Что такое расширительный бачок: для чего нужен, принцип работы, где находится и что в него заливают » АвтоНоватор

Расширительный бачок для отопления закрытого типа: устройство и принцип действия

Система отопления, являясь сложной инженерной конструкцией, состоит из множества элементов, имеющих различное функциональное назначение. Расширительный бачок для отопления — одна из важнейших частей контура отопительной системы.

Для чего необходим расширительный бачок в системе отопления?

При нагревании теплоносителя, в котле и контуре системы отопления значительно повышается давление ввиду температурного увеличения объёма теплонесущей жидкости. Учитывая, что жидкость является практически несжимаемой средой, а отопительная система герметична, данное физическое явление может привести к разрушению котла или трубопроводов. Проблему можно было бы решить установкой простого клапана, который может стравливать избыточный объём горячего теплоносителя во внешнюю среду, если бы не один немаловажный фактор.

Жидкость при охлаждении сжимается и на место сброшенного теплоносителя в контур отопления проникнет воздух. Воздушные пробки – головная боль любой системы отопления, из-за них циркуляция в сети становится невозможной. Поэтому необходимо спускать воздух из радиаторов отопления. Постоянное же добавление нового теплоносителя в систему весьма затратно, подогрев холодной воды обходится гораздо дороже подогрева теплоносящей жидкости, пришедшей в котёл по обратному трубопроводу.

Эту проблему решает установка так называемого расширительного бака, который представляет собой резервуар, подключённый к системе одной трубой. Избыточное давление в расширительном бачке отопления компенсируется его объёмом и позволяет обеспечить стабильную работу контура. Внешне бачки расширительные для системы отопления, исходя из результатов расчёта и вида отопительного контура, различны по своим форме и размеру. В настоящее время выпускаются баки различных форм, от классических цилиндрических баков до так называемых «таблеток».

Виды отопительных систем

Существуют две схемы отопительных сетей здания — открытая и закрытая. Открытая (самотёчная) система отопления используется в централизованных отопительных сетях и позволяет напрямую забирать воду на потребности горячего водоснабжения, что невозможно в частном домостроении. Такой прибор располагают в верхней точке контура отопительной системы. Помимо нивелирования перепадов давления расширительный бачок отопления выполняет функцию естественной сепарации воздуха из системы, так как имеет возможность сообщения с наружной атмосферой.

Таким образом, конструктивно такое устройство представляет собой компенсационный бак системы отопления, не находящийся под давлением. Иногда по ошибке открытой могут называть систему с гравитационной (естественной) циркуляцией теплонесущей жидкости, что в корне неверно.

При более современной закрытой схеме применяют расширительный бачок системы отопления закрытого типа со встроенной внутренней мембраной.

Иногда такой прибор могут называть расширительный бачок вакуумный для отопления, что тоже справедливо. Такая система предусматривает принудительную циркуляцию теплоносителя, воздух из контура при этом отводится через специальные краны (клапаны), установленные на отопительных приборах и вверху трубопроводов системы.

Устройство и принцип действия

Конструктивно закрытый расширительный бак в системе отопления представляет собой резервуар цилиндрической формы с установленной внутри мембраной из резины, которая разделяет внутренний объём сосуда на воздушную и жидкостную камеры.

Мембраны бывают следующих типов:

• баллонного, при этом внутри резинового баллона находится теплоноситель, снаружи – воздух или азот под давлением;
• в виде диафрагмы, делящей внутренний объем расширительного бака для закрытой системы отопления на две части – с водой и закачанным воздухом или газом.

Давление газа настраивается для каждой системы в индивидуальном порядке, который описывает прилагаемая к таким приборам как расширительный бачок для отопления закрытого типа инструкция. Некоторые производители в конструкции своих расширительных баков предусматривают возможность замены мембраны. Такой подход несколько повышает первоначальную стоимость прибора, зато впоследствии, при разрушении или повреждении мембраны стоимость её замены будет ниже цены нового расширительного бака.

С практической точки зрения форма мембраны никак не влияет на эффективность работы приборов, следует лишь отметить, что в баллонный расширительный бак закрытого типа для отопления вмещается несколько больший объём теплонесущей жидкости.

