Расширительный бак для отопления открытого типа: виды, устройство, назначение + пример расчета

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 мембранный бак закрытого типа

Учитывая функциональные особенности расширительного резервуара, можно выделить два вида конструкции, по которым различают вышеописанные устройства:

Открытый, главным минусом которого является необходимость утепления прибора.

В противном случае такое оборудование, часто устанавливающееся на крыше, просто замерзает вместе с соединяющей его трубкой, что может привести к взрыву всей системы отопления.

Закрытый, который является более современным вариантом бака.

Принцип работы

При незаполненной ёмкости эластичная мембрана занимает небольшую часть объёма, в противовес воздуху, который оккупирует оставшуюся долю. После того, как вода достаточно нагрелась, она попадает в щель между мембраной и корпусом, находясь там до остывания. После снижения температуры уменьшается и объем теплоносителя, который потом выдавливается назад в систему сжатым воздухом бака.

Описание устройства

Расширительный бак имеет герметичный металлический корпус и внутреннюю резиновую мембрану. Она разделяет бачок на две части — воздушную камеру с заполненным газом (азотом) и водную, для поступающего теплоносителя.

Фото 1. Расширительный бачок Cash Acme с резиновой мембраной внутри, разделяющей устройство на две части.

Снизу имеется отверстие для того, чтобы подключать бак к общей системе, а вверху корпуса расположен ниппель, который служит для регулирования давления воздуха.

Справка! Чтобы компенсировать расширения теплоносителя при нагревании, можно использовать этиленгликолевую смесь, с величиной концентрации максимум 50%.

Объём

Неправильно подобранный объём расширительного бака может привести к проблемам при эксплуатации отопительной системы. В слишком маленьком резервуаре будет часто срабатывать предохранительный клапан, выпуская теплоноситель наружу, а чересчур большой объём послужит причиной лишних финансовых затрат и нецелесообразным захватом свободного пространства.

Внешний вид

Расширительные баки могут быть двух типов установки:

горизонтальные;
вертикальные.

Обычно их корпус имеет капсулоподобную или плоскую форму объёмом от 1 до 10 000 литров с возможностью дополнительного крепления.

Достоинства:

безопасность, включая чистоту воды;
небольшие эксплуатационные расходы;
лёгкий монтаж и возможность установки в какой угодно части дома;
надёжность и удобство в использовании;
предотвращение перелива жидкости из бака;
эксплуатация при любом виде воды;
сохранность тепла без потерь;
минимальный приток воздуха;
натуральная резина мембраны, которая допускается и при питьевом водоснабжении;
долговечность бака, благодаря отсутствию прямого контакта с водой и воздухом.

Недостатки:

нарушение герметичности стыков может привести к завоздушиванию системы отопления;
проблематичность размещение резервуаров большого объёма;
необходимость дополнительного крепления.

Монтаж компенсационных ёмкостей

Установка расширительных баков проводится в соответствии с правилами монтажа и зависит от типа отопительной системы.

Открытые системы

Схема установки расширительных бачков в открытых отопительных системах

Главное требование, которое предъявляется к системе обогрева открытого типа – быстрый подъем расширяющегося теплоносителя в верхнюю точку системы и возможность его движения по трубам самотёком. При этом воздух из контура также поднимается вверх. Устанавливая расширительный бак в верхней точке системы, успешно решают оба условия.

Сама компенсационная ёмкость для этого случая представляет собой водяной бак с открытым верхом, в дно которого врезан патрубок для подключения напорной ветки отопления. Монтаж устройства выполняется как сваркой стальных труб, так и соединением полипропиленовых элементов при помощи паяльника

Важно только обеспечить необходимое проходное сечение трубопровода

Закрытая система

Место расширительной ёмкости в закрытой системе отопления

В отоплении с закрытым контуром монтаж расширительного бака требует соблюдения определённых правил:

монтаж допускается проводить только при плюсовой температуре;
подключение расширительного бачка выполняют на прямом участке магистрали перед циркуляционным насосом;
обязательна установка предохранительного клапана в параллель с компенсационной ёмкостью;
при выборе места установки необходимо обеспечить доступ к вентилю бака, предохранительному клапану и запорной арматуре;
минимальный объем расширительного бачка принимают равным 10% объёма теплоносителя.

