Как выбрать и подключить мембранный расширительный бак

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.

Устройство и принцип работы

Конструкция и принцип действия устройства становятся ясны уже из названия «мембранный бак».

Представляет он, герметично закрытую металлическую емкость, которая разделена на 2 камеры эластичной мембраной.

В одной из них – пневмокамере, содержится воздух или газ под давлением. В другую гидрокамеру поступает теплоноситель (про пластиковые резервуары для воды написано здесь).

Работает устройство следующим образом:

• в состоянии равновесия, давление воздуха в пневмокамере компенсирует давление жидкости в системе отопления, объем гидрокамеры и теплоносителя в ней минимальны;
• при увеличении давления жидкости в системе (в том числе, и при нагревании) увеличивается давление в гидрокамере, куда начинает поступать избыток теплоносителя;
• за счет эластичности мембраны происходит уменьшение объема пневмокамеры, сопровождающееся ростом давления газа в ней;
• как только увеличение давления в пневмокамере скомпенсирует рост давления в гидрокамере система снова приходит в равновесие.

При уменьшении давления теплоносителя в магистралях системы отопления протекают обратные процессы.

Сжатый в пневмокамере воздух (газ) расширяется, вытесняя жидкость из гидрокамеры в систему до тех пор, пока разница давлений не будет скомпенсирована.

Такая герметичная конструкция исключает контакт теплоносителя с воздухом, что существенно снижает вероятность развития коррозионных процессов не только в самом баке, но и в других элементах системы отопления – котлах, трубопроводах и т.д.

Кроме того, экспанзоматы (герметичные расширительные баки) в соответствии с СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» комплектуются предохранительными клапанами (клапанами безопасности), которые позволяют ограничить максимальное давление в системе на допустимом по условиям эксплуатации уровне.

За счет этого, расширительный бак выполняет функции устройства защиты для элементов отопительной системы.

3 Принцип работы

Для каждой системы давление газа настраивается согласно инструкции к прибору. Вид мембраны на эффективность работы устройства не влияет. Но если она относится к баллонному типу, в бачок можно поместить больше теплонесущей жидкости. Принцип работы мембранного расширительного бака системы отопления у конструкций разного вида не отличается:

• если давление воды растет вследствие расширения, то мембрана растягивается;
• затем она сжимает газ, находящийся с другой стороны, и позволяет остаткам теплоносителя попасть внутрь;
• когда давление в сети падает, происходит остывание, и осуществляется обратное действие.

Постоянное давление регулируется автоматически. Чтобы система работала стабильно, нужно правильно выбрать бачок и произвести расчеты. Нужное давление не сможет образоваться, если бак окажется больше, чем нужно, а если он будет меньше, то может не вместить в себя излишки жидкости. Это способно вызвать аварию.

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.

Как подобрать

1. По каким параметрам нужно подбирать бачок для вашей отопительной системы?

Ключевой параметр — объем. Он должен превышать увеличение объема теплоносителя при нагреве с минимальной до максимальной рабочей температуры, чтобы исключить срабатывания предохранительного клапана или, того хуже, возможное повреждение контура.

Помимо того, стоит уточнить тип мембраны (тарельчатая или грушевидная). При разрыве грушевидной мембраны вы можете заменить только ее, а вот при повреждении тарельчатой приходится менять корпус бака.

Грушевидная и тарельчатая мембраны.

1. Как своими руками рассчитать минимальный объем бака мембранного типа?

С высокой точностью она вычисляется по формуле V=(Vот х E)/k.

В ней:

• V — объем бака;
• Vот — суммарный объем воды или антифриза в системе отопления;
• Е — коэффициент расширения жидкости;
• k — коэффициент эффективности мембранного бака.

Формула требует нескольких комментариев.

В сбалансированной системе отопления количество теплоносителя примерно равно 15 литрам на 1 киловатт мощности отопительного котла. Более точно его можно узнать, заполнив контур водой и слив ее через сбросник в любую мерную тару (ведро, канистру и т.д.).

Для точного измерения объема контура слейте воду из него в любую мерную тару.

Коэффициент расширения воды при нагреве до максимальной в отопительном контуре температуры в 95С берется равным 4%, или 0,04. Если в воду для понижения температуры ее замерзания добавляется пропиленгликоль, на каждые 10% его объема коэффициент расширения тоже увеличивается на 10%.

Так, при содержании пропиленгликоля в теплоносителе, равном 20%, коэффициент будет равен 4%*1,2=4,8% (или 0,048), при 40% — 4%*1,4=5,6%, или 0,056.

