Коэффициент увеличения объема воды/водогликолевой смеси в зависимости от температуры
Как известно из законов физики, все жидкости при нагревании расширяются (как, впрочем, и любые тела). Этот факт необходимо учитывать при расчете объема расширительного бака.
Вода увеличивается в объеме при нагреве до 95С на 4%. Это утверждение достаточно точное, поэтому им можно оперировать в расчетах без опасений.
Если в качестве теплоносителя используется водогликолевая смесь, картина несколько меняется – в зависимости от содержания этиленгликоля.
Расширительная емкость в отопительной система
В таком случае коэффициент расширения рабочей жидкости определяется следующим образом:
- 4% х 1,1 = 4,4% – при содержании этиленгликоля в количестве 10% от общего объема теплоносителя;
- 4% х 1,2 = 4,8% – если объем этиленгликоля в смеси составляет 20%, и т. д.
Вышеприведенные величины будут меняться в зависимости от того, до какой температуры разогревается теплоноситель. Например, при 80 градусах коэффициент расширения воды составит 0,0290. Если 10 процентов ее объема заместить этиленгликолем, коэффициент будет равен 0,0320. Смесь гликоля напополам с водой (50%) характеризуется коэффициентом расширения 0,0436.
Расчет объема
Есть очень простая методика определения объема расширительного бачка для отопления: высчитывается 10% от объема теплоносителя в системе. Его вы должны были высчитать при разработке проекта. Если этих данных нет, можно объем определить опытным путем — слить теплоноситель, а потом залить новый, измерив его при этом (пустить через счетчик). Второй путь — высчитать. Определить объем труб в системе, добавить объем радиаторов. Это и будет объем системы отопления. Вот от этой цифры находим 10%.
Форма может быть разной
Формула
Второй способ определить объем расширительного бака для отопления — высчитать его по формуле. Тут тоже потребуется объем системы (обозначен буквой C), но еще нужны будут другие данные:
- максимальное давление Pмакс, при котором может работать система (обычно берут максимальное давление котла);
- начальное давление Pмин — с которого система начинает работу (это давление в расширительном баке, указано в паспорте);
- коэффициент расширения теплоносителя E (для воды 0,04 или 0,05, для антифризов указано на этикетке, но обычно в пределах 0,1-0,13);
Имея все эти значения высчитываем точный объем расширительного бака для системы отопления по формуле:
Формула расчете объема расширительного бака для отопления
Расчеты не очень сложные, но стоит ли с ними возиться? Если система открытого типа ответ однозначен — нет. Стоимость емкости от объема зависит не очень сильно, плюс ко всему его можно сделать самостоятельно.
Расширительные баки для отопления закрытого типа стоит посчитать. Их цена от объема зависит сильно. Но, в данном случае, лучше все-таки брать с запасом, так как недостаточный объем приводит к быстрому износу системы или даже к выходу ее из строя.
Если в котле есть расширительный бак, но его емкости для вашей системы недостаточно, ставят второй. В сумме они должны давать необходимый объем (установка ничем не отличается).
К чему приведет недостаточный объем расширительного бачка
При нагревании теплоноситель расширяется, его излишки оказываются в расширительном баке для отопления. Если весь излишек не помещается, он стравливается через клапан аварийного сброса давления. То есть теплоноситель уходит в канализацию.
Принцип работы в графическом изображении
Потом, когда температура понижается, объем теплоносителя уменьшается. Но так как его в системе уже меньше чем было, давление в системе падает. Если недостаток объема незначительный, такое понижение может быть некритичным, но если его слишком мало, котел может не работать. У этого оборудования есть нижний предел давления, при котором оно работоспособно. При достижении нижнего предела оборудование блокируется. Если вы в это время находитесь дома, сможете исправить ситуацию, добавив теплоносителя. Если же вас нет, система может разморозиться. Кстати, работа на пределе тоже ни к чему хорошему не приводит — оборудование быстро выходит из строя. Потому лучше слегка перестраховаться и взять чуть больший объем.
