Как работает мембранный расширительный бак. Мембранный расширительный бак: устройство, принцип работы.

Объём теплоносителя изменяется в зависимости от смены температурных режимов, что может привести к опасным последствиям. Для безопасной и длительной эксплуатации теплоносителя необходимо поддержание его стабильных характеристик. Для этого может использоваться мембранный расширительный бак.

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.

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.

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).

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.

Обзор принципа работы расширительного бака смотрите в следующем видео.

Вследствие температурных колебаний у теплоносителя отопительной системы может изменяться объем, что способно привести к авариям. Поэтому нужно сделать все, чтобы она работала стабильно и подобного не происходило.

Для этого применяются специальные устройства, например, мембранный расширительный бак. Он является одной из ключевых составляющих контура отопления.

1 Назначение, плюсы и минусы</span></h2>

Когда теплоноситель нагревается, в контуре отопительной системы и котлах давление повышается за счет увеличения объема жидкости. Поскольку она является несжимаемой средой, а сама система герметична, это может привести к поломке труб или котлов.

Некоторые полагают, что для решения проблемы достаточно поставить клапан для выдавливания излишнего объема нагретого носителя, но это не так. При охлаждении жидкость будет сжиматься, и на ее место в контур попадет воздух, что станет препятствием для циркуляции. Поэтому воздух потребуется из радиаторов постоянно спускать, а добавлять новый теплоноситель и греть воду будет весьма дорого.

По этой причине и рекомендуется ставить мембранный расширительный бак для отопления. Он представляет собой резервуар, подключенный с помощью трубы к системе. Излишнее давление в нем будет компенсироваться объемом, что и обеспечит контуру полноценную работу. Расширитель принимает в себя какое-то количество жидкости при повышении объема и давления, а затем, когда эти показатели понижаются, возвращает ее назад. От аналогичных устройств другого типа такие приборы отличаются рядом преимуществ:

• их можно применять в любой воде, даже если она содержит много кальция;
• разрешается использовать для питьевой воды;
• имеют большой полезный вытесняемый объем (по сравнению с баками без мембраны);
• подкачка воздуха требуется в минимальном количестве;
• установка быстрая и не требует больших затрат;
• при эксплуатации расходы будут минимальными.

Но имеет расширительный бак и минусы. Иногда можно столкнуться с проблемами при его монтаже, поскольку он довольно крупный. Теплопотери увеличиваются вследствие того, что теплоноситель отдает тепло экспанзомату.

Кроме этого, в таких приборах существует повышенный риск образования ржавчины. Чтобы избежать неконтролируемых теплопотерь, устройство рекомендуется утеплять.

‘ >Выбор расширительного бака для систем отопления и водоснабжения’ >Как и где устанавливается расширительный бак для отопленияРекомендуемКак сделать расчёт расширительного бака для закрытой системы отопления

2 Конструкция изделия</span></h2>

В помещениях отопительные сети могут иметь открытые и закрытые схемы. Первый тип применяется в централизованных сетях, благодаря чему можно напрямую забирать воду для потребностей в горячей воде. Приборы ставят в верхней части контура. Расширительные бачки не только позволят контролировать процесс перепадов давления, но и будут выполнять функцию отделения воздуха из системы. Если же она относится к закрытому типу, то используется конструкция с мембраной внутри.

Расширительный бак мембранного типа устройство имеет относительно простое. 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, а снаружи находится азот или воздух. Такую деталь при необходимости можно заменить, что позволит сэкономить на ремонте и не менять весь прибор.

Диафрагменная мембрана для расширительного бака представляет собой несъемную перегородку на основе тонкого металла или эластичного полимера.

Она имеет небольшую емкость и компенсирует незначительные перепады давления. Если она выходит из строя, заменить ее невозможно, поэтому менять придется бачок полностью. Но по сравнению с баллонной мембраной она стоит дешевле.

‘ >Расширительный бак. Принцип работы, подбор, давление накачкиРекомендуемУстройство бака-аккумулятора в системе отопления

3 Принцип работы</span></h2>

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.

