Навіщо потрібні розширювальні баки для опалення

Навіщо потрібний розширювальний бак для опалення

Система опалення - це комплекс пристроїв, призначених для забезпечення комфортної температури в приміщеннях холодної пори року.

Основні компоненти системи опалення включають:

• Котел: генерує тепло, нагріваючи теплоносій (воду чи антифриз).
• Труби: транспортують нагрітий теплоносій від котла до опалювальних приладів та назад.
• Радіатори або конвектори: передають тепло від теплоносія до приміщень.
• Циркуляційний насос: забезпечує примусову циркуляцію теплоносія за контуром.

Однак є ще один важливий компонент, без якого система опалення не може функціонувати стабільно та безпечно – розширювальний бак. Він компенсує зміни обсягу теплоносія при нагріванні та охолодженні, підтримує постійний тиск та запобігає аварійним ситуаціям.

Що таке розширювальний бак?

Розширювальний бак - це герметичний резервуар, частково заповнений теплоносієм та повітрям під тиском. Він встановлюється в систему опалення для компенсації температурних розширень теплоносія та підтримки стабільного тиску.

Існує два основних типи розширювальних баків:

1. Відкритий розширювальний бак: встановлюється у найвищій точці системи та повідомляється з атмосферою через відкриту верхню частину. Застосовується в старих системах опалення із природною циркуляцією теплоносія.
2. Закритий розширювальний бак: повністю герметичний, розділений мембраною на дві частини – повітряну та водяну. Широко використовується в сучасних системах опалення із примусовою циркуляцією.

Принцип роботи розширювального бака заснований на стисканні повітря під час надходження надлишків теплоносія. При нагріванні від 20 до 80°С об'єм води збільшується приблизно на 3,5%. Цей додатковий обсяг надходить у розширювальний бак, стискаючи повітря, що знаходиться там. При охолодженні теплоносія повітря в баку розширюється, повертаючи рідину назад до системи опалення.

Розширювальний бак підбирається залежно від обсягу системи опалення та робочих температур. Його розмір повинен становити приблизно 10% загального обсягу теплоносія в системі. Наприклад, для системи опалення приватного будинку об'ємом 200 літрів буде потрібно розширювальний бак об'ємом 20 літрів.

Компенсація температурного розширення теплоносія

Теплове розширення - це фізичний процес, у якому речовини збільшуються обсягом під час нагрівання. У системах опалення теплоносій (вода чи антифриз) розширюється за підвищення температури. Наприклад, при нагріванні від 20 ° C до 80 ° C обсяг води збільшується приблизно на 3,5%.

Без компенсації цього розширення у системі опалення виникнуть такі проблеми:

• Підвищення тиску: рідина, що розширюється, створить надлишковий тиск до 6-8 бар, що може пошкодити труби, радіатори та інші компоненти.
• Протікання: під високим тиском теплоносій просочуватиметься через ущільнення та з'єднання.
• Шум: високий тиск викликає вібрації та гул у трубах та радіаторах.

Розширювальний бак компенсує збільшення об'єму теплоносія, приймаючи надлишки рідини. Це дозволяє підтримувати тиск у системі на безпечному рівні 1-2 бар, запобігаючи пошкодженням та забезпечуючи тиху роботу опалення.
Приклад: в системі опалення приватного будинку об'ємом 300 літрів при нагріванні від 20 до 80 ° C об'єм теплоносія збільшиться на 10,5 літрів (3,5%). Розширювальний бак об'ємом 35 літрів зможе прийняти цей надлишок рідини, запобігаючи підвищенню тиску.

Підтримка постійного тиску у системі

Стабільний тиск у діапазоні 1-2 бар необхідний для ефективної та безпечної роботи системи опалення. Якщо тиск занадто низький (менше 0,5 бар), виникнуть такі проблеми:

• Погана циркуляція теплоносія, нерівномірне прогрівання приміщень.
• Заповітрювання системи, утворення повітряних пробок у радіаторах.
• Ризик закипання теплоносія при низькому тиску та високій температурі.

При надмірному тиску (більше 3 бар) можливі:

• Ушкодження труб, радіаторів, котла через високе навантаження.
• Протікання в місцях з'єднань та ущільнень.
• Шум та вібрації в системі опалення.

Розширювальний бак регулює тиск у системі опалення таким чином:

1. При нагріванні теплоносій розширюється і надходить у бак, стискаючи повітря, що знаходиться там. Це запобігає різкому підвищенню тиску.
2. При охолодженні теплоносій зменшується обсягом і забирається назад з бака, підтримуючи мінімально необхідний тиск.
3. Попередній тиск повітря в баку (0,5-1,5 бар) визначається при установці і коригується при обслуговуванні для оптимальної роботи.

Запобігання закипанню теплоносія

Закипання теплоносія в системі опалення може статися при поєднанні наступних факторів:

• Висока температура теплоносія (понад 100 ° C для води, близько 110-130 ° C для антифризів).
• Низький тиск у системі (менше 1 бар для типових температурних режимів).

