Баки расширительные (мембранные, гидроаккумуляторы), особенности, конструкция

Конструкция мембранного гидроаккумулятора

Работа мембранного расширительного бака основана на способности воздуха сжиматься под давлением. В отличии от воды, объем которой фактически не изменяется с ростом давления, изменение объема воздуха прямо пропорционально изменению внешнего давления. Поэтому главным функциональным элементом расширительного бака всегда есть воздух, заключенный в корпусе бака и динамически ограниченный поверхностью мембраны. Именно воздух, сжимаясь под давлением (пропорционально уменьшая объем с ростом внешнего давления воды), отдает часть занимаемого пространства аккумулированной воде, отбирает его обратно и выталкивает воду при понижении давления в системе, создавая для воды эффект «пружины». Отсутствие в баке воздуха исключает бак из работы и превращает его в бесполезный «аппендикс» в системе, что чревато не только нарушением работы системы отопления или водоснабжения, но и выходом из строя других компонентов системы.

В большинстве случаев применения гидроаккумулятора в системе водоснабжения предварительное давление воздуха должно быть установлено на 10% ниже, чем давление включения насоса. Это означает, что если включение насоса происходит при давлении в 3 бара (минимальное давление в системе равно 3 бара), в баке должен предварительно установить давление воздуха, равное 2,7 бар. Исключение из правила относится к насосам с плавным пуском, частотным регулированием и к специфике использования баков в системах, в которых минимальное значение давления в системе водоснабжения оказывается периодически ниже, чем давление включения насоса. Избыточное начальное давление воздуха в гидроаккумуляторе сокращает его полезный объем, приводит к некорректным деформациям мембраны и эффекту кратковременного разрыва струи. Низкое давление (недостаточный «подпор воздуха») вызывает дополнительную механическую нагрузку на мембрану, микробиологическое ухудшение качества воды, связанное с образованием нециркулируемых объемов воды (зон застоя) внутри мембраны, засорением и развитием микроорганизмов.

A – Резьбовой патрубок для соединения с системой
B – Фланец/контрфланец
C – Корпус
D – Эластичная мембрана
I – Воздушный клапан
F – Верхний держатель мембраны
G – Платформа для установки насоса или крепления пульта управления насосом
H – Опоры

А) Для соединения с системой водоснабжения, отопления или другой гидро-, термо-системой расширительный бак содержит соединительный патрубок с наружной или внутренней резьбой. Баки больших размеров могут комплектоваться фланцевым соединением с системой.

В) Фланец изготавливают чаще всего из углеродистой или нержавеющей стали. Фланец из углеродистой стали покрывают протекторным слоем цинка гальваническим способом или погружением в расплавленный металл. В отдельных случаях слой цинка заменяют защитным лакокрасочным покрытием.

С) Самые распространенные конструктивные материалы для изготовления корпуса расширительного бака – листовая углеродистая стали, нержавеющая сталь или армированный композит. Материал, толщина, качество сварных швов, характеристика наружного и внутреннего покрытия определяют механическую прочность бака, максимальное рабочее давление, скорость сквозной коррозии.

D) Форма, размеры, компонентный состав синтетического каучука мембраны определяются спецификой и условиями применения расширительного бака.

I) Воздушный клапан служит для периодического контроля или изменения уровня начального давления воздуха в расширительном баке.

F) Верхним держателем мембраны обычно комплектуются гидроаккумуляторы объемом 100 литров и больше (некоторые производители устанавливают держатели мембраны в баки объемом от 60 литров). Держатель обеспечивает сохранение корректной формы мембраны, правильность линейного удлинения/сжатия и распределения механических нагрузок. Держатель мембраны также содержит технологическое отверстие и резьбовой патрубок для подключения воздухоотводчиков (сброс растворенного в воде воздуха, который может периодически накапливаться в тупиковом пространстве мембраны и сокращать полезный объем бака) и/или контрольно-измерительных устройств.

Устройство расширительного бака мембранного типа

При нагревании теплоносителя в закрытых системах отопления создается повышенное давление. Жидкость при температуре 90°C увеличивается в объеме на 3,55%. Чтобы избыточное количество теплоносителя не испортило радиаторы или трубы, устанавливается мембранный бак для отопления. Предохранительная конструкция из металлической емкости и гибкой мембраны принимает излишки воды, возвращая показатели давления в норму.

Устройство и принцип работы мембранного бака

Расширительный бак – это герметичная металлическая емкость, внутренняя часть которой поделена на две части эластичной мембраной. Один отсек заполняется воздухом, во второй будет поступать вода при расширении. Корпус бачка выполняется из стали. От коррозии металл защищает порошковое окрашивание. По типу сетей отопления устройства делятся на две группы:

Расширительный резервуар открытого типа должен находиться в наивысшей точке контура. Его делают из стали, наиболее распространенной является прямоугольная форма. Бачок служит для отвода излишков жидкости и воздуха, растворенного в ней. Конструкция его очень простая – в металлическую емкость с крышкой врезаны два патрубка – для поступления и отведения воды. Бачок часто устанавливают на чердаке. В холодном помещении его необходимо утеплить пенопластом. Плюсом открытой конструкции является простая эксплуатация и низкая стоимость.

Мембранные расширительные баки для систем отопления закрытого типа должны быть герметичными. Стальной резервуар рассчитан на долгосрочную эксплуатацию. Его рабочая деталь – эластичная мембрана. Она изготавливается из специальной термостойкой резины. В зависимости от вида бачка применяется мембрана баллонного или диафрагменного типа.

Принцип работы

В водяных системах отопления циркулирует жидкий теплоноситель. При нагревании он расширяется. Излишки через соединительный патрубок поступают в мембранный бак. Эластичная резина растягивается, один отсек заполняется жидкостью, а во втором сжимается воздух. После охлаждения воды в контуре давление уменьшается. Под действием сжатого воздуха мембрана выпрямляется и выталкивает жидкость обратно в систему.

