Расширительный бак отопления: как подобрать объём, настроить давление и проверить мембрану

Зачем системе отопления расширительный бак

Вода практически несжимаема, но её объём меняется с температурой. В герметичной системе отопления дополнительному объёму некуда деться.

Без компенсирующего объёма даже небольшое температурное расширение вызвало бы очень быстрый рост давления. В реальной системе лишний объём принимает мембранный бак.

Как устроен мембранный расширительный бак

Внутри корпуса находятся две среды, разделённые эластичной мембраной.

Когда вода нагревается и её объём увеличивается, она входит в бак и сжимает газовую камеру. При остывании газ расширяется и вытесняет часть воды обратно в систему.

Предзаряд создаётся ещё до заполнения системы водой. У многих небольших баков заводская настройка может быть около 1-1,5 бар, но это не означает, что заводское значение подходит любой системе.

Как выглядит неисправный или неправильно настроенный бак

Как подобрать объём расширительного бака

Нельзя выбирать бак только по мощности котла или площади дома. Основные исходные данные:

• полный объём теплоносителя в системе;
• минимальная и максимальная температура;
• тип теплоносителя: вода или гликолевая смесь;
• предзаряд бака;
• давление заполнения холодной системы;
• допустимое максимальное давление;
• настройка предохранительного клапана;
• статическая высота над точкой подключения бака.

Сначала определяют объём температурного расширения:

где Vsystem - общий объём теплоносителя, а e - относительное увеличение объёма между холодным и максимальным расчётным состоянием.

Но номинальный объём бака должен быть больше самого объёма расширившейся воды. Вся геометрическая ёмкость бака не является полезной: часть объёма всегда занимает сжатый газ.

Как определить объём воды в системе отопления

Это одна из самых неудобных величин при реконструкции старого дома.

Самая большая ошибка - считать только радиаторы и забыть 1000-1500 метров труб тёплого пола или большой буфер.

Какое давление должно быть в расширительном баке

Здесь важно различать три величины.

Для типовой закрытой системы давление заполнения делают немного выше корректно выбранного предзаряда, чтобы в холодном состоянии в бак уже вошёл небольшой резерв воды.

Производители систем поддержания давления часто используют разницу порядка нескольких десятых бара между предзарядом и минимальным давлением заполнения. Но конкретное значение нужно брать из методики производителя и учитывать высоту системы.

Как статическая высота влияет на давление

В приближённой бытовой оценке 10 метров водяного столба соответствуют примерно 1 бар.

Если от бака до верхней точки заполненной системы около 6 метров, статическая составляющая около 0,6 бар.

Предзаряд должен быть достаточным, чтобы в верхней части системы при холодном состоянии сохранялось положительное давление и не возникали проблемы с воздухоотделением и циркуляцией.

Как правильно проверить давление в расширительном баке

Главная ошибка - приложить автомобильный манометр к ниппелю при заполненной системе и принять показание за предзаряд.

Давление воды через мембрану уже сжимает газ. Такое измерение не показывает исходный P0.

1. 1

   Остановите источник тепла

   Система должна остыть до безопасной температуры.

2. 2

   Изолируйте бак или систему

   По предусмотренной обвязке и инструкции оборудования.

3. 3

   Снимите давление с водяной стороны

   В точке подключения бака давление теплоносителя должно быть 0 бар по манометру.

4. 4

   Измерьте ниппель

   Используйте исправный манометр подходящего диапазона.

5. 5

   Настройте предзаряд

   До расчётного значения для конкретной системы.

6. 6

   Верните систему в работу

   Заполните до правильного холодного давления, удалите воздух и проверьте цикл нагрева.

Как понять, что мембрана расширительного бака порвана

Проверка ниппеля

Если при кратковременной проверке ниппеля вместо газа появляется вода, мембрана или разделительный элемент потерял герметичность.

Предзаряд быстро исчезает

Если бак правильно накачан при нулевом давлении воды, но спустя короткое время снова теряет газ, проверяют ниппель и герметичность газовой камеры.

Бак полностью заполнен водой

При потере предзаряда мембрана может сместиться так, что почти весь бак займёт вода. Номинальные 12 или 18 литров тогда перестают выполнять свою функцию как полезный компенсационный объём.

Встроенный расширительный бак газового котла

Настенные котлы часто имеют встроенный бак. Его номинального объёма может хватать для небольшой радиаторной системы, но не для любой системы, подключённой к котлу.

Полезный объём может оказаться недостаточным после добавления:

Когда нужен дополнительный расширительный бак

Дополнительный бак ставят не потому, что «два надёжнее одного», а когда суммарной полезной ёмкости недостаточно.

Несколько баков, подключённых к одной гидравлической системе, могут работать совместно, если их предзаряд и схема подключения согласованы.

Где правильно подключать расширительный бак

В гидравлике точка подключения мембранного бака является точкой, относительно которой работа циркуляционного насоса не создаёт изменения статического давления, так называемой point of no pressure change.

Для закрытых систем типовая инженерная практика и профильные нормы предусматривают подключение расширительного оборудования к обратной линии в районе всасывающей стороны циркуляционного насоса.

Но для бытового котла приоритет всегда имеет заводская гидравлическая схема и инструкция конкретного оборудования.

Нужен ли отсечной кран

Сервисная арматура удобна, потому что позволяет проверить или заменить бак без полного слива системы. Но конструкция должна исключать случайную эксплуатацию отопления с отключённым расширительным баком.

Расширительный бак для воды и антифриза

Гликолевые теплоносители имеют другие физические свойства и обычно большее объёмное расширение, чем чистая вода при сопоставимом температурном диапазоне.

Поэтому при переходе с воды на незамерзающий теплоноситель нужно заново проверить:

• объём расширительного бака;
• совместимость мембраны с конкретной смесью;
• допустимую концентрацию гликоля;
• характеристики циркуляционного насоса;
• вязкость и гидравлическое сопротивление;
• требования производителя котла.

Например, отдельные серии отопительных баков Caleffi допускают водно-гликолевые растворы с ограниченной производителем концентрацией. Это характеристика конкретной модели, а не универсальное разрешение для любого бака.

Почему при проблеме бака срабатывает предохранительный клапан

Предохранительный клапан не должен участвовать в нормальной компенсации температурного расширения.

После сброса и последующего охлаждения воды в системе становится меньше. Манометр показывает низкое давление, пользователь снова подпитывает систему, и цикл повторяется.

Частая подпитка приносит в систему новую воду и кислород, поэтому оставлять такую ситуацию на весь отопительный сезон не стоит.

Если давление падает: всегда ли виноват расширительный бак

Нет. Падение давления в холодной системе без предшествующего резкого роста может иметь другие причины.

Типичные ошибки с расширительным баком