Из-за систематической смены температурного режима в отопительной системе объем теплоносителя принимает различные значения. Что нередко приводит к возникновению аварийных ситуаций. Чтобы избежать подобных проблем, необходимо наладить стабильную работу установки, поддерживая нужные характеристики в пределах нормы. Для этого требуется детально изучить устройство и принцип работы мембранного расширительного бака для отопления.
Назначение
Большинство веществ, используемых для передачи тепловой энергии, представляют собой нейтральную слабосжимающуюся жидкостную среду. Именно поэтому при ее задействовании требуется наличие приборов стабилизации — бачков-расширителей с мембраной. Такие агрегаты принимают часть жидкости, когда она увеличивается в объеме при нагревании, а также возвращают ее обратно в контур в момент снижения температуры.
Когда температурный режим теплоносителя повышается, возрастает давление воды в системе. Из-за невозможности носителя тепла сжиматься и герметичности установки в целом нередко выходят из строя трубы и котлы.
В этой ситуации ошибочно думать, что проблему можно решить исключительно с помощью монтажа специального клапана, позволяющего вытеснить излишки наполняющего вещества в период нагрева. Охлаждаясь, жидкость уменьшится в объеме и ее место займет воздух. Воздушная прослойка начнет препятствовать циркуляции жидкой среды. Дабы устранить эту неприятность, придется систематически спускать излишки и дополнять контур новым теплоносителем, а также нагревать его. Что, само по себе, обойдется недешево.
Чтобы избежать подобных сложностей, следует поставить мембранную расширительную емкость, представляющую собой специальный резервуар, подведенный к системе посредством трубы. Лишнее давление в нем будет нейтрализоваться за счет динамики объемных показателей и сеть сможет работать стабильно.
Преимущества и недостатки
Бачок-расширитель вбирает в себя определенное количество воды при увеличении ее объема, затем возвращает. В качестве выраженных плюсов таких устройств следует отметить:
- возможность применения для любой жидкости, циркулирующей в комплексах водоснабжения и отопления, даже с чрезмерным содержанием кальция;
- отсутствие потребности в подкачке большого количества воздуха (если сравнивать с баками, работающими без мембраны);
- простота и сравнительная дешевизна монтажа конструкций;
- существенная экономия в процессе эксплуатации.
Нельзя умолчать и об имеющихся минусах резервуаров-расширителей. К таковым относятся:
- повышенная вероятность возникновения ржавчины в агрегатах;
- увеличенные теплопотери из-за передачи тепла гидроаккумулятору;
- внушительные габариты, требующие достаточно места для установки.
Конструктивные особенности
В жилых и производственных помещениях сети отопления монтируются согласно открытым и закрытым схемам. Первый вариант больше подходит для централизованных систем, что позволяет осуществлять забор жидкости для горячей подачи напрямую. В таком случае бачок устанавливают в верхней зоне контура. Емкость дает возможность контролировать процесс скачков давления, выводя воздушные пробки из труб.
Второй тип монтажа подразумевает применение резервуаров с мембраной. Они отличаются сравнительной простотой конструкции. Состоят из бака-расширителя и мембраны-пластины, которая, в свою очередь, может быть:
- Баллонной. Значит, носитель тепла размещается внутри баллона из резины, а с наружной стороны находится азот или воздух. Этот элемент при поломке несложно заменить, покупать новый прибор целиком не придется.
- Диафрагменной. Выполненной в виде несъемной перегородки из металлического или полимерного материала. Такая деталь отличается компактной емкостью и может нейтрализовать лишь малые скачки давления в сети. При выходе из строя осуществить замену невозможно, вследствие чего предстоит приобретать другой бачок. Разумеется, стоимость данной мембраны несколько ниже вышеприведенного варианта.
Как работает мембранный расширительный бак
Для любой системы параметры теплоносителя устанавливаются в соответствии с рекомендациями, прописанными в инструкции по эксплуатации агрегата. Непосредственно тип мембраны-пластины на функциональные особенности прибора не влияет. Однако, если она принадлежит к баллонной разновидности, резервуар способен вместить большее количество несущей тепло жидкостной среды.
Принцип функционирования бачка-расширителя у различных конструкций не имеет отличий. Когда число атмосфер возрастает из-за увеличения объема жидкости при нагревании, мембрана растягивается. Следом происходит сжатие газа, который находится снаружи, что дает возможность остаткам жидкостной среды проникнуть внутрь. Ну а после того, как снижается давление из-за понижения температуры, активируется обратный процесс.
Стабильность работы обеспечивается в автоматическом режиме. Чтобы функционировала правильно, необходимо подобрать подходящую емкость и выполнить предварительные расчеты перед установкой. Нужных параметров не удастся достичь, если резервуар окажется больше или меньше требуемого объема. Подобное несоответствие может привести к возникновению аварийной ситуации.
Правила выбора изделия
Определяясь с моделью, обращать внимание следует не только на объемные характеристики. Не менее важно, чтобы прибор соответствовал и ряду других требований:
- мембрана-пластина обязана выдерживать высокие температуры и скачки показателей атмосфер;
- агрегат не должен отклоняться от установленных санитарно-гигиенических норм;
- особенности монтажа также нужно учитывать при покупке.
Выбирая устройство (расширительный бак мембранного типа), несложно заметить, что сегодня на рынке представлено множество разновидностей бачков, изготавливаемых как в России, так и за рубежом. Основные различия заключаются в ценовом диапазоне товаров.
