Принцип работы расширительного бачка: Расширительный бак отопления. Принцип работы. Давление мембранного бака.

Как работает расширительный бачок для отопления закрытого типа и для чего он необходим?

Система отопления, являясь сложной инженерной конструкцией, состоит из множества элементов, имеющих различное функциональное назначение. Расширительный бачок для отопления — одна из важнейших частей контура отопительной системы.

Содержание

• 1 Для чего необходим расширительный бачок в системе отопления?
• 2 Виды отопительных систем
• 3 Устройство и принцип действия
• 4 Расчёт расширительных баков
• 5 Производители и цены

Для чего необходим расширительный бачок в системе отопления?

При нагревании теплоносителя, в котле и контуре системы отопления значительно повышается давление ввиду температурного увеличения объёма теплонесущей жидкости. Учитывая, что жидкость является практически несжимаемой средой, а отопительная система герметична, данное физическое явление может привести к разрушению котла или трубопроводов. Проблему можно было бы решить установкой простого клапана, который может стравливать избыточный объём горячего теплоносителя во внешнюю среду, если бы не один немаловажный фактор.

Жидкость при охлаждении сжимается и на место сброшенного теплоносителя в контур отопления проникнет воздух. Воздушные пробки – головная боль любой системы отопления, из-за них циркуляция в сети становится невозможной. Поэтому необходимо спускать воздух из радиаторов отопления. Постоянное же добавление нового теплоносителя в систему весьма затратно, подогрев холодной воды обходится гораздо дороже подогрева теплоносящей жидкости, пришедшей в котёл по обратному трубопроводу.

Эту проблему решает установка так называемого расширительного бака, который представляет собой резервуар, подключённый к системе одной трубой. Избыточное давление в расширительном бачке отопления компенсируется его объёмом и позволяет обеспечить стабильную работу контура. Внешне бачки расширительные для системы отопления, исходя из результатов расчёта и вида отопительного контура, различны по своим форме и размеру. В настоящее время выпускаются баки различных форм, от классических цилиндрических баков до так называемых «таблеток».

Виды отопительных систем

Существуют две схемы отопительных сетей здания — открытая и закрытая. Открытая (самотёчная) система отопления используется в централизованных отопительных сетях и позволяет напрямую забирать воду на потребности горячего водоснабжения, что невозможно в частном домостроении. Такой прибор располагают в верхней точке контура отопительной системы. Помимо нивелирования перепадов давления расширительный бачок отопления выполняет функцию естественной сепарации воздуха из системы, так как имеет возможность сообщения с наружной атмосферой.

Таким образом, конструктивно такое устройство представляет собой компенсационный бак системы отопления, не находящийся под давлением. Иногда по ошибке открытой могут называть систему с гравитационной (естественной) циркуляцией теплонесущей жидкости, что в корне неверно.

При более современной закрытой схеме применяют расширительный бачок системы отопления закрытого типа со встроенной внутренней мембраной.

Иногда такой прибор могут называть расширительный бачок вакуумный для отопления, что тоже справедливо. Такая система предусматривает принудительную циркуляцию теплоносителя, воздух из контура при этом отводится через специальные краны (клапаны), установленные на отопительных приборах и вверху трубопроводов системы.

Устройство и принцип действия

Конструктивно закрытый расширительный бак в системе отопления представляет собой резервуар цилиндрической формы с установленной внутри мембраной из резины, которая разделяет внутренний объём сосуда на воздушную и жидкостную камеры.

Мембраны бывают следующих типов:

• баллонного, при этом внутри резинового баллона находится теплоноситель, снаружи – воздух или азот под давлением;
• в виде диафрагмы, делящей внутренний объем расширительного бака для закрытой системы отопления на две части – с водой и закачанным воздухом или газом.

Давление газа настраивается для каждой системы в индивидуальном порядке, который описывает прилагаемая к таким приборам как расширительный бачок для отопления закрытого типа инструкция. Некоторые производители в конструкции своих расширительных баков предусматривают возможность замены мембраны. Такой подход несколько повышает первоначальную стоимость прибора, зато впоследствии, при разрушении или повреждении мембраны стоимость её замены будет ниже цены нового расширительного бака.

