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.

Расширительный бак для системы отопления

Зачем нужен расширительный бак

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:

  1. При нагреве давление растёт и достигает уставки предохранительного клапана.
  2. Клапан срабатывает и сбрасывает часть теплоносителя.
  3. Система остывает, объём теплоносителя уменьшается — но часть его уже потеряна.
  4. Давление падает ниже нормы, появляется подсос воздуха, требуется подпитка.
  5. 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.
Расширительные баки для закрытых систем отопления

КаталогБаки для закрытых систем отопленияМембранные баки объёмом от 8 до 500 литров

Как определить объём системы отопления

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 мм0,113
16 мм0,201
20 мм0,314
25 мм0,491
26 мм0,531
32 мм0,804
40 мм1,257
50 мм1,963

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 мм0,27–0,46
Биметаллический, высота 500 мм0,20–0,21
Чугунный МС-1401,33–1,45

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 °C1,68%
70 °C2,28%
80 °C2,89%
90 °C3,58%
100 °C4,34%

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

Расчёт объёма расширительного бака

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

Шаг 4. Конечное давление.
Pкон = 3 − 0,5 = 2,5 бар

Шаг 5. Коэффициент заполнения.
Kзап = (2,5 − 1) / (2,5 + 1) = 1,5 / 3,5 = 0,43

Шаг 6. Объём бака.
V = (10,7 + 3) / 0,43 = 31,9 л

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

Проверка давления 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.

Для бойлера косвенного нагрева на 200 литров это бак на 20 литров.

Без такого бака при каждом цикле нагрева расширившаяся вода будет стравливаться через предохранительный клапан — то самое постоянное подкапывание, знакомое многим владельцам бойлеров.

Расширительные баки для систем горячего водоснабжения

КаталогБаки для горячего водоснабженияС пищевой мембраной и рабочим давлением до 12 бар

Где ставить и как обслуживать

Место установки

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.