Расчет объема расширительного бака для системы отопления

Особенности выбора расширительного бака для системы отопления, несколько нюансов

Выбирая расширительный бачок, необходимо обратить внимание на такие критерии:

• место установки;
• тип отопительной системы (с естественной и принудительной циркуляцией);
• рабочие параметры системы, включая давление (необходимо выполнить расчеты давления для бака, теплоносителя, теплообменника);
• объем расширительного бачка (не может быть меньше, чем 10% от общего объема воды в системе);
• необходимость автоматизированного управления;
• особенности работы бака (автономное энергонезависимое, с принудительной циркуляцией и подключением к электрической сети)

Одним из критериев выбора оборудования является расчет воды и ее давления. При таких расчетах системы отопления учитываются:

• объем воды в котельном агрегате (он указан в паспорте к котлу);
• объем воды для радиаторов (необходимо рассчитать отдельно для каждого радиатора и суммировать полученные значения);
• объем теплоносителя в трубах системы (рассчитывается для всех контурах при помощи формулы Vобщ = π × D2 × L/4, где D является диаметром трубы, L – это длина трубы).

Таким расчетом вычисляется, какой объем должен быть у бака. Обычно при проектировании закладывается, что объем расширительного бачка не может быть меньше 10-15%. Такого значения будет достаточно для вывода воздуха из отопительного контура и защиты оборудования от разрывов или протечек при температурном расширении.

Установка и подключение

Если у вас есть навыки работы с сантехникой, то установить расширительный бачок не составит труда. Но перед тем как начать его монтаж, вам стоит ознакомиться с основными правилами установки:

1. Расширительный бак открытого типа должен находиться выше любого элемента системы отопления;
2. Мембранный бак объемом более 30 литров нежелательно крепить к стене, он должен стоять на подставке;
3. Нельзя устанавливать расширительный бак в помещении, где температура может опуститься ниже 0 °С;
4. Расширительный бак необходимо подключить к системе отопления до ее разветвления;
5. Если в системе предусмотрено несколько отдельных контуров, на каждый из них нужен свой расширительный бак;
6. Подключение расширительного бака к основной трубе должно производиться сразу перед насосом.

Схема подключения расширительного бака к системе отопления.

Теперь давайте рассмотрим пошаговый план действий:

В первую очередь нужно подсоединить к расширительному баку (1) тройник с сливным краном (2). Он понадобится чтобы сливать теплоноситель для обслуживания и снятия расширительного бачка. Для уплотнения всех резьбовых соединений используйте один из трех вариантов:

• Фум-лента;
• Пакля со специальной высокотемпературной пастой;
• Шнур с высокотемпературным герметиком.

Важно!
Обматывать резьбу лентой, паклей или шнуром нужно против ее направления. Начинайте обмотку от края резьбы в направлении корпуса фитинга

Если сделать по-другому – при вкручивании уплотнение пойдет вниз по резьбе и гарантированно будет протечка.

К тройнику (2) подключите шаровый вентиль (3). Он нужен для перекрытия подачи теплоносителя в емкость. От него дальше пойдет труба, которая будет соединять расширительный бак с основной магистралью отопительной системы.

В основную трубу системы необходимо врезать обычный тройник (4). Он должен располагаться до циркуляционного насоса (5)

Обратите внимание на подбор места установки расширительного бака и расположением тройника. Расстояние между ними должно быть небольшим – так будет удобнее соединить их между собой

Когда определились с местом монтажа бачка, установите кронштейны, подставку или крепления. Помните, что вес бачка с теплоносителем будет зависеть от температуры в системе. Чем она выше, тем больше теплоносителя входит в бачок и тем он тяжелее. Кронштейны и крепеж должны выдержать его при полном заполнении.

Перед установкой необходимо проверить уровень давления в баке. Оно должно быть на 0,2 атм. меньше, чем в системе отопления. В большинстве случаев расширительный бак поставляется с уже закачанным в него воздухом. Если он пуст – вам придется накачать его самостоятельно.

Для закачки и спуска воздуха, проверки давления в верхней части расширительного бака есть ниппель. Он может быть скрыт под пластиковой крышкой, или просто закручен колпачком. Чтобы закачать воздух и проверить давление вам понадобится насос и обычный автомобильный манометр.

После того как все готово, можно крепить расширительный бачок к кронштейнам. Затем останется лишь провести от шарового вентиля трубу или шланг к тройнику. После того как все сделано, можно включать систему отопления для проверки.

