Как рассчитать расширительный бак для отопления

Расчет расширительного бака для отопления обычно выполняется на конечном этапе монтажа системы автономного отопления, поскольку требуется знать суммарный объём циркулирующего в контуре теплоносителя. Открытые системы с самотечной циркуляцией теплоносителя не так требовательны к вместимости резервуара, а для закрытой важно подобрать расширительную емкость, которая способна обеспечить нормальное функционирование системы.

Варианты объёма расширительных баков

Устройство мембранного расширительного бака

При прогреве теплоносителя, давление на трубы увеличивается и появляется необходимость в его разряжении. Закрытые системы отопления, не имеющие расширительного бачка в своей конструкции, могут просто не выдержать увеличения объема воды или антифриза и разгерметизироваться. Монтаж контуров без описываемых деталей недопустим.

Расширительный бачок закрытого типа представляет собой капсулу из углеродистой стали, изготовленную методом штамповки. Устройство бачка предусматривает наличие резиновой мембраны. Таким образом, в рабочем положении одна половина бачка заполнена теплоносителем, а другая – воздухом. Мембрана жестко закреплена по периметру расширительного бака. Давление может контролироваться и учитываться при помощи специального манометра, который внедряется в общую систему отопления. Монтаж этого устройства предусматривает качественную герметизацию места соединения с системой.

Также встречаются фланцевые бачки, особенностью которых является то, что теплоноситель полностью располагается в самой мембране, не контактируя с металлическим корпусом. Монтаж такого типа изделий предусматривает их вертикальное расположение на горизонтальной поверхности и фиксацию к основанию.

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.

Подбор объёма

Рассмотрим по отдельности как рассчитать расширительный бак для отопления герметичного и открытого типов. Так как конструкция и принцип действия таких резервуаров абсолютно разные, хотя оба выполняют одинаковую функцию.

Размеры расширительного бака для открытой системы отопления, по большому счету, определяют его объём, так как конструкция такого резервуара довольно проста. Он делается из листового металла. В нем есть отверстие, через которое теплоноситель попадает вовнутрь и уходит опять в трубы. Также они могут быть оснащены отверстием для перелива, через которое лишняя вода выводится в канализацию.

Бывает, что в резервуар подводят автоматическую подпитку. Но главное, как рассчитан расширительный бак в системе отопления, а точнее, его объём. Возьмём все ту же систему со ста литрами воды. После нагревания жидкость увеличится процентов на пять, может больше, в зависимости от температуры в контуре. Выходит, что объем расширительного бака для этой открытой системы отопления должен быть не меньше пяти литров, лучше больше. И расчет расширительного бака для системы отопления сводится к следующему алгоритму:

пять литров – это расширение воды;
пару литров должно всегда быть в баке – это чтобы воздух не попадал в контур;
литра три надо сделать про запас.

По итогам расчёта объема расширительного бака для отопления получает десять литров. Кстати, это самый простой и распространенный способ подбора – десять процентов от количества воды в контуре.

Самый простой способ, как рассчитать объем расширительного бака для отопления – это вычисление десятой части от общего количества теплоносителя. Это значение с необходимым запасом, при котором все будет работать как часы.

Для закрытых систем помимо простого, народного, способа расчета объема расширительного бака системы отопления, есть более точные методы. Чтобы воспользоваться ими, нужно знать несколько значений. К ним относятся:

насколько увеличивается объём воды (ОВ) при нагревании. Ответ: на пять процентов. Значение округлено до целого числа без дробей, для удобства. Если в вашем контуре циркулирует незамерзающая жидкость, антифриз, то это значение будет больше;
сколько всего воды в контуре (ВК). Такие данные должны быть уже с этапа проектирования. Так как подбор нагревателя осуществляется исходя из этой величины. Если случилось так, что вы не знаете, сколько там литров, остается только замерять. Первое что приходит на ум – это слить полностью всю жидкость из контура и заполнить его заново. Количество литров можно измерить ведрами, а можно воспользоваться специальным счетчиком, который устанавливается на потоке;
на какое максимальное давление рассчитан контур и котел (ДК). Это значение можно прочитать в документах нагревателя, или на нем самом. Вряд ли случится так, что нет ни документов, ни информации на корпусе котла. Но если уж так вышло, то интернет вам в помощь;
какое давление в воздушной камере расширительного резервуара (ДБ). Это тоже указано в технической документации.

