Бак расширительный мембранный для отопления принцип работы: описание, характеристики

Содержание

Вода — несжимаемая жидкость, поэтому даже незначительный прирост объёма в замкнутом контуре системы отопления станет причиной существенного роста давления способного разрушить её элементы. Функция расширительного бака в системе отопления заключается в поглощении избыточного объёма воды в момент разогрева и вытеснении дефицитного объёма в момент охлаждения.

Принцип работы расширительного бака — рассмотрен на примере напорного мембранного бака подключённого к замкнутому контуру системы отопления.

Вода при нагреве увеличивает свой удельный объём. Так, например, при температуре в 20°C один килограмм воды занимает объём в 1,002 дм³ (литра), а при температуре в 90°C увеличивается в объёме до 1,036 дм³ (литра). То есть, каждый килограмм воды при нагреве от комнатной температуры 20°C, до максимальной для системы отопления температуры 90°C, увеличил свой объём на 3,4%.

Вода — несжимаемая жидкость, поэтому даже незначительный прирост объёма в замкнутом контуре системы отопления станет причиной существенного роста давления способного разрушить её элементы. Функция расширительного бака в системе отопления заключается в поглощении избыточного объёма воды в момент разогрева и вытеснении дефицитного объёма в момент охлаждения.

Давление в холодной системе отопления, равно давлению в расширительном баке и равно начальному эксплуатационному давлению (см. раздел ). В этот момент, большая часть бака заполнена газом.

При нагреве в замкнутом контуре вода расширяется и давление в системе отопления увеличивается, прирост объёма попадает в бак, мембрана растягивается и уменьшает долю воздушного пространства подобно поршню (воздух сжимается). В это время давление в расширительном баке, а соответственно и в системе отопления — увеличивается. При достижении температурой воды максимального значения, давление в системе отопления и в расширительном баке поднимается до максимального допустимого значения.

С понижением температуры объём воды в системе отопления уменьшается, а давление снижается и ранее принятая вода выталкивается из бака сжатым воздухом. Доля воздушного пространства в объёме расширительного бака увеличивается — воздух выталкивает воду. В случае незначительных утечек воды — давление в системе, а соответственно и в расширительном баке — снижается и сжатый воздух выталкивает резервный объём воды, тем самым осуществляя подпитку системы отопления.

Следует отметить, что эффективная работа расширительного бака в системе отопления, может быть обеспечена лишь при правильном его расчёте и квалифицированной настройке. Рассчитать объём расширительного бака, начальное давление газового пространства и начальное эксплуатационное давление вам поможет программа приведенная в разделе сайта .

Каковы же признаки неисправности или недостаточного/избыточного давления расширительного бака?

28.10.2014 06:58

Расширительный бак (гидроаккумулятор) предназначен для компенсации увеличении объема воды при нагреве в системе отопления. Нагреваясь, вода увеличивается в объеме, а «излишек» воды уходит в расширительный бачок, тем самым не допуская срабатывания сбросного клапана, который обычно рассчитан на давление 3 бара. При остывании и уменьшении объема воды в системе, мембрана расширительного бака выталкивает воду обратно, не допуская критического падения давления в системе отопления при котором не включится котел.

Настенные котлы производители, как правило, комплектуют расширительными баками от 6 до 8 литров (зависит от модели) – на отопление, и от 2 до 3 литров – на санитарную воду (если есть встроенный бойлер). Баки объемом 6-8 литров рассчитаны на систему отопления вместимостью от 100 до 140 литров. Поэтому, если ваша система вмещает больше теплоносителя, необходимо устанавливать дополнительный расширительный бак.

Каковы же признаки неисправности или недостаточного/избыточного давления расширительного бака?

Во время работы котла давление «скачет». То есть, при включении отопления, давление растет. При переключении котла на режим производства ГВС, начинает падать. При выключении и охлаждении котла давление падает меньше 1 или даже до 0 (бак совсем пустой)
Вы подпитываете систему отопления регулярно, видимых утечек нет (часто бывают в «теплых полах»), теплообменник исправен.

