При нагревании вода и незамерзающий теплоноситель увеличиваются в объеме. В замкнутом контуре из-за этого растет давление. Расширительный бак принимает избыток теплоносителя и возвращает его в систему после остывания, чтобы оборудование продолжало работать в расчетном диапазоне.
В быту такое устройство часто называют расширительным бачком. Чтобы оно справлялось со своей задачей, нужно правильно выбрать назначение и объем, настроить давление воздушной камеры и предусмотреть место для подключения.
Что такое мембранный бак и где его используют
Разобраться, что такое мембранный бак, проще по его конструкции. Это закрытая металлическая емкость, разделенная эластичной мембраной на жидкостную и газовую полости. В одну поступает вода или теплоноситель, в другой находится воздух либо азот под давлением. Газ сжимается, поэтому бак способен принимать дополнительный объем жидкости без резкого скачка давления в системе.
По назначению мембранные баки делятся на три основные группы:
- расширительные баки для отопления компенсируют увеличение объема теплоносителя в закрытом контуре;
- баки для ГВС принимают избыток воды, возникающий при ее нагреве в бойлере или другой накопительной системе;
- гидроаккумуляторы поддерживают запас воды под давлением, уменьшают число включений насоса и сглаживают гидравлические удары в автономном водоснабжении.
Мембранные и расширительные баки и их назначение
Устройства похожи внешне, но различаются рабочей температурой, допустимым давлением и материалом мембраны. Для питьевой воды требуется модель, допущенная к контакту с ней. Отопительный бак выбирают с учетом типа теплоносителя. Назначение определяют по маркировке и паспорту, цвет корпуса служит только дополнительным ориентиром.
У нас можно отдельно подобрать баки для отопления, водоснабжения и ГВС.
Какие расширительные баки используют в отоплении
В отопительных системах применяют открытые и закрытые баки. Их нельзя считать взаимозаменяемыми: каждый тип рассчитан на свою схему.
Открытый расширительный бачок сообщается с атмосферой. Его размещают в верхней точке контура, часто на чердаке. Такая схема характерна для открытых систем, в том числе с естественной циркуляцией. Вода постепенно испаряется, а контакт с воздухом ускоряет коррозию металлических деталей. Схеме также нужны переливная труба и защита от замерзания.
Закрытый расширительный бак герметичен и разделен мембраной. Он подходит для замкнутой системы с циркуляционным насосом и может находиться в котле либо устанавливаться отдельно. Теплоноситель не контактирует с воздухом помещения, потери из-за испарения отсутствуют. Давление при нагревании все равно меняется, однако исправный и правильно подобранный бак удерживает его в допустимых границах.
В современных автономных системах чаще применяют расширительные баки для отопления закрытого типа. Открытая схема сохраняет смысл там, где она предусмотрена проектом. Ее переделка затрагивает котел, насос, группу безопасности и трубопроводы, поэтому требует участия специалиста.
Разница между открытым и закрытым расширительным баком
Как устроен и работает расширительный бак
В устройство расширительного бака входят стальной корпус, мембрана, патрубок для подключения к трубопроводу и ниппель для воздушной камеры. В некоторых моделях предусмотрены съемный фланец, опоры или крепление для монтажа на стену.
Конструкция мембраны зависит от серии. Диафрагма делит корпус на две полости, баллонная мембрана образует отдельную камеру для жидкости. Мембрана бывает сменной или несменной, поэтому возможность ремонта выясняют до покупки.
Понять, как работает расширительный бак, можно по одному циклу нагрева:
- В холодной заполненной системе давление теплоносителя уравновешивается давлением газовой полости.
- После запуска котла жидкость нагревается и увеличивается в объеме.
- Часть теплоносителя поступает в бак, смещает мембрану и сжимает газ.
- Когда система остывает, газ расширяется и вытесняет жидкость обратно в контур.
Мембрана расширительного бака при каждом цикле нагрева меняет положение. На ее ресурс влияют температура, состав теплоносителя и настройка давления. Сильное растяжение и замерзание жидкости ускоряют износ.
Форма оборудования бывает цилиндрической, плоской, вертикальной или горизонтальной. Компактные плоские модели часто используют внутри котлов. Наружная форма влияет главным образом на размещение и способ крепления; рабочие параметры всегда проверяют по паспорту.