Наслідки закипання теплоносія:

• Утворення пари, яка витісняє рідину із системи, порушуючи циркуляцію.
• Перегрів та поломка котла через відсутність тепловідведення.
• Пошкодження труб та радіаторів парою під високим тиском.
• Можливі опіки та травми при контакті з парою.

Розширювальний бак запобігає закипанню, підтримуючи необхідний тиск у системі. При нагріванні теплоносія до високих температур надлишковий тиск скидається в бак, де стискається повітря, а тиск в системі залишається в безпечних межах.

Приклад: у системі опалення з температурою теплоносія 95°C тиск повинен бути не менше 1,2 бар, щоб запобігти закипанню. Розширювальний бак із попереднім тиском 1,5 бар забезпечить необхідний запас і не допустить утворення пари.

Видалення повітря із системи

Наявність повітря в системі опалення призводить до таких проблем:

• Повітряні пробки у радіаторах перешкоджають циркуляції теплоносія, знижуючи ефективність опалення.
• Заповітря системи збільшує гідравлічний опір, створюючи додаткове навантаження на циркуляційний насос.
• Повітря у системі сприяє корозії металевих компонентів, зменшуючи термін їхньої служби.
• Шум і булькання звуків в радіаторах і трубах через рух повітряних бульбашок.

Розширювальний бак допомагає видаляти повітря із системи опалення завдяки своїй конструкції. У ньому теплоносій контактує з повітрям під тиском. Розчинені гази та дрібні бульбашки повітря з теплоносія піднімаються у повітряну частину бака, звільняючи систему від повітря.

Для ефективного видалення повітря розширювальний бак має бути правильно встановлений та налаштований:

• Підключено до зворотної лінії системи опалення перед циркуляційним насосом.
• Попередній тиск повітря в баку на 0,2-0,3 бар нижче статичного тиску в системі.
• Об'єм бака підібраний відповідно до об'єму системи опалення (близько 10% від об'єму теплоносія).

Вибір відповідного розширювального бака

При виборі розширювального бака для системи опалення необхідно враховувати такі фактори:
Об'єм системи опалення: бак повинен вміщувати не менше 10% загального об'єму теплоносія. Для точного розрахунку використовуйте формулу: Vбака = (Vсистеми × ΔV × 1,2) / (Pмакс - Pмин), де

• Vбака - об'єм бака,
• Vсистеми - обсяг системи,
• ΔV - коефіцієнт розширення теплоносія (для води - 0,045),
• Pмакс - максимальний робочий тиск,
• Pмин - мінімальний робочий тиск.

Температурний режим: для систем з високими температурами (90-100°C) потрібні баки більшого об'єму через розширення теплоносія.
Тип системи: для відкритих систем застосовуються відкриті розширювальні баки, для закритих – мембранні баки.
Тиск у системі: попередній тиск у баку повинен бути на 0,2-0,3 бар нижче статичного тиску в системі.

Приклади вибору розширювального бака:

• Для закритої системи опалення приватного будинку об'ємом 300 літрів із температурним режимом 80/60°C підійде мембранний бак об'ємом 35 літрів із попереднім тиском 1,2 бар (при статичному тиску 1,5 бар).
• Для відкритої системи опалення багатоквартирного будинку об'ємом 5000 літрів з температурним режимом 95/70°C знадобиться відкритий бак об'ємом не менше 500 літрів, встановлений на висоті не менше 10 метрів над верхньою точкою системи.

При установці та обслуговуванні розширювального бака дотримуйтесь рекомендацій:

• Встановіть бак на зворотній лінії системи опалення перед циркуляційним насосом.
• Забезпечте вільний доступ до бака для перевірки тиску та підкачування повітря.
• Щорічно перевіряйте попередній тиск у баку і за потреби підкачуйте повітря.
• Кожні 3-5 років проводьте повне технічне обслуговування бака з перевіркою мембрани та заміни зношених частин.

Переваги використання розширювального бака

Встановлення розширювального бака в системі опалення дає такі переваги:

• Підвищення ефективності опалення: стабільний тиск та відсутність повітря в системі забезпечують оптимальну циркуляцію теплоносія та рівномірне прогрівання приміщень. Це дозволяє заощаджувати до 15% енергії на опаленні.
• Збільшення терміну служби обладнання: компенсація температурних розширень та контроль тиску знижують навантаження на труби, радіатори, котел та насос, запобігаючи їх передчасному зносу. Термін служби системи опалення з розширювальним баком може досягати 25-30 років.
• Запобігання аварійним ситуаціям: розширювальний бак захищає систему від руйнування при перевищенні допустимого тиску, запобігає закипанню теплоносія та його витіснення із системи. Це унеможливлює затоплення, опіки та інші небезпечні наслідки.
• Забезпечення комфорту: стабільна робота системи опалення без шумів, стрибків температури та тиску створює комфортні умови у приміщеннях. Немає потреби постійно стежити за роботою системи та вручну стравлювати повітря з радіаторів.