Эффективная работа отопительной системы возможна за счёт движения теплоносителя, который постоянно движется по трубам. Во время нагревания или охлаждения жидкости она увеличивается или уменьшается в объёме. Расширительный бак для отопления позволяет увеличивать вместимость воды в системе во время нагревания без протечки жидкости.
Как работает и для чего нужен
Как мы уже говорили, компенсационная ёмкость нужна для эффективной бесперебойной работы отопительной системы. Это приспособление собирает в себе расширившуюся в результате нагревания жидкость, предотвращает аварии и протечки. Во время охлаждения теплоноситель равномерно распределяется по трубам.
При отсутствии расширительного бака рабочее давление поднимется до критической точки в 3 атмосферы, в результате чего произойдёт срабатывание аварийного клапана и сброс лишней жидкости. Кроме отопительной системы расширительный бак используется в горячем водоснабжении.
После использования горячей воды из бойлера, этот прибор наполнится холодной жидкостью. Во время нагревания ей некуда будет деваться и случится авария. Компенсационная ёмкость и служит для предотвращения подобных аварий. Вместо резервуара в системе горячего водоснабжения можно использовать аварийный клапан, но частые его включения приводят к появлению течи и повреждению прибора.
Основными функциями расширительного бака считаются:
- Сбор лишнего теплоносителя;
- Заполнение труб водой при нехватке жидкости;
- Сбор накопившегося воздуха или водяного пара, который выделяется в результате работы отопительной системы;
- Балансирование рабочего давления за счёт увеличения или уменьшения объёма жидкости.
Схема работы расширительного бака
На данный момент на строительном рынке можно найти множество разных моделей компенсационных ёмкостей. Все эти приборы можно условно поделить на два вида: открытые и закрытые. Несмотря на внешнее сходство, монтаж этих приборов проводится по различным технологиям.
Обратите внимание! Расширительные баки открытого типа используются всё реже и реже, они неэффективны, нуждаются в постоянной доливке теплоносителя. Закрытые компенсационные ёмкости отличаются от аналогов компактными габаритными размерами. Такие приборы работают без участия человека.
Расчёт объёма
Процесс расчёта объёма расширительных баков открытого и закрытого типа несколько отличается. Резервуар для открытой отопительной системы делают из листового металла. В ёмкости присутствует отверстие для подачи теплоносителя в систему.
Подобные приборы могут иметь и другое отверстие, которое располагается в верхней части и служит для отвода лишней жидкости в канализацию. В некоторых случаях к открытому расширительному баку теплоноситель (вода) подаётся в автоматичном режиме, по мере убывания.
При проектировании отопительной системы важно рассчитать объём компенсационного бачка. Основным значением, от которого отталкиваются все расчёты, считается общий объём воды в системе, например, 100 литров.
Обратите внимание! При расчёте объёма расширительного бака открытого типа берётся значение 10% по отношению к общему количеству теплоносителя в системе. В нашем случае нужен 10 литровый резервуар.
Данная система расчёта, так называемый народный метод, может применяться и для компенсационных ёмкостей закрытого типа. Кроме этого существует более точный метод подсчёта объёма резервуара. Нам понадобятся следующие данные:
- ОВ – объём увеличения теплоносителя при нагревании. Для воды это значение не превышает 5%, у антифриза в пределах 6%;
- ВК – общий объём теплоносителя в контуре отопительной системы. Количество воды можно измерить вёдрами или при помощи специального счётчика, который устанавливается на сливной трубе;
- ДС – максимальное давление в контуре и котле (такая информация предоставлена в инструкции к отопительному прибору);
- ДБ – давление в расширительном баке.
Для точного подсчёта объёма компенсационного бака закрытого типа применяется следующая формула:
V=ОВ*ВК*(ДК + 1) / ДС – ДБ
Если сравнить результат объёма расширительной ёмкости подсчитанного по народному методу со значением, полученным из формулы, то второй результат будет меньшим. При небольшом превышении величины резервуара от требуемого значения необходима правильная настройка, что будет способствовать эффективной работе прибора.
Давление
Определение объёма закрытого расширительного бака считается важным, но не основным аспектом правильной работы отопительной системы. Этот прибор состоит из двух частей, связанных между собой резиновой прокладкой. Воздух и вода, которые находятся в этих двух резервуарах, не контактируют. В ёмкости для воздуха установлен ниппель, через который закачивают кислород и создают необходимое давление.
В процессе нагревания жидкость заполняет одну из камер бака. При условии повышенного давления в резервуаре с воздухом, резиновая прокладка не будет деформироваться. Это приводит к тому, что компенсационный бак не выполняет свои функции.
Обратите внимание! Для правильной работы отопительной системы воздушную камеру расширительной ёмкости накачивают до давления, которое на 0,2 атмосферы меньше от давления воды в системе. Такие операции проводятся до закачки теплоносителя. Через специальный ниппель добавляют или стравливают давление до показателей манометра 1,3 атмосферы, при давлении 1,5.
Принцип работы расширительного бачка
В системе горячего водоснабжения давление воздушной камеры бака устанавливают на 0,2 атмосферы больше от верхнего уровня насоса.
Пластиковый бак для отопления открытого типа
Стандартным материалом для расширительного бачка считается металл, но такие ёмкости часто поддаются коррозии под воздействием воздуха и воды. Выходом из сложившейся ситуации будет установка пластикового резервуара, например, пластмассовой 20-литровой канистры с обрезанным дном, или пластикового ведра.
В нижней части подобной ёмкости на резинке устанавливают кран, затем закрепляют кусок шланга, который надёжно фиксируется в металлическом трубопроводе.
Установка в системе отопления закрытого типа
По мнению экспертов, установка подобного прибора может проводиться в любой точке отопительной системы, но лучше всего закреплять расширительный бак на трубопроводе перед циркуляционным насосом.
Обратите внимание! Есть и исключение из этого правила: резервуар нельзя устанавливать после насоса или сразу за котлом, ведь в нём будет скапливаться избыточное давление.
Монтаж ёмкости может осуществляться в любом положении, но верхнее расположение воздушной камеры считается оптимальным вариантом. В данном случае пузырьки воздуха будут стремиться кверху. Они не попадут в теплоноситель, что предотвратит возникновение аварийных ситуаций даже при повреждении прокладки. Для отвода скопившегося воздуха в закрытой системе отопления предусмотрен специальный клапан.
Прибор фиксируют на трубе при помощи фитингов на тройнике, перед бачком и после устанавливают кран. Он необходим для проверки и обслуживания устройства перед запуском отопительной системы. Чтобы определить исправность ёмкости, перекрывают кран, включают отопление и наблюдают за показаниями манометра.
Когда стрелка достигнет единицы, открывают вентиль и смотрят на циферблат манометра. При исправности резервуара давление должно опуститься до 0,2 атмосферы. Это связано с вытеснением лишней жидкости.
Во время эксплуатации отопительной системы возникают случаи, когда объёма компенсационной ёмкости не хватает для эффективной работы отопления. В этом случае нет необходимости снимать бачок и заменять его большим по объёму резервуаром. Будет целесообразнее установить дополнительную ёмкость.
