Устройство расширительного бака мембранного типа

Способы расчета

Каждая установка подбирается в соответствии с величиной предполагаемой нагрузки, что потребует проведения предварительных вычислений. Зная, как рассчитать объем, владелец сможет правильно подобрать бачок.

Чтобы правильно подобрать расширитель, понадобится знать:

• объем отопительного котла;
• дополнительных приборов;
• всех труб, входящих в данную систему обогрева.

Далее обозначим нужные показатели любыми буквами, например, А – это искомое значение, В – эффективность мембранного оборудования, С – постоянный показатель расширения воды теплоносителя, а АО – общий объем системы обогрева. Далее производим расчет по следующей формуле: А = (АО * С) / В.

Подбор размера

Итоговое значение редко бывает абсолютно точным, поэтому делают примерные вычисления, а полученное число будет ориентиром для выбора агрегата, который нужно брать с запасом к полученному числу, оставляя не менее 3% на увеличение объема во время нагрева.

Если была выбрана мембранная разновидность, рабочий потенциал мембраны может быть указан производителем, но можно сделать собственный расчет. Для этого берут наиболее разрешенный показатель давления внутри системы (АВ), данные о давлении начальной заправки расширителя (ВС) и рассчитывают искомое значение (Т). Используют следующую формулу: Т = (АВ – ВС) / (АВ + 1).

Если не делать расчетов и взять оборудование «наугад», можно столкнуться с некоторыми проблемами во время эксплуатации прибора. Основным назначением расширителя выступает откачка излишков жидкости при сильном повышении давления (влага расширяется, требует выведения лишнего из трубопровода). После того, как все стабилизируется, жидкость сжимается обратно, нужно ее вернуть в трубы, иначе ее станет недостаточно для поддержания температуры. Поэтому выявление перепадов внутреннего давления обогревательной системы обозначает скорую поломку.

Слишком маленький бак

Если объем установленного расширителя недостаточный, давление повысится слишком сильно, сработает автоматический клапан. Он сбросит излишнюю влагу, стабилизируя работу системы. Но дальше все нормализуется, а воды уже будет недостаточно для продолжения исправного обогрева. Будет нужна дополнительная заправка. Нехватка отопительной жидкости приведет к отключению котла, так как при низких показателях аппарат не может продолжать функционировать. Из-за этого в зимнее время возможно промерзание труб. Поломки будут повторяться снова и снова до тех пор, пока не будет установлен расширитель оптимального размера.

Излишне большой бачок

Также опасна установка слишком большого бака. При заборе части влаги из труб, расширитель должен поддерживать оптимально допустимое рабочее давление, которое при слишком больших габаритах попросту невозможно. Агрегат будет постоянно показывать максимально допустимую нагрузку без перехода той самой черты, когда должен сработать клапан. Значит, аппарат работает на максимальном уровне потенциала, что быстро приведет к поломке.

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.

Разновидности гидроаккумуляторов

Для систем отопления производители выпускают баки, отличающиеся исполнением мембраны.

Мембраны для расширительных баков разделяются на:

• баллонные;
• диафрагменные.

 Диафрагменная мембрана представляет собой несъемную перегородку, выполненную, чаще всего, из тонкого металла или эластичного полимера.

Основное отличие такого варианта – малая собственная емкость и способность компенсировать незначительные перепады давления в системе.

При нарушении работоспособности такого бака требуется его полная замена.

К достоинствам таких устройств относятся простота конструкции, надежность при эксплуатации и низкая цена.

Мембрана баллонного типа представляет собой установленную внутри бака емкость из высококачественной резины, стойкой к значительным перепадам температур.

Используется фланцевое крепление мембраны, что позволяет произвести ее простую и быструю замену (как сделать монтаж запорной арматуры трубопроводов своими руками, написано здесь).

К преимуществам баллонных мембран относятся:

• широкий диапазон рабочих давлений, при которых допускается применение герметичного расширительного бака;
• возможность замены мембраны, благодаря которой, ремонт устройства (про ручной труборез для пластиковых труб написано здесь) становится быстрее и обходится дешевле;
• простота задания минимального (настроечного) давления для любой системы.

Выпускаемые производителями модельные ряды баков со сменными мембранами охватывают широкий диапазон не только давлений, но и объемов.

При этом, доступны устройства различного исполнения, для горизонтальной и вертикальной установки, с креплением на строительные конструкции или установки на ножках, что существенно увеличивает гибкость проектирования систем отопления.