Принцип работы их также одинаков – при росте давления воды в сети за счёт расширения при нагревании, мембрана растягивается, сжимая находящийся по другую сторону газ и позволяет попасть внутрь бака излишкам теплоносителя. При остывании и, соответственно, падении давления в сети, процесс проходит в обратном порядке. Таким образом, регуляция постоянного давления в сети происходит в автоматическом режиме.

Нужно заострить внимание на том, что если купить расширительный бачок системы отопления наугад, без необходимого расчёта, то стабильности работы отопительной сети будет добиться весьма сложно. При значительно большем, чем необходимо, размере бака не будет создаваться требуемое для системы давление. В случае же если бак будет размера меньше требуемого, то он не сможет вместить избыточный объём теплонесущей жидкости, что может вылиться в создание аварийной ситуации.

Расчёт расширительных баков

Чтобы провести расчет расширительного бака для отопления закрытого типа сначала необходимо посчитать общий объём системы, складывающейся из объёмов трубопроводов контура, отопительного котла и приборов отопления. Объёмы котла и радиаторов отопления указываются в их паспортах, а объём трубопроводов определяется методом умножения площади внутреннего поперечного сечения труб на их протяжённость. Если в системе присутствуют трубопроводы разных диаметров, то следует определить их объёмы по отдельности, а затем сложить.

Дальнейший для таких приборов, как расширительный бачок для отопления закрытого типа расчет проводится по формуле V = (Vс х k) / D, где:

Vс – объём теплонесущей жидкости в системе отопления,
k – коэфф. объёмного теплового расширения, принимаемый для воды 4%, для 10% этиленгликоля – 4,4%, для 20% этиленгликоля – 4,8%;
D — показатель эффективности мембранного блока. Обычно он указывается производителем или его можно определить по формуле: D = (Рм – Рн) / (Рм +1), где:
Рм – максимально возможное давление в сети отопления, обычно оно равно предельному рабочему давлению предохранительного клапана (для частных домов редко превышает значения 2,5 – 3 атм.)
Рн – давление начальной накачки воздушной камеры расширительного бака, принимается как 0,5 атм. на каждые 5 метров высоты контура отопительной системы.

В любом случае следует считать, что расширительные бачки для отопления должны обеспечивать увеличение объёма теплоносителя в сети в пределах 10%, то есть при объёме теплоносящей жидкости в системе 500 л., объём вместе с баком должен составлять 550 л. Соответственно, необходим бачок расширительный системы отопления объёмом не менее 50 литров. Такой метод определения объёма весьма приблизителен и может вылиться в излишние затраты на покупку расширительного бака большего объёма.

В настоящее время в интернете появились онлайн калькуляторы для расчёта расширительных бачков. В случае использования для подбора оборудования таких сервисов, необходимо провести расчеты минимум на трёх сайтах, чтобы определить, насколько корректен алгоритм вычисления того или иного интернет-калькулятора.

Производители и цены

В настоящее время проблема купить бачок расширительный для отопления заключается лишь в правильном подборе типа и объёма прибора, а так же в финансовых возможностях покупателя. На рынке представлен широкий выбор моделей приборов как отечественных, так и иностранных производителей. Однако следует отметить, что если на такие приборы как расширительный бачок закрытого типа для отопления цена при покупке будет гораздо ниже, чем у основных конкурентов, то от такого приобретения лучше отказаться.

Невысокая стоимость указывает на ненадёжность производителя и низкое качество используемых при его изготовлении материалов. Зачастую таковой является продукция из Китая. Как и на все остальные товары, на качественный расширительный бачок для отопления цена не будет иметь значительной разницы порядка двух – трёх раз. Добросовестные производители используют примерно одинаковые материалы и разница в цене схожих по параметрам моделей порядка 10-15% обусловливается лишь локацией производства и ценовой политикой продавцов.

Хорошо зарекомендовали себя в этом сегменте рынка отечественные производители. Установив современные технологические линии на своём производстве они добились выпуска продукции, по своим параметрам не уступающей лучшим мировым брендам при более низкой стоимости.

Следует учитывать, что важно не только расширительный бак для отопления закрытого типа купить, требуется также правильная его установка.

Имея необходимые навыки при соблюдении инструкции возможна его самостоятельная установка. Если же у мастера остаются какие-либо сомнения на счёт своих познаний, то лучше всего обратиться к профессионалам для гарантированно стабильной работы сети отопления и исключения возможных неисправностей.