Читать еще: Дренажный насос: схема, принцип работы, характеристики, особенности выбора

Чтобы рассчитать какой объем расширительного бака нужен для отопления, следует выполнить несложное математическое вычисление:

ОВ х ВК х (ДК + 1) / ДК – ДБ

По результатам расчета емкости расширительного бака для отопления вы получите точное значение. Остается открытым вопрос о целесообразности таких сложных подсчетов. Несомненно, по итогам этой формулы расчёта расширительного бачка системы отопления, получится меньшее значение, чем по результатам «народного» метода. Но погрешность в большую сторону не является ошибкой. Если резервуар больше необходимого – ничего страшного, просто нужно правильно его настроить.

Как выполнить расчет объема расширительного бака системы отопления

Эффективно функционировать автономная система отопления может только в случае правильного подбора оборудования, грамотно выполненного, согласно СНиП, монтажа. Замкнутый контур, по которому циркулирует теплоноситель с определенной массой, имеет устойчивые параметры. Любое повышение или понижение температуры жидкости влечет изменение ее объема, а значит, и рабочего давления. При нагреве воды или другой жидкости до максимально возможных значений, эта величина достигает критического значения. Так как при нагреве вода практически не сжимается, это чревато разрывом радиаторов или трубной разводки.

Зачем нужен расширительный бачок

Чтобы этого не произошло, следует соединить контур с емкостью, наполненной воздухом.

Наличие расширительного бака для отопления при увеличении объема теплоносителя компенсирует скачки давления: оно возрастает незначительно. Нивелирующие давление резервуары монтируются в системах автономного отопления любого вида. Они покрывают объем отопительного контура, вызванного тепловым расширением жидкости внутри его, устраняют избыток давления.
Расширительные емкости предусматриваются также в схеме отопления открытого типа. В этом случае происходит прямое взаимодействие с атмосферным воздухом. Можно встретить расширительные бачки при централизованной подаче тепла (верхний разлив). Емкость в таких случаях монтируется в чердачном помещении, соединяясь с линией, подающей теплоноситель.
Бачок предотвращает гидравлические удары в системе, освобождает ее от воздушных пробок. Они возникают от перепадов высот между подающей и обратной линией отопления и невозможности выдавить их циркулирующим теплоносителем. Бак собирает в своем объеме воздух, выходящий во время запуска тепловой системы со всех труб и радиаторов. Для его удаления используется воздушный кран, который периодически открывается, воздух стравливается. При открытом варианте системы воздух сразу уходит в атмосферу.

Как работает резервуар

Закрытые герметические компенсирующие емкости более практичные. Они выполнены в форме сферы или плоскими. Лишены основного недостатка открытых бачков – испарения теплоносителя. Внутри разделены резиновой эластичной перегородкой (мембраной). Попадая в нижнюю камеру бака, нагревающийся и меняющийся в объеме теплоноситель «соседствует» с воздухом в верхней части резервуара. Закачивается он туда в заводских условиях под давлением, как правило, в полторы атмосферы. Нагреваясь, вода заполняет бак, увеличиваясь в объеме. Ее излишки попадают в бак и давят на резиновую мембрану.

Критерии выбора бака

Расчеты по баку выполняются для нескольких целей:

чтобы определить минимально возможное сечение трубы, по которой подается теплоноситель;
для вычисления исходного давления среды;
начального давления жидкости вначале эксплуатации системы отопления.