Рекомендации при выборе
Расширительный бачок — один из основных элементов, который влияет на качество, эффективность и безопасность работы отопительной системы. Отношение к нему должно быть самым требовательным. Рассмотрим перечень особенностей, которые помогут ответить на вопрос, как выбрать расширительный бак для системы отопления.
Определяясь с выбором конструкции, нужно учесть такие рекомендации:
Уделить должное внимание месту установки. Это должен быть горизонтальный, прямолинейный участок, расположенный на определенной высоте, чтобы исключить возможность гидроудара.
Большинство современных производителей выпускают продукцию, в паспорте которой указана схема расширительного бака для отопления, укомплектованность предохранительным клапаном
Если такового нет, рекомендовано приобрести его, как отдельную деталь. Когда клапан срабатывает часто, это говорит о недостаточном объеме, не правильно выполненном расчете. Здесь присутствуют два варианта выхода из положения: приобрести дополнительное оборудование, установив его параллельно малогабаритному, старому, или купить расширительный бак для водоснабжения, имеющий большие габариты.
Большинство современных настенных котлов уже имеют бачки, циркуляционные насосы в своей комплектации, что упрощает установку и расчеты.
Специалистами рекомендован минимальный объем расширительной емкости – это около десяти процентов от общего объема всей топочной конструкции. Причем не допустимы отклонения менее указанной цифры.
Чтобы обеспечить надежное функционирование системы, своевременно следить за давлением, необходимо установить манометр.
Уделим внимание качеству
Далее рассмотрим срок службы, на который рассчитан расширительный бак для отопления как выбрать более дешевый вариант, при этом не потерять на качестве. Приобретая продукцию сомнительного производителя, выполненную из ненадежных материалов, не следует рассчитывать на длительный срок эксплуатации. Поэтому лучше отдать предпочтение проверенной продукции. С другой стороны, высокая цена также не дает стопроцентной гарантии качества, некоторые реализаторы специально завышают стоимость.
Оборудование нужно проверить на наличие дефектов, расширительный бак для системы отопления цена которого явно занижена, говорит о наличии каких-либо изъянов. Не обязательно, что было допущено нарушение во время изготовления продукции, возможно перевозчики выполнили некачественную транспортировку. Качество товара должно подтверждаться документально, здесь можно проверить сертификаты европейского, международного образцов. Помимо этого, изделие должно полностью соответствовать гигиеническим нормам.
Особенности расчета
На то, как работает расширительный бак в системе отопления, оказывает прямое влияние грамотно выполненный расчет. Самый распространенный способ – выполнить замер по данным счетчика, установленного на трубе водопровода. Чтобы обеспечить выполнение данной процедуры, следует контролировать объем наполнение резервуара. Как только происходит избыток жидкости, через верх конструкции начнет поступать вода. Но этот способ актуален для бачков открытого типа.
Также можно применить метод теоретического расчета, учитывая, что на 1 киловатт приходится 15 литров воды. Для начала рассчитывается необходимая мощность прибора, на основании чего выполняются несложные математические вычисления. А именно перемножаются объем воды и максимальное давление, полученное произволение делится на разность максимального давления и давления воздушной камеры (последние три показателя можно узнать из технической документации – паспорта прибора).
Просчитать объем расширительного бака для отопления можно, учитывая размеры и характеристики используемых узлов – это наиболее точный способ, который предполагает учет таких показателей как: величина трубы, теплообменника, количество радиаторов (типа, материала изготовления).
Популярные производители баков
1. Баки Wester для отопления признаны одними из лучших в России для домашнего использования. Отечественный производитель выпускает вертикальные и горизонтальные модели в расчете на объем от 8 до 500 л. У них резина сделана из особо прочного термостойкого материала, выдерживающего нагревание до 100 °C. Плюс к тому, расширительный бак комплектуется сменной мембранной, что увеличивает срок эксплуатации.
Корпус изготовлен из прочной стали. Наиболее тяжелые бочки оснащены опорами. Гарантия распространяется на 3 года. Цена Wester WRV 80,наиболее востребованной модели, — около 2 500 рублей.