Во время передвижения жидкость не контактирует с воздухом. Это снижает вероятность развития коррозии.

Виды мембранных баков

Чтобы система отопления работала с максимальной эффективностью, важно правильно выбрать мембранный бак.

Фиксированный

Конструкция с фиксированной мембраной рекомендуется для небольших систем отопления. В таких контурах давление относительно стабильное и нет резких скачков. Гибкий элемент жестко зафиксирован и не снимается для замены в случае неисправности. Плюсом варианта является низкая цена.

Фланцевый со сменной мембраной

Особенностью конструкции бачка является фиксация мембраны баллонного типа на горловине с помощью фланца. Болтовое крепление позволяет надежно удерживать резиновую деталь в процессе эксплуатации. В случае ее разрыва можно снять деталь и заменить новой. Возможность ремонта продлевает срок службы дорогостоящего бака.

Достоинства и недостатки

Основной плюс оборудования – предотвращение протечек и других аварийных ситуаций, возникающих при скачках давления. Бачки необходимы в контурах большой протяженности. В них находится значительный объем воды, который при расширении создает повышенную нагрузку на места соединений, радиаторы и трубы.

  • исключается попадание воздуха в магистраль;
  • оборудование рассчитано на воду любого качества;
  • отсутствует испарение жидкости;
  • предотвращается аварийный рост давления;
  • установка возможна в любом месте;
  • упрощается обслуживание системы, не требуется регулярная доливка теплоносителя.

К минусам относят потери тепла и довольно высокую стоимость мембранных баков по сравнению с емкостями открытого типа.

Расчет объема

Параметры бачка должны позволить предотвратить рост давления при нагревании теплоносителя. Для примерного расчета системы емкостью до 150 л можно воспользоваться формулой: объем бачка – 10% от объема системы. В случае использования антифриза параметр увеличивается до 15%. Для вычислений потребуется емкость контура. Узнать параметр можно по водомеру в процессе заполнения системы. Также его высчитывают, сложив объем всех узлов, труб, радиаторов и котла. Для расчета существуют онлайн-калькуляторы.

Более точное значение даст вычисление по формуле: V = V1 x Bt/(1-(Pmin/Pmax)), где:

  • V – объем бачка;
  • V1 – объем жидкости в контуре;
  • Bt – коэффициент теплового расширения теплоносителя, находится по таблице;
  • Pmin – заводское давление в баке;
  • Pmax – максимальное давление в системе, определяется в момент срабатывания предохранительного клапана.

Правильно подобранный объем расширительного бака помогает продлить срок эксплуатации отопительной системы.

Требования и рекомендации по установке мембранного бака

Монтаж оборудования можно выполнить самостоятельно, следуя инструкции. При работе придерживаются требований по установке:

  1. Первый этап – выбор места. Необходимо обеспечить свободный доступ к резервуару для обслуживания. Удачным местом считается участок обратной магистрали между насосом и котлом.
  2. Для безопасности закрытого контура потребуется установка предохранительного клапана, воздухоотводчика, манометра и термометра.
  3. Перед входным патрубком устанавливают дренажный кран для спуска воды из емкости.
  4. На участке, соединяющем бачок и систему отопления, нельзя устанавливать фильтры.
  5. Перед подключением оборудования проверяют давление газового пространства. При необходимости подкачивают воздух.
  6. Бак не должен располагаться в помещении с минусовой температурой.

Резервуар надежно закрепляется на стене, при этом на него не должна оказываться дополнительная нагрузка. Модели большого объема монтируются на пол. Рекомендуется схема подключения с расположением входного патрубка снизу. Специалисты советуют выполнить разъемное соединение патрубка и сливного крана перед ним. В случае необходимости расширительный бак легко демонтируется.

Производитель указывает требования по количеству антифриза в составе теплоносителя. Нельзя превышать заявленные пропорции.

Правила выбора оборудования

Основные характеристики мембранного бака, на которые ориентируются при покупке:

  • объем;
  • максимальное давление;
  • материал мембраны и корпуса;
  • рабочая температура.

Эти критерии обеспечат надежность работы отопления. Недостаточный или избыточный объем резервуара не позволит наладить нормальное давление в контуре. Тип и материал мембраны и корпуса влияют на срок эксплуатации оборудования. Качественная резина выдерживает большое количество циклов расширения и сжатия. Чтобы корпус не подвергался коррозии, он должен иметь защитное покрытие. Стоит учесть габариты изделия и продумать место монтажа. Специалисты советуют покупать изделия известных производителей. Низкая стоимость продукции часто является показателем использования низкосортных материалов.

Возможные поломки

Во время эксплуатации оборудования владельцам рекомендуется каждые полгода осматривать корпус на протечки и повреждения. Также необходимо измерять давление в газовой камере. Проверка состояния мембраны осуществляется 1 раз в 2 года. При длительном отсутствии эксплуатации из бачка сливают воду.

  • Падение давления в газовом отсеке – необходимо подкачать через ниппель воздух с помощью насоса.
  • Повреждение корпуса – механическое воздействие или коррозия могут вызвать появление трещины. Восстановить герметичность емкости можно в сервисном центре.
  • Течь из воздушного клапана – из-за высоких нагрузок и горячей воды резина может потрескаться. Лучше вовремя выполнить замену испорченной детали.

Выполнить ремонт оборудования можно своими силами. Для замены мембраны потребуется слить воду, демонтировать емкость и сбросить давление. Затем откручивают болты фланца, удерживающие резиновую деталь. Старую мембрану вынимают, заменяют новой. Все процедуры проводят в обратной последовательности.

Популярные модели

Российская торговая марка Wester выпускает мембранные баки для холодного и горячего водоснабжения, а также отопления. Серия WRV предназначена для компенсации расширения теплоносителя. В нее вошли модели различной емкости – от 8 до 10000 л. Корпус изделий окрашен в красный цвет.