Важным показателем расширительной емкости считается ее вместимость. Правильный выбор обеспечивает бесперебойную работу контура отопления. В то же время, небольшой объем расширителя несет большие проблемы. Следует учитывать, что бак, компенсирующий давление воды в закрытой системе отопления, тоже закрытый, блокирующий контакт воды или другого теплоносителя с атмосферным воздухом. Расчет расширительного бака для закрытой системы отопления можно выполнить самостоятельно по одной из методик с использованием сложных формул, коэффициентов и перечнем исходных данных.

Существует также довольно простой, но точный алгоритм, по которому можно произвести расчет объема расширительного бака системы отопления. Согласно теоретическим данным, масса воды в отопительной системе при максимально допустимой температуре ее нагрева увеличивается примерно на 5%. Тогда, для определения вместимости расширительного бака рассчитывается необходимый объем теплоносителя по такой схеме:

Количество наполняемого теплоносителя берется из паспорта на теплогенератор.
Пропускная способность труб и их внутренний объём высчитывается, исходя из площади поперечного сечения, умножением ее на длину каждой трубы.
Данные о количестве теплоносителя в радиаторах отопления берутся тоже из паспорта.
Все три результата суммируются.
От конечной суммы зависит подбор бака, его вместимость.
Она берется с небольшим запасом в 10% от полученного суммарного результата.

Читать еще: Как сделать электроотопление своими руками – варианты, преимущества и недостатки

Если нужен более точный расчет расширительного бака системы отопления закрытого типа, то он выполняется по формуле:

V = (α х ν/1 – Ρ min/ Ρ max)/ k, где:

V – искомая вместимость расширительного резервуара;

ν – суммарный объем, состоящий из вместимости батарей, объема котла, теплого пола и всех труб, а также других элементов, подводящих теплоноситель;

α – степень расширения: зависит от максимально возможной температуры теплоносителя, до которой его может нагреть котел (вода с температурой 95°С имеет коэффициент 4%);

Ρ min и Ρ max, – начальное давление в компенсационном резервуаре и предельно допустимое максимальное давление, выставленное по настройке предохранительного клапана;

k (%)– степень заполнения бака при максимальном наполнении. Выражается в процентном отношении к общему объему резервуара. Значение табличное. Показывает зависимость между наибольшим и наименьшим давлением.

Пред тем, как рассчитать расширительный бак для отопления, нужно учесть, что при нагревании наполняемость бака водой увеличивается на 5%. В случае использования другого вида теплоносителя эта величина должна быть увеличена. Объём бака должен быть выбран исходя из двукратного объёма увеличения жидкости.

Внимание! Компания «Новое место» выполняет все необходимые расчеты по системам отопления любой специфики. Их качество гарантировано специальным программным обеспечением. Оно позволяет учесть максимальное количество факторов и выбрать оптимальный вариант оборудования, в том числе, расширительно бачка.

Бак открытого типа

Его размеры, как правило, идентичны вместимости. Конструктивно резервуар выглядит намного проще. По сути, это бак с отверстием для подачи воды. По этому же патрубку теплоноситель снова попадает в трубы системы. От переполнения емкость защищена еще одним отверстием для перелива. По нему лишняя жидкость отводится в канализационный коллектор.

Расчет расширительного бака для отопления открытой системы в упрощенном виде методом подбора сводится к тому, что в резервуаре должно оставаться 10% количества теплоносителя, находящегося в отопительном контуре. Если предположить, что для полного заполнения системы необходимо 100 л жидкости, то для бака наполнение ею распределиться так.

В емкости всегда должна быть жидкость, покрывающая отверстие для циркуляции теплоносителя, чтобы из атмосферы в контур не попадал воздух, не образовывались воздушные пробки. Для этих целей достаточно 2 литров.
На температурное расширение воды приходится 5 л.
На случай испарения жидкости, протечек, других непредвиденных обстоятельств – еще 3 литра. При сильном испарении теплоноситель нужно восполнять, доливая в бак не реже раза в месяц. Это составляет где-то 2% общего его объема.