С практической точки зрения форма мембраны никак не влияет на эффективность работы приборов, следует лишь отметить, что в баллонный расширительный бак закрытого типа для отопления вмещается несколько больший объём теплонесущей жидкости.

Принцип работы их также одинаков – при росте давления воды в сети за счёт расширения при нагревании, мембрана растягивается, сжимая находящийся по другую сторону газ и позволяет попасть внутрь бака излишкам теплоносителя. При остывании и, соответственно, падении давления в сети, процесс проходит в обратном порядке. Таким образом, регуляция постоянного давления в сети происходит в автоматическом режиме.

Нужно заострить внимание на том, что если купить расширительный бачок системы отопления наугад, без необходимого расчёта, то стабильности работы отопительной сети будет добиться весьма сложно. При значительно большем, чем необходимо, размере бака не будет создаваться требуемое для системы давление. В случае же если бак будет размера меньше требуемого, то он не сможет вместить избыточный объём теплонесущей жидкости, что может вылиться в создание аварийной ситуации.

Расчёт расширительных баков

Чтобы провести расчет расширительного бака для отопления закрытого типа сначала необходимо посчитать общий объём системы, складывающейся из объёмов трубопроводов контура, отопительного котла и приборов отопления. Объёмы котла и радиаторов отопления указываются в их паспортах, а объём трубопроводов определяется методом умножения площади внутреннего поперечного сечения труб на их протяжённость. Если в системе присутствуют трубопроводы разных диаметров, то следует определить их объёмы по отдельности, а затем сложить.

Дальнейший для таких приборов, как расширительный бачок для отопления закрытого типа расчет проводится по формуле V = (Vс х k) / D, где:

Vс – объём теплонесущей жидкости в системе отопления,
k – коэфф. объёмного теплового расширения, принимаемый для воды 4%, для 10% этиленгликоля – 4,4%, для 20% этиленгликоля – 4,8%;
D — показатель эффективности мембранного блока. Обычно он указывается производителем или его можно определить по формуле: D = (Рм – Рн) / (Рм +1), где:
Рм – максимально возможное давление в сети отопления, обычно оно равно предельному рабочему давлению предохранительного клапана (для частных домов редко превышает значения 2,5 – 3 атм.)
Рн – давление начальной накачки воздушной камеры расширительного бака, принимается как 0,5 атм. на каждые 5 метров высоты контура отопительной системы.

В любом случае следует считать, что расширительные бачки для отопления должны обеспечивать увеличение объёма теплоносителя в сети в пределах 10%, то есть при объёме теплоносящей жидкости в системе 500 л., объём вместе с баком должен составлять 550 л. Соответственно, необходим бачок расширительный системы отопления объёмом не менее 50 литров. Такой метод определения объёма весьма приблизителен и может вылиться в излишние затраты на покупку расширительного бака большего объёма.

В настоящее время в интернете появились онлайн калькуляторы для расчёта расширительных бачков. В случае использования для подбора оборудования таких сервисов, необходимо провести расчеты минимум на трёх сайтах, чтобы определить, насколько корректен алгоритм вычисления того или иного интернет-калькулятора.

Производители и цены

В настоящее время проблема купить бачок расширительный для отопления заключается лишь в правильном подборе типа и объёма прибора, а так же в финансовых возможностях покупателя. На рынке представлен широкий выбор моделей приборов как отечественных, так и иностранных производителей. Однако следует отметить, что если на такие приборы как расширительный бачок закрытого типа для отопления цена при покупке будет гораздо ниже, чем у основных конкурентов, то от такого приобретения лучше отказаться.

Невысокая стоимость указывает на ненадёжность производителя и низкое качество используемых при его изготовлении материалов. Зачастую таковой является продукция из Китая. Как и на все остальные товары, на качественный расширительный бачок для отопления цена не будет иметь значительной разницы порядка двух – трёх раз. Добросовестные производители используют примерно одинаковые материалы и разница в цене схожих по параметрам моделей порядка 10-15% обусловливается лишь локацией производства и ценовой политикой продавцов.

Хорошо зарекомендовали себя в этом сегменте рынка отечественные производители. Установив современные технологические линии на своём производстве они добились выпуска продукции, по своим параметрам не уступающей лучшим мировым брендам при более низкой стоимости.

