Устройство расширительного бака мембранного типа

Содержание

Устройство расширительного бака мембранного типа

При нагревании теплоносителя в закрытых системах отопления создается повышенное давление. Жидкость при температуре 90°C увеличивается в объеме на 3,55%. Чтобы избыточное количество теплоносителя не испортило радиаторы или трубы, устанавливается мембранный бак для отопления. Предохранительная конструкция из металлической емкости и гибкой мембраны принимает излишки воды, возвращая показатели давления в норму.

Устройство и принцип работы мембранного бака

Расширительный бак – это герметичная металлическая емкость, внутренняя часть которой поделена на две части эластичной мембраной. Один отсек заполняется воздухом, во второй будет поступать вода при расширении. Корпус бачка выполняется из стали. От коррозии металл защищает порошковое окрашивание. По типу сетей отопления устройства делятся на две группы:

открытые;
закрытые.

Расширительный резервуар открытого типа должен находиться в наивысшей точке контура. Его делают из стали, наиболее распространенной является прямоугольная форма. Бачок служит для отвода излишков жидкости и воздуха, растворенного в ней. Конструкция его очень простая – в металлическую емкость с крышкой врезаны два патрубка – для поступления и отведения воды. Бачок часто устанавливают на чердаке. В холодном помещении его необходимо утеплить пенопластом. Плюсом открытой конструкции является простая эксплуатация и низкая стоимость.

Мембранные расширительные баки для систем отопления закрытого типа должны быть герметичными. Стальной резервуар рассчитан на долгосрочную эксплуатацию. Его рабочая деталь – эластичная мембрана. Она изготавливается из специальной термостойкой резины. В зависимости от вида бачка применяется мембрана баллонного или диафрагменного типа.

Принцип работы

В водяных системах отопления циркулирует жидкий теплоноситель. При нагревании он расширяется. Излишки через соединительный патрубок поступают в мембранный бак. Эластичная резина растягивается, один отсек заполняется жидкостью, а во втором сжимается воздух. После охлаждения воды в контуре давление уменьшается. Под действием сжатого воздуха мембрана выпрямляется и выталкивает жидкость обратно в систему.

Во время передвижения жидкость не контактирует с воздухом. Это снижает вероятность развития коррозии.

Виды мембранных баков

Чтобы система отопления работала с максимальной эффективностью, важно правильно выбрать мембранный бак.

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.

Достоинства и недостатки

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.

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.

Расчет объема

Параметры бачка должны позволить предотвратить рост давления при нагревании теплоносителя. Для примерного расчета системы емкостью до 150 л можно воспользоваться формулой: объем бачка – 10% от объема системы. В случае использования антифриза параметр увеличивается до 15%. Для вычислений потребуется емкость контура. Узнать параметр можно по водомеру в процессе заполнения системы. Также его высчитывают, сложив объем всех узлов, труб, радиаторов и котла. Для расчета существуют онлайн-калькуляторы.

Более точное значение даст вычисление по формуле: V = V1 x Bt/(1-(Pmin/Pmax)), где:

V – объем бачка;
V1 – объем жидкости в контуре;
Bt – коэффициент теплового расширения теплоносителя, находится по таблице;
Pmin – заводское давление в баке;
Pmax – максимальное давление в системе, определяется в момент срабатывания предохранительного клапана.

Правильно подобранный объем расширительного бака помогает продлить срок эксплуатации отопительной системы.

Требования и рекомендации по установке мембранного бака

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

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

Правила выбора оборудования

Основные характеристики мембранного бака, на которые ориентируются при покупке:

объем;
максимальное давление;
материал мембраны и корпуса;
рабочая температура.

Эти критерии обеспечат надежность работы отопления. Недостаточный или избыточный объем резервуара не позволит наладить нормальное давление в контуре. Тип и материал мембраны и корпуса влияют на срок эксплуатации оборудования. Качественная резина выдерживает большое количество циклов расширения и сжатия. Чтобы корпус не подвергался коррозии, он должен иметь защитное покрытие. Стоит учесть габариты изделия и продумать место монтажа. Специалисты советуют покупать изделия известных производителей. Низкая стоимость продукции часто является показателем использования низкосортных материалов.

