В системе отопления очень важным элементом является расширительный бак для отопления. Служит такое устройство для того чтобы принимать излишки теплоносителя в тот момент, когда он расширяется, таким образом предотвращая разрывание трубопровода и кранов.
Расширительный бак для отопления
Принцип функционирования расширительного бака для отопления состоит в следующем: когда температура теплоносителя поднимается на 10 градусов, то объем его увеличивается примерно на 0,3%. Так как жидкость – не сжигается, то появляется излишнее давление, которое нужно компенсировать. Именно для этого и устанавливается расширительный бак.
Назначение расширительной ёмкости
В системах охлаждения различных автомобилей содержится от 5 до 20 и более литров незамерзающей жидкости — антифриза (тосола). В процессе эксплуатации двигатель, а вместе с ним и антифриз разогревается от низкой температуры зимой до высокой в летний период.
Перепад температур может достигать 100 °С и более. Например, при эксплуатации машины в северных регионах, где прогрев мотора начинается от минус 20 °С и заканчивается рабочей температурой 90 °С, эта разница составит 110 °С.
Во время работы двигателя в расширительном баке возникает давление около 1 Бар
Поскольку любая жидкость расширяется в объёме при нагревании, в охладительном контуре авто образуется излишек, который нужно куда-то направить. Антифриз является средой несжимаемой, поэтому при расширении он создаст в системе высокое давление, способное разорвать патрубки и соты радиаторов. И наоборот, при охлаждении жидкость уменьшится в объёме и создаст разрежение (вакуум), воздействующий с такой же силой.
Чтобы обеспечить нормальную работу системы охлаждения силового агрегата и избежать скачков давления, в неё интегрирован расширительный бачок. Его функции следующие:
- воспринимать дополнительный объём антифриза, расширяющегося при нагреве;
- сбрасывать излишки давления через пробку со встроенным предохранительным клапаном;
- отдавать жидкость обратно в систему при остывании мотора, препятствуя возникновению воздушных пробок.
На грузовиках применяются расширительные баки больших размеров
Антифриз, являющийся смесью дистиллированной воды с этиленгликолем (иногда — пропиленгликолем), при нагревании от нуля до 100 °С прибавляет в объёме порядка 5%. В контуре, рассчитанном на 10 л тосола, после полного прогрева образуется целых 500 мл, которые уходят в расширительный бачок.
Видео: зачем нужен расширительный бачок
Открытый тип
Расширительные баки открытого типа устанавливают в самой высшей точке системы. Зачастую местом расположения бака выбирают чердачное помещение.
Помимо того, что устройство не даёт расширяться носителю тепла в трубах, он ещё служит для предотвращения закипания теплоносителя, а также восполняет его запасы в случаях возникновения утечек.
Конструкция и принцип действия
Современные расширительные ёмкости для автомобилей представляют собой резервуар, изготовленный из прочной толстостенной пластмассы с заливной горловиной и штуцерами для подключения к элементам охлаждающей системы. Форма резервуара не имеет значения в функциональном плане, так что производители подгоняют её под место установки резервуара.
Форма бачка зависит от места его установки и может быть разной — круглой, прямоугольной или плоской
Вместительность сосуда для расширяющегося тосола рассчитывается для каждой модели авто и зависит от полного объёма жидкости в патрубках и агрегатах. Причём в холодном состоянии бачок заполняется антифризом только наполовину, остальное пространство занимает воздух, способный сжиматься под давлением. Горловина резервуара закрыта пробкой со встроенным воздушным клапаном. Принцип работы ёмкости следующий:
- При «холодном» моторе бачок наполовину пуст — уровень антифриза находится между минимальной и максимальной отметкой на корпусе.
- После запуска двигателя тосол начинает расширяться и его уровень в сосуде повышается, а воздушная прослойка сжимается. Клапан крышки остаётся герметичным.
