Мембранный расширительный бак

Критерии выбора

Для долгосрочной эксплуатации специалисты рекомендуют приобретать модели с грушей. Мембранные гидроаккумуляторы более подвержены коррозии, так как мембрана не способна изолировать стенки корпуса от воздействия воды. Однако для моделей с грушей ремонт более сложен, чем для мембранных аналогов. Выбирая накопитель, также нужно учитывать и будущий расход воды.

Если пользователей будет больше, то и гидроаккумулятор требуется соответствующий. Перед установкой необходимо учесть следующее:

• количество пользователей;
• количество водоразборных точек;
• количество бытовых сантехнических приборов;
• наличие нагревательных элементов.

Обе процедуры обладают примерно одинаковой сложностью и сопоставимыми затратами на оборудование.

Нужен ли запас емкости

Многие люди полагают, что одна из задач аккумулятора – это создание резерва воды. Однако это не так и функции устройства, абсолютно другие. Конечно, небольшой запас по емкости нужен – бывают случаи, когда потребление воды может увеличиться. К тому же, немного увеличенный объем положительно скажется на работе всего оборудования.

Однако, учитывая цену, переплачивать лишние деньги за дополнительную емкость не нужно. Для этих целей предназначены специальные пластиковые резервуары, которые встраиваются в систему водопровода.

Тем более, если в будущем планируется увеличение точек потребления – можно купить дополнительный гидробак. Их общий объем будет суммироваться. Например, если в системе установлено два устройства на 40 и 80 литров, то общая рабочая мощность получится 120 л.

Оптимальное давление

Чтобы ГА хорошо справлялся со своими задачами, в нем должно быть правильно выставлено давление. Вообще, расчет необходимой величины делается исходя из того, что на каждые 10 метров подъема, требуется 1 атмосфера. К тому же, еще одна атмосфера, обеспечивает нормальное давление в системе водопровода.

Например:

• гидроаккумулятор установлен в подвале, а до самой верхней точки получается расстояние в 6 метров;
• таким образом, 0.6 атмосфер потребуется для подъема воды и еще одна для работы;
• т. е. рабочее значение будет составлять 1,6 атмосфер.

При установке необходимо сразу же проверить это значение, и если оно ниже нормы, то закачать в бак воздух. Также, нужно правильно настроить реле давления. Ведь от этого будет зависеть частота включения насоса и напор воды в системе.

Принцип действия расширительного бака

Принцип действия компенсирующего устройства прост, в нем нет никаких сложных технических решений. Однако малейшая ошибка в расчете может повлечь за собой выход из строя отопительной системы в целом.

Внутреннее пространство бака разделено на две части эластичной мембраной. Верхняя полость называется воздушной – в нее закачивается воздух. Цель этой операции – создать начальное давление в емкости. Вода из системы подается в нижнюю полость. Как только мембрана займет устойчивое положение – ляжет на поверхность жидкости, система может считаться готовой к работе.

Принцип работы закрытого расширительного бака

Разогретый теплоноситель расширяется, и его избыток поступает в бак, смещая мембрану в сторону воздушной камеры. Как только вода начинает остывать, мембрана под давлением воздуха возвращается в исходное положение, поддерживая тем самым заданное давление в системе отопления.

Слишком большой расширительный бак не в состоянии создать нужнее давление в системе. Недостаточная вместимость компенсирующего устройства не позволит принять весь избыток расширенной воды.

Поэтому так важно правильно рассчитать оптимальный объем этого важного элемента автономной отопительной системы

Расширительный бак для отопления открытого типа: характеристика устройства

Открытый расширительный бак для отопления имеет простую конструкцию в виде прямоугольной или цилиндрической емкости, оснащенной крышкой, которая предотвращает попадание частиц грязи в систему. Расширитель должен иметь патрубок, к которому будет подводиться труба от системы отопления. Емкость также должна быть оснащена сливным краном, который понадобиться для отведения жидкости в канализацию, в случае накопления ее в больших объемах.

Для безопасной эксплуатации расширительный бак должен иметь переливную трубу для отведения лишней воды в сливную сеть в случае переполнения бака. Также к нему должна быть подведена труба водоснабжения для пополнения системы отопления водой.

Расширительные баки для отопления открытого типа могут быть изготовлены из любого материала. Это может быть листовая сталь, нержавейка или пластик. Главным условием является то, что он должен быть термостойким, поскольку теплоноситель нагревается до высоких температур.