Возможные поломки

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.

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.

Использование мембранного расширительного бака для отопления в домашних целях

В последнее время магистраль газопровода достигает все дальние уголки населенных пунктов. Это более дешевое топливо позволяет использовать его для водяного обогрева домов и квартир. Используемая автоматика дает возможность хозяевам освободиться от забот по поводу обеспечения тепла. Единственным слабым местом было использование открытого расширителя. Приходилось регулярно проверять уровень воды и добавлять ее по мере необходимости. Если поставить мембранный расширительный бак для отопления, то и эта проблема будет решена.

Назначение и особенности конструкции

Чем различаются мембранный и открытый расширители? Основное отличие заключается в строении. Расширители открытого типа дают воде возможность расширяться при нагревании, забирая излишки, а когда вода охлаждается – бачок ее возвращает. Однако у этой системы есть два существенных недостатка:

из-за открытой конструкции бак необходимо устанавливать выше уровня воды в системе отопления. Иногда его ставят на чердаке, и тогда его требуется утеплять;
открытая система позволяет нагретой воде испаряться, что приводит к уменьшению ее объема, тогда его требуется пополнять.

Бак мембранного типа в силу своих конструктивных особенностей лишен таких недостатков, кроме того, он позволяет жидкости не только менять свой объем, но и поглощает гидроудары при включении насоса. В отличие от расширителя открытого типа, которые устанавливаются только вверху, эти баки можно поставить в любом месте и на любом уровне.

Другое отличие заключается в объеме. Эти бачки, по сравнению со своими собратьями открытого вида, обладают большим объемом, поэтому для их крепления требуются более прочные основания. Обычно для этого используются стены или пол помещения.

Внимание! При креплении на горизонтальные поверхности необходимо убедиться в их прочности. Емкости с большим объемом выпускаются только в горизонтальном исполнении и устанавливаются на полу или подставке. Допускается устанавливать вместо одного бачка с большим объемом несколько с меньшим объемом, но их суммарная емкость не должна быть меньше расчетной.

Отличия от гидроаккумулятора

Не все баки закрытого типа являются расширителями. Такую же форму и конструкцию имеют гидроаккумуляторы. Чтобы отличать один вид от другого их окрашивают в разные цвета: расширители окрашивают в красный цвет, гидроаккумуляторы – в синий.

Что различает эти два вида? Существует несколько особенностей:

способ подключения;
материал мембраны;
прочность корпуса.

Расширители применяются в отопительной системе, они устанавливаются перед насосом, на его входном патрубке, или вблизи него. Их задача, кроме регулирования объема жидкости, обеспечивать насос необходимым давлением, особенно при его запуске, когда жидкость из его входной трубы резко уходит. Перекачивающий насос, как правило, имеет небольшую мощность, поэтому давление в системе не превышает четырех Бар. Следовательно, бачки для систем отопления изготавливают, рассчитывая на это давление.

Гидроаккумуляторы, напротив, используются в водопроводе, устанавливаются после насоса на его выходном патрубке. Предназначены для накапливания (аккумуляции) воды во время работы насоса, а после его отключения поддержания необходимого напора в трубопроводе. В водопроводе используются мощные насосы, они могут создавать большое давление, поэтому бачки рассчитаны на давление до 10 Бар.

Материал, из которого изготавливается мембрана, тоже отличается. В отоплении в закрытой системе температура может достигать 115 градусов в котле, поэтому резина должна быть термостойкой. В водопроводе таких температур нет, но вода может быть использована для питья и приготовления пищи, поэтому мембрану изготавливают из пищевой резины.

Поскольку гидроаккумулятор подвергается действию большого давления, его корпус делается значительно прочнее, изготавливается из более толстого и прочного материала.

Совет! Хотя гидроаккумуляторы и работают при большем давлении, установка их в отопительную систему недопустима. Повышенная температура жидкости приводит к размягчению резины, и она быстро выходит из строя. Установка расширителя на водопровод также запрещена, так как материал, из которого выполнена мембрана, токсичный.