Современные газовые котлы часто оснащаются расширительными бачками небольшого объёма (6-8 л), поэтому при необходимости подключения отопительного контура большой протяжённости устанавливают дополнительную ёмкость.

Если при работе отопления сброс давления из системы через предохранительный клапан происходит слишком часто, то это значит, что объём расширительного бака недостаточен.

Подготовительные работы

Перед началом работ расширительный бачок надо отрегулировать. Для этого снимают пластиковую крышку с его вентиля, подключают компрессор или насос и по манометру накачивают в устройство воздух, пока давление не поднимется до 1.1 кПа. В процессе эксплуатации придётся провести дополнительную регулировку этого параметра. Давление в напорной магистрали должно быть на 0.1-0.2 кПа выше, чем в компенсационной ёмкости.

Инструкция по установке

Как и в открытых системах, подключение расширительного бачка можно выполнить сваркой металлических или полипропиленовых элементов или металлопластиковыми трубами. Следует сказать, что последний вариант является наименее предпочтительным. Сварка стальных труб, конечно, самое надёжное соединение, но, скорее всего, такой монтаж будет доверен специалисту, следовательно, описывать здесь технологию сварочных работ нет необходимости. А вот соединение полипропиленовыми трубами является достаточно надёжным и доступным для повторения своими руками. О нем и расскажем подробнее.

Котёл отключают от сети, закрывают краны подачи воды к агрегату.
Сливают жидкость из отопительной системы.
Выполняют обвязку бачка. Для этого отрезают трубу необходимой длины, к которой с одной стороны припаивают фитинг «американку». К другому её концу присоединяют фитинг «тройник».
В выбранном месте обратной магистрали врезают тройник с обвязкой.
На патрубок бачка устанавливают предохранительный клапан, а ниже — запорный кран. Такое расположение позволит слить воду для проверки давления в воздушной камере устройства. Места соединений герметизируют паклей или фум-лентой.
Подключают собранную конструкцию к системе.
Отопительную систему заполняют водой, предварительно открыв краны Маевского на радиаторах.
Систему считают заполненной жидкостью при достижении давления 1.2-1.3 кПа.

Установка запорного крана на участке между расширительным баком и отопительным контуром позволит снять устройство для ремонта или замены, не сливая воду из системы отопления.

Открытый бак своими руками

Открытый бачок

Другое дело расширительный бачок для отопления дома открытого типа. Раньше, когда в частных домах собирали только открытие системы, о покупке бака даже речи быть не могло. Как правило, расширительный бак в системе отопления, схема которого состоит из пяти основных элементов, делали прямо по месту монтажа. Не известно, можно ли было, вообще, его купить в то время. Сегодня проще, так как можно это сделать в специализированном магазине. Сейчас в преимущественном большинстве жилье обогревается герметичными системами, хотя есть еще много домов, где стоят открытие контуры. А как известно, бачки имеют свойство прогнивать и может возникнуть необходимость его замены.

Устройство расширительного бака системы отопления, который продается в магазине, может и не соответствовать требованиям вашего контура. Есть вариант, что он не поместится. Возможно, придётся изготовить его самостоятельно. Для этого вам понадобятся:

рулетка, карандаш;
болгарка;
сварочный аппарат и навыки работы с ним.

Помните о безопасности, одевайте перчатки и работайте со сваркой только в специальной маске. Имея все необходимое, можно сделать все за пару часов. Начнем с того, какой металл выбрать. Раз уж первый резервуар сгнил, значит, нужно сделать так, чтобы со вторым такого не произошло. Поэтому лучше использовать нержавеющую сталь. Толстую брать не надо, но и слишком тонкую тоже. Такой металл дороже обычного. В принципе, можно сделать и из того что есть.

Теперь поэтапно рассмотрим, как сделать бак своими руками:

действие первое.