Схема подключения расширительного бака в систему отопления закрытого типа
Если расширительный бак устанавливают в отопительную систему с естественной циркуляцией теплоносителя, то здесь необходим паровой клапан. Основной задачей такого прибора считается сброс лишнего давления, которое возникает во время нагревания жидкости выше рекомендованных температур.
Установка в системе отопления открытого типа
Обратите внимание! Монтаж расширительного бачка в отопительной системе открытого типа происходит в верхней части контура, в самой высокой точке. Часто такие резервуары не имеют верхней крышки.
Вода или другой теплоноситель в таком приборе имеет непосредственный контакт с воздухом, что считается основным недостатком такой системы. Дело в том, что высокая концентрация кислорода часто приводит к разрушению металлических стенок трубы.
Правильно установленная расширительная ёмкость реагирует на изменение уровня воды, эффективно выводит скопившийся воздух, ведь кислород будет стремиться кверху. Циркуляционные насосы в таких отопительных системах устанавливаются редко. Теплоноситель здесь перемещается медленно, самотёком, поэтому трубы должны выставляться под определённым наклоном.
Схема монтажа расширительного бачка в открытую систему отопления, где он находится в самой наивысшей точке
На практике применяют несколько способов установки расширительного бака:
- На подаче в верхней части контура над котлом. В данном случае теплоноситель, находящийся в ёмкости, будет иметь максимальную температуру. Работа системы сопровождается тихими звуками, напоминающими кипение воды;
- Для предотвращения проблем посторонних шумов компенсационную ёмкость устанавливают на обратке.
Комбинированный способ подразумевает установку двух бачков: на подающем и обратном трубопроводе.
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.
Назначение, плюсы и минусы
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.
Выбор расширительного бака для систем отопления и водоснабжения
Как и где устанавливается расширительный бак для отопления
Конструкция изделия
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.
Расширительный бак. Принцип работы, подбор, давление накачки
Принцип работы
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:
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.
Правила выбора
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:
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.
Требования к монтажу
Установить своими руками мембранный бачок не так уж и сложно, привлекать для работы специалиста необязательно. Требования к монтажу предъявляются такие:
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;
- 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.
В нынешнее время в качестве компенсирующего устройства для теплоносителя большую популярность обрел мембранный расширительный бак. Самотечные отопительные системы с естественной циркуляцией применяются достаточно редко, а потому и открытые емкости постепенно уходят в прошлое. В подобных аппаратах нуждаются и современные системы водоснабжения, где установлены насосные станции и бойлеры косвенного нагрева. В данном материале будет рассказано, как выбрать и подсоединить такой бачок к той или иной системе.
Устройство и принцип работы мембранного бака
Начнем с того, что конструктивно аппараты, предназначенные для отопления и водоснабжения (гидроаккумуляторы), имеют некоторые отличия и путать их между собой нельзя. В то же время принцип работы мембранного бака одинаков вне зависимости от его конструкции.
Общее устройство подобных резервуаров следующее: внутри герметичного металлического корпуса цилиндрической формы находится резиновая мембрана (в народе – «груша»). Она бывает двух типов:
- в виде диафрагмы, разделяющей внутреннее пространство примерно пополам;
- в виде груши, своим основанием прикрепленной к входному патрубку для воды.
Примечание. Второй тип мембран подлежит замене, для этого надо раскрутить фланец патрубка. Первый тип заменить нельзя, только вместе с корпусом.
Различие между сосудами для разных систем состоит в том, что мембранные расширительные баки для систем отопления наполняются теплоносителем, контактирующим изнутри с металлическими стенками. В емкостях для водоснабжения вода никогда не соприкасается с металлом, а в некоторых моделях даже предусмотрена промывка «груши». Данные модификации рекомендованы к применению в сетях питьевого водоснабжения.
Еще одно отличие заключается в том, что мембраны для расширительных баков для воды изготавливаются:
- из пищевой резины;
- приспособленными к более высокому давлению, чем для отопительных.
Соответственно, «груша» в резервуаре для систем отопления адаптирована для работы при более высокой температуре. Сам же принцип действия аппаратов прост: под воздействием внешних сил (теплового расширения или воздействия насоса) емкость наполняется водой и растягивает мембрану до известных пределов. Увеличение «груши» с другой стороны ограничивает воздух, находящийся под определенным давлением. Для создания этого давления устройство бака предусматривает специальный золотник.
Когда внешнее воздействие прекращается и давление в сети трубопроводов падает из-за водоразбора или остывания теплоносителя, то мембрана постепенно выталкивает воду обратно в систему.
Начнем с того, что мембранный расширительный бак для водоснабжения нельзя применять в отопительных сетях и наоборот. Причина – в каждой из систем свое давление и температура, а также требования к качеству воды. Между тем они внешне очень похожи, производители даже умудряются красить корпуса баков в один цвет (чаще всего – в красный). Как же отличить?
На каждом изделии прикреплена табличка с надписями – шильдик. На ней – вся информация, что нам необходима. Когда на шильдике написано, что максимальное рабочее давление составляет 10 Бар, а температура – 70 ºС, то перед вами – расширительный бак для холодного водоснабжения. Если же надпись гласит, что максимальная температура – 120 ºС, а давление – 3 Бар, то - это мембранный бак для отопления, все просто.
Второй критерий выбора – объем резервуара, он определяется таким образом:
- для отопительной системы: рассчитывается общее количество теплоносителя в домовой сети и от него берется десятая часть. Это и будет вместительность бака с запасом;
- для водоснабжения: здесь объем сосуда должен обеспечивать комфортную работу водяного насоса. Последний не должен включаться и отключаться чаще, чем 50 раз в час. Точнее определить цифру вам поможет торговый представитель;
- для ГВС (бак для бойлера). Принцип тот же, что и с отоплением, только надо взять десятую часть от вместительности бойлера косвенного нагрева;
Внимание! Для компенсации теплового расширения воды в бойлере надо брать бачок, предназначенный для водоснабжения.
Как правильно установить мембранный бак
От того, насколько правильно будет установлен и подключен расширительный бак мембранного типа, зависит не только работоспособность той или иной системы, но и срок службы резервуара. Первое, что следует сделать – поставить и закрепить бачок к стене или полу в том положении, каком требует его инструкция по эксплуатации. Если в ней об этом ничего нет, то ниже по тексту мы уточним этот вопрос.
Второй момент – на подводящей трубе необходимо установить отсекающий кран. Закрыв его, вы всегда сможете снять мембранный напорный бак для ремонта или замены. А чтобы при этом не залить полы помещения топочной, между отсекающим краном и емкостью стоит предусмотреть сливной штуцер и еще один кран. Тогда появится возможность опорожнить бак перед снятием.
