Специфика закрытой системы отопления: комплектация, расчет расширительного бака и выбор группы безопасности

Рекомендации специалистов

Расширительный бак закрытого типа необязательно устанавливать в наивысшей точке системы.

Главное преимущество мембранных компенсаторов как раз и заключается в возможности его размещения в месте, наиболее удобном для монтажа и эксплуатации.

Маленькие бачки объемом 20-25 литров устанавливают обычно в системы с циркуляционным насосом, мощность которого составляет 1,2 кВт. Увеличения емкости до 20-60 литров приведет к увеличению мощности насоса до 2,0 кВт.

В продаже есть компенсирующие устройства объемом 100-200 литров. Помимо их прямого назначения они могут играть роль накопительного резервуара для теплой воды. Правда, использовать их в таком ключе можно лишь в случае отключения основного источника ГВС на короткий срок.

Типоразмеры расширительных баков занимают довольно широкий диапазон. Среди них попадаются модели с габаритами настолько большими, что стандартные дверные проемы не позволяют внести их внутрь помещения. В такой ситуации лучше одну огромную емкость заменить на несколько маленьких. Главное, чтобы их суммарный объем равнялся расчетному.

Монтаж мембранного устройства

Гидроаккумулятор этого типа устанавливают там, где имеется минимальная вероятность завихрений теплоносителя, поскольку для нормальной циркуляции водяного потока по контуру используется насос.

Правильное положение емкости

При подключении расширительного бака к закрытой системе отопления обязательно нужно учесть расположение воздушной камеры устройства.

Резиновая мембрана периодически растягивается и затем сокращается. Из-за такого воздействия со временем на ней появляются микротрещины, которые постепенно увеличиваются. После этого мембрану приходится заменять новой.

Если воздушная камера такого бака при установке останется внизу, то давление на мембрану усилится за счет гравитационного воздействия. Трещины появятся быстрее, ремонт понадобится раньше.

Разумнее устанавливать расширительный бачок таким образом, чтобы отсек, заполненный воздухом, оставался сверху. Это позволит продлить срок службы устройства.

Особенности выбора места установки

Существует ряд требований, которые нужно учитывать при установке мембранного расширительного бака:

1. Его нельзя ставить вплотную к стене.
2. Следует обеспечить свободный доступ к устройству для его регулярного обслуживания и необходимого ремонта.
3. Подвешенный на стене бак не должен располагаться слишком высоко.
4. Между баком и трубами отопления следует поставить запорный кран, который позволит снимать устройство без полного слива теплоносителя из системы.
5. Трубы, подведенные к расширительной емкости, при настенной установке также нужно прикрепить к стене, чтобы снять возможную дополнительную нагрузку с патрубка бака.

Для мембранного устройства наиболее подходящим местом подключения считается обратный отрезок магистрали между циркуляционным насосом и котлом. Теоретически можно поставить расширительный бачок и на подающей трубе, но высокая температура воды отрицательно скажется на целостности мембраны и сроке ее службы.

При использовании твердотопливного оборудование такое размещение опасно еще и тем, что из-за перегрева в емкость может попасть пар. Это серьезно нарушит работу мембраны и даже может ее повредить.

Помимо запорного крана и “американки” рекомендуется при подключении устанавливать дополнительно тройник и кран, который позволит опустошить расширительный бачок перед отключением.

Настройка прибора перед использованием

Перед установкой или непосредственно после нее необходимо правильно настроить расширительный бак, иначе называемый экспанзомат. Это сделать несложно, но сначала нужно узнать, какое давление должно быть в системе отопления. Допустим, приемлемый показатель составляет 1,5 бар.

Теперь нужно измерить давление внутри воздушной части мембранного бака. Оно должно быть меньше примерно на 0,2-0,3 бар. Измерения проводят манометром с подходящей градацией через ниппельное соединение, которое имеется на корпусе бака. Если необходимо, воздух подкачивают внутрь отсека или стравливают его избыток.

В технической документации обычно указано рабочее давление, которое устанавливается изготовителем на заводе. Но практика показывает, что это не всегда соответствует действительности. Во время хранения и транспортировки часть воздуха могла выйти из отсека. Нужно обязательно провести собственные измерения.

Если давление в баке выставлено неправильно, это может привести к подсосу воздуха через устройство для его отведения. Такое явление вызывает постепенное остывание теплоносителя в баке. Предварительно заполнять мембранный бак теплоносителем не нужно, достаточно просто заполнить систему.