2. Следующая интересная марка – Reflex германского производителя. Отличается высокой прочностью и продолжительным сроком эксплуатации – до 12 лет. Расширительный бак Reflex для отопления любой модели изготовлен по знаменитой технологии династии Крупп, прославившиеся высококачественной сталью.
Объемы – самые различные: от 8 до 1 000 л. Бак оснащен сменной мембраной, рассчитанной температуру до 70 °C. Стоимость этой линейки от 1 520 рублей.
3. Очень часто встречается в продаже серия китайского производителя Zilmet CAL-PRO. На рынке предлагаются баки с емкостью от 4 до 900 л. Их корпус, сделанный из углеродистой стали, либо окольцован, либо соединен сваркой. Мембрана изготовлена из синтетического каучука. Прибор может работать при температуре от – 10 до 100 °C.
Стоимость мембранной расширительной емкости серии CAL-PRO для отопления начинается от 1 170.
Как выбрать для дома
При нагревании до 70-90 °C вся вода увеличивается в объеме на 4-5 %. Без буфера она создает высокое давление в трубах, из-за которого они могут лопнуть. Поэтому правильный выбор мембранного бака для отопительной системы очень важен. Его следует делать исходя из того, что расширитель должен взять на себя весь лишний объем жидкости. Поэтому перед покупкой необходимо верно рассчитать это количество, а ещё лучше проконсультироваться у проектировщиков.
Также желательно следить, чтобы бак был изготовлен из высококачественных материалов, иначе он просто не выдержит нагрузок.
Очень часто неопытные или недобросовестные продавцы-консультанты пытаются продать клиентам устройства, предназначенные для водоснабжения вместо требуемых, полагая, что разницы между ними практически нет, разве что в цвете (синий и красный). На самом деле, гидроаккумуляторы применяются в системах отопления разве что по недосмотру. В этом случае, так как их резина не предназначена для того, чтобы выдерживать нагревание, они быстро выходят из строя.
Краткая инструкция по установке своими руками
- Для начала необходимо определиться с расположением прибора. По инструкции расширительный бак можно устанавливать в любом месте системы отопления, но во избежание резких скачков давления лучше поместить его сразу за циркулярным насосом.
- Ставить прибор надо так, чтобы оставался доступ к воздушному клапану, сливному крану, запорной арматуре и другим важным деталям.
- Во время монтажа в помещении должно быть не ниже 0 °C. Предохранительный клапан необходимо ставить по ходу течения.
- В самой установке нет ничего сложного, надо лишь следовать инструкции и использовать надлежащие инструменты, в частности ключ для металлопластиковых труб и разъемов. Патрубок должен совпадать с трубопроводом.
- Баки с большой емкостью необходимо крепить на дополнительные кронштейны. Для этого сначала размечают место, затем сверлят отверстие и прикрепляют подвесы анкерными болтами.
- После того, как оборудование закреплено, к нему подводят трубу так, чтобы она не мешала и не оказывала давление на бак.
- Затем монтируется редуктор давления, он должен быть установлен после счетчика.
- Если все сделано верно, можно приступать к наладке – закачать воздух и воду, наблюдая за давлением. Когда оно будет уравновешено, можно начинать включать отопление.
- Монтаж бака в многокотельной системе лучше доверить специалистам, которые прошли тестирование и получили соответствующую лицензию.
Цены по Москве
Купить мембранный расширительный бачок можно по ориентировочной стоимости, указанной в таблице.