Строение расширительного бака мембранного типа: 1 – металлический корпус, 2 – патрубок, 3 – мембрана между двумя камерами бака, 4 – камера, заполняемая теплоносителем, 5 – воздушная камера, 6 – ниппель

Принцип работы расширительного бачка системы отопления

Принцип работы бака заключается в следующем. Разогретая до значительной температуры жидкость начинает увеличиваться в объеме, тем самым способствуя повышению давления в системе. Излишки жидкости выдавливаются в расширительный бак, где она будет находиться до момента остывания, после чего самотеком возвратится обратно с систему отопления. Данный процесс выполняется циклично.

Расширительный бак для системы отопления открытого типа оснащен несколькими патрубками:

• для соединения расширительной трубы, через которую поступает теплоноситель;
• для циркуляционной трубы, что отводит воду из системы;
• контрольной трубы, предназначенной для регулировки наполненности системы и
• ликвидации из нее воздуха;
• переливной трубы, для удаления излишков жидкости.

Также конструкцией предусматривается запасной патрубок с краном, через который вода сбрасывается при ремонте системы.

Принцип работы расширительного бака системы отопления

В случае достижения жидкостью максимального уровня, вода будет поступать через переливную трубу в канализацию, в случае подключения к ней. Если на переливе установлен патрубок с краном, необходимо периодически проверять уровень воды в баке простым открытием запорной арматуры. При установке расширительного бака для отопления, его можно оснастить реле верхнего и нижнего уровней, которые могут подавать звуковой или световой сигнал, когда жидкость доходит до максимального уровня в точке перелива, или минимального.

Поскольку расширительный бак не является герметичным, часть жидкости, прибывая в контакте с воздухом, испаряется, что требует ее компенсации для нормальной работы системы. Это происходит при непосредственном участии человека, который должен контролировать объем воды в системе и, при необходимости, пополнять его.

Достоинства и недостатки открытого расширителя

Главными преимуществами расширительного бака системы отопления открытого типа является простота конструкции и полная автономность устройства, работа которого не зависит от работоспособности системы. Все процессы в нем происходят согласно естественному круговороту, без использования насосного и прочего оборудования. Также радует доступная цена расширительного бака для отопления открытого типа, которая стартует от 1500 руб.

К недостаткам такой емкости можно отнести:

• необходимость теплоизоляции бака для снижения потерь тепла;
• монтаж дополнительных трубопроводов, что портит эстетичный вид;

Расширительный бак имеет довольно простую конструкцию

• не герметичность резервуара;
• необходимость периодического пополнения воды в системе в результате испарения жидкости. Поскольку вода непосредственно контактирует с воздухом, это может стать причиной возникновения коррозии стальной емкости, что приведет к уменьшению теплоотдачи, появлению шума и снижению периода ее эксплуатации.

В частном доме расширительный бак отопления открытого типа устанавливается в чердачном помещении, лестничном проеме или специально оборудованном боксе, который устанавливается на крыше дома. При достаточной высоте здания его можно расположить внутри жилого помещения в санузле или хозкомнате.

Расширительную емкость устанавливают рядом с котлом отопления

Расчет объема мембранного бака

По одной из методик за требуемый объем расширительного сосуда принимается порядка 10% от суммарного объема циркулирующего в системе теплоносителя. Данный подход основывается на том, что показатели теплового расширения теплоносителя не превышают значения 0,08 при добавлении гликоля до 90% и нагревании до 100°С. Этот метод расчетов достаточно приблизительный, так как не берет в расчет давление в системе.

Для более точного определения требуемого объема бака рекомендуется воспользоваться формулой:

V = C*Bt/(1-( Pmin/Pmax)), где:

• С – объем теплоносителя;
• Bt – параметр теплового расширения теплоносителя;
• Pmin – начальное (настроечное) давление в сосуде;
• Pmax – допускаемое давление в системе (при котором происходит срабатывание предохранительного клапана).

Суммарный объем (С) используемого в системе теплоносителя рассчитывается по всем ее элементам. Это значение обычно приводится в технической части проекта отопления.

Значение параметра расширения жидкости (Bt) зависит от ее состава и температуры. В отопительных системах индивидуальных домов в качестве теплоносителя в основном применяется вода, но для улучшения характеристик можно добавить гликоль. Табличное значение параметра приведено в специальной литературе либо на тематических интернет-порталах.