Бак как дополнительная емкость

Современные модели отопительных котлов нередко уже снабжены встроенным расширительным баком. Однако его характеристики далеко не всегда соответствуют требованиям конкретной отопительной системы. Если встроенная емкость слишком мала, нужно установить дополнительный резервуар.

Он обеспечит нормальное давление теплоносителя в системе. Такое дополнение будет актуальным и в случае изменения конфигурации отопительного контура. Например, когда самотечную систему переделывают под циркуляционный насос и оставляют старые трубы.

Это верно и для любых систем со значительным объемом теплоносителя, например, в двух-трехэтажном коттедже или там, где помимо радиаторов имеется теплый пол. Если используется котел со встроенным мембранным баком небольшого размера, установка еще одной емкости практически неизбежна.

Расширительный бак будет уместен и при использовании бойлера косвенного нагрева. Клапан сброса, подобный тому, что устанавливают на электрокотлах, здесь не будет эффективным, экспанзомат – адекватный выход из положения.

Расширительный бак в закрытой системе отопления

Для контроля работы отопительной системы необходимы устройства, обеспечивающие его безопасность. Одним из них является расширительный бак. Он компенсирует избыточное давление, возникающее из-за перегрева теплоносителя. Но перед его монтажом необходим расчет расширительного бака для закрытой системы отопления.

Конструкция расширительного бака

Нормальный показатель давления в закрытой системе отопления частного дома не должен превышать 4-5 атм. В противном случае возрастает вероятность разгерметизации труб и батарей. Для стабилизации рабочего давление в системе отопления закрытого в обязательном порядке устанавливают расширительный бак. Конструктивно он состоит из двух камер – воздушной и водяной. Первая предназначена для компенсации расширения теплоносителя, а вторая подключается к отоплению. В схемах отопления с расширительным баком закрытого типа предусмотрен его монтаж на обратной магистрали перед циркуляционным насосом. Это обусловлено тем, что на эластичную мембрану не должны воздействовать постоянные гидравлические колебания, возникающие в результате работы насоса.

Схема установки расширительного бака

Одним из преимуществ работы закрытой системы отопления является отсутствие прямого контакта с воздухом. Но для компенсации расширения воды необходимо резервное пространство. Именно для выполнения этой задачи делают монтаж расширительного бака для отопления закрытого типа. Перед этим следует правильно рассчитать его характеристики.

• Коэффициент теплового расширения теплоносителя — Е. Для воды это значение равно 0,034 при температуре +85°С;
• Общий объем воды в системе – С;
• Исходное давление – Рнач;
• Максимальное давление – Рмакс;
• Коэффициент заполнения — Кзап.

Последний параметр можно узнать из данных таблицы. Нередко вопрос, почему падает давление в закрытой системе отопления, возникает из-за неправильного выбора расширительного бака.

Таблица для выбора коэффициента заполнения

Предположим, что по предварительным расчетам схемы теплоснабжения с расширительным баком закрытого типа значения этих параметров соответствуют данным из таблицы.

Параметр	Значение
Коэффициент теплового расширения теплоносителя	0,034
Общий объем воды в системе	360
Исходное давление	1,7
Максимальное давление	4

Исходя из этого находим оптимальный коэффициент заполнения. В нашем случае он будет равен 0,5. Дальнейший расчет расширительного бака для теплоснабжения закрытого типа выполняется по формуле:

V=((E*C)/(1-(Рмин/Рмакс)))Кзап

После расчетов находим оптимальный объем расширительного бака. Для стабилизации давления в закрытой системе теплоснабжения частного дома потребуется модель с объемом 40 л.

Объем бака

Для того чтобы провести необходимые расчеты, можно поступить одним из следующих образов:

Можно прибегнуть к услугам специализированных проектировочных компаний, в которых работают высококвалифицированные специалисты

Мастера для расчета используют программное обеспечение, изначально созданное для этих целей.
Возможно самостоятельное создание чертежей
Однако в этом случае необходимо уделить особое внимание всем мелочам и проявить осторожность.
Для выполнения расчетов существуют также онлайн-калькуляторы. Используя их, рекомендуется отнестись с особой внимательностью к результатам и перепроверить их.
Расчеты можно строить на основе собственных наблюдений
Такой вариант является самым неточным, но вполне приемлемым на стадии экономических обоснований.

Формула

На рисунке ниже можно видеть самую лояльную формулу для расчета объема бака:

Формула расчета объема бака

где C – полный объем теплоносителя в отопительной системе (в литрах);

Pa (min) – изначальное давление в баке (в барах);

Pa (max) – максимальный уровень давления в бачке (в барах).

Для вычисления общего объема необходимо учитывать все подключенные устройства (котел, теплые полы и т.д.).

