Расширительные баки закрытого типа

Система центрального отопления с жидким теплоносителем включает в себя расширительный бак и предохранительный клапан, необходимые для ее защиты от расширения жидкости. Подбор этих элементов – дело проектировщика, но знать, для чего они нужны и как функционируют, обязан каждый домовладелец.

Всякая система отопления или горячего водоснабжения закрытого типа, согласно требованиям безопасности, должна оснащаться оборудованием, предохраняющим ее от разрыва из-за избыточного давления теплоносителя.

Расширительный бак необходим для компенсации увеличения объема жидкости в результате ее теплового расширения. Когда вода в системе остывает, то ее объем уменьшается она снова уходит из расширительного бака. В системах с твердотопливными котлами из соображений безопасности разрешено использовать только открытые расширительные баки.

Предохранительный клапан при превышении давления теплоносителя в системе открывается и выпускает воду наружу, защищая тем самым систему от возможной разгерметизации. Причем выпускает такой объем воды, который является лишним, – система при этом продолжает функционировать.

Расширительные баки закрытого типа

Устройство закрытого расширительного бака подразумевает наличие в его стальном корпусе двух камер, разделенных эластичной резиновой мембраной. По одну сторону этой мембраны находится вода, по другую – воздух. Мембраны в расширительных баках используются двух типов – диафрагменные и баллонные. Последние устроены таким образом, чтобы вода не соприкасалась внутри бака с металлом корпуса, а находилась в резиновом баллоне. Данный тип мембран является сменным. В газовом отсеке расширительного бака находится азот, который закачивается на производстве.

Принцип действия расширительного бака заключается в своевременном приеме жидкого теплоносителя при избыточном давлении в системе. Когда вода занимает некоторый объем бака, то соответственно сжимается, находящийся в ней газ. Для того чтобы эта система работала корректно, необходимо, чтобы объема бака был такой, чтобы вытолкнутой в него воды было достаточно для снижения избыточного давления. Чем больше общий объем теплоносителя, тем больше его вытесняется в результате температурного расширения при нагреве в системе.

В небольших частных домах зачастую используются навесные отопительные котлы, внутри которых уже имеется встроенный расширительный бак, а также предохранительный клапан. Напольные модели встроенного бака, как правило, не имеют. Их необходимо подключать к системе отопления во время ее сборки. Традиционно расширительный бак устанавливают на обратной трубе, подходящей к котлу. Грамотное подключение подразумевает наличие манометра и запорного крана.

Тип и размер расширительного бака определяется проектировщиком системы отопления. Этого требуют и производители котельного оборудования. Гарантию на свою продукцию они дадут только в случае профессионального подключения.

При определении объема расширительного бака учитываются объем жидкости в системе, номинальная температура теплоносителя на подаче, величина перепада между самой высокой точкой системы и местом установки бака. В большинстве небольших частных домов установлены расширительные баки объемом до 10 л.

Кроме систем центрального отопления расширительные баки устанавливаются и в контурах горячего водоснабжения. Место установки – труба подачи холодной воды в накопительную емкость. Наличие расширительного бака позволяет предотвратить срабатывание предохранительного клапана в случае критического увеличения объема воды. Сегодня преимущество отдают современным проточным бакам, в которых постоянно происходит водообмен. Он необходим для предотвращения развития бактерий рода Legionella. Цена таких баков примерно вдвое выше, чем непроточных. Расширительные баки, предназначенные специально для работы в системах горячего водоснабжения, бывают окрашенными в голубой, зеленый или белый цвет. Баки для систем отопления, как правило, красные.

В газовом отсеке расширительного бака должно поддерживаться регламентируемое давление, проверять которое желательно каждый год, перед отопительным сезоном. При проверке давления бак необходимо отсоединить от системы. Если произвести замер давления газа у подсоединенного бака, то манометр покажет давление воды в системе, поскольку оно всегда равно текущему давлению газа. Когда бак отсоединен, газ занимает практически весь объем бака. Чтобы вода не вытекала из системы при отсоединении расширительного бака, перекрывается отсекающий кран. Давление газа в камере бака должен проверять специалист, который производит сервисное обслуживание. При определенном опыте можно делать это и самостоятельно, но нужно точно знать регламентное начальное давление. Оно также должно быть указано в проекте системы отопления. Определенная трудность состоит в том, что производители баков рекомендуют восполнять недостаток газа именно азотом, т.к. этот газ не вступает в окислительные реакции со сталью, из которой изготовлен корпус бака, а также не ухудшает эластичные свойства мембраны. В крайнем случае, можно накачать бак и обычным автомобильным насосом.

