Экспанзомат для отопления устройство и принцип работы

Подбираем объем бака.

Подобрать расширительный бак поможет понимание основных функций, которые он выполняет.
Основная задача экспанзомата (как еще его называют от англ. «expanse» – расширять) – забирать на себя избыточный объем теплоносителя, который образуется в результате теплового расширения.

На сколько же увеличивается в объем воды, как основного теплоносителя при нагревании?

При нагревании воды с 10 о С до 80 о С ее объем увеличивается примерно на 4%. Нельзя также забывать, что закрытый расширительный бак состоит из двух частей, в одну из которых поступает избыток расширяющегося теплоносителя, а в другую под давлением закачан газ или воздух.

Учитывая устройство расширительного бака, его объем рекомендуется подбирать как 10 – 12% от объема всей воды в отопительной системе дома:

• в трубах;
• в отопительных приборах;
• в теплообменнике котла;
• небольшой начальный объем воды, которая с начальной температурой под давлением попадает в сам бак (статическое давление в системе обычно выше, чем давление воздуха в экспанзомате).

Назначение, конструктивные и эксплуатационные особенности

Экспанзомат – это устройство, предназначенное для компенсации расширившегося при нагревании теплоносителя. Другими словами: если данный резервуар не будет предусмотрен, расширившейся под воздействием температуры жидкости будет некуда деваться и она разорвет трубы, радиаторы, теплообменник котлоагрегата, создав опасность взрыва.

Кроме этого, какой бы ни была герметичной СО, теплоноситель из нее все равно испаряется. Снижается его количество в контуре, что значительно уменьшает эффективность обогрева жилища. Мембранный расширительный бак для отопления позволяет пополнить объем жидкости, сохраняя необходимую герметичность в системе.

Конструкция данного устройства состоит из стального, устойчивого к коррозии бака, в котором посередине находится эластичная диафрагма. В данном резервуаре установлен золотник, для накачки необходимого давления, клапан безопасности и патрубок подключения прибора к СО.

Настраиваем бак для работы в системе отопления.

Для настройки экспанзомата воспользуемся рекомендациями известного немецкого производителя подобного оборудования компании Reflex.

Подробную инструкцию можно скачать, кликнув правой кнопкой мыши по ссылке: «Инструкция по монтажу и обслуживанию мембранных расширительных баков Reflex».

Здесь же мы приведем основные принципы настройки бака.

Настраивая бак, мы имеем дело с разными видами давлениями, которые нужно согласовать друг с другом:

Pст– статическое давление системы (равно высоте столба воды, обусловленное, в свою очередь, высотой системы отопления от точки подсоединения бака до верха последнего самого верхнего элемента);

P– давление воздуха в воздушной камере бака;

Pнач – начальное давление подпитки;

Pрасш– давление, создаваемое в системе в результате расширяющейся в объеме воды;

Pкон– давление, которое создается в результате дополнительной подпитки во время выведения системы отопления на верхний рабочий режим по температуре. (Когда в системе участвует давление расширения);

Pкл– давление предохранительного клапана (для частных домов 3 бара);

Pмакс– максимальное рабочее давление, на которое рассчитан самый чувствительный элемент системы (обычно теплообменник котла).

Устройство и функции расширительного мембранного бака системы отопления

Базовый мембранный бак для отопления имеет довольно сложную конструкцию. Если обычный экспанзомат открытого типа собственник может самостоятельно изготовить, используя в работе сварочный аппарат, болгарку и листовой металл, то расширительный мембранный бак для отопления зачастую приобретают в готовом виде в магазине. Это может быть бак расширительный для отопления Reflex, характеризующийся достойными потребительскими характеристиками, или экспанзомат от другого проверенного производителя, параметры работы которого удовлетворяют требованиям контура. Про выбор контура и монтаж отопления в частном доме можно прочитать здесь.

Традиционно мембранный расширительный бак системы отопления цена которого составляет около ста долларов для модели емкостью 80 литров имеет следующую конструкцию:

• стальной корпус;
• мембрана, разделяющая экспанзомат на две части;
• штуцер (используется для закачки воздуха под давлением);
• фланец (применяется для подсоединения магистрали подачи теплоносителя к корпусу гидрофора).

При должном уровне эксплуатации и правильном подборе, расширительный бак отопления прослужит в системе довольно долгий период времени. Однако в случае поломки, баки расширительные мембранные для систем отопления подлежат ремонту лишь в том случае, если они оснащены сменной мембраной. Таким образом, по параметру ремонтопригодности их превосходит открытый расширительный бак для отопления, ведь его в случае протечки можно быстро запаять и восстановить.