Марка | Стоимость, рубли | |||||||||||
Объем, л | 8 | 12 | 18 | 24 | 35 | 50 | 80 | 100 | 150 | 200 | 300 | 500 |
Wester | 790 | 860 | 900 | 1 000 | 1 650 | 1 900 | 2 500 | 3 500 | 5 200 | 9 500 | 11 500 | 18 100 |
Объем, л | 8 | 12 | 18 | 25 | 33 | 60 | 80 | 100 | 140 | 200 | 300 | 500 |
Reflex | 1 520 | 1 600 | 1 980 | 2 300 | 3 070 | 4 900 | 5 900 | 6 700 | 9 060 | 10 860 | 15 000 | 23 000 |
Объем, л | 8 | 12 | 18 | 25 | 35 | 50 | 80 | 105 | 150 | 200 | 250 | 500 |
Zilmet CAL-PRO | 1 170 | 1 230 | 1 300 | 1 630 | 2 100 | 3 100 | 4 200 | 6 100 | 7 600 | 9 480 | 12 200 | 22 200 |
Рекомендации по выбору расширительного бака
Виды расширительных баков. В отопительных системах могут применяться баки нескольких типов.
- Резервуары открытого типа предназначены для отопительных систем с естественной циркуляцией (без подкачивающего насоса). В этом случае бак устанавливается в самой верхней точке.
- Сфера применения расширительных баков закрытого типа достаточно широка. Это могут быть открытые системы без насосов или закрытые магистрали с принудительной циркуляцией.
- Расширительные баки мембранного типа сегодня являются самым передовым оборудованием. Достоинством таких устройств является работа в автоматическом режиме. Теплоноситель в такой схеме не контактирует с воздухом, благодаря чему внутренние поверхности металлических деталей не разрушаются.
Объем. Многие потребители подбирают расширительный бак без расчетов, тратя деньги за лишний объем. Специалисты рекомендуют сделать несколько простых математических действий.
- Для вычисления объема теплоносителя в отопительной системе необходимо взять паспортные данные котла и всех радиаторов, к ним добавить объем жидкости в трубах. Полученную цифру умножить на 0,1-0,12.
- Например, если в систему отопления залито 100 л воды, то величина расширительного бака должна быть 10-12 л.
Мембрана. В современных гидроаккумуляторах важную роль играет мембрана.
- Одни производители делают ее сменной, что позволяет через некоторое время производить ремонт или плановое обслуживание.
- Есть расширительные баки, где мембрана несменная. В этом случае срок службы оборудования ограничивается долговечностью мембраны.
Способ установки. Расширительные баки монтируются двумя способами.
- Вертикальный монтаж отличается простотой. Достаточно резервуар установить на опоры или регулируемые ножки, чтобы взяться за обвязку оборудования.
- В случае горизонтального монтажа придется крепить бак на стену или делать специальную подставку. Не всегда эти приспособления идут в комплекте.
В обзор редакция журнала expertology отобрала 6 лучших расширительных баков. Все они реализуются в специализированных магазинах России. Распределяя позиции, за основу были взяты заключения экспертов, при этом не остались без внимания отзывы российских домовладельцев.
Совместимость
Котел отопления – нагревает теплоноситель отопительного контура за счет сжигания твердого топлива или газа либо преобразования электричества в тепло. Требует значительных затрат на топливо, но не зависит от погоды, температуры окружающей среды и времени года. Большинство расширительных баков и теплоаккумуляторов рассчитано на работу в тандеме с этим устройством.
Тепловой насос – переносит тепло из окружающего пространства к теплоносителю отопительной системы. По сравнению с котлом отопления такое решение экономичнее, поскольку не вырабатывает тепловую энергию, а транспортирует ее из одной среды в другую. Производительность устройства определяется рядом факторов, в том числе температурой окружающего пространства.
Солнечный коллектор – нагревает теплоноситель системы отопления за счет аккумулированной солнечной энергии. Самый экономичный вариант, но зависит от погоды и времени года. Расширительные баки и теплоаккумуляторы для солнечных коллекторов менее распространены, чем аналоги для котлов и тепловых насосов.
Как правильно поставить бак
При монтаже открытого резервуара в чердачном помещении следует соблюдать ряд правил:
- Емкость должна стоять прямо над котлом и соединяться с ним вертикальным стояком подающей магистрали.
- Корпус изделия надо тщательно утеплить, дабы впустую не терять тепло на обогрев холодного чердака.