Единственная проблема, которая может возникнуть при работе системы отопления – протечки. Они возникают в местах резьбовых соединений. Если вода или теплоноситель протекают на стыках, варианта три:

• Неплотно сделано уплотнение;
• Некачественная прокладка или уплотнительное кольцо;
• Повреждена резьба.

В любом случае нужно разобрать проблемный стык и осмотреть его. Если проблемы с резьбой – ничего не поделать, придется покупать и ставить новый фитинг. Если с ней все в порядке, то достаточно заменить прокладки и сделать новое уплотнение.

Сколько литров воды в трубе диаметром 50, 32, 20, 16 мм (длиной 1 метр)?

Объем теплоносителя в различных трубопроводах, таких как полиэтилен низкого давления (ПНД труба) полипропиленовые трубы, металлопластиковые трубы, стальные трубы, необходимо знать при подборе какого либо оборудования, в частности расширительного бака.

К примеру в металлопластиковой трубе диаметр 16 в метре трубы 0,115 гр. теплоносителя.

Вы знали? Скорее всего нет. Да и вам собственно зачем это знать, пока вы не столкнулись с подбором, к примеру расширительного бака.Знать объем теплоносителя в системе отопления необходимо не только для подбора расширительного бака, но и для покупки антифриза. Антифриз продается в неразбавленном до -65 градусов и разбавленном до -30 градусов виде. Узнав объем теплоносителя в системе отопления вы сможете купить ровное количество антифриза. К примеру, неразбавленный антифриз необходимо разбавлять 50*50 (вода*антифриз), а значит при объеме теплоносителя равном 50 литров, вам.

Для того, что бы узнать, какой объем жидкости в одном метре трубы, существуют специальные таблицы, в том числе прилагаемые к трубам. К примеру, в одном метре трубы с внутренним диаметром тринадцать целых и две десятых миллиметра, жидкости будет в объёме ноль целых, сто тридцать семь тысячных литра. А вот к примеру у трубы с внутренним диаметром порядка семидесяти миллиметров, объем жидкости составит порядка четырех литров. Таким образом, зная протяженность трубопровода можно получить итоговое значение, перемножив объем жидкости приходящейся на один метр трубы, на всю длину трубопровода. Так же следует учесть, что помимо трубопровода, жидкость в системе содержится и в радиаторах, коллекторах, и прочих агрегатах и арматуре.

Чтоб узнать количество воды в трубе можно конечно высчитать площадь, потом объём и потом посчитать сколько её там всего, но можно поступить гораздо проще.

Нужно знать какая у вас труба и её.

Иногда требуется рассчитать количество воды, которое находится в трубе отопления или в трубе водоснабжения, либо просто рассчитать объём трубы. Так вот труба представляет собой геометрическую фигуру — цилиндр, только большой высоты, в случае с трубой это длина. Чтобы посчитать сколько воды находится в трубе, нужно воспользоваться формулой вычисления объёма цилиндра. Вычисляется объём цилиндра по следующей.

Широкое применение металлопластиковых труб в бытовых системах водоснабжения и отопления стало возможным благодаря уникальной конструкции, совмещающей в себе положительные черты металлических и пластиковых труб одновременно.

Металлопластиковые трубы – технические характеристики которых, несмотря на популярность изделий, знакомы далеко не каждому, отличаются высокими антикоррозионными свойствами, гибкостью и остаются при этом все такими же прочными. В данной статье мы дадим более подробную характеристику металлопластиковым трубам, опишем их строение и особенности использования.

Металлопластиковые трубы и фитинги для их соединения

Конструкция металлопластиковых труб

Состав труб из металлопластика

В качестве основы металлопластиковой трубы выступает внутренний слой полиэтилена, который придает трубе прочность и выполняет несущую функцию.

К нему посредством клеевого состава прикрепляется слой алюминиевой фольги, препятствующий диффузии.

Правильно определиться с диаметром труб для внутреннего трубопровода не менее важно, чем с материалом для труб. Ведь недостаточный диаметр труб вызывает турбулентность (извилистость) течения воды в них. Как следствие, движение воды в трубе будет сопровождаться сильным шумом, а на её внутренней поверхности в большом количестве будут откладываться известковые отложения

Как следствие, движение воды в трубе будет сопровождаться сильным шумом, а на её внутренней поверхности в большом количестве будут откладываться известковые отложения.

