Расширительный бак в системе отопления частного дома: зачем нужен и как подобрать

Вода при нагреве расширяется. В системе отопления ей некуда деваться. Объем жидкости увеличивается, и трубы может разорвать.

Чтобы этого не случилось, в котельной ставят специальный бак. Он принимает на себя лишнюю воду, а потом возвращает ее обратно — работает как резиновая груша.

Разберемся, как подобрать бак по объему и какое давление выставить, чтобы система работала.

Расширительный бак, или экспанзомат, — это емкость, которая компенсирует изменение объема теплоносителя, когда тот нагревается и остывает. Теплоноситель — это обычно вода, чуть реже антифриз, то есть незамерзающая жидкость. Дальше для простоты будем говорить о воде.

Выглядит все это примерно как медицинская грелка. Если ее заполнить горячей водой и закрутить клапан, она начнет «худеть» и буквально вжиматься в себя. А если ее снова нагреть, например положить на батарею, она «растолстеет», так как вода расширится.

Но в системе отопления трубы и радиаторы не резиновые, и им нужен расширительный бак, иначе что-нибудь лопнет. Он работает так: при нагревании вода увеличивается в объеме и поступает в бак, при остывании она возвращается обратно в систему.

Обычно используют закрытые баки мембранного типа. Это герметичная металлическая емкость с мембраной. Внутри мембраны находится вода, а между стенкой мембраны и стенкой металлического бака закачан воздух или газ под давлением.

У большинства баков мембрана выполнена в виде внутренней камеры — резиновой груши. У других она разделяет корпус на две части. Принцип работы от этого не меняется: вода давит на мембрану, а воздушная часть компенсирует меняющийся объем.

Задача бака — не дать давлению в системе отопления слишком сильно вырасти, когда хозяева решат прибавить температуру в доме.

В частном жилье система содержит десятки или даже сотни литров воды, особенно в случае отопления водяными теплыми полами. При этом система герметична и находится под постоянным давлением.

При нагреве воды давление может резко вырасти. Если бака нет, сработает предохранительный клапан, который обычно расположен на котле, и через него выльется часть воды. Но это не штатная ситуация, а аварийный механизм. Когда температура упадет, давление тоже снизится, и в системе будет меньше жидкости, чем изначально. Если все это повторяется, надо постоянно подкачивать воду в систему отопления.

И проблема тут не только в неудобстве:

1. Подпитка системы приводит к появлению воздуха в трубах. Это затрудняет ее работу, и в первые дни воздух стравливается через автоматический или ручной воздухоотводчик  .
2. Сам воздух, а точнее, кислород в нем, ускоряет коррозию элементов системы отопления. Это сокращает срок службы радиаторов, стальных труб, фитингов и теплообменника котла, что со временем приводит к протечкам. Также система забивается хлопьями ржавчины, которые отслаиваются, разносятся водой и оседают в узких местах — терморегуляторах радиаторов, сетчатых фильтрах и циркуляционном насосе. Это затрудняет циркуляцию.
3. Система шумит, так как пузырьки воздуха, проходя через циркуляционный насос, схлопываются под давлением. В трубах будут слышны щелчки и журчание, и насос может сломаться раньше времени.
4. Частые скачки давления способны приводить к нестабильной работе отопления, дополнительной нагрузке на ее элементы и разбалтыванию соединений.

Расширительный бак снимает все эти вопросы. Причем он заполняется водой не целиком: для нормальной работы ему нужен запас свободного объема. Расширительный бак на 24 л на самом деле способен принять около 8 л воды.

Есть два типа расширительных баков для отопления: открытые и закрытые.

Открытые. Это емкости без герметичной крышки. Бак устанавливают на чердаке или в другой высокой точке. При нагреве лишний объем воды поступает в емкость, а при остывании возвращается в систему.

Давления в таком баке нет, и система относительно простая по конструкции. Но есть и недостатки:

1. Вода контактирует с воздухом. Из-за этого в ней появляется кислород, а он способствует коррозии металла в системе отопления.
2. Открытая емкость требует защиты от замерзания, если находится в холодном помещении.
3. Делать бак для воды на чердаке неудобно.

Открытые системы сегодня стоят в основном в старых домах.

Закрытые. Это герметичные емкости с мембраной внутри. Внешне такой бак выглядит как небольшой металлический баллон рядом с котлом.

Вода в закрытом баке не контактирует с атмосферой. Поэтому система меньше зависит от испарения жидкости и не требует большой емкости. Закрытые баки также позволяют поддерживать заданное давление и использовать в системе современную автоматику.