РекомендуемДавление в сложной системе отопления многоэтажного дома

4 Правила выбора</span></h2>

Чтобы изделие работало полноценно, нужно не только правильно подбирать его по объему, но и учитывать другие его характеристики. Обратить особое внимание следует на следующие нюансы:

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

Сейчас на рынке можно увидеть большое количество моделей российского и зарубежного производства. Отличаются они по стоимости, при этом подозрительно низкая цена должна насторожить. Она может быть обусловлена тем, что при производстве использовались низкокачественные материалы китайского происхождения. Отечественные модели по качеству гораздо лучше, они стоят дешевле иностранных аналогов от известных брендов, однако не уступают им по характеристикам.

Как уже говорилось, основной характеристикой, на которую нужно ориентироваться при покупке бачка, является его объем. Некоторые специалисты рекомендуют выбирать изделия, размер которых находится в пределах 10% от общего объема теплоносителя в системе отопления. Дело в том, что коэффициенты теплового расширения даже при высоком нагреве не могут быть выше 0,08. Поэтому расчеты следует проводить максимально точно с учетом таких показателей, как:

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

При подборе объема нужно учесть все узлы отопительной системы. Это можно выяснить, изучив проектную документацию. Если она отсутствует, то расчет разрешается выполнить примерный, ориентируясь на то, что на 1 кВт будет приходиться 15 л воды. Коэффициент теплового расширения теплоносителя определяется с помощью состава жидкости. Во многоквартирных домах она часто содержит гликоли, которые улучшают ее характеристики.

Также коэффициент можно вычислить по температуре теплоносителя. Предельное давление системы определяют с помощью минимальной величины, допускаемой для узлов. На нее настраивается переходной клапан. Изначальное давление в системе при условии охлажденного теплоносителя соответствует минимальному давлению. На некоторых устройствах его регулируют накачиванием или стравливанием воздуха. В баке давление контролируется путем установки манометра.

Применение мембранного бака для отопления имеет ряд ограничений в зависимости от производителя, конструкции и материала изготовления. В некоторых случаях требования к составу теплоносителя очень строгие. В частности, это касается ограничения количества антифриза и этиленгликоля в его составе.

Кроме этого, расширительные баки нельзя применять, когда превышаются предельные показатели давления. Также в обязательном порядке должна быть установлена группа безопасности, которая ограничивает и контролирует его.

5 Требования к монтажу</span></h2>

Установить своими руками мембранный бачок не так уж и сложно, привлекать для работы специалиста необязательно. Требования к монтажу предъявляются такие:

• устройство запрещается ставить в местах с минусовой температурой;
• его можно установить в любой точке отопительной системы до разветвления;
• крепление должно быть максимально надежным, поскольку когда емкость наполнится, она станет очень тяжелой;
• соединения должны быть герметичными;
• герметики использовать нельзя, поскольку из-за них между корпусом бака и мембраной трение будет ухудшено;
• сосуд не стоит ставить на выходной трубе в непосредственной близости от котла.

Если емкость имеет объем от 30 л и выше, ее запрещено прикреплять к несущим конструкциям. Чаще всего она оборудована специальными ножками и ставится на пол. При установке рекомендуется соблюдать такие советы:

• патрубок должен иметь окружность в три четверти, соответственно, в обратке должен присутствовать аналогичный резьбовой канал;
• монтаж осуществляется так, чтобы части системы или другие предметы не мешали работам;
• любая нагрузка на бак должна быть исключена;
• рекомендуется применять паронитовые прокладки, которые устойчивы к высоким температурам или давлению;
• чтобы регулировать или поддерживать давление в газовом отсеке, расширитель должен быть оснащен воздушным клапаном.

Если система закрытая, то каждый раз после ее включения на мембрану оказывается высокое давление. Поэтому следует хотя бы раз в 2 года проверять ее состояние и при необходимости производить замену. В некоторых случаях меняется все полностью.