Баки для систем отопления
В ситуации, когда документация на бачок не предписывает, как правильно сориентировать его в пространстве, мы посоветуем ставить резервуар всегда входным патрубком вниз. Это позволит на некоторое время продлить ему работу в системе отопления в том случае, если в диафрагме появится трещина. Тогда воздух, находящийся вверху, не поспешит проникать в теплоноситель. А вот когда бак перевернут вверх ногами, то более легкий газ быстро перетечет сквозь трещину и попадет в систему.
Не принципиально, куда подключать подводку бачка – к подаче или обратке, особенно если источник тепла – газовый или дизельный котел. Для твердотопливных отопителей монтаж компенсирующего сосуда на подаче нежелателен, лучше присоединить его к обратке. Ну и в конце требуется настройка, для чего устройство расширительного мембранного бака предусматривает сверху специальный золотничок.
Полностью собранную систему надо заполнить водой и стравить воздух. Затем измерить давление около котла и сопоставить с давлением в воздушной камере бачка. В последней оно должно быть на 0.2 Бар меньше, чем в сети. Если это не так, надо его обеспечить, спустив или накачав воздух в мембранный бак для воды через золотник.
Баки для систем водоснабжения
В отличие от расширительных емкостей для отопления, гидроаккумуляторы можно ориентировать в пространстве как угодно, это большого значения не имеет. Также будет полезно установить на подводке к баку арматуру для отсекания его от сети и опорожнения.
А вот настройка для холодного и горячего водоснабжения разная. Дело в том, что давление в трубопроводах создает насос, у которого есть верхний и нижний порог отключения. По ним и надо ориентироваться. Выставлять давление в мембранном баке, работающем в схеме холодного водоснабжения, надо на 0.2 Бар меньше нижнего порога отключения насоса. Это позволит избежать гидроударов в системе.
Что касается ГВС, то здесь давление воздуха в бачке должно быть больше на 0.2 Бар, чем верхний порог отключения насосной станции. Это нужно для того, чтобы в емкости не застаивалась вода. Больше полезной информации вы сможете узнать, просмотрев видео:
Заключение
Казалось бы, такой простецкий узел, как бак для воды, а требует столько скрупулезности в мелочах. В действительности серьезный подход нужен при монтаже любого элемента домовой сети, в противном случае столь же мелкие неприятности постигнут вас очень скоро.
Расширительный мембранный бак - элемент закрытой системы отопления, предназначенный для компенсации теплового расширения теплоносителя и поддержания необходимого давления.
Примечание! Помимо применения в системах отопления, мембранные баки также используются в системах водоснабжения. Они «смягчают» гидроудары, возникающие при включении/выключении насосных станций, а также поддерживают постоянное давление в системе.
Конструкция мембранного бака
Расширительный мембранный бак для отопления представляет собой герметичный стальной корпус цилиндрической формы, покрытый красным эпоксидным лаком (также существуют баки, покрытые синим лаком, но они предназначены для холодной воды). В корпусе расположены 2 камеры: газовая и водяная, которые отделены друг от друга подвижной газонепроницаемой мембраной (диафрагмой), изготовленной из бутилкаучука. Благодаря такому материалу мембрана способна стабильно функционировать при различных температурах (от -10 до +100°C) и совершать до 100 000 циклов.
Мембрана практически полностью исключает взаимодействие теплоносителя и газа. Отсутствие такого взаимодействия позволяет дольше сохранять предварительное давление в газовой камере , что положительно влияет на срок службы бака.
Примечание! Современные высококачественные мембраны не просто вытягиваются под давлением расширяющегося теплоносителя, а как бы «прилипают» к стенкам бака. Такой принцип работы позволяет увеличить срок службы мембраны.
Обе камеры имеют одинаковое давление, что позволяет сохранить герметичность этого участка отопительной системы . Воздушная камера заполняется азотосодержащей смесью. При расширении теплоносителя азот спрессовывается, позволяя теплоносителю «войти» в водяную камеру.
Большинство современных мембранных баков для отопления имеют встроенный в корпус ниппель (схожий с обычным автомобильным), при помощи которого можно «подкачать» воздушную камеру, повысив в ней давление. Это можно сделать самостоятельно в домашних условиях при помощи насоса или компрессора. Однако следует помнить, что закачивать рекомендуется именно азот, а не воздух. Дело в том, что содержащийся в воздухе кислород будет вызывать ускоренную коррозию стенок корпуса бака, что неизбежно сократит срок службы устройства. Азот же является нейтральным и не способствует коррозии.
Корпус бака обладает отводом с внешним резьбовым соединением, который упрощает процесс установки. В зависимости от модели резьба может быть:
- У баков низкого давления (от 0,5 до 1,5 бар) – 3/4″ или 1″;
- У баков среднего давления (1,5 бар) – 1″;
- У баков высокого давления (от 3 бар и выше) – от 1″ до фланцевого соединения Ду 100;
Принцип работы мембранного бака
При запуске системы отопления, теплоноситель нагревается и увеличивается в объеме. Этот избыточный объем перемещается в водяную камеру расширительного бака. После остывания теплоносителя, давление в воздушной камере, выдавливает мембрану, тем самым вытесняя теплоноситель из водяной камеры обратно в отопительный контур.
Помимо этого, как уже было отмечено выше, мембранный бак поддерживает требуемое давление во всей системе отопления. Так например, если где-то произошла несущественная утечка теплоносителя, то во всей системе должно упасть давление, однако этого не происходит, т.к. давление в воздушной камере будет выталкивать мембрану, а с ней и теплоноситель обратно в систему, тем самым создавая ограниченную подпитку.
- Теплоноситель находиться в постоянном контакте с воздухом, что приводит к завоздушиванию системы и появлению воздушных пробок . Поэтому необходимо регулярно удалять воздух или требуется. В противном случае, воздух может привести к коррозии отдельных элементов системы отопления, а также к снижению теплоотдачи отопительных приборов;
- Из-за постоянного нахождения теплоносителя в контакте с воздухом, происходит его испарение. Приходиться регулярно добавлять теплоноситель в систему;
- Циркулирующие по отопительной системе воздушные микропузырьки создают неприятные шумы в трубах и радиаторах, а также приводят к преждевременному износу деталей. К тому же, микропузырьки «снижают характеристики» циркуляционного насоса;
- В отличии от мембранного бака, который может быть установлен в любой точке системы (рядом с котлом, в подвале,…), расширительный бак открытого типа устанавливается только в наивысшей точке. Это приводит к удорожанию системы, т.к. необходимо использовать дополнительные трубы и фитинги для монтажа бака в верхней точке.
Для любой закрытой системы отопления необходимо предусмотреть устройство для компенсации расширения теплоносителя. Это необходимо для сохранения целостности труб, радиаторов и теплообменника котла. Помимо стандартного воздухоотводчика обязательно монтируются баки мембранные для систем отопления: установка, расчет, принцип работы которых напрямую влияют на эффективность нагрева жилого дома.
Назначение и особенности мембранных баков для отопления
Сначала необходимо узнать функциональные качества этого устройства. При нагреве воды в трубах происходит естественное расширение и повышение давления. Если значение превышает нормированную величину - необходим механизм стабилизации. Именно для этого предназначены баки мембранные для систем отопления, которые могут отличаться по техническим и конструктивным характеристикам.