Следует учитывать, что важно не только расширительный бак для отопления закрытого типа купить, требуется также правильная его установка.

Имея необходимые навыки при соблюдении инструкции возможна его самостоятельная установка. Если же у мастера остаются какие-либо сомнения на счёт своих познаний, то лучше всего обратиться к профессионалам для гарантированно стабильной работы сети отопления и исключения возможных неисправностей.

Расширительный бак открытого типа для отопления

Содержание:

1. Особенности применения расширительного бака
2. Назначение расширительного бачка
3. Типы расширительных баков
4. Открытые расширительные баки
5. Закрытые расширительные баки

Расширительные баки для систем теплоснабжения устанавливают для компенсации температурных изменений объема теплоносителя в замкнутых системах теплоснабжения. Еще в школе на уроках физики изучают, что вода при нагревании существенно увеличивает удельный объем, а поскольку контур замкнут, то ему необходимо куда-то деваться. Бак не только примет излишнюю жидкость, образовавшуюся при нагревании, но и восполнит ее недостаток при охлаждении.

Когда расширительное устройство отсутствует, в случае повышения температуры гидравлическое давление в системе возрастает и поскольку вода обладает несжимаемостью, становится возможным разрушение отопительной конструкции.

Особенности применения расширительного бака

Применение расширительного бака, такого как на фото, обосновано тем, что нагрев воды на 10 градусов приводит к увеличению ее объема на 0,3%. Таким образом, когда температура теплоносителя в системе возрастает с 10-15°С до 80-95°С, тогда ее объем станет больше примерно на 2,4-2,8%. При количестве жидкости в системе, равной 100 – 300 литрам, разница может достичь от 2,5 до 8 литров воды. А это немалое количество теплоносителя, который спрятать в трубах и радиаторах невозможно.

Требуется дополнительная емкость, а точнее расширительный бак достаточного объема и подходящего типа. В него при нагревании будет направляться излишняя вода и наоборот из устройства в систему станет поступать теплоноситель в случае охлаждения жидкости.

Назначение расширительного бачка

Расширительное устройство необходимо:

• для временного удаления избытка теплоносителя из системы при нагревании воды и для водостока, когда превышен максимальный уровень бака;
• для возврата теплоносителя в отопительную систему при его охлаждении;
• для поддержания в контуре необходимого гидростатического давления путем регулировки объема воды;
• для накопления и удаления воздуха и паров из жидкого теплоносителя, которые начинают появляться в процессе его нагрева. Так в воде содержится некий объем воздуха: он составляет на один литр до 40 миллиграммов. Когда вода прогревается, почти 90% этого воздуха имеет вид пузырьков. Расширительный бак отводит лишний воздух в атмосферу.

Типы расширительных баков

В зависимости от особенности конструкционного решения эти устройства бывают следующих типов:

• открытый расширительный бак для отопления;
• закрытый расширительный бак со сменной или несменной (диафрагменной) мембраной.

Открытые расширительные баки

Расширительный бак открытого типа для отопления имеет преимущества и недостатки. Эти устройства монтируют в верхней точке отопительной конструкции (главного стояка), как правило, в чердачных помещениях и они представляют собой емкость цилиндрической или прямоугольной формы открытого или полуоткрытого вида. Чаще всего бак выглядит как параллелепипед, сделанный из листовой стали и обязательно теплоизолированный от окружающего воздуха.

В расширительные баки для отопления открытого типа на определенном уровне вваривают или другим способом прикрепляют контрольную трубу, предназначенную для слива жидкости в канализацию или на улицу в случае превышения допустимого уровня (прочитайте также: «Открытая и закрытая система теплоснабжения — преимущества и недостатки в сравнении»).

Недостатки, которые имеет расширительный бак открытого типа для отопления – это, прежде всего, его открытость (контакты с атмосферным воздухом) и большие размеры. Поскольку устройство открыто или полуоткрыто, отмечается значительная испаряемость воды из системы теплоснабжения, а значит, требуется постоянный контроль над уровнем теплоносителя. В случае его недостатка следует своевременно пополнять объемы жидкости.

Наличие открытой конструкции у расширительного бака приводит к дополнительному поступлению воздуха в отопительную систему, что вызывает повышенную коррозию отдельных ее элементов. Следует отметить, что такого типа устройства сейчас можно встретить в жилых постройках, эксплуатируемых на протяжении не одного десятка лет.

