Блог инженера теплоэнергетика | Расширительный бак системы отопления

        Доброго времени суток, уважаемые читатели блога teplosniks.ru. Сегодня статья про расширительный бак. Внутри всех элементов отопительной системы циркулирует теплоноситель,а теплоносителем в основном служит вода (может быть антифриз — этиленгликолевая смесь).

      В процессе эксплуатации объем воды в отопительной системе увеличивается при повышении температуры и уменьшается при ее понижении. Учитывая это свойство воды, и чтобы не превысить предел прочности элементов отопительной арматуры, в систему вводится расширительный бак для компенсации увеличения объема и внутреннего давления воды.

Расширительный бак по другому называют еще экспанзомат, от английского «exspanse» — расширять.Расширительный бак выполняет несколько необходимых для системы отопления функций : 

1. Компенсирует излишний объем воды, образующийся в процессе нагрева.

2. Восполняет недостаток воды при понижении температуры, или в случае незначительной утечки.

       Расширительный бак может быть как открытым, сообщающимся с атмосферой,

так и закрытым, находящимся под переменным, но строго ограниченным избыточным давлением.

        В принципе, закрытый расширительный бачок можно устанавливать в любой точке отопительной системы. На рисунке, в частности, на подаче. Но в частных домах обычно ставят на обратке, рядом с котлом, это целесообразно с той точки зрения, что самая минимальная температура воды как раз в этой точке. Также установка бака на обратке, рядом с котлом удобна с точки зрения эксплуатации бака. 

        Для систем с естественной циркуляцией, с относительно небольшой протяженностью внутренней системы отопления, и где давление в системе близкое к атмосферному, чаще используют открытый расширительный бак. Устанавливается такой бак в самой верхней точке системы. Такой бак прост в конструкции, его нетрудно сделать самому. Но есть у открытого расширительного бака и ряд существенных недостатков. Это прежде всего склонность к коррозии из за открытого контакта с воздухом, испаряемость (приходится периодически добавлять воду в бачок), и повышенные теплопотери через бак.

        В связи с этими недостатками в частных домах, где используется насосная схема циркуляции теплоносителя в системе отопления, обычно применяют закрытые расширительные баки. Такой бак представляет собой герметичную емкость, внутри емкости располагается высокопрочная эластичная мембрана, которая делит бак на две части. Одна часть бака — для теплоносителя (воды), а другая для газовой «подушки». В качестве газа обычно используется азотосодержащая смесь.

       Принцип работы такого типа баков заключается в следующем: при повышении температуры вода расширяется, и объем расширения воды попадает в бак. Благодаря наличию в баке мембраны, газовая часть при этом уменьшается, а давление в ней возрастает, скомпенсировав таким образом высокое давление в системе.

       При остывании процесс происходит в обратном направлении. Система как бы «дышит» таким образом. Закрытые расширительные баки подразделяются также на баки с несъемной мембраной, жестко закрепленной по сечению бака, и баки фланцевые со сменной мембраной, которая имеет форму цилиндрической емкости. По своему опыту могу сказать, баки с несъемной мембраной встречаются намного чаще, чем второй тип баков, так как стоимость ниже, а функциональность на достаточно хорошем уровне.

      По фирмам производителям, очень хорошего качества расширительные баки в системе отопления у фирм — Flexcon (Голландия), Reflex (Германия), Zilmet (Италия), Varem (Италия). Еще один важный момент, в системе централизованного теплоснабжения, или центрального отопления, расширительный бак не нужен. Все функции, которые выполняет бак, реализованы на теплоисточнике (ТЭЦ, котельной) в узле подпитки. Ну можно для более уверенной работы системы поставить такой бак у самого концевого, или пары концевых потребителей тепла. А вот для автономной, местной системы отопления в частном доме бак просто необходим.

        Мою программу для расчета закрытого расширительного бака в системе отопления можно приобести , написав мне на эл.ящик [email protected].

       В программе в исходных данных нужно знать объем отопительной системы в литрах. Цифра эта не всегда есть под рукой, нужно ее просчитать. Общий объем воды в системе отопления равен сумме объемов в каждом элементе системы. Ниже я привел данные для укрупненного расчета элементов в системе отопления, которые встречаются чаще всего.

 Для радиаторов :

секция радиатора из алюминия — 0,450 литра ;

секция радиатора из биметалла — 0,350 литра ; 

секция нового радиатора из чугуна — 1,0 литра ;

секция старого радиатора из чугуна 1,4 литра ;

Для труб, литров на погонный метр :

dy 15 — 0,177 л/п.м. ;

dy 20 — 0,31 л/п. м. ;

dy 25 — 0,49 л/п.м. ;

dy 32 — 0,8 л/п.м. ;

dy 40 — 1,25 л/п.м. ;

dy 50 — 1,96 л/п.м. ;

Для котлов :

Для котлов настенных средняя цифра 3-6 литров. Для напольных котлов цифра от 10 до 30 литров. Более точно можно посмотреть в паспорте котла. Для других элементов системы отопления аналогичные данные можно найти в Интернете.

Буду рад комментариям к статье.

Школа теплового пункта: часть восьмая – Обучение в Краснодаре

Удачного вам нового 2018 года, дорогие наши постоянные читатели! Наши онлайн-уроки в школе теплового пункта продолжаются.

Сегодняя мы будем изучать расширительные баки. Эти устройства получили применение не только в промышленных системах отопления, но и в бытовых.

Попробуем разобраться, в чём заключается секрет популярности расширительных баков у потребителей.

Сейчас чаще всего используются закрытые системы отопления с применением насосов и расширительных баков.

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.

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.

А в закрытой системе расширительный бачок может быть установлен практически на любом ее участке. Наиболее целесообразным местом монтажа является труба обратной трубы 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.

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

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: Vб – требуемый рабочий объем расширительного бачка; Vс – 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: 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.