Они представляют собой герметичную емкость, разделенную на 2 области - водяную и воздушную камеры. Между ними располагается эластичная мембрана. Для подключения водяной предусмотрен соответствующий патрубок, а в воздушной камере располагается система нагнетания давления. Принцип работы расширительного мембранного бака для системы отопления заключается в увеличении полезного объема в результате смещения эластичной мембраны в сторону воздушной камеры. Для этого необходимо подключить водяной патрубок к трубе отопления, а в воздушной камере создать давление, величина которого не должна превышать номинальное для системы отопления.
Установка мембранного бака в системе отопления имеет следующие преимущества:
- Автоматическая стабилизация критического расширения теплоносителя;
- Отсутствие потерь воды за счет испарения;
- Возможность установки как для системы с дистиллированной водой, так и с антифризом;
- Простой монтаж и замена мембраны при превышении срока ее эксплуатации.
Но как правильно подобрать мембранный бак для отопления, принцип работы которого настолько прост? Для этого сначала необходимо ознакомиться с его разновидностями.
Мембранный бак для отопления по принципу работы схож с аналогичным для системы водоснабжения. Но конструкция последнего не рассчитана на высокие температуры. Производители маркируют их синим цветом, а отопительные – красным.
Виды мембранных баков
На первый взгляд конструкция устройства довольно проста. Однако для различных систем нагрева со специфическими техническими характеристиками следует подбирать правильную модель мембранного расширительного бака для отопления. Рассмотрим наиболее популярные модели, которые можно устанавливать как в бытовой, так и в промышленной системе.
Фиксированный бак
Их особенностью является то, что мембранный бак для отопления по инструкции не разборной. т.е. эластичная мембрана не может быть демонтирована и заменена на новую. Несмотря на такой, казалось бы недостаток, эти модели имеют одно существенное преимущество - доступную стоимость. Именно поэтому они устанавливаются для небольших систем отопления с относительно стабильным давлением в трубах. Зачастую расчет мембранного бака для отопления подразумевает неизменный показатель давления в воздушной камере, который производитель указывает дополнительно. Но если есть вероятность превышения критического показателя расширения теплоносителя - необходимо устанавливать другой тип конструкции.
Фланцевые со сменной мембраной
Для установки новой мембраны в конструкции предусмотрен фланец, на которой она монтируется. Таким образом можно регулировать объем мембранного бака для отопления, устанавливать эластичные примочки с различными показателями упругости. Подобные модели монтируются для систем отопления с большой вероятностью превышения давления в трубах. В первую очередь это относится к твердотопливным котлам , где невозможна оперативная регулировка уровня нагрева воды. Баки могут изготавливаться горизонтального и вертикального типа. Для замены мембраны необходимо снять фланец, демонтировать старую и на ее место установить новую. Наиболее популярным производителем подобных моделей является компания Wester, мембранный бак для отопления, который можно встретить и в небольшом частном доме, и в системе нагрева производственного цеха.
Полезный объем мембранного отопительного бака зависит от его формы. Для больших систем лучше всего выбирать цилиндрические конструкции, а плоские модели будут оптимальны для отопления с малой протяженностью труб.
Расчет мембранного бака
Однако выбор конструкции не является единственным параметром баков мембранных для системы отопления. Важной величиной является объем в одной камере, а именно - коэффициент ее заполнения. Правильный расчет мембранного бака для отопления невозможен без следующих параметров:
- Общий объем теплоносителя в системе - С. Как известно из школьного курса физики при повышении температуры на каждые 10 градусов жидкость увеличивается на 0,3%. Именно это в первую очередь повлияет на объем заполнения бака;
- Максимальное и минимальное значение давления в системе. Зачастую критическое значение не превышает 5 атм;
- Коэффициент заполнения (Кзап). Она напрямую зависит от показателей давления в трубах. В таблице можно найти требуемое значение для определенного мембранного бака. В инструкции же производитель указывает номинальную величину коэффициента заполнения.
Также следует учитывать коэффициент расширения для воды Е, который равен 0,034 при 85°С. Далее расчет выполняется по формуле. Предположим, что общий объем системы отопления составляет 410 л, минимальное давление равно 1 атм, а максимальное – 3,5 атм. Коэффициент заполнения тогда будет равен 0,55, а полезный объем бака равен.
Это оптимальная расчетная величина объема мембранного бака для отопления. В случае необходимости она может быть изменена в сторону увеличения, но не более, чем на 15%.
Точный расчет объема мембранного бака для отопления рекомендуется делать только после ознакомления с инструкцией от производителя. В ней указаны все необходимые данные для вычислений, а также возможные погрешности и отклонения.
Этапы установки бака
Для квалифицированной установки мембранного бака в систему отопления необходимо, чтобы помещение соответствовало эксплуатационным условиям. Температура в нем не должна опускаться ниже 0 градусов при стабильном показателе влажности. Нужно определить место монтажа, так как системе свойственны перепады давления во время ее запуска. Поэтому не рекомендуется установка расширительных мембранных баков для отопления сразу после котла на выходной трубе.
Следующим критерием является отсутствие завихрения потоков воды, которые могут симулировать превышение давления. Лучше всего монтировать баки мембранные для систем отопления на обратной трубе перед циркуляционным насосом . Технология установки заключается в выполнении следующих этапов:
- Врезка в трубопровод. Обычно диаметр патрубка расширительного бака составляет 3/4. Поэтому в обратной трубе нужно установить соответствующий канал с резьбой;
- Установке не должны препятствовать предметы или элементы системы. Внешняя механическая нагрузка на бак исключается;
- В качестве прокладок лучше всего использовать паронитовые модели, так как они хорошо выдерживают давление и высокие температуры;
- Мембранный расширительный бак для отопления обязательно комплектуется воздушным клапаном. Он необходим для стабилизации и регулировки давления в воздушной камере.
Каждый раз при запуске закрытой системы отопления на мембрану будет воздействовать повышенный показатель давления. Поэтому рекомендуется не реже 1 раза в 2 года проверять состояние и в случае надобности выполнять ее замену.
Это типичная схема установки, которая не учитывает особенности конкретной системы отопления и ее составляющих элементов. Во время монтажа следует избегать частых ошибок, которые могут привести к неправильному функционированию баков мембраны для систем отопления. Прежде всего - установка максимального значения давления в воздушной камере. Она должна быть меньше расчетного критического на 10-15%. В противном случае мембрана не будет расширяться в сторону камеры, что приведет к порыву труб и выходу из строя радиаторов отопления. Чтобы избежать этого необходимо установить манометр, что рекомендует компания Wester, чьи мембранные баки для отопления характеризуются высокой надежностью.
Для установки мембранного бака в систему отопления необходимо убедиться в отсутствии такового в котле отопления. Если же его объема будет недостаточно по расчетам – можно монтировать дополнительный бак.