90000 What is an Expansion Tank? (With picture) 90001 90002 An expansion tank is a small tank that is generally used to contain excess water pressure within domestic and closed water heating systems. Thermal expansion is created during the heating of water, which can lead to problems if the system does not have a way to store some of the excess amounts of water and steam. The tank itself is designed to have two separate sections, each side separated by a rubber diaphragm, which allows the tank to push steam from one side to the other without having to manually expel it.Domestic applications of this device are also equipped to conform to basic drinking water regulations, so these tanks allow a heating system to vent pressure properly without causing a decrease in every day usability. 90003 90004 Expansion tanks come in various shapes and sizes because each specific system will call for a specially designed unit.90002 The basic purpose of the expansion tank is to ensure that the plumbing lines stay full with water, and that the thermal expansion does not burst pipes or heating units. As the temperature rises, the water within the pipes expand when the expansion tank takes over. It allows the excess volume to flow into it.After the temperature decreases the water will contract, leaving open spaces within the pipes. Once again, the expansion tank solves this problem by expelling the extra amounts of volume that it has stored, allowing the plumbing lines to stay full of fluid at all times. The less air that plumbing lines have, the better the entire system works. 90003 90002 Expansion tanks come in various shapes and sizes because each specific system will call for a specially designed unit.High temperature plumbing systems will require a different tank than cold systems will. The more water that is pushed through the lines, the bigger the tank will have to be in order to accommodate the excess amounts. In most basic systems, the temperature within the tank can not go over a certain limit, and the storing capacity of the tank can not be more than the amount of extra water expected, along with the air that is already present within the unit. Basically, the tank has to be large enough to accept all of the excess water and steam, while allowing plenty of room at the top for the air that is present within it.90003 90002 All domestic and closed heating systems have to be installed with a tool to release pressure within the lines, as well as to allow extra water to flow freely back and forth, which is what the expansion tank is designed for. The plumbing lines of today have far less air within the lines, air which used to allow spaces for expansion, so this tank was designed specifically with that in mind.To make this tank even more valuable within a heating system, an air regulator is also used on top of it, which allows the tank to not only do what it was made for, but to release the excess pressure and air from the system without having to have constant monitoring and maintenance. The expansion tank is a way to move water back and forth through the plumbing system as it expands and contracts, allowing the pipes to always remain full of water. 90003 90002 Want to automatically save time and money month? Take a 2-minute quiz to find out how you can start saving up to $ 257 / month.90003 .90000 Expansion Tank Design Guide, How to Size and Select an Expansion Tank for a Chilled Water System 90001 90002 Section 4.0: Sizing an Expansion Tank 90003 90004 Once you select your expansion tank type, then you must determine the values ​​to be used in the equation corresponding to the expansion type. Each of the variables will be discussed in this section, such that you can determine the values ​​for each variable in a variety of situations. 90005 90006 4.1 DETERMINING TEMPERATURE VALUES 90007 90004 The temperature values ​​are used to determine the «delta T» and the specific volume values ​​discussed in the next section. You must find the lowest and highest temperatures that will occur within the chilled water system. 90005 90010 90011 90005 90013 90014 90015 90016 90004 90018 Low Temperature: 90019 The low temperature value is simply the chilled water supply temperature.The chilled water supply temperature range is constrained by the following two requirements. The chilled water supply temperature must be cold enough to dehumidify the air, but not too cold that the chiller freezes. The typical chilled water temperatures are shown below. 90005 90021 90022 Supply Chilled Water: 42 F to 48 F / 5.56 C to 7.78 C 90023 90022 Return Chilled Water: 52 F to 58 F / 5.56 C to 7.78 C 90023 90026 90004 If the chilled water system is a glycol mixture, then the lowest temperature may be different than what is shown above.Adding glycol to chilled water allows for lower chilled water supply temperatures, due to its lower freezing point. 