Мембранный расширительный бак: устройство и принцип работы расширителя в системе отопления

Что такое мембранный бак?

Резервуар состоит из двух частей: воздушной и жидкостной. Между собой они разделены эластичной мембраной (отсюда и название). Через специальный патрубок осуществляется подключение к системе с теплоносителем. При нагреве вода увеличивается в объеме, и ее излишки поступают в жидкостную часть расширительного бака. Как только она остывает, излишний объем воды уходит обратно в систему отопления. При существенном увеличении давления возрастающий объем жидкости оттесняет мембрану в воздушный отсек – излишки воздуха стравливаются через клапан. При нормализации давления и сливе воды обратно в систему мембрана принимает исходное положение.

Зачем он нужен

Практически, все теплоносители для систем отопления представляют собой слабосжимающиеся жидкости.

Соответственно, возникает необходимость в использовании стабилизирующих устройств — мембранных расширительных баков для системы отопления (принцип работы), способных принять часть жидкости при увеличении объема и давления, и вернуть ее в контур циркуляции при снижении этих показателей.

Для компенсации объема теплоносителя в системе при изменении температуры применяют расширительные баки.

Среди них различают 2 вида устройств:

1. открытые;
2. закрытые (герметичные);

Открытые расширительные баки получили широкое распространение, но, постепенно, уступают место в системах отопления герметичным, поскольку, имеют ряд недостатков:

• дополнительные расходы на установку, поскольку, они монтируются в верхней точке системы, чтобы создать необходимый уровень избыточного давления;
• потери теплоносителя из-за естественного испарения, и, как следствие, необходимость постоянного контроля уровня жидкости и ее доливки;
• опасность развития коррозионных процессов в системе за счет постоянного контакта нагретого теплоносителя с кислородом воздуха.

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.

Важные характеристики

Объем резервуара может составлять от 8 до 1000 л. В зависимости от количества жидкости в системе отопления выбирайте подходящий бак.

Допустимое давление у большинства моделей составляет 5 – 6 атм.  Как правило, более высоких пиковых значений в частных системах отопления не бывает.

Рабочий температурный диапазон может быть в пределах от -10 до +100 °C. Температура отопления большинства котлов обычно составляет 70 – 90 °C, редко, когда ее значение превышает 100 °C.

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.

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.

Область применения мембранного бака

Использование расширительного бака возможно не только в системе отопления, но и водоснабжения и водоподготовки. В этом случае гидроаккумуляторы, представляющие собой баки для воды, применяются в качестве аккумулирования жидкости с целью ее подачи под нужным давлением в определенный момент. Гидравлические баки нередко используются и при устройстве промышленной и сельскохозяйственной системы водоснабжения.

Расширительные бачки также могут применяться для предотвращения полного разрушения системы в случае гидравлического удара. Кроме того, они незаменимы при использовании в качестве емкости с водой в системе пожаротушения, а также в виде резервных баков в случае отключения электричества.

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).

Баки открытого типа

Данный вид устройств рассчитан на эксплуатацию в составе системы отопления, в которой теплоноситель перемещается по трубам самотеком, в результате естественной конвекции. Конструкция расширительного бака в этом случае предельно проста – он представляет собой обычную емкость цилиндрической или прямоугольной формы. Резервуар должен быть смонтирован в верхней точке трубопровода системы. Он не только компенсирует тепловое расширение теплоносителя, но и обеспечивает отвод воздуха из системы.

Бачок открытого типа

Так как из открытого бака жидкость испаряется, необходимо регулярно проводить визуальный контроль уровня и подливать воду. Для чего требуется смонтировать соответствующее ответвление водопровода с краном либо носить ведра с водой на чердак дома, где обычно устанавливается бак.

Чтобы снизить теплопотери, рекомендуется обеспечить термоизоляцию такого расширительного бака. Емкость изготавливается из листового металла, верхняя часть снабжается крышкой, чтобы вода меньше испарялась и остывала. Для контроля максимального уровня жидкости бак оснащается трубой перелива, которую выводят в канализацию или на улицу.