Прежде всего необходимо определиться с конструкцией мембранного расширительного бака, предназначенного для отопления. Если не ожидаются критические скачки давления, общий объем теплоносителя мал - можно выбрать недорогую модель фиксированного типа. Во всех других случаях необходимы баки мембранные для систем отопления разборного типа, так как намного дешевле поменять эластичную мембрану,чем всю конструкцию. Помимо этого при выборе следует учитывать такие факторы:
- Толщина металла корпуса. Она должна составлять не менее 1 мм;
- Защитное внутреннее и внешнее покрытие. Так как все баки мембранные, рассчитанные для систем отопления, изготавливаются из металла - коррозионные процессы не должны повлиять на их целостность;
- Уменьшение тепловых потерь за счет дополнительного изоляционного слоя. Относительно большой объем водяной камеры может негативно сказаться на снижении температуры воды в трубах. Если в конструкции не предусмотрен теплоизоляционный слой - его можно сделать самостоятельно, используя вспененный полиэтилен или аналогичный материал;
- Обращать внимание на конструкцию. По инструкции мембранный бак для отопления может быть горизонтального или вертикального типа. Установка в другом положении запрещена.
И самое главное - следует приобретать модели только проверенных производителей. К ним можно отнести расширительные баки для отопления компании Wester. Наряду с ней хорошими показателями качества характеризуется продукция компаний Zilmet (Италия), Aquasystem (Италия) и Sprut (Китай). Их средняя стоимость составляет от 2 до 5 тыс. рублей в зависимости от объема.
Несмотря на хорошие эксплуатационные качества дополнительно к расширительным мембранным бакам системы отопления устанавливается спускной предохранительный клапан . Если значение давления в трубах превысит критическое даже для расширительного бака - клапан удалит излишки воды.
Мембранный расширительный бак – это обязательный компонент системы отопления, без которого невозможен полноценный обогрев помещения в холодное время года. С помощью этого устройства компенсируются критические перепады объемов воды, которые являются результатом ее нагрева.
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.
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.
Принцип действия
Принцип работы прибора основан на изменении объема жидкости при нагревании и остывании.
В замкнутом контуре вода, нагреваясь, расширяется, при этом увеличивается давление во всей сети. Излишний объем жидкости попадает в расширительный бак, где уменьшает количество воздуха, растягивая мембрану между камерами.
При снижении температуры давление в системе падает, и воздух вытесняет воду из емкости. Вода из бака будет поступать до тех пор, пока давление не уравновесится.
Область применения
Мембранные баки достаточно широко применяются. Они встраиваются в такие системы, как:
- теплоснабжение с тепла;
- система отопления, подключенная к линии центральной теплотрассы по независимой схеме;
- отопление, работающее посредством солнечных коллекторов и тепловых каналов;
- любые системы с замкнутым контуром и непостоянной температурой рабочей среды.
Преимущества
Изобретение закрытого расширительного бака с мембраной позволили увеличить рабочий ресурс всей системы отопления. Прибор обладает следующими достоинствами:
- позволяет использовать воду любого состава в т.ч. гиперкальцинированную;
- мембрана, изготовленная из бутила и натуральной резины, позволяет применять оборудование для питьевой воды;
- принцип работы и мембранная конструкция прибора могут обеспечить прием значительного количества вытесненной жидкости;
- легкий монтаж;
- минимальные потери от испарения;
- низкие расходы при эксплуатации.
Схема использования в отопительной системе.
Компактные размеры, которыми отличается плоский мембранный бак, позволяют экономно расходовать пространство помещения, поэтому он лучше всего подходит для негабаритных комнат.
Расширительный бак не допускает возникновения повышенных нагрузок в системе отопления и является эффективным средством предотвращения аварийных ситуаций.
Выбор оборудования
В первую очередь учитывается объем теплоносителя для системы отопления. Если подбор выполнен некорректно и объема не хватит, то появятся трещины и протечки воды в местах соединений.
Кроме этого, может произойти падение давления ниже безопасного минимума. Это приведет к завоздушиванию внутренней полости резервуара, тогда потребуется срочный ремонт. Поэтому совершать подбор модели лучше на основании характеристик, которые содержит сопроводительная инструкция.
Величина начального давления в расширительном баке, подключенном к холодной теплосети, должна совпадать со статическим давлением системы. Допустимое расхождение показателей может составлять + 30–50 кПа.
Данная таблица поможет вам вычислить нужный объем бака.
Бак должен иметь объем не менее 10-12% от суммарного объема сети теплоснабжения, в которой он используется. Это исключит возможный выход из строя как самого резервуара, так и всей теплосети в целом во время скачка давления.
При выборе подходящей модели следует также учитывать максимально допустимое давление, при котором устройство может функционировать.
Мембранные баки защищают систему теплоснабжения от чрезмерного повышения температуры и регулируют уровень давления в ней. Поэтому такие устройства оснащаются независимыми датчиками температуры и давления.
Монтаж устройства
Установку выполняют таким образом, чтобы впоследствии можно было беспрепятственно проводить его техобслуживание.
Новый бак, как правило, имеет избыточное начальное давление газа, которое распространяется по всему объему. Прежде чем выполнить установку расширительного бака, необходимо накачать его на предварительно рассчитанное давление.
Мембранный бак следует монтировать перед разветвлением водопровода. Необходимо обеспечить слив воды и подпитку системы. В комнате должна поддерживаться плюсовая температура.
Недопустимы дополнительные нагрузки на бак! Если емкость имеет объем от 8 до 30 л, то разрешен настенный крепеж. При больших объемах оборудование ставят на ножки.
Для предотвращения электролитической коррозии следует провести заземление.
Настройка прибора
Чтобы не задаваться вопросом, как проверить давление, целесообразно на выходе установить манометр. Для удаления излишков воздуха рационально дополнить оборудование автоматическим клапаном.
Набор необходимого давления осуществляют в строгой последовательности. Сначала сбрасывают давление через ниппель или с помощью компрессора. Затем подключают прибор к системе отопления и заполняют ее водой. Процесс не прекращают, пока давление в системе и баке не станет одинаковым.
При обустройстве отопительной системы необходимо уделять внимание абсолютно всем моментам, начиная от проектировки теплового блока и заканчивая его комплектацией. Среди всего многообразия функциональных элементов вакуумный расширительный бачок для отопления играет немаловажную роль в создании качественно работающего обогревательного оборудования. Благодаря этому аппарату осуществляется регулировка объема теплоносителя, что позволяет исключить разрыв тепловой магистрали, радиаторов и запорной арматуры.
Принцип работы и типы компенсаторных аппаратов
Если вы собираетесь обустраивать обогревательный блок в загородном доме , то бачок расширительный для отопления (экспанзомат) должен в обязательном порядке фигурировать в нем.
Схема работы компенсационного бака для отопления проста: при увеличении температурного режима теплоносителя, его объем (речь идет о воде, поскольку именно она чаще всего используется для обвязки обогревательных узлов) увеличивается. В силу того, что контур закрытый, жидкость не испаряется и не сжигается, что, в свою очередь, провоцирует увеличение давления в магистрали, которое необходимо уменьшить во избежание аварийной ситуации. Вот такая стабилизация давления в системе отопления именуется компенсацией и именно для этих целей используется расширительный бак для отопления.