Замечания по расчету

Габариты бака для закрытой отопительной системы прямопропорциональны объему жидкости: чем он больше, тем большего размера нужен резервуар.
Если в качестве теплоносителя используется не вода, а антифризная смесь, расчетный объем увеличивается еще наполовину.
С повышением температуры жидкости объем компенсирующего бака увеличивается тоже.
Посчитать общую вместимость всех звеньев системы отопления (котельного агрегата, трубной разводки, батарей отопления) непросто. Здесь нужны специальные знания.
Если нужно узнать, как рассчитать расширительный бак для системы отопления в приблизительном виде, можно пользоваться такими данными: единица мощности отопительного котельного агрегата (1 кВт) расходуется на прогрев 15 л теплоносителя.
Еще один показатель, который необходимо учитывать: сколько жидкости вмещает отопительный контур. Если в проектных документах этих данных нет, можно экспериментально замерить количество слитых с системы литров или, наоборот, залитых ведер воды в контур.
Критическое (наибольшее) значение давления, на которое рассчитывается циркуляционный контур и котельный агрегат, берется из паспорта на приборы.
Подобрать бак можно и с помощью онлайн калькулятора. Разные сайты предлагают свои услуги, как для упрощенных расчетов, так и для более конкретного вычисления с использованием максимума исходных данных.

Внимание! Проводить расчеты самостоятельно вряд ли целесообразно. Совершенная ошибка грозит неправильным подбором компенсирующего резервуара. Хорошо, если это погрешность в большую сторону. Если же наоборот, то в отопительный период могут возникнуть неприятности с эксплуатацией системы. Компания «Новое место» выполняет весь объем работ «под ключ» по системам отопления (и расширительным бакам в том числе). Если заказать их в комплексе с монтажом септика, подключением водоснабжения, то для заказчика начинают действовать существенные скидки. Обращайтесь к нам за качественной установкой отопления по разумным ценам.

При установке бака лучше предусмотреть запасной вариант. Это практично, выручит в том случае, если нужно проводить ремонт резервуара или его замену при работающем контуре. Переключившись на резервный бак, можно ликвидировать неисправность без снижения эффективности отопления. Не стоит размещать бак в труднодоступном месте, под потолком — это затруднит к нему доступ для обслуживания.

Последствия неправильных расчетов

Если объем расширительного бака будет рассчитан правильно, давление в процессе эксплуатации всегда будет стабильным. Все излишки воды, которые образовываются в процессе расширения, будут собираться в специальном резервуаре.

Читать еще: Система приточно-вытяжной вентиляции для квартиры

Когда расчеты проведены неправильно, в системе будут наблюдаться постоянные перепады давления. Если в закрытой системе отопления излишки горячей воды никуда не будут сбрасываться, произойдет авария. Могут лопнуть трубы, разгерметизироваться соединения.

Перепады давления в системе могут спровоцировать:

остановку работы всей отопительной системы;
замораживание, если остановка котла произошла в зимний период.

Если объема бачка недостаточно, контур нуждается в подпитке водой. Чаще всего с такой ситуацией сталкиваются владельцы котла со встроенным резервуаром.

Рекомендуется приобретать расширительный бачок с запасом по объему. Если запас не вошел в расчет, это негативно скажется на работе всей системы.

Чтобы вся площадь дома обогревалась полностью, необходимо грамотно рассчитывать все параметры оборудования. Ошибки в подборе могут привести к полному выходу системы отопления из строя.

Типы расширительных баков

Как и сама отопительная система, баки делятся на открытые и закрытые. Открытые приборы очень громоздки, и в последнее время их популярность практически сведена к нулю за счет низкой эффективности. Закрытые приборы более практичны. Это герметично сделанные бачки, которые разделены внутри резиновой мембраной. В нижнюю часть заходит теплоноситель, изменяясь в объеме за счет повышения температуры, а в верхнюю часть закачан воздух, что делается на заводе в процессе изготовления. Давление воздуха внутри составляет 1,5 атм.

