Как рассчитать объем расширительного бака системы отопления. Установка расширительного бака. Зачем нужен расширительный бак для отопления?

Для балансировки автономной системы отопления используется расширительный бак.

Его задача- выравнивать объем теплоносителя, нагретого до высоких температур, и поддерживать заданное давление.

Надежность выполнения возложенных на этот элемент функций зависит от того, насколько правильно подобран его объем.

Этот параметр не является константой и зависит от конкретных условий. Ниже рассмотрим, как производится расчет расширительного бака для закрытой системы отопления.

Принцип работы

Чтобы компенсировать расширение теплоносителя и сохранить давление системы на рабочем уровне (каким оно должно быть можно узнать из статьи), в нее необходимо ставить расширительный бак. При нагревании часть жидкости, превышающая внутренний объем системы, попадает в него, а после снижения температуры поступает обратно.

В зависимости от оборудования, входящего в состав сети отопления, ее размеров и ряда других факторов для приема излишков теплоносителя используются расширители открытого или закрытого типов. Они различаются по конструкции и способу монтажа, однако, их основной характеристикой является тот объем теплоносителя, который они способны вместить. Бак при этом должен вместить весь излишек теплоносителя, который выделится из системы при максимальном нагреве.

Расчет требуемого объема

Перед тем как установить расширительный бак в системе отопления, требуется подобрать его размер. Для начала необходимо посчитать объем воды, который вмещает система теплоснабжения. Этот объем мы получим, сложив объемы всех нагревательных приборов и трубопроводов. Данные по приборам есть в их документации, а объем труб можно подсчитать, воспользовавшись данными из таблицы. Объем одного метра трубы в зависимости от ее размера и материала составляет следующие величины (в литрах).

Умножив эти значения на общую длину сети, получаем внутренний объем трубопроводов в системе.

Затем выполняется подбор нужного расширителя по таблице, в зависимости от полученного объема системы и расчетного давления в ней.

Таблица для подбора расширителя в зависимости от объема и расчетного давления системы

Таблица подготовлена для сетей, содержащих воду. Если же предстоит установка расширительного бака в отопление с незамерзайкой, то полученный внутренний объем необходимо умножить на коэффициент поправки, вычисляемый как отношение плотности воды к плотности применяемого антифриза.

Если при расчете объема расширительного бака для отопления исходные данные оказались между табличными показателями, то выбирается ближайшее большее значение.

Типы расширителей

Отопление в индивидуальном доме подразумевает применение двух типов баков:

открытого;
закрытого.

Открытые расширители монтируются в высшей точке сети теплоснабжения и представляют собой негерметичную емкость. Она может быть выполнена практически из любого материала, потому что не подвергается давлению и предназначена лишь для приема теплоносителя. Единственное требование – выдерживать температуру теплоносителя без потери формы.

Закрытые баки производятся в виде герметичного баллона, разделенного подвижной мембраной на две части. В одной находится закачанный под давлением газ, а другая предназначена для приема теплоносителя. После охлаждения теплоносителя сжатый газ выдавливает его обратно в отопление.

Помимо главной задачи по нейтрализации избыточного давления, открытые расширители предназначены для удаления воздуха из сети и пополнения различных потерь воды (испарение, утечки и т.п.).

Расширительный бак для открытой системы отопления может быть изготовлен из различных материалов и иметь различную форму, ведь перед ним не стоит задачи выдерживать внутреннее давление. Он размещается в ее высшей точке и снабжается крышкой для долива воды, удобства обслуживания и защиты от попадания загрязнений.

Помимо нейтрализации избыточного давления, открытые расширители предназначены для удаления воздуха из сети и пополнения различных потерь воды

Если высота здания дает возможность разместить расширительный бак для отопления в жилой части, например, на втором или третьем этажах, то его можно разместить в ванной или туалете либо отвести для него отдельное помещение. В противном случае расширитель придется располагать на чердаке и надежно утеплять.

Теплоноситель, который движется по трубам системы отопления, практически не сжимается. В противном случае давление в магистрали может резко прыгнуть, что приведет к аварийной ситуации. Нагрев воды в диапазоне 20 °C – 90 °C сопровождается ее расширением. Именно поэтому отопительная система нуждается в специальном бачке, в который попадает излишек теплоносителя после того, как его объем увеличится.

Таким образом, все узлы и приборы будут корректно работать без перебоев и аварий. Учитывая важную роль, которая отведена этому элементу контура, расчет расширительного бака для отопления следует проводить в соответствии с установленными правилами.

Виды баков

Отопительная система может быть укомплектована одним из видов баков расширения.