Как нужно подкачивать давление в расширительном баке:

Помимо этого, как уже было отмечено выше, мембранный бак поддерживает требуемое давление во всей системе отопления. Так например, если где-то произошла несущественная утечка теплоносителя, то во всей системе должно упасть давление, однако этого не происходит, т.к. давление в воздушной камере будет выталкивать мембрану, а с ней и теплоноситель обратно в систему, тем самым создавая ограниченную подпитку.

Расчет бака

Нагрев на каждые 10°C дает увеличение объема теплоносителя в среднем на 0,3-0,4%. Исходя из этих данных рассчитывается необходимый объем бака.

Процент расширения теплоносителя (воды) в зависимости от температуры нагрева:

Температура теплоносителя (°С)	Расширение (%)
40	0,75
50	1,18
60	1,68
70	2,25
80	2,89
90	3,58
100	4,34
110	5,16

Когда температура теплоносителя повышается, в контуре системы отопления и котлах происходит увеличение давления; динамика обуславливается повышением объемов проходящих жидкостей. Поскольку вода не может сжиматься, а система отличается герметичностью, следствием становится выход из строя трубопроводных конструкций.

Принцип работы

Уровень газового давления выставляется согласно инструкции к устройству. Вид мембраны не оказывает принципиального влияния на принцип работы оборудования, однако если последнее относится к баллонному типу, в агрегат можно поместить большее количество теплоносителя (жидкости).

Можно выделить общие принципы работы:

При возрастании напора жидкости ввиду расширения происходит растягивание мембранного элемента.
Затем происходит сжатие газа, который находится на противоположной стороне, ввиду чего остатки воды попадают вовнутрь расширительной емкости (бака).
При падении давления сети — жидкость остывает, что обеспечивает обратный эффект.

Регулировка постоянного напора в системе происходит автоматически. Для обеспечения стабильности работы важно разумно выбрать бак, предварительно рассчитав его характеристики в соответствии с системой.

Подходящего уровня давления нельзя будет достичь, если бак будет иметь слишком большой объем. Наоборот: если он будет обладать слишком малым объемом, то не сумеет вместить излишки теплоносителя. В обоих случаях есть риск столкнуться с аварийной ситуацией.

Соответственно, «груша» в резервуаре для систем отопления адаптирована для работы при более высокой температуре. Сам же принцип действия аппаратов прост: под воздействием внешних сил (теплового расширения или воздействия насоса) емкость наполняется водой и растягивает мембрану до известных пределов. Увеличение «груши» с другой стороны ограничивает воздух, находящийся под определенным давлением. Для создания этого давления устройство бака предусматривает специальный золотник.

Баки для систем отопления

В ситуации, когда документация на бачок не предписывает, как правильно сориентировать его в пространстве, мы посоветуем ставить резервуар всегда входным патрубком вниз. Это позволит на некоторое время продлить ему работу в системе отопления в том случае, если в диафрагме появится трещина. Тогда воздух, находящийся вверху, не поспешит проникать в теплоноситель. А вот когда бак перевернут вверх ногами, то более легкий газ быстро перетечет сквозь трещину и попадет в систему.

Не принципиально, куда подключать подводку бачка – к подаче или обратке, особенно если источник тепла – газовый или дизельный котел. Для твердотопливных отопителей монтаж компенсирующего сосуда на подаче нежелателен, лучше присоединить его к обратке. Ну и в конце требуется настройка, для чего устройство расширительного мембранного бака предусматривает сверху специальный золотничок.

Полностью собранную систему надо заполнить водой и стравить воздух. Затем измерить давление около котла и сопоставить с давлением в воздушной камере бачка. В последней оно должно быть на 0.2 Бар меньше, чем в сети. Если это не так, надо его обеспечить, спустив или накачав воздух в мембранный бак для воды через золотник.

Отопительные системы для помещений могут иметь открытые и закрытые схемы. Открытая схема применяется в централизованных сетях, благодаря чему при потребности в горячей воде ее можно напрямую забирать из системы. В таком случае бак-расширитель ставят в верхней части контура, чтобы не только контролировать процесс перепадов давления, но и отделять воздух из системы. Если система отопления относится к закрытому типу, используется конструкция с мембраной внутри.