Как подобрать объем и характеристики бака
Начать следует с назначения. Для закрытого отопительного контура выбирают бак, рассчитанный на рабочую температуру и состав конкретного теплоносителя. Гидроаккумулятор для холодной воды и бак для ГВС используют только в тех системах, которые перечислены производителем.
Объем подбирают по количеству теплоносителя в котле, радиаторах, трубах, коллекторах и контурах теплого пола. Также учитывают максимальную температуру, коэффициент расширения жидкости, высоту системы, предварительное давление в баке и настройку предохранительного клапана.
Для предварительной оценки иногда берут 10–15% от объема системы. Требуемая емкость может оказаться больше из-за диапазона давления, температуры или применения незамерзающей жидкости. Для точного подбора используют формулу:
Vб = (Vе + Vз) × (Pк + 1) / (Pк – P0),
где Vб — расчетный объем бака; Vе — увеличение объема теплоносителя при нагреве; Vз — необходимый запас жидкости в баке; P0 — предварительное давление газовой полости; Pк — допустимое конечное давление. Прибавление единицы переводит избыточное давление в абсолютное. Коэффициент расширения берут из документации на воду или выбранный теплоноситель.
Например, в системе находится 100 л воды, максимальная температура составляет 80 °C. При нагреве от 0 до 80 °C объем увеличится примерно на 2,9 л. При резерве 3 л, предварительном давлении 1 бар и конечном 2,5 бара расчет даст около 13,7 л. Ближайший больший стандартный объем — 18 л. Для реального объекта исходную температуру и остальные значения уточняют по проекту.
Кроме объема, сравнивают:
- максимальное рабочее давление и температуру;
- совместимость с водой или выбранным антифризом;
- присоединительный размер;
- настенное или напольное исполнение;
- габариты с учетом доступа к ниппелю и фланцу;
- возможность замены мембраны;
- допустимое положение при монтаже.
Максимальное рабочее давление бака должно быть не ниже давления срабатывания предохранительного клапана с учетом разницы высот. Объем встроенного в котел бака включают в расчет. При большой емкости системы может понадобиться внешняя модель.
Какое давление должно быть в расширительном баке
Чтобы определить, какое давление должно быть в расширительном баке, важно различать три значения. Предварительное давление P0 относится к воздуху или азоту в газовой полости пустого бака. Давление заполнения измеряется в холодной системе после подачи теплоносителя. Рабочее давление меняется при нагревании. Манометр котла показывает давление воды в контуре, по нему нельзя проверить газовую полость.
Предварительную настройку рассчитывают по статической высоте от точки установки бака до верха системы: 10 м водяного столба соответствуют примерно 1 бар. В методике Wester к этому значению добавляют 0,2 бара; при подключении после циркуляционного насоса учитывают и его напор. Расчетное значение принимают не ниже 1 бара и согласуют с конечным давлением системы.
Для многих небольших частных систем ориентир находится около 1–1,2 бара, а заводская закачка некоторых баков составляет 1,5 бара. Значение уточняют по высоте системы, месту подключения и инструкции котла. Давление заполнения холодного контура должно обеспечить небольшой начальный запас теплоносителя в баке.
Проверить давление в расширительном бачке отопления можно в следующем порядке:
- Выключить котел и дождаться полного остывания теплоносителя.
- Перекрыть сервисный кран перед баком, если он предусмотрен схемой, и открыть дренаж. При отсутствии такого узла потребуется сбросить давление или слить часть теплоносителя из системы.
- Убедиться, что со стороны воды давление равно нулю.
- Подключить точный манометр к ниппелю газовой камеры.
- Подкачать воздух насосом или компрессором либо стравить его до расчетного значения.
- Закрыть дренаж, открыть сервисный кран, заполнить систему до требуемого холодного давления и удалить воздух.
- Запустить котел и проверить показания после прогрева.
Измерение на заполненном и находящемся под давлением баке даст неверный результат. Система также не должна работать при закрытом кране, который отсекает расширительный бак.
При завышенной настройке теплоноситель начинает поступать в бак слишком поздно, поэтому давление при нагревании быстро растет. При заниженной настройке в холодном состоянии бак заполняется сильнее расчетного и теряет часть объема, предназначенного для расширения. В обоих случаях возможны резкие колебания показаний и срабатывание предохранительного клапана.