Останавливаться на самой дешевой модели определенно не лучшее решение. Ведь минимум затрат при приобретении может обернуться впоследствии множеством проблем из-за низких качественных характеристик материалов, используемых в производстве. В этом отношении стоит отдать предпочтение отечественным компаниям-изготовителям. Выпускаемая ими продукция ничуть не уступает в качестве импортным дорогостоящим изделиям, а по карману бьет значительно меньше. Не забывайте, что именитая марка еще не гарантирует надежности и продолжительного срока службы прибора.
Ведущим параметром, на который следует опираться при выборе бачка, выступает его объем. Многие эксперты советуют покупать расширитель вместимостью 10% от общего количества носителя тепла в отопительной сети. Коэффициент расширения при максимальном температурном режиме обязан оставаться в пределах 0,8. Поэтому все требуемые расчеты предстоит проводить с предельной точностью. И учитывать при этом необходимо:
- предел давления в системе;
- объемные характеристики носителя тепла;
- изначальное число атмосфер в резервуаре;
- соответствующий тепловой коэффициент.
Определяясь с габаритами устройства, обязательно изучите наличие всех узлов. Для этого достаточно внимательно рассмотреть проектные документы. При отсутствии (утере) нужной документации, следует рассчитать требуемые параметры приблизительно. Просто знайте, что на 1 кВт предусмотрено 15 литров жидкости. В многоэтажках коэффициент обычно вычисляется посредством учета состава жидкостной среды, которая нередко включает в себя гликоли, благоприятно влияющие на ее качество.
Кроме того, определить данное значение вполне реально по температуре носителя тепла. Максимальное давление сети выявляют с помощью предела, установленного для узлов. Делается это посредством настройки специальных запорных элементов. Начальное число атмосфер должно быть минимальным. На ряде моделей его регулируют, нагнетая или спуская воздух. Непосредственно в резервуаре контроль осуществляется с помощью манометра.
Использование бака-расширителя с мембраной имеет собственные ограничения. На возможность его применения в той или иной ситуации в основном влияют методы производства, задействованные заводом-изготовителем, а также материалы. В некоторых ситуациях к составу носителя тепла предъявляются особые требования. Так, может быть указано обязательное снижение количества этиленгликоля или антифриза.
Выбирая подходящее изделие, обратите внимание на российскую компанию-производителя «Вода Отчества». Выпускаемая организацией продукция соответствует наивысшим качественным характеристикам и способна прослужить владельцам продолжительный срок. Надежность и высокое качество товаров подтверждают многолетний опыт работы предприятия и множество положительных отзывов от благодарных покупателей.
Разновидности мембранных расширителей
Для компенсации объема теплоносителя в сети в момент изменения температурного режима применяют два типа емкостей: открытые и закрытые. Первый вид пользуется большой популярностью среди потребителей, но обладает рядом недостатков:
- для монтажа требуются существенные затраты, так как, устанавливаются такие приборы в верхней зоне системы, чтобы задать нужные показатели атмосфер;
- нужно осуществлять постоянный контроль уровня жидкостной среды;
- имеется вероятность появления ржавчины вследствие продолжительного контакта воды с воздухом.
Вторая разновидность резервуаров-расширителей лишена подобных минусов. В их схеме предусмотрено наличие специальной мембраны (баллонной или диафрагменной).
Требования к установке
Монтировать агрегат вполне реально даже собственноручно. Совершенно необязательно вызывать для этого специалиста. Главное — в точности соблюдать правила монтажа и выполнять все согласно конструкции расширительного мембранного бака.
Расширитель объемом 30 литров и более не следует крепить к несущим стенам. Как правило, большие баки устанавливают прямо на полу на специальных подножках. Во время монтажа необходимо следить, чтобы:
- окружность переходника равнялась ¾, а обратка имела соответствующую резьбу;
- в процессе установки элементы конструкции не препятствовали выполнению работ;
- на резервуар не задавалась излишняя нагрузка;
- в вашем распоряжении были паронитовые термоустойчивые прокладки;
- емкость была оборудована особым запорным механизмом, позволяющим осуществлять регулировку давления газа.
Применение в качестве гидроаккумулятора
Таким образом, расширитель применяют в системах водоснабжения. Благодаря агрегату удается накапливать определенное количество жидкости, а затем использовать ее по назначению. Примечательно, что для организации подачи задействуется накопленная жидкостная среда под давлением без учета работы насосной станции. Насос не приходится включать слишком часто, что позволяет ощутимо продлить срок его эксплуатации.
Кроме того, бачок с мембраной восполняет расширение H2O горячего водоснабжения.
Для защиты от гидроудара
Такая нагрузка представляет собой резкий скачок скорости движения водяного потока, который возникает при неожиданном перекрытии трубопровода. Изменение числа атмосфер, в свою очередь, способно причинить вред трубам. Бак-расширитель в такой ситуации действует как демпфер: мембрана-перегородка растягивается, что приводит к увеличению объема соответствующего отсека резервуара, и давление понижается.
Функции мембранного расширительного бачка
Применение данных приборов оказывается весьма полезным в различных областях. Так, например:
- в сетях отопления благодаря им удается компенсировать расширение жидкости;
- в системе водоснабжения резервуар выполняет роль гидроаккумулятора, позволяя накопить H2O, а после задействовать по назначению;
- кроме того, емкость эффективно предохраняет трубопровод от гидроударов, способных его серьезно повредить.
