Мы используем cookie-файлы для персонализации контента, улучшения пользовательского опыта и сбора статистики. Продолжая использовать данный сайт, вы соглашаетесь с Политикой использования cookie-файлов.
Принять
Расширительный бак для отопления: типы, расчёт объёма и давление
Расширительный бак для отопления — небольшой и недорогой элемент системы, о котором вспоминают в последнюю очередь. При этом именно он отвечает за то, чтобы давление оставалось стабильным, предохранительный клапан не срабатывал при каждом нагреве, а систему не приходилось постоянно подпитывать. Разбираем, какие бывают баки, как рассчитать объём под конкретную систему и какое давление в нём должно быть.
Всё упирается в одно свойство воды: при нагреве она расширяется, а сжать её практически невозможно.
В закрытой системе отопления теплоноситель заперт в трубах, радиаторах и котле. Когда котёл его нагревает, объём увеличивается — но деваться этому объёму некуда. В результате растёт не объём, а давление, причём растёт стремительно.
Насколько стремительно. По расчёту производителя арматуры VALTEC, при нагреве воды на 75 градусов в полностью замкнутом контуре давление выросло бы на сотни бар — величина, заведомо превышающая прочность любого элемента системы, включая радиаторы и теплообменник котла.
Расширительный бак решает эту задачу: он принимает избыточный объём теплоносителя при нагреве и отдаёт его обратно при остывании. Давление в системе остаётся в рабочих пределах.
Что происходит без бака
Производитель баков Reflex формулирует функции устройства так: ограничение колебаний давления, предотвращение падения давления в верхних точках системы и подсоса воздуха, предотвращение вскипания теплоносителя, защита насосов от кавитации, запас теплоносителя для компенсации потерь.
Если бака нет или его объёма не хватает, цепочка событий выглядит одинаково:
При нагреве давление растёт и достигает уставки предохранительного клапана.
Клапан срабатывает и сбрасывает часть теплоносителя.
Система остывает, объём теплоносителя уменьшается — но часть его уже потеряна.
Давление падает ниже нормы, появляется подсос воздуха, требуется подпитка.
Цикл повторяется при каждом нагреве.
Результат — постоянное завоздушивание, ускоренная коррозия из-за свежей воды с кислородом при каждой подпитке и капающий предохранительный клапан.
Типы расширительных баков
Баки делятся на две принципиально разные категории, и выбор между ними определяется типом самой системы отопления.
Открытые баки
Простая ёмкость без крышки или с негерметичной крышкой, установленная в самой верхней точке системы — обычно на чердаке. Теплоноситель в ней контактирует с атмосферой, избыточный объём просто поднимается вверх по трубе.
Применяются в системах с естественной циркуляцией — тех, где нет насоса и теплоноситель движется за счёт разницы плотностей горячей и холодной жидкости.
У такой схемы есть заметные ограничения:
Теплоноситель контактирует с воздухом, насыщается кислородом — это ускоряет коррозию стальных элементов системы.
Вода испаряется, уровень приходится периодически контролировать и доливать.
Бак нужно утеплять: на неотапливаемом чердаке он может замёрзнуть.
Антифриз в открытой системе обычно не применяют — из-за контакта с атмосферой концентрация раствора со временем меняется.
Закрытые мембранные баки
Герметичная ёмкость с эластичной мембраной внутри. Теплоноситель не контактирует с атмосферой, бак можно ставить в любой точке системы, обычно рядом с котлом.
Это стандарт для современных систем с принудительной циркуляцией. Дальше в статье речь идёт именно о них.
Как отличить визуально: баки для отопления традиционно окрашивают в красный цвет, для питьевого и горячего водоснабжения — в белый или синий. Это не декоративное различие, о нём подробнее в разделе про ГВС.
Как устроен мембранный бак
Конструктивно это герметичная стальная ёмкость, разделённая внутри эластичной мембраной на две камеры: водяную, куда поступает теплоноситель, и воздушную, заполненную воздухом или азотом под давлением. Снаружи есть присоединительный патрубок и ниппель для подкачки воздушной камеры — внешне он похож на автомобильный.
