Расширительный мембранный бак для отопления: конструктивные особенности и принцип работы

Статьи

Мембранные баки широко применяются в системах холодного и горячего водоснабжения. Вместе с повысительными насосами и водонагревателями. Если мембранный бак установлен в системе холодного водоснабжения его называют — гидроаккумулятор. Если мембранный бак установлен в системе горячего водоснабжения — расширительный бак.

Какие функции выполняют мембранные баки

Гидроаккумулятор накапливает воду под давлением и гасит гидроудары. Расширительный бак, принимает избыточный объём воды, образовавшийся в результате её нагрева в водонагревателе.

Конструкция мембранных баков

Конструкция мембранных баков проста: стальной сосуд, разделен резиновой мембраной на воздушную и водяную полость. Мембрана пригодна для использования с питьевой водой. Сама питьевая вода не соприкасается непосредственно с металлической стенкой внутри бака: либо она находится внутри мембраны, либо внутренняя металлическая поверхность бака покрыта специальной эмалью.

Принцип работы мембранного бака

Принцип работы прост: вода под давлением поступает в водяную полость бака, сжимая воздух в воздушной полости, через резиновую мембрану. Сжатый воздух, когда это нужно, выталкивает воду обратно в систему.

Как рассчитать необходимый объём мембранного бака

Мембранные баки выпускаются широким типорядом от 0,25 до 5000 литров. С максимальным рабочим давлением на корпус 10, 16, а специальные на 25 бар. Объём гидроаккумулятора для системы холодного водоснабжения, рассчитывается исходя из условия ограничения максимального количества включений насоса в час. Если не стоит задача накапливать заданный запас воды под давлением. При расчёте объёма гидроаккумулятора в системах горячего водоснабжения учитывается объем, мощность водонагревателя (бойлера), минимальная и максимальная температура воды в водонагревателе, давление воды на линии подачи, давление срабатывания предохранительного клапана, для проточных мембранных баков — пиковый расход.

Где монтируются мембранные баки

В системах холодного водоснабжения гидроаккумуляторы могут монтироваться как на всасывающей, так и напорной стороне насоса, рядом с насосом: приямке, кессоне, либо поодаль от него, например, в техническом помещении дома. Расширительный бак в системе горячего водоснабжения монтируется рядом с бойлером косвенного нагрева, электрическим водонагревателем, только со стороны поступления холодной воды к водоподогревателю, а не на выходе из него (см. инструкцию по эксплуатацию водонагревателя).

Как правильно настроить давление в мембранном баке

Для того чтобы система корректно работала необходимо накачать в бак правильное начальное давление P и согласовать его с давлением включения насоса в системе холодного водоснабжения. В повысительных установках, когда бак расположен с напорной стороны Р = Р вкл. — 0,5 бар (Р вкл. — давления включения насоса). В повысительных установках, когда бак расположен со стороны всасывания Р = Р н. — 0,5…1 бар (Р н. — давление на вводе).

В системах горячего водоснабжения начальное давление P = P н — 0,2 …1 бар (Р н — давление после редуктора). При этом нужно учитывать, что чем дальше гидробак расположен от редуктора давления в системе, тем ниже в нём должно быть выставлено предварительное давление. Если редуктор давления в системе отсутствует, то начальное давление в расширительном баке Р = Р мин. — 0,5 бара (Р мин. — минимальное давление подачи воды в систему). Выставленное таким образом начальное давление в гидроаккумуляторе, обеспечит постоянный начальный запас воды в баке, нужный для защиты мембраны от преждевременного износа.

Как обслуживаются мембранные баки

Мембранные баки неприхотливы в эксплуатации. Они требуют минимальное техническое обслуживание: контроль давления в воздушной камере, проверка целостности мембраны, внешний осмотр бака на предмет коррозии. При необходимости в мембранный бак подкачивается воздух, производится замена мембраны, замена фланца, чистка входного патрубка, покраска, сколов краски внешней поверхности. Если есть дефекты, которые невозможно устранить, гидробак меняется полностью.