Как правильно подобрать подобный элемент системы отопления в каждом индивидуальном случае? Об этом и пойдет речь далее.

Открытый тип

Как можно понять из названия, бак открытого типа – это емкость с открытым верхом, в которую можно добавлять теплоноситель. Для него не нужны запорные детали, мембранная перегородка и крышка. Но из-за того что в такой емкости вода испаряется, и ее количество необходимо постоянно контролировать (доливать), от баков открытого типа стали постепенно отказываться.

К тому же для такого обогрева характерно низкое давление, а сам бак нередко подвергается коррозии. Поэтому сегодня устанавливаются более современные емкости закрытого типа.

Закрытый тип

В магистралях с циркуляционным насосом устанавливают баки расширения закрытого типа (мембранники). Самые качественные образцы выпускаются в виде герметичной емкости красного цвета с резиновой мембраной внутри. Их мембрана изготовлена из более прочной технической резины.

У изделий для горячего водоснабжения, корпус которых окрашен в синий цвет, качество резины ниже (она пищевая). Такие модели хуже выдерживают давление и быстрее изнашиваются.

Помимо основной функции – компенсации объема теплоносителя при падении температуры и его заборе при расширении от нагрева, мембранник контролирует уровень жидкости в магистрали отопления, выводит воздух из системы, сливает воду в канализацию при ее избыточном объеме и является буферной зоной при скачке давления.

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 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.

Подбор устройства согласно расчету

Перед тем как приступить к расчету мембранника, нужно знать, что чем больше объем отопительной системы и выше максимальный температурный показатель теплоносителя, тем большего объема должен быть сам бак.

Существует несколько способов, по которым проводят расчет: обращение к специалистам в бюро по проектированию, проведение расчетов самостоятельно по специальной формуле или расчет при помощи онлайн калькулятора.

Формула

Расчетная формула выглядит так: V = (VL x E) / D, где:

VL – объем всех магистральных деталей, включая котел и остальные нагревательные приборы;
Е – коэффициент расширения теплоносителя (в процентах);
D – показатель эффективности мембранника.

Определение объема

Самый простой способ определения среднего объема отопительной системы – по мощности обогревательного котла из расчета 15 л/кВт. То есть, при мощности котла 44 кВт объем всех магистралей системы будет равен 660 л (15х44).

Коэффициент расширения для водяной системы приблизительно равен 4% (при температуре теплоносителя 95 °C).

Если в трубы залит антифриз, то прибегают к такому расчету:

10% — 4% х 1,1= 4,4 %;
20% — 4% х 1,1= 4,8% и т.д.

Показатель эффективности (D) основан на начальном и наибольшем давлении в системе, а также стартовом давлении воздуха в камере. Предохранительный клапан всегда настраивается на максимальное давление. Чтобы найти значение показателя эффективности, нужно провести следующий расчет: D = (PV — PS)/(PV+1), где:

PV – максимальная отметка давления в системе, для показатель равен 2,5 бар;
PS – давление зарядки мембранника обычно составляет 0,5 бар.

Теперь осталось собрать все показатели в формулу и получить окончательный расчет:

VL = 15х44=660 л;
D = (2,5 – 0,5) / (2,5+1) = 0,58;
E = 4% = 0,04;
V = (660×0,04) / 0,58 = 45,5 л.

Полученное число можно округлить и остановить свой выбор на модели расширительного бака начиная от 46 литров. Если в качестве теплоносителя будет использована вода, то объем бака будет составлять не менее 15% от вместимости всей системы. Для антифриза этот показатель равен 20%. Стоит отметить, что объем прибора может быть несколько больше расчетного числа, но ни в коем случае, не меньше.

Любая отопительная система имеет ряд важных характеристик – номинальную тепловую мощность, расход топлива и объем компонентов. Вычисление последнего показателя требует внимательного и комплексного подхода. Как сделать корректный расчет объёмов для отопления: воды, баков, теплоносителя и других компонентов системы?

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.;

Необходимсоть вычисления отопления

Сначала следует определиться с актуальностью расчета объема воды в системе отопления или этого же показателя для батарей и расширительного бака. Ведь можно установить эти компоненты без сложных операций, руководствуясь только личным опытом и советами профессионалов.