Wester WRV 50

Устройство применяется в системах отопления закрытого типа. Его объем составляет 50 л. расположение корпуса вертикальное, монтаж напольный. Модель производится из прочной углеродистой стали. Мембрана изготавливается из пищевой синтетической резины. Она сменная, поставить и зафиксировать новую эластичную деталь позволяет фланец на горловине бачка. Конструкция рассчитана на давление до 5 бар.

Читайте также:  Вибрационные насосы Ручеек

Wester WRV 200 top

Баки мембранные для отопления Wester wrv200 top изготавливаются из стали сложной вытяжки. Для разделения внутренней камеры используется термостойкая эластичная резина EPDM. Деталь сменная. Диапазон рабочей температуры от -10 до +100°C. Конструкция выдерживает давление до 10 бар, ее объем составляет 200 л. Размещение напольное.

Расширительный бак – простая по конструкции, но функциональная часть системы отопления. Предотвратит поломки, вызванные резким повышением давления. Его установка обеспечит безопасную и стабильную работу всех рабочих узлов.

Выбор мембранного гидроаккумулятора для систем водоснабжения

Обязательным элементом автономной системы водоснабжения является гидроаккумулятор, представляющий собой объемный бак для хранения воды и предупреждения быстрого износа насоса. Емкости могут различаться своей конструкцией и размерам. Их параметры следует подбирать под мощность установленного оборудования. С помощью гидроаккумулятора для систем водоснабжения можно поддерживать стабильное давление в системе, обеспечивая комфорт проживания в частном доме.

Необходимость использования

Гидроаккумулятор представляет собой металлический бак с установленной внутри прорезиненной мембраной. Такая ёмкость необходимая для поддержки оптимального стабильного давления в трубах, предупреждая постоянное включение насоса при открытии кранов и уменьшение давления в водопроводе. Благодаря наличию такого бака предупреждается повреждение труб, соединительных фитингов и используемого оборудования при возможных гидроударах.

Современные системы водоснабжения в обязательном порядке оснащаются мощным насосом, который отвечает за поддержание в трубопроводе оптимального давления. Без использования гидроаккумулятора помпа включалась бы каждый раз, как в доме открывается кран с водой. Это приводит к серьезной нагрузке на установленное оборудование и изнашивает его. В скором времени домовладельца ожидали бы существенные затраты на ремонт и замену поврежденной техники.

Основное назначение гидроаккумлятора:

  • предупреждение износа помпы;
  • защита соединений от гидроразрыва;
  • поддержание оптимального давления в трубах.

При одновременном открытии сразу нескольких кранов дома в водопроводе может отмечаться существенное падение давления, что также приводит к проблемам с водоснабжением и способствует быстрому выходу из строя используемого оборудования. Благодаря наличию гидроаккумулятора удаётся предупредить падение давления в системе, а находящаяся внутри бака мембрана сжимается, обеспечивая качественный напор воды в трубах и кранах.

Даже в правильно рассчитанной и грамотно смонтированной системе водоснабжения при включении мощного насоса существует риск разрыва труб по соединениям.

Для предупреждения таких повреждений водопроводов и предназначены гидроаккумуляторы, которые принимают на себя избыточное давление путем расширения внутренней мембраны и увеличения объема жидкости в баке.

Особенности конструкции

На первый взгляд гидроаккумулятор может показаться обычным баком для воды, которые используются лишь для её временного хранения. Однако в действительности их конструкция куда более сложная. Внутри ёмкости находится прочная прорезиненная мембрана, а между стенками и расширяющимся герметичным мешком закачан под давлением азот или воздух. Фактически любой гидроаккумулятор состоит из двух камер, одна из которых предназначена для воды и находится внутри мембраны, а вторая — для воздуха или газа.

За счёт использования герметичной прочной мембраны отсутствует соприкосновение металлических поверхностей корпуса и воды. Соответственно, решается проблема с коррозией, что гарантирует максимальную долговечность используемого оборудования. Прорезиненная камера изготавливается из прочного эластичного материала — бутила, который устойчив к бактериям, соответствует всем санитарным и гигиеническим нормам.

В воздушной камере имеется специальный пневмоклапан, который предназначен для регулирования давления. Устройство качественных гидроаккумуляторов подразумевает возможность их последующего разбора для профилактической очистки и ремонта. При этом не требуется сливать всю воду из системы, что исключает завоздушивание кранов и необходимость последующей сложной продувки всей системы.

Выбирая такой гидроаккумулятор, необходимо помнить о том, что диаметр напорного патрубка в баке и фитинги трубопровода должны по возможности совпадать, что позволяет предупредить появление гидропотерь, приводящих к разрыву всей системы. Используемые емкости могут отличаться не только размером, но и давлением, с которым работает воздушный клапан. Для автономного водоснабжения в частный дом следует выбирать баки, рассчитанные на давление не более 2 атмосфер.

Принцип работы

Принцип работы гидроаккумулятора чрезвычайно прост. Насос из скважины подает в бак воду. Мембрана заполняется жидкостью и расширяется. Во внешней камере воздух сжимается, что приводит к росту давления в системе. Как только срабатывает предельный показатель, отсекается реле, и работа помпы прекращается. По мере расхода воды давление в баке понижается. При достижении определенного значения насос вновь включается в работу и заполняет гидроаккумулятор.

Работа реле и показатели давления, при которых включается и выключается насос, можно отрегулировать дополнительно вручную. Такую работу лучше всего доверить специалистам, хорошо знакомым с особенностями систем автономного водоснабжения. Домовладельцу нужно будет лишь помнить о необходимости стравливания образующегося в мембране воздуха, что выполняется при помощи соответствующих защитных клапанов. Обычно это делают один раз в 1−2 месяца.

Основные разновидности

Сегодня в продаже можно найти различные варианты гидробаков, которые отличаются принципом своей работы, конструкцией, способами монтажа, а также рядом других эксплуатационных характеристик.