Виды экспанзоматов
До недавнего времени широко использовались обогревательные узлы, которые работали посредством гравитационной циркуляции теплоносителя, то есть без центробежных насосов. Для них устанавливались расширительные резервуары открытого типа. Но вместе с тем, такие приборы имели массу недостатков, поэтому сегодня их практически не применяют для обвязки тепловых блоков.
А все дело в том, что в открытые экспанзоматы попадал воздух, который провоцировал развитие коррозии на внутренних поверхностях теплообменников. Кроме этого, жидкость из системы регулярно испарялась, что требовало постоянного контроля ее количества, поскольку это могло привести к снижению эффективности функционирования всего обогревательного узла. Да и к тому же, такие баки должны располагается в наивысшей точке системы, что не всегда удобно и практично.
Современные же отопительные блоки характеризуются применением насосных установок и расширительных баков закрытого типа. В этом случае превосходство в том, что тепловой контур полностью герметичен.
Схема работы мембранного компенсаторного резервуара системы отопления строится на следующем принципе: внутри него располагается мембрана, которая делит экспанзомат на две части. В одной половине находится воздух или газ, которые закачиваются в него под давлением. Тогда как за счет другой части осуществляется непосредственно регулировка количества жидкости. Мембрана для расширительного бачка выполняется из эластичного материала, что обуславливает сокращение воздушной камеры при попадании воды внутрь нее, давление в ней увеличивается, компенсируя тем самым повышенное давление в тепловом контуре. Когда же теплоноситель охлаждается, то происходит обратный процесс.
Экспанзоматы зарытого типа могут быть фланцевыми (со сменным мембранным блоком) и цельными (с несменной мембраной). Второй вариант является наиболее предпочтительным в силу выгодной стоимости. Но вместе с тем фланцевые компенсаторы по эксплуатационным характеристикам во много лучше, поскольку при разрыве мембраны ее можно без проблем заменить новой.
Выбираем расширительный бачок
Выбор компенсатора системы отопления - дело достаточно важное, поэтому нужно отнестись к нему со всей серьезностью. Немаловажным аспектом выбора компенсатора является:
- тип - закрытый или открытый;
- типоразмер;
- свойства мембраны:
- устойчивость к диффузионным процессам;
- рабочая температура;
- эксплуатационный срок.
Все эти данные вы сможете узнать непосредственно в магазине, где будете приобретать экспанзомат.
Как рассчитать объем компенсатора?
Сперва определим зависимость требуемой кубатуры и параметров, которые на него влияют. При вычислении необходимо принимать во внимание тот факт, что чем больше будет объем теплового контура и чем выше максимально допустимый температурный режим будет в нем, тем размер компенсаторной емкости должен быть больше.
Итак, для определения объема расширительного бака можно использовать следующую формулу:
|
|
- К ов - коэффициент, который показывает размер увеличения кубатуры теплоносителя при его нагреве.
Согласно данным исследований, на каждый 10°С повышения температуры воды в магистрали становится на 0,3% больше. В упрощенных расчетах используется показатель в 5%. В том случае, если по тепловому контуру циркулирует нерзамерзайка (антифриз), то это значение будет составлять от 8 до 10% в зависимости от типа незамерзающей жидкости.
- V вк - объем воды в магистрали.
Эти данные берутся из расчетов проекта, которые выполнялись на этапе составлении схемы обогревательного узла. В том случае, если вы не владеете такими данными, то придется определять кубатуру теплоносителя самостоятельно. Это можно сделать путем слива жидкости из трубопровода. Количество воды измеряется ведрами или расходомером, который устанавливается на потоке.
- Р дк - максимально допустимое давление котла и всего контура в целом. Это значение берется из паспортных данных нагревательного элемента.
- Р дб - показатель давления в воздушном отсеке регулятора, которое указывается производителем в техническом паспорте агрегата.
По результатам расчета вы получите точное значение.
Монтаж расширительного бака системы отопления выполняется по всем правилам установки подобного оборудования, которые регламентируются проектом и инструкцией производителя техники. Установка компенсатора открытого типа осуществляется в наивысшей точке тепловой магистрали. Тогда как закрытые резервуары размещаются в любом месте, но не непосредственно после насосной установки.
При монтаже компенсирующих емкостей необходимо уделить особое внимание его крепежу, поскольку его масса вместе с жидкость достаточно велика.
Как правило, подобная техника комплектуется всеми необходимыми крепежные элементами, однако, согласно отзывам пользователей, они далеко не всегда способны обеспечить надежную фиксацию бачка.
Кроме этого, во время монтажа этого функционального прибора стоит задуматься и о том, что вам должно быть удобно им пользоваться.
Особенности обслуживания компенсирующей емкости
- регулярные проверки на наличие коррозии, вмятин и подтеков - не реже одного раза в 6 месяцев;
- проверка начального давления газового пространства на соответствие расчетному показателю - не реже одного раза в 6 месяцев;
- проверка мембраны на предмет обнаружения деформаций и повреждений - не реже одного раза в 6 месяцев;
- хранение неиспользуемого бачка осуществляется в сухом месте.
Вот, собственно и все тонкости устройства этого функционального оборудования. Надеемся, эта публикация поможет вам обустроить жилье эффективно работающей отопительной системой.
ВИДЕО: Обзор расширительных баков объемом 2-12500 литров с фиксированной и сменной мембранами и автоматические расширительные системы , управляемые компрессорами
В системах отопления и водоснабжения применяется много приборов. Одним из главных является мембранный бак. С его помощью происходит сглаживание перепадов давления. Мембранный бак для системы отопления, принцип работы которого основан на улучшении качества отопительной системы, состоит из герметичной бочки с фланцем.
Таким способом он подключается к трубопроводной системе.
Устройство мембранного бака
Оборудование представлено в виде герметичного сосуда, разделенных на два раздела:
- Воздушный отдел включает воздух под давлением.
- Водяной отдел крепится к отоплению. Он пропускает через себя воду различного давления.
Эластичная мембрана разделяет отделы, благодаря чему она изменяется по форме. Поэтому меняются объемы этих отсеков. Отдел с воздухом содержит вентиль с ниппелем, благодаря чему меняется давление. С его помощью регулируется функционирование мембранного бака.
Давление воздуха влияет на поступление воды, а также объем и давление.
Принцип работы
При увеличении водяного отсека происходит расширение бака. В результате он наполняется большим количеством воды. А отдел с воздухом приобретает меньшие размеры. Затем давление воздуха уменьшается, благодаря чему уравновешивается давление воды. При уменьшении давления в системе происходит сокращение мембраны, после чего восполняется потерянное давление.
Подача воды в мембранном баке будет происходить до того, пока воздух и вода по давлению не будут уравновешены.
