ООО Свой Мастер & PoliStyle

Статьи:

Расширительный бак

Расширительный бак предназначен для предотвращения повышения давления в системе отопления, возникающего за счет расширения теплоносителя при его нагревании.

Расширительные баки могут быть двух типов: открытые и закрытые (мембранные).

Открытый расширительный бак.

Открытый расширительный бак
1 — расширительная труба,
2 — сигнальная труба,
3 — переливная труба,
4 — циркуляционная труба

Местом установки такого бака является наивысшая точка системы отопления (чердак или крыша здания). Кроме восприятия теплового расширения теплоносителя он предотвращает вскипание воды в системе отопления, а так же пополняет водой систему отопления в случае утечки. В системе отопления с естественной циркуляцией расширительный бак присоединяется к подающему магистральному трубопроводу, за счет этого он будет выполнять функцию воздухосборника, а при искусственной циркуляции – к обратному трубопроводу для предотвращения закипания воды в системе. Присоединение к системе отопления осуществляется расширительной трубой небольшого диаметра, в верхней части расширительного бака находится переливная труба без запорной арматуры для отвода воды в канализацию в случае переполнения бака. В нижней точке корпуса находится сигнальная труба с запорной арматурой. Для предотвращения замерзания воды в расширительном баке, к нему дополнительно присоединяют циркуляционную трубу, для поддержания постоянной температуры в нем. Так же дополнительной мерой может служить утепление бака изоляционным материалом.

В настоящее время открытые расширительные баки практически не применяются в системах отопления, так как имеют ряд недостатков:

• громоздкость конструкции,
• необходимость установки в верхней точке системы отопления, как следствие дополнительный расход трубы и лишние теплопотери,
• через открытый бак в систему отопления попадает воздух, в результате чего увеличивается коррозия отопительных приборов и других металлических элементов системы отопления,
• открытые системы отопления не могут работать при высоком давлении.

Мембранный расширительный бак.

Такой расширительный бак является закрытым, в нем отсутствуют все недостатки открытых баков, единственное требование при установке это наличие манометра и предохранительного клапана или ниппеля для ручной регулировки давления, что бы избежать избыточного давления в системе отопления (для автономной системы отопления с искусственной циркуляцией это, как правило, 2 – 4 бара). Мембранный расширительный бак устанавливают рядом с котлом и подключают к обратному трубопроводу перед всасывающим патрубком циркуляционного насоса, что бы избежать вскипание теплоносителя. Особое внимание следует уделять крепежу бака, так как в процессе работы его масса значительно увеличивается.

Конструкция мембранного расширительного бака представляет собой металлический корпус, который может быть плоского и баллонного типа, внутренний объем которого герметично разделен резиновой мембраной. В одной полости находится газ или воздух, сжатый до определенного начального давления, которое указывается в паспорте, за счет чего в неподключенном состоянии весь объем расширительного бака занят воздухом. Перед пуском системы давление зарядки газа необходимо установить равным статическому давлению системы отопления, для этого в помощь можно купить манометры для измерения давления. Рассчитывается из расчета 1 бар на 10 м водяного столба находящегося выше расширительного бака. При повышении температуры в системе отопления, вода начинает поступать в водяную камеру расширительного бака, увеличивая давление в воздушной полости бака до давления в системе отопления. В системах отопления с большим объемом теплоносителя обязательно необходимо контролировать давление газа в воздушной части расширительного бака. В таких системах расширительный бак имеет компрессор, поддерживающий постоянное давление в воздушной камере.

Основным элементом закрытого расширительного бака является мембрана. Мембрана может быть диафрагменного и баллонного типа. Диафрагменные мембраны являются незаменяемыми и, как правило, используются в расширительных баках малого объема. Мембрана баллонного типа может быть заменена в случае выхода ее из строя. Так же преимуществом расширительного бака с мембраной баллонного типа является то, что вода не соприкасается с корпусом бака, а находится внутри мембраны, что увеличивает срок службы бака.

Расчет объема мембранного расширительного бака.

Основной величиной для определения объем расширительного бака является суммарный объем системы отопления. Если объем системы вам не известен, то его можно рассчитать в зависимости от мощности котла и вида отопительных приборов:

• радиаторы – 10,5 л/кВт;
• конвекторы – 7 л/кВт;
• панельные радиаторы, теплые полы – 17 л/кВт.

V_бака – объем расширительного бака;

V_сист – суммарный объем системы отопления;

K – коэффициент расширения жидкости %. (для воды равен 4% при максимальной температуре 95°С)

D – эффективность расширительного бака, определяется по формуле:

P_max – максимальное давление в системе отопления, на которое настроен предохранительный клапан (для частного дома достаточно 2,5 бар);

P_начал – начальное давление в воздушной полости бака.

