Безотказность, устойчивость и длительный срок службы любых инженерных сетей напрямую связаны с правильным расчётом составных частей. Расширительный бак для отопления — важный элемент конструкции подогрева воздуха в частном доме. Мелочей в выборе и установке не бывает. Остаться в морозы без тепла — значит, подвергнуть опасности своё здоровье, а также спровоцировать поломки радиаторов и трубопроводов.
Назначение устройства
Физические свойства жидкости — увеличиваться в объёме при нагревании и невозможность сжатия при небольших показателях давления — предполагают обязательную установку расширительных бачков в системах отопления.
При нагревании от 10 до 100 градусов вода увеличивается в объёме на 4%, а гликолевые жидкости (антифризы) на 7%.
Обогрев, построенный с использованием котла, трубопроводов и радиаторов имеет конечный внутренний объём. Разогретая в котле вода, увеличиваясь в объёме, не находит места выхода. Давление в трубах, радиаторе, теплообменнике повышается до критических величин, способных разорвать элементы конструкции, выдавить прокладки.
Частные системы отопления выдерживают в зависимости от типа труб и радиаторов до 5 Атм. Предохранительные клапаны в группах безопасности или в аппаратуре защиты котлов срабатывают при 3 Атм. Такое давление возникает при нагреве воды в закрытой ёмкости до 110 градусов. Рабочими пределами считают 1,5 – 2 Атм.
Для накопления излишков теплоносителя устанавливают расширительные бачки.
После остывания объём теплоносителя возвращается к прежним значениям. Чтобы не допустить завоздушивания радиаторов, вода возвращается в систему.
Все возможные разновидности устройств делят на два класса: расширительные бачки для отопления закрытого и открытого типа.
Открытый тип
Баки открытого типа для отопления используется чаще всего в самотёчных (гравитационных) системах.
Конструкция бачков
Для самостоятельного изготовления понадобится любая ёмкость — ведро, канистра, отрезок трубы большого диаметра.
В дне бачка делают отверстие, через которое посредством подводящей трубы соединяют ёмкость с системой отопления. В верхней части устанавливают крышку, через которую контролируют уровень теплоносителя и при необходимости проводят долив.
Без крышки бак не оставляют, чтобы избежать попадания в воду пыли, насекомых и посторонних предметов.
Для удобства в крышку устанавливают воздушный клапан. В таком случае заполняют систему через отдельный кран от водопровода — клапан выпускает воздух, но не даст излишкам воды перелиться через край.
Монтируют расширительный бак в самой верхней точке системы отопления. По принципу сообщающихся сосудов теплоноситель не вытечет из бачка.
Для безопасности ёмкость комплектуют переливным шлангом с выводом в канализацию или за пределы дома. Если жидкости наберётся слишком много, она по шлангу отведётся в безопасном режиме, не затопит помещение.
Использовать пластиковые ёмкости нежелательно, так как температура воды/антифриза до попадания в радиаторы близка к 90 градусам или выше. Пластмасса разрушится, теплоноситель выльется в комнату (на чердак).
Работа устройства
По мере нагревания теплоносителя происходит его расширение. Излишки отводятся в расширитель. После остывания вода возвращается в систему трубопроводов и радиаторов.
Бачок сообщается с воздухом, излишки которого выводятся в помещение.
Требования к устройству
Больших требований у конструкции бака не предъявляют. Выполняют два условия:
- выбирают достаточный для обеспечения циклов нагрева и остывания объём ёмкости;
- бак должен иметь сообщение с воздухом.
Форма может быть любой, но нежелательно, чтобы горизонтальные размеры (ширина или диаметр) были больше вертикальных (высоты). Чем больше площадь поверхности, тем больше воды испаряется при нагревании, следовательно, придётся чаще заниматься контролем и доливом.
Для открытых систем в качестве теплоносителя выбирают только воду. Спиртовые и гликолевые добавки быстро испаряются из нагретого антифриза, что резко повышает стоимость обслуживания — теплоноситель придётся регулярно и помногу доливать. В качестве присадок часто используют химически опасные при вдыхании вещества, которые при испарении наносят вред здоровью жильцов.
Достоинства и недостатки
Преимущества и недостатки связаны с конструкцией и принципом работы устройства.
К положительным свойствам относят:
- дешевизну покупного устройства и возможность изготовить своими руками из подручных материалов;
- простоту конструкции, в которой отсутствуют дополнительные механические элементы (насосы, мембраны);
- возможность обойтись без переделок системы при замене гравитационного (самотёчного) котла на нагреватель с принудительной циркуляцией;
- автономность работы;
В то же время использование самотёчных систем и открытых расширительных бачков не всегда возможно. Накладываются ограничения на этажность здания — не более 6 – 7 метров от нижней части котла до верхнего уровня теплоносителя в бачке.
Уровень воды подлежит регулярной проверке, включая летний период. При недостатке воды циркуляция теплоносителя остановится. Контакт внутренних полостей металлических труб и радиаторов вызывает окисление или коррозию, что снижает срок эксплуатации отопления. Кроме того, наслоения ржавчины создают гидравлическое сопротивление току воды.
Не используют открытые системы отопления, если в системе применили электродные котлы, которые требовательны к химическому составу теплоносителя. По мере испарения проводимость меняется, что влияет на производительность водонагревателя.
Расчёт объёма
Для заправки системы отопления чаще всего используют водопроводную воду. Её температура на протяжении года меняется не сильно. В среднем значения стремятся к 13 градусам зимой и около 16-18 летом. При нагреве от 10 до 90 градусов вода прибавит в объёме 4,5%. Антифриз расширится на 6–7,5% по объёму.