Обслуживание расширительного бака

Нельзя преуменьшать роль такого устройства, как расширительный бачок системы отопления инструкция этого прибора предоставляет перечень правил его обслуживания. К ним относят:

• Один раз в полгода необходимо проверять бак на внешние повреждения – коррозию, вмятины, подтеки. Если вдруг такие повреждения найдены, то обязательно нужно устранить их причину.
• Один раз в полгода нужно проверять начальное давление газового пространства на соответствие расчетному показателю.
• Один раз в полгода проверяется целостность мембраны. В случае обнаружения ее нарушения нужно заменить ее (если такая возможность предусмотрена).
• Если бак не будет использоваться долгое время, то нужно держать его в сухом месте, слив из него воду.

Далее о том, как проверить расширительный бак отопления – его начальное давление газового пространства. Для этого следует отключить бак от отопительной системы, дренировать с него воду, к ниппелю газовой полости подключить манометр. Если давление ниже, чем то, которое было установлено тогда же, когда происходила настройка расширительного бака для отопления – через этот же ниппель бак нужно накачать компрессором.

Показания манометров при правильной работе расширительного бака

Проверка целостности мембраны – это тоже важный момент. Если вдруг во время проверки давления газового пространства после того, как вы дренировали воду, через дренажный кран идет воздух, а давление в газовой полости уменьшилось до атмосферного – то мембрана пробита.

Чтобы заменить мембрану, нужно пройти несколько этапов. Первым делом, бак отсоединяется от отопительной системы, затем его нужно дренировать. Далее давление газовой полости сбрасывается через ниппель. Фланец мембраны демонтируется. Находится он в области патрубка для соединения с трубами. Мембрана, входящая в устройство расширительного бака для отопления, извлекается из отверстия внизу корпуса.

Затем нужно проверить внутреннюю часть корпуса, чтобы там не было загрязнений и коррозии, если они есть – нужно их удалить и промыть водой, после чего высушить. Чтобы убрать коррозию, нельзя использовать средства, включающие масла! Держатель мембраны вставляется в отверстие вверху мембраны. Болт вворачивается в держатель мембраны, она ставится в корпус, а держатель отводится в отверстие в дно корпуса. Затем держатель фиксируется гайкой. После этого на корпус ставится фланец мембраны.

Какое давление воздуха должно быть в расширительном баке системы отопления

Показатель пустой ёмкости воздушной камеры при комнатной температуре. Он должен быть равен статическому значению в резервуаре, заполненном водой. В подобном положении мембрана в равновесии, а давление газа компенсируется жидкостным. На каждые 10 метров напора требуется порядка 1 атм. Несмотря на это, для нормальной работы всей системы достаточно создать показатель, указанный в паспорте устройства.

Фото 1. Схема устройства расширительного бака для систем отопления закрытого типа. Стрелками указаны части изделия.

Большинству расширительных баков для благоприятной работы достаточно 0,9 атм. Это связано с давлением, которое создаёт мембрана в течение эксплуатации. Её средний показатель составляет 1,2 атм. Оба значения колеблются в небольшом промежутке с максимальным отклонением 0,1.

Если отопительная система делается не по классическим схемам, для неё проводятся отдельные расчёты: определяется объём теплоносителя, бака, коэффициент пользы и начальное давление зарядки. Для этого следует пригласить специалиста, который учтёт прочие мелкие факторы.

Как проверить показатели

Простейший способ провести измерение — прикрепить манометр. Проблема возникает на этапе подготовки, поскольку в большинстве баков нет места для крепления. В то же время на устройстве должен стоять ниппель, к которому легко подключается компрессор с датчиком.

Справка. Перевести размерность значений несложно: 1 Бар = 1 атм = 0,1 МПа.

Как отрегулировать напор горячей воды в системе

Напор воды — довольно легко настраиваемый параметр. Для этого понадобится:

1. Произвести расчёт. Выполнив его, от полученного значения отнимают 0,2 атм.
2. Перед началом монтажа спустить (или накачать) из системы воздух до нужного показателя.
3. Ёмкость присоединить к трубопроводу и заполнить жидкостью. Процесс делают не спеша, чтобы не упустить момент установки нормального напора.
4. Подключить насос и закачать жидкость до получения эксплуатационного давления.
5. Первое включение устройства происходит после максимального нагрева воды. В этом случае объём жидкости вырастет до значения, учитывающего удельное приращение.

