Что такое вакуумная система отопления: обзор основных элементов и их особенностей

Как заменить?

Из вышеизложенной информации можно сделать вывод, что главной проблемой расширительных бачков является поврежденная мембрана. С такой неполадкой сталкиваются многие пользователи. Специалисты рекомендуют производить замену данных элементов в специальных сервисных центрах, однако провести подобные работы возможно самостоятельно.

Делается это следующим образом.

• Сперва нужно произвести отсоединение бачка от отопительной системы.
• Далее нужно уменьшить (сбросить) показатели давления газовой полости при помощи ниппеля сверху агрегата.
• Уберите фланец мембраны, что расположен рядом с патрубком, чтобы подсоединить трубопровод. Отвинчивая гайку сверху корпуса, нужно освободить держатель мембранной детали.
• Достаньте мембранную деталь из полости внизу корпуса.
• Далее нужно изучить поверхность внутренностей корпусной конструкции. Там не должно быть ни грязи, ни ржавчины. Если таковые все же имеются, то их необходимо удалить и промыть поверхности водой. Потом надо просушить корпус.

Важно учитывать тот факт, что мембрана не является стойкой к воздействию масла. По этой причине нельзя применять средства, содержащие масло, для обеспечения сохранения внутренностей агрегата от появления коррозии.
Установите держатель мембранного элемента в полость, находящуюся наверху самой мембраны, если такой крепеж должен присутствовать в конструкции конкретного устройства.
Вкрутите болт в удерживающий элемент, поставьте мембрану в корпус

Держатель нужно ввести в полость, находящуюся на дне корпуса.
Удерживающую деталь надо крепить при помощи гайки.
Выставите предварительные значения давления воздуха в расширителе. Проверьте конструкцию на наличие протечек, после чего нужно подключить расширитель непосредственно к отопительной системе.

Что это такое?

Далеко не каждый владелец частного дома или квартиры точно знает, что же собой представляет расширительный бачок. В данном случае название этого устройства говорит само за себя – в условиях фиксированной массы теплового носителя в отопительном контуре и трубопроводе, которые не отличаются эластичностью, с переменой температуры теплового носителя обязательно будет меняться и уровень давления во всей системе. Тут стоит учесть и факт, что жидкость при нагревании расширяется. В тот момент, когда усилие станет мощнее прочности проточной трубы/радиатора, произойдет серьезная авария. Главной ее причиной в данном случае станет тот факт, что вода при изменении своего объема в условиях нагрева, становится почти несжимаемой. Из данного свойства и выходит такое определение, как гидроудар.

Решение такой серьезной проблемы является довольно простым. Нужно разместить в отопительной системе специальный резервуар (расширительный бачок), оснащенный субстанцией, которая беспроблемно поддается сжатию.

Виды

Системы отопления выполняют с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя.

В традиционных конструкциях обогрева применяют расширительные баки открытого типа.

В тех случаях, когда теплоноситель побуждается к движению с помощью специальных циркуляционных насосов, чаще применяют расширительные устройства закрытого типа.

Открытого типа

Расширительный бак открытого типа представляет обычный металлический короб, соединенный с трубой от отопительной магистрали. Его размещают в максимально высоком доступном месте здания (дома).

В течение отопительного сезона регулярно инспектируют наличие воды в емкости. При необходимости производят доливку жидкости в раcширительный бак.

Некоторые специалисты устанавливают поплавковую систему управления уровнем в расширительном баке. При понижении уровня поплавок опускается, что приводит к открытию крана-питателя.

Вода самостоятельно доливается до нужного уровня. Автоматические системы монтируют только там, где есть водопровод, в котором поддерживается давление, превышающее гидростатическое значение Н_ст.

1. Крайне простое устройство, легко изготовить своими руками.
2. Может годами функционировать, не вызывая никаких нареканий от пользователей.

1. Коррозия повреждает расширительный бачок в первую очередь.
2. Нужно регулярно контролировать наличие жидкости и при необходимости доливать. Зачастую в частных домах при монтаже отопительной системы о емкости для расширения теплоносителя вспоминают в последнюю очередь. Размещаю ее около потолка, что создает неудобства при доливке. Вынуждены использовать плоские бутылки, чтобы долить воду.
3. Необходимо проложить дополнительную трубу, которая будет обогревать только пространство около потолка.