Добавка пропиленгликоля увеличивает тепловое расширение жидкости в контуре.

Эффективность бака рассчитывается по формуле k=(PV-PS)/(PV+1).

В ней:

PV — предел рабочего давления (обычно 2,5 кгс/см2);

Универсальная (для любой жидкости) схема расчета давления в зависимости от высоты контура.

Давайте попробуем рассчитать минимальный объем бака для следующих вводных:

• Мощность котла — 24 КВт;
• В качестве теплоносителя используется смесь из 80% воды и 20% пропиленгликоля;
• Высота контура над бачком равна 5 метрам.

Объем теплоносителя из расчета 15 литров на киловатт мощности котла будет равным 15*24=360 литров.

Коэффициент расширения смеси пропиленгликоля и воды равен 4%*1,2=4,8%, или 0,048.

Давление зарядки бака равно гидростатическому давлению в контуре — 0,5 кгс/см (5 метров высоты, помните?).

Чтобы уменьшить заводское давление, достаточно прижать золотник отверткой. Для накачки бачка используйте обычный велосипедный насос.

При максимально рабочем давлении в 2,5 кгс/см2 коэффициент эффективности — (2,5-0,5)/(2,5+1)=0,57.

Подставляем значения в формулу:

V=(360*0,048)/0,57=30,3 литра.

Еще один пример расчета.

1. Можно ли упростить расчет?

Избыточный объем бака ничем не повредит функциональности отопительной системы, поэтому часто используется упрощенная инструкция по вычислению его объема: бак берется равным 10% объема теплоносителя в системе.

1. Каковы признаки недостаточного объема бака?

Самый верный признак — срабатывание предохранительного клапана при выходе системы отопления на рабочие температуры. Бачок не обязательно менять на устройство с большим объемом: можно просто дополнить контур вторым бачком.

Признак недостаточного объема бачка — срабатывание предохранительного клапана.

Правила эксплуатации баков аккумуляторов холодной воды

После установки необходимо отрегулировать реле давления на баке для срабатывания (вкл./выкл.) НС. Большой пружиной с гайкой – нижний предел (отключения), малой – отметку включения, разницу между мин. и макс. значением.

Пружины регулируют, поворачивая гайки ключом. По ч. с. – сжатие, увеличение порога вкл.; против ч. с. – ослабление, снижение отметки срабатывания. Схема настройки:

1. Проверяют манометром, если нужно, накачивают бак гидроаккумулятор или спускают.
2. Гайку большой пружины поворачивают в нужном направлении.
3. Открывают смеситель, напор понижается, в определенный момент срабатывает помпа. Отметку стрелки манометра фиксируют.
4. Разницу значений и точку отключения регулируют более чувствительной малой пружиной. Поворачивают на половину или четверть оборота.
5. Краны должны быть закрытыми, насос включен. Манометр покажет, когда контакты размыкаются (помпа при этом выключится). Если больше 3 атм., пружину следуют ослабить.
6. Делают слив, снова запускают ГА, процедуру повторяют до достижения нужных параметров.

От разницы (включение – выключение) зависит выдавливаемый объем жидкости, чем она больше, тем гидроаккумулятор эффективнее, но изнашивается мембрана, работа может быть некомфортной. Система стабильная при минимальном зазоре в 0,5 бар, для частного жилья рекомендуют 1 – 1,5 атм. Данная величина учитывается при определении Pmin.

Заводская регулировка датчика давления (реле) отображена в паспорте устройства, это основа. Средняя отметка старта: 1,4 – 1,8 бар, отключения: 2,5 – 3 бар.

Максимум для срабатывания P_max исчисляется по характеристикам насоса – значение напора делят на 10. Результат корректируется из-за изменений, связанных с износом. Рекомендовано принимать верхний предел на 30% ниже напора.

Рекомендации по использованию:

• первичное заполнение производят медленно, чтобы резкий поток не повредил мембрану. Перед заполнением надо полностью удалить воздух из части, куда подают жидкость;
• раз в 3 месяца делают осмотр, проверку манометром значений реле. Отклонения свидетельствуют о неисправностях, негерметичности гидроаккумулятора, а чаще об износе резинового вкладыша. Самостоятельно заменить грушу можно своими руками, но если действует гарантия, лучше использовать сервисное обслуживание. Защитная окраска должна быть целой, при обнаружении сколов ее надо восстановить;
• обеззараживание воды в баке делается, если происходит застаивание, образуется налет, а это наблюдается, если есть рассинхрон с НС из-за неправильно установленных пределов вкл./выкл. или выбран чрезмерно большой объем (еще одна причина ставить накопители для резерва). Обычно помогает пропуск воды или более основательная процедура: разбор ёмкости и чистка от налета.