У мембранного бака есть ниппель, как автомобильный. Через него проверяют и при необходимости подкачивают давление. Это важный момент: если давления мало, бак может почти целиком заполниться водой — резиновая груша прижмется к металлическим стенкам изнутри — и перестать нормально компенсировать расширение.

Закрытые баки внутри котлов. Почти во всех современных настенных моделях котлов по умолчанию стоит расширительный бак на 5—8 л. Для небольшого одно- или двухэтажного дома этой встроенной емкости вполне хватает и отдельный резервуар не нужен.

Более того, если в системе установлено два котла в связке, их встроенные объемы суммируются, давая на двоих уже 10—16 л. При этом второй котел может быть отключен и стоять в резерве — главное, чтобы через него циркулировала вода. В такой конфигурации можно обойтись без внешних баков, что экономит и деньги, и место в котельной.

Основные параметры — объем воды в системе, рабочее давление и максимальная температура.

Объем — главный параметр при выборе. Слишком маленький бак не может принимать всю расширяющуюся жидкость. При нагреве давление начнет скакать, сработает предохранительный клапан и из системы выйдет вода. А слишком большой бак занимает много места в котельной и стоит дороже. Поэтому покупать емкость с запасом без расчета тоже не вариант.

Для предварительного подбора сначала определяют объем воды во всей системе: в котле, буферных емкостях, трубах, радиаторах, в теплом полу и других элементах.

Распространенный ориентир — емкость на 10% от объема системы. То есть на 1 000 л берут расширительный бак на 100 л. Это подходит для грубой оценки, но правило не универсальное, особенно если используется не вода, а антифриз. На расчет влияют температура и максимальное рабочее давление в системе. Также у мембранного бака полезный объем всегда меньше паспортного.

На сайтах производителей сантехники встречаются калькуляторы, которые помогают рассчитать вместимость расширительного бака. Объем воды в системе отопления также можно вычислить на калькуляторе.

Для большого или сложного контура лучше получить расчет от проектировщика или инженера. Проектирование систем отопления стоит от 5 000 рублей.

Раньше свой дом площадью 140 м² я отапливал электричеством по ночному тарифу. Для этого в котельной я поставил буферную емкость на 1 000 л, в которой вода за ночь нагревалась до 90…95 °C. А затем в течение дня запасенное тепло передавалось через узел подмеса в теплые полы, где циркулировала вода температурой 35…40 °C. Сантехник посоветовал поставить расширительный бак на 100 л, и этого в моем случае хватало. Давление никогда не доходило до критических отметок, и аварийный клапан не срабатывал.

Позже мой дом газифицировали, поэтому я продал буферную емкость вместе с расширительным баком. Сейчас котел греет воду до 40…45 °C и подает напрямую в теплые полы. В газовом котле есть свой расширительный бак, поэтому отдельного я не ставил.

Давление. Для закрытой системы частного дома до трех этажей важны такие значения:

1. Давление в самом баке. Его измеряют до подключения к трубопроводу или при опустошенном и отключенном от системы баке. Проверять его заполненным некорректно: вода будет давить на мембрану и исказит показания манометра. Давление в баке должно быть примерно на 0,2 бар ниже, чем у воды в холодной системе. Как правило, давление в баке устанавливают на уровне 1—1,2 бар. Бак из магазина уже накачан, но там будет около 1,5 бар, то есть придется немного стравить.
2. Давление в холодной системе. Оно должно быть достаточным, чтобы вода гарантированно поднималась до самой высокой точки контура  ​и сохранялся запас давления для работы циркуляционного насоса — еще около 0,2—0,5 бар. При этом рабочее давление должно оставаться ниже предельных значений оборудования. Как правило, систему настраивают на 1,2—1,5 бар.
3. Максимальное давление в горячей системе. Оно ограничивается самым уязвимым ее элементом и настройкой предохранительного клапана. На бытовых настенных и напольных котлах стоит клапан безопасности, который срабатывает на 3 бар. Соответственно, давление при максимальном нагреве системы не должно превышать 2,5—2,7 бар, чтобы избежать аварийного сброса воды.

Материал корпуса. Чаще всего баки делают из стали и защищают от коррозии специальным покрытием. Но это не главный критерий — важнее соответствие бака рабочему давлению, температуре, объему системы и типу жидкости.