Инструкция по установке
Планируя установить прибор самостоятельно, нельзя забывать про необходимость предварительного детального изучения руководства по монтажу. При отсутствии нужной документации следует обязательно обратиться в торговую точку, где производилась покупка изделия. В противном случае разобраться с нюансами оборудования будет гораздо труднее. А каждая ошибка впоследствии только выльется в дополнительные затраты.
Согласно рекомендательному документу, прилагающемуся к устройству, изменение конструкции недопустимо. Ремонтные или монтажные работы дозволено осуществлять только лицам, имеющим доступ к выполнению конкретной деятельности.
Меняя вышедшую из строя деталь бачка, следует ставить на ее место только оригинал. Ведь согласно инструкции, применять элементы ненадлежащего качества запрещается. Также руководство по установке содержит подробное описание техники безопасности, которой необходимо строго придерживаться во время монтажа агрегата.
Отличие емкости от гидроаккумулятора
Несмотря на сходство конструктивных характеристик, предназначение приборов, все же, не одинаково. Бак-расширитель компенсирует увеличение объема жидкости вследствие нагревания. Схожее с ним устройство накапливает жидкостную среду под давлением, сводя к минимуму число включений насосной станции, тем самым продлевая ее работоспособность.
Также внутри гидроаккумуляторной конструкции размещается специальная резиновая емкость-груша, благодаря которой удается избежать контакта H2O со стенками резервуара. Расширитель, в отличие от него, изготавливается вместе с мембраной, предназначенной для разделения корпуса на два отделения. При этом присутствует взаимодействие носителя тепла с бачком.
Определенные ограничения
Зависят в основном от конструктивных особенностей и качества материалов, применяемых в производстве. Так, например, в составе жидкостной среды для сети отопления должно быть сведено к минимуму количество этиленгликоля. А задействовать емкость-расширитель при повышенном уровне давления (сверх нормы) запрещено. Кроме этого, дополнительно необходима установка группы безопасности, осуществляющей контроль значения атмосфер.
Расчет объема бака-расширителя
Производится по формуле:
V = C*Bt / (1 – (Pmin /Pmax))
Где:
С — величина носителя тепла;
Bt — коэффициент расширения;
P min — изначальное p в резервуаре;
Pmax — его предел.
Объемные показатели несложно определить с помощью проектных документов. В случае их отсутствия следует осуществить примерный расчет, взяв за основу соотношение 1 кВт на 15 литров жидкости.
Коэффициент варьируется в зависимости от состава жидкостной среды, а также ее температурного режима. Все необходимые значения для вычислений можно отыскать в специализированных таблицах, приводимых в литературных источниках на соответствующих веб-ресурсах. Таким образом, рассчитать объем расширительного бака с мембраной, как и выяснить принципы работы устройства, не составляет особой сложности.
Как мембранный расширительный бак используется в системе отопления?
- Назначение и особенности конструкции
- Отличия от гидроаккумулятора
- Устройство и принцип работы
- Виды и критерии выбора
- Ограничения
- Расчёт объёма
- Установка
- Неисправности
Объём теплоносителя изменяется в зависимости от смены температурных режимов, что может привести к опасным последствиям. Для безопасной и длительной эксплуатации теплоносителя необходимо поддержание его стабильных характеристик. Для этого может использоваться мембранный расширительный бак.
Назначение и особенности конструкции
В отопительных системах теплоносителями выступают жидкости, находящиеся в процессе слабого сжимания. Для безопасной работы отопительной системы необходимо использовать стабилизирующее устройство – мембранный расширительный гидробак, который способен принимать определённое количество жидкости в процессе увеличения давления и объёма, а потом возвращать её в циркуляционный контур при понижении данных показателей.
Мембранные расширительные баки обладают рядом преимуществ перед другими устройствами того же назначения, а именно:
- пригодны для любой воды, даже если в её состав входит большое количество кальция;
- безопасно применять для питьевой воды;
- обладают большим вытесняемым полезным объёмом, чем напорный бак без мембраны;
- нужна минимальная подкачка воздуха;
- экономично и быстро монтируются;
- низкие расходы при эксплуатации.
Однако у данных устройств тоже есть недостатки, а именно:
- большие размеры расширительного бака делают процесс установки довольно проблематичным;
- из-за отдачи теплоносителем своего тепла экспанзомату повышаются теплопотери;
- повышается риск образования ржавчины.
Чтобы избежать неконтролируемой потери тепла специалисты советуют утеплять устройство.
Отличия от гидроаккумулятора
Конструкция герметичных расширительных баков схожа с конструкцией гидроаккумуляторов, однако, предназначение у этих приборов разное. Расширительный бак компенсирует расширение воды, происходящее из-за нагревания в системе отопления. Гидроаккумулятор аккумулирует объём воды под давлением в системе водоснабжения, имеющей напорный насос, чтобы уменьшить частоту включения данного насоса и сгладить гидроудары. Кроме того, чаще внутри гидроаккумулятора находится груша, сделанная из пищевой резины. Именно она накачивается водой, в результате вода не контактирует с корпусом бака. Расширительный бак для систем отопления изготовлен с мембраной, выполненной из технической резины. Она делит корпус на два отсека, а теплоноситель имеет контакт с корпусом.
Устройство и принцип работы
Мембранный бак – это герметично закрытая металлическая ёмкость, разделённая на два отсека (камеры) эластичной мембраной. Одна из таких камер – это пневмокамера, которая содержит газ или воздух, находящийся под давлением. Во вторую камеру – гидрокамеру, поступает теплоноситель.