При установке нельзя допускать грубых ошибок, иначе оборудование не будет нормально функционировать. Наиболее распространенным просчетом является неправильное указание предельного давления в газовом отсеке, которое составляет порядка 90% от критического. Если это допустить, то мембрана не будет расширяться в сторону отсека. В итоге прорвется труба, из-за чего батареи отопления работать не смогут. Чтобы исправить ошибку, нужно поставить поверенный манометр. Также нужно убедиться, что в самом котле нет бака. Если после проведения расчетов будет установлено, что его объема мало, тогда потребуется дополнительная емкость.

Расширительный бак в системе отопления очень важен. От него зависит, насколько корректно она будет работать. Устанавливать его несложно, но нужно уделить этому процессу особое внимание, поскольку даже небольшая оплошность может вызвать в будущем аварийную ситуацию.

‘ >Расширительный бак для отопления. Мембранный расширительный бак системы отопления’ >Принцип работы и подбор расширительного бакаФото

Строение бака и его применяемость

Для чего вообще нужна компенсация объёма воды? Это связано с физическим явлением, которое всё мы изучали ещё в школе. На картинке снизу видно, как в процессе нагрева постепенно растёт столбик уровня воды в колбе. Если ей некуда будет двигаться (сосуд герметичный), увеличивающееся давление будет способствовать разрыву стенок.

Наглядный процесс расширения жидкости

Каким образом изменяющийся объём жидкости компенсируется в баке? Всё очень просто: внутренняя полость бачка разделена тонкой эластичной перегородкой (мембраной), в нижнюю часть которой поступает из трубопровода излишек нагретой воды. В верхней части находится воздух либо азот, который при отсутствии воды заполняет весь бак. При поступлении жидкости избыточный объём воздуха автоматически стравливается через имеющийся на торце ёмкости клапан.

Принцип – проще не бывает

В общем, в любых системах, имеющих кольцевые (замкнутые) контуры, обязательно нужна компенсирующая ёмкость. Однако её объем неравнозначен количеству поступающей воды, так как на 2/3 бачок всегда заполнен воздухом.

Примечание! Размер бака подбирается в зависимости от характеристик системы, а сам он может быть установлен не только на отопление, но и на горячее или холодное водоснабжение и работать как обычный гидроаккумулятор.

Преимущества и особенности расширительного бака

К преимуществам такого устройства как расширительная ёмкость, можно отнести:

• экологичность резины, из которой изготавливаются мембраны;
• возможность использования для воды любого качества;
• простейший процесс подкачки и стравливания воздуха;
• отсутствие испарения — а, соответственно, и потери теплоносителя;
• несложный и быстрый монтаж, не требующий существенных затрат.

На заметку. Главная функция такого бачка заключается в поддержании равнозначного давления между наполненными водой и воздухом частями, и обеспечения стабильного напора во всей системе за счёт предотвращения возникновения ненужных нагрузок.

Очень удобны в эксплуатации бачки со съёмной мембраной, вход в корпус которых закрыт фланцем на шести болтах. Открутив их, можно быстро и просто заменить мембрану. Но существуют и модели с несъёмной диафрагмой, в которых вход в ёмкость завальцован. В них мембрана имеет не грушевидную конфигурацию, а представляет собой разделяющую полость бака диафрагму.

Открутив фланец, можно легко заменить мембрануКонфигурация съёмной мембраныВместо снимающейся муфты завальцовка, разобрать бак такой невозможноБачок с несъёмной диафрагмой

Цены на мембранные расширительные баки

Мембранные расширительные баки

Производственные и эксплуатационные нюансы

Наружное окрашивание баков производится на автоматической линии путём нанесения порошковой краски с запеканием, в результате чего получается очень качественное и долговечное покрытие. Что касается цвета, то он выбирается производителем не столько по принципу: холодная вода – отопление, а скорее для визуального выделения той или иной серии моделей.