Необходимо знать, что два метра в секунду – это предельная скорость движения жидкости в водопроводной системе. От этого и нужно отталкиваться в расчётах при выборе диаметра труб для водопровода. Исходя из этого и определяют следующие основные зависимости.

Как длина трубопровода влияет на выбор диаметра труб?

• Если длина трубопровода меньше десяти метров, то диаметр труб размером 20 мм будет достаточен.• Протяжённость трубопровода более тридцати метров предполагает использование труб — диаметром 32 мм.• Для трубопровода, длина которого составляет от 10 до 30 метров, лучше использовать.

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 закрытой системы возрастает, компенсируя напор в магистрали. Когда температура теплоносителя снижается, наблюдается обратный процесс.

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

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

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

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

Преимущества фланцевой модели

К преимуществам фланцевых приборов можно отнести следующие характеристики:

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

Виды расширительных баков и их сравнение

В отопительной системе могут быть установлены разные виды расширительных баков.

Открытые расширительные баки

Расширительный бак открытого типа – это открытая ёмкость, в которую всегда можно долить теплоноситель. Он не требует наличия запорной арматуры, резиновой мембраны и даже крышки. Обычно ведром через него «доливают» в систему жидкость, хотя от водопровода всегда можно вывести водозаборный кран.

Схема работы расширительного бака открытого типа: 1 – корпус бака; 2 – уровень теплоносителя; 3 – холодная труба; 4 – спускная труба; 5 – предохранительный клапан; 6 – запорный вентиль; 7 – верхняя точка в стояке трубопровода отопительной системы

Несколько десятилетий назад повсеместно использовались открытые конструкции, компенсирующие изменение объёма теплоносителя при естественной циркуляции. Однако постоянный контроль уровня жидкости и её «доливание», сложности монтажа в верхней точке, низкое давление и коррозия металла – всё это привело к выходу на первый план закрытых систем и баков.

Закрытые расширительные баки

Там, где циркуляцию теплоносителя обеспечивает насос, устанавливают баки закрытого типа, именуемые в народе «мембранниками». Он всегда окрашен в красный цвет и конструкционно представляет собой герметичную ёмкость, внутри которой установлена мембрана из технической резины. А вот в синих баках, предназначенных для организации горячего водоснабжения, используется менее долговечная пищевая резина.

Устройство расширительного бака следующее: мембрана в виде баллона или диафрагмы разделяет ёмкость на две части. В верхнюю закачан инертный газ или воздух, а другая отводится для излишков теплоносителя.

С ростом температуры излишки расширяющегося теплоносителя попадают в ёмкость. Объём воздушной камеры уменьшается, и увеличивается давление в камере с воздухом, которое как раз компенсирует высокое давление в системе. При снижении температуры теплоносителя наблюдается обратный процесс.

При низкой температуре теплоносителя бак пустой, а мембрана занимает максимальной возможный объём. При нагревании жидкость начинает заполнять полость между мембраной и ёмкостью. Остывая, теплоноситель сжимается, и воздух начинает «выталкивать» его обратно в систему

Закрытый расширительный бак системы отопления может оснащаться фланцевой (сменной) или несменной мембраной. Единственное, но существенное преимущество последнего типа – его низкая стоимость. Мембрана жестко закреплена по периметру ёмкости. В исходном положении она прижата к внутренней поверхности, та как газом заполнен весь объём. При попадании теплоносителя в расширительный бак давление увеличивается.

При пуске системы существует риск разрыва диафрагмы, поскольку давление возрастает резко. В дальнейшем показания на манометре изменяются плавно и не представляют угрозу для её целостности.

Для того, чтобы предотвратить повреждение мембраны, в отопительных системах большого объёма давление контролируют с помощью манометра. Предохранительный клапан срабатывает при достижении максимально допустимого значения. Обычно оно находится в пределах от трёх с половиной до четырёх бар для частных домов.

Фланцевый расширительный бак имеет несколько преимуществ:

• максимальная величина давления значительно больше, чем у бака с несменной диафрагмой;
• возможность замены мембраны через фланец в случае её повреждения или разрыва;
• вертикальное и горизонтальное исполнение изделий. Это даёт больше вариантов размещения в условиях маленькой котельной.

Какой лучше — открытый или закрытый?