В зависимости от варианта установки принято разделять два основных типа гидроаккумуляторов:

Принцип их работы одинаков. Нужно лишь учитывать тот факт, что вертикальные гидроаккумуляторы, объем которых превышает 50 литров, имеют сверху дополнительный специальный клапан, предназначенный для стравливания воздуха. В процессе эксплуатации таких емкостей в них неизбежно накапливается воздух, собирающийся в верхней части бака. Без наличия специальных клапанов может отмечаться полное завоздушивание всей системы и разрыв труб по соединениям. Соответственно, установка такого гидроаккумулятора выполняется с учетом расположения обязательного защитного механизма.

В горизонтальных устройствах специально для стравливания воздуха устанавливается специальный слив или небольшой кран, размещенный за гидроаккумулятором. Необходимость их установки несколько увеличивает стоимость используемого оборудования. При этом часто домовладельцы, которые самостоятельно занимаются такой работой, забывают об обязательном использовании дополнительных защитных кранов. Это в последующем приводит к проблемам с эксплуатацией системы автономного водоснабжения.

В зависимости от назначения принято разделять три вида гидробаков:

  • окрашенные в синий цвет — для холодного водоснабжения;
  • окрашенные в красный цвет — для горячего водоснабжения;
  • окрашенные в алый цвет — для замкнутых автономных отопительных систем баки.

Принято различать гидробаки по их объему. Такие установки могут предназначаться как для небольшого дачного домика, так и полноценного коттеджа, где одновременно проживают сразу несколько семей. Наибольшей популярностью сегодня пользуются гидроаккумуляторы для систем водоснабжения, размеры и объем которых составляют 100−200 литров. Они имеют доступную стоимость и отличаются компактными размерами. Такие установки позволяют обеспечить качественное правильное водоснабжение частного дома, в котором проживают 3−5 человек.

Какой-либо принципиальной разницы в форме гидроаккумулятора на сегодняшний день нет. Можно подобрать круглые, овальные, вытянутые в виде бочки и даже прямоугольные конструкции. В каждом случае выбор будет зависеть от способа установки такой емкости и имеющейся в котельной или специально отведенном помещении свободной площади для расположения таких емкостей.

Грамотный монтаж

Конструкция гидроаккумулятора существенно отличается от обычного водяного бака. Это устройство постоянно в работе. Используемая мембрана либо расширяется, либо сужается. Внутри емкости поддерживается оптимальное давление. Несмотря на кажущуюся простоту, самостоятельно установить гидробак для водоснабжения крайне сложно. Необходимо не только правильно рассчитать его полезный объём и параметры давления, но и правильно подключить бак к трубопроводу, что позволит избежать гидроудара и разрыва соединительных элементов.

Устанавливаются такие баки на специальные резиновые напольные прокладки. Подключение к трубопроводу выполняется через прорезиненные переходники и гибкие фитинги. Сечение подводки не должно увеличиваться или сужаться, так как в подобном случае отмечается потеря давления или гидроудары в момент включения насоса. Первая прокачка гидроаккумулятора выполняется максимально аккуратно, так как от долгого бездействия резиновая груша мембраны обычно слипается. Включив насос на полную мощность, можно просто разорвать её. Из-за этого в последующем потребуется выполнить дорогостоящий ремонт оборудования.

Домовладельцу необходимо будет не только правильно смонтировать такие расширительные баки, но и выполнить их грамотную настройку и в последующем правильно обслуживать технику. Перед тем как приступать непосредственно к установке гидробака, с помощью обычного автомобильного манометра проверяется давление внутри емкости, которое должно соответствовать указанному в инструкции к конкретной модели. При наличии расхождений потребуется либо стравить лишний воздух, либо подкачать помпой бак.

Также выполняется настройка реле давления, которое находится под защитной крышкой непосредственно около труб подключения бака. Регулировка выполняется при помощи двух пружин и гаек с большой и малой дельтой. Найти необходимые показатели давления при включении и отключении помп можно в инструкции к приобретенному гидроаккумулятору.

Регулировка выполняется с помощью обычной плоской отвертки, которой можно увеличить или уменьшить давление подключения и отключения насоса.

Рекомендации по выбору

Выбирать используемые гидробаки для систем водоснабжения необходимо исходя из их эксплуатационных характеристик. Учитывается его объём, рабочее давление и ряд других параметров. Наибольшей популярностью пользуются вертикальные установки, которые сочетают компактные габариты и отличаются простотой в обслуживании. Большинство специалистов рекомендуют отдавать предпочтение емкостям объемом 100−200 литров, которые универсальны в использовании и отлично подойдут для обеспечения водоснабжения частного дома, где проживают на постоянной основе.

При выборе мембранного гидроаккумулятора для системы автономного водоснабжения необходимо обратить внимание на материал, из которого он изготовлен. Предпочтение отдают бакам из прочной нержавеющей стали. Приобретаемая модель должна иметь все необходимые сертификаты и длительные гарантии от производителя. При покупке гидроаккумулятора нужно убедиться в наличии основной и запасной мембраны, фитингов и запасных фланцев для подключения емкости к трубопроводу.

Как мембранный расширительный бак используется в системе отопления?

Объём теплоносителя изменяется в зависимости от смены температурных режимов, что может привести к опасным последствиям. Для безопасной и длительной эксплуатации теплоносителя необходимо поддержание его стабильных характеристик. Для этого может использоваться мембранный расширительный бак.

Назначение и особенности конструкции

В отопительных системах теплоносителями выступают жидкости, находящиеся в процессе слабого сжимания. Для безопасной работы отопительной системы необходимо использовать стабилизирующее устройство – мембранный расширительный гидробак, который способен принимать определённое количество жидкости в процессе увеличения давления и объёма, а потом возвращать её в циркуляционный контур при понижении данных показателей.

Мембранные расширительные баки обладают рядом преимуществ перед другими устройствами того же назначения, а именно:

  • пригодны для любой воды, даже если в её состав входит большое количество кальция;
  • безопасно применять для питьевой воды;
  • обладают большим вытесняемым полезным объёмом, чем напорный бак без мембраны;
  • нужна минимальная подкачка воздуха;
  • экономично и быстро монтируются;
  • низкие расходы при эксплуатации.