Работа любой системы отопления сопряжена с постоянным изменением показателей теплоносителя – температуры и давления в трубах. Поэтому расчет отопления по объему здания позволит правильно укомплектовать теплоснабжение, исходя из характеристик дома. Кроме этого следует учитывать прямую зависимость эффективности работы от текущих паромеров. Так как рассчитать объем воды в системе отопления можно самостоятельно – эту процедуру рекомендуется выполнять во избежание появления следующих ситуаций:

Неправильный фактический тепловой режим работы, который не соответствует расчетному;
Неравномерное распределение тепла по отопительным приборам;
Возникновение аварийных ситуаций. Ведь как рассчитать объем расширительного бака для отопления, если не будет известен общая вместимость трубопроводов и батарей.

Для минимизации появления этих ситуаций следует своевременно рассчитать объем системы отопления и ее компонентов.

Вычисления параметров теплоснабжения выполняются еще перед монтажными работами. Они служат основой для подбора комплектующих.

Расчет объема теплоносителя в трубах и котле

Отправной точкой для вычисления технических характеристик компонентов является расчет объем воды в системе отопления. Фактически она является суммой вместимости всех элементов, начиная от теплообменника котла и заканчивая батареями.

Как рассчитать объем системы отопления самостоятельно, без привлечения специалистов или использования специальных программ? Для этого понадобиться схема расположения компонентов и их габаритные характеристики. Общая вместимость системы будет определяться именно этими параметрами.

Объём воды в трубопроводе

Значительная часть воды располагается в трубопроводах. Они занимают большую часть в схеме теплоснабжения. Как рассчитать объем теплоносителя в системе отопления, и какие характеристики труб нужно знать для этого? Важнейшей из них является диаметр магистрали. Именно он определит вместимость воды в трубах. Для вычисления достаточно взять данные из таблицы.

В отопительной системе могут быть использованы трубы различных диаметров. В особенности это касается коллекторных схем. Поэтому объем воды в системе отопления вычисляется по следующей формуле:

Vобщ=Vтр1*Lтр1+ Vтр2*Lтр2+ Vтр2*Lтр2…

Где Vобщ

– общая вместимость воды в трубопроводах, л,
Vтр
– объем теплоносителя в 1 м.п. трубы определенного диаметра,
Lтр
— общая протяженность магистрали с заданным сечением.

У пластиковых труб диаметр вычисляется по размерам внешних стенок, а у металлических — по внутренним. Это может существенно для тепловых систем с большой протяженностью.

Расчет объема котла отопления

Корректный объем котла отопления можно узнать только из данных технического паспорта. Каждая модель этого отопительного прибора имеет свои уникальные характеристики, которые зачастую не повторяются.

Напольный котел может иметь большие габариты. В особенности это касается твердотопливных моделей. По факту теплоноситель занимает не весь объем котла отопления, а лишь небольшую его часть. Вся жидкость располагается в теплообменнике – конструкции, необходимой для передачи тепловой энергии от зоны сгорания топлива воде.

Если инструкция от отопительного оборудования была утеряна — для просчетов может быть взята ориентировочная вместимость теплообменника. Она зависит от мощности и модели котла:

Напольные модели могут вмещать от 10 до 25 литров воды. В среднем твердотопливный котел мощностью 24 кВт содержит в теплообменнике около 20 л. теплоносителя;
Настенные газовые менее вместительны – от 3 до 7 л.

Учитывая параметры для расчета объема теплоносителя в системе отопления вместимостью теплообменника котла можно пренебречь. Этот показатель варьируется от 1% до 3% от общего объема теплоснабжения частного дома.

Без периодической очистки отопления уменьшается сечение труб и проходной диаметр батарей. Это сказывается на фактической вместимости отопительной системы.

Котел — какой выбрать

Так как закрытая система отопления частного дома может работать в автономном режиме, имеет смысл установить отопительный котел с автоматикой. В таком случае, настроив параметры, вам нет необходимости к этому возвращаться. Все режимы поддерживаются без вмешательства человека.

Самые удобные в этом плане газовые котлы. У них есть возможность подключения комнатного термостата. Выставленная на нем температура поддерживается с точностью до одного градуса. Упала она на градус, котел включился, нагревая дом. Как только сработал термостат (температура достигнута), работа останавливается. Комфортно удобно, экономно.

В некоторых моделях есть возможность подключения погодозависимой автоматики — это наружные датчики. По их показаниям котел корректирует мощность работы горелок. Газовые котлы в закрытых системах отопление — хорошее оборудование, которое может обеспечить комфорт. Жаль только, что газ есть не везде.

Двухтрубная закрытая система отопления в доме на два этажа (схема)

Не меньшую степень автоматизации могут дать электрические котлы. Кроме традиционных агрегатов на ТЭНах не так давно появились индукционные и электродные. Они отличаются компактными размерами и малой инерционностью. Многие считают, что они более экономичны, чем котлы на ТЭНах. Но и этот видотопительных агрегатов далеко не везде можно использовать, так как перебои с электроэнергией в зимнее время — частое явление во многих регионах нашей страны. А обеспечить электроэнергией котел мощность. в 8-12 кВт от генератора — дело очень непростое.

