Разширителен съд на отоплителната система: устройство, изчисление и избор на най-добрия вариант

Правилно подбран и грамотно инсталиран разширителен съд на отоплителната система няма да допусне излизането ѝ от строя, ще поддържа налягането на необходимото ниво. Той е необходим като резерв за разширяващата се при нагряване вода. В зависимост от вида на системата, вграденият разширител може да бъде от отворен или затворен тип.

Ще разкажем за това как да изберете резервен съд в зависимост от създаваната схема на отопление. В представената от нас статия са описани конструктивни особености и специфика на монтажа на разширителите. Дадени са препоръки, спазването на които ще осигури идеална работа на отоплителния кръг от всякакъв тип.

Разширителни съдове от отворен тип

Конструктивна особеност на разширителите от отворен тип е контактът на топлоносителя с атмосферата. Циркулацията в системите с разширител от този тип е конвекционна. При нагряване обемът на течността расте, неговият излишък се поглъща от резервоара.

При спад на температурните показатели течността се връща обратно самотечно, под действието на гравитацията.

Поради нулево налягане в съда, устройството не изисква здрава метална конструкция, следователно:

• при изработката на корпуса се прилага всеки метал;
• може да се използва готов съд от термоустойчива пластмаса;
• не е принципна формата на резервоара.

Във вилите такова оборудване може да бъде сглобено от подръчни средства. Като съд може да се използва пластмасова канистра или бъчва, оборудвана с приемен патрубок и изход за преливане.

Разширителите от отворен тип могат да бъдат изработени във формата на правоъгълен съд с нехерметичен капак на горната равнина.

Външно това е обикновен метален съд, горната равнина на който е снабдена с отвор за обслужване и добавяне на течност. Защита от запушване осигурява нехерметичният капак. В долната част или на страничната равнина са предвидени крепежни възли.

Отворени отоплителни системи се използват в нискоетажни сгради, където обемът на топлоносителя и дължината на отоплителните комуникации са сравнително малки.

Изискванията за монтаж са прости:

• разширителят се поставя на максималната височина, на захранващата линия;
• захранването се свързва към резервоара чрез тръба;
• за отвеждане на излишъка от течност се прави преливник над изчисленото ниво.

За да се осигури циркулация чрез гравитация, за монтажа се препоръчва използването на тръби с увеличено сечение.

Отворената конструкция се поставя в най-горната точка, откъдето течността се оттича чрез гравитация.

Обикновено резервоарът се монтира в отопляемо помещение, на топлоизолиран таван, а ако това не е възможно, съдът трябва да бъде изолиран. Наличието на изолация ще предотврати замръзването на течността и загубата на работоспособност на системата.

Разширителни съдове от затворен тип

Конструктивна специфика на затворените модификации на резервоара е пълната херметичност, което позволява да се поддържа необходимото за циркулация налягане във всяка точка на системата.

Резервоарът вътре е разделен от мембрана на въздушна и течна част. Всяко от отделенията е напълно херметично – азотсъдържащата смес от въздушното отделение никога не се смесва с топлоносителя, който изпълва течното отделение.

Принципът на работа на затворения разширителен резервоар се състои в това, че нагрятата течност от системата се изтласква в течната част на резервоара и започва да натиска от своя страна върху херметичната мембрана. Преградата се деформира и въздейства върху въздушната част, като я компресира.

В резултат обемът на въздушната камера на съда намалява, а газът в нея се свива. Тази ситуация способства за увеличаване на налягането в системата. Веднага щом налягането се нормализира, топлоносителят от течния отсек се изтласква обратно.

Ако налягането расте стремително, то при достигане на критичен обем течност в съда, предпазният клапан задейства. В резултат ще се получи отстраняване на излишното количество топлоносител от съда.

Затворената конструкция е напълно херметична, в долната ѝ част е разположен фланец с приемен патрубок, в горната – нипел за пълнене с газ.

В зависимост от формата всички затворени разширители за монтаж в отоплителна система се разделят на следните видове:

1. Сферични – разновидност на мембранна конструкция с еластична преграда. При постъпване на течност тя се разтяга и поема целия излишен обем. Самият съд има вид на сферична капсула.
2. Овални – още един вид мембранни хидрокомпенсатори. Балонът на разширителя традиционно е разделен от гъвкава мембрана на газова и течна камера, но конфигурацията на корпуса има леко издължена по вертикала форма.

Външно овалните разширители представляват балон с цилиндрична форма, оцветен в червено. От една страна е предвиден нипел за създаване на налягане в газовата камера, от друга – патрубок, чрез който се осъществява свързването към системата.

Върху корпуса са заварени крепежни възли, които осигуряват стенен монтаж на оборудването и са способни да издържат неговото работно тегло. Сферичната модификация на съда се различава от овалната само по форма.