Однако у данных устройств тоже есть недостатки, а именно:

  • большие размеры расширительного бака делают процесс установки довольно проблематичным;
  • из-за отдачи теплоносителем своего тепла экспанзомату повышаются теплопотери;
  • повышается риск образования ржавчины.

Чтобы избежать неконтролируемой потери тепла специалисты советуют утеплять устройство.

Отличия от гидроаккумулятора

Конструкция герметичных расширительных баков схожа с конструкцией гидроаккумуляторов, однако, предназначение у этих приборов разное. Расширительный бак компенсирует расширение воды, происходящее из-за нагревания в системе отопления. Гидроаккумулятор аккумулирует объём воды под давлением в системе водоснабжения, имеющей напорный насос, чтобы уменьшить частоту включения данного насоса и сгладить гидроудары. Кроме того, чаще внутри гидроаккумулятора находится груша, сделанная из пищевой резины. Именно она накачивается водой, в результате вода не контактирует с корпусом бака. Расширительный бак для систем отопления изготовлен с мембраной, выполненной из технической резины. Она делит корпус на два отсека, а теплоноситель имеет контакт с корпусом.

Читайте также:  Насосные станции «CMI»: описание и характеристики

Устройство и принцип работы

Мембранный бак – это герметично закрытая металлическая ёмкость, разделённая на два отсека (камеры) эластичной мембраной. Одна из таких камер – это пневмокамера, которая содержит газ или воздух, находящийся под давлением. Во вторую камеру – гидрокамеру, поступает теплоноситель.

Работа устройства осуществляется следующим образом:

  • давление воздуха, находящееся в состоянии равновесия, в пневмокамере компенсирует давление жидкости в отопительной системе, объём теплоносителя и гидрокамеры сведены к минимуму;
  • когда давление жидкости повышается в системе, в том числе и при нагревании, происходит увеличение давления и в гидрокамере, куда поступает излишество теплоносителя;
  • из-за эластичности мембраны уменьшается объём пневмокамеры, что сопровождается повышением давления газа;
  • при повышении давления в пневмокамере компенсируется увеличение давления в гидрокамере, и система возвращается в состояние равновесия.

При снижении давления теплоносителя в системе происходят противоположные действия. Газ (воздух), сжатый в пневмокамере, расширяется и вытесняет жидкость из гидрокамеры в систему до восстановления разницы давлений. Конструкция позволяет исключить возможность контакта теплоносителя и воздуха, снижая вероятность возникновения ржавчины не только в баке, но и в остальных деталях отопительной системы – трубопроводе, котле. Герметичные расширительные баки оснащены клапанами безопасности, позволяющими ограничить максимальное давление в отопительной системе на допустимом уровне. Это характеризует бак и как устройство защиты для системы отопления.

Виды и критерии выбора

Чтобы компенсировать объём теплоносителя в системе во время изменения температуры, используют расширительные баки двух видов: открытые и закрытые (герметичные).

Открытые расширительные баки широко распространены, но имеют следующие недостатки:

  • большие затраты на установку, так как монтируют такие баки в верхней точке системы для создания необходимого уровня увеличенного давления;
  • необходимо постоянно контролировать уровень жидкости;
  • есть риск возникновения ржавчины в системе из-за длительного контакта нагревающегося теплоносителя с воздухом.

Герметичные расширительные баки не имеют таких недостатков. Для отопительных систем выпускаются баки, которые отличаются в использовании мембраны. Мембраны делятся на баллонные и диафрагменные виды. Баллонная мембрана – это установленная внутри бака ёмкость, сделанная из резины высокого качества, способной выдержать значимые температурные колебания. Фланцевое крепление такой мембраны позволит заменить её быстро и просто.

Мембраны баллонного типа имеют такие преимущества, как:

  • широкий диапазон рабочих давлений, дающих возможность применить герметичный расширительный бак;
  • возможность смены мембраны, что помогает сделать ремонт данного устройства дешевле и быстрее;
  • простое задание минимального давления для любых систем.

Диафрагменная мембрана – это несъёмная перегородка, которая, чаще всего, выполнена из эластичного полимера или тонкого металла. Эта мембрана отличается малой собственной ёмкостью и способностью компенсировать небольшие перепады давления в системе. При выходе из строя такого бака потребуется его полная замена. Одной из привилегий данного устройства является низкая цена. Кроме того, бак, имеющий диафрагменную мембрану, просто сконструирован и надёжен в эксплуатации.

Правильно выбрать расширительный бак – это значит обеспечить безопасность эксплуатации отопительной системы, поэтому выбирая расширительный бак, стоит обратить внимание на такие основные характеристики:

  • материал мембраны, её устойчивость к высоким абсолютным значениям температур, давлений и перепадам этих показателей;
  • материал и покрытие корпуса, устойчивость к возникновению ржавчины;
  • соответствие санитарно-гигиеническим нормам;
  • исполнение (способ монтажа).

Ограничения

На использование мембранных расширительных баков производители накладывают определённые ограничения, которые зависят от конструкции и материалов, применяемых при изготовлении устройства. Производителями предъявляются чёткие требования к свойствам и составу жидкости в отопительной системе. Содержание, к примеру, этиленгликоля в растворе антифриза ограничивают. Использование мембранного расширительного бака при превышающих допустимые нормы давлениях запрещено. Обязательна установка группы безопасности, контролирующей и ограничивающей давление в баке. В отопительных системах квартир автономного отопления и частных домов используется оборудование, рабочее давление которого составляет не менее 3 бар.

