Расширительные баки обеспечивают безопасную и стабильную работу систем отопления и горячего водоснабжения и предназначены для:

• компенсации давления, возникающего в результате температурного расширения теплоносителя при увеличении температуры;
• выравнивание перепадов давления и компенсации гидравлических ударов в с максимальной температурой теплоносителя до 100°С;
• защиты узлов в контурах систем отопления и горячего водоснабжения от избыточного давления;
• компенсации эксплуатационных потерь теплоносителя, возникающих в течение отопительного периода.

Устройство и принцип действия расширительного бака

Расширительные баки делятся на два типа: открытого и закрытого исполнения.

Расширительные баки открытого типа технологически устарели и в настоящее время практического применения не находят.

К расширительным бакам закрытого типа относят мембранные расширительные баки. Их конструкция состоит из стального корпуса, разделенного эластичной мембраной на две части — жидкостную и газовую полости. Жидкостная часть распределительного бака предназначена для приема теплоносителя из систем отопления и горячего водоснабжения, газовая часть бака наполнена под повышенным давлением воздухом или азотом. Для поддержания необходимого давления в газовой камере бака имеется ниппель.

В нерабочем состоянии газ, находясь под избыточным давлением, заполняет весь внутренний объем бака, что является гарантией при заполнении системы теплоносителем непопадания в нее воздуха. Давление, установившееся в газовом пространстве при нерабочем состоянии системы называется начальным избыточным давлением.

На начальном этапе функционирования системы отопления и горячего водоснабжения давление теплоносителя превышает гидростатическое давление системы, в результате чего в жидкостную камеру бака поступает теплоноситель в количестве, соответствующем эксплуатационным потерям. Увеличение объема жидкостной полости бака способствует уменьшению объема и увеличению давления в газовой камере расширительного бака. Установившееся давление называется начальным эксплуатационным давлением системы.

В процессе эксплуатации системы отопления при максимальной тепловой нагрузке в бак поступает максимальное количество теплоносителя, давление в газовой полости бака увеличивается до максимальной величины. Таким образом, в газовом пространстве бака устанавливается максимальное избыточное давление.

Эксплуатационные потери отопительной системы, которые не должны превышать 5% от общего объема теплоносителя за отопительный сезон, вызывают снижение давления в контуре системы отопления. Следовательно, теплоноситель в количестве соответствующем эксплуатационным потерям в данный момент времени, поступает из бака в систему, тем самым, уменьшая давление в газовой камере расширительного бака. Установившееся равновесие давлений в газовой и жидкостной частях бака в рабочем состоянии системы с учетом эксплуатационных потерь называется избыточным давлением.

Как видим, принцип работы расширительного бака на всех этапах функционирования системы отопления и горячего водоснабжения заключается в достижении равновесия давлений в камерах бака.

Из сказанного становится понятно, что расширительные баки, компенсируя избыточное давление или колебания давления в отопительной системе, позволяют избежать чрезмерных нагрузок в контуре системы, а, следовательно, предотвратить аварийные ситуации и возможные поломки.

Выбор расширительного бака

Подбор расширительных баков производится конкретно для каждой системы исходя из общего объема теплоносителя.

Эксплуатация бака с заниженным объемом имеет негативные последствия. Его использование при максимальных тепловых нагрузках, когда давление системы повышается выше предельно допустимой величины, приводит к протеканию теплоносителя через резьбовые соединения бака или образованию трещин.

Функционирование системы при минимальных тепловых нагрузках способствует уменьшению давления в системе и, соответственно, уменьшению объема теплоносителя в жидкостной камере бака. При недостаточном объеме расширительного бака давление в системе снизится ниже минимально допустимого значения, что приведет к просачиванию атмосферного воздуха во внутреннюю полость прибора.

Таким образом, выбор объема расширительного бака должен базироваться на точном соответствии диапазону предельно допустимых значений давлений отопительной системы.

Выбор расширительного бака в сторону завышения его объема на эксплуатационные характеристики, как бака, так и системы в целом не влияет.

Величина максимально допустимого давления в газовой камере бака определяется требованиями к безопасности системы. Предохранительный клапан, отрегулированный на это значение давления, обеспечивает при его достижении стравливание определенного количества теплоносителя в специально предусмотренный для этой цели бак или в систему канализации.

Потребителю важно помнить и при выборе расширительного бака не упустить из виду тот момент, что теплоноситель занимает ограниченный объем внутренней полости бака. Начальное избыточное и максимально допустимое значение давлений с соответствующим им коэффициентом определяют, какую наибольшую часть от общего объема бака занимает теплоноситель.

Как правило, мембранные расширительные баки для систем отопления изготавливают с несъемной мембраной, жестко закрепленной по сечению бака. Внешнюю поверхность баков покрывают эмалью красного цвета, а внутреннюю полость, которая непосредственно соприкасается с рабочей жидкой средой — теплоносителем — влагостойкими красками.

Стоимость расширительного бака находится в прямой зависимости от его объема.

Фланцевые расширительные баки со сменной мембраной

Особенностью данного типа расширительных баков является наличие сменной мембраны, которая имеет форму цилиндрической емкости. Фартук мембраны располагается между фланцами и крепится с помощью болтов. Теплоноситель не соприкасается с внутренними поверхностями корпуса, так как находится внутри мембраны. Толщина мембраны имеет не одинаковые значения в разных сечениях и рассчитана таким образом, что не допускает чрезмерных растягивающих нагрузок и трения о внутреннюю поверхность корпуса.

Фланцевые расширительные баки со сменной мембраной нашли широкое применение в системах горячего водоснабжения. Снаружи их покрывают эпоксидной эмалью белого цвета.

Отсутствие контакта теплоносителя с внутренней поверхностью бака продлевает его долговечность, снижает стоимость обслуживания и ремонта агрегата.

Как правило, фланцевые расширительные баки со сменной мембраной поставляются с азотной подушкой.

В верхней части расширительного бака находится закрытый защитным колпаком ниппель, предусмотренный для регулировки давления в газовой камере бака. Для снижения давления в газовой полости служит клапан ниппеля, для увеличения давления применяется воздушный насос, подключенный к нему.

Во избежание отрицательного действия высокой температуры сушильной печи на эксплуатационные характеристики мембраны, ее установку производят после процесса окраски бака.

В некоторых моделях фланцевых расширительных баков со сменной мембраной предусмотрена возможность визуального контроля состояния мембраны.