Некоторые физические свойства воды, о которых мы благополучно забываем, перевернув последнюю страницу учебника по физики, могут в нашей взрослой жизни наделать много бед. В частности, вывести из строя систему отопления.
Дело в том, что вода умеет только расширяться при нагревании, а вот сжиматься не может ни при каких условиях. Именно это ее физическое свойство может привести к резкому увеличению давления, если не дать ей возможности излить накопившуюся энергию. Сделать это поможет обычный расширительный бак.
Есть всего два способа решить проблему несжимаемости теплоносителя. Какой из них выбрать - ваше дело, главное, чтобы ситуация была под контролем.
До недавнего времени (да и сейчас такое встречается довольно часто) при устройстве системы отопления учитывали гравитационные силы природы и монтировали систему с естественной циркуляцией горячей воды. Для ее поддержания в рабочем состоянии применялись трубопроводы большого диаметра и такие же водоемкие радиаторы. Расширение объемов содержащейся в них воды поглощалось столбом воды до расширительного бака, который монтировался в самой верхней точке, обычно на чердаке. На этот резервуар возлагалась двойная функция: он должен был быть и клапаном безопасности в случае возникновения избыточного давления, вызванного изменением температуры, и пунктом снабжения новой водой при естественных потерях ее в оборудовании. Несмотря на то, что со своими функциями он вполне справлялся, его работу нельзя назвать идеальной, так как попутно бак, поскольку он был открытым, снабжал кислородом всю систему отопления. Кислород циркулировал по трубам вместе с водой, вызывая их коррозию. Испарение воды, ее несвоевременная замена также увеличивали процент растворенных солей, что служило причиной образования накипи в трубопроводах, радиаторах, котле и уменьшало эффективность системы. Открытую емкость надо было (по требованиям физики и технологии) устанавливать в самой высокой точке здания, то есть непосредственно под крышей дома. А это не только самое удобное, но и самое уязвимое место: содержащаяся в баке вода быстро замерзнет, стоит только ударить сильным холодам, а системе ненадолго остановиться.
Коррозия и быстрое образование накипи в трубопроводах, котле и радиаторах вынуждали владельцев вести непрерывное техническое обслуживание установок и замену узлов. Чугун в данном случае был подарком небес и хоть каким-то спасением от ржавчины. Именно поэтому его активно использовали для производства котлов и радиаторов.
Эволюция материалов, снижение стоимости производства и монтажа, дополнительная аппаратура, использование циркуляционных насосов, меньших по габаритам, но более эффективных котлов позволили уменьшить диаметры трубопроводов.
Технологии изготовления материалов шли вперед, а вот системы как были гравитационными, так ими и оставались, со всеми своими окислительными реакциями, которые непрерывно наносили ущерб оборудованию. Необходимо было найти решение, позволяющее закрыть полностью систему и при этом каким-то образом компенсировать изменения объемов, связанные с естественным расширением воды при увеличении температуры.
Этот важный результат был достигнут простым изготовлением металлического бака, состоящего из двух частей, герметично разделенных диафрагмой из резины. Одна из двух частей могла быть наполнена сжатым воздухом, другая - соединена с потоком свободной циркуляции воды системы отопления. Таким образом, появилась возможность создавать системы отопления под давлением, а соответственно, сильно упростить их конструкцию, позволяя применять оптимальные решения как по затратам на оборудование, так и по времени монтажа.
Устройство расширительного бака
Как уже отмечалось выше, расширительные баки, или экс-панзоматы (от англ, expansion -расширение) предназначены для компенсации избыточного давления (объема). Для системы водоснабжения это своеобразный гидроаккумулятор, который позволяет поддерживать давление воды в сети и предотвращать гидродинамические удары в момент включения насосов, питающих систему водой. В системах отопления баки применяются для компенсации температурного расширения воды.
Ничего сложного в их устройстве нет. Корпус обычно изготовлен из углеродистой стали методом холодной глубокой штамповки, внутренняя поверхность разделена резиновой мембраной на 2 камеры (водяную и газовую).
В системах отопления применяется два вида расширительных баков - баки со сменной и несменяемой мембраной.
Мембрана несменяемая жестко закреплена по периметру сечения бака. В одном объеме находится воздух, в другом - теплоноситель. Внешняя поверхность бака покрыта эмалью, а внутренняя, контактирующая с жидкостью, эпоксидными влагостойкими красками.