Важно! Теплоноситель имеет тенденцию испаряться. Его периодически нужно доливать, чтобы внутри системы обогрева не образовывались воздушные пробки

Закрытый бачок

В таких баках имеются два объема, разделенные между собой подвижной мембраной. В нижнем пространстве находится теплоноситель, а в верхнем — обычный воздух.

Для создания предварительного давления в системе на воздушной части бачка предусмотрены клапан и штуцер. Подсоединив насос можно повысить давление внутри воздушной камеры.

С помощью манометра контролируется и устанавливается заданное давление в системе отопления Н_ст.

Монтаж подобного устройства производят в разных частях отопления, чаще традиционно устанавливают вблизи котла на подающей магистрали.

Некоторые пользователи монтируют дополнительные краны и манометры, чтобы знать значение давления в процессе работы.

Не нужно постоянно следить за уровнем теплоносителя в системе, заправив ее один раз, в течение нескольких лет можно не беспокоиться о наполненности

В теплоноситель добавляют незамерзающие жидкости (высококипящие спирты), которые не боятся понижения температуры ниже 0 °С, что важно для загородных домов, которые посещают только периодическими наездами. Нет коррозии металла, так как воздух внутрь не поступает. Минус условный

Нужно оборудовать закрытую систему отопления приборами контроля, а также предохранительным клапаном, который откроется в случае резкого повышения давления

Минус условный. Нужно оборудовать закрытую систему отопления приборами контроля, а также предохранительным клапаном, который откроется в случае резкого повышения давления.

Внимание! Резкое повышение давления в теплоносителе возможно только в том случае, если прекратится его циркуляция. Такое может быть при повреждении или отключении циркуляционного насоса. Есть еще один недостаток, о котором изготовители закрытых бачков говорить не хотят

Мембрана со временем теряет эластичность. При изменении давления внутри произойдет повреждение. Поэтому в продаже встречаются разборные бачки. В них несложно произвести замену мембраны через определенное время. Обычно такое обслуживание делают летом, проводя подготовку к новому отопительному сезону

Есть еще один недостаток, о котором изготовители закрытых бачков говорить не хотят. Мембрана со временем теряет эластичность. При изменении давления внутри произойдет повреждение. Поэтому в продаже встречаются разборные бачки. В них несложно произвести замену мембраны через определенное время. Обычно такое обслуживание делают летом, проводя подготовку к новому отопительному сезону.

Из каких элементов состоит коллекторная система

Котел. Центральным элементом, как и в любой другой отопительной системе, является котел. От него нагретый теплоноситель подается по трубам в радиаторы

При выборе теплогенератора важно правильно рассчитать необходимую мощность с учетом теплопотерь конкретного дома

Насос. Его устанавливают для принудительной циркуляции воды в системе. Выбирая насос, нужно ориентироваться на размеры труб, материалы и особенности работы нагревательных приборов

Важным параметром при выборе насоса является скорость перекачивания теплоносителя, на втором месте по важности – мощность устройства

Коллектор. За внешнее сходство с гребнем элемент конструкции называют еще гребенкой. Это распределяющая система, которую устанавливают для передачи теплоносителя ко всем нагревательным приборам. На коллектор можно установить запорно-регулирующие устройства, которые позволят контролировать расход теплоносителя в каждой «петле». Если оборудовать гребенку автоматическими системами удаления воздуха и термостатами, можно добиться максимальной производительности отопления при минимальном расходе энергии.

Коллекторные шкафы. Это конструкции, в которых устанавливают гребенки. Существуют самые разные модели – от простейших навесных коробок до шкафов-«невидимок», которые встраивают в стены и «маскируют» отделочными материалами так, что они становятся практически незаметными в интерьере. В коллекторных шкафах находятся важнейшие элементы лучевой системы – сама гребенка, запорная арматура, трубопроводы.

На что ориентироваться при выборе коллектора (гребенки)

Гребенки могут различаться в зависимости от материала, из которого изготовлены, количества контуров, вида дополнительных элементов. Устройства изготавливают из таких материалов:

• сталь;
• медь;
• латунь;
• полимеры.