Според разновидностите, мембранните затворени разширители се делят на диафрагмени и балонни модификации

В системи от затворен тип гравитачната циркулация не може да осигури необходимото ниво на налягане. Затова в конструкцията се включва циркулационна помпа.

Самият разширител може да се постави във всяка точка на системата, но при извършване на монтажните работи е желателно да се вземат предвид следните препоръки:

• най-доброто място за монтаж е обратната линия, преди точката на свързване на помпата;
• подаването на топлоносителя е по-добре да се осъществи отгоре, което ще позволи да се намали проникването на въздух и ще запази работоспособността при повреда на мембраната;
• недостигът на основния обем може да се компенсира чрез монтиране на допълнителен разширител с по-малък капацитет.

При монтажа не се забранява да се вземе предвид интериорът на помещението, ако има нужда от това. За контрол на нивото на налягането в отоплителната система разширителят трябва да бъде оборудван с манометър.

Затвореният разширител обикновено се поставя пред котела, преди мястото на монтаж на циркулационната помпа.

Възможността за разполагане недалеч от котела премахва въпроса за необходимостта от изолация на резервоара. Оборудването се намира в топло помещение, което осигурява удобство при експлоатация.

Коя конструкция е по-добра?

Системите, в зависимост от устройството и материала на разширителния резервоар, се различават по списък от плюсове и минуси. Но според експерти и опитни потребители, предимствата във функционалността са на страната на затворените варианти.

Плюсове и минуси на отворения съд

Гравитачната система се нуждае от тръби с по-голям диаметър, което от своя страна пряко увеличава разходите. Бюджетът за изграждане на отворена отоплителна система с нехерметичен разширител леко се увеличава, макар че остава сравнително малък.

Основните предимства на този вариант са простотата, плюс ниската цена на компонентите и монтажните работи. Друга положителна особеност е липсата на необходимост от контрол на нивото на налягане.

Разширител от отворен тип за малки системи може да се сглоби от подръчни материали, неговият монтаж също ще бъде лесен.

Въпреки това минусите са значително повече:

• използването на антифриз е опасно поради токсични изпарения;
• възможностите за монтаж са ограничени само до горната точка на системата;
• постоянният контакт с атмосферата увеличава риска от въздушни тапи и корозия;
• бавно загряване;
• температурните колебания, съпътстващи конвекционната циркулация, ускоряват износването на оборудването;
• прилага се в отоплението на нискоетажни сгради, най-много до два етажа;
• големи топлинни загуби и разход на енергия за загряване.

Още един недостатък на отворената система са загубите от изпарение и преливане. Затова при монтажа на резервоара трябва да се осигури достъп до отвора за доливане.

Плюсове и минуси на затворения съд

Ако по отношение на цените и простотата на монтажните работи печелят отворените разширители, то функционалността е силната страна на затворения резервоар, който още наричат експанзомат. Именно тях използват при изграждането на затворени отоплителни системи, които нямат пряк контакт с атмосферата.

Експанзоматите притежават следните предимства:

• пълната херметичност позволява използването на антифриз;
• мястото на разполагане на разширителя не влияе на работоспособността на системата;
• изолацията на вътрешното пространство на резервоара свежда до минимум вероятността от въздушни тапи и възникване на корозия;
• след стартиране системата се загрява по-бързо, по-чувствителна е към регулиране на температурните режими;
• по-малка разлика между експлоатационните условия на захранващия и връщащия тръбопровод, което в резултат повишава експлоатационния ресурс;
• не изисква монтаж на тръби с голям диаметър, което позволява да се спести от изграждането;
• не изисква постоянно внимание към нивото и състоянието на течността;
• възможност за прилагане в системи, предназначени за няколко етажа;
• малки топлинни загуби, които намаляват разходите при експлоатацията на оборудването.

При избора на разширители от този тип могат да се срещнат херметични бутилки с неразглобяема конструкция. При неизправност на диафрагмата бутилката ще трябва да се смени с нова.

За контрол на нивото на работното налягане върху резервоара се монтира манометър, а за отвеждане на излишния въздух се поставя автоматичен или механичен въздухоотводчик.

От минусите е важно да се отбележи сложността на конструкцията, специалните изисквания към материалите, които увеличават цената на оборудването. Към това може да се добави необходимостта от постоянен контрол на налягането и неговото възстановяване при необходимост.

Правила за изчисляване на капацитета на резервоара

Разширител от всякакъв тип ще бъде ефективен само при правилен избор на обем. За целта трябва да се вземе предвид способността на течността да се разширява по време на нагряване. Водата в отоплителните кръгове се разширява с най-малко 3% от общия обем на водната система, а антифризът – с почти 5%.