Расчёт объёма

Объём – это главная характеристика, по которой выбирается расширительный бак. Многие источники советуют выбирать объём расширительного бака в пределах 10% общего объёма теплоносителя в отопительной системе. Этот способ определения вместимости устройства основан на том, что коэффициенты теплового расширения теплоносителя даже при содержании гликоля до 90% и нагреве +100 градусов не превышают 0,08. Такой метод расчётов не учитывает давление в системе, поэтому может дать неточности. Есть более точный метод расчёта объёма мембранного расширительного бака. Здесь используется соотношение:

V = C*Bt / (1 – (Pmin /Pmax)), где

  • С – объём теплоносителя в системе;
  • Bt – коэффициент теплового расширения теплоносителя;
  • Pмin – начальное давление в баке;
  • Pmax – допустимое давление в системе.

Объём теплоносителя в отопительной системе определяют, учитывая все её узлы. Данный параметр получают из проектной документации на отопление. Если такой возможности нет, можно воспользоваться ориентировочным расчётом, который основан на том, что объём теплоносителя в системах отопления связан с мощностью отопления – на каждый кВт приходится 15 л жидкости. Коэффициент теплового расширения жидкости определяют с помощью её состава – чаще всего, в отопительных системах квартир и домов не исключено добавление в воду гликолей для улучшения её характеристик. Этот коэффициент может зависеть и от температуры теплоносителя. Можно найти необходимые величины в таблицах объёма воды в трубе.

Максимальное давление в отопительной системе определяют с помощью минимальной из величин, которые допускаются для разных узлов. Переходной клапан настраивается именно на неё. Первоначальное давление в отопительной системе при охлаждённом теплоносителе соответствует настроечному (минимальному) давлению. Для многих устройств возможно точное его регулирование распространёнными средствами (стравливание воздуха из бака или его накачивание насосом). Давление в баке контролируется во время установки на него манометра. Расчётные данные дадут увеличение объёма теплоносителя в системе в процессе его нагревания. Для выбора бака коэффициент заполнения округляют в большую сторону. Коэффициент зависит от максимального и начального давления и может быть найден с помощью таблиц, предоставляемых производителями или в специальной литературе.

Установка

Установить мембранный расширительный бак несложно, но лучше доверить это специалисту. Прежде всего, должна использоваться инструкция к устройству. При установке данного устройства в отопительную систему важно тщательно проверить герметичность соединений. Расширительный бак нельзя открывать или разбирать. Его просто присоединяют к трубопроводу, находящемуся к котлу ближе всего. Чтобы предотвратить увеличение давления, устанавливают предохранительные устройства.

При установке бака стоит учитывать следующие правила:

  • бак устанавливают до разветвления;
  • температура в комнате должна быть постоянно выше 0;
  • нужно перепроверить перед установкой все расчёты;
  • бак объёмом больше 30 л не крепится на стены, а ставится на ножки;
  • для контроля давления на выходе бака устанавливают манометр, на входе – обратный клапан (если насоса нет);

  • устройство должно находиться в месте комфортном для ТО и настройки;
  • присоединяя бак к стене, на кронштейне нужно выдерживать высоту, которая будет удобна для доступа к запорной арматуре и к воздушному пространству;
  • подводная труба и кран не должны перегружать своим весом расширительный бак, подводку нужно укрепить отдельно;
  • к мембранному баку, расположенному на полу, нельзя прокладывать подводку по полу поперёк прохода;
  • между стеной и ёмкостью должно быть расстояние для осуществления осмотра.

Расширительный бачок малой вместительности можно подвесить к стене, если будет хватать её несущей способности. Многие рекомендуют устанавливать бак так, чтобы труба была присоединена к баку наверху, а воздушная камера оставалась внизу. Таким образом, легче удаляется воздух из-под мембраны, его вытеснит вода. Однако специалисты по монтажу рекомендуют установку присоединительным патрубком вниз и никак иначе. А в некоторых моделях штуцер изначально находится в нижней части боковой стенки, и поставить сосуд иначе просто не получится. Такой способ установки обусловлен тем, что когда-нибудь в мембране появятся трещины. При установке патрубком вниз воздух проникает в теплоноситель медленнее, и устройство прослужит дольше. В противоположном случае воздух быстро протекает в камеру с теплоносителем, и бак потребует срочной замены.

Неисправности

Одной из самых распространённых поломок мембранного расширительного бака считают разрыв мембраны из-за превышения допустимого давления и неравномерных нагрузок. Для запрессованных мембран используют более прочные материалы, так как их нельзя поменять, поэтому сменные мембраны рвутся довольно часто. Из-за разрыва мембраны расширительный бак выйдет из строя, потому что вода попадёт на внутреннюю поверхность, и бак заржавеет, что недопустимо. Поэтому материал, из которого сделана мембрана, сильно влияет на надёжность и качество расширительного бака. Нужно быть внимательным при выборе нужной модели, установке и обслуживании устройства. Прежде всего, его необходимо правильно настроить.

Обзор принципа работы расширительного бака смотрите в следующем видео.


Чем отличается гидроаккумулятор от расширительного бака?

Выбирая комплектующие для систем автономного водоснабжения и отопления, необходимо четко уяснить разницу между типами устройств, используемых в этих системах. Внешне они могут быть довольно похожими – но особенности конструкции накладывают отпечаток на функционирование подобных изделий.

Это правило подходит и для резервуаров – расширительных баков и гидроаккумуляторов. Кроме того, что расширительные баки обычно делают красными, а гидроаккумуляторы – синими, эти изделия отличаются и выполняемыми функциями, и сферой применения. Об основных отличиях гидроаккумуляторов и расширительных баков мы расскажем ниже.