Недостатком конструкции является:

• необходимость регулярного обслуживания;
• повышенные тепловые потери;
• быстрая коррозия внутренних стенок резервуара;
• необходимость прокладки дополнительных труб.

Преимущества:

• возможность создать полностью энергонезависимую отопительную систему;
• простая конструкция – бак можно изготовить и смонтировать самостоятельно.

Сегодня расширительные баки открытого типа применяются все реже из-за низкой эффективности самотечной отопительной системы.

Баки закрытого типа

Такое устройство может подбираться к отопительной системе любого типа – с естественной и принудительной циркуляцией. Применение замкнутых емкостей дало возможность исключить контакт теплоносителя с воздухом – это снизило коррозионную опасность для элементов отопительной системы, выполненных из стали и продлило срок их службы.

Закрытые расширительные баки с различными мембранами

К преимуществам герметичных расширительных баков также можно отнести:

• отсутствие испарения теплоносителя (нет необходимости следить за уровнем воды, подливать ее в систему, монтировать отвод перелива);
• отопительная система может функционировать при более высоком давлении;
• так как бак преимущественно монтируется в котельной, его не требуется защищать от перемерзания, он стабильно функционирует весь отопительный сезон.

Герметичный закрытый бак должен быть оснащен ручным либо автоматическим клапаном для отвода воздуха. Если клапан ручной, необходимо визуально контролировать наполнение системы теплоносителем. При наличии автоматического клапана контроль осуществляет манометр, который измеряет давление в системе.

Фиксированный

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

Фланцевый со сменной мембраной

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

Расчет объема резервуара

Вопрос, как подобрать расширительный бак для системы отопления, напрямую связан с определением необходимого объема резервуара. Для этого требуется произвести ряд расчетов.

При проектировании системы отопления учитывается, что объем расширительного бака должен составлять около 15% от объема теплоносителя в системе.

Чтобы рассчитать требуемую величину, необходимо знать объем воды:

• в котельном агрегате – данный параметр указывается в паспорте изделия;
• во всех радиаторах отопления – подсчитывается для каждого радиатора и суммируется. Следует использовать значения, указанные в технических характеристиках радиаторов соответствующего типа;
• в трубопроводе — рассчитывается на основании сечения и протяженности труб.

Расчет радиаторов зависит от типа – если это панельная модель, в паспорте указывается ее внутренний объем. У секционных моделей приводят объем одной секции, это значение надо умножить на количество секций.

Для подсчета количества воды в трубах используется формула Vобщ = π × D2 × L/4

• L – длина трубы (потребуется измерить все отопительные контуры в доме);
• D – внутренний диаметр трубопровода;
• π – 3,14.

Перед тем как производить расчеты, необходимо суммарную длину труб посчитать в сантиметрах и диаметр также перевести в сантиметры. После вычисления объема по формуле результат также будет выражен в сантиметрах. Для перевода полученного значения в литры, его требуется разделить на 1000.

Достоинства и недостатки

Резина герметично закреплена, поэтому воздух не попадает в систему

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

Достоинства оборудования:

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

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

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.

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.

Расчет расширительного бака по формуле

Если вы не хотите вдаваться в тонкости, можно установить бачок емкостью 10% от всего объема теплоносителя. Но иногда лучше рассчитать все точно. При оборудовании большой системы отопления можно будет существенно сэкономить.

Чтобы рассчитать необходимый объем расширительного бака, нужно знать следующее:

• Минимальную температуру теплоносителя;
• Максимальную температуру теплоносителя;
• Объем системы отопления;
• Процент этиленгликоля или пропиленгликоля в теплоносителе.

Важно!Если вы собираетесь отапливать дом или дачу, в которых живете не постоянно, будьте внимательны с подбором типа теплоносителя. У них разная температура замерзания и коэффициент расширения.

Для расчета объема расширительного бака вам нужно воспользоваться формулой:

V = V1 x (Q – Q1)

В этой формуле:

• Q1 – коэффициент расширения при минимальной температуре (см. таблицы ниже);
• Q – коэффициент расширения при минимальной температуре (см. таблицы ниже);
• V1 – объем теплоносителя в системе отопления в литрах;
• V – объем расширительного бака в литрах.