Контуров может быть 2-12 в зависимости от модели. Особенность гребенки состоит в том, что при необходимости можно добавить дополнительные контуры.

По конструкции коллекторы бывают:

• простыми, состоящими лишь из основных элементов, без какого-либо дополнительного регулирующего оборудования;
• усовершенствованными, в которые производитель устанавливает автоматику, датчики и другие дополнительные элементы.

Простые конструкции представляют собой обычные трубки с ответвлениями и соединительными отверстиями. В усовершенствованных могут быть датчики температуры и давления, термостаты, электронные клапаны, смесители.

При выборе коллектора следует определиться с материалом и конструкцией приборов, а также учесть следующие нюансы:

• пропускную способность гребенки;
• количество контуров;
• максимально допустимое давление, при котором коллектор способен работать;
• расход электроэнергии для функционирования устройства;
• репутацию компании-изготовителя на рынке отопительного оборудования.

Что происходит на самом деле?

Любой отопительный прибор не является источником тепловой энергии, он – лишь средство ее передачи от нагретой в котле воды помещениям зданий двумя путями: нагревом воздушной среды (конвекция) и находящихся в пределах видимости поверхностей (инфракрасное излучение). Поскольку конструкция вакуумных радиаторов предусматривает наличие еще одного посредника – рабочей жидкости, то процесс теплообмена происходит дважды. Сначала от воды рабочему телу, а затем от него – металлу самого отопительного прибора.

Напрашивается сравнение с функционированием кондиционеров, где рабочее тело благодаря своим переходам из одного агрегатного состояния в другое очень эффективно отнимает теплоту внутреннего воздуха и отдает ее наружной среде. Действительно, это практически одно и то же, но есть один нюанс: в воздухе помещения содержится огромное количество энергии, так или иначе переданной ему солнцем. В теплоносителе, протекающем через вакуумный радиатор, количество энергии ограничено мощностью котла. То же и в случае с электрическим ТЭНом.

Каким бы способом ни отбиралась энергия от воды или ТЭНа, больше ее не станет, а это сводит на нет все заявления торговых представителей, превращая их в мифы. Изложим их по порядку вместе с комментариями:

1. Низкотемпературные вакуумные радиаторы якобы экономят энергоносители и снижают затраты на отопление. Выше мы разобрали, почему этого не происходит, ведь любой отопительный прибор – передаточное звено, сколько тепловой энергии к нему подводится, столько обогреватель и отдаст с той или иной эффективностью. Если батарея плохо передает теплоту, то последняя просто вернется в газовый или электрический котел, и тот на новый подогрев воды затратит меньше топлива. В этом случае экономичность не ухудшается, страдают люди в холодной комнате.

2. Эффективность теплоотдачи, которую показывают вакуумные батареи, выше чем у любых других обогревателей. Это верно, но лишь отчасти. Интенсивный теплообмен происходит только при определенных условиях, они должны быть неизменны. Это оптимальная температура воды и ее скорость циркуляции. Второе условие соблюдается с помощью циркуляционного насоса, а вот температура постоянной быть не может, поскольку меняются условия внешней среды. Недостаток энергии для парообразования резко снизит эффективность работы прибора.

3. Малое количество воды в системе. Это верно, но в современных радиаторах ее и так очень мало, в то время как в схему зачастую включены буферные емкости и теплоаккумуляторы, по сравнению с ними декларируемая дельта – просто мизер.

Здесь приведены самые веские аргументы, приводимые торговыми представителями, остальные – просто маркетинговый ход. Но не стоит упускать тот факт, что производство вакуумных радиаторов – процесс сложный, соответственно, изделия выходят в 2—3 раза дороже простых батарей.

Открытый бак своими руками

Открытый бачок

Другое дело расширительный бачок для отопления дома открытого типа. Раньше, когда в частных домах собирали только открытие системы, о покупке бака даже речи быть не могло. Как правило, расширительный бак в системе отопления, схема которого состоит из пяти основных элементов, делали прямо по месту монтажа. Не известно, можно ли было, вообще, его купить в то время. Сегодня проще, так как можно это сделать в специализированном магазине. Сейчас в преимущественном большинстве жилье обогревается герметичными системами, хотя есть еще много домов, где стоят открытие контуры. А как известно, бачки имеют свойство прогнивать и может возникнуть необходимость его замены.