Если сравнивать эксплуатационные и потребительские свойства открытого и закрытого типов, то преимущество последнего доказывают следующие факты:

• закрытый бак не выносится наверх, следовательно, можно сэкономить на трубах;
• мембранные баки имеют меньшие габаритные размеры;
• теплоноситель из закрытого бака точно не испарится;
• минимальные теплопотери, в отличие от требующего дополнительной изоляции открытого бака;
• защита труб и узлов систем от коррозии, которая обеспечивается за счёт отсутствия воздуха;
• закрытая система отопления может работать при высоком давлении, тогда как открытая только при низком;
• эксплуатационные расходы мембранника ниже, что у открытого бака.

Ну а вообще, конечно — выбирать вам.

Как рассчитать объём расширительного бака?

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

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

Функции расширительного бака

Согласно законам физики, вода при нагревании на 10 градусов, увеличивается в объёме на 0.3%.

Для небольшого количества воды это явление малозаметное, но для тонны или нескольких тонн, которые находятся в отопительной системе, это существенный показатель.

Появление дополнительного объёма воды может повлиять на состояние труб отопления или даже привести к их повреждениям. Для предупреждения такой ситуации устанавливается расширительный бак.

Его функции состоят в следующем:

1. Удаляет из системы излишек воды при её нагревании.
2. Обеспечивает необходимое давление и предотвращает его скачкообразные повышения (гидроудары).
3. Удаляет из отопительной системы воздух, который действует на неё разрушительно.

Воздух, изначально растворенный в воде, при её нагревании начинает активно выделяться (при высокой температуре показатель достигает 90%). Вместе с теплоносителем этот воздух перемещается к баку, где скапливается, а затем выводится вовне.

Расчет расширительного бака для закрытого типа отопления

Специальные емкости применяют для компенсации увеличения теплоносителя при повышении температуры. В закрытой системе отопления устанавливают мембранный бак.

Мембранный бак для закрытой системы

Ниже приведены особенности типовой конструкции с назначением типовых функциональных компонентов:

• гибкая герметичная перегородка делит рабочий объем на две части;
• одну – через патрубок подсоединяют к магистрали теплоснабжения;
• в другую закачивают под необходимым давлением воздух;
• для создания корпуса применяют устойчивые к процессам коррозии материалы;
• фиксацию в горизонтальном положении крупных моделей обеспечивает подставка.

Мембранный расширительный бак устанавливают в любом удобном для пользователей месте. Следует обеспечить удобство доступа для обслуживания. С помощью встроенного штуцера с клапаном добавляют (стравливают) воздух, создавая необходимое давление.

Расчет расширительного бака для закрытой системы отопления начинают с определения количества жидкости в системе. Самые точные данные можно получить на стадии заполнения. Также применяют последовательное сложение емкостей трубопроводов, радиаторов, иных компонентов.

Чтобы рассчитать общий объем теплоносителя быстро, профильные специалисты часто применяют ориентировочные пропорции.

Ниже приведены значения (в литрах) на 1 кВт мощности котла при подключении разных видов оборудования:

• стальные конвекторы (6-8);
• алюминиевые, чугунные радиаторы (10-11);
• теплый пол (16-18).

Если для отопления частного дома применяют комбинацию из разных нагревательных приборов, берут 15 л/ 1 кВт. При мощности газового котла 7,5 кВт получится следующий результат вычислений: 7,5*15=112,5 л.

Подходящие размеры расширительного бака для отопления закрытого типа зависят от нескольких параметров:

• суммарного объема водопровода и подключенных устройств;
• типа теплоносителя;
• максимального давления;
• температурного режима.

При заполнении отопительной системы водой происходит увеличение объема на 4% в процессе повышения температуры от 0 С до +95 С. Для предотвращения замерзания в зимний период теплоноситель дополняют этиле
нгликолем.

Такая смесь расширяется на 10% больше по сравнению с рассмотренным выше примером (на 4,4%). Аналогичные поправки делают при монтаже холодоснабжения.

В сводной таблице представлены коэффициенты расширения воды (смеси).

Эти данные помогут сделать точный выбор расширительного бака:

Концентрация этиленгликоля в %	Температура теплоносителя, °С
20	60	80	100
0,00013	0,00177	0,0171	0,0290	0,0434
20	0,0064	0,008	0,0232	0,0349	0,0491
40	0,0128	0,0144	0,0294	0,0407	0,0543

Расчет расширительного бака для отопления (О)выполняют по формуле О = (Ос х Кр) / Э, где:

• Ос – суммарный объем функциональных компонентов;
• Кр – поправочный коэффициент (из таблицы для определенного состава теплоносителя);
• Э – эффективность бака.