Применение мембранных баков в инженерных системах

Мембранные расширительные баки (экспанзоматы) предназначены для компенсации изменения объема теплоносителя в системе отопления при его нагревании–охлаждении, а также для поддержания постоянного давления в системе горячего и холодного водоснабжения.

Конструкция расширительных баков

Экспанзомат представляет собой шарообразную или цилиндрическую стальную емкость, разделенную на две части эластичной мембраной: в одной части находится воздух или газ под давлением, другая – заполняется жидкостью.

Корпус бака, как правило, изготавливается из легированной коррозионно-стойкой листовой стали с лакокрасочным покрытием с наружной стороны. Реже встречаются экспанзоматы с корпусом из нержавеющей стали. Данные баки не получили широкого распростра-нения ввиду высокой стоимости.

Принцип работы расширительного бака состоит в том, что при повышении температуры жидкости (повышении давления) избыток объема жидкости направляется в бак, растягивая мембрану и повышая давление в воздушной полости. При остывании жидкости (снижении давления) мембрана сокращается, выталкивая жидкость в систему. Это позволяет избегать возникновения избыточного давления при разогреве теплоносителя в системе отопления, а также гасить гидроудары в системе холодного и горячего водоснабжения, для которых характерны частые скачки давления при открытии/закрытии водоразборных кранов (включении/отключении насоса).

Основные технические характеристики баков:

• объем, л;
• орабочая температура, °C;
• определьная температура, °C/мин;
• орабочее давление, МПа;
• околичество циклов расширения–сокращения мембраны;
• огарантийный срок от сквозной коррозии корпуса бака;
• определьная концентрация этиленгликоля в теплоносителе, %.

Расширительные баки подразделяются:

• по конструкции:
  а) фланцевые, со сменной мембраной,
  б) диафрагменные, со стационарной мембраной (рис. 1).

Диафрагменный расширительный бак со стационарной мембраной

В последнее время наибольшее распространение получили фланцевые баки со сменной мембраной как более универсальные и простые в эксплуатации, так как их конструкция позволяет заменить поврежденную мембрану, сохранив корпус бака, что немаловажно для баков большого объема.

Диафрагменные баки в основном применяются в системах небольшого объема ввиду дешевизны и меньших габаритов;

• по способу установки:
  а) вертикального исполнения для настенного монтажа с рабочим патрубком, расположенным сверху. Данное исполнение характерно для баков небольшого объема (5–50 л),
  б) вертикального исполнения для напольного монтажа с рабочим патрубком, расположенным снизу. Данное исполнение характерно для баков большого объема (50 л и более),
  в) горизонтального исполнения для баков большого объема, устанавливаемых в помещениях с ограниченной высотой;

• по назначению:
  а) для закрытых систем отопления,
  б) для систем горячего водоснабжения,
  в) для систем холодного водоснабжения (гидроаккумуляторы),
  г) для систем холодоснабжения.

В закрытых системах отопления могут применяться как диафрагменные, так и фланцевые баки с мембраной из бутилкаучука. Данный материал обладает улучшенными характеристиками по сопротивлению высокой температуре и давлению: температура – до 120 °C, давление – до 16 МПа.

В системах горячего водоснабжения применяются баки фланцевого типа с мембраной, выполненной из пищевой резины, предотвращающей контакт питьевой воды с металлом и изменение ее качественных характеристик.

В гидроаккумуляторах для холодного водоснабжения применяются фланцевые баки с мембраной из пищевой резины с улучшенными характеристиками эластичности для более полного гашения гидравлических ударов и поддержания стабильного давления в системе водоснабжения.

Мембранные баки в нормативных документах

Согласно СП 30.13330.2012 «Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01–85*» водонапорные и гидропневматические баки питьевой воды, а также баки-аккумуляторы надлежит изготовлять из металла с наружной и внутренней антикоррозионной защитой. При этом для внутренней антикоррозионной защиты следует применять материалы, прошедшие санитарно-эпидемиологическую экспертизу и имеющие соответствующее разрешение. Для баков-аккумуляторов систем горячего водоснабжения тепловую изоляцию следует предусматривать по расчету.

Гидропневматические баки должны быть оборудованы подающей, отводящей и спускной трубами, а также предохранительными клапанами, манометром, датчиками уровня и устройствами для пополнения и регулирования запаса воздуха.

Бак для закрытых систем отопления

Гидропневматические баки надлежит устанавливать в помещениях, где расстояние от верха баков до перекрытия и между баками и до стен не менее 0,6 м.