Устройство расширительного бака системы отопления, который продается в магазине, может и не соответствовать требованиям вашего контура. Есть вариант, что он не поместится. Возможно, придётся изготовить его самостоятельно. Для этого вам понадобятся:

• рулетка, карандаш;
• болгарка;
• сварочный аппарат и навыки работы с ним.

Помните о безопасности, одевайте перчатки и работайте со сваркой только в специальной маске. Имея все необходимое, можно сделать все за пару часов. Начнем с того, какой металл выбрать. Раз уж первый резервуар сгнил, значит, нужно сделать так, чтобы со вторым такого не произошло. Поэтому лучше использовать нержавеющую сталь. Толстую брать не надо, но и слишком тонкую тоже. Такой металл дороже обычного. В принципе, можно сделать и из того что есть.

Теперь поэтапно рассмотрим, как сделать бак своими руками:

действие первое.

Разметка листа металла. Уже на этом этапе вы должны знать размеры, так как от них зависит и объём резервуара. Система отопления без расширительного бака необходимого размера будет работать некорректно. Измерьте старый или сами посчитайте, главное, чтобы в нем было достаточного места для расширения воды;

Вырезание заготовок. Конструкция расширительного бака отопления состоит из пяти прямоугольников. Это если он без крышки. Если хотите сделать крышу, то вырежьте еще одну деталь и разделите ее в удобной пропорции. Одна часть будет приварена к корпусу, а вторая сможет открываться. Для этого ее на завесы нужно приварить ко второй, недвижимой, части;

действие третье.

Сваривание заготовок в одну конструкцию. В дне сделайте отверстие и приварите туда патрубок, через который теплоноситель из системы будет попадать внутрь. Патрубок надо соединить со всем контуром;

действие четвёртое.

Утепление расширительного бака. Не всегда, но достаточно часто, резервуар стоит на чердаке, так как там находится пиковая точка. Чердак – это неотапливаемое помещение, соответственно, зимой там холодно. Вода в баке может замерзнуть. Чтобы этого не случилось, обложите его базальтовой ватой, или еще какими-нибудь утеплителями, устойчивыми к высокой температуре.

Как вы смогли убедиться нет ничего сложного в том, чтобы сделать бак своими руками. Выше описана самая простая конструкция. При этом помимо патрубка, через который резервуар соединяется с системой отопления, в схеме расширительного бака для отопления могут быть дополнительно предусмотрены следующие отверстия:

• через которое осуществляется подпитка системы;
• через которое лишний теплоноситель сливается в канализацию.

Схема бака с подпиткой и сливом

Если вы решили сделать бак своими руками с патрубком для слива, то разместите его так, чтобы он был выше линии максимального заполнения резервуара. Вывод воды через слив называется аварийным выбросом и главная задача этого патрубка – это недопущение переливания теплоносителя через верх. Подпитку можно врезать в любом месте:

• так, чтобы вода была выше уровня патрубка;
• так, чтобы вода была ниже уровня патрубка.

Каждый из способов правильный, разница лишь в том, что поступающая вода из патрубка, который находится над уровнем воды, будет журчать. Это скорее хорошо, чем плохо. Так как подпитка осуществляется в том случае, если в контуре недостаточно теплоносителя. А почему его там не хватает:

• испарение;
• аварийный выброс;
• разгерметизация.

Если вы слышите, что в расширительный резервуар поступает вода из водопровода, то уже понимаете, о возможности возникновения каких-то неполадок  в контуре.

В итоге на вопрос: «нужен ли расширительный бак в системе отопления?» — можно наверняка ответить, что нужен и обязательно. Также нужно отметить, что для каждого контура подходят разные резервуары, поэтому правильный подбор и правильная настройка расширительного бака в системе отопления крайне важны.

Устройство и принцип работы

Конструкция и принцип действия устройства становятся ясны уже из названия «мембранный бак».

Представляет он, герметично закрытую металлическую емкость, которая разделена на 2 камеры эластичной мембраной.

В одной из них – пневмокамере, содержится воздух или газ под давлением. В другую гидрокамеру поступает теплоноситель (про пластиковые резервуары для воды написано здесь).