- При достижении жидкостью рабочей температуры 90—95 °С и максимального увеличения в объёме давление в баке достигает порога срабатывания воздушного клапана (1—1,2 Бар или 120 кПа). Он открывается и сбрасывает воздух в атмосферу.
- В процессе остывания мотора наблюдается обратная картина — клапан пропускает воздух в обратную сторону до тех пор, пока количество антифриза не перестанет уменьшаться. Это предотвращает появление воздушных пробок в шлангах и радиаторах.
Устройство ёмкости довольно простое — корпус бачка закрыт пробкой со встроенным клапаном
В аварийной ситуации, когда тосол или вода по разным причинам начинает кипеть, предохранительный клапан сбрасывает не только воздух, но и пар.
Встроенный датчик подаёт сигнал о недостаточном уровне жидкости на панель приборов
В некоторых моделях автомобилей, например, ВАЗ 2110—2115 ёмкость оснащена второй горловиной, куда вкручивается датчик уровня охлаждающей жидкости. Если в силу поломки либо протечки какого-то узла антифриз начнёт вытекать наружу и его уровень в ёмкости упадёт до минимума, датчик сработает и предупредит водителя сигналом соответствующей лампочки на панели приборов.
Существуют автомобили (как отечественного производства, так и импортного), в которых расширительный бачок закрывается простой пробкой, не оснащённой клапаном и сообщающейся с атмосферой. В подобных системах функцию сброса давления и обратного впуска воздуха выполняет крышка основного радиатора, а резервуар только компенсирует расширение жидкости.
Крышка радиатора снабжается перепускным клапаном, направляющим излишек тосола в расширительный бак
Циркуляция
Бак можно устанавливать в системах с естественной или принудительной циркуляцией.
- При естественной циркуляции устройство следует встраивать в магистраль, благодаря этому оно дополнительно будет служить воздухосборником;
- При принудительной циркуляции устройство подсоединяют к обратной трубе, чтобы вода не закипала в системе.
Место бачка в охладительной системе
Ёмкость для компенсации расширяющегося антифриза может устанавливаться в разных местах, расположение зависит от марки автомобиля. Резервуар крепится к деталям кузова — лонжеронам и салонной перегородке с помощью резинового хомута либо специального кронштейна. Как правило, бачок ставится с той стороны, где находится верхний патрубок радиатора для его подключения.
Обычно ёмкость устанавливается ближе к патрубку радиатора
Существуют ёмкости на 2 и 3 штуцера. Последние присоединяются тремя шлангами к следующим агрегатам:
- Толстый патрубок, подключённый к нижнему штуцеру сосуда, соединяет его с основной магистралью контура охлаждения — малым кругом циркуляции жидкости, который всегда открыт. Увеличивающийся в объёме тосол поступает в бак именно по этому шлангу.
- Тонкая трубка, идущая от радиатора к верхнему штуцеру. Предназначена для сброса жидкости и пара из радиатора напрямую.
- Второй тонкий патрубок, подсоединённый к среднему штуцеру, идёт от радиатора салонного отопителя. Его задача такая же — отвод излишков антифриза и пара в ёмкость.
В резервуар на 3 штуцера поступают излишки антифриза из трёх агрегатов
Бачки, оснащённые двумя штуцерами, присоединяются к малому контуру циркуляции и основному радиатору охлаждения, подключение к печке отсутствует.
Расширительный резервуар является самой высокой точкой системы охлаждения мотора. Это сделано для того, чтобы жидкость из бачка могла перетечь в контур по закону сообщающихся сосудов. Когда уровень антифриза в ёмкости находится на 3—4 см выше риски Min на корпусе, все патрубки и агрегаты заполнены тосолом. В том числе самый высокий из них — контур охлаждения дроссельной заслонки.
Остатки воздуха из системы удаляются через патрубки подогрева дросселя
При заливке жидкости в водяную рубашку силового агрегата через расширительный бачок рекомендуется снимать патрубок охлаждения дросселя. Это позволяет вытолкнуть из магистралей и радиатора печки воздушные пробки.