Работает это так: теплоноситель при нагреве входит в водяную камеру, растягивает мембрану и сжимает газ в соседней камере. Газ сжимаем, в отличие от воды, — он и выполняет роль амортизатора. При остывании сжатый газ распрямляется и выдавливает теплоноситель обратно в систему.
Материал мембраны
Основной материал — EPDM, этилен-пропилен-диеновый каучук. Он эластичен, термостоек и рассчитан примерно на 100 тысяч циклов растяжения. Производство мембран для баков нормируется европейским стандартом DIN 4807-3.
Две конструкции
С несменной диафрагмой. Мембрана наглухо зажата между половинами корпуса. Конструкция дешевле, но теплоноситель контактирует со стенкой стального корпуса, а при повреждении мембраны бак меняется целиком.
Со сменным баллоном. Мембрана в виде мешка вставляется в корпус через фланцевую горловину и при необходимости заменяется. Теплоноситель со стенками не контактирует — в воздушную полость на заводе закачивают химически нейтральный азот. Дороже, но ремонтопригодно.
Расчёт бака начинается с объёма системы — это сумма теплоносителя во всех её элементах: в котле, трубах и радиаторах.
Объём воды в трубах
Считается по внутреннему диаметру. Важный момент: трубы маркируются по наружному диаметру, а для расчёта нужен внутренний — из наружного вычитается двойная толщина стенки.
Внутренний объём трубы на 1 погонный метр по внутреннему диаметру
Внутренний диаметр
Литров на 1 погонный метр
12 мм
0,113
16 мм
0,201
20 мм
0,314
25 мм
0,491
26 мм
0,531
32 мм
0,804
40 мм
1,257
50 мм
1,963
Как пересчитать под маркировку. Металлопластик 16×2 — это наружный диаметр 16 мм при стенке 2 мм, то есть внутренний 12 мм и 0,113 литра на метр. Труба 20×2 — внутренний 16 мм, 0,201 л/м. Труба 26×3 — внутренний 20 мм, 0,314 л/м.
Объём воды в радиаторах
Берётся из паспорта конкретной модели: разброс между производителями существенный. Для ориентира — значения из паспортов распространённых серий:
Объём теплоносителя в одной секции радиатора по данным паспортов производителей
Радиатор
Литров на секцию
Алюминиевый, высота 500 мм
0,27–0,46
Биметаллический, высота 500 мм
0,20–0,21
Чугунный МС-140
1,33–1,45
Как видно, чугунная секция вмещает в пять-семь раз больше теплоносителя, чем биметаллическая. Для системы на чугунных радиаторах это принципиально меняет расчёт.
Стальные панельные радиаторы считаются иначе — по типу и длине. Ориентировочно тип 11 вмещает около 0,25 литра на 10 сантиметров длины, тип 22 — около 0,5 литра, тип 33 — около 0,75 литра.
Быстрая оценка по мощности котла
Если считать по элементам некогда, есть грубый ориентир.
Приблизительная оценка: около 15 литров теплоносителя на 1 кВт мощности котла.
Для котла 20 кВт это даёт примерно 300 литров системы.
Точность у этого метода невысокая. Значение 15 л/кВт — верхняя оценка. При компактной радиаторной разводке реальный объём будет меньше, при большой доле тёплых полов — заметно больше. Для проекта считайте по сумме элементов, правило «15 л/кВт» подходит только для прикидки.
Формула расчёта объёма бака
Простое правило
Самое известное правило подбора выглядит так:
Система на воде — объём бака 10% от общего объёма системы отопления.
Система на антифризе — объём бака 15% от общего объёма системы.
Для системы объёмом 300 литров на воде это даёт бак на 30 литров, на антифризе — на 45 литров.
Правило рабочее, но у него есть границы применимости, и о них ниже.