90005 90004 High Temperature: The high temperature value is typically the temperature that occurs when the chiller and chilled water pump (s) are off. When the chilled water system is off, the chilled water can reach ambient temperatures. In a building with no air conditioning, the temperature can be in the 80 to 90 F range. If the chilled water piping is located outdoors, then the temperature of the chilled water can exceed 100 F, depending on the location.90005 90006 4.2 DETERMINING SPECIFIC VOLUME VALUES 90007 90004 The specific volume values ​​are determined from the liquid property data. The expansion tank calculator includes specific volume values ​​for water and various polypropylene glycol and polyethylene glycol mixtures. 90005 90010 90036 90005 90013 90014 90015 90016 90004 The specific volume values ​​can also be found in ASHRAE Fundamentals for water and on the following website for glycol mixtures.90005 90006 4.3 DETERMINING PRESSURE VALUES 90007 90010 90047 90005 90013 90014 Figure 4: Remember to convert from gauge to absolute pressure before using the expansion tank equations. 90015 90016 90006 4.3.1 LOW / FILL PRESSURE 90007 90004 The low pressure is the minimum pressure at the system to achieve the most demanding requirement of the following two constraints, (1) 10 psig at the highest point in the piping or (2) net positive suction head required at the chilled water pump.90005 90004 (1) Elevation Constraint: The low or fill pressure is the pressure required at the fill point necessary to fill the entire piping system and achieve 10 psig at the highest point in the piping to stop air from entering the water / solution. When calculating this pressure, you must assume the pump (s) is off and the temperature of the fluid is at its highest. The fill point is typically used because the expansion tank is located at the fill point and have nearly the same pressures.If the expansion tank is located away from the fill point, then you can use the elevation difference between the fill-point to find the minimum pressure at the expansion tank. 90005 90004 For example, assume the temperature of the fill water is 75 F and the water enters the system at an elevation of 10 feet above finished floor and the highest point in the system is 150 feet above finished floor. This will result in an elevation difference of 140 feet or 60.7 psig. Thus the fill pressure should be 70.7 psig. This example is illustrated in the first following figure. 90005 90004 (2) Net Positive Suction Head Constraint: Next, you should also check the net positive suction head required for the chilled water pumps. The low or fill pressure must be large enough such that the net positive suction head required is met. 90005 90004 For example, assume the temperature of the fill water is 75 F and the water enters the system at an elevation of 10 feet above finished floor and the highest point in the system is only 30 feet above finished floor.This will result in an elevation difference of only 20 feet or 8.6 psig. Thus, according to the previous constraint the minimum pressure will be only 18.6 psig. However, if the chilled water pump is located 10 feet above the fill point, then the pressure at the suction of the chilled water pump will only be 14.3 psig. If the pump requires a net positive suction head of 20 psig, then the fill pressure determined from the elevation constraint will not meet the net positive suction head constraint.Thus the fill pressure must be increased to meet the net positive suction head constraint. This example is illustrated in the second following figure. 90005 90010 90066 90005 90013 90014 Figure 5: The minimum / fill pressure is determined to meet the 10 psig requirement at the highest point, as shown in green. The pressures at the lower elevations are then determined by converting ft. head to psig. This results in a fill pressure of 70.7 psig and a suction pressure at the chilled water pump of 66.4 psig. You should also double check the net positive suction head required at the chilled water pump is met, but in this example the suction pressure is very high and should be easily met. The pump is off, when determining the minimum pressure. 90015 90016 90010 90073 90005 90013 90014 Figure 6: In this example figure, the green shows the minimum fill point pressure based on the 10 psig at the highest point. The red shows the fill point pressure based on a minimum 20 psig at the suction of the chilled water pump.As you can see, the red produces the higher minimum fill point pressure and thus the higher minimum pressure at the expansion tank. Thus, for your equation you should use the higher minimum pressure value, based on the NPSHR. The pump is off when determining the minimum pressure. 90015 90016 90006 5.3.2 HIGH PRESSURE 90007 90004 The high pressure value is the highest pressure that can occur at the expansion tank such that no pressure relief valves or equipment failure occurs due to high pressure.The first scenario to check is with the pump on and the chilled water is at its highest temperature. Although this most likely will never occur in practice, it is a possibility and your design must be able to withstand the extreme possibilities. For example, assume the chilled water pump provides 40 psig and the chiller has a maximum pressure setting of 125 psig. You start at the chiller with 125 psig and then the suction of the pump will be 85 psig. Assume there are piping losses from the expansion tank to the pump of 4.3 psig. Then the expansion tank will have a high pressure of 80.7 psig. 90005 90010 90084 90005 90013 90014 Figure 