Если в источнике тепла уже установлен расширительный бачок, то его нужно учесть. Для этого отнимите от полученного значения «V» емкость встроенного. Полученное число и есть необходимый объем вашего расширительного бака.

Важно!Если у вас система отопления с принудительной циркуляцией, минимальная общая емкость расширительного бака – 15 литров.

Коэффициент теплового расширения раствора этиленгликоля

Коэффициент объемного расширения пропиленгликоля

Для того чтобы определить количества теплоносителя в системе отопления, вам нужно учесть объем:

• Подключенных приборов (радиаторы. магистраль теплого пола и т.д.);
• Труб;
• Коллектора (гребенки);
• Источника тепла (например, сколько теплоносителя находится в змеевике бойлера или котла).

Вычислить объем труб можно по формуле:

V = L x 0,0785 x D x D

В этой формуле:

• L – длина трубы отопления;
• D – диаметр в см;
• V – объем теплоносителя в трубе в литрах.

Как правильно выбрать мембранный расширительный бак?

Чтобы отопительная система работала стабильно, бак для нее нужно выбрать на основании расчетов. Правильное давление не сможет образоваться, если резервуар окажется больше, чем нужно; а если он будет меньше, то не вместит в себя излишки жидкости, что чревато аварией.

Для полноценной работы изделия нужно не только грамотно подобрать его объем, но учесть и другие характеристики. Особое внимание следует обратить на такие факторы:

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

Российский рынок предлагает большое количество расширительных баков российского и зарубежного производства, которые различаются по стоимости. Не следует приобретать самые дешевые модели – такая цена может быть обусловлена использованием при производстве низкокачественных материалов. Отечественные баки стоят дешевле иностранных аналогов, однако не уступают им по эксплуатационным характеристикам.

Основной характеристикой, на которую следует ориентироваться при покупке бака-расширителя, является его объем. Стандартной рекомендацией является следующая: выбирать изделие, размер которого составляет 10% от общего объема теплоносителя в отопительной системе. Поскольку коэффициент теплового расширения теплоносителя даже при высоком нагреве не может быть выше 0,08, такого объема гидроаккумулятора будет вполне достаточно. В расчеты перед приобретением изделия должны входить следующие показатели:

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

При вычислении общего объема теплоносителя необходимо учесть все узлы отопительной системы. Эту информацию получают из проектной документации здания. В случае отсутствия таких документов можно выполнить примерный расчет, приняв в качестве ориентира, что для нагрева 15 л воды потребуется 1 кВт.

Коэффициент теплового расширения теплоносителя вычисляется по его температуре или определяется по составу жидкости – в многоквартирных домах она часто содержит гликоли, которые улучшают ее характеристики.

Предельное давление отопительной системы выясняют с помощью минимальной величины давления, допускаемой для ее узлов. На этот показатель настраивается переходной клапан.

Изначальное давление в отопительной системе при охлажденном теплоносителе соответствует минимальному давлению. Чтобы контролировать изначальное давление в баке, гидроаккумулятор оснащают манометром. Также на бак-расширитель обязательно должна быть установлена группа безопасности, которая ограничивает и контролирует давление.

Применение мембранного бака для отопления имеет ряд ограничений в зависимости от конструкции и материала, из которого он изготовлен. В некоторых моделях предъявляются строгие требования к составу теплоносителя, в частности, ограничивают количество антифриза и этиленгликоля в его составе.

Обратите внимание: расширительные баки нельзя применять, если предельные показатели давления превышены.

Как определить необходимый объем расширительного бака

Основная характеристика при выборе и установке расширительного мембранного бака – объем. Рассмотрим разные методы, которые используют для определения этого показателя.

Способ 1

Объем бака должен составлять 10% от объема воды используемой в качестве теплоносителя. Метод основан на том, что коэффициент расширения у воды при температуре 100 градусов не переходит границу 0,08. Неточность состоит в том, что не берется в расчет давление в отопительной системе.