Устройство и принцип работы

Корпус может быть любой формы: круглой, овальной или прямоугольной. Состоит из двух частей, которые соединены зажимом или сваркой. Если используется мембрана грушеобразной формы, тогда корпус не разделяется на отсеки.

С одного края на корпусе расположен фланец с внешней резьбой, с помощью которого производится соединение с трубопроводом. При использовании грушеобразной мембраны фланец имеет разборную конструкцию, с помощью болтов он прижимает мембрану к корпусу. Рядом располагается предохранительный клапан, срабатывающий при превышении максимально допустимого давления. На обратной стороне вмонтирован газовый клапан. Он соединен с воздушным отсеком и позволяет:

закачивать газ;
выпускать излишек воздуха;
подключать манометр.

Клапан снабжен шинным ниппелем, к нему при необходимости подключают насос для подкачки автомобильных камер и закачивают воздух до необходимого давления. Этим же ниппелем удобно выпускать газ из воздушной камеры во время регулирования давления, при установке нового бака или периодичном техническом осмотре. Для защиты от повреждения и грязи клапан закрывается колпачком, затем крышкой. Для наглядности ниже приведен ролик.

Некоторые большие емкости на корпусе имеют ручки для удобной транспортировки. По способу крепления бачки бывают

горизонтальные;
вертикальные.

Большие емкости устанавливаются на ножках, что облегчает доступ к нижней части бака.

Работа мембранного расширителя заключается в следующем. В начальный момент, когда температура воды равна температуре окружающей среды, бак заполнен примерно на третью часть от его объема. При повышении температуры жидкости она начинает расширяться, в трубопроводе появляется избыточное давление. Это давление превышает давление газа в бачке, из-за чего жидкость начинает заполнять пространство под мембраной. Мембрана расширяется и сдавливает газ, увеличивая его давление. Заполнение емкости продолжается до тех пор, пока идет нагрев воды и ее расширение.

После того как вода перестала нагреваться, ее объем больше не увеличивается, прекращает расти и давление. Мембрана в бачке занимает такое положение, при котором давление жидкости и газа в баке приходят в равновесие. Когда вода в системе начинает остывать, ее объем постепенно уменьшается, понижается и давление. В этом случае давление газа превышает давление жидкости, и газ начинает выталкивать воду из бака. Это происходит до тех пор, пока давление между жидкостью и газом не уравняется. Мембрана снова займет определенное место.

Во время запуска мощного насоса на его входящем патрубке возникает падение давления. Если расширительный бачок находится в непосредственной близости от насоса, то в нем нарушается равенство давления между жидкостью и газом. Давление газа становится больше, и жидкость начинает выходить из бачка. После разгона насоса давление в системе увеличится и превысит давление газа в бачке. Вода снова вернется в емкость.

Виды и критерии выбора

Перед покупкой бачка следует ответить на два вопроса: где будет крепиться бак, и что делать в случае его поломки? Первый вопрос больше связан со вкусом и особенностями помещения. Например, если котельная расположена в отдельном помещении и в ней достаточно места, то, возможно, предпочтение будет отдано бачкам, установленным на полу или подставке. Такое размещение более надежное, но занимает дополнительную площадь и может затруднять проход.

Крепление на горизонтальной поверхности лишено таких недостатков, но есть и свои минусы. Стена должна быть достаточно прочной, чтобы могла выдержать вес конструкции и не «играть», так как трубы, особенно пластиковые, плохо переносят вибрации.

Другая сложность может возникнуть, если необходимо установить емкость большого объема. Такие бачки выпускаются только для горизонтальной установки. Можно, конечно, выйти из положения, заменив один бак несколькими меньшего объема, подсоединив их последовательно. Однако это усложнит всю систему, внесет дополнительные затраты и может испортить общий внешний вид.

Относительно ремонта бачка следует помнить, что рано или поздно мембрана выйдет из строя. Если бак имеет разъемный корпус — это сделает ремонт дешевле, достаточно будет купить замену. В случае неразъемного корпуса придется менять всю емкость, а это обойдется намного дороже.