Как произвести расчет?
Как указывалось выше, любой расширительный бачок, используемый для отопления открытого типа, отличается простотой конструкции, изготовления. А расчет габаритов такого изделия не более сложен.
Для чего можно воспользоваться формулами или же способом, заключающемся в приблизительном подсчете рабочего объема резервуара.
Пример использования формулы для вычисления нужного объема резервуара. Исходя из реального объема воды, циркулирующей в контуре, вычисляют лишь его увеличение при нагревании до определенной температуры, округляя в большую сторону. Затем складывают полученный результат с объемом теплоносителя в отопительной системе и добавляют произвольное количество литров «про запас»
В реальности же, чтобы определить необходимую вместительность бака, владельцы небольшого дачного домика формулы используются крайне редко. Чаще всего вычисляют приблизительный объем расширительной емкости, к которому для страховки можно добавить любое количество литров.
Причина: в случае с открытыми баками лишние объемы влияют на стоимость не существенно, а в ряде случаев к удорожанию вообще не приводят.
В результате весь расчет емкости сводится к определению 10% от объема всего теплоносителя, которые должны быть его минимальным значением расширительного бака.
Проще всего это сделать в момент проектирования и создания системы отопления, когда известны все параметры радиаторов, труб и других элементов конструкции или их легко узнать, выполнив измерения. А затем просто сложив объемы всех комплектующих.
Хотя открытые расширительные резервуары и системы, для которых они предназначены, давно изжили себя, но доступность, а главное высокая автономность делают их востребованными в условиях далеких от идеальных. К примеру, если есть проблема со стабильными поставками электроэнергии или владельцы помещений не проживают там постоянно
Если исходные данные неизвестные, то самым практичным способом исчислений является опытный. Для чего нужно слить всю воду из системы, а затем заполнить ее теплоносителем по новой.
При этом должен производиться замер, что можно делать с помощью счетчика или при использовании тары известного объема. После чего останется узнать нужные 10% объема теплоносителя, которые служат ориентиром при изготовлении или покупке бака.
Жидкости для заливки в бак
Нынешние автомобили, строящиеся с широким применением новых технологий, весьма требовательны ко всем технологическим жидкостям, в том числе и охлаждающей. Перечень требований такой:
- жидкость должна закипать при температуре не ниже 110 °С;
- порог замерзания — от минус 20 до —60 °С в зависимости от условий окружающей среды;
- отсутствие пенообразования при контакте с крыльчаткой насоса, минимальная вязкость;
- в составе жидкости должны быть неагрессивные присадки, препятствующие появлению накипи на металлических частях;
- химический состав не должен меняться в течение 3 лет или 60 тыс. км пробега.
Тосол — чисто отечественный продукт, синтезированный во времена СССР
Всем перечисленным требованиям соответствует антифриз или тосол, что суть одно и то же. Название антифриз пошло от английского слова antifreeze, что в переводе означает «незамерзающая». Тосол — вещество, созданное на той же основе из этиленгликоля в бывшем СССР. Слово состоит из аббревиатуры ТОС (технология органического синтеза) и окончания «ол», присущего названиям химических препаратов.
Основа антифриза и тосола одинакова — вода + этиленгликоль в различных соотношениях. Отличия изделий от разных производителей может заключаться в пакете ингибирующих присадок, поэтому путать жидкости нежелательно. Фатальных последствий не наступит, но одни вещества могут нейтрализовать действие других и свойства «незамерзайки» ухудшатся. При этом цвет жидкости не играет роли — это всего лишь краситель.
Для заливки в бачок можно использовать дистиллированную воду в следующих ситуациях:
- для разбавки концентрата антифриза до нужной температуры замерзания;
- при аварийной ситуации — полной либо частичной потере охлаждающей жидкости в пути;
- с целью промывки.