Разметка листа металла. Уже на этом этапе вы должны знать размеры, так как от них зависит и объём резервуара. Система отопления без расширительного бака необходимого размера будет работать некорректно. Измерьте старый или сами посчитайте, главное, чтобы в нем было достаточного места для расширения воды;

Вырезание заготовок. Конструкция расширительного бака отопления состоит из пяти прямоугольников. Это если он без крышки. Если хотите сделать крышу, то вырежьте еще одну деталь и разделите ее в удобной пропорции. Одна часть будет приварена к корпусу, а вторая сможет открываться. Для этого ее на завесы нужно приварить ко второй, недвижимой, части;

действие третье.

Сваривание заготовок в одну конструкцию. В дне сделайте отверстие и приварите туда патрубок, через который теплоноситель из системы будет попадать внутрь. Патрубок надо соединить со всем контуром;

действие четвёртое.

Утепление расширительного бака. Не всегда, но достаточно часто, резервуар стоит на чердаке, так как там находится пиковая точка. Чердак – это неотапливаемое помещение, соответственно, зимой там холодно. Вода в баке может замерзнуть. Чтобы этого не случилось, обложите его базальтовой ватой, или еще какими-нибудь утеплителями, устойчивыми к высокой температуре.

Как вы смогли убедиться нет ничего сложного в том, чтобы сделать бак своими руками. Выше описана самая простая конструкция. При этом помимо патрубка, через который резервуар соединяется с системой отопления, в схеме расширительного бака для отопления могут быть дополнительно предусмотрены следующие отверстия:

через которое осуществляется подпитка системы;
через которое лишний теплоноситель сливается в канализацию.

Схема бака с подпиткой и сливом

Если вы решили сделать бак своими руками с патрубком для слива, то разместите его так, чтобы он был выше линии максимального заполнения резервуара. Вывод воды через слив называется аварийным выбросом и главная задача этого патрубка – это недопущение переливания теплоносителя через верх. Подпитку можно врезать в любом месте:

так, чтобы вода была выше уровня патрубка;
так, чтобы вода была ниже уровня патрубка.

Каждый из способов правильный, разница лишь в том, что поступающая вода из патрубка, который находится над уровнем воды, будет журчать. Это скорее хорошо, чем плохо. Так как подпитка осуществляется в том случае, если в контуре недостаточно теплоносителя. А почему его там не хватает:

испарение;
аварийный выброс;
разгерметизация.

Если вы слышите, что в расширительный резервуар поступает вода из водопровода, то уже понимаете, о возможности возникновения каких-то неполадок в контуре.

В итоге на вопрос: «нужен ли расширительный бак в системе отопления?» — можно наверняка ответить, что нужен и обязательно. Также нужно отметить, что для каждого контура подходят разные резервуары, поэтому правильный подбор и правильная настройка расширительного бака в системе отопления крайне важны.

Функции расширительного бака

Согласно законам физики, вода при нагревании на 10 градусов, увеличивается в объёме на 0.3%.

Для небольшого количества воды это явление малозаметное, но для тонны или нескольких тонн, которые находятся в отопительной системе, это существенный показатель.

Появление дополнительного объёма воды может повлиять на состояние труб отопления или даже привести к их повреждениям. Для предупреждения такой ситуации устанавливается расширительный бак.

Его функции состоят в следующем:

Удаляет из системы излишек воды при её нагревании.
Обеспечивает необходимое давление и предотвращает его скачкообразные повышения (гидроудары).
Удаляет из отопительной системы воздух, который действует на неё разрушительно.

Воздух, изначально растворенный в воде, при её нагревании начинает активно выделяться (при высокой температуре показатель достигает 90%). Вместе с теплоносителем этот воздух перемещается к баку, где скапливается, а затем выводится вовне.

Как изготовить бак своими руками

Схема устройства котла.