Работа устройства осуществляется следующим образом:
- давление воздуха, находящееся в состоянии равновесия, в пневмокамере компенсирует давление жидкости в отопительной системе, объём теплоносителя и гидрокамеры сведены к минимуму;
- когда давление жидкости повышается в системе, в том числе и при нагревании, происходит увеличение давления и в гидрокамере, куда поступает излишество теплоносителя;
- из-за эластичности мембраны уменьшается объём пневмокамеры, что сопровождается повышением давления газа;
- при повышении давления в пневмокамере компенсируется увеличение давления в гидрокамере, и система возвращается в состояние равновесия.
При снижении давления теплоносителя в системе происходят противоположные действия. Газ (воздух), сжатый в пневмокамере, расширяется и вытесняет жидкость из гидрокамеры в систему до восстановления разницы давлений. Конструкция позволяет исключить возможность контакта теплоносителя и воздуха, снижая вероятность возникновения ржавчины не только в баке, но и в остальных деталях отопительной системы – трубопроводе, котле. Герметичные расширительные баки оснащены клапанами безопасности, позволяющими ограничить максимальное давление в отопительной системе на допустимом уровне. Это характеризует бак и как устройство защиты для системы отопления.
Виды и критерии выбора
Чтобы компенсировать объём теплоносителя в системе во время изменения температуры, используют расширительные баки двух видов: открытые и закрытые (герметичные).
Открытые расширительные баки широко распространены, но имеют следующие недостатки:
- большие затраты на установку, так как монтируют такие баки в верхней точке системы для создания необходимого уровня увеличенного давления;
- необходимо постоянно контролировать уровень жидкости;
- есть риск возникновения ржавчины в системе из-за длительного контакта нагревающегося теплоносителя с воздухом.
Герметичные расширительные баки не имеют таких недостатков. Для отопительных систем выпускаются баки, которые отличаются в использовании мембраны. Мембраны делятся на баллонные и диафрагменные виды. Баллонная мембрана – это установленная внутри бака ёмкость, сделанная из резины высокого качества, способной выдержать значимые температурные колебания. Фланцевое крепление такой мембраны позволит заменить её быстро и просто.
Мембраны баллонного типа имеют такие преимущества, как:
- широкий диапазон рабочих давлений, дающих возможность применить герметичный расширительный бак;
- возможность смены мембраны, что помогает сделать ремонт данного устройства дешевле и быстрее;
- простое задание минимального давления для любых систем.
Диафрагменная мембрана – это несъёмная перегородка, которая, чаще всего, выполнена из эластичного полимера или тонкого металла. Эта мембрана отличается малой собственной ёмкостью и способностью компенсировать небольшие перепады давления в системе. При выходе из строя такого бака потребуется его полная замена. Одной из привилегий данного устройства является низкая цена. Кроме того, бак, имеющий диафрагменную мембрану, просто сконструирован и надёжен в эксплуатации.
Правильно выбрать расширительный бак – это значит обеспечить безопасность эксплуатации отопительной системы, поэтому выбирая расширительный бак, стоит обратить внимание на такие основные характеристики:
- материал мембраны, её устойчивость к высоким абсолютным значениям температур, давлений и перепадам этих показателей;
- материал и покрытие корпуса, устойчивость к возникновению ржавчины;
- соответствие санитарно-гигиеническим нормам;
- исполнение (способ монтажа).
Ограничения
На использование мембранных расширительных баков производители накладывают определённые ограничения, которые зависят от конструкции и материалов, применяемых при изготовлении устройства. Производителями предъявляются чёткие требования к свойствам и составу жидкости в отопительной системе. Содержание, к примеру, этиленгликоля в растворе антифриза ограничивают. Использование мембранного расширительного бака при превышающих допустимые нормы давлениях запрещено. Обязательна установка группы безопасности, контролирующей и ограничивающей давление в баке. В отопительных системах квартир автономного отопления и частных домов используется оборудование, рабочее давление которого составляет не менее 3 бар.
Расчёт объёма
Объём – это главная характеристика, по которой выбирается расширительный бак. Многие источники советуют выбирать объём расширительного бака в пределах 10% общего объёма теплоносителя в отопительной системе. Этот способ определения вместимости устройства основан на том, что коэффициенты теплового расширения теплоносителя даже при содержании гликоля до 90% и нагреве +100 градусов не превышают 0,08. Такой метод расчётов не учитывает давление в системе, поэтому может дать неточности. Есть более точный метод расчёта объёма мембранного расширительного бака. Здесь используется соотношение:
V = C*Bt / (1 – (Pmin /Pmax)), где
- С – объём теплоносителя в системе;
- Bt – коэффициент теплового расширения теплоносителя;
- Pмin – начальное давление в баке;
- Pmax – допустимое давление в системе.
Объём теплоносителя в отопительной системе определяют, учитывая все её узлы. Данный параметр получают из проектной документации на отопление. Если такой возможности нет, можно воспользоваться ориентировочным расчётом, который основан на том, что объём теплоносителя в системах отопления связан с мощностью отопления – на каждый кВт приходится 15 л жидкости. Коэффициент теплового расширения жидкости определяют с помощью её состава – чаще всего, в отопительных системах квартир и домов не исключено добавление в воду гликолей для улучшения её характеристик. Этот коэффициент может зависеть и от температуры теплоносителя. Можно найти необходимые величины в таблицах объёма воды в трубе.