Значение настроечного давления (Pmin) принимается равным значению начального давления в системе при не нагретом теплоносителе.

Максимальное давление (Pmax) ограничивается наименьшей из всех величиной, допускаемых для отдельных узлов. Это значение определяет момент включения предохранительного клапана.

Полученная расчетная величина (V) характеризует прибавление объема жидкости при ее нагревании.

Расширитель подбирается исходя из полученной расчетной величины и коэффициента заполнения. Этот коэффициент можно определить по специальным таблицам в зависимости от начального и наибольшего давления, которые легко можно отыскать в специальной литературе.

Рекомендации по установке

Устанавливая мембранный расширительный бак в систему отопления, следует учесть следующее:

• окружность патрубка обычно равна 3/4, поэтому в «обратке» следует предусмотреть наличие совпадающего резьбового канала;
• проведению работ не должны мешать части системы либо посторонние предметы;
• нужно полностью исключить любую нагрузку на расширительный бак для водоснабжения или отопления;
• рекомендуется использовать прокладки из паронита, обладающие требуемой устойчивостью к воздействию повышенных температур и давления;
• для регулирования и поддержания давления в газовом отсеке следует непременно оборудовать расширитель воздушным клапаном.

Всякий раз после включения закрытой системы на мембрану действует высокое давление, по этой причине как минимум один раз в 2 года необходима проверка состояния мембраны и при необходимости ее замена.

Какие бывают мембраны для бака

Устанавливая мембранные расширительные баки для отопительных систем необходимо постараться избегать серьезных ошибок, приводящих к некорректной работе оборудования.

Самая серьезная из них – это неверное указание максимального давления в газовом отсеке. Оно должно составлять 85-90% от критического, иначе мембрана перестанет расширяться по направлению к отсеку, что чревато прорывом труб и выходом из строя батарей отопления. Лучшее решение такой проблемы — установка рабочего поверенного манометра.

Перед установкой бака следует убедиться в его отсутствии в котле. Если согласно расчетам его объема недостаточно, то можно установить дополнительный бак.

Особенности устройства и функциональное назначение

В первую очередь потребителей интересует, для чего нужен расширительный бак для водоснабжения. Он предназначается для поддержания оптимальной величины давления в системах водообеспечения.

Чаще всего для надежного водоснабжения используют закрытые устройства мембранного типа, представляющие собой резервуар, внутри которого имеется резиновая диафрагма. Это изделие делит мембранный расширительный бак для водоснабжения на водную и воздушную части.

После запуска системы подачи воды, при помощи электрического насоса водный отсек заполняется жидкостью. Одновременно объем воздушной камеры уменьшается. При эксплуатации мембранного бака для систем водоснабжения, чем выше будет давление, тем меньше воздуха останется в резервуаре.

Повторение цикла выключения-включения происходит много раз автоматически. Для проверки давления в системе водоподачи пользуются манометром, установить который можно непосредственно на резервуаре. Работу бака настраивают, подобрав для него оптимальный диапазон рабочего давления.

Смонтированный в системе водоснабжения расширительный бачок с мембраной одновременно выполняет несколько важных функций:

1. Поддерживает давление при отключенном насосе.
2. Защищает конструкцию подачи воды от возникновения гидравлического удара – его способен спровоцировать перепад напряжения в сети или проникновение в трубопровод воздуха.
3. Сохраняет некоторый объем воды под давлением.
4. Защищает насосное оборудование от преждевременного износа.

Выбор мембранного бака

Чтобы подобрать наиболее оптимальный расширительный бак для системы отопления в вашем доме, следует учесть несколько рекомендаций, которые дают специалисты.

Если в вашем жилище смонтирована схема с естественной циркуляцией, то наиболее оптимальным вариантом станет — расширительный бак открытого типа. Открытую емкость можно как приобрести, так и изготовить собственноручно. Главное, произвести правильные вычисления объема бака.

Расширительный (мембранный) бак на отопление 24 л

Вопрос с выбором мембранного расширительного бака немного сложнее. Выбирая емкость, главное не спутать бачок для отопления с гидроаккумулятором для водоснабжения. Внешних различий у этих емкостей практически нет, поэтому будьте внимательны и обязательно читайте надписи на шильдике. На отопительном баке будет указана рабочая температура до 120°С и давление до 3 Бар. На гидроаккумуляторе температура до 70°С и давление до 10 Бар.