Где установить и как подключить расширительный бак
Решая, где установить расширительный бак, ориентируются на гидравлическую схему и инструкции оборудования. В небольшой закрытой системе внешнюю модель обычно подключают к обратному трубопроводу рядом с котлом, перед циркуляционным насосом по ходу теплоносителя. Там ниже температура, а подключение со стороны всасывания насоса снижает риск кавитации.
Типовая схема подключения расширительного бака выглядит так: обратная линия от отопительных приборов, точка подключения бака, циркуляционный насос, котел. Предохранительный клапан, манометр и воздухоотводчик размещают по проекту. Группа безопасности не заменяет бак.
При монтаже соблюдают несколько правил:
- оставляют доступ к ниппелю, соединению и съемному фланцу;
- закрепляют настенную модель подходящим кронштейном, а напольную устанавливают на устойчивое основание;
- исключают передачу веса заполненного бака на трубопровод;
- защищают корпус от ударов, вибрации, осадков и замерзания;
- перед вводом в работу настраивают предварительное давление;
- предусматривают сервисный отсечной и дренажный узел, если это допускает схема.
Сервисный кран защищают от случайного закрытия и полностью открывают после обслуживания. Допустимое положение патрубка проверяют в паспорте конкретной модели.
Открытый бак размещают в верхней точке системы. К нему подводят расширительную и переливную линии, обеспечивают контроль уровня и защищают узел от замерзания. Проектирование такой схемы требует расчета уклонов и условий естественной циркуляции.
Для монтажа можно подобрать кронштейны, комплекты подключения и сервисную арматуру, совместимые с объемом, диаметром и присоединительным размером бака.
Чем отличается расширительный бак газового котла
Расширительный бак газового котла встроен в корпус и относится к отопительному контуру. Обычно он имеет плоскую форму и рассчитан на определенную емкость системы. При длинных трубопроводах, большом числе радиаторов или теплых полов его объема может не хватить.
Если расчетный объем превышает возможности встроенной модели, к системе добавляют внешний бак. Он действует совместно со встроенным. Решение принимают по объему теплоносителя и диапазону давления, а место подключения определяют по схеме котла.
Давление в расширительном баке котла проверяют отдельно от показаний водяного манометра. Доступ к ниппелю зависит от модели. Такая проверка входит в регламент обслуживания газовых котлов. Разборку корпуса и демонтаж бака поручают сервисному специалисту.
Если вы не уверены в расчете объема, рабочего давления или схеме подключения расширительного бака, обратитесь в наши инженерные центры. Специалисты помогут учесть параметры системы, подобрать совместимое оборудование и избежать ошибок при монтаже.
Как понять, что бак или мембрана неисправны
Исправность бака оценивают по поведению всей системы и результатам проверки газовой камеры. Насторожить должны следующие признаки:
- давление заметно растет при нагревании и падает после остывания;
- предохранительный клапан регулярно сбрасывает теплоноситель;
- систему приходится часто подпитывать;
- из ниппеля после сброса давления со стороны воды выходит вода;
- на корпусе, фланце или соединениях появилась коррозия либо течь;
- воздух после подкачки быстро уходит.
Вода из ниппеля обычно указывает на повреждение мембраны. Если из него не выходит ни вода, ни воздух, причиной может быть полностью потерянное давление или неисправный ниппель. Резкие колебания давления также возникают из-за недостаточного объема бака или неправильной настройки.
Падение давления встречается и при течах, сбросе через предохранительный клапан, завоздушивании и неплотностях теплообменника. Поэтому бак проверяют вместе с остальной системой.
Интервал проверки указывают в паспорте. Некоторые производители рекомендуют контролировать газовую полость ежемесячно, другие — раз в квартал. Минимум один раз в год бак осматривают во время обслуживания отопительной системы. Давление измеряют только после остановки котла и снятия давления со стороны теплоносителя.
Сменную мембрану заменяют деталью подходящего типа и объема, затем проверяют герметичность фланца и настраивают давление. Бак с несменной мембраной меняют целиком. При сложном доступе или установке внутри газового котла обращаются в сервис.
Перед покупкой полезно подготовить сведения об объеме и высоте системы, типе теплоносителя, температуре, давлении срабатывания предохранительного клапана и месте установки. По этим данным можно подобрать бак, который будет иметь достаточный рабочий запас и останется доступным для обслуживания.