Подобную емкость для воды и воздуха можно сделать своими руками. Изготавливается бачок из углеродистой стали. Для этого подойдет любая емкость объемом от 10-12 л. При этом нужно учитывать, что вместимость его должна составлять не менее 4% от общего объема циркулирующей в системе воды. Емкость тары можно определить путем заливки туда воды с помощью трехлитровой банки. Для бака можно использовать металлические фляги от лакокрасочных материалов

Очень важно, чтобы толщина стенок была не менее 2,5 мм. Автомобильные же топливные баки не совсем подходят для этих целей, так как их толщина невелика

Если у вас есть в наличии баки грузовых автомашин, то они прекрасно справятся с поставленной для них задачей

Внутренняя поверхность покрывается водоупорными красками, а наружная – эмалью. Можно применять отрезок трубы, но только с большим сечением (20-30 см). Но самый оптимальный вариант – бак из нержавеющей стали от стиральной машины. Сварить бак можно и с помощью простого стального листа толщиной 2,5-4 мм

Если у вас есть в наличии баки грузовых автомашин, то они прекрасно справятся с поставленной для них задачей. Внутренняя поверхность покрывается водоупорными красками, а наружная – эмалью. Можно применять отрезок трубы, но только с большим сечением (20-30 см). Но самый оптимальный вариант – бак из нержавеющей стали от стиральной машины. Сварить бак можно и с помощью простого стального листа толщиной 2,5-4 мм.

После того как выбрана емкость, необходимо ее очистить. Если в ней содержатся остатки горюче-смазочных материалов, нужно убрать их путем выпаривания горячей водой, щеткой. Емкость должна просохнуть. После этого потребуется приварить штуцеры. Штуцер желательно приваривать сбоку на высоте 4-10 см от плоскости дна. Это будет способствовать осаждению мелких частиц, ржавчины.Они нужны для присоединения бака к трубам. Бак нужно оснастить крышкой с помощью болтов или люком. Он нужен для того, чтобы можно было периодически очищать емкость. Для того чтобы определить уровень воды в баке, можно изготовить щуп. Для этого в баке потребуется сделать небольшое герметичное отверстие.

Схема размеры частей котла для самостоятельного изготовления.

Далее изготавливается штуцер из стали в соответствии с диаметром отверстия. Если штуцер будет ввариваться в расширительный бак, то потребуется пробка для закручивания из латуни или бронзы. Она обязательно должна иметь грани для гаечного ключа. Внутрь пробки кладется резиновая прокладка толщиной 4-5 мм. На самом щупе наносят деления и держат его вне бака. Для проверки уровня воды сперва нужно открутить пробку, опустить щуп в бак (щуп должен быть сухим), достать его и снова закрутить пробку. Резьбу на штуцере нужно смазать жиром или маслом, чтобы не было проблем с открыванием. Если бак возводится на чердаке, потребуется его утеплить. Снаружи и внутри бак покрывается масляной краской.

Выбор схемы открытого теплоснабжения

Установка котла в открытой отопительной системе

На первом этапе проектирования важно правильно подобрать схему открытой системы отопления с насосом. Она зависит от параметров дома, требуемого теплового режима работы теплоснабжения и финансовых возможностей

Рассмотрим основные параметры, которые напрямую будут влиять на выбор и дальнейший расчет открытой системы отопления:

Общая площадь отапливаемых помещений. Если эта характеристика меньше 60 м² — можно устанавливать гравитационную систему ;
Этажность дома и высота потолков. Для гравитационной системы обязательным условием является наличие разгонного стока. Без него может появиться воздух в открытой системе отопления и ухудшится циркуляция;
Расчетный тепловой режим работы. Для низкотемпературного применяется открытая система отопления с циркуляционным насосом. В противном случае небольшое расширение воды не создаст необходимую циркуляцию.

Только после тщательного анализа этих показателей, а также расчета тепловых потерь в доме можно решить — поставить отопление открытого типа с насосом или без него.

Лучше всего вычислять тепловые потери здания с помощью специализированных программ. Их демо-версии распространяются бесплатно.

Гравитационная отопительная система

Главным отличием гравитационной от остальных является полное отсутствие каких-либо механизмов для принудительного движения жидкости по трубам. Т.е. это процесс осуществляется только за счет температурного расширения горячей воды.