В первоначальном положении весь объем бака заполнен воздухом. Мембрана под воздействием давления воздуха прижата к внутренней поверхности бака. По мере увеличения температуры в системе объем жидкости увеличивается, давление возрастает и теплоноситель поступает в расширительный бак, отжимая мембрану. При этом воздух в противоположной камере бака сжимается.
Это не самое лучшее технологическое решение, так как оно не предусматривает возможности замены мембраны в случае ее разрыва или повышенной влагопроницаемости. Однако в системах отопления при их нормальной работе максимальное расширение жидкости происходит только в момент пуска. В других случаях давление меняется плавно, без значительных скачков и колебаний. Поэтому рассматриваемые баки служат довольно долго. Необходимо только перед началом сезона отопления проверять наличие давления воздуха в баке.
В отопительных системах большого объема желательно контролировать давление воздуха в расширительном баке с помощью стационарного манометра, Воздух в расширительном баке может сжиматься только до определенного значения, обусловленного безопасностью (прочностью) системы. В большинстве случаев этот порог достигается установкой предохранительного клапана, отрегулированного на определенное значение давления. В индивидуальных домах эта величина как правило, составляет 3,5-4 бар. Получается, что не весь расширительный бак заполнен жидкостью, а только его часть.
Входными величинами являются первоначальное давление воздуха в баке Ро и величина предельного давления в системе Ртах. Так, для Ро = 1,5 бара и Рмах = 3,5 бара коэффициент использования (К) составляет 0,44. Таким образом, бак емкостью 35 л может быть заполнен жидкостью только на 35 х 0,44= 15,4 л.
Второй основной тип расширительных баков для систем отопления - фланцевые расширительные баки со сменной мембраной. Они бывают горизонтального и вертикального исполнения. Сразу необходимо отметить, что наиболее правильным расположением бака является такое, в каком мембрана при заполнении ее жидкостью нагружается симметрично, тогда нет дополнительных растягивающих нагрузок.
Отличительной особенностью этих баков является то, что жидкость в них целиком находится внутри мембраны и не контактирует с металлической поверхностью бака, следовательно, внутренняя поверхность бака не требует покрытия. Замена мембраны производится через фланец, который закреплен с помощью нескольких болтов. При больших объемах расширительного бака мембрана баллонного типа закрепляется задним концом к ниппелю через резьбовое соединение для стабилизации заполнения.
Монтаж
Звездный час расширительного бака наступает тогда, когда нагретая в системе отопления жидкость увеличивается в объеме и в поисках дополнительного пространства устремляется в бачок. Без отвода лишней жидкости в расширителоный бак могут потечь трубы, а котел - лопнуть. Вот так маленькое устройство спасает целую систему от катастрофы, очевидно, что на его приобретение стоит потратиться.
Для системы отопления объем подбирается таким образом, чтобы даже при нагреве теплоносителя системы давление в ней не превышало максимально допустимого, то есть чтобы полезный объем бака был не меньше объема температурного расширения теплоносителя.
На шильдике каждого бака содержится информация о том предприятии, которое его произвело, заводской номер, год изготовления, а также его технические данные. Перед вводом в эксплуатацию необходимо принять соответствующие меры во избежание несоблюдения указанных минимальных и максимальных параметров температуры и давления. Совершенно исключено превышение максимально допустимого рабочего давления в воздушной и водяной камерах бака, как во время эксплуатации, так и при выставлении предварительного давления.
Предварительное давление в воздушной камере никогда не должно превышать максимально допустимое избыточное рабочее давление.
Система отопления периодически требует к себе внимания, особенно в части обвязки котла, поэтому в котельной все должно быть устроено так, чтобы имелся доступ и к самому баку, и к его арматуре. Эту возможность необходимо обеспечить еще на стадии проектирования системы, выбирая место для установки бака.
Если вы хотите спать спокойно, установите в своей системе не один, а два бака, тогда в случае форс-мажора вы сможете один ремонтировать, а другой в это время возьмет на себя его функции, и систему отопления не придется отключать. Пусть даже она продолжит работу в усредненном режиме, например, при снижении рабочей температуры для исключения возможности образования избыточного расширения, но тепло в доме сохранится.
Похожие статьи:
Новости → Электрокотел с системе отопления
Строительство → Наладка системы отопления
Новости → Octopus® — инновационное отопление
Новости → Системы напольного обогрева
Новости → Отопительная система ПЛЭН
(1).png)