Функции мембранного бака
- Для отопительной системы. Нагревание воды ведет к увеличению ее объема, из-за чего требуется применение расширительных баков. С их помощью происходит компенсация расширения воды. По размеру прибор должен соответствовать системе отопления: объем «погашает» расширение воды. Если отсутствует мембранный бак, то нагрев ведет к появлению дефектов в системе отопления. В результате может выйти из строя вся система.
- В устройстве водоснабжения мембранный бак применяется вместо гидроаккумулятора, благодаря которому накапливается вода, после чего происходит ее расход по назначению. Для работы применяется давление, присутствующее в гидроаккумуляторе, а насос в этом случае не требуется. Поскольку насос функционирует редко, то продлевается его срок эксплуатации. В качестве гидроаккумулятора он выполняет функцию компенсации воды при подключении горячей воды.
- Функция предохранения от гидроудара. Если резко включать насос для подачи воды, то такое перекрытие ведет к появлению гидроудара. Он предполагает перепад давления, из-за чего выходит из строя трубопровод и весь механизм. Мембранный бак будет выполнять функцию защиты: из-за большого давления произойдет растяжение мембраны, водяной отдел будет большим, а давление снизится.
Использование такого оборудования полезно во многих сферах работы оборудований. Поэтому очень важно его присутствие в отопительной системе.
Мембранный расширительный бак для системы отопления закрытого типа
Мембранный расширительный бак предназначен для компенсации температурного расширения теплоносителя и поддержания необходимого давления в закрытых системах отопления.
Жидкости, которые используются в системах отопления, при нагревании, за счет теплового расширения, увеличивают свой объем. Например, объем воды при нагревании до 90 о С увеличивается на 3,55%. Если в качестве теплоносителя в системе отопления применяют антифриз на основе этиленгликоля, то объем жидкости увеличивается еще более.
Мембранный расширительный бак для отопления. Устройство и схема работы. Через воздушный клапан (ниппель) воздушную камеру автомобильным насосом наполняют сжатым воздухом.
В закрытой системе отопления без расширительного бака даже незначительное повышение температуры приведет к резкому росту давления и срабатыванию предохранительного клапана. Избыточная часть теплоносителя через клапан выльется наружу.
Мембранный расширительный бак для отопления представляет собой сосуд, разделенный на две части подвижной мембраной. Одна часть сосуда соединена с системой отопления и заполнена теплоносителем. В другую часть сосуда закачивается воздух под определенным давлением.
При изменении объема жидкости в системе отопления, мембрана в баке перемещается в ту или другую сторону. В результате объем, занимаемый жидкостью в баке, тоже меняется. Сжатый воздух по другую сторону мембраны действует как пружина, поддерживая рабочее давление теплоносителя и не допуская срабатывания предохранительного клапана.
Эксплуатационные ограничения и требования безопасности
В зависимости от конструкции расширительного бака и применяемых материалов производители накладывают определенные ограничения на их использование в системах отопления.
Как правило, производители предъявляют определенные требования к составу и коррозионным свойствам жидкости — теплоносителю в системе отопления. Например, ограничивают содержание этиленгликоля в растворе антифриза.
Запрещается использование расширительного бака при давлениях, превышающих допустимые величины, указанные в технической документации производителя. В месте присоединения расширительного бака к системе отопления, обязательно требуется установка группы безопасности, которая контролирует и ограничивает давление в баке.
В системах отопления частных домов и автономного отопления квартир используют баки и другое отопительное оборудование с рабочим давлением не менее 3 бар .
Не допускается расширительный бак для отопления использовать в системах питьевого водоснабжения.
Установка, монтаж и подключение расширительного бака
Расширительный бак подключают к обратному трубопроводу отопительной системы со стороны всасывания циркуляционного насоса. 1 — мембранный расширительный бак; 2 — присоединительная запорная арматура и сливной кран; 3 — циркуляционный насос; 4 — кран подпитки
Расширительный бак устанавливают в отапливаемом помещении. Бак размещают в месте, легко доступном для обслуживания. Монтаж производят так, чтобы имелся доступ к воздушному ниппелю, фланцу и присоединительной арматуре.
Расширительные баки небольшого размера обычно крепятся к стене с помощью кронштейна. Детали крепления, как правило, в комплект изделия не входят и заказываются отдельно. Баки большого размера устанавливают на пол, на ножках.
Расширительный бак подключают к обратному трубопроводу отопительной системы со стороны всасывания циркуляционного насоса.
Присоединительная арматура для расширительного бака позволяет отключать бак от системы, сливать воду из бака, пломбировать запорный кран.
В месте подключения, на линии к баку необходимо устанавливать запорную арматуру, защищенную от случайного закрывания. Кроме того, следует установить сливной (дренажный) кран для опорожнения бака. Производители баков обычно предлагают специальную присоединительную запорно — дренажную арматуру для своих изделий. Такие комплекты необходимо заказывать отдельно.
Для присоединения бака к обратному трубопроводу следует использовать трубы с внутренним диаметром, равным диаметру присоединительного патрубка бака.
Расширительный бак соединяют с системой отопления после промывки системы.
Встроенный мембранный расширительный бак расположен на задней стенке двухконтурного газового котла
Мембранные расширительные баки иногда встраивают в котлы. Например, двухконтурные газовые котлы, как правило, уже имеют встроенный расширительный бак определенной емкости. Если объем встроенного расширительного бака оказался мал для отопительной системы, то необходимо установить новый бак снаружи перед котлом на обратном трубопроводе. Объем нового бака выбирают как обычно, без учета емкости встроенного бака.
Настройка давления в расширительном баке
Перед вводом в эксплуатацию системы отопления, до заполнения бака теплоносителем , в расширительный бак через воздушный клапан — ниппель автомобильным насосом закачивают воздух. Величину давления воздуха контролируют автомобильным же манометром, встроенным в насос или отдельным прибором. Многие производители продают расширительные баки уже заполненные воздухом или азотом до определенного давления, указанного в техдокументации. В любом случае необходимо проверить достаточность начального давления воздуха в баке.
Начальное давление в воздушной камере расширительного бака — Р о :
P o > P ст + 0,2 бар ,
где Р ст — статическое давление системы отопления в месте установки бака — равно высоте столба воды от точки подсоединения расширительного бака до верхней точки системы отопления (высота столба 10 м = 1 бар )
Начальное давление в воздушной камере обязательно проверяют и регулируют при отсутствии в баке жидкости — открыть присоединительный штуцер и вылить остатки теплоносителя из бака. Встроенные в котел расширительные баки тоже освобождают от жидкости.
В системе отопления частного дома удобно устанавливать расширительный бак с заводским наполнением воздушной камеры воздухом или азотом давлением Р о = 0,75 — 1,5 бар . Такую величину выставленного на заводе давления можно оставить без изменения, даже если она будет значительно больше рассчитанной по формуле Р о . В большинстве случаев такого давления для систем отопления частного дома или квартиры вполне достаточно.
Встроенные в котел расширительные баки обычно уже заполнены воздухом или азотом до давления, указанного в инструкции к котлу. Перед установкой котла необходимо проверить давление воздуха в расширительном баке и, при необходимости, отрегулировать — закачать или спустить воздух.