Окраска антифриза не влияет на его свойства, важен пакет присадок
Дистиллированная (обессоленная) вода не отвечает указанным выше требованиям: она замерзает при нулевой температуре и кипит при 100 °С. Поэтому она заливается временно либо в качестве растворителя для антифриза.
Воду из-под крана, насыщенную солями, заливать в расширительный бачок недопустимо. Исключение — поломка и потеря тосола в пути и отсутствие поблизости автомагазина. Устраните течь, заполните охлаждающую систему водопроводной водой и доберитесь до гаража или СТО, после чего её немедленно слейте. Иначе на внутренних стенках водяной рубашки двигателя и других агрегатов образуются отложения, ухудшающие теплообмен.
Видео: жидкости для заливки в контур охлаждения автомобиля
Закрытый тип
У мембранного расширительного бака отсутствуют все недостатки присущие вышеописанной системе.
Однако установка его требует некоторых дополнений и правил:
- Нуждается в наличии манометра;
- Необходимо устройство для ручной регулировки давления, иначе давление может превысить все допуски по нормативу;
- Устанавливать бак следует как можно ближе к котлу и с подводом к обратной трубе. Это нужно для предотвращения закипания воды.
Не стоит обходить вниманием надёжность крепежа, так как при работе вес расширительного бака может значительно увеличиться.
О неисправностях и ремонте ёмкости
Во время эксплуатации машины могут возникнуть следующие поломки расширительного бачка;
- загрязнение или выход из строя перепускного клапана пробки;
- разрыв корпуса бачка;
Стенка бачка разрывается при слишком высоком давлении изнутри
- подтекание тосола из-под крышки.
Неплотность крышки характеризуется появлением разноцветных потёков на корпусе
Большинство автолюбителей при поломке клапана или корпуса попросту меняют деталь на новую. Это оправдано отсутствием времени на ремонт и дешевизной данных запчастей. Хотя при желании лопнувший пластик резервуара можно запаять, а крышку — разобрать и прочистить.
Потёки из-под пробки возникают при неплотном прилегании либо из-за конструктивных особенностей ёмкости. К примеру, на автомобилях ВАЗ 2110 струя из верхнего малого штуцера, подключённого к радиатору, бьёт прямо в горловину, отчего возникает протечка. Способ устранения — установка более совершенного бачка от «Приоры».
Подключение своими руками
Чаще встречается система с закрытым типом, поэтому лучше ознакомиться с процессом подключения бака, именно такого варианта.
- Сначала нужно определиться с ёмкостью. Она должна составлять около десятой части от всего объёма носителя тепла.
- Правильно произвести технические расчёты. Особое внимание следует уделить общему объёму системы отопления.
- Отключить котёл от обогревающего источника. Перекрыть подачу теплоносителя, используя вентиль, для подключения расширительного бака.
- Полностью опустошить контур от жидкости.
- Для присоединения ёмкости к системе потребуется специальный паяльник, крепёжные элементы, набор тройников и фитингов.
Встраивать бак рекомендуется в месте с наименьшим давлением. Но нужно рассчитывать так, чтобы расширительный бак не мешался. Несмотря на простоту монтажа, подключение расширительного бака и котла желательно доверить специалисту.
Расширительный бак простой конструкции установить самостоятельно не так уж сложно. Для такой процедуры не потребуется особых навыков и специальных инструментов.
Однако необходимо чётко следовать рекомендациям, относящимся к особенностям отопительной системы, в которой производятся монтажные работы.
Итоги
Первоначально необходимо определить объем бака для расширения, а уже после этого определяться с тем, какой тип приобретать, открытый или закрытый. Монтаж всей системы должны выполнять квалифицированные специалисты. Самостоятельное подключение не допускается. Монтажная бригада при проведении работ убедится, что все узлы и агрегаты системы смонтированы в соответствии с требованиями безопасности и правильности монтажа. Кроме того, собственнику дома предоставят гарантию на материалы и выполненные работы. Поэтому, при возникновении неполадок, собственник жилища может обратиться за помощью туда, где он заказывал выполнение проекта.