Более универсальны и независимы в этом плане котлы на твердом или жидком топливе. Важный момент: для установки котла на жидком топливе обязательно отдельное помещение — это требование пожарной службы. Котлы на твердом топливе могут стоять в доме, но это неудобно, так как во время топки с топлива падает много мусора.

Современные котлы на твердом топливе хоть и остаются оборудованием периодического действия (то разогреваются при топке, от остывают, когда закладка прогорела), но и они имеют автоматику, которая позволяет поддерживать в системе заданную температуру, регулируя интенсивность горения. Хотя степень автоматизации и не столь высокая, как у газовых или электрических котлов, но она есть.

Пример закрытой системы отопления с индукционным котлом

Не очень распространены в нашей стане котлы на пеллетах. Фактически это тоже твердое топливо, но котлы этого типа работают в непрерывном режиме. В топку автоматически подаются пеллеты (пока не закончен запас в буркере). При хорошем качестве топлива, чистка золы требуется один раз в несколько недель, а все параметры работы контролирует автоматика. Сдерживает распространение этого оборудования только его высокая цена: производители в основном европейские, и цены у них соответственные.

Немного о расчете мощности котла для систем отопления закрытого типа. Она определяется по общему принципу: на 10 кв. метров площади с нормальным утеплением берут 1 кВт мощности котла. Только брать «впритык» не советуют. Во-первых, бывают аномально холодные периоды, в которые вам может не хватить расчетной мощности. Во-вторых, работа на пределе мощности ведет к быстрому износу оборудования. Потому желательно мощность котла для системы брать с запасом 30-50%.

Расчет объёма расширительного бака отопления

Для безопасной работы отопительной системы необходима установка специального оборудования – воздухоотводчика, спускного клапана и расширительного бака. Последний предназначен для компенсации теплового расширения горячей воды и уменьшения критического давления до нормальных показателей.

Бак закрытого типа

Фактический объем расширительного бака для системы отопления — величина не постоянная. Это объясняется его конструкцией. Для закрытых схем теплоснабжения устанавливают мембранные модели, разделенные на две камеры. Одна из них заполнена воздухом с определенным показателем давления. Он должен быть меньше критического для отопительной системы на 10% -15%. Вторая часть заполняется водой из патрубка, подключенного к магистрали.

Для расчета объема расширительного бака в отопительной системе нужно узнать коэффициент его заполнения (Кзап). Эту величину можно взять из данных таблицы:

Помимо этого показателя потребуется определить дополнительные:

Нормированный коэффициент теплового расширения воды при температуре +85°С, Е – 0,034;
Общий объем воды в отопительной системе, С;
Начальное (Рмин
) и максимальное (
Рмакс
) давление в трубах.

Дальнейшие вычисления объема расширительного бака для системы отопления выполняются по формуле:

Если в теплоснабжении используется антифриз или другая незамерзающая жидкость – значение коэффициента расширения будет больше на 10-15%. Согласно этой методике можно с большой точность рассчитать вместимость расширительного бака в отопительной системе.

Объем расширительного бака не может входить в общий теплоснабжения. Это зависимые величины, которые рассчитываются в строгой очередности – сначала отопление, а уже потом расширительный бак.

Открытый расширительный бачок

Для вычисления объема можно воспользоваться менее трудоемкой методикой. К нему предъявляются меньшие требования, так как фактически он необходим для контроля уровня теплоносителя.

Главной величиной является температурное расширение воды по мере повышения ее степени нагрева. Этот показатель равен 0,3% на каждые +10°С. Зная общий объем отопительной системы и тепловой режим работы можно вычислить максимальный объем бака. При этом следует помнить, он может быть заполнен теплоносителем только на 2/3. Предположим, что вместимость труб и радиаторов составляет 450 л, а максимальная температура равна +90°С. Тогда рекомендуемый объем расширительного бака вычисляется по следующей формуле:

Vбак=450*(0,003*9)/2/3=18 литров.

Если открытый расширительный бак выполняет функции контроля уровня теплоносителя – максимальный уровень его заполнения определяется установленным дополнительным боковым патрубком.