Группа безопасности

Ставится группа безопасности на подающий трубопровод на выходе из котла. Она должна контролировать его работу и параметры системы. Состоит из манометра, автоматического воздухоотводчика и предохранительного клапана.

Группа безопасности котла ставится на подающем трубопроводе до первого ответвления

Манометр дает возможность контролировать давление в системе. По рекомендациям оно должно находится в пределах 1,5-3 Бар ( в одноэтажных домах это 1,5-2 Бар, в двухэтажных — до 3 Бар). При отклонении от данных параметров надо принимать соответствующие меры. Если давление упало ниже нормы, надо проверить нет ли где течи, а потом добавить некоторое количество теплоносителя в систему. При повышенном давлении все несколько сложнее: необходимо проверить в каком режиме работает котел, не перегрел ли он теплоноситель. Также проверяется работа циркуляционного насоса, корректность работы манометра и предохранительного клапана. Именно он должен сбрасывать излишек теплоносителя при превышении порогового значения по давлению. К свободному патрубку предохранительного клапана подсоединяют трубу/шланг, которую выводят в канализацию или дренажную систему. Тут лучше делать так, чтобы была возможность контролировать срабатывает ли клапан — при частом сбросе воды надо искать причины и устранять их.

Состав группы безопасности

Третий элемент группы — автоматический воздухоотводчик. Через него выводится воздух, попавший в систему. Очень удобное устройство, которое позволяет избавиться от проблемы воздушных пробок в системе.

Группы безопасности продаются в собранном виде (на фото выше), а можно купить все устройства отдельно и подключить их при помощи тех же труб, которыми делали разводку системы.

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.

Как установить расширительный бак мембранного типа

Мембранный бак нужен для защиты инженерной системы от гидроударов и полного обеспечения ее качественной работы. После приобретения оборудования нужно тщательно продумать, как установить мембранный бак, чтобы он работал без сбоев. Гидроаккумулятор в водоснабжении выполняет несколько функций: накапливает запас воды, поддерживает в системе необходимое давление, служит резервом для уменьшения частоты включения и выключения насоса.

Без установки мембранного бака срок службы насоса значительно сокращается. В системе, обеспеченной гидроаккумулятором, воду можно набрать даже при отключении электричества. Во время первого запуска насоса происходит заполнение водяной камеры бака водой. Чем больше объем воды в баке, тем меньше объем воздуха и выше давление.

Достигнув заданного показателя давления, которое нужно для отключения насоса, происходит его автоматическое отключение. Как только давление в системе упадет до допустимого уровня, сразу включится подача воды. Для проверки давления на гидроаккумуляторе установлен манометр. Он же необходим для настройки необходимого диапазона эксплуатации оборудования.

Как и где ставится расширительный бак

Итак, мы собираемся своими руками спроектировать и собрать систему отопления. Если она еще и заработает — нашей радости не будет предела. Есть ли инструкция по установке расширительного бачка?

Открытая система

В этом случае ответ подскажет простой здравый смысл.

Открытая система отопления представляет собой, в сущности, один большой сосуд сложной формы со специфичными конвекционными потоками в нем.

Установка котла и отопительных приборов в нем, как и монтаж трубопроводов, должны обеспечить две вещи:

1. Быстрый подъем нагретой котлом воды в верхнюю точку отопительной системы и ее слив через отопительные приборы самотеком;
2. Беспрепятственное перемещение пузырьков воздуха туда, куда они устремятся в любом сосуде с любой жидкостью. Вверх.

1. Установка расширительного бачка отопления в открытой системе всегда выполняется в ее верхней точке . Чаще всего — вверху разгонного коллектора однотрубной системы. В случае домов верхнего розлива (хоть вам и едва ли придется их проектировать) — в верхней точке розлива на чердаке.
2. Сам бачок для открытой системы не нуждается в запорной арматуре, резиновой мембране и даже в крышке (разве что для защиты от мусора) . Это простой открытый сверху водяной бак, в который всегда можно долить ведро воды взамен испарившейся. Цена такого изделия равна стоимости нескольких сварочных электродов и квадратного метра стального листа толщиной 3-4 миллиметра.

Так выглядит расширительный бак для открытой системы отопления. При желании в люк в нем можно вывести водоразборный кран от водопровода. Но куда чаще он по мере испарения воды доливается обычным ведром.

Закрытая система

Здесь и к выбору бака, и к его монтажу придется отнестись достаточно серьезно.

Давайте соберем и систематизируем основную информацию, доступную на тематических ресурсах.