Нагреваясь, вода увеличивается в объеме, и эти излишки заполняют нижнюю часть расширительного бака. При этом вода давит на мембрану, которая поднимается до определенного уровня. Давящий сверху воздух создает в системе отопления закрытого типа давление, равное 1,5 атм., что является необходимым условием эффективной ее работы.

Форма расширительного бака может быть округлой в виде баллона или плоской.
В нем используется термостойкая резина в качестве мембраны. Она может быть диафрагмового типа или плоская — баллонного типа.
При выборе расширительного прибора необходимо уделить внимание именно мембране, а точнее, сроку ее службы и возможности выдерживать необходимое давление. Не забывайте о температурах теплоносителя, которые будут действовать на нее. Диффузионные процессы также негативно могут влиять не ее качество.

Монтаж бачка своими руками, нюансы

Чтобы исключить гидроудары внутри системы, монтируется расширительный бачок для домашнего отопления закрытого типа с учетом требований:

Запрещена врезка после насоса циркуляционного;
обеспечение доступа к запорной арматуре для регулировки давления;
отсутствие статического давления из труб контуров.

Оптимальным вариантом являются расширительные бачки для отопления закрытого типа на обратке перед котлом. Для напольного монтажа существуют подставки, настенного – кронштейны:

приварены к корпусу;

Расширитель с приваренными кронштейнами

приложены в комплекте, необходима сборка по месту.

Бак со съемным кронштейном

Для обеспечения ремонтопригодности оборудования на патрубок РБ накручивается шаровой кран, позволяющий снять бачок без разборки всей системы (например, для замены мембраны). Без учета нюансов планировки котельной общая схема монтажа имеет вид:

распаковка бака расширительного;
установка фитинга резьбового («американка»);
монтаж крана шарового;
крепление кронштейна ленточными хомутом (если модель не имеет приваренного крепежа);
установка на стену или на пол;

Настенное крепление РБ

сброс давления из системы, слив теплоносителя;
обвязка полимерной (обычно пропилен), композитной (металлопластик) или стальной трубой;

Обвязка РБ трубопроводом

опрессовка рабочим давлением;
регулировка давления внутри воздушной камеры (по необходимости) автомобильным насосом.

Полезная информация! Для герметизации резьбовых соединений в напорных системах ГВС, отопления применяется льняная подмотка Унипак. Лента ФУМ для этого не предназначена.

Существуют кронштейны с группами безопасности, облегчающие установку РБ в правильном положении.

Монтаж РБ при помощи группы безопасности

Воздушный ниппель обычно защищен декоративным колпаком с резьбовым соединением. Некоторые модификации РБ комплектуются стравливающим краном, позволяющим сбросить избыточное давление в канализацию.

Ниппель воздушный расширительного бака

Минимальная температура теплоносителя традиционно наблюдается в обратной линии. После отдачи водой тела внутри регистров обогрева она имеет перед котлом практически комнатную температуру. Если смонтировать РБ именно на этом участке, действие агрессивной среды на антикоррозионное покрытие будет минимальным, повысится эксплуатационный ресурс оборудования.

Особенности монтажа расширительного бака в системе отопления

Расширительный бачок в системе отопления необходимо устанавливать лишь при плюсовых температурах.

В системе открытого типа, поднятие воды от нагревательного котла происходит вверх, после чего с самой верхней точки она спускается вниз самотеком в радиаторы. Воздушные пузырьки, которые выделяются в процессе нагревания воды, поднимаются к верху, откуда они выводятся наружу через расширительный бак. Установка бака должна быть выполнена в самой верхней точке отопительной системы.

В систему отопления закрытого типа расширительные бачки необходимо устанавливать на трубопровод перед насосом. Это способствует компенсации гидроударов бачка и уменьшает воздействие на систему в результате теплового расширения.

Бачок должен быть установлен таким образом, чтобы можно было легко оперировать его запорной арматурой или предохранительным клапаном.