Чтобы смонтировать расширительный бак для отопления открытого типа и обеспечить его надежную теплоизоляцию потребуются дополнительные усилия и финансовые расходы, поскольку необходимо укрепление перекрытия и покупка материалов для утепления и прочее.

Закрытые расширительные баки

Совет: Используйте наши строительные калькуляторы, и вы выполните расчеты строительных материалов быстро и точно.

Закрытый мембранный расширительный бак системы отопления для конструкций, обеспечивающих теплоснабжение, представляет собой металлическую закрытую емкость, имеющую овальную или шарообразную форму. Внутри устройства располагаются две камеры, разграниченные герметичной мембраной. Одна из них предназначается для жидкого теплоносителя, вторая является воздушной – в ней имеется клапан, в функции которого входит поддержание в камере давления на нужном уровне.

Когда первая камера заполняется носителем тепла, мембрана начинает прогибаться и тем самым в воздушной части бака создается избыточное давление (детальнее: «Как контролировать давление в расширительном бачке отопления – особенности системы»). Когда данный параметр достигает определенного уровня, клапан приоткрывается и воздух покидает камеру.

Расширительные устройства мембранного типа выпускают в двух конструкционных решениях:

• в несменном варианте — с диафрагменной мембраной;
• в сменном варианте — баки фланцевого типа.

Расширительные бачки диафрагменного типа состоят из двух частей корпуса, который изготавливают из углеродистой стали методом глубокой холодной штамповки. По периметру двух камер в процессе сборки закрепляют мембрану. Изнутри поверхность бака покрыта влагостойкой эпоксидной краской, а снаружи – эмалью, часто красного цвета.

Изначально вторая часть закрытого расширительного устройства заполнена воздухом таким образом, что он полностью на 100% занимает его объем. В процессе нагрева теплоносителя его излишки поступают в жидкостную камеру, а воздушная часть в это время сжимается. В ней возрастает давление, регулирующее объем жидкости в системе теплоснабжения. Некоторые производители заполняют воздушную камеру азотом под давлением, которое равно давлению воды в отопительной системе.

Фланцевого типа мембранный бак оснащают сменной мембраной, горловину которой закрепляют к конструкции отопления при помощи сланца с патрубком. У такого расширительного устройства отсутствует соприкосновение теплоносителя с внутренними стенками, поскольку жидкость поступает только в мембрану. По этой причине нет смысла использовать особое покрытие для внутренней части. При необходимости мембрану можно сменить на новое изделие. Читайте также: «Как подобрать расширительный бачок для отопления – виды, правила расчета».

Монтировать расширительный бачок такого типа удобно – его разрешается устанавливать в непосредственной близости от нагревательного котла (современные небольшие по мощности агрегаты выпускают, в том числе, с встроенными расширительными устройствами).

Расширительные баки закрытого типа обладают следующими достоинствами:

• Теплоноситель в них не контактирует с воздухом. В результате жидкость из них не испаряется, а трубы и радиаторы не окисляются.
• Вероятность перелива воды через край устройства приближается к нулю (если установлен расширительный бачок для отопления открытого типа это происходит довольно часто).
• Удобный монтаж практически в любом месте (за исключением трубопровода сразу за насосом).
• Низкая вероятность образования воздушных пробок.
• Безопасность при эксплуатации и надежность в работе при небольших финансовых расходах.

При расчете бака нужно учитывать ряд моментов:

• объем устройства зависит от емкости отопительной системы;
• когда для теплоснабжения требуется высокая температура, устанавливают изделие большего объема;
• чем меньше разница в высоте между местом монтажа бака и наивысшей точкой системы, тем меньшей емкости бак можно использовать.

Посмотрите видео расчета расширительного бака системы отопления:

Расширительные баки — Боб Вила

Схема расширительного бака: SupplyHouse.com

Этот пост был предоставлен вам SupplyHouse.com. Его факты и мнения принадлежат BobVila.com.

Домовладельцы, стремящиеся максимально увеличить эффективность и срок службы своих систем отопления и охлаждения, могут рассмотреть возможность установки расширительного бака как простого и недорогого средства регулирования давления воды и предотвращения дорогостоящего повреждения других компонентов, включая трубы.