Способ 2

Относится к достаточно точным и рекомендуется при выборе расширительного мембранного бака. Формула для расчета:

 V = C*Bt / (1 – (Pmin /Pmax))/ Кзап.

Где:

V – количество жидкости в системе;

Bt – коэффициент, учитывающий расширение воды при изменении температуры;

P min – исходное значение давления;

P max – разрешенное давление. Используется при расчете предохранительного клапана;

Кзап. – коэффициент наполнения бака водой. Отражает максимальный объем теплоносителя, который может поместиться в бачке. Для расчета используют таблицу:

Образец расчета:

Количество воды в установке 800 литров;

Bt для воды с температурой 85 градусов составляет 0,034;

Исходное давление – 1,5;

Предельное давление – 5.0;

Величину коэффициента заполнения находим по таблице – 0.58

Объем бака: 0,034*800/ (1 — 1,5/5,0)/0,58 = 67 литров.

Полученный результат умножают на коэффициент резерва равный 1,25.

Полный объем: 67*1,25 = 83,75 л.

Выбираем бак, который по объему близок этому значению.

Допускается пользоваться таблицами. В качестве теплоносителя – вода.

В расчете принимают во внимание все узлы гидросистемы. Параметры берутся из документации по проектированию систем теплоснабжения объекта. Если такая возможность отсутствует, воспользуйтесь следующим способом определения необходимого объема

Способ 3

Расчет приблизительный, основанный на связи мощности отопительной системы с объемом воды – теплоносителя установки. Один кВт соответствует 15 литрам воды, циркулирующей по трубопроводам установки. Что касается Bt –коэффициента расширения, то он находится по специальным таблицам с учетом состава жидкости. Сейчас в систему вводят теплоноситель состоящий из смеси воды с гликолями. Это повышает эффективность теплоотдачи. 

Показатель давления определяют в каждом узле тепловой установки. Допустимое давление принимается по самому большому значению. Именно на это давление настраивается предохранительный клапан.

Как определить диаметр трубы, идущей к расширительному баку

Чтобы не загружать вас излишними формулами, посмотрите видео, где подробно рассказано о том, какие диаметры труб должны быть при установке мембранного расширительного бака в системе отопления:

Где устанавливается расширительный бак на отопление

Установка мембранного расширительного бака в системе отопления может быть выполнена в любом месте. Рассмотрим два варианта: на обратке и на падающем участке трубопровода.

На обратке – признается, как наиболее удачный вариант, который способствует работе мембранного бака в оптимальных условиях. Это позволяет продлить срок эксплуатации оборудования.

Вариант присоединения бака на подающем участке магистрали не отличается стабильной работой. Вода, проникающая в бак будет иметь повышенную температуру. Не исключено проникновение пара в расширительную емкость. Давление компенсируется слабо, снижается срок службы расширительного оборудования.

Требования и рекомендации по установке мембранного бака

Баки маленького объема монтируются на стену

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

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

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

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

Какие материалы и инструменты нужны для работы. Каким шлангом подключить расширительный бак к отоплению

Чтобы установка расширительного бака – экспанзомата, прошла корректно, потребуются специальные ключи и герметик (уплотнение соединений) для сантехнических устройств, работающих под давлением. При покупке средств и инструментов уточните диапазон температур на которые они рассчитаны. Нарушение этих правил может привести к самым серьезным последствиям. Так например это может произойти при использовании дешевого герметика для пластиковых окон. Привлекательный внешний вид не обеспечивает надежность.

Часто при монтаже бака применяют обычный разводной ключ. Приобретите дополнительно ключ, который специально предназначен для соединения трубопроводов из металлопластика. Потребуется ступенчатый ключ, чтобы работать с разъемными соединениями.

Если найти такой комплект не удалось, приобретите все составляющие по отдельности.

Убедитесь в надежности стены и приступайте к креплению кронштейна. Наметьте фломастером место отверстий и с помощью сверла сделайте углубления. Диаметр сверла – 8 мм. После забивки дюбелей закрепите скобу специальными шурупами. Проденьте хомуты через отверстия, и зафиксируйте бак.