Максимальное давление в отопительной системе определяют с помощью минимальной из величин, которые допускаются для разных узлов. Переходной клапан настраивается именно на неё. Первоначальное давление в отопительной системе при охлаждённом теплоносителе соответствует настроечному (минимальному) давлению. Для многих устройств возможно точное его регулирование распространёнными средствами (стравливание воздуха из бака или его накачивание насосом). Давление в баке контролируется во время установки на него манометра. Расчётные данные дадут увеличение объёма теплоносителя в системе в процессе его нагревания. Для выбора бака коэффициент заполнения округляют в большую сторону. Коэффициент зависит от максимального и начального давления и может быть найден с помощью таблиц, предоставляемых производителями или в специальной литературе.
Установка
Установить мембранный расширительный бак несложно, но лучше доверить это специалисту. Прежде всего, должна использоваться инструкция к устройству. При установке данного устройства в отопительную систему важно тщательно проверить герметичность соединений. Расширительный бак нельзя открывать или разбирать. Его просто присоединяют к трубопроводу, находящемуся к котлу ближе всего. Чтобы предотвратить увеличение давления, устанавливают предохранительные устройства.
При установке бака стоит учитывать следующие правила:
- бак устанавливают до разветвления;
- температура в комнате должна быть постоянно выше 0;
- нужно перепроверить перед установкой все расчёты;
- бак объёмом больше 30 л не крепится на стены, а ставится на ножки;
- для контроля давления на выходе бака устанавливают манометр, на входе – обратный клапан (если насоса нет);
- устройство должно находиться в месте комфортном для ТО и настройки;
- присоединяя бак к стене, на кронштейне нужно выдерживать высоту, которая будет удобна для доступа к запорной арматуре и к воздушному пространству;
- подводная труба и кран не должны перегружать своим весом расширительный бак, подводку нужно укрепить отдельно;
- к мембранному баку, расположенному на полу, нельзя прокладывать подводку по полу поперёк прохода;
- между стеной и ёмкостью должно быть расстояние для осуществления осмотра.
Расширительный бачок малой вместительности можно подвесить к стене, если будет хватать её несущей способности. Многие рекомендуют устанавливать бак так, чтобы труба была присоединена к баку наверху, а воздушная камера оставалась внизу. Таким образом, легче удаляется воздух из-под мембраны, его вытеснит вода. Однако специалисты по монтажу рекомендуют установку присоединительным патрубком вниз и никак иначе. А в некоторых моделях штуцер изначально находится в нижней части боковой стенки, и поставить сосуд иначе просто не получится. Такой способ установки обусловлен тем, что когда-нибудь в мембране появятся трещины. При установке патрубком вниз воздух проникает в теплоноситель медленнее, и устройство прослужит дольше. В противоположном случае воздух быстро протекает в камеру с теплоносителем, и бак потребует срочной замены.
Неисправности
Одной из самых распространённых поломок мембранного расширительного бака считают разрыв мембраны из-за превышения допустимого давления и неравномерных нагрузок. Для запрессованных мембран используют более прочные материалы, так как их нельзя поменять, поэтому сменные мембраны рвутся довольно часто. Из-за разрыва мембраны расширительный бак выйдет из строя, потому что вода попадёт на внутреннюю поверхность, и бак заржавеет, что недопустимо. Поэтому материал, из которого сделана мембрана, сильно влияет на надёжность и качество расширительного бака. Нужно быть внимательным при выборе нужной модели, установке и обслуживании устройства. Прежде всего, его необходимо правильно настроить.
Обзор принципа работы расширительного бака смотрите в следующем видео.
10 июня 2021
Мембранные баки можно разделить на две основные группы: расширительные баки для систем отопления и мембранные баки (гидроаккумуляторы) для водоснабжения. Данные баки похожи между собой визуально, но имеют принципиальные функциональные отличия. Обсудим мембранные расширительные баки для отопления.
1. Что такое мембранный расширительный бак?
Мембранный расширительный бак является устройством, которое применяется для компенсирования увеличения объема воды вследствие ее температурного расширения в системах отопления, холодоснабжения, гелиосистем. Расширительные баки также возможно использовать в системах горячего водоснабжения для защиты от температурного расширения санитарной воды.
Благодаря использованию расширительного бака в определенной степени сокращаются нежелательные колебания давления в системе, повышается стабильность системы. Бак с уверенностью можно назвать предохранительным оборудованием, которое обеспечивает эффективную и безопасную эксплуатацию инженерных систем здания.
Примечание: Расширительные (компенсационные) баки закрытого типа еще называют экспанзоматами или экспансоматами (от английского слова «expansion» – расширение).
2. Открытые и закрытые баки
Большинство веществ при нагревании расширяются. Атомы и молекулы вещества начинают двигаться быстрее. В твердых телах колебания атомов достигают большей амплитуды и им требуется больше свободного пространства, в результате чего происходит расширение тела. Аналогичные процессы происходят с жидкостями, но в более выраженной степени. Из-за термического расширения инженерные системы с теплоносителями подвержены серьезным воздействиям. При отсутствии в замкнутой системе емкости, куда могут поступать излишки теплоносителя, даже незначительное увеличение температуры приведет к возрастанию давления, которое может превысить предельно допустимую величину для элементов гидравлической системы.
По причине теплового расширения еще в 19 веке в системах отопления начали применять открытые системы отопления, особенность которых состояла в применении расширительных емкостей открытого типа, которые и компенсировали увеличение объема воды в системе. Распространенные в прошлом открытые расширительные баки представляли собой обычную металлическую емкость, устанавливаемую в верхней части здания (например, на чердаке дома) и пополняемую водой по мере ее испарения, и имели ряд недостатков, поэтому в настоящее время практически не применяются.