Течностите се отнасят към категорията на несвиваеми среди, следователно резервоарът трябва да им осигури достатъчен резерв за топлинно разширение с известен запас. При условие на пълно запълване на контура с топлоносител, дори топлинното разширение в изчислените обеми може да доведе до изпускане на течност през предпазен клапан и разливане на топлоносителя на пода.

Затова, за да не доведе превишението на обема на разширяващия се топлоносител до аварии, затворените резервоари за малки контури в частни домове се избират така, че обемът им да бъде равен на 10% от общия обем на циркулиращия в системата топлоносител. Това правило е валидно за системи с капацитет до 150 л.

Ако в отоплителния кръг се движи повече от 150 л топлоносител, тогава капацитетът на затворения резервоар се изчислява чрез умножаване на общия обем на течността по коефициента на разширение при конкретни стойности на работната температура в системата.

Към получената стойност трябва да се добави обемът на водния затвор, т.е. обемът на топлоносителя, образувал се в резервоара в резултат на стандартното статично налягане на течността. За големите отоплителни кръгове този показател по правило е 0,5% от общия обем на топлоносителя, а за маломерните, с вместимост до 150 л, той се приема 20%.

Получената сума се умножава по корекционен коефициент, който се определя от стойностите на предварителното и крайното налягане в отоплителната система. Предварителното налягане се приема от изчислението, че на 10 м височина на контура се пада 1 бар. Крайното налягане се формира в резултат на работата на системата.

Изчисляването на обема на резервоара от затворен тип за големи и сложни отоплителни конструкции изглежда така:

В изчисленията са използвани: Vn – номинален обем на затворения резервоар; Ve – обем на топлоносителя при топлинно разширение (изчислява се по формула Vсистема×n%, където n е коефициент на температурно разширение на топлоносителя); Vv – воден затвор; po – предварително налягане; pe – показател на крайното налягане, равен на стойността на пределното налягане на предпазния клапан минус 0,5 бар.

Вместимостта на отворения тип не се регламентира строго от нормативите, но има правило: обемът на отворения резервоар до преливния патрубок трябва да съставлява 3,5 – 4 % от общия обем на топлоносителя в отоплителния кръг.

Такава оценка е достатъчна за малка вилна къща, но сграда за постоянно живеене ще изисква по-точно изчисление. На първо място ще е необходимо да се установи общият обем на отоплителната система.

Варианти за изчисляване на общия капацитет на отоплението

Този показател може да се определи с различна степен на точност чрез три основни начина. Първо, на базата на паспортните данни на котела. Така, на единица мощност на котелното оборудване са необходими около 15 литра течност. За да се получат нужните данни, ще е необходимо 15 да се умножи по мощността на котела, посочена в техническия паспорт.

Второ, обемът може да се установи с помощта на водомер при пълнене на системата. По време на пълненето се отчита количеството на използваната течност. Това е по-точен и по-труден вариант.

Третият начин предполага да се изчисли общият обем на всички елементи на отоплителната система. Това е най-точният вариант. Обемът на топлообменника на котела, радиаторите, конвекторите, измервателните уреди може да се установи от паспортните характеристики. За изчисляване на обема на тръбите се използват данни от таблицата.

В таблицата са посочени размерите на тръбите в инчове и обемът им в литри на 1 метър, който се използва за сумиране на общия обем.

В таблицата е посочен обемът на тръбите за метър дължина, изработени от най-разпространените и съвременни материали. Вътрешният диаметър е посочен в инчове от 0,5 до 1,5 единици.

Още един начин, претендиращ за висока точност, – изчисление по формула:

Vобщ = π x D2 x L/4,

където:

• π – е равно на 3,14;
• D – означава вътрешния диаметър на тръбите;
• L – означава дължината на тръбопровода на системата.

След получаване на необходимите данни, те се сумират и се получава общият обем на системата, който се използва в по-нататъшните изчисления.

Стъпките и формулите на пълния цикъл на изчисления за проектиране и организиране на отоплението на частен дом са дадени тук. Препоръчваме Ви да се запознаете с полезната информация.

Избор на разширителен съд по таблица

При наличие на необходимите данни, оптималният вариант на разширителя може да се подбере по таблицата на обемите и изчислителното налягане.

Общият обем на системата се изчислява по посочената методика, параметрите на налягането са актуални само за затворени модификации и са посочени в паспортните данни на оборудването.

Данните от таблицата позволяват да се избере обем на разширителя от 4 до 300 литра.

Този вариант не изисква специални изчисления, освен изчисляването на общия обем на системата. Използването на таблицата значително улеснява и ускорява избора на разширител с необходимия обем на резервоара.