Однако по функциональности, бачок расширительный для отопления открытого типа купить который можно в специализированном магазине, уступает мембранному экспанзомату. В контуре мембранный бак для отопления принцип работы которого состоит в компенсации теплового расширения воды, выполняет следующие функции:

1. защита контура от гидроударов;
2. предотвращение протечек радиаторов, трубопроводов и соединений в результате скачков давления;
3. обеспечение долговечности отопительных приборов;
4. регулирование давления теплоносителя в системе;
5. сброс воздуха;
6. способствование бесперебойной и надежной работе котла.

Что нужно сделать перед настройкой бака

Все перечисленные виды давления должны быть представлены в барах (1 бар = 10 м). Возьмем за основу двухэтажный дом с высотой отопительной системы 4 м.

Бак должен быть отсоединен от системы отопления или перекрыт краном. Давление в водяной камере должно быть сброшено. При закачке воздуха, давление системы не должно оказывать своего влияния, в противном случае бак не удастся настроить.

То же самое обязательно нужно сделать, когда перед началом отопительного сезона вы проверяется давление в баке, или же когда у вас есть подозрения, что бак перестал работать – прохудилась резиновая груша.

Слева мы предлагаем схему подключения бака к системе отопления.

Есть ли разница, как устанавливать бак: водяным патрубком вверх или вниз? С точки зрения его работы и динамики изменения давления в системе отопления разницы никакой нет. Но вот с точки зрения его работы: в случае неисправности мембраны (когда она прохудилась) – разница есть.

Если бак подключить к системе отопления водяным патрубком вверх, то в случае неработоспособности мембраны бак не сможет отдать воду системе, хотя будет наполнен водой.

А если его подключить наоборот (водяным патрубком вниз), то даже в неисправном виде расширительный бак все еще сможет отдать теплоноситель.

Настройка бака.

Начинаем с Pст = 4 / 10 = 0,4 бар;

Далее нам нужно создать давление P (накачать воздух в соответствующую камеру расширительного бака).

Какое давление P необходимо накачивать? Воспользуемся формулой от компании Reflex:

P = Pст+ 0,2 бар, или P = 0,4 + 0,2 = 0,6 бар.

Согласно рекомендациям Reflex P > или = 1 бар.

Поскольку высота дома у нас небольшая и сумма Pст и P меньше 1 бара, принимаем значение P = 1 бар.

Устанавливаем бак в систему или открываем запорную арматуру.

Затем открываем вентиль подпитки и создаем начальное давление в системе Pнач.

До какого значения? В этом нам помогут следующие рекомендации:

Pнач > или = P + 0,3 бара или Pнач = 1 + 0,3 = 1,3 бар.

Назначение закрытых бачков

Все они, независимо от объемов, производительности, предназначены для нивелирования расширения теплоносителя (специальных жидкостей, воды), которое происходит при повышении его температуры.

Делается это для того, чтобы избежать разрушительных гидроударов, повреждений фитингов, арматуры, разрыва труб систем отопления, выдавливания прокладок.

Пример: теплоноситель (вода) расширяется на четыре процента с повышением температуры до 95 °С. Чего вполне хватает для выхода инженерной системы из строя.

Устройство и компоненты экспанзомата

Любое подобное современное изделие состоит из следующих конструктивных элементов:

• корпуса;
• камеры для теплоносителя;
• газовой камеры, куда закачивается обычный воздух или инертный газ;
• мембраны.

Вариант наполнения газовой камеры инертным газом является более предпочтительным, ведь обеспечивает емкости большую долговечность. Но обычный воздух более доступный.

Мембрана изготавливается из эластичных материалов, поэтому способна изменять свое положение при увеличении или уменьшении температуры теплоносителя. Этот элемент конструкции бывает диафрагменного или баллонного типа, при этом принцип действия у них аналогичный.

Подсоединение баков к отопительной системе происходит с помощью специального патрубка. Для закачивания газа предусмотрен клапан. Емкости закрытого типа типа изготавливаются в горизонтальной или вертикальной компоновке, что облегчает комплектацию системы отопления.

Задачи, функции и принцип работы

Чтобы понять необходимость установки подобных агрегатов, необходимо рассмотреть те функции, которые выполняют указанные экспансоматы. Повышение температуры внутри котла на каждые 10 градусов Цельсия приводит к увеличению объема нагревающейся жидкости приблизительно на 0,3%.

Простейшие математические подсчеты дают понять, что доведение жидкости-теплоносителя до температуры кипения (100 градусов) приведет к увеличению общего объема воды приблизительно на 3%. Это достаточно существенный объем, который может серьезно повлиять на функционирование всей системы в целом. Поэтому и используют специальное устройство, призванное компенсировать температурное расширение жидкости.

Устройство и принцип работы экспансомата.

Таким образом, расширительный бак для отопления выполняет сразу несколько важных функций:

• удаление лишних объемов воды в водосток при достижении определенного уровня наполняемости;
• пополнение объемов воды при ее утечке либо при падении температуры;
• сохранение необходимого уровня гидростатического давления посредством добавления или удаления соответствующих объемов теплоносителя;
• сбор воздуха и паров воды, которые выделяются в котле при повышении температуры жидкости.