Работает устройство следующим образом:

• в состоянии равновесия, давление воздуха в пневмокамере компенсирует давление жидкости в системе отопления, объем гидрокамеры и теплоносителя в ней минимальны;
• при увеличении давления жидкости в системе (в том числе, и при нагревании) увеличивается давление в гидрокамере, куда начинает поступать избыток теплоносителя;
• за счет эластичности мембраны происходит уменьшение объема пневмокамеры, сопровождающееся ростом давления газа в ней;
• как только увеличение давления в пневмокамере скомпенсирует рост давления в гидрокамере система снова приходит в равновесие.

  При уменьшении давления теплоносителя в магистралях системы отопления протекают обратные процессы.

Сжатый в пневмокамере воздух (газ) расширяется, вытесняя жидкость из гидрокамеры в систему до тех пор, пока разница давлений не будет скомпенсирована.

Такая герметичная конструкция исключает контакт теплоносителя с воздухом, что существенно снижает вероятность развития коррозионных процессов не только в самом баке, но и в других элементах системы отопления – котлах, трубопроводах и т.д.

Кроме того, экспанзоматы (герметичные расширительные баки) в соответствии с СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» комплектуются предохранительными клапанами (клапанами безопасности), которые позволяют ограничить максимальное давление в системе на допустимом по условиям эксплуатации уровне.

За счет этого, расширительный бак выполняет функции устройства защиты для элементов отопительной системы.

Верить ли рекламе, расхваливающей вакуумные приборы отопления

Постараемся подойти к этому вопросу максимально скрупулезно и объективно, беря за основу только доказанные факты. При этом рассмотрим каждое из указанных производителем достоинств данных радиаторов. Итак, начали.

1. Постоянно рекламируется характерное для вакуумных радиаторов молниеносное время прогревания. Хорошо, допустим. Однако вовсе не так быстро прогреется весь дом. Ведь в нем находится не один лишь воздух, но и стены, внутренние перегородки с мебелью, потолок с полом. На их нагрев нужно определенное время

И поэтому совсем не так важно, минуту или пять будет греться сам радиатор

2. Теперь о малом количестве теплоносителя, что якобы весьма экономично. Вот только вопрос – где именно проявляется эта экономия

Если в центральной системе отопления, то это сущий блеф – здесь не так важно, больше горячей воды протечет по трубам или меньше. Если же взять загородный дачный домик, то и в нем экономия под вопросом, учитывая то, что те же современные панельные радиаторы тоже требуют не столь много теплоносителя

3. В радиаторах вакуумного типа не может появиться воздушных пробок. Об этом с восторгом вещает реклама. Но ведь радиаторы – это не вся система отопления, а лишь ее часть. Между прочим, пробки появляются лишь тогда, когда эта система собрана неграмотно. В противном случае их не будет с любыми радиаторами.

4. Еще два жирных плюса, которыми козыряют изготовители. Это невозможность засорения радиаторов и отсутствие коррозии. Пожалуй, для автономных систем отопления эти плюсы вряд ли окажутся такими уж жирными. Если горячая вода в отоплении чистая, ее уровень кислотности соответствует нормам, а из системы она не сливается, то никакой коррозии и не будет. И засорам взяться неоткуда.

5. Насчет низкого гидравлического сопротивления, якобы резко уменьшающего статью расходов на отопление, скажем так. Для централизованного отопления непонятно вообще, чьи расходы имеются в виду. Разве что хозяев котельных, сотнями километров перегоняющих тонны горячей воды. Получается выгода может быть только при использовании в автономной системе отопления и это еще вопрос может ли она быть. А для автономной системы в своем доме многие используют естественную циркуляцию теплоносителя, так что вопрос этот неактуален.

6. Следующим пунктом будет экономия энергии вдвое, а то и вчетверо. С этим ошибочка вышла, так как закон сохранения энергии по-прежнему действует. Радиаторы, даже самые инновационные, не могут вырабатывать энергию. Они только передают ее, и об экономии говорить не приходится. Сколько тепла затрачено, столько должно быть и восполнено – только так.