В системе отопления широко используют подводку в виде надежного крепежного устройства – гибкого шланга. Это обеспечивает подвижность приборов. Ведь очень часто при монтаже теплоснабжения схемы расположены так, что сделать жесткий стык практически невозможно. Отметим преимущества соединения с помощью гибких шлангов:

• длительный срок службы;
• надежны в процессе эксплуатации;
• простота при сборке и разборке соединения при необходимости замены оборудования;
• снижение уровня шума;
• устранение вибрации;
• не подвержены действию коррозии;
• внутренняя резьба для безопасного соединения;
• эластичны;
• обладают устойчивостью к изменению температурного режима и давления.

Изготавливают гибкие шланги из нержавеющей стали. При покупке уточните диаметр соединительного штуцера. Выбирайте шланги в соответствии с диаметром соединения на расширительном бачке.

Порядок и условия монтажа бака

Мембранный гидроаккумулятор можно установить самостоятельно, без привлечения специалиста. Список требований к монтажу прибора выглядит следующим образом:

• устройство запрещается ставить в местах с минусовой температурой;
• бак-расширитель можно установить в любой точке отопительной системы до ее разветвления;
• крепление должно быть максимально надежным, поскольку наполненный резервуар становится очень тяжелым;
• соединения должны быть герметичными, при этом герметики использовать нельзя, поскольку из-за них между корпусом бака и мембраной ухудшится трение;
• не следует устанавливать резервуар на выходной трубе в непосредственной близости от отопительного котла.

Если емкость гидроаккумулятора имеет объем от 30 л и выше, ее запрещено прикреплять к несущим конструкциям. Чаще всего такие баки оборудованы специальными ножками, которые предусматривают их установку непосредственно на пол. При монтаже следует соблюдать следующие условия:

• патрубок должен иметь окружность в три четверти (дюйма); соответственно, в обратном трубопроводе должен присутствовать аналогичный резьбовой канал;
• любая внешняя нагрузка на бак должна быть исключена;
• следует использовать паронитовые прокладки, которые устойчивы к высоким температурам или давлению;
• чтобы регулировать или поддерживать нужное давление в газовом отсеке, бак-расширитель должен быть оснащен воздушным клапаном.

При установке гидроаккумулятора нельзя допускать грубых ошибок, иначе оборудование не будет нормально функционировать. Наиболее распространенной ошибкой является неправильно высчитанное предельное давление (которое составляет около 90% от критического) в газовом отсеке. Подобный просчет приводит к тому, что мембрана не расширяется и не пропускает излишки теплоносителя в резервуар. Итогом станет прорыв трубы и отказ системы отопления. От подобного развития событий страхует установленный на гидроаккумулятор качественный манометр. Если после проведения расчетов окажется, что объема имеющегося бака недостаточно, потребуется приобрести дополнительную небольшую емкость.

Расширительный бак в системе отопления очень важен, поскольку именно от него зависит, насколько корректно будет работать система. Устанавливать его несложно, но необходимо осуществить весь процесс максимально тщательно, так как даже небольшая оплошность может спровоцировать аварийную ситуацию. В закрытой отопительной системе на мембрану постоянно действует высокое давление, на протяжении всего отопительного сезона это устройство испытывает серьезные нагрузки. Поэтому не реже чем раз в 2 года следует проверять ее состояние и при необходимости производить замену этой детали и/или самого бака-расширителя.

Схемы подключения гидробаков

Для системы горячего водоснабжения установку расширительного бака проводят на участке циркуляционной магистрали, всасывающей линии насоса, ближе к водонагревателю.

Бак оборудуется:

• манометром, предохранительным клапаном, воздухоотводчиком — группа безопастности;
• запорным клапаном с устройством, которое предотвращает случайное перекрытие.

В водопроводной системе, где присутствует водонагревательное оборудование, устройство берет на себя выполнение функций расширительного бака.