Полная формула
Точный расчёт учитывает не только объём системы, но и температурный режим, высоту здания и настройку предохранительного клапана. Методика производителя баков Reflex выглядит так:
V = (Vрас + Vрез) / Kзап
где: V — искомый объём бака (литры); Vрас — объём расширения теплоносителя (литры); Vрез — водяной резерв, 0,5% от объёма системы, но не менее 3 литров; Kзап — коэффициент заполнения бака.
Разберём по частям, что означает каждая величина.
Объём расширения — это те литры, которые «набегают» при нагреве. Считается как объём системы, умноженный на коэффициент расширения теплоносителя при рабочей температуре. Коэффициент берётся из справочных данных производителя:
Коэффициент расширения воды относительно температуры заполнения 10 °C, по данным Reflex
Температура теплоносителя
Коэффициент расширения воды
60 °C
1,68%
70 °C
2,28%
80 °C
2,89%
90 °C
3,58%
100 °C
4,34%
Проще говоря: 300 литров воды при нагреве до 80 градусов увеличатся в объёме на 2,89%, то есть примерно на 8,7 литра.
Водяной резерв — небольшой запас теплоносителя, который остаётся в баке даже в холодной системе. Он компенсирует мелкие потери при удалении воздуха и не даёт мембране работать «в ноль».
Коэффициент заполнения — самое интересное. Он показывает, какую долю своего объёма бак реально способен принять, и зависит от двух давлений:
Kзап = (Pкон − P0) / (Pкон + 1)
где: P0 — давление предварительной закачки бака, равное статическому давлению системы плюс 0,2 бар (но не менее 1 бар); Pкон — конечное давление, на 0,5 бар ниже уставки предохранительного клапана.
Смысл простой: бак не может принять весь свой объём. Часть его занята газом под давлением предзарядки, и чем выше это давление, тем меньше места остаётся для теплоносителя. Отсюда и вывод: чем выше здание, тем больший бак нужен при том же объёме системы.
Когда простое правило перестаёт работать
Проверим правило на числах. Система на воде, нагрев до 90 °C, предохранительный клапан на 3 бар, высота 5 метров.
Для системы объёмом 300 литров полная формула даёт около 32 литров — 10,7% от объёма. Правило «10%» практически совпадает. Для системы 1000 литров расчёт даёт 95 литров, то есть 9,5% — снова близко.
А вот на небольших системах картина меняется. Для 100 литров формула даёт около 15 литров — уже 15% от объёма. Для 50 литров — около 11 литров.
Причина в водяном резерве. В расчёт закладывается не менее 3 литров независимо от размера системы. Для системы на 500 литров эти 3 литра почти не влияют на результат, а для системы на 50 литров они его и определяют.
Правило «10% и 15%» хорошо работает на системах от 200 литров. На меньших объёмах результат лучше проверять калькулятором.
Высота системы влияет слабее, но тоже в сторону увеличения: для той же системы на 300 литров при высоте 10 метров вместо 5 расчёт даёт около 37 литров против 32.
Калькулятор расширительного бака
Калькулятор считает по полной формуле — с учётом высоты системы и настройки предохранительного клапана. Заодно показывает, какое давление предзарядки выставить в баке перед монтажом.
Расчёт выполняется для воды. У водно-гликолевых смесей коэффициент расширения выше и зависит от концентрации — точное значение указывается в паспорте конкретного теплоносителя. Для систем на антифризе ориентируйтесь на правило 15% от объёма системы или на данные производителя состава.
Сумма теплоносителя в котле, трубах и радиаторах.
От места установки бака до верхней точки системы.
Указано на самом клапане или в паспорте котла.
Результат расчёта
Объём системы: л
Объём расширения теплоносителя: л
Столько дополнительного объёма даст нагрев — это и должен принять бак.
Расчётный объём бака: л
Выбирайте ближайший больший объём из модельного ряда производителя.
Давление предзарядки: бар
Выставляется в воздушной камере бака до подключения к системе.