7. Теперь коснемся теплоотдачи вакуумных трубок, которая, как показывают сертификаты изготовителей, не является стабильной. Этот показатель может иметь отклонения до 5 процентов в большую и меньшую сторону. Оказывается, это и от скорости воды в системе отопления зависит, и от ее температуры. Так что вряд ли можно автоматику к такому радиатору приспособить. А два радиатора с равным количеством секций могут иметь разные параметры.

8. Отдельно скажем о системах отопления в частных домах, где вода циркулирует естественным образом. Тут важен гидравлический напор, создающийся за счет разницы высоты горячей воды в котле и радиаторе. Так вот, у приборов вакуумного типа эта высота значительно меньше, поэтому в такой системе они работают с проблемами.

9. Теперь представим, что в корпусе радиатора появилась трещина. Даже если она крохотная, о вакууме можно забыть. Уйдет он безвозвратно, и восстановится нормальное атмосферное давление. А оно, в свою очередь, приведет к повышению точки кипения теплоносителя. Результат окажется плачевным – либо жидкость почти не будет испаряться, либо пар вовсе не появится. Короче, радиатор греть перестанет.

10. Кстати, эта чудесная (по заверению продавцов и рекламщиков) литиево-бромидная жидкость к тому же еще и ядовита, оказывается. Поэтому то, что радиаторы при утечке теплоносителя станут холодными, только полбеды. Хуже, если батарея прохудиться, например, ночью, отравив спящих жителей квартиры.

Так что, пожалуй, не всегда стоит верить рекламе, такой убедительной на первый взгляд.

Как правильно выбрать мембранный расширительный бак?

Чтобы отопительная система работала стабильно, бак для нее нужно выбрать на основании расчетов. Правильное давление не сможет образоваться, если резервуар окажется больше, чем нужно; а если он будет меньше, то не вместит в себя излишки жидкости, что чревато аварией.

Для полноценной работы изделия нужно не только грамотно подобрать его объем, но учесть и другие характеристики

Особое внимание следует обратить на такие факторы:

• мембрана должна быть устойчивой к предельным показателям температуры и давления или их перепадам;
• модель должна соответствовать санитарным и гигиеническим нормам;
• способ монтажа бака.

Российский рынок предлагает большое количество расширительных баков российского и зарубежного производства, которые различаются по стоимости. Не следует приобретать самые дешевые модели – такая цена может быть обусловлена использованием при производстве низкокачественных материалов. Отечественные баки стоят дешевле иностранных аналогов, однако не уступают им по эксплуатационным характеристикам.

Основной характеристикой, на которую следует ориентироваться при покупке бака-расширителя, является его объем. Стандартной рекомендацией является следующая: выбирать изделие, размер которого составляет 10% от общего объема теплоносителя в отопительной системе. Поскольку коэффициент теплового расширения теплоносителя даже при высоком нагреве не может быть выше 0,08, такого объема гидроаккумулятора будет вполне достаточно. В расчеты перед приобретением изделия должны входить следующие показатели:

• объем теплоносителя;
• коэффициент теплового расширения;
• максимально допустимое давление отопительной системы;
• изначальное давление в баке.

При вычислении общего объема теплоносителя необходимо учесть все узлы отопительной системы. Эту информацию получают из проектной документации здания. В случае отсутствия таких документов можно выполнить примерный расчет, приняв в качестве ориентира, что для нагрева 15 л воды потребуется 1 кВт.

Коэффициент теплового расширения теплоносителя вычисляется по его температуре или определяется по составу жидкости – в многоквартирных домах она часто содержит гликоли, которые улучшают ее характеристики.

Предельное давление отопительной системы выясняют с помощью минимальной величины давления, допускаемой для ее узлов. На этот показатель настраивается переходной клапан.

Изначальное давление в отопительной системе при охлажденном теплоносителе соответствует минимальному давлению. Чтобы контролировать изначальное давление в баке, гидроаккумулятор оснащают манометром. Также на бак-расширитель обязательно должна быть установлена группа безопасности, которая ограничивает и контролирует давление.

Применение мембранного бака для отопления имеет ряд ограничений в зависимости от конструкции и материала, из которого он изготовлен. В некоторых моделях предъявляются строгие требования к составу теплоносителя, в частности, ограничивают количество антифриза и этиленгликоля в его составе.

Обратите внимание: расширительные баки нельзя применять, если предельные показатели давления превышены