Схема установки в системе ГВ: 1 – гидробак; 2 – предохранительный клапан; 3 – насосное оборудование; 4 – элемент фильтрации; 5 – обратный клапан; 6 – кран запорный

В системе ХВ главное правило при установке гидроаккумулятора — монтаж в начале обвязки, ближе к насосу. В схеме подключения обязательно присутствуют:

• обратный и запорный клапан;
• группа безопасности.

Схемы подключения могут быть очень разными. Поключенный гидробак нормализует работу оборудования, уменьшая количество включений насоса за единицу времени и этим продлевая срок его службы.

Схема монтажа в системе ХВ со скважиной: 1 – бак; 2 – обратный клапан; 3 – кран запорный; 4 – реле для регулировки давления; 5 – прибор управления насосным оборудованием; 6 – группа безопасности

В схеме с повысительной насосной станцией один из насосов работает постоянно. Такая система устанавливается для домов или зданий с высоким водопотреблением. Гидробак здесь служит в для нейтрализации скачков давления, а для аккумулирования воды устанавливают емкость как можно большего объема.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:Оцените статью, для нас это очень важно:Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Особенности самостоятельной установки

• Расширительный бак устанавливается таким образом, чтобы к нему можно было обеспечить беспрепятственный доступ для обслуживания.
• Необходимо предусмотреть возможный впоследствии демонтаж соединительного трубопровода для замены или ремонта оборудования.
• Диаметр присоединяемого водопровода не может быть меньше, чем диаметр патрубка.
• Нужно заземлить устройство для избежания электролитической коррозии.

Монтаж прибора проводится со стороны всасывания насоса. На отрезке между насосным оборудованием и местом подключения нужно исключить все элементы, которые способны внести значительное гидравлическое сопротивление в систему. Линию подпитки подсоединить к циркуляционному контуру всей системы.

Расширительный бачок в открытых отопительных системах выполнен в виде емкости, верх которой не закрывается. Подключение его к теплосистеме осуществляется с помощью резьбового соединения, расположенного на дне бака.

Установка и эксплуатация расширительного бака закрытого типа в системе отопления тоже имеет свои особенности. Конструкция бака закрытого типа выполнена в виде герметично закрытой капсулы, которая разделяется на две части с помощью резиновой мембраны.

Технические рекомендации

Перед подсоединением гидроаккумулятора в систему водоснабжения следует:

• Изучить инструкцию.
• Провести технические расчеты давления и сравнить с указанными в нормативном справочнике по эксплуатации.
• Подобрать ключ для разъемных соединений и труб из пластика и гаечный ключ.
• Подобрать специальные кронштейны для крепления.

Пошаговая инструкция. Разные способы подключения

Экспанзомат – еще одно название расширительного мембранного бака. Рациональнее, если установкой займется специалист. Если решили установить самостоятельно, то в неясных моментах свяжитесь с ним и получите консультацию. Установить бак можно как на подающей части магистрали, так и на обратке.

Последовательность и особенности установки: 

• расположение расширительного бачка в пространстве. В принципе, как уже было сказано, бак можно расположить как угодно. Но с точки зрения рациональности, воздушная камера должна располагаться вверху, чтобы не подвергаться воздействию гравитации. Это усилит и без того значительное воздействие на мембрану со стороны теплоносителя и воздуха. Потребуется замена или ремонт через меньший промежуток времени, чем указано в гарантийных обязательствах; 
• на смонтированной схеме отопительной системы выбирают свободное от завихрений место. Обычно это участок трубы перед рециркуляционным насосом. Это наиболее оптимальный вариант;
• крепят бачок к стене и соединяют гибким шлангом с системой.
  