Чтобы сделать регулировку автомобильным манометром, нужно:

1. Отключить нагреватель и подождать 7—10 минут до остановки системы.
2. Закрутить запорные элементы, слить рабочую воду. Если мембрана встроена в котёл, закрыть подачу и обратку.
3. Присоединить насос к ниппелю.
4. Накачать полторы атмосферы, спустить остатки жидкости, затем воздух.
5. Закрыть все клапаны, создать необходимое давление.
6. Снять насос, открыть вентиль, налить воды.

Устройство резервуара

Если система отопления не включает в себя дополнительное устройство, в которое может перейти лишний объем жидкости, то она может выйти из строя. Роль запасной емкости как раз и выполняет мембранный бак, который необходим для бесперебойной работы индивидуального отопления.

Мембрана

В корпусе резервуара имеется эластичная мембрана, которая разделяет его внутреннюю камеру на две части. Одна часть содержит теплоноситель, а вторая заполнена воздухом. Вместо него может использоваться азот.

В зависимости от модели, в комплектацию устройства может входить сменная или несменная мембрана. В первом случае теплоноситель размещается в эластичной полости и не контактирует с металлическими внутренними поверхностями.

Монтаж (или снятие) мембраны выполняется через фланец, для крепления которого использованы болты. Такие манипуляции выполняют, когда производят текущий ремонт оборудования.

Если прибор имеет несменную мембрану, то он снабжен внутренней полостью из двух секций. Демонтаж в таком случае не предусмотрен.

Для защиты системы от превышения давления мембранные баки оснащаются предохранительными клапанами.

Для чего нужен расширительный бак?

В процессе нагрева вода имеет свойство расширяться – при повышении температуры увеличивается объем жидкости. В контуре отопительной системы начинает расти давление, которое разрушительно может воздействовать на газовое оборудование и целостность труб.

Расширительный бак (экспанзомат) выполняет функцию дополнительного резервуара, в который давлением выдавливает образовавшиеся в результате нагрева излишки воды. Когда жидкость остывает и давление стабилизируется, она по трубам возвращается обратно в систему.

Расширительный бак выполняет функцию защитного буфера, он гасит гидроудары, которые постоянно образуются в системе отопления из-за частого включения и выключения насоса, а также исключает вероятность возникновения воздушных пробок.

Чтобы уменьшить вероятность образования воздушных пробок и не допустить повреждения газового котла гидроударом, расширительный бачок следует монтировать перед теплогенератором, на обратке

Существует два разных варианта исполнения демпферных емкостей: открытые и закрытые типы. Они отличаются не только конструкцией, но и способом, а также местом монтажа. Рассмотрим особенности каждого из этих типов подробнее.

Расширительный бак открытого исполнения

Бачок открытого типа монтируют в верхней точке системы отопления. Изготавливаются емкости из стали. Чаще всего они имеют прямоугольную или цилиндрическую форму исполнения.

Обычно устанавливают такие расширительные баки на чердаке или мансарде. Возможен монтаж под крышей

Обязательно нужно уделить внимание теплоизоляции конструкции

В структуре емкости открытого типа имеется несколько отводов: для ввода воды, отвода остывшей жидкости, подвод контрольной трубы, а также выводная трубка для отвода теплоносителя в канализацию. Подробнее об устройстве и видах бака открытого типа мы писали в другой нашей статье.

Функции бака открытого типа:

• контролирует уровень теплоносителя в контуре отопления;
• если в системе температурный режим понизился, он компенсирует объем теплоносителя;
• когда меняется давление в системе, бак выполняет функцию буферной зоны;
• излишки теплоносителя удаляет из системы в канализацию;
• выводит воздух из контура.

Несмотря на функциональность открытых расширительных баков, они уже практически не используются. Поскольку имеют множество недостатков, например, большой размер емкости, склонность к коррозии. Их установка производится в системы отопления, которые работают только с естественной циркуляцией воды.

Экспанзомат закрытого типа

В системах отопления с закрытым контуром обычно монтируется расширительный бак мембранного типа, он оптимально подходит для любого типа газового котла и обладает большим количеством преимуществ.