Давление заполнения системы: бар
Расчёт для воды по методике Reflex: V = (Vрас + Vрез) / Kзап, где Vрез — резерв 0,5% объёма системы, но не менее 3 л, а Kзап учитывает давление предзарядки и уставку предохранительного клапана.
Пример расчёта вручную
Двухэтажный дом. Система отопления объёмом 300 литров на воде, максимальная температура 90 °C, высота системы от бака до верхней точки — 5 метров, предохранительный клапан на 3 бар.
Шаг 1. Объём расширения.
При 90 °C коэффициент расширения воды — 3,58%.
Vрас = 300 × 0,0358 = 10,7 л
Шаг 2. Водяной резерв.
0,5% от 300 = 1,5 л, но минимум — 3 л.
Vрез = 3 л
Шаг 3. Давление предзарядки.
Статическое давление: 5 м × 0,1 = 0,5 бар.
P0 = 0,5 + 0,2 = 0,7 бар, но минимум — 1 бар.
P0 = 1 бар
Округляем до ближайшего большего из модельного ряда — берём бак на 35 литров.
Для сравнения: простое правило «10% от объёма» дало бы 30 литров. Разница невелика — потому что условия в примере типовые. А вот если бы дом был трёхэтажным с высотой системы 10 метров, полный расчёт дал бы уже около 37 литров, и бак на 30 оказался бы мал.
Какое давление должно быть в расширительном баке
Второй параметр после объёма — давление воздуха в баке. Его называют давлением предварительной закачки или предзарядкой, и от него напрямую зависит, сколько теплоносителя бак реально примет.
Правило: давление предзарядки должно соответствовать статическому давлению системы — то есть давлению столба воды над баком.
Ориентир: 0,1 бар на каждый метр высоты. При высоте системы 8 метров статическое давление составит 0,8 бар.
Большинство баков поступают с завода с предзарядкой 1,5 бар — такое значение указывают в паспортах VALTEC, Wester, Caleffi. Для типового частного дома это часто избыточно, поэтому давление корректируют перед монтажом.
Не путать с давлением в системе
В теме расширительных баков фигурируют несколько разных давлений, и на практике их часто смешивают:
Давление предзарядки — давление воздуха в воздушной камере бака при отсоединённом или пустом баке. Настраивается перед монтажом.
Давление заполнения системы — то, до которого систему заполняют теплоносителем в холодном состоянии. Обычно на 0,3 бар выше предзарядки.
Рабочее давление — то, что показывает манометр при работающем котле. Оно выше давления заполнения, потому что теплоноситель нагрет и расширился.
Соответственно, если вы измеряете давление на манометре котла в горячей системе, вы видите рабочее давление — а не давление в баке.
Как проверить и настроить
Настройка выполняется на баке, отсоединённом от системы или при опорожнённой системе — иначе показания будут неверными. Давление измеряется обычным манометром через ниппель. Излишек стравливается нажатием на золотник, недостаток докачивается компрессором или автомобильным насосом.
Что происходит при неверной настройке.
Слишком высокая предзарядка — мембрана изначально прижата к стенке водяной камеры, полезный объём мал, бак быстро переполняется, срабатывает предохранительный клапан.
Слишком низкая — при остывании давление в системе падает чрезмерно, возможен подсос воздуха, а мембрана работает с перерастяжением.
Расширительный бак для ГВС — отдельное устройство
В контуре горячего водоснабжения расширение происходит по той же физике, и бак там тоже нужен. Но бак для отопления в контур ГВС ставить нельзя.
Чем различаются
Сравнение расширительных баков для отопления и для горячего водоснабжения
Параметр
Для отопления
Для ГВС
Мембрана
EPDM технический
Пищевой EPDM или бутилкаучук
Рабочее давление
3–6 бар
10–12 бар
Цвет корпуса
Красный
Белый или синий
Причин две. Первая — мембрана отопительного бака не сертифицирована для контакта с питьевой водой, а в баках с несменной диафрагмой вода касается ещё и стального корпуса. Вторая — рабочее давление отопительного бака может оказаться ниже давления в водопроводе.