Поломки гидроаккумулятора:

• порвана мембрана (решение – замена):
  • кран «плюется»;
  • манометр фиксирует резкое снижение;
  • на ниппеле или воздушном клапане обнаруживается течь после стравливания;
• эти же признаки характерны при нарушении герметичности самого сосуда, он редко когда подлежит ремонту – его заменяют полностью. Но также проблема может быть во фланце. Проверяют плотность прилегания, часто наблюдается ослабление крепежа, повреждения материала детали (подтянуть болты, поставить новый уплотнитель, заменить);
• часто включается помпа – разрыв мембраны или недостаточное количество бар (делают подкачку);
• низкий напор жидкости – нужна подкачка.

Установка

Монтаж расширительного бака осуществляется на любом участке отопительной системы, но предпочтительной является его установка перед насосом принудительной циркуляции. Монтаж может быть выполнен как с верхним, так и с нижним подключением.

Если в процессе работы окажется, что проектировщик допустил ошибку и принятого объема бака недостаточно для компенсации теплового расширения жидкости, вместо замены экспансомата на более объемный осуществляется монтаж второго бака меньших размеров.

В случае установки в системе отопительного котла со встроенным расширителем монтаж отдельного бака может не потребоваться. Также при рассмотрении различных вариантов установки следует помнить, что для снижения теплопотерь лучше выбирать то крепление, при котором подводящая магистраль будет иметь наименьшую длину.

Выбор схемы открытого теплоснабжения

Установка котла в открытой отопительной системе

На первом этапе проектирования важно правильно подобрать схему открытой системы отопления с насосом. Она зависит от параметров дома, требуемого теплового режима работы теплоснабжения и финансовых возможностей

Рассмотрим основные параметры, которые напрямую будут влиять на выбор и дальнейший расчет открытой системы отопления:

• Общая площадь отапливаемых помещений. Если эта характеристика меньше 60 м² — можно устанавливать гравитационную систему ;
• Этажность дома и высота потолков. Для гравитационной системы обязательным условием является наличие разгонного стока. Без него может появиться воздух в открытой системе отопления и ухудшится циркуляция;
• Расчетный тепловой режим работы. Для низкотемпературного применяется открытая система отопления с циркуляционным насосом. В противном случае небольшое расширение воды не создаст необходимую циркуляцию.

Только после тщательного анализа этих показателей, а также расчета тепловых потерь в доме можно решить — поставить отопление открытого типа с насосом или без него.

Лучше всего вычислять тепловые потери здания с помощью специализированных программ. Их демо-версии распространяются бесплатно.

Гравитационная отопительная система

Главным отличием гравитационной от остальных является полное отсутствие каких-либо механизмов для принудительного движения жидкости по трубам. Т.е. это процесс осуществляется только за счет температурного расширения горячей воды.

Для корректной работы теплоснабжения в обязательном порядке устанавливается разгонный стояк. Он монтируется непосредственно после котла и располагается вертикально. Его высота должна быть не менее 3,5 м. Если это условие не выполнить — то нагретая жидкость, идущая от котла для открытой системы отопления, не будет иметь достаточной скорости.

Помимо этого фактора необходимо учитывать такую специфику организации открытой системы отопления с естественной циркуляцией:

• Обязательный уклон труб. Подающая магистраль от стояка должна быть наклонена в сторону отопительных приборов. Обратная – к котлу. Уровень наклона – 1 см на каждый метр;
• Котел располагается в самой низкой точке схемы;
• Для нормальной работы нужны расширительные баки открытого типа для систем отопления. Они также монтируются для схем с принудительной циркуляцией.

Устанавливать электрокотел для открытой системы отопления гравитационного типа не рекомендуется. Так же, как и газовый аналог. Это объясняется высокой вероятностью появления воздушных пробок, которые могут привести к перегреву теплообменника.

Для увеличения эффективности работы в открытой схеме отопления с естественной циркуляцией диаметр трубы разгонного стояка должен быть на 1 размер меньше, чем сечение основной магистрали.

Принудительная циркуляция в отоплении

Схема открытой системы с насосом

В последнее время владельцы частных домов и дач модернизируют отопительную систему, устанавливая всего лишь один компонент – насос. Он предназначен для улучшения циркуляции теплоносителя.