Последнюю позицию вычисляют следующим образом Э = (Дс-Дб)/ (Дс+1), где Д – это давления:

• Дс – максимальное в системе ГВС (норматив для частных домов 2-3 атм);
• Дб – компенсирующее, которое принимают равным статическому (0,1 атм на каждый метр высоты строения).

Модификации расширительных баков

Используется два типа расширительных баков.

Баки открытого типа известны уже давно и применяются до сих пор.

Их устройство настолько просто, что заставляет мириться с недостатками.

К ним относятся:

• низкое рабочее давление сети, так как возможна только естественная циркуляция жидкости;
• необходимость контроля количества теплоносителя. Выкипание и испарение воды однажды разомкнут сеть и остановят работу системы, поэтому надо постоянно проверять уровень воды в баке;
• единственное место размещения — в верхней точке, что создаёт неудобство при возмещении недостатка теплоносителя.

Они допускают расположение в тех местах, где это нужно пользователю.

Приспособлены для работы при повышенном давлении и принудительной циркуляции, количество теплоносителя нисколько не изменяется.

Открытого типа

Представляют собой открытую ёмкость, уровень жидкости в которой повышается или понижается по мере теплового расширения.

При недостатке, вода, попросту доливается из ведра.

Открытый бак — простейшая конструкция. не требующая никакой запорной арматуры.

Главным её недостатком является неудобное расположение — обязательная установка в самой верхней точке сети.

Необходимость контроля за уровнем жидкости заставляет, постоянно подниматься наверх, доставлять туда воду.

Кроме того, давление в системе с открытым баком низкое, не допускающее использование насоса для циркуляции жидкости .

Но есть одно преимущество — открытая схема отопления не нуждается в электричестве.

Если случаются перебои с питанием, или его нет вовсе, такой вариант становится, единственно, возможным.

Про способы регулировки редуктора давления воды в системе водоснабжения написано здесь.

Конструкция закрытого расширительного бака решает все проблемы.

Регулировка давления и объёма в нём производится с помощью резиновой мембраны, поэтому такие баки попросту называют «мембранниками» .

Рабочий объём такого бака заполнен воздухом (или инертным газом), при расширении вода вытесняет мембрану и давление воздуха возрастает.

При остывании давление воды снижается и мембрана вытесняет её обратно в систему.

Работа устройства идёт в автоматическом режиме, не требующем постоянного наблюдения, допустимое давление намного выше, чем это возможно при использовании бака открытого типа.

Мембрана в баке может быть сменной (фланцевый тип), или несменной, одноразовой. Корпус такого бака окрашивается в красный цвет.

Баки с синим корпусом предназначены для горячей воды и оборудуются мембраной из пищевой резины с меньшим сроком службы.

Какой выбрать

Тем не менее, жители частных домов, нередко довольствуются использованием бака открытого типа, мотивируя такой выбор:

• простотой использования,
• ремонта,
• отсутствием нужды в электроэнергии.

Необходимость долива воды, из-за испарения или других потерь, одни считают лёгким неудобством, другие этот процесс механизируют (какой выбрать глубинный насос для скважины ) или автоматизируют (про глубинный насос для колодца с автоматикой прочитайте здесь ).

Если отапливаемая площадь невелика, и увеличения давления в сети не требуется, то можно обойтись применением только открытого бака.

Окончательное решение диктуется конкретными условиями и оборудованием.

Покупка расширительного бака

как устройства большой важности и ответственности, не должна производиться «на глазок», особенно, если нужен «мембранник»

Необходим расчёт объёма бака. учитывающий все индивидуальные параметры системы отопления вашего дома.

Какой вместимости

Заказать расчёт специалистам . Вариант надёжный, но потребует времени, денег и личного визита в организацию, где такой расчёт сделают.

Которую, кстати, надо сначала найти.

Подсчитать объём самому. используя необходимые формулы. Такой вариант хорош тогда, когда известны все нужные данные, иначе, никакой подсчёт сделать не удастся.

Доступный и несложный вариант, но желательно продублировать расчёт на нескольких ресурсах для получения наиболее точного результата.

Варианты с определением объёма бака «на глазок», или при ориентировочном подсчёте, принимая 1 кВт мощности соответствующим 15 л воды в системе, как ненадёжные и опасные, отвергаются сразу.

Лучше потратить немного времени на подсчёты, чем оказаться в нетопленном доме в мороз (как подключить греющий кабель для водопровода ).