Розширювальний бак для системи опалення будинку

При побудові рідинної системи опалення ви обов'язково зіткнетеся з необхідністю вибору розширювального бака. Для чого він потрібен і яка його роль у системі опалення будинку, ми обговоримо в цій статті. Також наведемо розрахунок, за допомогою якого можна підібрати необхідний бак для вашої системи.
Для опалення, в якому використовується рідина в якості теплоносія, критичним є її властивість розширюватися при зміні температури. В герметичному замкнутому контурі теплове розширення води здатне багаторазово збільшити тиск, що загрожує проривом труб, радіаторів та виходом з ладу інших елементів. Тому обов'язковим і невід'ємним конструктивним елементом опалення стає розширювальний бак, здатний компенсувати теплове розширення або звести його вплив на немає, являясь своего рода буферной ёмкостью.

Для чого потрібен розширювальний бак

Вода в контурі опалення постійно змінює температуру. В котлі нагрівається, в радіаторах віддає частину тепла. Однак теплове розширення не позначається на загальному обсязі, який коливається біля деякого середнього значення. Набагато більші зміни обсягу відбуваються при зміні параметрів роботи котла, зміні цільової температури і, природно, у момент запуску системи восени і відключення навесні.

У момент запуску обігріву в будинку теплоносій нагрівається приблизно на 60-75 градусів і істотно збільшується в об'ємі, при цьому обсяг труб, котла та радіаторів не змінений, і воді діватися нікуди. Розширювальний бак як раз і потрібен, щоб прийняти в свій обсяг надлишок води так, щоб при зменшенні температури повернути воду назад в труби. Тобто компенсує недолік обсягу системи.
Які конструкції для цього використовують

Конструктивно розширювальний бак представляє собою об'ємний резервуар, який здатний прийняти необхідний об'єм води і при необхідності повернути.

Є два варіанти реалізації:

- відкритий;
- закритий або мембранний.

В першому випадку і система опалення, в якій встановлено такий бак, називається відкритою. Бак не герметичний, має вихід у зовнішнє середовище. У зв'язку з цим він встановлюється в самій верхній точці контуру опалення, щоб рідина під дією гравітації не переповнювала його і не виливалася через край.

Спочатку при наповненні системи холодну воду наливають через бак або спеціальний патрубок біля котла, щоб вона заповнила всі радіатори, труби, котел. Сам резервуар наповнюється лише на третину об'єму. Після запуску котла вода нагрівається і розширюється, зайвий обсяг надходить в розширювальний бачок. Основне завдання правильного вибору обсягу полягає в тому, щоб при максимальному нагріві теплоносія надлишковий обсяг уміщався в ньому з запасом.

Основні переваги відкритої конструкції:

- простота реалізації. Це може бути зварений з листового металу куб або будь-який відповідний за експлуатаційними характеристиками резервуар;
- можливість контролювати рівень теплоносія в системі, або доповнювати його відбирати за необхідності. У разі різкого перегріву теплоносія не буде ніяких ризиків або обмежень, вода просто виллється за край, а точніше, в спеціально передбачений патрубок для зливу;
- через бак відводиться зайве повітря і гази, здатні створити газовий кишеню в радіаторах.

Недоліки:

- сам бак є основною причиною випаровування теплоносія, його не можна закривати герметично;
- не завжди доступна установка в самій верхній точці, або це просто не ефективно.

Закритий, герметичний розширювальний бак можна встановлювати в будь-якій точці контуру опалення. Найчастіше вибирають позицію недалеко від циркуляційного насоса або безпосереднього введення обратки в котел, по якій тече вже остигає теплоносій.

Конструктивно він виконаний у вигляді герметичній ємності достатнього обсягу. Всередині неї розташовується гумова еластична мембрана, що розділяє простір всередині резервуара на дві камери, не сполучені безпосередньо один з одним.

При утворенні зайвого об'єму води в трубах вона надходить в бак і починає тиснути на мембрану. У другій камері є тільки повітря, який на відміну від води здатний стискатися, причому багаторазово. Зайвий обсяг води здатний цілком вступити в розширювальний бак і залишатися в ньому до тих пір, поки температура води в системі знову не знизитися. Як тільки це сталося, тиск, створюване на мембрану повітрям, виштовхує воду назад, заповнюючи недолік.

Переваги мембранного бака:

- естетичний зовнішній вигляд;
- встановлюється практично в будь-якій точці системи;
- не вимагає обслуговування, крім заміни мембрани, якщо це передбачено інструкцією;
- герметичний і довговічний.

Недоліки:

- висока вартість;
- складнощі з вибором.

Вибір оптимального варіанту

Основний вибір стосується конструкції розширювального бака. Відкритий варіант підходить для систем опалення з природніше циркуляцією, коли є можливість розширювальний бачок розмістити на горищі і забезпечити до нього безпосередній доступ. Це простий і надійний варіант, який, однак, вимагає до себе більшої уваги в ході експлуатації.

Мембранний розширювальний бак обійдеться дорожче, зате позбавить від цілого ряду проблем. Немає потреби постійно перевіряти рівень рідини, доповнювати її або турбуватися про переповнення. Однак для цього слід спочатку гранично уважно поставитися до його вибору. Мембранний бак ідеально підходить для опалення з примусовою циркуляцією.

Далі важливо визначити корисний об'єм бака, мінімальний обсяг, необхідний для компенсації теплового розширення води в системі. Розрахунок виконується за допомогою формули:

ΔV = βΔtV0

де ΔV — розрахункове збільшення об'єму води в системі, V0 — обсяг труб, радіаторів і котла, β — коефіцієнт об'ємного розширення води або використовуваного антифризу, Δt — зміна температури води від початкової до максимальної експлуатаційної. V0 — в даній формулі визначає обсяг теплоносія в системі при початковій температурі. Важливе уточнення, адже і отримане значення лише корисний об'єм. Крім труб, радіаторів і теплообмінника котла слід врахувати всі інші елементи, аж до використовуваного циркуляційного насоса.

Для відкритого розширювального бака достатньо збільшити отримане значення приблизно на третину або на 40%, щоб отримати необхідний обсяг. Запас дозволить врахувати наповнення самого бака і запас на випадок перевищення температури або утворення газових кишень в радіаторах.

Для мембранного розрахунок ускладнюється. Враховуються робочі тиску в опаленні. Бак спочатку налаштовується в камері з повітрям на конкретне тиск:

ΔV = βΔtV0 / (1 - (1 + Pmin) / (1 + Pmax))

де Pmin/Pmax — відношення мінімального початкового тиску в атмосферах, необхідного в повітряній камері бака, до максимального тиску, можливого в ході експлуатації. Отримане значення округлюється з збільшенням. Бак можна вибрати з доступних у продажі, але обсяг повинен бути більше числа, обчисленого за формулою. Простіше і надійніше зупинитися на попередньому значенні і, знаючи наперед робочий тиск в системі, звіритися з рекомендаціями інструкції.