В целом обустройство открытой системы отопления с циркуляционным насосом ничем не отличается от вышеописанного

Важно правильно выбрать место установки насоса. Он монтируется на обратной трубе перед ее входом в котел отопления

Оптимальное расстояние должно составлять 1,5 м.

Схема насосного узла

Для этой схемы открытого отопления необходимо учитывать следующие моменты:

• Насос устанавливается на байпасе. Это необходимо для обеспечения циркуляции воды в случае его поломки или отключения электричества;
• Обязательно монтируется обратный клапан. Он предотвратит появление эффекта обратной циркуляции;
• Во время монтажа учитывается направление движения теплоносителя.

Преимущество использования схемы отопления открытого типа с насосом заключается в уменьшении инертности системы. Из-за увеличения циркуляции батареи и радиаторы будут нагреваться быстрее.

Для открытой схемы отопления с циркуляционным насосом следует рассчитать его параметры – напор и производительность.

Инструкция по наладке оборудования

Первым делом определяем величину внутреннего давления бака. Оно должно составлять 1,5 атм, но при хранении или транспортировке произошла протечка, спровоцировавшая понижение данного показателя. Давление проверяется манометром, он может быть пластиковый, механический автомобильный, электронный – дорогой. Материал определяет стоимость и точность прибора.

Для нормального функционирования сантехники и бытовых приборов давление в мембранном баке должно быть в пределах 1,4-2,8 атм. Если исходное давление в баке оказалось ниже 1,4-1,5 атм, его нужно повысить путем подкачки воздуха в соответствующую камеру резервуара и настроить реле давления. Для этого открыть крышку и при помощи большой гайки P настроить максимальный показатель давления, а при помощи малой гайки ∆P – минимальный.

Технические рекомендации

установки мембранного бака

Прежде чем приступить к подсоединению гидроаккумулятора в систему водоснабжения следует:

• Тщательно изучить прилагаемую к оборудованию инструкцию.
• Провести технические расчеты давления и сравнить с указанными в нормативном справочнике по эксплуатации.
• Чтобы качественно провести установку, нужен ключ для разъемных соединений и труб из пластика, нужного размера гаечный ключ.
• Для крепления оборудования большого объема понадобятся специальные кронштейны.

Обратите внимание! Замеры и расчеты эксплуатируемого оборудования должен проводить высококвалифицированный специалист. От точности выполненных расчетов и замеров зависит качество работы системы водоснабжения. Многолетний опыт использования для водоснабжения мембранных баков показал, что горизонтальные модели являются лучшим вариантом

Если у вас подключен погружной насос, приобретайте и устанавливайте вертикальные гидроаккумуляторы

Многолетний опыт использования для водоснабжения мембранных баков показал, что горизонтальные модели являются лучшим вариантом. Если у вас подключен погружной насос, приобретайте и устанавливайте вертикальные гидроаккумуляторы.

Как обслуживать

1. Нужно ли мембранному бачку какое-то обслуживание?

Самое простое:

Два раза в год в закрытой системе нужно проверить давление по штатному манометру. При его падении необходимо вскрыть бачок и проверить состояние мембраны. Если она не имеет видимых дефектов, стоит частично сбросить теплоноситель и проверить давление зарядки бака;

Падение давления говорит о разгерметизации отопительного контура или о повреждении мембраны расширительного бачка.

Для накачки (зарядки бачка) по возможности используйте инертный газ. Если это проблематично — выберите для накачки обычным воздушным насосом день без осадков: чем выше влажность воздуха, тем быстрее будут ржаветь стальные стенки емкости.

Процесс установки расширительного бака

Теперь разберёмся, как установить расширительный бак в системе отопления

Существует важное правило подсоединения устройства: бак должен быть подключен к магистрали отопительной системы при помощи отсекающего шарового крана с американкой. Такой принцип монтажа дает возможность при необходимости в любой момент перекрыть движение воды в системе, снять неисправной мембранный бак и установить новый

В противном случае пришлось бы дожидаться остывания теплоносителя и демонтировать часть обвязки. В идеале на подводку устанавливают тройник, а также второй кран – в этом случае перед тем, как снять расширительный бак, его можно опустошить в подставленную емкость.

Подвешивая расширитель вниз головой, при неисправности мебраны узел выйдет из строя сразу

Как правильно ориентировать мембранный расширительный бак в пространстве? Резервуар устанавливают воздушной камерой вверх или вниз, располагают емкость «на боку». С точки зрения эксплуатационных характеристик это не имеет особого значения, так как в любом случае устройство будет исправно выполнять свои функции.