С нижним или верхним расположением

Есть три варианта подключения накопительной емкости и использования запаса воды:

Верхнее расположение емкости. В этом случае забор воды осуществляется под действием силы гравитации. Чем выше расположен гидроаккумулятор по отношению к потребителю, тем сильнее напор воды. Каждые 10 метров высоты добавляют 0,1 атмосферу, или примерно 1 бар.
Нижнее расположение простой накопительной емкости. Гравитация уже не поможет, и для подачи в водопровод используется насос, поднимающий давление до оптимального уровня.
Аккумулирующие емкости мембранного типа сами по себе создают требуемое давление для подачи воды. Нижнее расположение на уровне потребителя для них является оптимальным, так как от установки на чердаке или вышке никакого преимущества не будет.

Как определить оптимальный вариант?

Если дом с несколькими этажами и есть возможность расположить накопительный бак на чердаке, то это позволит обойтись без дополнительной установки насоса, и не нужно тратиться на дорогостоящий мембранный бак. Фактически это аналог водонапорной башни. Однако поднять емкость так высоко, чтобы обеспечить комфортный напор на уровне 2-2,5 атм. все равно сложно. Тем более что встает вопрос об утеплении бака, чтобы в зимний период вода в нем не замерзала.

В случае аварийного отключения воды имеющегося давления в 0,2-0,3 атм. будет вполне достаточно, чтобы воспользоваться смесителем в раковине, унитазом или даже душем, однако не получится задействовать часть бытовой техники, например стиральную машинку или посудомойку, которым требуется большее давление для срабатывания электромагнитных клапанов.

Установка емкости в уровень с потребителем подойдет в тех случаях, когда нет возможности поднять бак на чердак или хотя бы на этаж выше. Это же относится и установке накопительного бака в квартире. Потребуется небольшой насос для подачи воды в водопровод под давлением. Для обеспечения адекватного режима работы насосу потребуется расширительный мембранный бак.

Аккумулирующий бак с мембраной отлично подойдет для хранения запаса воды как при использовании централизованного водопровода, так и в автономной системе. При этом он не требует дополнительного оборудования или верхнего расположения. Однако его стоимость значительно выше, чем любой обычной накопительной емкости даже в сочетании с простым насосом.

Расчёт объёма радиаторов и батарей отопления

Для выполнения точного вычисления необходимо знать объём воды в радиаторе отопления. Этот показатель напрямую зависит от конструкции компонента, а также его геометрических параметров.

Также как и при вычислении объема отопительного котла, жидкость заполоняет не весь объем радиатора или батареи. Для этого в конструкции есть специальные каналы, по которым протекает теплоноситель. Корректное вычисление объёма воды в радиаторе отопления может быть выполнено только после получения следующих параметров прибора:

Межосевое расстояние между прямыми и обратным трубопроводами в батареи. Оно может составлять 300, 350 или 500 мм;
Материал изготовления. В чугунных моделях наполнение горячей водой намного больше, чем в биметаллических или алюминиевых;
Количество секций в батареи.

Лучше всего узнать точный объём воды в отопительном радиаторе из технического паспорта. Но если такой возможности нет – можно взять в расчет примерные величины. Чем больше межосевое расстояние у батареи – тем больший объем теплоносителя в ней поместится.

Для расчета общего объема воды в системе отопления с панельными металлическими радиаторами следует узнать их тип. Их вместимость зависит от количества нагревательных плоскостей — от 1 до 2-х:

У 1 типа батареи на каждые 10 см приходится 0,25 объема теплоносителя;
Для 2 типа этот показатель увеличивается до 0,5 л на 10 см.

Полученный результат необходимо умножить на количество секций или общую протяженность радиатора (металлического).

Для правильного расчета объема отопительной системы отопления с дизайнерскими радиаторами нестандартной формы нельзя применять вышеописанную методику. Их объем моно узнать только у производителя или его официального представителя.

Особенности баков, изготавливаемых по разным технологиям

Емкости из конструкционных полимеров (полиэтилена, полипропилена, полистирола, полихлорвинилового пластиката, сополимеров этилена) изготавливаются из:

листовых заготовок методами сварки (контактной стыковой, внахлестку, тавровой) и термоформованием (упрощенно выдавливанием, штамповкой разогретого листа);
гранул или порошка выдувным и ротационным формованием.

Условно цельными «бесшовными» баки изготавливаются по технологиям термовыдувного и ротационного формования, которые имеют свои преимущества и недостатки, сведенные в таблицу ниже.

Баки для воды, изготавливаемые соединением отдельных элементов конструкции сваркой встык, внахлест имеют меньшую прочность по сравнению с ротоформовкой, что учитывается использованием в расчетах поправочного коэффициента ϕш, который находится в интервале от 0.35 и 0.4 для винипласта и полистирола (соответственно) до 0.9 у полиэтилена. Не снижена прочность (коэффициент 1.0) только у баков, изготавливаемых по «бесшовной» технологии ротоформовки, по сути, цельнолитых.