Ограничения

Изготовители постоянно работают над улучшением эксплуатационных характеристик, тем не менее остаются некоторые ограничения в эксплуатации этих конструкций. Более подробные инструкции описываются в паспортах к изделиям, но следует всегда помнить о следующих требованиях:

давление в системе не должно превышать максимально допустимые значения используемого устройства, иногда это может быть связано с неправильно подобранным объемом расширителя;
температура воды не должна превышать рекомендуемые заводом значения;
используемая жидкость не должна содержать агрессивных веществ, способных испортить изделие.

Расчет объема

Прежде чем покупать расширитель, необходимо рассчитать, каким объемом он должен обладать. Это можно сделать несколькими способами:

вычисляется объем всей используемой арматуры. Для этого число пи (3,14) умножают на квадрат радиуса, измеренный в сантиметрах. Полученную площадь умножают на длину трубы. Прибавляют объем котла и других устройств, присоединяемых к отоплению. Даже если какое-то устройство не всегда будет подключено, его все равно следует учитывать;
можно воспользоваться таблицами или электронным калькулятором;
при заполнении системы воспользоваться водяным счетчиком.

После чего определяется коэффициент расширения теплоносителя. Это можно сделать при помощи таблиц или графиков. Коэффициент – это изменение объема жидкости при ее нагревании. Например, при нагревании воды от 0 до 90 градусов коэффициент составит 3,5%, то есть при нагревании на указанную величину 100 литров воды, получится 103,5 литра. В домах, обычно, температура не опускается ниже 15 градусов, тогда вносится поправка на 15 градусов и смотрят коэффициент при нагревании от 0 до 75 градусов, получается 2,6%. В этом случае вода расширится на 2,6 литра.

В бачке жидкость сразу занимает примерно третью часть от объема, еще примерно 1/3 необходимо оставить на газ, получается, только третья часть будет использоваться для поглощения избытка теплоносителя. 2,6 литра умножаем на 3, и получается 7,8 литра, можно округлить до 10. Именно такого объема бак и необходим.

Установка

В отличие от расширителя открытого типа, в закрытых системах бачок можно устанавливать в любом месте, но существуют некоторые рекомендации. Например, его не следует ставить сразу после котла и насоса. В этом случае при включении насоса создается давление, которое может вытолкнуть жидкость из бака. Установка после котла приведет к тому, что в емкость будет поступать более горячий теплоноситель, а это плохо сказывается на мембране и уплотнителях.

Для возможности отсоединять бак для профилактики или ремонта между ним и арматурой ставится запорный кран. Рядом с ним или непосредственно на баке должен располагаться манометр для визуального контроля давления.

Неисправности

Основными неисправностями является разгерметизация емкости, прорыв мембраны или падение давления. Если вся система работает относительно нормально, такие повреждения могут быть выявлены во время осмотров, которые проводятся не реже одного раза в 6 месяцев.

Разгерметизация происходит в основном в аварийном клапане. Из-за неправильной регулировки давления клапан часто срабатывает и затем начинает пропускать. В этом случае требуется отрегулировать давление и заменить клапан. При повреждении мембраны ее необходимо заменить, если корпус неразъемный – поменять бак.

Если в рабочем режиме давление ниже номинального, это говорит о недостатке жидкости. Потеря может произойти по первым перечисленным причинам или неправильной регулировке бака. Для настройки его необходимо отключить от трубопровода, снять, слить с него воду и проверить внутреннее давление. Если оно отличается от ранее установленного значения – поправить.

Чтобы система отопления работала безотказно, важно не только правильно отрегулировать ее, но и проводить своевременные осмотры. Тогда она не причинит неудобств, а будет верно исполнять свои функции.

Иногда в тепловой магистрали изначально существует избыточное давление, тогда теплоноситель будет занимать еще больший объем. Когда такое возможно, и как производить расчет можно узнать из этого видеоролика:

Источник https://strojdvor.ru/otoplenie/ustrojstvo-rasshiritelnogo-baka-membrannogo-tipa/

Источник https://laminatepol.ru/29430-membrannogo-rasshiritelnogo-baka-dlya-otopleniya.html

Источник