Устройство изделия

Отопительные системы для помещений могут иметь открытые и закрытые схемы. Открытая схема применяется в централизованных сетях, благодаря чему при потребности в горячей воде ее можно напрямую забирать из системы. В таком случае бак-расширитель ставят в верхней части контура, чтобы не только контролировать процесс перепадов давления, но и отделять воздух из системы. Если система отопления относится к закрытому типу, используется конструкция с мембраной внутри.

Расширительный бак мембранного типа имеет относительно простое устройство. Он включает в себя резервуар для воды и резиновую мембрану, которая может быть баллонной или диафрагменной.

Если мембрана относится к первому типу, то теплоноситель располагается внутри резинового баллона, снаружи которого находится азот или воздух. Такую деталь при необходимости можно легко заменить.

Диафрагменная мембрана для расширительного бака представляет собой перегородку на основе тонкого металла или эластичного полимера. Она имеет небольшую емкость и компенсирует незначительные перепады давления, являясь при этом несъемной. Если эта деталь выходит из строя, заменить ее невозможно, поэтому прибор придется менять полностью. Однако по сравнению с баллонной мембраной она стоит дешевле.

Кроме этого, может произойти падение давления ниже безопасного минимума. Это приведет к завоздушиванию внутренней полости резервуара, тогда потребуется срочный ремонт. Поэтому совершать подбор модели лучше на основании характеристик, которые содержит сопроводительная инструкция.

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.

Точный расчет объема мембранного бака для отопления рекомендуется делать только после ознакомления с инструкцией от производителя. В ней указаны все необходимые данные для вычислений, а также возможные погрешности и отклонения.

Расчет мембранного бака

Однако выбор конструкции не является единственным параметром баков мембранных для системы отопления. Важной величиной является объем в одной камере, а именно – коэффициент ее заполнения. Правильный расчет мембранного бака для отопления невозможен без следующих параметров:

Также следует учитывать коэффициент расширения для воды Е, который равен 0,034 при 85°С. Далее расчет выполняется по формуле. Предположим, что общий объем системы отопления составляет 410 л, минимальное давление равно 1 атм, а максимальное – 3,5 атм. Коэффициент заполнения тогда будет равен 0,55, а полезный объем бака равен.

Это оптимальная расчетная величина объема мембранного бака для отопления. В случае необходимости она может быть изменена в сторону увеличения, но не более, чем на 15%.

Точный расчет объема мембранного бака для отопления рекомендуется делать только после ознакомления с инструкцией от производителя. В ней указаны все необходимые данные для вычислений, а также возможные погрешности и отклонения.

Обратите также внимание на материал о том, какие неисправности чаще всего возникают в насосных станциях, и как их устранить самостоятельно: https://aqua-rmnt.com/vodosnab/nasos/nasos-stancii/remont-nasosnoj-stancii-svoimi-rukami.html

Как правильно подобрать прибор?

Основной характеристикой, на основании которой выбирается оборудование, является его объем. При этом обязательно учитываются такие факторы:

Количество людей, использующих систему водоснабжения.
Число водозаборных точек, в количество которых входят не только душ и краны, но и бытовые приборы, например, стиральная и посудомоечная машины.
Вероятность, что вода будет расходоваться несколькими потребителями одновременно.
Предельное количество циклов «пуск-стоп» за один час для установленного насосного оборудования.

Специалисты рекомендуют в качестве ориентира при выборе расширительного бака использовать такие показатели:

Если количество потребителей не превышает трех человек, а установленный насос имеет производительность до 2куб. м в час, выбирается бак объемом от 20 до 24 л.
Если число потребителей от четырех до восьми человек и производительность насоса в пределах 3,5 куб. м в час устанавливается бак объемом в 50 л.
Если количество потребителей свыше десяти человек и производительность насосного оборудования составляет 5 куб. м в час, выбирают расширительный бак на 100 л.

Объем расширительного бака для водоснабжения может быть разным, он выбирается исходя из потребностей пользователей. Если впоследствии потребуется больший объем, можно будет установить дополнительный прибор

Схема систем отопления открытого и закрытого типа

Бак расширительный мембранный для отопления принцип работы