Устройство и функции расширительного бака в отопительном контуре

Функцией расширительного бака в открытом отопительном контуре является прием излишков воды при ее расширении, вследствие нагревания, и возврат в систему при понижении температуры. Емкость не является герметичной, и теплоноситель напрямую контактирует с окружающей средой, поэтому в открытой системе отопления происходит испарение воды. Устройство отличается несложностью конструкции, при необходимости его можно сделать своими руками.

К недостаткам открытой системы можно отнести необходимость постоянного контроля уровня воды, так как она испаряется, опасность замерзания жидкости в расширительном бачке, невозможность использования антифриза в качестве теплоносителя. Кроме того, попадающий в систему воздух вызывает образование воздушных пробок, коррозию внутренних частей и их кавитацию.

В закрытом отопительном контуре расширительный бак изготавливается из металла повышенной прочности. Устройство состоит из двух половинок, герметично завальцованных друг к другу. В конструкции предусмотрен приемный клапан и внутренняя мембрана. При повышении температуры теплоносителя клапан открывается, и в расширительный бачок поступают излишки увеличившегося объема жидкости.

Диафрагма, изготовленная из жаростойкой высокопрочной резины, разделяет его на две части. В верхнюю часть герметичной емкости закачивается газ, в нижнюю часть поступает горячий теплоноситель, сжимающий мембрану и расположенную за ней газовую среду. При остывании рабочей жидкости, вследствие расширения газовой среды, диафрагма выдавливает ее обратно в отопительный контур.

Устанавливать мембранный бак можно горизонтально или вертикально в любом положении.

Работоспособность расширительного бака закрытого типа не зависит от его ориентации в пространстве, чего нельзя сказать о сроке службы. Для продления эксплуатационного периода мембранного бака его лучше располагать таким образом, чтобы воздушная камера оказалась сверху. С течение времени в диафрагме появляются трещины, и пока их размер и количество не достигнет критического уровня, система будет исправно работать при вертикальном размещении емкости. При горизонтальном положении (в случае появления трещин в диафрагме) воздух со своей половины будет быстро проникать в теплоноситель и наоборот, в связи с чем потребуется срочная замена бака.

Параметры бака, расчет и критерии выбора

Характеристиками расширительного бачка для отопления закрытого типа должны удовлетворять эксплуатационным требованиям. Проще всего вычислить объем РБ следующим способом:

• заполнить систему водой;
• слить ее в тарированную емкость, чтобы вычислить объем носителя тепла;
• умножить полученную цифру на коэффициент 0,08.

Расчет объема

Таким образом, для 100 л контура обогрева понадобится бак емкостью 8 л. Другим способом определения объема расширительного бачка для отопления закрытого типа является вычисление по мощности обогрева:

• для получения 1 кВт тепловой энергии в регистрах обогрева используется около 15 л горячей воды;
• зная необходимую для коттеджа тепловую мощность, можно вычислить общий объем теплоносителя;
• после чего, подсчитать объем РБ с указанным коэффициентом.

В профессиональном расчете применяется формула:

V = (V_s х К)/D, где

D – эффективность оборудования;

К – коэффициент расширения;

V_s – объем системы.

В свою очередь эффективность вычисляется по формуле:

D = (P₁ – P₂)/(P₁ + 1), где

P₂ – давление зарядки;

P₁ – максимальное давление.

Для одноэтажного здания давление зарядки соответствует 0,25 бара (2,5 м высотой, соответственно), для двухэтажного дома составит 0,5 бара. Максимальное давление принимают равным характеристикам клапана предохранительного (2,5 бара). Поэтому значение D составит 0,64 или 0,57 для одно-, двухэтажного дома, соответственно.

Например, для системы мощностью 22 кВт (200 м2) потребуется 330 л теплоносителя, объем бака РБ составит 330 х 0,04/0,64 = 20,6 л.

Устройство и принцип действия бачка

Мембранные герметичные резервуары значительно удобнее открытых сосудов в эксплуатации. Для систем ХВС промышленность выпускает гидроаккумуляторы (ГА) синего цвета, стабилизирующие давление внутри них. В обогревательных контурах применяется красный расширительный бачок для отопления закрытого типа (РБ), исключающий «завоздушивание» контура и необходимый для отвода увеличившейся в объеме воды при нагревании.

Конструкция

Мембранные баки имеют схожее устройство, отличающееся деталями:

ГА – внутри гидроаккумулятора размещена резиновая груша, повторяющая контурами внутреннюю камеру;

Конструкция гидроаккумулятора

РБ – расширительный бачок для отопления закрытого типа разделен резиновой перегородкой пополам (эластичный материал обычно завальцован в фальцевое соединение двух половинок корпуса).

