Расширительный бак системы отопления открытого и закрытого типа

Расширительный бак системы отопления — это элемент отопительного контура, основной задачей которого является приём избытка теплоносителя, возникающего в процессе нагревания всей системы отопления.

В процессе нагревания теплоноситель расширяется. Так как весь комплекс отопительного оборудования представляет собой замкнутую систему, то в ней возникает избыточное давление. При превышении допустимого показателя давления произойдет разрыв отопительного элемента, например трубы или крана. В результате вся система отопления выйдет из строя. Компенсировать избыточное давление в отопительной системе, вызванное нагревом теплоносителя — задача расширительного бака.

Принцип работы подобного бака прост. Его установка позволяет увеличить объем системы отопления при нагреве теплоносителя, что гарантирует сохранение уровня давления в допустимых пределах. Как уже было отмечено ранее, компенсация избыточного давления предотвратит появление неисправностей в отопительной системе загородного дома.

Тип установленной отопительной системы влияет на монтаж расширительного бака. Баки открытого типа применяются в системах отопления, где циркуляция теплоносителя происходит естественным образом, то есть давление в системе приблизительно соответствует атмосферному. Баки закрытого типа монтируют в таких системах, где циркуляция теплоносителя происходит за счет работы специального насоса.

Типы расширительных баков для отопления

Различают два типа расширительных бачков для отопления:

Открытые. Используются в системах, где циркуляция теплоносителя происходит естественным образом. Другими словами, жидкость перемещается «самостоятельно», за счет перепада давления.
Закрытые. Применяются в системах, где циркуляция теплоносителя происходит за счет работы специального насоса.

Расширительный бак системы отопления закрытого типа

Расширительный бак закрытого типа (мембранного типа) представляет собой закрытую емкость, в которой установлена эластичная мембрана. Мембрана делит расширительный бак на две полости. В одной из них находится воздух под давлением, а в другой излишки теплоносителя.

Принцип работы очень прост. Перед пуском системы посредством автомобильного насоса закачивают в воздушную камеру расширительного бака воздух. Величина давления воздуха должна быть примерно равна начальному давлению системы отопления. При увеличении давления в системе отопления избытки теплоносителя попадают в расширительный бак, так как давление в воздушной камере становится меньше, чем в системе отопления. За счет эластичной мембраны объем камеры с теплоносителем увеличивается, тем самым компенсируется избыточное давление в системе отопления. При понижении давления теплоносителя воздушная камера расширяется, тем самым компенсируется давление теплоносителя.

Расширительный бак системы отопления закрытого типа

Расчет закрытого (мембранного) расширительного бака

Для того, чтобы рассчитать объем расширительного бака, потребуется найти отношение избыточного объема теплоносителя в процессе нагревания к коэффициенту заполнения расширительного бака. Формула выглядит следующим образом:

V бака = V рас/f

где:

V бака – фактический объем расширительного бака. Значение указывается в литрах.
V рас – избыточный объем теплоносителя, возникающий в результате нагрева. Значение указывается в литрах.
f – коэффициент заполнения расширительного бака.

Показатель избыточного объема теплоносителя, который возникает в результате его нагрева, можно рассчитать путем умножения значения полного объема системы на коэффициент объемного расширения теплоносителя.

V рас = V сист × β

где:

V рас – избыточный объем теплоносителя, возникающий в результате нагрева. Значение указывается в литрах.
V сист – весь объем системы отопления. Получить данный показатель можно, объединив объем всех труб, батарей отоплений и нагревательного котла. В ситуации, когда рассчитать данный показатель не предоставляется возможным, можно получить примерное значение, определив мощность котла или тепловую потребность здания из расчета 14 л/кВт.
β – коэффициент объемного расширения теплоносителя. Этот коэффициент зависит от температуры, а значит, требуется выяснить максимальную температуру теплоносителя. Данные можно найти в специальной таблице. Получив максимальную температуру системы, становится возможным определить коэффициент объемного расширения теплоносителя.

Определение коэффициента заполнения расширительного бака

Коэффициент заполнения бака показывает, какой максимально допустимый процент объема расширительного бака может занимать теплоноситель.

Для расчета данного показателя применяется формула:

f = (P max - P газа)/(P max + 1)

где:

P max – максимальный уровень давления теплоносителя в системе отопления. Значение можно приравнять к показателю давления, при котором сработает предохранительный клапан.
P газа – предварительное давление газа в расширительном баке. Фактически равно предварительному давлению теплоносителя.

Показатель предварительного давления газа в баке (Р газа) определяется по формуле:

Р газа = Рг + 0,3

где:

Pг – гидростатическое давление системы отопления. Если кратко, то гидростатическое давление возникает в результате разницы высот между самым верхним и самым нижним элементом системы отопления.

Для того, чтобы найти значение гидростатического давления системы отопления, необходимо подставить значения в представленную ниже формулу:

Pг = 0,1×ρ×h г

где:

hг, м – расстояние по вертикали от самой нижней до самой высокой точки системы отопления;
ρ, г/см³ – плотность теплоносителя (для воды равен 1).

При расчете необходимо помнить о следующих нюансах. Прежде всего, коэффициент заполнения расширительного бака должен составлять меньше 50%. Установка бака с таким показателем обезопасит владельцев дома и продлит эксплуатационный срок оборудования.

Следующий момент: размещение расширительного бака после циркуляционного насоса. В таком случае предварительное давление газа следует рассчитывать по формуле:

Р газа = Рг + 0,3 + Р насоса

где:

Р насоса – давление, которое возникает в результате работы насоса.

Баки закрытого типа можно установить в любое место системы отопления. Тем не менее, рекомендуется их размещать в наиболее низкую точку системы отопления в обратной ветке перед циркуляционным насосом. Исходя из объема, в процессе монтажа расширительного бака можно задействовать трубы диаметром PN20 и более. Для того, чтобы предотвратить накопление воздуха в подводящей трубе, можно установить в месте стыковки бака с трубопроводом специальный клапан, позволяющий стравить образовавшийся воздух. Перед запуском системы отопления требуется создать предварительное давление в баке, равном P газа.