Давление в мембранном баке системы отопления

О чем говорит давление в расширительном бачке отопления

Бак закрытого типа

Расширительный бачок относится к вспомогательному оборудованию, но без этого устройства эффективная эксплуатация системы отопления невозможна. Для того чтобы сеть нормально функционировала, необходим правильный выбор и настройка параметров всех ее элементов. Одним из важнейших показателей при этом является давление в расширительном баке.

Зачем нужна эта конструкция?

Прежде чем говорить о функциях и настройке расширительного бачка, необходимо разобраться с видами и принципом работы этого оборудования. Для чего же нужна такая конструкция в системе отопления? Основная задача устройства — это компенсация теплового расширения в сети. Ведь во время нагревания и охлаждения теплоноситель меняет свою плотность и объем.

Обратите внимание! Если в инженерную сеть это устройство не установлено, по мере нагревания вода будет увеличиваться в объеме и оказывать влияние на стенки труб и радиаторов. При сильном увеличении напора воды систему может просто разорвать. Установка расширителя позволяет сберечь не только трубопровод, но и котел. Ведь его работа изначально рассчитывается на определенный напор воды в системе.

Расширительные устройства могут различаться по объему. При выборе модели, подходящей по техническим параметрам к конкретной сети, необходимо учитывать, что объем этого элемента должен быть не менее 10% от объема теплоносителя, циркулирующего в системе. Для выполнения такого расчета суммируется объем в радиаторах, трубах и котле. Самый простой способ определения объема — во время закачки системы. Следует помнить, что объем, составляющий 10% — это минимум, но лучше взять модель с небольшим запасом.

О расширительных емкостях для настенных газовых котлов стоит сказать отдельно. Большинство современных моделей с настенным монтажом имеют встроенное устройство, смонтированное на задней или боковой стенке и оснащенное ниппелем. С помощью ниппеля накачивается давление.

Устройство и принцип действия

Все виды расширительных баков имеют одинаковое устройство. Внутри металлического корпуса находится два завальцованных отсека. С одной стороны расположен ниппель, а с другой — горловина для подсоединения к трубопроводу. Внутри корпуса находится диафрагма. В пустой емкости она будет занимать большую часть объема, в то время как остальное пространство заполняется воздухом.

Во время работы системы теплоноситель нагревается, увеличивается в объеме, и его излишки поступают в полость между корпусом и диафрагмой. При понижении температуры воды в системе ее объем уменьшается, и закачанный воздух выдавливает ее обратно в трубопровод.

Установка расширительного элемента

Котельное оборудование рассчитано на работу при определенном напоре воды. Это значит, что в расширительном бачке для его нормальной работы тоже должно быть определенное давление. Оно поддерживается воздухом или азотом, которым наполнен корпус. Закачка воздуха в емкость происходит на заводе. Во время монтажа необходимо следить, чтобы воздух не был выпущен. В противном случае прибор не сможет функционировать.

Давление отслеживается с помощью манометра. Бегающая стрелка прибора говорит о том, что воздух вышел из расширителя. В целом такая ситуация не является серьезной проблемой, поскольку воздух можно накачать через ниппель. Средние показатели напора воды в баке — 1,5 атм. Тем не менее они могут не подходить для конкретной системы. В этом случае давление нужно регулировать самостоятельно.

Нормальные показатели — на 0,2 атм. меньше, чем в системе. Категорически не допускается превышение давления в расширительной емкости по сравнению с этим показателем в сети. В подобных ситуациях увеличившийся в объеме теплоноситель не сможет зайти в резервуар. К трубопроводу бачок подключается через присоединительный размер.

Важно не только правильно подключить резервуар расширения, но и грамотно выбрать место для его установки. Несмотря на то, что современные модели, могут быть смонтированы в любом месте, специалисты советуют устанавливать этот элемент системы на обратке между котлом и насосом.

Для обеспечения ремонтопригодности конструкции на трубе, через которую подключается емкость расширителя, устанавливается шаровой кран. В случае выхода оборудования из строя запорная арматура позволит снять его без откачки теплоносителя из системы. Во время работы системы кран обязательно должен быть открыт. В противном случае в ней резко возрастет давление, и она даст течь в своем самом слабом месте.

Установка в котельной

В открытых системах с естественной циркуляцией теплоносителя устанавливаются бачки других типов. Такой резервуар — это открытая емкость, как правило, сваренная из листовой стали. Устанавливать его необходимо в самой высокой точке инженерной сети.

Принцип действия такого элемента очень прост. По мере увеличения в объеме жидкость вытесняется из труб, поднимаясь по ним вместе с воздухом. Охлаждаясь, теплоноситель возвращается в трубопровод под действием гравитационных сил и естественного давления воздуха.

Почему падает давление?

Давление в расширительной емкости должно быть постоянным, но ситуации, когда оно падает во время эксплуатации системы — не редкость.