Конструкция бака расширительного

В 90% случаев РБ имеет цилиндрическую форму, однако существуют модификации в форме таблетки для небольших объемов теплоносителя. Во время нагрева воды происходит расширение жидкости, лишний объем поступает внутрь бака.

Материал мембраны имеет расчетную эластичность, при снижении давления выталкивает рабочую жидкость обратно в контуры отопления. Поэтому для врезки достаточно сделать ответвление тройником, смонтировать на патрубке РБ.

Принцип действия РБ

Материалы

В ГА применяются мембраны из пищевой резины, форма которых полностью исключает контакт воды со стенками металлического корпуса. В РБ мембрана сделана из технической резины, внутренняя поверхность бака покрыта антикорром.

Таким образом, ГА и РБ не являются взаимозаменяемыми устройствами, предназначены для разных эксплуатационных условий. Если смонтировать в контур обогрева синий бак, не рассчитанный на горячую воду, снизится ресурс системы. При установке красного бака в линию ХВС вода перестанет удовлетворять санитарным нормам.

Комплектация открытой системы отопления

Минимальная комплектация отопления

Помимо насоса в открытой системе отопления следует подобрать и другие компоненты. От правильности выбора будет зависеть работоспособность и эффективность всей схемы теплоснабжения.

Для правильного расчета открытой системы отопления в первую очередь вычисляется ее номинальная мощность. Если теплоизоляция здания хорошая – можно взять соотношение, что на 10 м² площади потребуется 1 кВт тепловой энергии. Для более точного расчета рекомендуется воспользоваться специальными программами. С их помощью можно составить корректную схему открытого теплоснабжения, вычислить оптимальные характеристики ее компонентов.

Для минимальной комплектации отопительной системы понадобятся такие элементы:

• Котел;
• Расширительный бак;
• Трубопроводы;
• Радиаторы и батареи.

Требования к последним двум невысокие. Чаще всего для обустройства теплоснабжения применяют полимерные трубы. Но специалисты рекомендуют для разгонного стояка использовать стальную трубу. Это объясняется высокой температурой в этой части системы отопления открытого типа для частного дома.

Выбор котла для открытого отопления

Виды котлов для открытого отопления

В первую очередь необходимо предупредить, что установка газовых и электрокотлов для открытой системы отопления запрещена. Нередко в системе образуются воздушные пробки, которые негативно повлияют на работу оборудования и могут привести к аварийным ситуациям. Поэтому единственной альтернативой остаются твердотопливные модели или котлы, работающие на дизельном топливе.

Установка котла должна выполняться согласно всем требованиям. Он располагается в отдельном помещении, где нельзя хранить топливо. Котельная должна иметь принудительную циркуляцию воздуха. Для оптимизации работы оборудования рекомендуется установка сэндвич-дымоходов.

Помимо этих факторов существуют специфические требования для нормальной адаптации котла открытой системы теплоснабжения:

• Нельзя устанавливать котлы длительного горения. Они рассчитаны для низкотемпературного режима работы системы. В таком случае расширение теплоносителя будет недостаточно для циркуляции;
• Если в системе не установлена насосная группа – необходим отдельный монтаж обратного клапана;
• Котел в системе теплоснабжения открытого типа для частного дома должен располагаться в самой низкой точке схемы.

Если в комплектацию оборудования не входит температурный датчик – его следует установить отдельно. Для точности измерения он монтируется на подающей трубе непосредственно после котла.

Модели расширительных баков для открытой системы

Схема установки и конструкция расширительного бака

Для компенсации теплового расширения теплоносителя и своевременного контроля его уровня необходим монтаж расширительного бака для открытого отопления. Он располагается в самой высокой точке системы и может выполнять сразу несколько функций.

Сначала выполняется расчет оптимального объема расширительного бака открытого типа для систем отопления. Он должен составлять как минимум 5% от количества теплоносителя в системе. В стандартной конструкции есть 3 патрубка, которые выполняют следующие функции:

• Входящий патрубок. С его помощью происходит подключение расширительного бака к открытой системе отопления. Обычно его диаметр на 1 размер меньше, чем у разгонного стояка, к которому выполняется монтаж. Поэтому необходим переходник;
• Труба циркуляции. Через нее горячая вода поступает дальше по магистрали;
• Сигнальный патрубок. Необходим для оповещения о критическом снижении уровня теплоносителя. При открытии крана из него не идет вода – следует дополнить систему.