Плоские бачки с небольшим литражом

1. Да, бывает, что бак предназначен исключительно для холодной воды, и его нельзя ставить на отопление. Но большинство производителей делает расширительные ёмкости универсальными, так как здесь всё зависит всего лишь от качества мембранной резины.
2. Другое дело, что для холодной или горячей воды обычно нужен бак большего размера, чтобы в системе всегда имелся запас воды. На отоплении этого не требуется, поэтому расширительные бачки могут иметь совсем небольшой литраж (от 5 л).
3. Предназначенные для теплоносителя ёмкости могут иметь белое или серое покрытие, но всё же чаще их окрашивают в красный — цвет, который в сознании любого человека ассоциируется с горячим.
4. Все необходимые характеристики указаны производителем на шильдике, наклеенном с тыльной стороны корпуса. Это полный литраж бачка, минимальное и максимально допустимое давление. Характеристики бачка на этикетке
5. Нужное количество воздуха, обеспечивающее минимальный показатель давления, закачивается на заводе, и в большинстве случаев его достаточно для нормальной работы среднестатистической автономной системы. Но оно должно соотноситься с рабочим давлением, которое должно на 0,2 атмосферы превышать минимальное.
6. То есть, в данном случае оно должно быть настроено на 1,7 атм. Если же вам нужно, чтобы оно было больше – например: 2,2 атм, то и минимальное значение нужно поднять до 2 атм путём подкачки воздуха.

Спускной воздушный клапан

Подкачка осуществляется обычным велосипедным наносом через спускной клапан (ниппель) — до того, как ёмкость начнёт заполняться водой.

Видео — Принцип работы расширительного бака отопления

Замена съёмной мембраны

Таблица 1. Процесс замены мембраны

Шаги, фото	Комментарий
Шаг 1 – стравливание воздуха	Прежде чем вы начнёте разбирать бачок для замены груши, вам нужно снизить до нуля имеющееся в нём давление. Для этого необходимо стравить воздух, снят защитный колпачок с клапана и нажав пальцем на спускной язычок.
Шаг 2 – откручивание болтов	Берёте разводной ключ или трещотку, и отвинчиваете шесть болтов на муфте.
Шаг 3 – снятие муфты	После откручивания последнего болта муфта легко снимается.
Шаг 4 – удаление старой мембраны	Резиновая «груша» просто вынимается из ёмкости…
Шаг 5 – установка новой мембраны	… а на её место устанавливается запасная мембрана.
Шаг 6 – распрямление горловины	Вставив в корпус бачка новую мембрану, нужно рукой аккуратно распределить её внутри, чтобы не было складок. Особое внимание следует уделить горловине, которая должна располагаться чётко по устью бачка и плотно к нему прилегать.
Шаг 7 – установка фланца	Далее действуете в обратном порядке: прикладываете к горловине фланец…
Шаг 8 – закрепление болтами	… крест-накрест прикручиваете болты …
Шаг 9 – закачка воздуха	… и закачиваете насосом воздух до минимального давления.

Где и как устанавливается бачок

Теплоноситель в индивидуальных системах отопления может двигаться самотёком, или же за счёт создаваемого насосом напора. Но в любом случае её необходима ёмкость, которая будет компенсировать расширение. Не нужно это только если нагрев воды осуществляется газовым котлом, так как в нём имеется встроенный бачок.

Расширительная ёмкость внутри газового котлаСистема на основе твердотопливного котла требует установки расширительного бакаСхема с электрическим котлом

Цены на популярные модели нагревателей косвенного нагрева

Нагреватели косвенного нагрева

При выборе места для установки бачка нужно учитывать такие требования:

1. Он должен находиться в том же помещении, что и котёл.
2. К бачку должен быть обеспечен беспрепятственный доступ.
3. Его можно установить на пол или повесить на кронштейн. При этом входной патрубок обязательно должен быть снизу, хотя у некоторых моделей он располагается сбоку. В любом случае воздушная камера должна быть выше водяной – так воздух не будет попадать в камеру с водой, и провоцировать возникновение кавитационных явлений.
4. Если ёмкость вешается на стену, то подводящий к ней трубопровод должен быть закреплён самостоятельно, чтобы не создавать нагрузки своим весом.
5. К стене можно крепить только бачки с небольшой вместимостью, и только когда есть уверенность в её достаточной несущей способности.
6. Между корпусом бачка и стеной должен быть зазор достаточный для того, чтобы производить визуальный осмотр.
7. Трасса трубы должна подходить к месту подсоединения наиболее коротким путём.