Что такое расширительный бак?

Расширительный бак предназначен для сброса давления как в системах питьевого водоснабжения, так и в закрытых водяных системах отопления. Это гарантирует, что в трубах поддерживается постоянное давление, чтобы они не повреждались из-за избыточного давления. «Расширительный бак в системе отопления — это бесценный компонент, который защищает всю систему от повышенного давления и объема, вызванного нагревом», — утверждает Дэниел О’Брайан, технический эксперт интернет-магазина SupplyHouse.com.

«При нагревании вода расширяется, — объясняет О’Брайан. «В закрытой системе отопления места в трубах и котле ровно столько. Если вода занимает больше места и ей некуда деваться, давление возрастет и, возможно, повредит систему, как правило, в ее самых слабых местах, пока не произойдет утечка или даже разрыв трубы. Расширительный бак предназначен для снятия напряжения, тем самым увеличивая срок службы компонентов всей вашей системы отопления».

Возможно, пришло время позвонить профессионалу

Получите бесплатную оценку стоимости ремонта без каких-либо обязательств от лицензированных специалистов по ОВКВ рядом с вами.

Найдите местных профессионалов

+

Расширительный бак Extrol на 4,4 галлона на SupplyHouse.com

Расширительные баки работают, выравнивая давление во всей системе. Расширительный бачок представляет собой небольшой бак, разделенный на две части резиновой диафрагмой. Одна сторона подсоединяется к трубам системы отопления и содержит воду. Другая сторона сухая и содержит сжатый воздух, настроенный примерно на 12 фунтов на квадратный дюйм. По мере поступления горячей воды в систему отопления давление в системе увеличивается. При повышении давления мембрана в расширительном бачке опускается. Это сжимает воздух в резервуаре, создавая больше места для поступления лишней воды. Это сбрасывает избыточное давление в системе и предотвращает повреждение труб в системе.

Установка расширительного бака

Установка расширительного бака — это относительно простой процесс, который обычно может быть выполнен менее чем за час опытным мастером. Однако некоторые местные строительные нормы и правила могут требовать установки лицензированным сантехником, поэтому вам следует проконсультироваться с муниципальным строительным отделом, прежде чем приступать к какой-либо установке.

Реклама

Выбор расширительного бака

Расширительные баки различаются по емкости: от баков, вмещающих всего два галлона, до больших баков, вмещающих несколько сотен галлонов. Чтобы определить размер, необходимый для вашей системы, интернет-магазин SupplyHouse.com предлагает удобный калькулятор размера расширительного бака на своем веб-сайте. Используйте его, чтобы определить размер и модель расширительного бака, который лучше всего подходит для вашей системы.

Стоимость расширительных баков

Цены на расширительные баки начинаются примерно от 30 долларов США для небольших бытовых резервуаров и поднимаются до 800-1000 долларов США для больших коммерческих резервуаров. Ведущие бренды включают расширительные баки Extrol производства Amtrol, которые используются для водяных систем отопления; серия Watts ET и расширительные баки Bell & Gossett HFT, предназначенные для использования с закрытыми водяными системами отопления; и расширительные баки Therm-X-trol для использования с открытыми системами питьевой воды.

Обслуживание расширительного бака

Если в вашем доме уже установлен расширительный бак, вы можете периодически проверять его, чтобы убедиться, что бак работает. Чтобы проверить, правильно ли работает расширительный бачок, просто положите руку на бачок и почувствуйте его температуру. Верхняя часть резервуара должна быть теплой на ощупь, а нижняя часть резервуара должна иметь комнатную температуру. Если весь бак теплый, вероятно, бак полностью заполнен горячей водой, что происходит только при выходе из строя диафрагмы. В этом случае бак необходимо немедленно заменить.

Интернет-магазин SupplyHouse.com предлагает большой выбор расширительных баков и аксессуаров от ведущих производителей отрасли. Чтобы узнать больше, посмотрите видео ниже или посетите сайт SupplyHouse.com.

Возможно, пришло время позвонить профессионалу

Получите бесплатную оценку ремонта без каких-либо обязательств от лицензированных специалистов по ОВКВ рядом с вами.