Използване на формули за изчисляване

Ако данните от таблицата са недостатъчни, има възможност самостоятелно да се изчисли необходимият показател за обем на капацитета.

За това се използва следната формула:

Vb = Vc x k/D,

където:

• Vb – обозначава търсения капацитет на разширителя;
• Vc – общия капацитет на системата;
• k – коефициент на разширение на течността при нагряване;
• D – коефициент на ефективност на разширителя.

От необходимите за изчислението данни неизвестни остават коефициентите k и D. Първият е таблична стойност, а вторият се изчислява по отделна формула.

Съществува и се използва таблица за температурно разширение. Тя позволява да се определи коефициент за системи с вода или антифриз. Стойността не е линейна, променя се при нагряване, в зависимост от наличието и концентрацията на гликол в течността.

С помощта на тези данни могат да се определят параметрите на коефициента на разширение на течността при нагряване (k), необходими за изчисляване на обема на разширителния балон.

За вода концентрацията на етиленгликол се приема за «0», за антифриз концентрацията се определя по данни, обявени от производителя. Температурата на нагряване се счита за експлоатационната за конкретната система.

За самостоятелно изчисляване на коефициента на ефективност на разширителния резервоар се прилага формулата:

(Qm – Qb) : (Qm + 1),

където:

• Qm – максималното налягане на системата според паспортния праг на задействане на предпазния клапан;
• Qb – предварителното налягане във въздушната камера на разширителя според техническия паспорт.

Ако последният параметър е неизвестен, той се измерва при напомпване или чрез изпускане през нипела на балона.

Други начини за изчисляване

Освен самостоятелните изчисления с помощта на формули и таблици има алтернативни начини. Достъпен вариант за изчисление е помощта на онлайн калкулатор.

Няма недостиг на мрежови ресурси, предлагащи онлайн да се изчисли търсената стойност. Те се намират лесно по ключова заявка

Още един вариант за получаване на необходимите данни е обръщане към професионални проектанти. Това е максимално надежден начин, но точността на получената информация ще струва доста скъпо.

С правилата за инсталиране и свързване на разширители от затворен и отворен тип ще ви запознае следващата статия, посветена на тези въпроси.

Как да изберете правилно разширителен съд?

Препоръчително е да се определи типът на отоплителната система още на етапа на планиране. Изборът на резервоар обикновено се отлага за периода след изграждане на кутията, когато системата е монтирана и обемът ѝ е известен.

При избора на оптимален вариант на разширителен резервоар се препоръчва:

• да се ориентирате към обем на затворения разширителен резервоар, надвишаващ стойността на температурното разширение на топлоносителя;
• при покупка трябва да се обърне внимание на свързването, формата на съда и разположението на съединителите за закрепване – това ще позволи да избегнете неочаквани ситуации по време на монтажа;
• важно е да се обърне внимание на инструкцията върху корпуса, която съдържа полезна информация относно инсталацията и техническите параметри.

При покупка е по-добре да се ориентирате към проверен производител, дори и неговите съдове да струват повече. Това ще бъде гаранция за дълготрайност на отоплителната система, обаче при условие на правилна експлоатация и редовна поддръжка.

Преди свързване предварителното налягане в газовото отделение на мембранния съд се настройва на стойност, равна на показателите на статичното налягане на стълба на топлоносителя в отоплителния кръг. Настройката се извършва с обикновена автомобилна помпа и се контролира с манометър.

Основното е да не купите бойлерен съд за отоплителната система – те са напълно различни по своите технически характеристики

Не трябва да се бъркат разширителните съдове за отоплителни системи и хидроакумулаторите за линии за студено водоснабдяване. Те се различават по външен вид и конструктивни особености. Първите са боядисани в червено и обикновено не са разглобяеми, вторите са в син цвят и са снабдени с подвижен фланец за ремонт на мембраната.

Изводи и полезно видео по темата

Видеото ще помогне да се определят параметрите на разширителния съд със затворена модификация и да се изяснят разликите между съдовете за отопление и бойлерните системи:

Принцип на работа и особености на избора на съда във видеоклипа:

Отоплителната система на частен дом може да бъде изпълнена по отворена или затворена схема, което изисква монтаж на разширителен съд със съответната конструкция. Ключовият фактор за неговата работоспособност е обемът, който може да се изчисли самостоятелно или да се довери на професионални проектанти.

Правилно подбраното оборудване ще помогне да се запази необходимият литраж течност в отворената система, а в херметичното отопление ще поддържа нивото на работното налягане.

Пишете, моля, коментари в разположения по-долу блок. Споделете своя опит в сглобяването на отоплителни кръгове с разширителен съд и полезна информация за посетителите на сайта. Задавайте въпроси, публикувайте снимки по темата на статията.