Для корректной работы теплоснабжения в обязательном порядке устанавливается разгонный стояк. Он монтируется непосредственно после котла и располагается вертикально. Его высота должна быть не менее 3,5 м. Если это условие не выполнить — то нагретая жидкость, идущая от котла для открытой системы отопления, не будет иметь достаточной скорости.

Помимо этого фактора необходимо учитывать такую специфику организации открытой системы отопления с естественной циркуляцией:

Обязательный уклон труб. Подающая магистраль от стояка должна быть наклонена в сторону отопительных приборов. Обратная – к котлу. Уровень наклона – 1 см на каждый метр;
Котел располагается в самой низкой точке схемы;
Для нормальной работы нужны расширительные баки открытого типа для систем отопления. Они также монтируются для схем с принудительной циркуляцией.

Устанавливать электрокотел для открытой системы отопления гравитационного типа не рекомендуется. Так же, как и газовый аналог. Это объясняется высокой вероятностью появления воздушных пробок, которые могут привести к перегреву теплообменника.

Для увеличения эффективности работы в открытой схеме отопления с естественной циркуляцией диаметр трубы разгонного стояка должен быть на 1 размер меньше, чем сечение основной магистрали.

Принудительная циркуляция в отоплении

Схема открытой системы с насосом

В последнее время владельцы частных домов и дач модернизируют отопительную систему, устанавливая всего лишь один компонент – насос. Он предназначен для улучшения циркуляции теплоносителя.

В целом обустройство открытой системы отопления с циркуляционным насосом ничем не отличается от вышеописанного

Важно правильно выбрать место установки насоса. Он монтируется на обратной трубе перед ее входом в котел отопления

Оптимальное расстояние должно составлять 1,5 м.

Схема насосного узла

Для этой схемы открытого отопления необходимо учитывать следующие моменты:

Насос устанавливается на байпасе. Это необходимо для обеспечения циркуляции воды в случае его поломки или отключения электричества;
Обязательно монтируется обратный клапан. Он предотвратит появление эффекта обратной циркуляции;
Во время монтажа учитывается направление движения теплоносителя.

Преимущество использования схемы отопления открытого типа с насосом заключается в уменьшении инертности системы. Из-за увеличения циркуляции батареи и радиаторы будут нагреваться быстрее.

Для открытой схемы отопления с циркуляционным насосом следует рассчитать его параметры – напор и производительность.

Пластмассовый бак

Здесь просто берется пластиковая емкость. На роль бака подойдет и канистра 10-40 литров, и обычное ведро на 10 или 12 литров. Более предпочтительным вариантом будет основа прямоугольного сечения.

К ней следует приобрести резьбовой штуцер с резьбой на два сгона и резиновая шайба по диаметру штуцера, а также две гайки под диаметр и шаг резьбы сгонов.

Затем один из торцов штуцера нагревается на открытом огне паяльной лампы, газового резака или газовой плиты и этим нагретым штуцерным сгоном прожигается дно канистры, ведра либо какой-то другой емкости, предназначенной под расширительный бак. После этого следует обрезать верх изделия и прожечь с помощью раскаленного на открытом огне гвоздя три отверстия. Эти отверстия проделываются треугольником и служат для крепления бака к стене.

Теперь следует оснастить дно изделия штуцером. С этой целью на сгон наворачивается гайка, и сам он вводится в отверстие. С внутренней части емкости бака на резьбу сгона надевают резиновую уплотнительную шайбу и прикручивают, туго затягивая, вторую гайку. Задачей этой второй гайки является плотная фиксация резины к донной части с упором во вторую гайку, находящуюся с внешней стороны.

Последний этап работ заключается в креплении емкости повыше, где-то под потолком. Для этого применяются дюбели либо саморезы. Они вставляются в заранее прожженные раскаленным гвоздем или просверленные в пластике отверстия. Такой способ крепления подойдет для монтажа 5-литровой емкости, а вот для ее 10-литрового образца потребуется уже соорудить полку.