Превышение начального давления над статическим минимум на 0,2 бар. необходимо для создания в системе давления, при котором снижается риск образования вакуума, парообразования и кавитации.
На следующем этапе бак присоединяется к системе отопления. Затем открывается вентиль подпитки и система отопления и бак заполняются теплоносителем с начальным давлением подпитки — Р нач .:
Р нач > или = Р о + 0,3 бар
(например, если Р о = 1 бар , то Р нач >= 1,3 бар )
Р о — начальное давление в воздушной камере расширительного бака.
Часто производители котлов, например газовых, указывают в технической документации рекомендуемое начальное давление подпитки теплоносителя в системе. В инструкции также указывают минимальное давление теплоносителя, ниже которого котел просто не будет включаться в работу. В этом случае заполняют систему с начальным давлением, указанным в инструкции к котлу.
Далее, включаем котел и разогреваем систему отопления до максимальной рабочей температуры (например, 75 о С ). При нагревании из воды выделяется растворенный в ней воздух. Удаляем воздух из системы отопления. Следим за показаниями манометра и фиксируем величину давления в системе с расширившейся водой — Р расш .
В заключении отключаем циркуляционный насос и снова включаем подпитку и доводим давление в системе при максимальной температуре теплоносителя до конечного — Р кон :
Р кон < или = Р кл — 0,5 бар ,
где Р кл — давление открытия предохранительного клапана системы отопления.
(например, если Р кл = 3 бар , то давление в системе доводим до Р кон <= 2,5 бар при температуре теплоносителя 75 о С )
Описанная выше методика настройки давления расширительного бака позволяет поднять до максимума эффективный полезный объем расширительного бака. Бак будет способен принять в себя наибольшее количество воды, и затем вновь отдать её системе. Это бывает полезно в случае, например, небольших протечек в системе. Бак сможет отдавать воду в систему длительное время — давление в системе будет снижаться с меньшей скоростью. Работоспособность системы отопления будет сохраняться более продолжительное время. Или, в результате охлаждения теплоносителя, давление в системе может снизиться ниже минимального, необходимого для включения котла. В этом случае автоматика не сможет запустить отопление в работу. При настройке давления по указанной выше методике риск такого развития событий снижается до минимума.
Эти преимущества, описанной здесь, методики настройки давления особенно актуальны для систем отопления загородных домов, куда хозяева заглядывают не каждый день.
Проверка целостности мембраны
Привести в действие на короткое время воздушный клапан (ниппель). Если из клапана истекает вода, бак нужно заменить, или, в баках со сменяемой мембраной, необходимо произвести замену мембраны.
Если необходимо удалить газ из воздушной камеры расширительного бака, перед этим обязательно следует опорожнить его водяную камеру, а не наоборот!
Перед тем, как снова наполнить бак водой, следует выставить требуемое предварительное давление в воздушной камере. При несоблюдении этих указаний существует опасность разрыва мембраны.
Расчет объема расширительного бака для отопления
Объем расширительного бака выбирается таким образом, чтобы при нагреве теплоносителя до максимальной рабочей температуры, рост давления в системе отопления не превышал допустимой величины (оставался ниже давления срабатывания предохранительного клапана).
Объем расширительного бака для системы отопления емкостью до 150 литров
Для систем отопления, содержащих небольшое количество теплоносителя, до 150 литров, объем расширительного бака выбирают по упрощенной формуле:
V n = 10 — 12% x V s ,
где: V n — расчетный объем расширительного бака; V s — полный объем системы отопления.
Расчет емкости расширительного бака для системы отопления объемом свыше 150 литров
Расчет начинают с определения приращения объема теплоносителя — дополнительного объема, который образуется в результате нагрева жидкости до рабочей температуры — V e .
V e = V s x n% ,
где, V s — полный объем системы отопления; n% — коэффициент расширения жидкости в системе отопления.
Значение коэффициента расширения n% , при максимальной рабочей температуре теплоносителя (воды) в системе отопления, определяется из таблицы:
| T o C | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| n v % | 0,75 | 1,17 | 1,67 | 2,24 | 2,86 | 3,55 | 4,34 |
Коэффициент расширения для антифриза на основе водного раствора этиленгликоля (Тосол и др.) определяется по формуле:
n a % = n v % x (1 + e a % / 100) ,
где n v % — коэффициент расширения воды из таблицы выше; e a % — процентное содержание этиленгликоля в растворе антифриза.
На втором этапе расчета (вторым действием) определяют объем водяного затвора в баке, V v — это объем теплоносителя, который изначально заполняет расширительный бак под действием статического давления в системе отопления. Емкость водяного затвора определяют по формуле:
V v = V s x 0,5% , но не менее 3-х литров.
На третьем этапе находим начальное давление в системе отопления — P o . Оно равно статическому давлению в системе отопления и определяется из расчета 1 бар = 10 метров водяного столба. Высота водяного столба в системе отопления равна расстоянию по вертикали между крайней нижней и самой верхней точкой системы, в которых находится теплоноситель. По чертежам или в натуре определяют вертикальные отметки крайних точек системы отопления. Разница между верхней и нижней отметками и будет равна высоте водяного столба жидкости в системе.
На четвертом этапе расчета определяют величину максимального рабочего давления в системе отопления — P e . Максимальное рабочее давление должно быть меньше давления срабатывания предохранительного клапана в системе отопления на величину, минимум 0,5 бар .
P e = P k — (P k x 10%) , но обязательно P k — P e => 0,5 бар .
где: P k — давление срабатывания предохранительного клапана.
В заключении расчета определяют необходимый объем мембранного расширительного бака для отопления по формуле:
V n = (V e + V v) x (P e + 1)/(P e — P o)
Выбирают бак с номинальным объемом больше расчетного.
Пример расчета расширительного бака
Выполним расчет расширительного бака для системы отопления с исходными данными:
Общий объем V s = 270 л .
Высота водяного столба 6 м ., отсюда начальное давление P o = 6/10 = 0,6 бар .
Максимальная рабочая температура теплоносителя (воды) 90 о С . По таблице определяем коэффициент расширения n% = 3,55% .
Предохранительный клапан настроен на срабатывание при давлении P k = 3 бар .
Производим расчет:
V e = 270 л . x 3,55% = 9,58 л. ;
V v = 270 л. x 0,5% = 1,35 л. , так как 1,35 < 3, то принимаем V v = 3 л. ;
P o = 0,6 бар . ;
P e = 3 бар. — (3 бар. х 10%) = 2,7 бар. , так как обязательно выполнение условия P k — P e => 0,5 бар., то принимаем P e = 2,5 бар .
Vn = (9,58 л. + 3 л. ) х (2,5 бар. + 1) / (2,5 бар. — 0,6 бар. ) = 23,18 л.
Результат:
Принимаем к установке расширительный бак с номинальным объемом 24 литра.
Кроме объема, при выборе конкретного типа расширительного бака, необходимо учитывать максимальное рабочее давление , на которое рассчитан бак.