Недостатки расширительных баков открытого типа:
- Повышенная испаряемость жидкости и необходимость постоянного ее пополнения;
- Дорогая и сложная установка (монтаж в самой верхней части системы отопления);
- Обеспечение утепления и защита от замерзания в холодные периоды времени;
- Возможность эксплуатации системы только при низком давлении;
- Постоянный контакт рабочей жидкости с атмосферой приводит к частому проникновению в теплоноситель газов воздуха (азот, кислород), что является причиной возникновения целого ряда проблем, таких как: затруднение циркуляции теплоносителя, долгий прогрев системы, возникновение кавитации в трубопроводах, насосах, повреждение трубопроводов и оборудования, вызванных коррозией, появление шума и вибрации.
В настоящее время подавляющее большинство систем отопления/холодоснабжения/гелиосистем являются закрытыми, температурное расширение компенсируется мембранным расширительным баком.
Преимущества закрытого расширительного бака перед открытым:
- Уменьшение коррозии в системе отопления;
- Уменьшение общих теплопотерь;
- Уменьшение завоздушивания системы отопления;
- Простой и недорогой монтаж, нет привязки к месту установки;
- Более простая эксплуатация системы, нет необходимости постоянной подпитки теплоносителя;
- Высокая надежность и экономичность системы.
Открытая система отопления
Закрытая система отопления
3. Установка, монтаж и подключение расширительного бака
Мембранные расширительные баки можно устанавливать в любой части здания. Чаще всего, для удобства обслуживания их установка осуществляется в тепловом пункте или котельной. Место установки расширительного бака должно обеспечивать удобство его обслуживания. Монтаж производят так, чтобы имелся доступ к воздушному ниппелю, фланцу и присоединительной арматуре.
Для того, чтобы обеспечить долгий срок службы и безопасность системы, баки рекомендуется устанавливать и подключать к системе в точке с самой низкой температурой теплоносителя — обратная линия системы перед входом в котел или теплообменник.
Расширительный бак рекомендуется устанавливать вертикально, присоединительным патрубком вниз или вверх, а воздушным ниппелем вверх.
Внимание! Обязательно корректируйте предварительное давление бака согласно статической высоте системы над баком!
4. Конструкция расширительного бака
Конструкция расширительного бака представляет собой стальной резервуар, разделенный внутри резиновой мембраной на две полости, одна из которых заполняется азотом/воздухом*, а в другую часть поступают излишки теплоносителя из системы.
Первоначально весь объем расширительного бака полностью занят азотом; при нагреве теплоносителя его объем увеличивается, что приводит к сжатию азота. Давление азотной подушки увеличивается и выравнивается с давлением в системе отопления на данном статическом уровне. Когда температура теплоносителя и, соответственно, его объем уменьшается, давление азотной подушки возвращает теплоноситель обратно в систему, не давая давлению в системе снизиться ниже настроечного уровня.
Внимание! В газовую полость производители настоятельно рекомендуют закачивать нейтральный азот, а не атмосферный воздух, который содержит водяные пары и кислород. При наличии в газовой подушке кислорода неизбежно начнется интенсивная коррозия металла корпуса бака, использование атмосферного воздуха значительно сокращает срок службы мембранного бака. В подавляющем большинстве случаев ранний выход из строя бака связан с коррозией бака по причине закачивания атмосферного воздуха, а не с качеством самого бака.
5. Виды мембран
Мембрана является основным элементом, влияющим на работоспособность и надежность мембранных баков. Мембрана предназначена для разделения мембранного бака на две полости – водяную и газовую. Зачастую мембрана изготавливается из материала EPDM*, но также могут встречаться и другие материалы.
Мембраны можно разделить на два основных типа – диафрагменный и камерный.
Расширительный бак с диафрагмой
Диафрагма жестко фиксируется внутри емкости по периметру и разделяет бак на два отсека. Такой вид мембраны часто называет “незаменяемой”, в случае ее повреждения возможна только полная замена бака.
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. Азот или сжатый воздух по другую сторону мембраны действует как пружина, поддерживая рабочее давление теплоносителя и не допуская срабатывания предохранительного клапана.
Основным преимуществом бака с мембраной-диафрагмой является более низкая стоимость по сравнению с баком с камерной мембраной.
Баки с таким типом мембраны имеют некоторые недостатки:
- Невозможность смены мембраны;
- Теплоноситель имеет прямой контакт с внутренней стенкой бака, присутствие кислорода может привести к коррозии металла корпуса бака. Сокращение срока службы бака;
- Высокие требования к водоподготовке.
Расширительный бак с мембраной камерного типа
Баллонную мембрану в народе часто называют «грушей» из-за своей грушевидной формы. Теплоноситель в баках такого типа всегда целиком находится внутри мембраны и не имеет контакта с металлической поверхностью бака, следовательно, внутренняя поверхность бака не требует специального покрытия, это значительно снижает риск коррозии. Такие мембраны очень надежны, имеют хорошую устойчивость к износу. Преимущество грушевидной мембраны в том, что ее без проблем можно заменить на новую. Замена мембраны осуществляется через фланец, закрепленный с помощью нескольких болтов. При больших объемах расширительного бака мембрана баллонного (грушевидного) типа закрепляется задним концом к ниппелю через резьбовое соединение для стабилизации заполнения.