Объём бака для ГВС
Объём расширительного бака для системы ГВС — 10% от объёма бойлера.
Без такого бака при каждом цикле нагрева расширившаяся вода будет стравливаться через предохранительный клапан — то самое постоянное подкапывание, знакомое многим владельцам бойлеров.
Расширительный бак устанавливается на обратном трубопроводе перед всасывающим патрубком циркуляционного насоса.
Логика такая. Точка присоединения бака — это точка постоянного давления в системе: здесь давление одинаково и при работающем насосе, и при остановленном. Если подключить бак перед насосом на обратке, почти весь трубопровод оказывается под избыточным давлением выше атмосферного. Это исключает вскипание теплоносителя и подсос воздуха через неплотности.
Если бак поставить после насоса, давление в части системы может опуститься ниже атмосферного — со всеми последствиями вплоть до кавитации на крыльчатке циркуляционного насоса.
Отсечная арматура
Между баком и системой имеет смысл поставить запорный кран с возможностью слить теплоноситель. Тогда бак можно снять для проверки или замены, не сливая всю систему.
Обслуживание
Давление в воздушной камере проверяется периодически — производители указывают интервалы от одного месяца до года, разумной практикой будет проверка перед началом каждого отопительного сезона.
Как понять, что мембрана порвалась. Отсечь бак от системы, слить из него воду и нажать на золотник ниппеля. Если выходит только воздух — мембрана цела. Если пошла вода или воздух с водой — мембрана повреждена, бак под замену.
Косвенные признаки: давление в системе постоянно падает после остывания, требуется частая подпитка.
Что будет при неправильном подборе
Бак меньше расчётного. Не принимает весь объём расширения, давление при нагреве достигает уставки клапана, теплоноситель сбрасывается. Дальше — падение давления при остывании, подпитка, завоздушивание, коррозия от свежей воды. Возможен и разрыв мембраны от постоянной работы на пределе.
Бак больше расчётного. Аварийных последствий нет, но это лишние деньги и место в котельной. Полезный объём используется частично.
Между этими вариантами выбор очевиден: если сомневаетесь, лучше взять бак на ступень больше расчётного.
Что важно запомнить
Для систем с принудительной циркуляцией применяются закрытые мембранные баки; открытые — только для систем с естественной циркуляцией.
Объём бака зависит не только от объёма системы, но и от температурного режима, высоты здания и настройки предохранительного клапана.
Правило «10% для воды и 15% для антифриза» работает на системах от 200 литров; на меньших объёмах оно занижает результат.
Давление предзарядки настраивается под статическое давление системы — примерно 0,1 бар на метр высоты — и проверяется на отсоединённом баке.
Бак для ГВС и бак для отопления не взаимозаменяемы.
Место установки — обратка перед циркуляционным насосом.
Подобрать расширительный бак нужного объёма можно в соответствующем разделе каталога TAVAGO.
Что чаще всего спрашивают
Как рассчитать объём расширительного бака для отопления?
По формуле V = (Vрас + Vрез) / Kзап, где Vрас — объём расширения теплоносителя, Vрез — резерв 0,5% объёма системы, но не менее 3 литров, Kзап — коэффициент заполнения, учитывающий давление предзарядки и уставку предохранительного клапана. Для систем от 200 литров работает упрощённое правило: 10% от объёма системы для воды и 15% для антифриза.
Какой расширительный бак нужен на систему 100 литров?
Для типовых условий — одно- или двухэтажный дом, температура до 90 °C, предохранительный клапан на 3 бар — полный расчёт даёт около 15 литров. Упрощённое правило «10%» здесь занижает результат: на небольших системах заметно влияет минимальный водяной резерв, который закладывается независимо от объёма системы. Для систем меньше 150 литров лучше пользоваться калькулятором.