Найдите местных профи

+

машиностроение — Как работает расширительный бачок?

спросил 4 года, 2 месяца назад

Изменено 2 года, 9 месяцев назад

Просмотрено 4к раз

$\begingroup$

Я знаю, что гидравлическая система образует замкнутый контур. При включении котла температура воды будет повышаться и расширяться. Поскольку эта система образует замкнутый контур, у горячей воды нет объема для расширения. Следовательно, давление внутри системы увеличится, и при значительном увеличении давления может произойти взрыв. Для поддержания постоянного давления устанавливается расширительный бак, который сдерживает увеличение объема воды по мере ее расширения при нагревании.

Расширительный бак разделен на два отсека, разделенных диафрагмой. С одной стороны вода, с другой воздух. Первоначально давление воздуха равно давлению в системе. Когда вода нагревается, ее давление увеличивается. В конце концов, давление превышает давление воздуха, в результате чего диафрагма изгибается в воздушном пространстве, сжимая воздух. Поскольку воде позволяют расширяться, это означает, что давление в системе поддерживается постоянным. С другой стороны, давление воздуха увеличилось, потому что его объем уменьшился. Теперь, большее повышение температуры воды будет увеличивать ее давление. Горячая вода не сможет протолкнуть диафрагму сильнее, если давление воды не превысит давление воздуха, что означает, что давление в системе не поддерживается постоянным. Я ошибаюсь?

• машиностроение
• гидромеханика
• ОВКВ

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Лучше думать об этом с точки зрения объема, чем давления. Суть в том, что воздух сжимаем, а вода нет.

При нагревании вода должна расширяться. Если он находится в закрытом контейнере, то он может сделать это только путем деформации контейнера, что создает очень большие напряжения, которые являются причиной повышения давления. Другими словами, создаваемое давление является функцией жесткости контейнера. По сравнению с этим давление, создаваемое сжатием воздуха небольшой частью его исходной точки, довольно мало.

Таким образом, речь идет не столько о поддержании постоянного давления в системе, сколько о том, чтобы дать воде куда-то уйти по мере ее расширения, что не требует растяжения твердых частей системы.

$\endgroup$

$\begingroup$

Основы показаны ниже.

Предположим, что воздух является идеальным газом и процесс изотермический. В герметичном отсеке давление газа будет увеличиваться по мере уменьшения объема (и наоборот). При открытом отсеке давление газа останется постоянным.

Давление воды в баке будет суммой давления диафрагмы и давления газа.

$\endgroup$

$\begingroup$

Устройство, используемое для нагрева бытовой питьевой воды примерно до 120 ^$\circ$ F (50 ^$\circ$ C), обычно называют водонагревателем. Для нагрева воды выше этой температуры используется устройство, называемое бойлером.

Водогрейные котлы обычно требуются для нагрева систем горячего водоснабжения и могут работать от низкого давления до макс. 160 фунтов на кв. дюйм (1100 кПа).

Паровые котлы подают пар в паровую систему, которая используется только для отопления.

Паровой котел низкого давления или отопительный паровой котел может работать при максимальном давлении 15 фунтов на кв. дюйм (103 кПа). Паровой котел высокого давления (в соответствии с ASME) работает при давлении более 15 фунтов на квадратный дюйм (103 кПа).

Водогрейные котлы высокого давления и высокой температуры, которые превышают указанные выше, находятся на производственных предприятиях, в больницах и т. д. Для этих типов котлов потребуются усиленные безнапорные расширительные баки.

$\endgroup$

$\begingroup$

Для бойлеров нельзя использовать расширительный бак. Вы бы использовали паровой барабан. Расширительный бак предназначен для насосов, которые пульсируют (особенно поршневые насосы). Разница заключается в конструкции:

Паровой барабан

(Источник)

На границе жидкость-пар обычно происходит расширение. Вода получает достаточно тепловой энергии, чтобы расширить водяные трубы. Однако спускной стакан большего диаметра имеет другие свойства теплопередачи, и поэтому вода опускается внутрь этой трубы.

Любое расширение направляется к конденсатору из-за этого расширения. Разности плотностей между нагретым паром и охлажденной жидкостью достаточно, чтобы преодолеть потери давления в системе и прогнать пар вперед.