*Примечание! EPDM расшифровывается, как Ethylene Propylene Diene Monomer или этилен-пропиленовый каучук – это синтетический эластомер, который устойчив к воздействию озона, солнечного света, химических веществ (разбавленные кислоты, щелочи и полярные растворители), а также очень эластичный при низких температурах. Его применяют при контакте с пищевыми продуктами или напитками, в автомобильной системе охлаждения воздуха и в резинотехнических изделиях, которые работают в гидравлических жидкостях на основе эфиров фосфорной кислоты.
7. Подбор расширительного бака для системы отопления
Установка расширительного бака несоответствующего объема или некорректный монтаж могут стать причиной неправильной работы системы отопления и даже выхода ее из строя. На нашем сайте в специализированной статье “Методика расчета и подбора баков для систем отопления” можно ознакомиться с детальным расчетом подбора бака. Такие расчеты и монтаж мы рекомендуем доверять профессиональным монтажным организациям, но “увлеченные” покупатели могут сделать эти расчеты самостоятельно.
Для быстрого, но весьма приблизительного расчета объема расширительного бака можно использовать следующие параметры: 10–15% от объема системы, если теплоносителем является вода, и 15–20% — если в качестве теплоносителя используется водно-гликолевая смесь с процентным содержанием гликолей не более 50%.
Объем системы отопления можно посчитать, сложив количество воды, содержащееся в теплогенераторах (котлах, теплообменниках и т. д.), буферных баках, транспортных трубопроводах и потребителях тепла (радиаторах, теплых полах, конвекторах и т. д.). Если таких данных нет, то можно очень примерно определить объем системы, исходя из мощности котла, из расчета 15 литров на 1 кВт котловой мощности.
Оптимальный выбор объема расширительного мембранного бака также напрямую связан с правильной настройкой предохранительного клапана. 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).
Внимание! Для одной и той же системы с различным типом теплоносителя могут потребоваться различные по объему баки. Расширительный бак большего объема потребуется в той системе, где используется незамерзающий теплоноситель на основе водно-гликолевой смеси, т. к. коэффициент расширения у гликолевых растворов несколько выше, чем у воды.
Таким образом, при переходе с водяной системы на систему с гликолем, возможно, потребуется замена бака на больший по типоразмеру или установка дополнительного расширительного бака.
Таблица №1. Коэффициент температурного расширения системных жидкостей, %
| Температура Мин. — Макс. | Вода | Вода + 10% гликоля | Вода + 20% гликоля | Вода + 30% гликоля | Вода + 40% гликоля | Вода + 50% гликоля |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
4 — 5° С |
0,00 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
|
4 — 10° С |
0,03 |
0,08 |
0,13 |
0,19 |
0,23 |
0,26 |
|
4 — 15° С |
0,09 |
0,16 |
0,26 |
0,36 |
0,44 |
0,49 |
|
4 — 20° С |
0,18 |
0,27 |
0,41 |
0,55 |
0,66 |
0,74 |
|
4 — 25° С |
0,29 |
0,39 |
0,57 |
0,75 |
0,89 |
0,99 |
|
4 — 30° С |
0,43 |
0,54 |
0,75 |
0,97 |
1,13 |
1,25 |
|
4 — 35° С |
0,59 |
0,70 |
0,95 |
1,19 |
1,39 |
1,53 |
|
4 — 40° С |
0,78 |
0,88 |
1,16 |
1,44 |
1,65 |
1,81 |
|
4 — 45° С |
0,98 |
1,08 |
1,38 |
1,69 |
1,93 |
2,10 |
|
4 — 50° С |
1,19 |
1,30 |
1,62 |
1,95 |
2,21 |
2,40 |
|
4 — 55° С |
1,43 |
1,53 |
1,88 |
2,23 |
2,51 |
2,70 |
|
4 — 60° С |
1,68 |
1,78 |
2,15 |
2,52 |
2,81 |
3,02 |
|
4 — 65° С |
1,94 |
2,05 |
2,43 |
2,82 |
3,12 |
3,34 |
|
4 — 70° С |
2,22 |
2,33 |
2,73 |
3,13 |
3,44 |
3,66 |
|
4 — 75° С |
2,51 |
2,62 |
3,04 |
3,45 |
3,77 |
3,99 |
|
4 — 80° С |
2,82 |
2,93 |
3,36 |
3,79 |
4,10 |
4,33 |
|
4 — 85° С |
3,14 |
3,26 |
3,69 |
4,13 |
4,45 |
4,67 |
|
4 — 90° С |
3,47 |
3,60 |
4,04 |
4,48 |
4,80 |
5,01 |
|
4 — 95° С |
3,81 |
3,95 |
4,40 |
4,84 |
5,15 |
5,36 |
|
4 — 100° С |
4,16 |
4,31 |
4,76 |
5,21 |
5,52 |
5,72 |
|
4 — 105° С |
4,53 |
4,68 |
5,14 |
5,59 |
5,88 |
6,07 |
Таблица № 2. Расчетная емкость теплоносителя в системе
| Системы центрального теплоснабжения с: | Емкость системы [л / кВт] |
|---|---|
|
Конвекторами и / или воздушным отоплением |
5,5 |
|
Индукционными нагревательными устройствами |
5,2 |
|
Системами подогрева воздуха |
6,9 |
|
Панельными радиаторами |
8,8 |
|
Различным оборудованием центрального теплоснабжения |
10 |
|
Стальными трубчатыми радиаторами |
12 |
|
Различным оборудованием для холодоснабжения |
20 |
|
Теплыми полами и / или потолками |
18,5 |
|
Разветвленной системой трубопроводов (теплоцентраль) |
25,8 |
Таблица № 3. Эффективность при различных значениях исходного и конечного давления