Краткая инструкция по установке своими руками

1. Расширительный бак можно устанавливать в любом месте системы отопления, но во избежание резких скачков давления лучше поместить его сразу за циркулярным насосом.
2. Ставить прибор надо с сохранением доступа к воздушному клапану, сливному крану, запорной арматуре и другим деталям.
3. Во время монтажа в помещении должно быть не ниже 0 °C. Предохранительный клапан необходимо ставить по ходу течения.
4. Для установки потребуются инструменты: ключ для металлопластиковых труб и разъемов. Патрубок должен совпадать с трубопроводом.
5. Баки с большой емкостью нуждаются в креплении на дополнительные кронштейны. Для этого сначала размечают место, затем сверлят отверстие и прикрепляют подвесы анкерными болтами.
6. После закрепления оборудования к нему подводят трубу таким образом, чтобы она не мешала и не оказывала давление на бак.
7. После этого монтируется редуктор давления, он устанавливается после счетчика.
8. Затем приступить к наладке – закачать воздух и воду, наблюдая за давлением. Как только оно будет уравновешено, можно начинать включать отопление.
9. Монтаж бака в многокотельной системе лучше доверить специалистам с соответствующей лицензией.

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 — Ро :

Po > Pст + 0,2 бар,

где Рст — 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 Ро = 0,75 — 1,5 бар. Такую величину выставленного на заводе давления можно оставить без изменения, даже если она будет значительно больше рассчитанной по формуле Ро. 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 — Рнач.:

Рнач > или = Ро + 0,3 бар

(например, если Ро = 1 бар, то Рнач >= 1,3 бар)

Ро — 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 оС). 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 — Ррасш.

В заключении отключаем циркуляционный насос и снова включаем подпитку и доводим давление в системе при максимальной температуре теплоносителя до конечного — Ркон:

Ркон

где Ркл — давление открытия предохранительного клапана системы отопления.

(например, если Ркл = 3 бар,  то давление в системе доводим до Ркон 

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.

Возможные поломки

При длительном использовании мембрана может лопнуть

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

Распространенные неисправности:

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

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

Краткий обзор производителей расширительных баков

При выборе бака необходимо в первую очередь обращать внимание на вместительность: так, 100-литровый мембранный бак обойдется вам примерно в 5000 рублей, а 50-литровый будет стоить наполовину дешевле.

К наиболее известным европейским производителям относятся Aquasystem, Reflex (Германия), Elbi, среди отечественных можно выделить расширительные баки компании «Джилекс». Первые могут предложить на выбор автоматизированную установку, вторые – изделия из нержавеющей стали, а вот компания Elbi славится тем, что может производить баки для систем отопления нестандартных конфигураций под заказ. Отечественных производителей отличает более приемлемая цена данного продукта.

Если вы приобретаете бачок у того или иного производителя, обязательно уточняйте возможность замены комплектующих, а также их цену.

Советы по выбору мембранного бака

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.

Нюансы подбора расширительного бака для системы отопления

В автономной отопительной системе обязательно присутствует расширительный бак для отопления, или компенсатор. Его функция заключается в компенсации избыточного давления, которое возникает в системе при расширении теплоносителя вследствие нагрева. При быстром повышении температуры жидкий теплоноситель расширяется и возникает скачок давления, так называемый гидравлический удар. Он может разрушить элементы трубопровода и соединительной арматуры. Другие названия расширительного устройства: гидроаккумулятор, экспансомат.

Общие рекомендации по подключению мембранных расширительных баков

1. Устройство следует располагать в месте, обеспечивающем беспрепятственный доступ к остальному оборудованию. Это необходимо предусмотреть для случаев возникновения аварийной ситуации или во время замены/ремонта бака и подключаемых труб. Также понадобится и запорная/отключающая арматура – она исключает случайные закрытия емкости;
2. Размер подключений трубопроводов не должен превышать размер патрубка;
3. На линии подключения между запорной арматурой и патрубком бака следует установить дренажный вентиль для слива воды;
4. Необходим постоянный контроль за изменениями температурных перепадов, поэтому всю систему желательно оснастить дополнительными температурными датчиками, манометрами, а также предохранительным клапаном.

Важно: обратные клапаны и фильтры-сетевики не устанавливаются на линии подключения бака к системе отопления, однако в этом месте необходимо поставить предохранительный клапан.

Бак следует устанавливать с той стороны, где находится циркуляционный насос, однако следует учесть, что этот участок должен быть «пустым», т.е. не иметь препятствий, вызывающих гидравлическое сопротивление в системе (открытой или закрытой).