Какое давление должно быть в расширительном баке?
Давление предзарядки должно соответствовать статическому давлению системы — примерно 0,1 бар на каждый метр высоты от бака до верхней точки. Для системы высотой 5 метров это около 0,5 бар, минимальное рекомендуемое значение — 1 бар. Заводская настройка большинства баков составляет 1,5 бар и часто требует корректировки.
Какое давление в расширительном баке газового котла?
У встроенного бака настенного котла давление предзарядки задаётся производителем и указано в паспорте конкретной модели — единого значения для всех котлов нет. Проверять и корректировать его нужно так же, как у внешнего бака: на остывшей системе, сбросив давление теплоносителя. Если объёма встроенного бака не хватает на систему, ставится дополнительный внешний.
Чем отличается открытый расширительный бак от закрытого?
Открытый — простая ёмкость в верхней точке системы, теплоноситель контактирует с атмосферой. Применяется в системах с естественной циркуляцией. Закрытый мембранный — герметичная ёмкость с мембраной внутри, ставится в любой точке системы, обычно у котла. Это стандарт для систем с насосом. В открытой системе теплоноситель насыщается кислородом и испаряется, антифриз в ней обычно не применяют.
Как определить объём системы отопления?
Сложить объём теплоносителя в котле, трубах и радиаторах. Объём труб считается по внутреннему диаметру и длине, объём радиаторов берётся из паспорта. Для быстрой прикидки можно использовать ориентир 15 литров на 1 кВт мощности котла, но это грубая верхняя оценка.
Почему правило «10% от объёма системы» не всегда точное?
Оно не учитывает два фактора. Первый — минимальный водяной резерв в 3 литра, который закладывается в расчёт независимо от размера системы: на небольших объёмах он и определяет итоговый результат. Второй — высоту системы: чем выше здание, тем больше статическое давление и тем выше должна быть предзарядка бака, а значит, меньшую долю своего объёма бак способен принять.
Как проверить, работает ли расширительный бак?
Отсечь бак от системы, слить из него воду и нажать на золотник ниппеля. Если выходит только воздух — мембрана цела. Если пошла вода — мембрана порвана и бак нужно менять. Косвенный признак неисправности: давление в системе постоянно падает после остывания и требуется частая подпитка.
Можно ли поставить отопительный бак на горячую воду?
Нет. У бака для ГВС мембрана из материала, допущенного к контакту с питьевой водой, и рабочее давление 10–12 бар против 3–6 бар у отопительного. Отопительный бак не рассчитан ни на давление водопровода, ни на контакт с питьевой водой.
Где устанавливается расширительный бак?
На обратном трубопроводе перед всасывающим патрубком циркуляционного насоса. В этой точке давление постоянно независимо от работы насоса, а вся система остаётся под избыточным давлением — это исключает вскипание теплоносителя и подсос воздуха.
Что будет, если бак окажется мал?
При нагреве давление достигнет уставки предохранительного клапана, и часть теплоносителя сбросится. После остывания давление упадёт ниже нормы, потребуется подпитка. Цикл будет повторяться при каждом нагреве, что приводит к завоздушиванию системы и ускоренной коррозии из-за постоянного поступления свежей воды с кислородом.
Выгодные цены
Мы напрямую сотрудничаем с производителями. Поэтому у нас вы можете купить
оборудование по самым выгодным ценам.
Удобная доставка
Можете быть уверенными: наша собственная служба доставки привезет товар с документами
прямо к вашему дому.
Собственный склад
У нас собственный склад с оборудованием, поэтому большинство товарных позиций в нашем
магазине всегда в наличии.
Техническая поддержка
Наши менеджеры - отличные специалисты! Поможем с выбором, произведем расчет, составим
спецификацию - без проблем.
Проектирование и монтаж
У нас есть собственная команда инженеров. Мы готовы разработать для вас проект,
выполнить монтаж оборудования и запустить его в работу под ключ.