При таком расположении бака воздух может попадать в водуПодводка трубы снизу – это более правильноВариант установки бачка на стене

Лучшим местом для установки компенсационной ёмкости считается обратный трубопровод, между циркуляционным насосом и котлом. Здесь температура воды (или другого теплоносителя) минимальна, что является для резиновой мембраны щадящим режимом работы. Хотя, бачок может быть установлен и на подаче. Никакой ошибки при этом не будет – правда, чаще придётся менять мембрану.

Там, где нет централизованной подачи нагретой воды и не подведён газ, водогрейное оборудование, работающее за счёт электроэнергии, является единственным шансом на комфортное обустройство домашнего быта. Как выбрать водонагреватель электрический накопительный для квартиры? В специальной статье рассмотрим, в чём их особенности и отличия, каков принцип работы, размещения и установки.

Видео — Как самостоятельно поменять мембрану

Устройство и принцип работы расширительных баков для отопления

Системы отопления бывают открытые и закрытые. Соответственно, расширительные бачки отопления существуют открытого типа и закрытого.

Открытый расширительный бак для отопления – это ёмкость в форме параллелепипеда, выполненная из нержавейки. Такой бак ставится в самой высокой точке открытой отопительной системы, обычно на чердаке.

К бачку подключаются трубы:

• магистральная;
• циркуляционная;
• сигнальная, с запорным устройством.

В отопительной системе этого типа теплоноситель (вода) циркулирует естественным образом, без насосов. Несмотря на сравнительную дешевизну и простоту такого отопления, оно постепенно уходит в прошлое из-за многочисленных недостатков.

• В открытом баке теплоноситель постоянно испаряется, поэтому нужно контролировать уровень воды и по мере необходимости подливать. По этой же причине проблематично использовать другой теплоноситель, например антифриз – он испаряется ещё быстрее.
• Возможен перелив воды из бака, поэтому необходимо предусмотреть её отвод в канализацию или дренаж.
• Открытый расширительный бачок требует хорошей теплоизоляции, чтобы вода не замёрзла в сильные морозы.
• Для установки на чердаке потребуются дополнительные трубы и соединительные элементы.
• Воздух, попадая из расширительного устройства в систему, провоцирует коррозию трубопровода и радиаторов, а также приводит к появлению воздушных пробок.

Система с открытым компенсатором подходит для отопления небольших одноэтажных домиков. Более крупные дома отапливаются закрытыми системами.

Закрытый, или мембранный расширительный бак системы отопления, содержит внутри эластичную мембрану, которая делит внутренний объём бака-компенсатора на два отсека, газовый и жидкостный. В газовой части содержится воздух под давлением (в некоторых моделях – азот или инертный газ), а в жидкостную поступают излишки теплоносителя при нагреве.

Бак закрытого типа (мембранный)

Чем выше температура, тем больше заполняется жидкостная часть гидроаккумулятора. Газовая часть при этом сокращается и давление в ней возрастает. При достижении порогового значения срабатывает предохранительный клапан, лишнее давление сбрасывается. А когда отопительная система остывает, то происходит обратный процесс, и теплоноситель возвращается из бака в трубопровод.

Принцип работы мембранного расширительного бака

Есть два вида мембранных компенсаторов.

1. С мембраной диафрагменного типа. Это небольшие по размеру бачки. Диафрагменная мембрана в них несъёмная и не подлежит замене: если она порвётся, то придётся полностью менять прибор.
2. С баллонной (грушевидной) мембраной. Её можно менять при износе, она используется в крупных тысячелитровых баках.