Помимо вышеописанного, выбирая расширительный бак для системы отопления, следует обратить внимание на такую составляющую, как возможность заменить “грушу” в случае ее поломки. Габариты устройства выбираются только после предварительного расчета бака закрытого типа

Котел — какой выбрать

Так как закрытая система отопления частного дома может работать в автономном режиме, имеет смысл установить отопительный котел с автоматикой. В таком случае, настроив параметры, вам нет необходимости к этому возвращаться. Все режимы поддерживаются без вмешательства человека.

Самые удобные в этом плане газовые котлы. У них есть возможность подключения комнатного термостата. Выставленная на нем температура поддерживается с точностью до одного градуса. Упала она на градус, котел включился, нагревая дом. Как только сработал термостат (температура достигнута), работа останавливается. Комфортно удобно, экономно.

В некоторых моделях есть возможность подключения погодозависимой автоматики — это наружные датчики. По их показаниям котел корректирует мощность работы горелок. Газовые котлы в закрытых системах отопление — хорошее оборудование, которое может обеспечить комфорт. Жаль только, что газ есть не везде.

Двухтрубная закрытая система отопления в доме на два этажа (схема)

Не меньшую степень автоматизации могут дать электрические котлы. Кроме традиционных агрегатов на ТЭНах не так давно появились индукционные и электродные. Они отличаются компактными размерами и малой инерционностью. Многие считают, что они более экономичны, чем котлы на ТЭНах. Но и этот видотопительных агрегатов далеко не везде можно использовать, так как перебои с электроэнергией в зимнее время — частое явление во многих регионах нашей страны. А обеспечить электроэнергией котел мощность. в 8-12 кВт от генератора — дело очень непростое.

Более универсальны и независимы в этом плане котлы на твердом или жидком топливе. Важный момент: для установки котла на жидком топливе обязательно отдельное помещение — это требование пожарной службы. Котлы на твердом топливе могут стоять в доме, но это неудобно, так как во время топки с топлива падает много мусора.

Современные котлы на твердом топливе хоть и остаются оборудованием периодического действия (то разогреваются при топке, от остывают, когда закладка прогорела), но и они имеют автоматику, которая позволяет поддерживать в системе заданную температуру, регулируя интенсивность горения. Хотя степень автоматизации и не столь высокая, как у газовых или электрических котлов, но она есть.

Пример закрытой системы отопления с индукционным котлом

Не очень распространены в нашей стане котлы на пеллетах. Фактически это тоже твердое топливо, но котлы этого типа работают в непрерывном режиме. В топку автоматически подаются пеллеты (пока не закончен запас в буркере). При хорошем качестве топлива, чистка золы требуется один раз в несколько недель, а все параметры работы контролирует автоматика. Сдерживает распространение этого оборудования только его высокая цена: производители в основном европейские, и цены у них соответственные.

Немного о расчете мощности котла для систем отопления закрытого типа. Она определяется по общему принципу: на 10 кв. метров площади с нормальным утеплением берут 1 кВт мощности котла. Только брать «впритык» не советуют. Во-первых, бывают аномально холодные периоды, в которые вам может не хватить расчетной мощности. Во-вторых, работа на пределе мощности ведет к быстрому износу оборудования. Потому желательно мощность котла для системы брать с запасом 30-50%.

Требования к установке

Монтаж бака нельзя назвать сложной работой, поэтому можно обойтись и собственными силами.

Схема систем отопления открытого и закрытого типа

При установке нужно строго выполнять следующие требования:

не следует устанавливать бак в помещениях с отрицательной температурой;
установить бак можно в любой точке системы до разветвления;
особое внимание необходимо уделять надежности крепления, так как при наполнении бака жидкостью вес его значительно увеличивается;
все соединения должны быть герметичны;
не допускается применение герметиков, так как они ухудшают трение между корпусом и мембраной;
не рекомендуется размещение сосуда на выходной трубе сразу за котлом.