7: The high pressure at the expansion tank is determined by simulating the max pressure at the pressure relief valves and equipment and finding the maximum pressure value that ensures the pressure at all equipment and pressure relief valves are within their pressure limits . This figure tests the 125 psig maximum pressure at the chiller, with the pump on.This results in a maximum pressure at the expansion tank of 89.3 psig. 90015 90016 90004 You should always run the scenarios with the pump on and off, because the equipment must be within the pressure requirements, whether or not the pump is on or off. For example, if you were to run a scenario with the maximum pressure at the fill point to the system as 125 psig, which is a typical maximum pressure for piping fittings, and the pump is off, then the pressure limits are met for all equipment .However, as soon as the pump is turned on, you will exceed the 125 psig requirement for the chiller. 90005 90010 90093 90005 90013 90014 Figure 8: If the maximum pressure is assumed to be 125 psig at the fill point, then the pressure at chilled water pump and chiller will be 120.7 psig. This meets the pressure requirement of 125 psig for the chilled water pump and chiller. However, this is only true when the pump is off. 90015 90016 90010 90100 90005 90013 90014 Figure 9: As soon as the pump is turned on, the pressure at the chilled water pump discharge will be 160.7 psig. Since the chilled water pump still provides 40 psig of pressure as shown in the previous examples. The 160.7 psig will exceed the maximum pressure of 125 psig at the chiller. Thus the maximum pressure allowed at the expansion tank must be lowered from 125 psig down to 89.3 psig as shown in a previous figure. 90015 90016 90006 5.3.3 POINT OF NO PRESSURE CHANGE 90007 90004 Often times you will hear that the expansion tank is the point at which the pressure in the system does not change.This is true, but the assumption is that the temperature does not change. So do not get the previous discussion about the maximum and minimum pressures confused with the fact that the pressure at the expansion tank does not change when the pump is turned on or off. In fact, you can see that the pressure does not change when the pump is turned on and off in the previous figures, 8 & 9. 90005 90006 5.4 Linear Coefficient of Thermal Expansion 90007 90004 The following linear thermal coefficient of expansions can be used for your calculations.However, more accurate values ​​can be achieved by using the data provided by the piping manufacturers. 90005 90010 90115 90005 90013 90014 90015 90016 90004 If you have a mix of multiple pipe types, then you should use the lower coefficient of thermal expansion. This will result in a larger expansion tank. If you have a higher coefficient of thermal expansion then you will be taking advantage of the increased system volume that occurs when the piping expands.As the liquid heats up, the liquid expands, but the pipe also expands to accommodate some of the increased liquid volume. Thus, choosing the pipe material that expands the least will give the most conservative result. 90005 .90000 Do I Need an Expansion Tank on My Water Heater? 90001 90002 90003 Note: This post may contain affiliate links. This means that at no cost to you, we may receive a small commission for made purchases. 90004 90005 90002 To determine whether you need an expansion tank on your water heater, you first need to understand what type of water heater you have, what an expansion tank is, and what size of an expansion tank you may need. Read on and we will answer these questions and give you a better understanding of what is going on with your water heater.90005 90008 What Type of Water Heater Do You Have? 90009 90002 This may seem like an easy question but it is also one that many people do not actively think about. If you have a tankless water heater, you do not have to worry about an expansion tank because you do not have a primary tank to begin with. 90005 90002 However, if you have a traditional tank-style water heater, you will most definitely need to consider if an expansion tank is needed. 90005 90008 What Does an Expansion Tank Do? 90009 90002 First, you must understand how your water heater works.When water is heated inside your water heater, it expands. This process is called thermal expansion and it can cause strain on your plumbing system. 90005 90002 90019 90019 90005 90002 The way that it works is this: if your water heater holds 50 gallons of cold water, it will expand to about 52 gallons when it is heated. If the extra volume has nowhere to go it pushes on the walls of your plumbing. 90005 90002 You can think of this process as bending a paper clip; with enough bending, the paper clip will break.Your water heater is this paper clip; given enough pressure from the expanding and contraction, the tank itself can start leaking or possibly even burst. 90005 90002 There are some homes that run on an open water supply system, where the water pushes back into the city water supply and there is no additional strain on the home’s plumbing. Unfortunately, many homes have closed water supply systems, wherein the water supply has a one-way valve. 