Расчет объема теплового аккумулятора

В некоторых отопительных системах устанавливаются вспомогательные элементы, которые также частично могут заполняться теплоносителем. Наиболее вместительным из них является тепловой аккумулятор.

Проблема в вычислении общего объема воды в отопительной системе вместе с этим компонентом заключается в конфигурации теплообменника. Фактически тепловой аккумулятор не заполняется горячей водой из системы – он служит для ее нагрева от имеющейся в нем жидкости. Для корректного расчета нужно знать конструкцию внутреннего трубопровода. Увы, но производители не всегда указывают тот параметр. Поэтому можно воспользоваться примерной методикой вычислений.

Перед установкой теплового аккумулятора его внутренний трубопровод заполняется водой. Ее количество рассчитывается самостоятельно и учитывается при вычислении общего объема отопления.

Если отопительная система модернизируется, устанавливаются новые радиаторы или трубы – необходимо выполнить дополнительный перерасчет ее общего объема. Для этого можно взять характеристики новых приборов и вычислить их вместимость по вышеописанным методикам.

В качестве примера можно ознакомиться с методикой расчета расширительного бака:

Расчёт расширительного бака

выполняют для определения его объёма, минимального диаметра присоединительного трубопровода, начального давления газового пространства и начального эксплуатационного давления в системе отопления.

Методика расчёта расширительных баков сложна и рутинна, но в целом можно установить такую зависимость между объёмом бака и влияющими на него параметрами:

Чем больше ёмкость системы отопления, тем больше объём расширительного бака.
Чем выше максимальная температура воды в системе отопления, тем больше объём бака.
Чем выше максимально допустимое давление в системе отопления, тем меньше объём.
Чем меньше высота от места установки расширительного бака до верхней точки системы отопления, тем меньше объём бака.

Так как, расширительные баки в системе отопления необходимы не только для компенсации изменяющегося объёма воды но и для пополнения незначительных утечек теплоносителя — в расширительном баке предусматривают некоторый запас воды, так называемый эксплуатационный объём. В выше приведенном алгоритме расчёта заложен эксплуатационный объём воды в размере 3% от ёмкости системы отопления.

Выбор теплоносителя

Чаще всего в качестве рабочей жидкости для систем отопления применяется вода. Впрочем, эффективным альтернативным решением может стать антифриз. Такая жидкость не замерзает при понижении температуры окружающей среды до критической для воды отметки. Несмотря на очевидные преимущества, цена антифриза достаточно высока. Поэтому используют его преимущественно для обогрева незначительных по площади строений.

Заполнение отопительных систем водой нуждается в предварительной подготовке такого теплоносителя. Жидкость должна быть отфильтрована от растворенных минеральных солей. Для этого могут быть использованы специализированные химические реагенты, которые присутствуют в продаже. Более того, из воды в системе отопления должен быть удален весь воздух. В противном случае возможно снижение эффективности обогрева помещений.

Подбор расширительных баков

Подбор расширительного бака

следует выполнять с учётом его температурныx и прочностных характеристик. Давление и температура в месте подключение бака не должны превышать максимально допустимых значений.

Объём расширительного бака должен быть больше или равен объёму, полученному в результате расчёта. Негативных последствий от завышения объёма, сверх расчётного — нет.

Если установка расширительных баков предусматривается в помещении, то следует учесть что сосуды диаметром более 750 мм и высотой более 1,5м могут не пройти в дверной проём, а для их перемещения потребуются средства механизации. В таком случае лучше отдать предпочтение не одному, а нескольким мембранным бакам меньшей ёмкости.

Внимание!

1. При использовании в качестве теплоносителя гликолевых смесей рекомендуется подобрать расширительный бак с объёмом на 50% превышающим расчётный.

2. Первый признак неправильно рассчитанного расширительного бака или невыполненной его настройки — это частое срабатывание предохранительного клапана.

Работа системы отопления нередко связаны с предельными повышениями давления, наличием гидравлических толчков. Все это может привести к поломке дорогостоящего оборудования, быстрому износу ключевых элементов системы (таких как, например, котел). Для того, чтобы защитить отопительную систему используют специальные компенсирующие баки. Что это такие, какие виды баков существуют, и как подобрать прибор – читайте ниже.

Общие правила подключения

Устанавливается бак с водой на подготовленной площадке: бетонном основании, перевязанном с фундаментом, или усиленной металлической раме из профилированной трубы. Конструкция должна выдержать полуторный вес бака и воды в нем при полном заполнении.

