две полости.

По мере нагревания теплоноситель выдавливается в рабочую камеру бака. Мембранная прокладка деформируется, воздух сжимается, повышая при этом давление. Если давление в системе превысит 3 – 3,5 Атм сработает группа безопасности, стравив часть излишков жидкости. В некоторых моделях предохранительный клапан уже встроен при изготовлении.

При остывании воды давление понижается, теплоноситель перетекает из бачка в трубопровод.

Особенности монтажа

Установить бачок в систему или заменить (отремонтировать) не составит труда даже для мастера с небольшими навыками сантехнических работ.

Набор инструмента и комплектующих понадобится минимальный:

• гаечные ключи;
• подмотка на резьбу по предпочтениям мастера (лён, фум);
• переходники для резьбы (при необходимости);
• кронштейн для крепления бака к стене.

До начала монтажа проводят ревизию имеющихся материальных средств и докупают необходимое.

Расширительный бак устанавливается на обратную трубу

Требования к монтажу:

1. Герметичность бака позволяет устанавливать его в любом месте, но предпочтение отдают участку обратной трубы у самого входа в котел. В этом месте температура теплоносителя около 40–50 градусов (на выходе из котла 90 – 100), что продлит срок службы мембраны.
2. Циркуляционный насос располагают ближе к котлу, чтобы не создавать завихрения воды.
3. Бак подключают через быстроразъёмное соединение (американку), чтобы его можно было быстро демонтировать для ремонта или замены.
4. Перед баком (до американки) монтируют шаровый кран, перекрыв который можно снять бачок, не сливая теплоноситель из всей системы.
5. Бачок обязательно крепят к прочному основанию стене, для этого в комплекте есть монтажный кронштейн и хомут необходимо диаметра. Без надёжного крепления при наполнении теплоносителем масса бака может достигать 20–30 кг, что может повредить подводящие трубы.

После монтажа можно проверять систему в действии.

Как правильно рассчитать объём бачка для систем отопления?

Чтобы правильно рассчитать объем расширительного резервуара, учитывают несколько факторов, которые влияют на этот показатель:

1. Ёмкость экспансомата напрямую зависит от количества воды в отопительной системе.
2. Чем выше допустимое значение давления в системе, тем меньшего размер бачок вам потребуется.
3. Чем выше температура, до которой нагревается теплоноситель, тем больше должен быть объем устройства.

Справка. Если подобрать расширительный резервуар слишком большого объёма, то он не обеспечит необходимого давления в системе. Маленький бак не сможет вместить в себя весь излишек теплоносителя.

Формула расчёта

Vб=(Vс * Z)/N, в которой:

Vc — объём воды в системе отопления. Чтобы рассчитать этот показатель, умножьте мощность котла на 15. Например, если мощность котлоагрегата составляет 30 кВт, то количество теплоносителя будет 12*15 = 450 л. Для систем, где задействуют аккумуляторы тепла, к полученной цифре надо прибавить ёмкость каждого из них в литрах.

Z — показатель расширения теплоносителя. Этот коэффициент для воды составляет 4%, соответственно при расчёте берём число 0.04.

Внимание! Если в качестве теплоносителя используется другое вещество, то берётся соответствующий ему коэффициент расширения. Например, для 10-%-ного этиленгликоля он составляет 4.4%. N — показатель эффективности расширения бака

Поскольку стенки прибора изготовлены из металла, он может немного увеличиваться или уменьшаться в объёме под воздействием давления. Чтобы вычислить N, понадобится следующая формула:

N — показатель эффективности расширения бака. Поскольку стенки прибора изготовлены из металла, он может немного увеличиваться или уменьшаться в объёме под воздействием давления. Чтобы вычислить N, понадобится следующая формула:

N= (Nmax—N)/(Nmax+1), где:

Nmax — максимальный показатель давления в системе. Это число равно от 2.5 до 3 атмосфер, чтобы узнать точную цифру, посмотрите, на какое пороговое значение настроен предохранительный клапан в группе безопасности.

N — начальное давление в расширительном резервуаре. Эта величина составляет 0.5 атм. на каждые 5 м высоты системы отопления.

Продолжая пример с котлом мощностью 30 кВт, допустим, что Nmax — 3 атм., высота системы не превышает 5м. Тогда:

N=(3—0.5)/(3+1)=0.625;

Vб = (450*0.04)/0.625 = 28.8 л.

Важно! Объёмы расширительных баков, имеющихся в продаже, соответствуют определённым стандартам. Поэтому не всегда возможно купить бак ёмкостью, точно совпадающей с расчётным значением. В такой ситуации приобретайте устройство с округлением в бо́льшую сторону, поскольку если объем будет немного меньше необходимого, это может нанести вред системе

В такой ситуации приобретайте устройство с округлением в бо́льшую сторону, поскольку если объем будет немного меньше необходимого, это может нанести вред системе.

Системы отопления открытого типа и их расширительные баки

Для системы открытого типа компенсаторная ёмкость устанавливается в наивысшей точке контура между котлом и первой батареей. В этом случае если вдруг вода в системе закипела, пар не устремится в радиаторы, а выйдет через патрубок. Так вы избежите образования воздушной пробки.

Для такого размещения, в наивысшей точке контура устанавливается переходник-тройник. К верхней части тройника и подсоединяют трубку, ведущую в компенсатор.

Важно правильно рассчитать объём резервуара, чтобы горячая вода из него не полилась через край

Как рассчитать объём открытого бака

Размеры бака напрямую зависят от количества теплоносителя и температурного режима в помещении. К примеру, для контура, в котором циркулирует 300 л воды потребуется бак в 15 л. Для расчёта нужно просто объём жидкости, залитой в систему, умножить на пятипроцентное расширение. Это самая примитивная формула расчёта, которая, впрочем, вполне подходит для простых систем отопления.

Есть и более правильная, с инженерной точки зрения, формула. Она учитывает не только количество теплоносителя, но и его максимальную температуру. Если у вас в системе вода, то максимальная температура её нагрева – 1000С°, а вода при таком нагреве расширяется только на 2,4%. Так что, при том же объёме в 300 л достаточно 7,2 л резервуара.

Какому расчёту верить? Оптимальный вариант – использовать средний показатель. В нашем случае (15+7,2):2 =11,1 л.