Ради стабильности системы необходимы вычисления: как рассчитать расширительный бак для отопления?
Расширительный бак (экспансомат) — важный элемент системы отопления, выравнивающий показатель давления и поддерживающий объем теплоносителя при его температурных расширениях и сжатиях.
Перед установкой прибора, необходимо правильно рассчитать его объём.
Функции расширительного бака
Согласно законам физики, вода при нагревании на 10 градусов, увеличивается в объёме на 0.3%.
Для небольшого количества воды это явление малозаметное, но для тонны или нескольких тонн, которые находятся в отопительной системе, это существенный показатель.
Появление дополнительного объёма воды может повлиять на состояние труб отопления или даже привести к их повреждениям. Для предупреждения такой ситуации устанавливается расширительный бак.
Его функции состоят в следующем:
- Удаляет из системы излишек воды при её нагревании.
- Обеспечивает необходимое давление и предотвращает его скачкообразные повышения (гидроудары).
- Удаляет из отопительной системы воздух, который действует на неё разрушительно.
Воздух, изначально растворенный в воде, при её нагревании начинает активно выделяться (при высокой температуре показатель достигает 90%). Вместе с теплоносителем этот воздух перемещается к баку, где скапливается, а затем выводится вовне.
Разновидности
В зависимости от конструкции делятся на открытые и закрытые.
Открытые
Это резервуары цилиндрической или прямоугольной формы, которые монтируются в верхней точке системы отопления (зачастую на чердаке). Ёмкость подключается к водопроводу для пополнения запаса воды и к канализационной системе для отвода лишнего теплоносителя.
Фото 1. Расширительный бачок открытого типа. Агрегат прямоугольной формы, установлен в верхней точке системы отопления.
Минус данной разновидности оборудования в том, что отсутствует автоматическая регулировка уровня воды. Придётся контролировать количество жидкости в ней визуально, а чтобы добавить воду, открывать вентиль перед входным патрубком. Ещё одно неудобство — сложный монтаж, ведь бак обладает немалым весом, а его придётся поднимать на чердак. Из-за описанных нюансов этот тип оборудования был почти вытеснен баками закрытого типа.
Закрытые
Конструкция шаровидной или овальной формы с двумя камерами внутри: одна для воздуха, а другая — для воды, поступающей из системы отопления. Они отделены друг от друга мембраной, которая представляет собой резиновый резервуар в виде мешка, способный расширяться и сжиматься.
При поступлении воды в первую камеру мембрана растягивается и воздух из второй камеры выходит через специальный клапан. При остывании жидкости мембрана начинает возвращаться в изначальное положение и выдавливает воду обратно в систему отопления.
Фото 2. Достаточно простое устройство расширительного бака закрытого типа. Стрелками указаны составные части.
В зависимости от вида мембраны, различают два типа закрытых расширительных резервуаров:
- Оснащённые несъемной диафрагменной мембраной
Конструкция отличается большой прочностью за счёт изготовления способом холодной штамповки. К тому же баки этого типа обладают антикоррозионной защитой поверхности с внешней и внутренней стороны. Полость бака разделяет на две камеры эластичная мембрана. Теплоноситель поступает из системы в нижнюю камеру. Когда мембрана займёт нужное положение, — окажется на поверхности жидкости, — устройство готово к работе.
- С фланцевым крепежом
Мембрана присоединяется к входному патрубку посредством фланцевого крепежа, что позволяет заменять изношенную мембрану на новую. Теплоноситель находится внутри мембраны и не соприкасается со стенками бака, что даёт возможность не прибегать к антикоррозионным мероприятиям.
Расширительные резервуары закрытого типа часто монтируются рядом с котлами отопления. Второй вариант — установка возле бойлера, если планируется монтаж двухконтурной отопительной системы, предусматривающей горячее водоснабжение.
Как правильно рассчитать объём бачка для систем отопления?
Чтобы правильно рассчитать объем расширительного резервуара, учитывают несколько факторов, которые влияют на этот показатель:
- Ёмкость экспансомата напрямую зависит от количества воды в отопительной системе.
- Чем выше допустимое значение давления в системе, тем меньшего размер бачок вам потребуется.
- Чем выше температура, до которой нагревается теплоноситель, тем больше должен быть объем устройства.
Справка. Если подобрать расширительный резервуар слишком большого объёма, то он не обеспечит необходимого давления в системе. Маленький бак не сможет вместить в себя весь излишек теплоносителя.
Формула расчёта
Vб=(Vс * Z)/N, в которой:
Vc — объём воды в системе отопления. Чтобы рассчитать этот показатель, умножьте мощность котла на 15. Например, если мощность котлоагрегата составляет 30 кВт, то количество теплоносителя будет 12*15 = 450 л. Для систем, где задействуют аккумуляторы тепла, к полученной цифре надо прибавить ёмкость каждого из них в литрах.
Z — показатель расширения теплоносителя. Этот коэффициент для воды составляет 4%, соответственно при расчёте берём число 0.04.
Внимание! Если в качестве теплоносителя используется другое вещество, то берётся соответствующий ему коэффициент расширения. Например, для 10-%-ного этиленгликоля он составляет 4.4%.
N — показатель эффективности расширения бака. Поскольку стенки прибора изготовлены из металла, он может немного увеличиваться или уменьшаться в объёме под воздействием давления. Чтобы вычислить N, понадобится следующая формула:
N= (Nmax—N0)/(Nmax+1), где:
Nmax — максимальный показатель давления в системе. Это число равно от 2.5 до 3 атмосфер, чтобы узнать точную цифру, посмотрите, на какое пороговое значение настроен предохранительный клапан в группе безопасности.
N0 — начальное давление в расширительном резервуаре. Эта величина составляет 0.5 атм. на каждые 5 м высоты системы отопления.
Продолжая пример с котлом мощностью 30 кВт, допустим, что Nmax — 3 атм., высота системы не превышает 5м. Тогда:
N=(3—0.5)/(3+1)=0.625;
Vб = (450*0.04)/0.625 = 28.8 л.
Важно! Объёмы расширительных баков, имеющихся в продаже, соответствуют определённым стандартам. Поэтому не всегда возможно купить бак ёмкостью, точно совпадающей с расчётным значением.
В такой ситуации приобретайте устройство с округлением в бо́льшую сторону, поскольку если объем будет немного меньше необходимого, это может нанести вред системе.
Полезное видео
Посмотрите видео, в котором рассказывается, как подобрать расширительный бак для отопительной системы.
Рекомендации по выбору
- Если требуется бак очень большого объёма, обратите внимание на его габариты: иногда дверные проёмы стандартных размеров не позволяют занести оборудование в помещение. В этом случае приобретите несколько меньших баков, суммарная ёмкость которых равна расчётной цифре.
- При использовании антифриза в качестве теплоносителя расчётное значение объёма рекомендуется умножить на 1.5.
- При объёме бака 20—25 л мощность рециркуляционного насоса составляет 1,2 кВт. Баки 50—60 л устанавливают с насосами 2.0 кВт.
Расчёт объёма бака — несложное, но ответственное мероприятие.
Если вы не уверены, что сделаете все правильно, лучше доверить эту работу профессионалам.