Расширительный бак для системы отопления — красного цвета. Это позволяет не путать его с синим гидроаккумулятором для водоснабжения или с баком белого цвета для системы горячего водоснабжения. Внешне и по внутреннему устройству они могут быть похожи, но рассчитаны на разные условия работы.

Материал мембраны. Мембрана контактирует с теплоносителем, поэтому от ее материала зависит совместимость бака с водой или антифризом и рабочей температурой.

Вот основные материалы, которые используют:

1. EPDM — этилен-пропиленовый каучук. Эластичный и химически нейтральный. Его применяют в гидроаккумуляторах для водоснабжения и для отопления.
2. SBR — стирол-бутадиеновый каучук. Техническая резина — прочный материал, отлично держит постоянное давление жидкости. Не подходит для питьевой воды, так как может выделять вещества с характерным запахом.
3. Butyl — бутилкаучук. Воздух из такого бака почти не стравливается через мембрану, и подкачивать бак нужно гораздо реже. Подходит для систем как отопления, так и водоснабжения.

Если вы выбираете бак для отопления с антифризом, обязательно ищите на нем маркировку Butyl или EPDM.

Диаметр выходного отверстия — штуцера. Большой диаметр подключения не делает бак эффективнее, так как он тупиковая точка системы, в которой нет постоянного протока воды. Она должна просто беспрепятственно перемещаться между системой и баком при нагреве и остывании.

Для малых систем отопления в домах площадью до 150 м², как правило, хватает баков объемом от 8 до 24 л, а стандартный штуцер для них — на 3/4 дюйма (DN20). Такой бак подключают к магистрали трубой того же диаметра: например, 25-миллиметровой полипропиленовой или 20-миллиметровой металлопластиковой.

В домах площадью 200—300 м² используют напольные баки объемом от 35 до 100 л. В них производители предусматривают штуцер диаметром 1 дюйм (DN25) или 1 1/4 дюйма (DN32). Это связано с тем, что такие системы вмещают много жидкости. Широкое отверстие штуцера гарантирует, что этот массивный объем зайдет в емкость плавно и без задержек.

Удобный вариант для бытовой системы — установить перед баком запорный кран с разъемным соединением. Это позволит перекрывать бак и снимать его для обслуживания или замены, не сливая всю систему.

Способ установки. Расширительные баки ставят на пол или вешают на стену. Это зависит от размера емкости и массы воды в ней. Небольшие баки крепят напрямую к стене или устанавливают на кронштейне. У более крупных есть опоры, и их размещают на полу.

При монтаже важно оставить доступ к ниппелю и соединению. Бак, который спрятан за котлом или за техническим коробом, может работать первое время нормально, но потом его будет неудобно обслуживать.

В открытой системе бак ставят в верхней точке — на чердаке или в мансарде. В закрытой системе расширительный бак обычно помещают на обратном трубопроводе, рядом с котлом и до циркуляционного насоса.

Так делают по нескольким причинам:

1. На обратном трубопроводе температура воды, как правило, ниже, чем на подаче, поэтому бак работает в более щадящих условиях.
2. Насос не создает между баком и системой лишнего перепада давления.

Точная схема зависит от конструкции котельной, количества контуров и установленного оборудования. В сложной системе с гидрострелкой  , несколькими насосами, бойлером и отдельными контурами место подключения определяют по гидравлической схеме.

1. Вода при нагревании расширяется. Экспанзомат принимает в себя эти излишки объема, защищая трубы и радиаторы от разрыва.
2. В закрытых системах мембранный бак исключает прямой контакт жидкости с атмосферным воздухом. Это останавливает насыщение воды кислородом и защищает металлические элементы от ускоренного появления ржавчины.
3. Внутри расширительного бака есть резиновая мембрана, разделяющая воду и воздух, который может стравливаться со временем из воздушной камеры. Это приводит к скачкам давления в системе. Бак необходимо периодически проверять и подкачивать — минимум раз в год.
4. Правильный объем — залог безопасности: емкость расширительного бака должна составлять не менее 10% от общего объема системы, если в ней циркулирует вода. Чересчур маленький бак не справится с нагрузкой, из-за чего излишки жидкости будут сбрасываться через аварийный клапан.
5. Правильно подобранный и установленный расширительный бак продлевает жизнь всей системе отопления. Давление остается в рабочем диапазоне, предохранительный клапан не сбрасывает воду при каждом нагреве, а при остывании системы не приходится постоянно ее добавлять.
6. При выборе бака также стоит учитывать, для какой жидкости он предназначен. Производители обычно указывают, можно ли использовать бак в системах отопления с антифризом.