Монтаж расширительного бака системы отопления оптимален в том месте, где течение воды наиболее близко к ламинарному, где в отопительной системе минимум завихрений. Самое очевидно решение — расположить его на прямом участке розлива перед циркуляционным насосом. При этом высота относительно пола или котла значения не имеет: назначение бачка — компенсировать тепловое расширение и гасить гидроудары, а воздух мы прекрасно стравим через воздушные краны.

Типичная схема установки бачка. Его расположение в однотрубной системе будет таким же — перед насосом по ходу воды.

• Баки в заводской комплектации иногда снабжаются предохранительным клапаном, сбрасывающим избыточное давление. Однако лучше перестраховаться и убедиться, что в вашем изделии он есть. Если нет — докупить и смонтировать рядом с баком.
• Электрические и газовые котлы с электронными термостатами зачастую поставляются с встроенными циркуляционным насосом и расширительным баком отопления. Прежде, чем отправляться за покупками — убедитесь, что они вам нужны.
• Принципиальное отличие мембранных расширительных баков от тех, что используются в открытых системах — их ориентация в пространстве. В идеале теплоноситель должен поступать в бак сверху. Эта тонкость монтажа призвана полностью удалить воздух из того отсека бака, который предназначен для жидкости.
• Минимальный объем расширительного бачка для водяной системы отопления берется примерно равным 1/10 объема теплоносителя в системе. Больше — допустимо. Меньше — опасно. Объем воды в отопительной системе можно грубо рассчитать, отталкиваясь от тепловой мощности котла: как правило, берется 15 литров теплоносителя на киловатт.
• Манометр, смонтированный рядом с расширительным баком и подпитывающим вентилем (соединяющим отопление с водопроводом), может оказать вам неоценимую услугу. Ситуация с залипшим золотником предохранительного клапана, увы, не так уж редка.
• Если клапан сбрасывает давление слишком часто — это явный признак того, что с объемом расширительного бачка вы просчитались. Совсем не обязательно менять его. Достаточно приобрести еще один и подключить его параллельно.
• Вода имеет сравнительно низкий коэффициент температурного расширения. Если вы перейдете с нее на незамерзающий теплоноситель (например, этиленгликоль), вам опять-таки понадобится увеличить объем расширительного бака или установить дополнительный.

Расширительный бак на фото смонтирован по всем правилам: теплоноситель подведен сверху, бак снабжен манометром и предохранительным клапаном.

Сравним системы отопления закрытого и открытого типа

Функционирование открытой системы отопления основано на законах термодинамики, за счет которых осуществляется движение теплоносителя. Из области высокого давления и соответствующей температуры на выходе котла вода перемещается по трубам в область более низкого давления, и ее температура при этом понижается. Охлажденный теплоноситель направляется обратно в котел, и процесс повторяется. Таким образом, происходит естественная циркуляция жидкости, согласно законам физики.

Так как при нагревании воды происходит увеличение ее объема, в конструкции открытой системы отопления предусмотрен расширительный бачок. Для эффективного движения теплоносителя открытого типа расширительный бачок устанавливают в самой высокой точке системы, а нагревательный котел – в самой низкой. Монтаж на чердаке расширительного бака представляется оптимальным вариантом. Устройство его не отличается сложностью.

С течением времени происходит испарение воды, поэтому ее уровень необходимо своевременно восполнять. При перерывах в использования отопления и при отрицательных температурах окружающей среды воду нужно сливать, иначе она замерзнет в трубах и разорвет их. Открытая система отопления имеет следующие преимущества:

• независимость от источников электрической энергии;
• отсутствие шума;
• простоту обслуживания;
• быстрый запуск и остановку.

Подобрать радиаторы для системы отопления любого виды Вы сможете на основе рекомендаций статьи «Какие радиаторы лучше выбрать для отопления частного дома: фото, размеры и технические характеристики».

В закрытой системе отопления испарения воды не происходит, так как она герметична. Движение теплоносителя осуществляется с помощью нагнетательного или циркуляционного насоса, с которым можно ознакомиться в статье «Какой циркуляционный насос выбрать для системы водяного отопления частного дома, технические характеристики». При этом для эффективной работы также необходим расширительный бак, изготовленный из прочного металла. Закрытая система отопления состоит из нагревательного котла, циркуляционного насоса, трубопроводной сети, радиаторов и расширительного бака. Замкнутая система отопления имеет следующие преимущества:

• отсутствие необходимости постоянного контроля уровня теплоносителя;
• возможность использования антифриза;
• регулировка внутреннего давления;
• возможность подключения дополнительных приборов.