В любой отопительной системе, которая в качестве жидкости-теплоносителя использует обычную воду, постоянно присутствует определенный процент воздуха. Как заявляют специалисты, в 1л трубопроводной воды содержится 40 мг воздуха, который находится в растворенном состоянии.

Однако при увеличении температуры растворимость его несколько ухудшается, что приводит к выделению порядка 90% в виде воздушных пузырьков. Бачки открытого типа позволяют вывести излишки воздуха в атмосферу.

Недостатки

При всем многообразии выполняемых функций, расширительный бак для отопления обладает некоторыми отрицательными качествами:

• большие размеры, что может затруднить их расположение в помещении;
• уменьшение стойкости различных приборов, труб и радиаторов к коррозии;
• стенки данного отопительного оборудования в определенных количествах расходуют тепло.

В зависимости от конструктивных особенностей расширительные баки подразделяются на две основные группы: открытые и закрытые. Как подобрать тот, который подходит вам, рассмотрим дальше.

Рекомендации по выбору емкости

Важнейшей особенностью, на которую следует обращать внимание при выборе модели расширительного бачка, является объем ее резервуара. Для закрытых систем с небольшим контуром, объем теплоносителя в котором не превышает 150 л, вместительность рассчитать несложно.

Так, она должна составлять:

• при использовании в качестве теплоносителя воды — 10% от объема всей системы отопления (например, если этот показатель равняется 100 литрам, то расширительный бачок должен вмещать не менее 10 литров);
• при использовании в качества теплоносителя гликолевой жидкост-и — 15% от объема системы отопления.

В последнем случае емкость должна быть внушительней из-за большего коэффициента расширения указанного антифриза.

Объем бака для более вместительных систем, по контуру которых циркулирует более 150 л, удобнее всего вычислить, используя параметр общего объема системы и таблицу для подбора бака.

Чтобы вычислить общий объем системы, можно использовать такие способы:

1. Измерить объем теплоносителя, циркулирующего во всех отдельных элементах системы (котла, радиаторов, трубопроводов) с последующим суммированием полученных результатов. Этот способ отличается высокой трудозатратностью, но в тоже время является наиболее точным.
2. Умножить каждый киловатт мощности котла на 15, приняв, что в среднем на 1 кВт приходится около 15 л теплоносителя. Этот способ отличается простотой, но следует помнить о том, что доверять результату можно только, когда есть уверенность в правильном подборе нагревательного элемента для системы.
3. Слить всю воду из системы и заново заполнить ее, подсчитав необходимый литраж.

Также для расчета необходимого объема бачка можно воспользоваться формулами или онлайн калькулятором. Для чего необходимо знать объем теплоносителя, его температуру и давление в системе.

Способ с формулами более сложный и полученный в результате вычислений объем будет не существенно отличаться от грубого расчета, приведенного выше. Более того, найденное значение предстоит округлить в большую сторону.

Наиболее практичным решением при выборе станет расширительный бачок, предназначенный для систем отопления закрытого типа, оснащенный предохранительным клапаном.

Причина в том, что при забросе давления до критических норм приспособление вступит в работу и стравит его. То есть указанный клапан способен существенно повысить безопасность всей системы отопления.

При покупке емкости следует учитывать то, что для обозначения расширительных баков, использующихся для отопления, чаще всего применяется красная краска.

Такая особенность поможет отличить нужное изделие от других подобных, к примеру, схожих размерами и формой бачков для водоснабжения – гидроаккумуляторов, которые преимущественно покрываются синей эмалью.

Но при необходимости можно найти резервуары различных расцветок, что поможет разместить нужный в любом помещении без снижения его эстетических качеств.

Также следует обращать внимание при выборе на качество материалов, использованных при производстве корпуса емкости, мембраны. И наличие гарантии на приобретаемое оборудование и руководства по монтажу и подключению его в систему.

Как осуществить монтаж?

Каких-либо существенных ограничений, влияющих на место установки расширительного бачка в системе, нет. Все же установку желательно производить в любой удобной точке обратной магистрали имеющейся системы отопления.

Причина в том, что там теплоноситель прохладнее. А это позволяет существенно продлить ресурс расширительной емкости, ее мембраны.

Кроме того, если установить бачок неподалеку от твердотопливного котла, то в определенных ситуациях в камеру для теплоносителя может попасть пар. В результате чего емкость потеряет способность производить компенсацию расширения теплоносителя.

Установка резервуара может осуществляться двумя способами. К ним относятся монтаж:

Но следует понимать, что первый вариант предназначен только для случаев, когда расширительная емкость имеет умеренный объем.

Не следует экономить на подключении бака к системе отопления.