Существует несколько причин, по которым может снижаться давление:

• Протечки теплоносителя. Чаще всего подобная проблема возникает в системах, где в качестве теплоносителя используется не вода, а антифриз. Такие жидкости способны проникать в мельчайшие трещины, вызывая протечки. В этом случае необходимо устранить протечку и наполнить бак воздухом.
• Падение давления в котле. При значительном снижении показателей необходимо обратиться к специалистам. Если давление снижается незначительно и выравнивается после запуска системы, ее можно эксплуатировать, поскольку вреда такие сбои не причиняют.

Настройка давления

Напор воды в расширительном элементе системы отопления — это настраиваемый параметр. Настройка достаточно проста, и все действия можно проделать самостоятельно.

Для настройки необходимых параметров нужно следующее:

• Сделать расчет и определить требуемые показатели — на 0,2 атм. меньше, чем в системе.
• Установить эти показатели до монтажа бака в систему, сбросив воздух или накачав его через ниппель.
• Подключить емкость к трубопроводу и заполнить систему водой. Делать это нужно медленно, отслеживая показатели давления в трубах и баке. Закачивать теплоноситель следует до тех пор, пока показатели напора не сравняются.
• После этого необходимо подключить насосное оборудование и продолжить закачку теплоносителя. Закачивать воду нужно до того момента, пока в баке не будет достигнуто эксплуатационное давление, рассчитанное перед монтажом сети. Это обеспечит попадание в корпус резервного объема воды.
• Первое включение системы должно проводиться в режиме максимальной температуры. При этом условии объем теплоносителя возрастает на величину удельного приращения. Это обеспечивает попадание в резервуар количества воды, равного его емкости. Давление в бачке повышается до максимальных показателей.

Заключение

Расширительный бачок — важнейший дополнительный элемент в любой системе отопления. Если для открытых систем с гравитационной циркуляцией достаточно установить в верхней точке простой открытый резервуар, то для сложных закрытых систем требуется установка промышленных моделей.

Такие бачки отличаются герметичностью. В процессе производства в корпус закачивается воздух, поддерживающий давление, необходимое для нормального функционирования систем с принудительной циркуляцией. Настроить нужные показатели давления можно самостоятельно с помощью манометра и обычного автомобильного компрессора.

Как проверить и настроить давление в расширительном баке

Расширительный бачок встраивается в закрытые системы отопления для выполнения следующих задач:

1. 1 Компенсация теплового расширения теплоносителя. При повышении температуры на каждые 100 °C объем воды в системе увеличивается на 4,33%. Давление в контуре системы растет и действует на внутреннюю поверхность труб и оборудования. Чтобы предотвратить разрушение системы отопления, на обратку котла производится монтаж расширительного бака, он наполняется «излишками» теплоносителя;
2. 2 За счет работы расширительного бачка гасятся гидроудары в системе отопления, которые возникают из-за воздушных пробок или резкого перекрытия арматуры. Чтобы гидроудар не повредил котел, бачок ставят на обратке, перед теплогенератором.

В продаже можно встретить два типа гидробаков — баллонного и мембранного (диафрагменного) типа. Первые чаще используются для холодного водоснабжения и окрашены в голубой цвет, вторые — красного цвета, применяются в системах отопления.

Настройка показателей в новом расширительном бачке перед пуском системы

Бак диафрагменного типа разделен мембраной. Одна из половин находится под давлением, в нее закачан воздух или азот. Уточнить этот параметр можно, посмотрев документы на бак. Предварительное (заводское) давление не обязательно будет оптимальным для работы контура. Этот параметр можно легко перенастроить. Производители предусмотрели это, оставив в корпусе его «воздушной» части золотник, с помощью которого можно регулировать напор воздуха.

Стоит учитывать, что все манометры показывают только избыточное давление. То есть, если при расчетах нужно воспользоваться понятием абсолютного давления, то к показаниям манометра всегда нужно прибавлять одну атмосферу (бар).

Начальное давление в расширительном баке выставляется на 0,2 атм выше давления теплоносителя в холодной системе, которое равно статическому напору контура. Определяется этот напор как расстояние по высоте между верхней точкой контура и серединой расширительного бака. Например, если высота системы отопления 8 м (2 этажа), то статистический напор будет равняться:

∆P = 0,8 атм (10 м = 1 атм), тогда давление в мембранном баке вычисляется так:

∆P + 0,2 = 0,8 + 0,2 = 1,0 атм (бар).

Ниже представлены последствия ошибочно выставленного давления:

• Бак перекачан. Например, в воздушной полости изначально выставлен показатель 3 бара при статическом напоре 1,5 бара. При запуске насоса напор теплоносителя изменится, но не сильно — в пределах 1 атм. Получается, что когда манометр у котла показывает максимум 2,5 бара, в воздушной части мембранного бака по-прежнему 3 бара. Такой настройкой сводится на нет вся компенсирующая способность мембранного устройства — воздух будет стремиться вытолкнуть теплоноситель из бачка.
• Показатели внутри расширительного бака занижены. В этом случае при заполнении закрытой системы вода или антифриз с легкостью продавит мембрану и заполнит собой всю емкость. При каждом повышении температуры, а с ней и напора, будет срабатывать предохранительный клапан. В таком случае расширительный гидробак также становится бесполезным.