Входной патрубок может быть любого подходящего диаметра, подача воды происходит под давлением. Выходной патрубок и трубу к водопроводу выбирают диаметром в полтора-два раза больше чем сечение основной линии. Оптимальный размер 32 мм.

Утепление даже самое качественное лишь замедляет снижение температуры в баке. Для предотвращения замерзания воды при установке емкости на неотапливаемом чердаке или на крыше следует использовать любую подходящую систему подогрева труб и самого накопителя.

Для чего нужен расширительный бак

Расширительный бачок – это один из важнейших элементом системы отопления, который помогает продлить срок ее службы. Отсутствие этого элемента в системах отопления может привести к разрыву труб, поломке кранов и других комплектующих. Компенсационный бак справляется с несколькими важными задачами.

Так, расширительный, компенсационный бачок нужен для того, чтобы компенсировать температурное в системе.

Расширение при нагреве свойственно всем жидкостям и материалам. Объем теплоносителя из-за температурного расширения может увеличиваться вдвое. Это, в свою очередь, повышает давление в отопительной системе. Расширительное приспособление, в этом случае, выталкивает теплоноситель, выравнивая давление.

Кроме того, расширительная емкость служит для защиты системы от пагубного влияния гидравлических толчков.

Это связано с тем, что насос может выключаться и включаться. При этом, давление в системе резко поднимается, что может привести в гидравлическому удару. Расширительный бак, в свою очередь, компенсирует этот удар.

Расширительные бачки хорошо подходят для установки в системах:

Замкнутого контура;
Отопления, работающего на солнечных аккумуляторах или ;
Независимых системах, подключенных к центральному отоплению.

Существует несколько типов расширителей, которые подходят для системы конкретного типа. Сделать бачок можно и самостоятельно. Некоторые умельцы приспособили под самодельный бак ресивер.

Какие особенности имеет расширительный бак для отопления открытого типа

Расширительный (компенсационный) бачок открытого образца устроен просто: это резервуар простой формы с крышкой наверху. Такая конструкция редко применяется в системах отопления. Связано это с отсутствием герметичности емкости: воду в систему можно долить, открыв верхнюю крышку бака. При этом, в систему попадает воздух, что приводит к образованию в ней ржавчины. Кроме того, за счет испарения идет большая потеря теплоносителя.

Тем не менее, установка такого бака позволяет решить множество проблем:

Позволяет вывести лишний воздух из системы;
Защищает систему от попадания внутрь мусора, пыли.

Ставить резервуар открытого типа следует в наивысшей точке контура. Можно расположить бак на обратке: это позволит уменьшить теплопотери и обильное испарение теплоносителя. Но, в этом случае, следует предусмотреть конструкцию для отвода воды: при повышении давления вода будет выталкиваться через крышку бака, заливая пол и все, что расположено в радиусе прибора. Если же вода будет отводиться в специальную емкость, это позволит значительно сократить потери теплоносителя.

Чем отличается расширительный бачок для отопления закрытого типа

Закрытое устройство представляет собой герметичный резервуар, выполненный из стали с внутренней перегородкой из резины. Одна часть резервуара отводится под заполнение водой, а вторая – азотом или воздухом. При повышении давления (при нагревании теплоносителя), резиновая перегородка растягивается, и вода выталкивается в часть с воздухом. Понять как работает бак может помочь схема его строения в разрезе.

Зависимо от типа мембраны закрытые баки делятся на такие виды:

Балонные;
Диафрагменные.

Более надежным считается мембранный компенсационный бак закрытого типа с баллонной перегородкой. Он имеет и больший объем. Перегородку в виде диафрагмы, в случае ее износа, заменить не получится.

В отопительных системах мембранный бачок может выполнять такие функции:

Позволяет сделать систему более гибкой и легко управляемой;
Предотвращает попадание воздуха в систему и его распространение по трубам (защищает трубы от образования ржавчины);
Обеспечивает минимальные теплопотери;

Кроме того, ремонт баллонного мембранного бака можно легко провести своими руками.

Выбираем расширительные баки для системы отопления закрытого типа

Подбор компенсационного бака следует выполнять, учитывая качество металла, устойчивость устройства к проникновению одного вещества в другое, тип мембраны и возможность ее замены, диапазон эксплуатационных температур, расчетный срок службы прибора (показательным в этом случае может быть срок гарантии от производителя).