- Обязательно организовать аварийный перелив, чтобы в нештатной ситуации горячая вода не залила потолок.
- Чтобы упростить контроль уровня и подпитку, рекомендуется вывести в котельную 2 дополнительных трубопровода, как это показано на схеме подключения бака:
Примечание. Трубу аварийного перелива принято направлять в канализационную сеть. Но некоторые домовладельцы с целью упростить задачу выводят ее через кровлю прямиком на улицу.
Установка расширительного бака мембранного типа тоже имеет свои особенности. Учитывая то, как работает данное изделие, его можно ставить вертикально либо горизонтально в любом положении. Малые емкости принято крепить к стене хомутом либо подвешивать к специальному кронштейну, большие – просто ставить на пол. Тут есть один момент: работоспособность мембранного бачка не зависит от его ориентации в пространстве, что нельзя сказать о сроке службы.
Сосуд с закрытого типа прослужит дольше, если его смонтировать вертикально воздушной камерой кверху. Дело в том, что рано или поздно мембрана исчерпает свой ресурс, отчего в ней появятся трещины. Внутреннее устройство бака таково, что при горизонтальном расположении воздух со своей половины станет через трещины быстро проникать в теплоноситель, а тот – занимать его место. Придется срочно ставить новый расширительный бак на отопление. Тот же результат быстро проявится, когда емкость висит на кронштейне «вниз головой».
В нормальном вертикальном положении воздух из верхней части не станет торопиться проникать через трещины в нижнюю, как и теплоноситель неохотно пойдет вверх. Пока размеры и количество трещин не возрастет до критичного уровня, отопление будет исправно работать. Этот процесс иногда занимает длительное время, неполадку вы заметите далеко не сразу. Но как бы вы ни размещали сосуд, стоит придерживаться следующих рекомендаций:
- Изделие надо располагать в котельной таким образом, чтобы его было удобно обслуживать. Не устанавливайте напольные аппараты вплотную к стене.
- При настенном монтаже расширительного бака системы отопления не ставьте его слишком высоко, чтобы при обслуживании не пришлось дотягиваться до отсекающего крана или воздушного золотника.
- Нагрузка от подводящих трубопроводов и отсекающей арматуры не должна ложиться на патрубок бачка. Крепите трубы вместе с кранами отдельно, это облегчит замену резервуара в случае поломки.
- Не допускается прокладывать подводящую трубу по полу через проход или подвешивать на высоте головы.
Как можно красиво разместить оборудование в котельной
Установка
Схема установки бачка в системе частного дома
Если вы уверены в расчетах и собственных силах, бачок и все материалы куплены, то можно установить емкость самостоятельно.
Из инструментов вам понадобятся:
- Ступенчатый и разводной ключи;
- Паяльное устройство для пластиковых труб;
- Ключ для монтажа труб из пластика;
- В некоторых случаях нужен сварочный аппарат и УШМ.
Перед монтажом нужно обесточить котел, перекрыть вентили и слить теплоноситель, если он уже есть в трубах.
Установку производят с учетом некоторых правил.
- Бак должен быть смонтирован и установлен так, чтобы можно было к нему беспрепятственно подойти для регулировки и обслуживания.
- Температура в помещении не должна быть ниже 0.
- На подводящей трубе нужно установить предварительно запорный вентиль, который позволят снять расширитель для обслуживания и ремонта.
После установки бака нужно запустить всю систему отопления. Если в ней обнаружено закипание, то причина кроется в неправильно выбранном диаметре труб. Дело не в бачке.О монтаже расширительного бачка рассказывается в следующем видео:
Функция прибора: зачем нужен расширительный бак для отопления
В первую очередь, хотелось бы объяснить, почему этому элементу системы отопления требуется уделить достаточно внимания каждому домовладельцу, в чём смысл его установки и использования. Для этого давайте обратимся к простейшим физическим основам, известным каждому человеку ещё со школьной скамьи. Жидкость-теплоноситель (в нашем случае вода) имеет свойство расширяться и увеличиваться в объёме при нагреве. При этом она оказывает повышенное давление на трубы и радиаторы отопления, постепенно находя путь наружу. В итоге, кипяток прорывается через ослабленный участок внутрь комнаты. Последствия, думаем, ясны без лишних описаний. Расширительный резервуар, в свою очередь, позволяет увеличить внутренний объём, что компенсирует возможный рост давления. Таким образом, главная функция расширительного бака – сохранение целостности системы отопления.