Конструкция и назначение устройств

Расширительный бак

Устройства обоих типов, используемые в автономных системах, имеют сходную конструкцию и работают по единому принципу. Рассмотрим основные элементы изделий на примере расширительного бака для отопительной системы:

  • Основное назначение бака – компенсация расширения теплоносителя. При нагревании вода увеличивается в объеме, причем довольно сильно (+0,3% на каждые 10 градусов Цельсия). При этом жидкость практически не сживается, так что нагретый теплоноситель будет оказывать значительное давление на стенки труб, места соединения и запорную арматуру.
  • Чтобы компенсировать это давление, а также свести к минимуму последствия гидроударов, в систему встраивается дополнительный резервуар – расширительный бак. Первые баки имели негерметичную конструкцию, но сегодня почти повсеместно используются пневмогидравлические модели.
  • Внутри такого бака размещается мембрана из эластичного материала. Поскольку мембрана контактирует с нагретым теплоносителем, ее делают из полимеров, отличающихся стойкостью к высоким температурам – EPDM, SBR, бутилкаучков и нитрилкаучуков.
  • Мембрана разделяет бак на две полости – рабочую (в нее попадает теплоноситель) и воздушную. При повышении давления в системе воздушная камера уменьшается в объеме (за счет сжатия воздуха), и это компенсирует нагрузку на трубы и запорную арматуру. Примерно то же самое происходит при гидроударе — но здесь процесс идет с большей скоростью.
  • При снижении температуры теплоносителя объем воды уменьшается, и воздух, оказывая давление на мембрану, вытесняет дополнительный объем горячей воды в трубы отопительной системы.
Читайте также:  Что такое байпас?

Гидроаккумулятор

Гидроаккумулятор, на первый взгляд, практически не отличается по конструкции от расширительного бака:

  • Основа – та же емкость из коррозионно-устойчивой стали, только выкрашенная в синий цвет.
  • Внутри ёмкости тоже находится мембрана – правда, несколько отличающаяся по форме от мембраны расширительного бака.
  • Внутренний объем тоже делится на две камеры, только у гидроаккумуляторов камера для воды находится внутри мембраны, т.е. полностью исключается контакт жидкости с металлическими стенками бака.

Да и функционирует конструкция по сходному принципу, хоть и используют ее по другому назначению:

  • При включении насоса или подаче воды по централизованному водопроводу камера наполняется жидкостью под определенным давлением.
  • Если напор по какой-то причине падает, воздушная камера увеличивается в объеме, и вода из рабочей камеры попадает в систему. Благодаря этому стабилизируется давление в трубах, и оборудование (стиральные машины, посудомойки и т.д.) работает без сбоев.
  • Второй аспект работы гидроаккумулятора – защита насоса от частых включений. Пока можно компенсировать отбор воды из системы за счет резерва в баке, реле давления не будет срабатывать, и насос не начнет подкачивать воду. Таким образом, техника будет включаться реже, а значит, проработает дольше.
  • Большой гидроаккумулятор (на 50, 100 или более литров) – это еще и запас воды. Да, долго на таком запасе не протянешь, но при экономном расходовании вполне можно пережить аварию на водопроводе или отключение электричества, которое сделает невозможной работу насоса.
  • Кроме того, гидроаккумулятор, как и расширительный бак, компенсирует гидроудары.

Устройство мембранного расширительного бака для отопления

Вследствие температурных колебаний у теплоносителя отопительной системы может изменяться объем, что способно привести к авариям. Поэтому нужно сделать все, чтобы она работала стабильно и подобного не происходило.

Для этого применяются специальные устройства, например, мембранный расширительный бак. Он является одной из ключевых составляющих контура отопления.

Когда теплоноситель нагревается, в контуре отопительной системы и котлах давление повышается за счет увеличения объема жидкости. Поскольку она является несжимаемой средой, а сама система герметична, это может привести к поломке труб или котлов.

Некоторые полагают, что для решения проблемы достаточно поставить клапан для выдавливания излишнего объема нагретого носителя, но это не так. При охлаждении жидкость будет сжиматься, и на ее место в контур попадет воздух, что станет препятствием для циркуляции. Поэтому воздух потребуется из радиаторов постоянно спускать, а добавлять новый теплоноситель и греть воду будет весьма дорого.

По этой причине и рекомендуется ставить мембранный расширительный бак для отопления. Он представляет собой резервуар, подключенный с помощью трубы к системе. Излишнее давление в нем будет компенсироваться объемом, что и обеспечит контуру полноценную работу. Расширитель принимает в себя какое-то количество жидкости при повышении объема и давления, а затем, когда эти показатели понижаются, возвращает ее назад. От аналогичных устройств другого типа такие приборы отличаются рядом преимуществ:

  • их можно применять в любой воде, даже если она содержит много кальция;
  • разрешается использовать для питьевой воды;
  • имеют большой полезный вытесняемый объем (по сравнению с баками без мембраны);
  • подкачка воздуха требуется в минимальном количестве;
  • установка быстрая и не требует больших затрат;
  • при эксплуатации расходы будут минимальными.

Но имеет расширительный бак и минусы. Иногда можно столкнуться с проблемами при его монтаже, поскольку он довольно крупный. Теплопотери увеличиваются вследствие того, что теплоноситель отдает тепло экспанзомату.

Кроме этого, в таких приборах существует повышенный риск образования ржавчины. Чтобы избежать неконтролируемых теплопотерь, устройство рекомендуется утеплять.

В помещениях отопительные сети могут иметь открытые и закрытые схемы. Первый тип применяется в централизованных сетях, благодаря чему можно напрямую забирать воду для потребностей в горячей воде. Приборы ставят в верхней части контура. Расширительные бачки не только позволят контролировать процесс перепадов давления, но и будут выполнять функцию отделения воздуха из системы. Если же она относится к закрытому типу, то используется конструкция с мембраной внутри.

Расширительный бак мембранного типа устройство имеет относительно простое. Он включает в себя резервуар для воды и резиновую мембрану, которая может быть баллонной или диафрагменной.

Если мембрана относится к первому типу, то теплоноситель располагается внутри резинового баллона, а снаружи находится азот или воздух. Такую деталь при необходимости можно заменить, что позволит сэкономить на ремонте и не менять весь прибор.

Диафрагменная мембрана для расширительного бака представляет собой несъемную перегородку на основе тонкого металла или эластичного полимера.