| Статистическая высота, [м] | Исходное давление, [бар] | Установочное давление предохранительного клапана/Конечное давление, [бар] | |||
|---|---|---|---|---|---|
|
3 / 2,7 |
6 / 5,4 |
8 / 7,2 |
10 / 9 |
||
|
3 |
0,5 |
0,59 |
— |
— |
— |
|
8 |
1 |
0,46 |
0,69 |
— |
— |
|
13 |
1,5 |
0,32 |
0,61 |
0,70 |
— |
|
18 |
2 |
0,19 |
0,53 |
0,63 |
— |
|
23 |
2,5 |
0,05 |
0,45 |
0,57 |
0,65 |
|
28 |
3 |
— |
0,38 |
0,51 |
0,60 |
|
33 |
3,5 |
— |
0,30 |
0,45 |
0,55 |
|
38 |
4 |
— |
0,22 |
0,39 |
0,50 |
|
43 |
4,5 |
— |
0,14 |
0,33 |
0,45 |
|
48 |
5 |
— |
— |
0,27 |
0,40 |
|
53 |
5,5 |
— |
— |
0,21 |
0,35 |
|
58 |
6 |
— |
— |
0,15 |
0,30 |
|
63 |
6,5 |
— |
— |
0,09 |
0,25 |
|
68 |
7 |
— |
— |
— |
0,20 |
|
73 |
7,5 |
— |
— |
— |
0,15 |
|
78 |
8 |
— |
— |
— |
0,10 |
8. Какие комплектующие необходимо приобретать помимо бака?
8.1 Обязательным элементом системы с расширительным баком является наличие предохранительного сбросного клапана. Существуют несколько вариантов предохранительных клапанов – клапаны с фиксированной величиной срабатывания и более сложные предохранительные клапаны с возможностью выставления величины срабатывания.
На российском рынке много лет уверенными лидерами в плане качества и надежности являются производители из Германии и Италии. В первую очередь, мы рекомендуем обратить внимание на бренды RBM, Италия и Watts, Германия.
Предохранительные клапаны RBM
Предохранительные клапаны Watts
8.2 Каждый бак настоятельно рекомендуется укомплектовывать отсечной арматурой, которая позволит отсоединить бак и произвести его обслуживание, без опорожнения всей системы.
Предохранительная арматура для баков
8.3 Баки малых размеров, которые не имеют напольных ножек, часто называют подвесными. Для их установки используются кронштейны.
Кронштейны для подвесных баков
8.4 Для подвесных баков с размером подключения ¾ существуют готовые решения: консоли — группы безопасности котла с возможностью подключения бака. Это удобное предохранительное оборудование, которое крепится к стене и уже укомплектовано предохранительным клапаном, манометром, воздухоотводчиком и отсечной арматурой.
Группы безопасности котла с возможностью подключения бака
9. Баки каких брендов стоит покупать?
На российском рынке существует большое количество производителей и брендов, прочитав различные статьи, рейтинги и форумы в интернете, покупатель может еще больше запутаться. Кто-то восхваляет один бренд, кто-то считает, что этот же бренд, наоборот, плохого качества – всё это очень субъективные мнения. Ведущие европейские и российские производители используют примерно один и тот же автоматизированный процесс изготовления и тестирования баков, что сводит к минимуму вероятность заводского брака. Львиная доля поломок баков связано с банальным несоблюдением эксплуатационных параметров и требований.
Мы не будем составлять рейтинг лучших или худших, расскажем об основных производителях.
9.1 Reflex — это немецкий бренд с производствами в Германии, Турции и Польше.
Относится к премиальному сегменту, очень надежный, отлично зарекомендовал себя среди профессиональных монтажников и конечных потребителей. Является одним из самых популярных среди импортных брендов. Стоимость бака довольно высокая.
9.2 Wester – это российский бренд, который первым организовал производство мембранных баков в России. Ключевой компонент бака – мембрана, поставляется из Италии от ведущих мировых производителей Sefa и Oldrati. С уверенностью можно сказать, что на сегодняшний день – это самый продаваемый бренд, который обладает хорошим качеством и ценовой доступностью. Некоторые известные бренды изготавливаются на производственной площадке Wester по системе OEM. Более экономная линейка этого производителя изготавливается под брендом Impero.
9.3 Flamco– нидерландский бренд с производствами в Нидерландах и России. Это мировая марка с высоким уровнем качества и стоимости. Производство в России организовано совсем недавно, но компания уверенно набирает обороты.
9.4 Джилекс – еще один российский производитель, который производит доступную по стоимости продукцию.
Еще несколько лет назад большой популярностью на российском рынке пользовались итальянские бренды, но в последние годы их присутствие значительно снизилось, и эта тенденция продолжается.
Внимание! Также существует огромное количество брендов (OEM), которые сами не являются производителями, а лишь размещаются на других заводах. В таких случаях рекомендуем уточнить на каком производстве изготавливается такой бренд.
Источники: Технический каталог Flamco 2017, G. Kell 1975, Åke Melinder 2007
Запрещено копирование и переписывание информации с сайта, в том числе частичное, без согласия администрации сайта и указания ссылки на первоисточник.