Для того, чтобы подобрать качественный и эффективный бак, необходимо следовать таким рекомендациям:

Лучше выбирать мембранные системы, которые отличаются надежностью, эффективно справляются со своими задачами и подлежат ремонту.
Для производства мембраны, при этом, должен использоваться натуральный бутилкаучук или этилен-пропиленовый каучук.
Если бак будет включаться в систему с централизованным отоплением, то мембрана должна обладать повышенной устойчивостью к высоким температурам и повреждениям.
Для автономной системы обогрева частного дома подойдут баки с эластичной мембраной.
Если бак будет использоваться не только в качестве устройства для защиты системы отопления, но и водообеспечения, мембрана должна быть сделана из пищевой резины (обычно такие баки окрашиваются в синий цвет).

Перед покупкой бачка убедитесь в том, что расчетные значения давления в котле и компенсаторе совпадают, проверить отвечает ли мембрана стандартам качества и гигиеническим нормам. Осуществить подбор можно с помощью консультанта в магазине, четко сформулировав свои требования.

Расчет расширительного бака для закрытой системы отопления

Расчет компенсирующего бака под отопительную систему делают для того, чтобы определить его объем. Именно от этого зависит насколько хорошо будет справляться прибор с поставленными перед ним задачами. Кроме того, помимо объема, рассчитывают и минимальный диаметр трубопровода для присоединения прибора, уровни исходного эксплуатационного давления в системе. Технология расчета баков достаточно сложна, и имеет множество нюансов.

Поэтому, при расчетах, следует соблюдать такую корреляцию между объемом бака и эксплуатационными характеристиками системы:

Чем выше максимальные температурные экспоненты теплоносителя, тем больше должен быть размер бака;
Если отопительный контур вмещает большой объем, то и компенсационный бак нужен большой;
Чем больше рабочее давление в системе, тем меньше нужен бак;
Чем меньше расстояние от места монтажа прибора до наивысшей точки в системе, тем меньше нужен бак.

Для расчета размеров бака существует множество способов и формул.

Как вычислить объём цилиндра

Сначала необходимо выбрать через какие исходные величины будут производиться вычисления. Для того чтобы найти объём цилиндра нужно знать его высоту, а также радиус, диаметр или площадь основания. Для каждого способа используется своя формула.
Далее требуется ввести начальные значения и единицы измерения исходных величин.
Результат будет округлён до указанного знака после запятой.
Объём цилиндра можно выразить в мм3, см3, дм3, м3 и литрах.
Кнопка «рассчитать» производит вычисление согласно заданному условию.

Вычисляем объем расширительного бака для закрытой системы отопления

Объем компенсационного бака – это одна десятая объема теплоносителя в отопительном контуре. По некоторым данным объем бака под систему с водой – это 15% от объема теплоносителя, с антифризом – 20%. В качестве грубого вычисления можно взять каждые пятнадцать литров бака на каждый 1000 ватт тепловой мощности котла. Рассчитать размер бачка можно и более подробно.

Для этого необходимо знать ряд таких факторов как:

Диапазон температур, в которых будет работать система;
Объем теплоносителя в системе;
Степень увеличения теплоносителя в объемах;
Высоту расположения бачка в системе;
Степень резерва бака (в среднем составляет ,2%).

Степень расширения теплоносителя можно найти в физических таблицах: она является постоянной, и зависит от диапазона температур. Объем бака будет равен произведению объема расширяемой жидкости и объема резерва. Кроме того, найти объем можно и при помощи специальный онлайн-калькуляторов. Следует помнить, что полученная величина – это ориентировочное значение. Выбирать бак по объему лучше с запасом.

Если после установки бачка давление в системе сбрасывается слишком часто, значит с объемом бачка вы просчитались, взяв меньше положенного.

Менять вакуумный расширитель для отопления, при этом, не обязательно. Чтобы решить проблему, нужно будет приобрести еще одно, небольшое устройство, и подключить его параллельно.

В итоге

Как видно, расчет емкости отопления сводится к вычислению суммарного значения четырех вышеуказанных элементов.

Определить необходимую емкость рабочей жидкости в системе с математической точностью удается не каждому. Поэтому, не желая выполнять расчет, некоторые пользователи действуют следующим образом. Для начала заполняют систему примерно на 90%, после чего проверяют работоспособность. Далее стравливают скопившийся воздух и продолжают заполнение.

В процессе эксплуатации отопительной системы происходит естественный спад уровня теплоносителя в результате конвекционных процессов. При этом происходит потеря мощности и производительности котла. Отсюда вытекает необходимость наличия резервной емкости с рабочей жидкостью, откуда можно будет отслеживать убыток теплоносителя и при необходимости производить его пополнение.