Экспанзомат – это герметическая емкость, которая посредине разделена эластичной мембраной. В первой половине будут размещаться излишки воды, а во второй – обычный воздух или азот.

Закрытые расширительные баки для отопления, как правило, окрашены в красный цвет. Внутри бачка расположена мембрана, она выполнена из резины. Необходимый элемент для поддержания давления в расширительном бачке

Компенсационные баки с мембраной могут выпускаться в виде полусферы или в форме баллона. Что вполне подходит для использования в системе отопления с газовым котлом. Рекомендуем детальнее ознакомиться с особенностями монтажа баков закрытого типа.

Достоинства мембранных типов бачков:

• простота самостоятельной установки;
• устойчивость к коррозии;
• работа без регулярной доливки теплоносителя;
• отсутствие контакта воды с воздушной средой;
• работоспособность в условиях повышенной нагрузки;
• герметичность.

Газовое навесное оборудование обычно комплектуется расширительным баком. Но не всегда дополнительный резервуар с завода настроен правильно и может сразу же включатся в работу отопления.

Борьба с гидроударами

Функция: гашение гидроударов.

Подключение: на вводе ХВС и/или ГВС без дополнительной арматуры. При коллекторной разводке труб мембранные бачки небольшого объема подключаются к коллекторам водоснабжения.

Бачок для гашения гидроударов установлен на коллекторе

Температурное расширение

Функция: мембранные расширительные баки для горячего водоснабжения компенсируют расширение воды при росте температуры и исключают опасное увеличение давления в бойлере.

Подключение: к водопроводу ГВС сразу после бойлера.

Расширительный бак подключен к водопроводу ГВС рядом с бойлером

На входном патрубке водонагревателя должно стоять два клапана:

1. Обратный. Его функции уже упоминались: он предотвращает слив нагретой воды в водопровод ХВС;
2. Предохранительный. Он дублирует функцию расширительного бачка на случай разрыва его мембраны и сбрасывает в дренаж избыток воды при критическом росте давления.

Односторонний предохранительный клапан для бойлера совмещает функции двух элементов арматуры

Выбор расширительного бачка для водоснабжения

Прежде чем приобрести для холодного водоснабжения расширительный бак автономной сети, обращают внимание на его объем. При этом нужно учитывать:

При этом нужно учитывать:

1. Количество предполагаемых пользователей водоснабжающей системой.
2. Число мест водозабора, среди которых могут быть душ, краны и бытовые приборы, к примеру, стиральная машина.
3. Возможность одновременного расхода воды несколькими потребителями.
4. Наибольшее количество циклов выключения-включения насоса на протяжении одного часа.

Профессионалы советуют при выборе компенсационного бака для водоснабжения ориентироваться на следующие показатели:

• если количество пользователей не более 3-х, а производительность насоса не превышает 2 кубометров в час, объем резервуара должен составлять 20 – 24 литра;
• когда число домочадцев не превышает 8 человек, а мощность насоса около 3,5 кубометров в час, потребуется емкость на 50 литров;
• если потребителей будет больше 10 человек, а производительность оборудования равна 5 кубометрам в час, следует приобрести модель объемом 100 литров.

Помимо этого, расширительный бак для холодной воды является емкостью, в которой хранится некоторый ее запас. С учетом данной информации необходимо корректировать объем компенсационного прибора.

Конструкция расширительного устройства позволяет устанавливать дополнительный резервуар. Это можно делать в процессе эксплуатации основного прибора без выполнения трудоемкого демонтажа.

После завершения установки дополнительного прибора, величина резервуара составит сумму объемов емкостей, имеющихся в системе

При покупке расширительного бака, помимо технических характеристик, надо обращать внимание на производителя данной продукции. Недорогая покупка может в будущем потребовать более значительных затрат

Обычно для изготовления недорогих моделей предприятия используют наиболее дешевые материалы, а они в большинстве случаев, как подтверждает практика, не всегда имеют соответствующее качество. Особенно этот нюанс важен для каучука, из которого производят мембрану.

От качества диафрагмы расширительного бака для скважины зависит не только длительность его эксплуатации, но и безопасность воды, поступающей из источника водоснабжения.