Совет! Настройка первоначального давления воздуха была произведена правильно, но продолжают срабатывать предохранительные клапана системы отопления. Возможно, был выбран слишком маленький объем расширительного бака. Чтобы этого избежать, рекомендуется устанавливать бак, объем которого составляет не менее 10 % от общего объема теплоносителя.

Как измерить и отрегулировать давление в расширительном бачке

Давление в системе отопления контролируется манометрами, но в самой емкости нет штуцера под установку этого прибора. Однако есть ниппель, в который вмонтирован золотник для подкачки или выпуска воздуха. Он находится на стороне, противоположной подводу теплоносителя. Ниппель, по сути, является аналогом автомобильного, поэтому чтобы проверить этот параметр или отрегулировать его, можно воспользоваться обыкновенным автомобильным насосом со встроенным манометром.

На шкале автомобильного манометра значения указаны в МПа, тогда как напор в отопительном контуре дается в барах или кгс/см 2. Перевести легко:

1 Бар = 1 атм = 100 000 Па = 0,1 МПа

Измерение давления автомобильным манометром:

1. 1 Нужно отключить котел и подождать 5-10 минут до полного прекращения циркуляции системы;
2. 2 Перекрыть запорные вентили на участке, где стоит гидробак. Слить воду через дренажный штуцер. Если мембранный бак встроен в котел, то перекрывается подача и обратка теплоносителя;
3. 3 Открутить колпачок ниппеля и подсоединить к нему насос;
4. 4 Накачать воздух до 1,5 атм и подождать пока с мембранного бака не выльются остатки теплоносителя, после чего снова спустить воздух;
5. 5 Перекрыть запорную арматуру и насосом довести давление в мембранном баке до рекомендуемого в разделе выше. Если бак перекачан, нужно стравить лишнее через золотник;
6. 6 Снять насос, накрутить колпачок на ниппель и перекрыть сливной штуцер. Открыть отсекающую арматуру и добить в систему отопления воду через кран подпитки;
7. 7 Проверить, правильно отрегулирован напор воздуха или нет, легко. При достижении котлом рабочих параметров стрелка манометра не прыгает, давление набирается плавно без скачков.

Как выбрать и настроить расширительный бак

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).

Как подсчитать объем воды в системе?

Воспользуйтесь небольшой программой, которая поможет рассчитать объем воды в трубах. (Скачать )

Данные об объеме воды в отопительных приборах и в котле можно взять из паспортов конкретного производителя на эти изделия.

Настраиваем бак для работы в системе отопления.

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

Здесь же мы приведем основные принципы настройки бака.

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

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

P₀— давление воздуха в воздушной камере бака;

P_нач — начальное давление подпитки;

P_расш— давление, создаваемое в системе в результате расширяющейся в объеме воды;

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

P_кл— давление предохранительного клапана (для частных домов 3 бара);

P_макс— максимальное рабочее давление, на которое рассчитан самый чувствительный элемент системы (обычно теплообменник 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 P_ст = 4 / 10 = 0,4 бар;

Далее нам нужно создать давление P ₀ (накачать воздух в соответствующую камеру расширительного бака).

Какое давление P₀ необходимо накачивать? Воспользуемся формулой от компании Reflex:

Согласно рекомендациям Reflex P₀ > или = 1 бар.

Поскольку высота дома у нас небольшая и сумма P_ст и P₀ меньше 1 бара, принимаем значение P₀ = 1 бар.

Устанавливаем бак в систему или открываем запорную арматуру.

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

До какого значения? В этом нам помогут следующие рекомендации:

P_нач > или = P₀ + 0,3 бара или P_нач = 1 + 0,3 = 1,3 бар.

Теперь включаем котел, разогреваем систему до расчетной температуры, предположим 80 о С, и удаляем воздух из системы, наблюдая по манометру за тем, как создается новое давление — давление расширения P_расш. которое достигнет некоторого значения.

И, наконец. снова включаем подпитку и доводим давление в системе до P_кон. которое должно быть согласно формуле:

P_кон < или = P_кл — 0,5 бар или P_кон = 3 — 0,5 = 2,5 бар.

Все, расширительный бак готов к работе!

Несколько важных замечаний:

Не всегда нужно открывать подпитку второй раз. Нужно ориентироваться по манометру. Если у вас в системе стоит предохранительный клапан на 3 бара, а манометр уже показывает давление в разогретой системе 2,5 бара, то открывать подпитку второй раз не нужно.