Расширительный бак — это закрытая стальная емкость, газонаполненная мембрана которой поглощает увеличение объема воды системы отопления при нагреве — около 4% между 10 °C и 100 °C, — сохраняя стабильное давление в системе. В солнечных контурах бак должен дополнительно принимать все содержимое коллекторов, вытесненное паром при стагнации, поэтому расширительные баки солнечных систем в два-три раза больше баков систем отопления при сопоставимом объеме системы.
Что делает расширительный бак?
При нагреве вода расширяется — примерно на 4% между 10 °C и 100 °C, — а в герметичном контуре этому дополнительному объему деваться некуда. Расширительный бак дает ему место: стальная оболочка, разделенная эластичной мембраной, с азотом или воздухом под давлением с одной стороны и жидкостью системы с другой. По мере расширения жидкости мембрана прогибается, газовая подушка сжимается, и давление в системе растет плавно, а не скачком до срабатывания предохранительного клапана. Когда система остывает, газ выталкивает жидкость обратно. Каждому герметичному контуру отопления, солнечной системы и теплового насоса нужен такой бак — правильно подобранный и с правильно установленным давлением предварительной накачки.
Как подбирают расширительный бак солнечной системы?
Солнечный бак должен вмещать три объема, и третий из них удивляет больше всего: тепловое расширение всего объема жидкости, небольшой рабочий запас и все жидкое содержимое поля коллекторов, которое пар вытесняет в контур при стагнации.
| Составляющая объема | Что она покрывает | Типичный масштаб |
|---|---|---|
| Тепловое расширение | 4–7% объема системы (гликолевые смеси расширяются сильнее воды) | Несколько литров |
| Рабочий запас | Удерживает жидкость в баке в любом состоянии | 2–4 литра |
| Коллектор + пар | Все содержимое коллектора, вытесненное при стагнации | Основная доля |
Чем ближе максимальное рабочее давление к уставке предохранительного клапана — 6 бар в стандартных солнечных контурах, — тем больше должен быть бак, потому что газовая подушка может сжиматься меньше. Для типичной односемейной системы примерно с 5 м² коллекторов расчет дает солнечный бак 18–35 л против примерно 10 л для контура отопления с таким же объемом воды. Недостаточный размер проявляется капающим предохранительным клапаном каждый жаркий день и необъяснимой потерей давления к осени.
Какое давление предварительной накачки правильное?
Давление предварительной накачки равно давлению статической высоты плюс запас: 0,1 бар на каждый метр высоты между баком и самой высокой точкой коллектора плюс около 0,3 бар. Поэтому для разности высот 8 м требуется предварительная накачка около 1,1 бар, а давление холодного заполнения устанавливается примерно на 0,3 бар выше — поэтому большинство жилых солнечных систем работают при 1,5–2,5 бар в холодном состоянии. Давление предварительной накачки нужно проверять при сброшенном давлении со стороны жидкости, в идеале ежегодно: мембранные баки медленно теряют газ из-за диффузии, а бак с половиной давления предварительной накачки ведет себя как бак вдвое меньшего размера.
Почему солнечным контурам нужны специальные баки или предвключенная емкость?
Из-за температуры. Мембраны в баках, изготовленных по EN 13831, выдерживают лишь умеренные постоянные температуры на мембране — обычным пределом считается около 70 °C, — тогда как стагнация может направить к баку почти кипящую жидкость или пар. Поэтому в солнечной практике бак монтируют ниже насосной группы солнечного контура на обратной линии, подключая его снизу, чтобы охлаждающийся столб жидкости защищал мембрану. Там, где нагрузки от температуры стагнации высоки — большие поля коллекторов, короткие участки труб, — перед баком устанавливают неизолированную предвключенную емкость, охлаждающую вытесненную жидкость до того, как она достигнет мембраны. Мембрана также должна быть сертифицирована как стойкая к гликолю для контуров с пропиленгликолем.
Как распознать вышедший из строя расширительный бак?
Преобладают три симптома: давление, сильно колеблющееся между холодным и горячим состояниями, предохранительный клапан, срабатывающий в нормальном режиме, и стук или удары в трубах. Проверка на месте занимает секунды — кратковременно нажмите на золотник газового клапана на баке: выход газа нормален, выход жидкости означает, что мембрана разорвана и бак нужно заменить. Бак с целой мембраной, но с низким давлением газа можно просто заново накачать азотом или воздухом до расчетного значения.
Часто задаваемые вопросы
Что произойдет, если расширительный бак солнечной системы слишком мал?
При стагнации вытесненной жидкости из коллекторов деваться некуда, давление доходит до предохранительного клапана на 6 бар, и жидкость выбрасывается. После остывания давление в системе слишком низкое, а при повторении ситуации контур постепенно опорожняется. Хроническая потеря давления каждое лето — классический симптом бака недостаточного размера.
Где следует устанавливать расширительный бак?
На обратной линии рядом с насосной группой, на стороне всасывания насоса, с подключением снизу (бак подвешен). Это сохраняет мембрану холодной и предотвращает воздушные пробки в соединительной линии — отсекать его от контура допускается только запираемым или защищенным колпачком краном.
Можно ли использовать обычный отопительный бак в солнечном контуре?
Нет. Солнечным бакам нужна мембрана, стойкая к гликолю и более высоким температурам, и подбор с учетом стагнации. Отопительный бак того же номинального объема выйдет из строя раньше и, как правило, слишком мал для объема, вытесняемого из коллекторов.
Как часто нужно проверять давление предварительной накачки?
Раз в год при сброшенном давлении водяной стороны. Баки медленно теряют газ из-за диффузии; подкачка до расчетного давления — статическая высота в барах плюс 0,3 — восстанавливает полный принимаемый объем и занимает всего несколько минут.