Способы установки расширительного бака

Дополнительно можно модернизировать расширительный бак для открытого теплоснабжения. В некоторых случаях он может выполнять функцию узла подпитки. Для этого необходим дополнительный патрубок, который подключается к водопроводу. При критическом снижении объема горячей воды можно оперативно дополнить систему, открыв запорную арматуру.

Существует несколько схем монтажа расширительного бака. Для теплоснабжения открытого типа с насосом он может монтироваться на дальнем стояке. Такой вариант применяется редко, так как эффективность подобной схемы крайне низка. Чаще всего расширительный бак устанавливается на ближнем стояке для своевременного контроля состояния отопления.

Расширительный бак для отопления открытого типа: характеристика устройства

Открытый расширительный бак для отопления имеет простую конструкцию в виде прямоугольной или цилиндрической емкости, оснащенной крышкой, которая предотвращает попадание частиц грязи в систему. Расширитель должен иметь патрубок, к которому будет подводиться труба от системы отопления. Емкость также должна быть оснащена сливным краном, который понадобиться для отведения жидкости в канализацию, в случае накопления ее в больших объемах.

Для безопасной эксплуатации расширительный бак должен иметь переливную трубу для отведения лишней воды в сливную сеть в случае переполнения бака. Также к нему должна быть подведена труба водоснабжения для пополнения системы отопления водой.

Расширительные баки для отопления открытого типа могут быть изготовлены из любого материала. Это может быть листовая сталь, нержавейка или пластик. Главным условием является то, что он должен быть термостойким, поскольку теплоноситель нагревается до высоких температур.

Строение расширительного бака мембранного типа: 1 – металлический корпус, 2 – патрубок, 3 – мембрана между двумя камерами бака, 4 – камера, заполняемая теплоносителем, 5 – воздушная камера, 6 – ниппель

Принцип работы расширительного бачка системы отопления

Принцип работы бака заключается в следующем. Разогретая до значительной температуры жидкость начинает увеличиваться в объеме, тем самым способствуя повышению давления в системе. Излишки жидкости выдавливаются в расширительный бак, где она будет находиться до момента остывания, после чего самотеком возвратится обратно с систему отопления. Данный процесс выполняется циклично.

Расширительный бак для системы отопления открытого типа оснащен несколькими патрубками:

• для соединения расширительной трубы, через которую поступает теплоноситель;
• для циркуляционной трубы, что отводит воду из системы;
• контрольной трубы, предназначенной для регулировки наполненности системы и
• ликвидации из нее воздуха;
• переливной трубы, для удаления излишков жидкости.

Также конструкцией предусматривается запасной патрубок с краном, через который вода сбрасывается при ремонте системы.

Принцип работы расширительного бака системы отопления

В случае достижения жидкостью максимального уровня, вода будет поступать через переливную трубу в канализацию, в случае подключения к ней. Если на переливе установлен патрубок с краном, необходимо периодически проверять уровень воды в баке простым открытием запорной арматуры. При установке расширительного бака для отопления, его можно оснастить реле верхнего и нижнего уровней, которые могут подавать звуковой или световой сигнал, когда жидкость доходит до максимального уровня в точке перелива, или минимального.

Поскольку расширительный бак не является герметичным, часть жидкости, прибывая в контакте с воздухом, испаряется, что требует ее компенсации для нормальной работы системы. Это происходит при непосредственном участии человека, который должен контролировать объем воды в системе и, при необходимости, пополнять его.

Достоинства и недостатки открытого расширителя

Главными преимуществами расширительного бака системы отопления открытого типа является простота конструкции и полная автономность устройства, работа которого не зависит от работоспособности системы. Все процессы в нем происходят согласно естественному круговороту, без использования насосного и прочего оборудования. Также радует доступная цена расширительного бака для отопления открытого типа, которая стартует от 1500 руб.

К недостаткам такой емкости можно отнести:

• необходимость теплоизоляции бака для снижения потерь тепла;
• монтаж дополнительных трубопроводов, что портит эстетичный вид;

Расширительный бак имеет довольно простую конструкцию

• не герметичность резервуара;
• необходимость периодического пополнения воды в системе в результате испарения жидкости. Поскольку вода непосредственно контактирует с воздухом, это может стать причиной возникновения коррозии стальной емкости, что приведет к уменьшению теплоотдачи, появлению шума и снижению периода ее эксплуатации.

В частном доме расширительный бак отопления открытого типа устанавливается в чердачном помещении, лестничном проеме или специально оборудованном боксе, который устанавливается на крыше дома. При достаточной высоте здания его можно расположить внутри жилого помещения в санузле или хозкомнате.

Расширительную емкость устанавливают рядом с котлом отопления