Система отопления закрытого типа

При грамотном монтаже отопительного оборудования оба варианта будут работать отлично. Выбор между ними определяется условиями эксплуатации и особенностями размещения. Между двумя системами имеются следующие различия:

В открытой системе отопления расширительный бачок располагается в наивысшей точке. В закрытой отопительной системе он может располагаться практически в любом месте.
Вероятность образования воздушных пробок в закрытой системе отопления значительно ниже. Это обуславливается повышенным внутренним давлением и отсутствием прямого контакта с атмосферой.
Для функционирования открытой системы отопления необходимы трубы большого диаметра. Монтажные работы осложняются необходимостью учитывать правила гидравлики при распределении потоков, выполнении поворотов, уклонов и так далее.
Используемые в закрытой системе отопления трубы небольшого диаметра удешевляют ее стоимость

Здесь важно грамотно установить циркуляционный насос, чтобы при его работе создавалось как можно меньше шума.

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 Вертикальные расширительные баки для накопления воды 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

Виды

Не стоит думать, что все расширительные баки обладают идентичными конструкциями и эксплуатационными характеристиками. На самом деле существует несколько разновидностей таких агрегатов. Каждая из них имеет определенные отличительные черты и особенности строения. Познакомимся с ними поближе.

В зависимости от определенного способа работы баки подразделяются на:

• отопительные емкости открытого типа;
• закрытые сосуды расширения.

Не самыми популярными считаются открытые варианты расширительных бачков. Эти агрегаты ставят в системах, в которых циркуляция жидкости осуществляется не в принудительном режиме (то есть, без использования помпы)

Главным минусом такого агрегата является то, что в нем теплоноситель связан с кислородом, а это провоцирует появление коррозии в отопительной системе. Если нет достаточной герметичности в баке открытого типа, то вода испаряется в разы быстрее, поэтому ее приходится постоянно доливать. По словам специалистов, монтировать подобный агрегат необходимо на самом высоком участке системы отопления. Нужно учесть, что проведение таких работ не всегда является доступным.

Закрытый (или мембранный) расширитель фиксируют в системе, где передвижение теплового носителя происходит в принудительном порядке – с использованием помпы. Сосуд закрытого вида обычно производят в форме резервуара из стали (в нем нет крышки). Он оснащается перегородкой внутри в виде мембраны из резины. Одна половина в подобной модели нужна, чтобы заполнить ее тепловым носителем, а вторая является местом для воздуха и азота.

Одной из сторон сам бак прикрепляется непосредственно к системе при помощи штуцера или фланца. Противоположная же сторона призвана закачивать воздух. Показатель давления в модели закрытого типа дает возможность автоматически изменять подачу теплового носителя в систему и сам резервуар.

Закрытые бачки подразделяются на:

• сменные;
• несменные.

Так, бачки сменного вида имеют более высокую стоимость, однако имеют существенные преимущества, к которым можно отнести:

• возможность смены мембраны, если она была повреждена или порвалась;
• возможность сэкономить на трубах, поскольку нет надобности монтировать закрытый бак в верхней части отопительной системы;
• сменные варианты отвечают за минимальные тепловые потери;
• поскольку тепловой носитель никак не «соприкасается» с кислородом, трубы и вся система в целом не подвергается образованию коррозии;
• мембрана может располагаться как вертикально, так и горизонтально;
• в данном случае нет связи со стенкой внутри бака из металла;
• мембраны можно заменить очень легко и быстро (делается это через фланец).

Несменные же разновидности емкостей стоят дешевле, но в них нельзя поменять мембрану, если это будет необходимо. Этот элемент в расширителе устанавливается максимально плотно и надежно прижимается к внутренним стенкам бачка. Повреждение или разрыв мембраны в данном случае может произойти только тогда, если система была запущена неправильно (давление растет слишком быстро и выходит за пределы нормы).

В зависимости от вида мембранной детали расширительные бачки разделяют на модели с:

• баллонной мембраной;
• диафрагменной мембраной.

Так, расширитель с баллонной мембраной является весьма прочным и надежным. Кроме того, он отличается внушительным объемом. При этом тепловой носитель никак не контактирует со стенками бака, поэтому появление ржавчины на таких изделиях исключено.

Плоский отопительный бак расширения оснащается разделяющей перегородкой, выполненной в форме диафрагмы.