Объем расширительных баков для отопления может варьироваться в широких пределах от двух до нескольких тысяч литров. Форма закрытого гидроаккумулятора – плоская либо цилиндрическая. В плоском расширительном баке мембрана-диафрагма расположена вертикально, в цилиндрическом горизонтально.

Конструкция мембранного бака

Расширительный мембранный бак для отопления представляет собой герметичный стальной корпус цилиндрической формы, покрытый красным эпоксидным лаком (также существуют баки, покрытые синим лаком, но они предназначены для холодной воды). В корпусе расположены 2 камеры: газовая и водяная, которые отделены друг от друга подвижной газонепроницаемой мембраной (диафрагмой), изготовленной из бутилкаучука. Благодаря такому материалу мембрана способна стабильно функционировать при различных температурах (от -10 до +100°C) и совершать до 100 000 циклов.

Мембрана практически полностью исключает взаимодействие теплоносителя и газа. Отсутствие такого взаимодействия позволяет дольше сохранять предварительное давление в газовой камере, что положительно влияет на срок службы бака.

Примечание! Современные высококачественные мембраны не просто вытягиваются под давлением расширяющегося теплоносителя, а как бы «прилипают» к стенкам бака. Такой принцип работы позволяет увеличить срок службы мембраны.

Обе камеры имеют одинаковое давление, что позволяет сохранить герметичность этого участка отопительной системы. Воздушная камера заполняется азотосодержащей смесью. При расширении теплоносителя азот спрессовывается, позволяя теплоносителю «войти» в водяную камеру.

Большинство современных мембранных баков для отопления имеют встроенный в корпус ниппель (схожий с обычным автомобильным), при помощи которого можно «подкачать» воздушную камеру, повысив в ней давление. Это можно сделать самостоятельно в домашних условиях при помощи насоса или компрессора. Однако следует помнить, что закачивать рекомендуется именно азот, а не воздух. Дело в том, что содержащийся в воздухе кислород будет вызывать ускоренную коррозию стенок корпуса бака, что неизбежно сократит срок службы устройства. Азот же является нейтральным и не способствует коррозии.

• У баков низкого давления (от 0,5 до 1,5 бар) – 3/4″ или 1″;
• У баков среднего давления (1,5 бар) – 1″;
• У баков высокого давления (от 3 бар и выше) – от 1″ до фланцевого соединения Ду 100;

Установка мембранного расширительного бачка

В отличие от открытого, мембранный гидроаккумулятор можно для удобства обслуживания установить прямо в тепловом пункте, рядом с котлом. Обычно его ставят на прямом участке перед циркуляционным насосом, желательно так, чтобы вода (или иной теплоноситель) поступала в компенсатор сверху. Он обязательно должен быть снабжён манометром, предохранительным клапаном и подключён к обратке.

Гидроаккумуляторы объёмом до 30 л крепят на стену, более крупные устанавливают на полу. При монтаже на стене бак следует крепить надёжно, поскольку его вес резко увеличивается при заполнении водой.

Несколько мембранных баков в тепловом пункте

Зачем нужен расширительный бак

В закрытых системах отопления объем теплоносителя изменяется в зависимости от его температуры (см. таблицу). Например, если воду нагреть с +40°С до +85 градусов, ее объем увеличится на 2,5%. Вам это покажется небольшим значением, но для системы отопления — это опасно!

ºС	Коэффициент расширения, %	ºС	Коэффициент расширения, %
0.013	65	1.98
10	0.027	70	2.27
20	0.177	75	2.58
30	0.435	80	2.9
40	0.782	85	3.24
50	1.21	90	3.59
55	1.45	95	3.96
60	1.71	100	4.34

Дело в том, что вода или теплоноситель не сжимаются – они оказывают давление на трубы, фитинги, отопительные приборы. Даже небольшое расширение может привести к протечкам. Чтобы его компенсировать используют расширительный бак.

Вода в центральных системах отопления не отличается качеством, в ней может содержаться воздух. Со временем он скапливается в верхних точках радиаторов, из-за чего они хуже отапливают помещение.