Так указанная процедура должна выполняться с применением:

• отсекающего крана с, так называемой, «американкой» — этот элемент конструкции позволит оперативно вывести резервуар с эксплуатации, а при необходимости заменить его, причем не дожидаясь остывания теплоносителя;
• тройника с краном для слива, что позволит перед заменой бака быстро его опустошить;
• манометра для измерения давления;
• предохранительного клапана или ниппеля для регулировки давления внутри оборудования.

Подключение расширительного бачка

Место для монтажа такого бака выбирают там, где забор избыточного теплоносителя будет максимально эффективным.

Выясняя, как правильно установить расширительный бак в открытую систему отопления, нужно обратить внимание на три важных момента:

• выбрать самую высокую точку контура;
• поместить бак непосредственно над котлом отопления, чтобы их можно было соединить вертикальной трубой;
• обеспечить перелив на случай аварии.

Требования объясняются особенностями функционирования самотечных систем отопления. Горячий теплоноситель перемещается от котла по трубам и достигает расширительного бака, потеряв значительную часть тепловой энергии.

Остывшая вода естественным образом перетекает по трубам в теплообменник для нового нагрева. Расположение бака в наиболее высокой точке позволяет удалять из теплоносителя пузырьки воздуха, попавшие в систему.

Рассчитать вместительность бака для открытой системы просто. Измеряют общий объем теплоносителя в контуре, 10% от этого показателя составит искомую цифру. Чаще всего расширительный резервуар устанавливают на чердаке.

Это особенно удобно, если нужна большая емкость, ведь для нормальной работы самотечной системы может понадобиться значительное количество теплоносителя. А расширительный бак малого размера можно поставить даже на кухне под потолком, если это позволяет правильным образом связать его с отопительным котлом.

Если же устройство пришлось поставить на чердаке, нужно позаботиться о его утеплении. Это особенно важно, если чердак не отапливается. Хотя теплоноситель и поступает в бак уже остывшим, не стоит пренебрегать возможностью сохранить часть тепловой энергии. В дальнейшем для нагрева понадобится меньше времени и топлива, что заметно сократит расходы на отопление.

Для подключения расширительного бака и перелива нужно провести в котельную две трубы. Перелив обычно подключают к канализации, но иногда владельцы дома решают просто вывести трубу наружу, аварийный сброс производится наружу.

После того, как место для установки расширительного бачка выбрано и рассчитан его объем, нужно найти и установить подходящую емкость. Небольшие баки крепят на стене с помощью кронштейнов или хомутов.

Вместительные емкости нужно устанавливать на полу. Герметично закрывать такой бак не нужно, но крышка все же понадобится. Она необходима, чтобы защитить теплоноситель от мусора.

Часть воды из открытой системы испаряется, потерянный объем необходимо восполнять. Теплоноситель обычно доливают в открытый контур именно через расширительный бак.

Этот момент нужно учесть при выборе места для монтажа устройства. Не всегда удобно носить воду ведром на чердак. Проще заранее предусмотреть установку подающей трубы, которая ведет к расширительному баку.

Техническое обслуживание при эксплуатации

Нужно помнить, что при перерывах в использовании баки, как и другие компоненты системы отопления, следует опустошать с последующей просушкой. Игнорировать этот пункт не следует, так как его несоблюдение приведет к появлению коррозии и снижению сроков эксплуатации.

При использовании любого закрытого бака владельцам регулярно следует выполнять ряд несложных операций.

К которым относятся:

• периодические осмотры на предмет выявления коррозии, механических повреждений – такая процедура должна производиться дважды в год;
• проверка давления в системе, что выполняется через каждые полгода;
• периодические осмотры целостности мембраны – такие операции производятся согласно рекомендациям производителя.

А кроме того, на протяжении всей эксплуатации пользователям придется соблюдать требования относительно допустимых норм температуры и давления.

Для ремонта резервуаров следует использовать исключительно оригинальные комплектующие, так как это обеспечит не только нужную производительность, но и безопасность использования.

С правилами и особенностями подбора расширительного бачка для отопительных систем открытого типа ознакомит следующая статья, прочитать которую стоит владельцам домов с открытыми контурами отопления.

Как выбрать мембранный бак

Мембранные баки бывают овальной формы и плоские с диафрагмой. Второй вариант более компактный, его можно установить между стеной и внутренней отделкой. Таким образом, вы сэкономите место в вашем доме. Главным параметрам такого бака является необходимый объем жидкости. Его предварительно рассчитывают.

От качества и параметров мембраны зависит срок службы бака.

Основные характеристики мембраны:

1. Материал, из которого изготавливают мембрану.
2. Рабочие температуры и давление.
3. Диффузионная устойчивость.

Баки, которые используют для отопления окрашивают красным цветом, а тем, которые применяются для системы водоснабжения окрашивают в синий.