Предохранительный клапан

Современные отопительные и водогрейные котлы, как правило, уже оснащены собственным предохранительным клапаном. Однако если вам достался экземпляр без такого клапана, то его можно установить самостоятельно. Место установки предохранительного клапана должно располагаться как можно ближе к выпуску котла. Отсекающего крана между системой и клапаном быть не должно.

Предохранительный клапан работает по принципу перепуска. Кода жидкость расширяется до критических параметров и тем самым повышает давление в замкнутой системе, предохранительный клапан приоткрывается, и избыток теплоносителя выпускается в патрубок, ведущий в канализацию. Чтобы внезапное срабатывание клапана не привело к ожогу людей, находящихся поблизости в этот момент, ни в коем случае нельзя оставлять патрубок предохранительного клапана в отсоединенном положении. Несколько раз в год в целях профилактики необходимо проворачивать колпак клапана, во избежание его прикипания.

Как подбирают расширительный бак?

Объем расширительного бака зависит от:

•  объема теплоносителя; 
•  статического давления; 
•  давления срабатывания предохр. клапана. 

Из всех этих параметров наибольший вопрос у неспециалистов вызывает второй пункт – статическое давление. Однако величина эта определяется довольно просто – это разница уровней наивысшей точки системы и местом подключения расширительного бака.

Прежде всего, проектировщик определяет, как будет работать система предохранения – на основе низкого рабочего давления или высокого. При низком рабочем давлении выбирается расширительный бак большого размера, который сможет принимать достаточное количество расширившегося теплоносителя. Давление срабатывания предохранительного клапана при этом должно быть меньше, чем критическое давление, на которое рассчитаны элементы системы.

Такое решение обеспечивает более надежную работу системы, но обходится дороже за счет высокой стоимости бака большого объема.

Если за основу принято высокое давление, то объем расширительного бака будет небольшим, а давление срабатывания предохранительного клапана выше. Данное решение обходится дешевле, но оказывает более высокую нагрузку на элементы системы, а риск ее разгерметизации и создание аварийной ситуации выше. Отсюда следует вывод, что использование расширительных баков большего размера обеспечивает более надежную работу системы. Оптимальный объем бака может вычислить только специалист и для каждого конкретного случая.

Проверка системы отопления и ввод в эксплуатацию

Испытание системы на герметичность должно проводиться при закрытом осекающем кране, установленном перед входом в расширительный бак. Это необходимо потому, что при систему испытывают под давлением минимум 0,4 Ра (4 бара), на которое не рассчитаны стенки бака.

Перед вводом системы в эксплуатацию нужно установить в расширительном баке т.н. предварительное давление. Для этого бак не должен испытывать никакого давления со стороны системы. В баках объемом несколько литров производители устанавливают давление газа в районе 0,5 бара. Для того чтобы подогнать давление в газовой камере до параметров системы необходимо установить его на уровне статического давления плюс еще 0,2 бара. Так, если разница между самой высокой точкой системы и местом установки бака 6 м, то статическое давление будет равно 0,6 бар. Предварительное давление = 0,6 + 0,2 = 0,8 бар.

На следующем этапе систему заполняют водой до тех пор, пока стрелка на манометре не укажет давление на 0,3 бара превышающее предварительное давление. В случае с приведенным ранее примером это будет 0,8 + 0,3 = 1,1 бар. При этом часть воды вытиснится в бак. В газовой камере уже будет присутствовать давление наполнения равное 1,1 бар, поскольку оно всегда равно давлению в системе.

Рабочее давление в системе равняется давлению срабатывания предохранительного клапана минус 0,5 бара. Для того чтобы его установить, необходимо прежде вывести систему на максимальную рабочую температуру, после чего выключить циркуляционный насос и стравить из нее воздух. Далее необходимо открыть кран подпитки системы холодной водой и довести давление в системе до рабочего (Р(раб) = Р(предохр) – 0,5 бара). Если давление срабатывания предохранительного клапана, к примеру, 3 бара, то соответственно рабочее давление Р(раб) = 3 – 0,5 = 2,5 бара.