Принимая во внимание необходимость небольшого запаса, объём расширительного бачка должен составлять 10% от полной емкости теплообменника котла, трубопроводов и радиаторов.
Приблизительно вычислить необходимый объём можно разными способами. Делают это на этапе проектирования и покупки материалов.
Вместительность одной секции радиатора указана в паспорте изделия. Объём теплоносителя в одном погонном метре трубы вычисляют по данным специальных таблиц. Например, в метр стальной трубы диаметром ¾ дюйма помещается 0,43 литра воды, а в трубу 2 дюйма около 2,4 литра. Сложив полученные данные, получают примерную вместительность системы отопления.
Второй способ практический. Готовую систему, без бачка заполняют водой. Объём получают по показаниям счётчика или по количеству вёдер воды, если заполнение проводят вручную.
Требования к месту установки
Расширительный бачок открытого типа устанавливают в самой верхней точке системы. Обычно это второй этаж или чердак.
В первом случае лучше выбрать нежилое помещение — во время работы отопления теплоноситель издаёт шум при движении по трубам, булькающие звуки звучат неприятно, особенно в ночное время. Кроме того, часть воды испаряется, повышая в помещении влажность.
При установке бачка на чердаке принимают меры по утеплению ёмкости. Если этого не сделать, большая часть тепла (в бачке 10% теплоносителя) будет отапливать воздух.
При прекращении подачи теплоносителя неутеплённый бачок быстро остынет. Через некоторое время вода замёрзнет. Даже если не произойдёт разрыва ёмкости, придётся отогревать подводящие трубы.
Предусматривают возможность быстрого доступа к крышке для проверки уровня и долива воды.
Закрытый тип
Расширительный бачок для отопления закрытого вида монтируют в системах с принудительной циркуляцией теплоносителя.
Преимущества конструкции:
- герметичность — вода (антифриз) не выкипает, и не может вылиться в помещении;
- монтаж в любом участке трубопровода;
- в систему можно заливать незамерзающую жидкость, что исключает размораживание при аварийных отключениях энергоносителей;
- контроль состояния теплоносителя по приборам;
- отсутствие контакта с воздухом и меньшая скорость распространения коррозии.
Герметичные модели дороже открытых вариантов, но в общей смете на систему отопления стоимость занимает небольшую часть.
Герметичность конструкции не позволяет «лишней» воде вытечь, поэтому давление может достигать критических величин. В связи с этим при установке закрытых расширительных бачков обязательно монтируют группу безопасности, что также увеличивает расходы.
Варианты конструкции
Исполнение бачков может различаться, но везде сохраняется единый принцип.
Корпус выполняют методом штамповки из прочного металла. Внутренняя часть покрыта антикоррозийным составом.
Бак разделён на воздушную и рабочую полости эластичной, химически стойкой мембраной.
В продаже присутствуют баки синего и красного цветов. Синие изделия предназначены для водоснабжения. Использовать их для отопления не разрешает, так как мембраны не рассчитаны на высокие температуры. Для отопления приобретают только красные бачки.
В нижней части корпуса вварен патрубок с резьбой для подключения к трубопроводу.
С противоположной стороны установлен ниппель с золотником. Через него до заполнения системы в воздушной полости создаётся давление 1 – 1,5 Атм. Это необходимо для запуска котлов с автоматикой.
Основная деталь — эластичная бутиловая или этиленпропиленовая мембрана, которая делит бак на две полости.
По мере нагревания теплоноситель выдавливается в рабочую камеру бака. Мембранная прокладка деформируется, воздух сжимается, повышая при этом давление. Если давление в системе превысит 3 – 3,5 Атм сработает группа безопасности, стравив часть излишков жидкости. В некоторых моделях предохранительный клапан уже встроен при изготовлении.
При остывании воды давление понижается, теплоноситель перетекает из бачка в трубопровод.
Особенности монтажа
Установить бачок в систему или заменить (отремонтировать) не составит труда даже для мастера с небольшими навыками сантехнических работ.
Набор инструмента и комплектующих понадобится минимальный:
- гаечные ключи;
- подмотка на резьбу по предпочтениям мастера (лён, фум);
- переходники для резьбы (при необходимости);
- кронштейн для крепления бака к стене.
До начала монтажа проводят ревизию имеющихся материальных средств и докупают необходимое.
Требования к монтажу:
- Герметичность бака позволяет устанавливать его в любом месте, но предпочтение отдают участку обратной трубы у самого входа в котел. В этом месте температура теплоносителя около 40–50 градусов (на выходе из котла 90 – 100), что продлит срок службы мембраны.
- Циркуляционный насос располагают ближе к котлу, чтобы не создавать завихрения воды.
- Бак подключают через быстроразъёмное соединение (американку), чтобы его можно было быстро демонтировать для ремонта или замены.
- Перед баком (до американки) монтируют шаровый кран, перекрыв который можно снять бачок, не сливая теплоноситель из всей системы.
- Бачок обязательно крепят к прочному основанию стене, для этого в комплекте есть монтажный кронштейн и хомут необходимо диаметра. Без надёжного крепления при наполнении теплоносителем масса бака может достигать 20–30 кг, что может повредить подводящие трубы.
После монтажа можно проверять систему в действии.
Расширительный бак — обязательная составная часть систем отопления, от конструктивных особенностей которой исходят, выбирая тот или иной вид резервной ёмкости. Установка проста и не потребует настройки при соблюдении важных требований при монтаже.