Вода может разрушить любой участок трубы или радиаторной батареи, но чаще всего прорывается в местах стыков или иных соединений
Статья по теме:
Дополнительно
Максимальное рабочее давление и максимальная температура теплоносителя – предельно допустимые параметры, которые выдерживает расширительный бак / теплоаккумулятор. В зависимости от модели эти характеристики варьируются в пределах:
- давление – 3-10 бар (расширительные баки), 3-4 бар (теплоаккумуляторы);
- температура – 90-120 °C (расширительные баки), 90-95 °C (теплоаккумуляторы).
С увеличением давления (напора) воды повышается температура в отапливаемом помещении. В то же время повышается нагрузка на теплоаккумулятор.
Объем внутреннего бака для ГВС – в таком баке нагревается холодная водопроводная вода, которая затем используется для горячего водоснабжения. Объем резервуара зависит от объема горячей воды, который требуется проживающим людям в доме. В разных моделях этот параметр колеблется в диапазоне 100-200 л.
Порядок и условия монтажа бака
Мембранный гидроаккумулятор можно установить самостоятельно, без привлечения специалиста. Список требований к монтажу прибора выглядит следующим образом:
- устройство запрещается ставить в местах с минусовой температурой;
- бак-расширитель можно установить в любой точке отопительной системы до ее разветвления;
- крепление должно быть максимально надежным, поскольку наполненный резервуар становится очень тяжелым;
- соединения должны быть герметичными, при этом герметики использовать нельзя, поскольку из-за них между корпусом бака и мембраной ухудшится трение;
- не следует устанавливать резервуар на выходной трубе в непосредственной близости от отопительного котла.
Если емкость гидроаккумулятора имеет объем от 30 л и выше, ее запрещено прикреплять к несущим конструкциям. Чаще всего такие баки оборудованы специальными ножками, которые предусматривают их установку непосредственно на пол. При монтаже следует соблюдать следующие условия:
- патрубок должен иметь окружность в три четверти (дюйма); соответственно, в обратном трубопроводе должен присутствовать аналогичный резьбовой канал;
- любая внешняя нагрузка на бак должна быть исключена;
- следует использовать паронитовые прокладки, которые устойчивы к высоким температурам или давлению;
- чтобы регулировать или поддерживать нужное давление в газовом отсеке, бак-расширитель должен быть оснащен воздушным клапаном.
При установке гидроаккумулятора нельзя допускать грубых ошибок, иначе оборудование не будет нормально функционировать. Наиболее распространенной ошибкой является неправильно высчитанное предельное давление (которое составляет около 90% от критического) в газовом отсеке. Подобный просчет приводит к тому, что мембрана не расширяется и не пропускает излишки теплоносителя в резервуар. Итогом станет прорыв трубы и отказ системы отопления. От подобного развития событий страхует установленный на гидроаккумулятор качественный манометр. Если после проведения расчетов окажется, что объема имеющегося бака недостаточно, потребуется приобрести дополнительную небольшую емкость.
Расширительный бак в системе отопления очень важен, поскольку именно от него зависит, насколько корректно будет работать система. Устанавливать его несложно, но необходимо осуществить весь процесс максимально тщательно, так как даже небольшая оплошность может спровоцировать аварийную ситуацию. В закрытой отопительной системе на мембрану постоянно действует высокое давление, на протяжении всего отопительного сезона это устройство испытывает серьезные нагрузки. Поэтому не реже чем раз в 2 года следует проверять ее состояние и при необходимости производить замену этой детали и/или самого бака-расширителя.