Типы расширительных мембранных баков

Производители выпускает два варианта таких резервуаров:

1. Со сменной мембраной. Их основная отличительная особенность заключается в возможности заменить данный элемент. Вынимают мембрану расширительного бака для водоснабжения посредством фланца, держащегося при помощи нескольких болтов. При этом необходимо помнить, что в приборах, имеющих большой объем, для стабильной работы данного элемента его дополнительно прикрепляют к ниппелю задней частью. Другой особенностью данного устройства мембранного бака для водоснабжения является то, что вода, наполняющая бак, находится в диафрагме, и не соприкасается с внутренней поверхностью емкости. За счет этого металлические элементы не подвергаются коррозии, а вода защищена от возможного загрязнения. В итоге период эксплуатации приборов значительно увеличивается. Продается такой расширительный бак для водоснабжения в горизонтальном или вертикальном варианте.
2. Со стационарной диафрагмой. В резервуарах данной конструкции внутреннее пространство разделено на две части прочно закрепленной диафрагмой, которая не подлежит замене. Когда мембрана в расширительный бак для водоснабжения выходит из строя, бачок приходится менять. В одной части резервуара находится воздух, а во второй – вода, напрямую соприкасающаяся с его внутренней поверхностью из металла, а это может вызвать коррозию. С целью недопущения разрушения стенок бака и загрязнения воды, его изнутри покрывают особым красящим составом. Но подобная защита не является долговечной. Выпускают резервуары со стандартной диафрагмой двух типов – горизонтального и вертикального.

Методика расчёта объёма расширительного мембранного бака для системы отопления:

Представленный ниже расчет предназначен для индивидуальных систем отопления и значительно упрощен.
Его точность составляет 10%. Мы считаем, что этого вполне достаточно

1. Определим, какой тип жидкости Вы будете использовать в виде теплоносителя. Для примера расчета в качестве теплоносителя мы возьмем воду.
Коэффициент температурного расширения воды принят равным 0,034 (это соответствует температуре 85oС)

2. Определим объем воды в системе. Приблизительно его можно рассчитать в зависимости от мощности котла из расчета 15 литров на каждый киловатт мощности .
Например, при мощности котла 40 кВт, объем воды в системе будет равен 600 литрам

3. Определим величину максимального допустимого давления в системе отопления.
Она задана порогом срабатывания клапана безопасности в системе отопления

4. Также в расчетах используется величина первоначального давления воздуха в расширительном баке Ро.
Давление Ро не должно быть меньше , чем гиростатическое давление системы отопления в точке расположения расширительного бака

5. Полный объем расширения V можно подсчитать по формуле:

V = (e x C) / (1 – (P_o/P_max))

Обслуживание расширительного бака

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

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

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

Показания манометров при правильной работе расширительного бака

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

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

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

Подбор устройства согласно расчету

Перед тем как приступить к расчету мембранника, нужно знать, что чем больше объем отопительной системы и выше максимальный температурный показатель теплоносителя, тем большего объема должен быть сам бак.

Существует несколько способов, по которым проводят расчет: обращение к специалистам в бюро по проектированию, проведение расчетов самостоятельно по специальной формуле или расчет при помощи онлайн калькулятора.

Формула

Расчетная формула выглядит так: V = (VL x E) / D, где:

• VL – объем всех магистральных деталей, включая котел и остальные нагревательные приборы;
• Е – коэффициент расширения теплоносителя (в процентах);
• D – показатель эффективности мембранника.

Определение объема

Самый простой способ определения среднего объема отопительной системы – по мощности обогревательного котла из расчета 15 л/кВт. То есть, при мощности котла 44 кВт объем всех магистралей системы будет равен 660 л (15х44).

Если в трубы залит антифриз, то прибегают к такому расчету:

• 10% — 4% х 1,1= 4,4 %;
• 20% — 4% х 1,1= 4,8% и т.д.

Показатель эффективности (D) основан на начальном и наибольшем давлении в системе, а также стартовом давлении воздуха в камере. Предохранительный клапан всегда настраивается на максимальное давление. Чтобы найти значение показателя эффективности, нужно провести следующий расчет: D = (PV — PS)/(PV+1), где:

• PV – максимальная отметка давления в системе, для индивидуального отопления показатель равен 2,5 бар;
• PS – давление зарядки мембранника обычно составляет 0,5 бар.

Теперь осталось собрать все показатели в формулу и получить окончательный расчет:

• VL = 15х44=660 л;
• D = (2,5 – 0,5) / (2,5+1) = 0,58;
• E = 4% = 0,04;
• V = (660×0,04) / 0,58 = 45,5 л.

Полученное число можно округлить и остановить свой выбор на модели расширительного бака начиная от 46 литров. Если в качестве теплоносителя будет использована вода, то объем бака будет составлять не менее 15% от вместимости всей системы. Для антифриза этот показатель равен 20%. Стоит отметить, что объем прибора может быть несколько больше расчетного числа, но ни в коем случае, не меньше.