90005 90002 Many cities where homes have closed systems require the home owners to invest in an expansion tank.As a matter of fact, 90029 the manufacturer of your water heater may even void your warranty if you do not have an expansion tank 90030 with your closed system. 90005 90002 There are ways to test this and determine if you have a closed or open water supply system, but the process may be difficult because the backflow prevention devices tend to vary in appearance. However, you can always contract a plumber to perform this particular task. 90005 90002 90035 90035 Then where does the expansion tank come into play? Your expansion tank can help you to save your system.The expansion tank serves to take on the extra volume as well as any fluctuations in the incoming water supply pressure. 90005 90002 The expansion tank serves as a backup system to prevent overworking your plumbing. The excess water volume, instead of causing too much pressure on the plumbing, rushes into the expansion tank and lowers the pressure in the water heater to safer levels. This ultimately protects it from damage. 90005 90008 What Size Expansion Tank Do I Need? 90009 90002 There will be two factors that impact the size of expansion tank that your house requires.The first of these will be the size of water heater that you have. You can look for this information on the factory label of the water heater itself. The second factor is the water pressure in your system. With these two factors, you can then make a decision about what size of expansion tank to get. 90005 90002 Each expansion tank manufacturer will have a calculator or chart which will tell you the recommended size and model of expansion tank you’ll need. There’s no universal approach so you’ll have to a do a bit of research or simply contact a plumber (click here for a free quote).Here are a couple examples: 90005 90002 You may, however, arrive at the situation where you are unsure if the size of the expansion tank is too small. The standard is to select an expansion tank that is larger than necessary rather than select one that is too small. This is because a tank that is too small can cause relief valve discharge. On the other hand, if the tank is too big, it has no negative impacts on your plumbing. 90005 90008 So Do You Need an Expansion Tank? 90009 90002 If you have a normal storage tank water heater, most likely you do.To be sure, do your due diligence on your particular model of water heater or contact a plumbing expert. This is one of those things you want to make sure you have right. 90005 90052 Related Posts: 90053.90000 Expansion Tanks for Cold & Hot Water Systems 90001 90002 Expansion — HVAC Tanks 90003 90004 90005 Wessels manufactures three expansion tank designs: Compression, Bladder and Diaphragm. Each tank style has models that are either ASME or Non-ASME coded. Tanks range in size from 2 to 10,000 gallons. Most of Wessels pressure vessels are designed using a pre-pressurized vessel with an internal bladder or diaphragm to manage fluids under pressure. The majority of Wessels products are standard catalog models, with over 6,000 tanks in inventory for quick shipment.Custom tanks are produced to customer specifications, for high pressures and / or special materials for severe duty applications. 90006 90002 What are Expansion Tanks? 90003 90004 Expansion tanks are required in a closed loop heating or chilled water HVAC system to absorb the expanding fluid and limit the pressure within a heating or cooling system. A properly sized tank will accommodate the expansion of the system fluid during the heating or cooling cycle without allowing the system to exceed critical pressure limits.The expansion tank uses compressed air to maintain system pressures by accepting and expelling the changing volume of water as it heats and cools. 90006 90004 Some tank designs incorporate a diaphragm or bladder to isolate the expanded water from the pressure controlling air cushion. As water is expanded, it is contained in the bladder to prevent tank corrosion and water logging potentials. The pressure controlling air cushion is pre-charged at the factory and can be adjusted in the field to meet critical system requirements.This design and operation of this style of expansion tank allows the designer or specifying engineer to reduce tank sizes up to 80%. 90006 90004 Compression tanks are designed to absorb the expansion forces and control the pressure in heating / cooling systems.This tank is the oldest style that has been used in this systems. It works well when the air is controlled and kept in the tank, not in the system. 90006 90004 Learn more 90006 90004 Divider 90006 90004 Removable bladder expansion tanks are designed for use in Hydronic heating / cooling systems to absorb the expansion force resulting from the changes in temperature of the heating / cooling fluid.90006 90004 Learn more 90006 90004 Divider 90006 90004 The diaphragm tank has been developed to allow the systems air cushion to be separated from the systems water. No waterlogging of the tank can occur as the air is held between the tank wall and the outside of a bladder placed inside the tank, while the system water is contained inside the bladder. 90006 90004 Learn more 90006 .