Чаще всего известные, хорошо себя зарекомендовавшие производители, дорожащие своей репутацией, готовы гарантировать качество выпускаемой продукции. Среди потребителей популярны следующие бренды: немецкие — Reflex, Zilmet и российские — Джилекс и Elbi.

Расширительный бак для водоснабжения в различных системах – схемы монтажа

Помимо работы в качестве оборудования для автономного водопровода, мембранный расширительный бак для водоснабжения нередко используют в других целях, устанавливая его в отопительные, водосборные и водоснабжающие системы различного инженерного исполнения. При этом основные критерии выбора — температурные характеристики внутренней оболочки, объем бака и способ его размещения на поверхности.

Рис. 11 Гидробак с бойлером косвенного нагрева – схема и пример размещения

Обвязка бойлера косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева предназначен для создания запасов горячей воды в доме, конструктивно он выполнен в виде металлического утепленного резервуара для сбора воды, внутри которого находится отопительный трубопровод. Поступающая в бойлер холодная вода нагревается трубами, по которым циркулирует теплоноситель системы отопления — таким образом установка не потребляет электроэнергию, а потребитель всегда имеет запас горячей воды. Также петлевая схема подключения трубопровода бройлера с рециркуляцией не позволяет остывать воде в трубах.

Общеизвестно, что при нагреве вода расширяется и в закрытом бройлере из-за этого повышается давление. Для компенсации к нему подключают вертикально установленный расширительный бак для систем водоснабжения, оболочка которого принимает на себя возросшее давление воздуха.

Рис. 12 Вертикальный расширительный бак для водоснабжения в системах обезжелезивания

Запас воды

Для обеспечения автономного водоснабжения вовсе не обязательно устанавливать погружные или поверхностные электронасосы в водные источники и производить непрерывный водозабор. Альтернативный метод — кратковременный сбор воды и хранение ее запасов в накопительной емкости. Для его реализации на чердаке дома устанавливают накопительный бак, наполняют его водой из любого источника с помощью электронасоса, предусматривая разрыв цепи электропитания поплавковым выключателем, установленным на стенке накопительной емкости.

Недостатком способа сбора жидкости в накопительную емкость является неудобство ее размещения на чердаке, а также низкий напор без мембраны при малой высоте расположения (1 бар на 10 метров вертикального водного столба), не всегда достаточный для комфортного водопотребления.

Альтернатива данному варианту — использование накопительного гидробака большой емкости. Его можно разместить в любом месте дома и даже в подвале, а элементом, управляющим электронасосом, служит реле давления. В этом случае подобранный гидробак обеспечит значительно больший напор воды во внутреннем водопроводе по сравнению с накопительной емкостью на чердаке

Его второе немаловажное преимущество — нахождение внизу, благодаря этому подключаемый трубопровод не будет портить дизайн и эстетичный вид дома в отличие от накопительного бака, к которому придется протягивать линию по верху

Рис. 13 Схема монтажа гидроаккумулятора в системе со скважинным насосом

Забор воды из скважины

Технология подключения гидроаккумулятора к магистрали автономного водоснабжения с подачей воды из скважины была рассмотрена выше, в этом случае гидроаккумулятор обычно используют в составе насосной станции или размещает его отдельно, рядом со скважинным насосом. Бак также может находиться в доме, намного реже его помещают на поверхности в отдельной пристройке.

Забор воды из емкости

Не всегда водозабор производят для бытовых нужд и питья, нередко вода нужна в хозяйстве для полива огородов, автомоек, наполнения бассейнов или рукотворных прудов. В этом случае ее чистота не играет большой роли, и она может быть взята из различного вида источников или емкостей — озер, прудов, крыниц, бочек для сбора дождевых осадков. Использование поверхностных насосов при этом требует постоянного надзора, поэтому рационально применять для водосбора автоматически отключаемые насосные станции, в состав которых обязательно входит горизонтальный гидробак. Прибор предотвратит нежелательные гидравлические удары и обеспечит работу отключающей автоматики от реле давления, если оно не подходит, его отсоединяют от питания, меняют на реле сухого хода или на входе напорной трубы ставят переходник с реле протока.

Рис. 14 Схемы насосных станций для дома