Она имеет небольшую емкость и компенсирует незначительные перепады давления. Если она выходит из строя, заменить ее невозможно, поэтому менять придется бачок полностью. Но по сравнению с баллонной мембраной она стоит дешевле.

Для каждой системы давление газа настраивается согласно инструкции к прибору. Вид мембраны на эффективность работы устройства не влияет. Но если она относится к баллонному типу, в бачок можно поместить больше теплонесущей жидкости. Принцип работы мембранного расширительного бака системы отопления у конструкций разного вида не отличается:

  • если давление воды растет вследствие расширения, то мембрана растягивается;
  • затем она сжимает газ, находящийся с другой стороны, и позволяет остаткам теплоносителя попасть внутрь;
  • когда давление в сети падает, происходит остывание, и осуществляется обратное действие.

Постоянное давление регулируется автоматически. Чтобы система работала стабильно, нужно правильно выбрать бачок и произвести расчеты. Нужное давление не сможет образоваться, если бак окажется больше, чем нужно, а если он будет меньше, то может не вместить в себя излишки жидкости. Это способно вызвать аварию.

Чтобы изделие работало полноценно, нужно не только правильно подбирать его по объему, но и учитывать другие его характеристики. Обратить особое внимание следует на следующие нюансы:

  • мембрана должна быть устойчивой к предельным показателям температуры и давления или их перепадам;
  • модель должна соответствовать нормам гигиены и санитарии;
  • способ монтажа бака.

Сейчас на рынке можно увидеть большое количество моделей российского и зарубежного производства. Отличаются они по стоимости, при этом подозрительно низкая цена должна насторожить. Она может быть обусловлена тем, что при производстве использовались низкокачественные материалы китайского происхождения. Отечественные модели по качеству гораздо лучше, они стоят дешевле иностранных аналогов от известных брендов, однако не уступают им по характеристикам.

Как уже говорилось, основной характеристикой, на которую нужно ориентироваться при покупке бачка, является его объем. Некоторые специалисты рекомендуют выбирать изделия, размер которых находится в пределах 10% от общего объема теплоносителя в системе отопления. Дело в том, что коэффициенты теплового расширения даже при высоком нагреве не могут быть выше 0,08. Поэтому расчеты следует проводить максимально точно с учетом таких показателей, как:

  • максимально допустимое давление отопительной системы;
  • объем теплоносителя;
  • изначальное давление в баке;
  • коэффициент теплового расширения.

При подборе объема нужно учесть все узлы отопительной системы. Это можно выяснить, изучив проектную документацию. Если она отсутствует, то расчет разрешается выполнить примерный, ориентируясь на то, что на 1 кВт будет приходиться 15 л воды. Коэффициент теплового расширения теплоносителя определяется с помощью состава жидкости. Во многоквартирных домах она часто содержит гликоли, которые улучшают ее характеристики.

Также коэффициент можно вычислить по температуре теплоносителя. Предельное давление системы определяют с помощью минимальной величины, допускаемой для узлов. На нее настраивается переходной клапан. Изначальное давление в системе при условии охлажденного теплоносителя соответствует минимальному давлению. На некоторых устройствах его регулируют накачиванием или стравливанием воздуха. В баке давление контролируется путем установки манометра.

Применение мембранного бака для отопления имеет ряд ограничений в зависимости от производителя, конструкции и материала изготовления. В некоторых случаях требования к составу теплоносителя очень строгие. В частности, это касается ограничения количества антифриза и этиленгликоля в его составе.

Кроме этого, расширительные баки нельзя применять, когда превышаются предельные показатели давления. Также в обязательном порядке должна быть установлена группа безопасности, которая ограничивает и контролирует его.

Установить своими руками мембранный бачок не так уж и сложно, привлекать для работы специалиста необязательно. Требования к монтажу предъявляются такие:

  • устройство запрещается ставить в местах с минусовой температурой;
  • его можно установить в любой точке отопительной системы до разветвления;
  • крепление должно быть максимально надежным, поскольку когда емкость наполнится, она станет очень тяжелой;
  • соединения должны быть герметичными;
  • герметики использовать нельзя, поскольку из-за них между корпусом бака и мембраной трение будет ухудшено;
  • сосуд не стоит ставить на выходной трубе в непосредственной близости от котла.

Если емкость имеет объем от 30 л и выше, ее запрещено прикреплять к несущим конструкциям. Чаще всего она оборудована специальными ножками и ставится на пол. При установке рекомендуется соблюдать такие советы:

  • патрубок должен иметь окружность в три четверти, соответственно, в обратке должен присутствовать аналогичный резьбовой канал;
  • монтаж осуществляется так, чтобы части системы или другие предметы не мешали работам;
  • любая нагрузка на бак должна быть исключена;
  • рекомендуется применять паронитовые прокладки, которые устойчивы к высоким температурам или давлению;
  • чтобы регулировать или поддерживать давление в газовом отсеке, расширитель должен быть оснащен воздушным клапаном.

Если система закрытая, то каждый раз после ее включения на мембрану оказывается высокое давление. Поэтому следует хотя бы раз в 2 года проверять ее состояние и при необходимости производить замену. В некоторых случаях меняется все полностью.

При установке нельзя допускать грубых ошибок, иначе оборудование не будет нормально функционировать. Наиболее распространенным просчетом является неправильное указание предельного давления в газовом отсеке, которое составляет порядка 90% от критического. Если это допустить, то мембрана не будет расширяться в сторону отсека. В итоге прорвется труба, из-за чего батареи отопления работать не смогут. Чтобы исправить ошибку, нужно поставить поверенный манометр. Также нужно убедиться, что в самом котле нет бака. Если после проведения расчетов будет установлено, что его объема мало, тогда потребуется дополнительная емкость.

Расширительный бак в системе отопления очень важен. От него зависит, насколько корректно она будет работать. Устанавливать его несложно, но нужно уделить этому процессу особое внимание, поскольку даже небольшая оплошность может вызвать в будущем аварийную ситуацию.

Ссылка на основную публикацию