В замкнутых системах теплоноситель может вступать в реакцию с материалом системы отопления. из-за чего выделяется газ. Со временем некоторые компоненты теплоносителей также могут разлагаться с выделением воздуха или других газов.

Если по вашей замкнутой системе циркулирует обычная вода, она тоже может стать причиной появления воздушных пробок. В ней могут содержаться примеси, вступающие в реакцию с материалом труб, фитингов и отопительных приборов.

Расширительный бак служит своеобразным улавливателем и резервуаром для воздуха и газов. Попадая в него, они больше не возвращаются в общую систему. Установка бака помогает защититься от завоздушивания системы и вам не нужно будет спускать воздух из батарей отопления.

Важные рабочие характеристики и расчёт объёма компенсатора

При подборе расширительного бака учитывают максимальную рабочую температуру и давление. Например, теплоноситель может нагреваться до +120° С, а пиковое давление в расширительном бачке отопления может доходить до 6-10 бар (обычное среднее значение 2-4 бар). Поэтому важны характеристики мембраны, её долговечность, термостойкость, соответствие санитарным нормам.

Объём компенсатора зависит от объёма теплоносителя в целом в системе. Необязательно рассчитывать объём математически точно, часто применяют упрощённый метод: выбирают бак с ёмкостью, равной 10% от полного объёма теплоносителя. А если этот объём неизвестен, то исходят из мощности котла и вида приборов отопления. Соотношения такие: для батарей отопления принимают – 11 л/кВт, для тёплых полов – 17,5 л/кВт, для настенно-напольных обогревателей – 7,5 л/кВт.

Если ёмкость выбранного компенсатора оказалась недостаточной, то предохранительный клапан будет сбрасывать давление слишком часто. В этом случае достаточно приобрести и подключить параллельно ещё один расширительный бачок.

Довольно сложно учесть все нюансы, тем более что в каждом доме система отопления обязательно имеет свои особенности. Чтобы не ошибиться при выборе и монтаже устройства, лучше обратиться в специализированную компанию.

Ограничения

Открытые отопительные системы комплектуются открытыми расширительными бачками. Избыточное давление в них отсутствует; бак служит не только в качестве емкости для расширения , но и в роли воздухоотводчика, а при закипании воды в контуре — и предохранительного клапана.

Открытый отопительный контур. Циркуляция теплоносителя — принудительная.

Кроме того, многие котлы (в первую очередь электрические) представляют собой, в сущности, полноценные мини-котельные: и расширительный бак, и циркуляционный насос, и группа безопасности (манометр, клапан для стравливания опасно высокого давления и автоматический воздушник) находятся внутри корпуса.

На фото — электрокотел, который используется в качестве резервного источника тепла у меня дома.

Прибор подключается непосредственно к отопительному контуру через пару отсекающих вентилей, позволяющих снять котел для ремонта и обслуживания без полного сброса теплоносителя.

Принцип работы мембранного бака

При запуске системы отопления, теплоноситель нагревается и увеличивается в объеме. Этот избыточный объем перемещается в водяную камеру расширительного бака. После остывания теплоносителя, давление в воздушной камере, выдавливает мембрану, тем самым вытесняя теплоноситель из водяной камеры обратно в отопительный контур.

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.

Мембранный бак с группой безопасности.

• Есть вероятность разрыва мембраны в случае, если при заполнении теплоносителем водяной камеры, не было создано необходимое давление в воздушной камере;
• Перед спусканием газа из воздушной камеры, необходимо перекрыть и слить теплоноситель из водяной камеры.

Как подобрать

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.

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.).

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%.

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

В ней:

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

• 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?).

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

Подставляем значения в формулу:

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.

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.

Используемые источники:

• https://stroy-podskazka.ru/otoplenie/membrannyj-rasshiritelnyj-bak/
• https://oventilyacii.ru/otoplenie/ustrojstvo-membrannogo-rasshiritelnogo-baka-dlya-otopleniya.html
• https://remont-book.com/membrannyj-rasshiritelnyj-bak-dlya-otopleniya/
• https://vse-otoplenie.ru/membrannyj-bak