Однако стоит учесть такой момент: если воздушный отсек располагается снизу, то подача теплоносителя осуществляется сверху, и пузырьки растворенного в нем воздуха будут подниматься в трубопровод и удаляться при помощи воздушного крана. В противном случае в «водяном» отсеке мембранного бака со временем сформируется воздушный пузырь.

В свою очередь, при расположении бака воздушной камерой вверх продлевается срок его службы. Со временем, от постоянного контакта с горячей водой, полимерная мембрана теряет герметичность, в ней появляются трещины. Если воздушная камера расположена внизу, то вода сразу начинает просачиваться в воздушный отсек, что быстро выведет расширительный бак из строя, при этом воздух будет проникать в теплоноситель. При расположении воздушной камеры сверху, диффузия воды через трещины происходит во много раз медленнее, и устройство способно проработать значительно дольше.

Полезные советы:

• Если рядом с расширительным бачком и вентилем, благодаря которому происходит подпитка отопительной системы из водопровода, смонтировать манометр, он позволит контролировать давление в системе, чтобы вовремя стравить излишки, если золотник предохранительного клапана залип и не срабатывает автоматически.
• Часто повторяющийся сброс клапаном давления свидетельствует о том, что емкость расширительного бачка выбрана неправильно. Вместо того чтобы менять его на более вместительный резервуар, достаточно параллельно подсоединить второй бак.
• Замена имеющегося расширительного бака на более объемный или подсоединение второго также потребуется, если воду в системе решено заменить антифризом. Это связано с тем, что незамерзающие теплоносители отличаются более высоким коэффициентом температурного расширения.

Если отсутствует манометр, следует контур расширительной ёмкости снабдить группой безопасности

Настройка

Перед подключением резервуара и заполнением его теплоносителем, требуется проверить уровень давления в воздушной камере емкости – оно должно соответствовать давлению в системе отопления. С этой целью следует снять или отвинтить пластиковую заглушку, которая закрывает золотник (аналогичный тем, что устанавливаются в автомобильные камеры). При помощи манометра необходимо измерить давление и подогнать его под показатели отопительной системы. Для этого подкачивается насосом воздух или наоборот, стравливается путем нажатия на шток золотника.

После окончания настройки следует открыть кран и заполнить теплоносителем всю систему. Затем запускается котельный агрегат.

Этап настройки не требуется, если заводское давление в воздушном отсеке расширительного бака соответствует необходимым параметрам. Производители некоторых марок оборудования указывают на упаковке уровень давления в резервуаре, что дает возможность подобрать при покупке вариант, который будет являться оптимальным.

Заключение

Правильно установить расширительный бак, подготовить настраиваемый мембранный резервуар к работе можно самостоятельно, без помощи специалиста. Полученный опыт в дальнейшем может пригодиться, если потребуется оперативно установить источник проблем, связанных со снижением или скачками давления в системе, из-за которых гаснет пламя горелки. В таких случаях рекомендуется в первую очередь тщательно осмотреть систему на наличие протечек теплоносителя и измерить давление в воздушной камере мембранного резервуара.

Видео по теме:

Монтаж устройства

Установку выполняют таким образом, чтобы впоследствии можно было беспрепятственно проводить его техобслуживание.
Новый бак, как правило, имеет избыточное начальное давление газа, которое распространяется по всему объему. Прежде чем выполнить установку расширительного бака, необходимо накачать его на предварительно рассчитанное давление.

Мембранный бак следует монтировать перед разветвлением водопровода. Необходимо обеспечить слив воды и подпитку системы. В комнате должна поддерживаться плюсовая температура.

Недопустимы дополнительные нагрузки на бак! Если емкость имеет объем от 8 до 30 л, то разрешен настенный крепеж. При больших объемах оборудование ставят на ножки.

https://youtube.com/watch?v=mPFLIDcfddw

Для предотвращения электролитической коррозии следует провести заземление.

Настройка прибора

Чтобы не задаваться вопросом, как проверить давление, целесообразно на выходе установить манометр. Для удаления излишков воздуха рационально дополнить оборудование автоматическим клапаном.

Набор необходимого давления осуществляют в строгой последовательности. Сначала сбрасывают давление через ниппель или с помощью компрессора. Затем подключают прибор к системе отопления и заполняют ее водой. Процесс не прекращают, пока давление в системе и баке не станет одинаковым.

Некоторые специалисты рекомендуют устанавливать после разъемного соединения тройник. В его ответвление вставляют кран, через который можно будет осуществить быстрый слив системы в случае аварийной ситуации.