Согласно СП 41-101–95 «Проектирование тепловых пунктов» расширительные баки должны быть цилиндрической формы; для баков с внутренним диаметром корпуса до 500 мм должны приниматься плоские приварные или эллиптические днища, а при диаметре более 500 мм – эллиптические. Расширительные баки должны быть оборудованы предохранительными клапанами.

Предохранительные устройства должны быть рассчитаны и отрегулированы так, чтобы давление в защищенном элементе не превышало расчетное более чем на 10 %, а при расчетном давлении до 0,5 МПа не более чем на 0,05 МПа. Расчет пропускной способности предохранительных устройств должен производиться согласно ГОСТ 24570.

В своде правил СП 31-106–2002 «Проектирование и строительство инженерных систем одноквартирных жилых домов» для компенсации температурных расширений теплоносителя в независимых системах отопления следует предусматривать расширительные баки.

В системе водяного отопления с искусственным побуждением циркуляции теплоносителя могут использоваться открытые или закрытые расширительные баки, располагаемые в помещении теплогенератора. Рекомендуется применять расширительные баки диафрагменного типа с тепловой изоляцией.

Требуемая вместимость бака устанавливается в зависимости от объема теплоносителя в системе отопления.

В СП 41-104–2000 «Проектирование автономных источников теплоснабжения» указано, что для приема излишков воды в системе при ее нагревании и для подпитки системы отопления при наличии утечек в автономных котельных рекомендуется предусматривать расширительные баки диафрагменного типа для системы отопления и вентиляции и для системы котла (первичного контура).

Следует учитывать, что в системе теплоснабжения не допускается применять металлополимерные трубы для расширительного, предохранительного, переливного, сигнального трубопроводов согласно СП 41-102–98 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб».

Подбор расширительных баков для систем отопления

Для подбора бака необходимо знать следующие параметры системы:

• объем системы – Q, л;
• гидростатическое давление системы – P_ст, кПа;
• давление срабатывания предохранительного клапана – P_пр, кПа;
• коэффициент теплового расширения теплоносителя – b.

Расчет производится по формуле:

Расчет бака для системы ГВС производится аналогично.

Подбор гидроаккумулятора для системы ХВС

Для подбора бака необходимо знать следующие параметры системы:

• средний расход насоса – Q, м 3 /ч;
• рекомендуемую частоту включения насоса – n, 1/ч.

Расчет производится формуле:

Особенности монтажа расширительных баков

Баки для закрытых систем отопления. Баки, как правило, следует устанавливать на обратной магистрали отопления, на всасывающей линии циркуляционного насоса.

Бак, в обязательном порядке, оборудуется (рис. 2):

• запорным краном с пломбировочным устройством, предотвращающим случайное перекрытие;
• группой безопасности, состоящей из манометра, воздухоотводчика и предохранительного клапана.

В случае, если температура в обратной магистрали отопления может превышать 70 °C, необходимо предусмотреть установку промежуточной емкости для предварительного охлаждения теплоносителя.

Также важно помнить, что диаметр подводящего трубопровода должен быть не менее диаметра присоединительного патрубка расширительного бака.

Если в системе отопления применяется теплоноситель на основе раствора этилен- или пропиленгликоля, то потребуется расширительный бак увеличенного объема из-за большего коэффициента расширения таких растворов.

Установка расширительного бака в системе горячего водоснабжения: 1 – расширительный бак; 2 – предохранительный клапан; 3 – насос; 4 – фильтр; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран

Баки для систем горячего водоснабжения. Такие баки, как правило, следует устанавливать на циркуляционной магистрали, на всасывающей линии циркуляционного насоса в непосредственной близости от источника тепла (бойлер, теплообменник). Бак в обязательном порядке оборудуется (рис. 3):

• запорным краном с пломбировочным устройством, предотвращающим случайное перекрытие;
• группой безопасности, состоящей из манометра, воздухоотводчика и предохранительного клапана.

Баки для систем холодного водоснабжения. Данные баки, как правило, следует устанавливать в нижней точке системы холодного водоснабжения. Бак в обязательном порядке оборудуется (рис. 4):

• запорным краном с пломбировочным устройством, предотвращающим случайное перекрытие;
• группой безопасности, состоящей из манометра, воздухоотводчика и предохранительного клапана;
• обратным клапаном.

При регулировке давления в газовой полости следует учитывать, что для предотвращения коррозии внутренней поверхности корпуса бака, на заводе газовая полость заполняется инертным газом, как правило, осушенным азотом. Соответственно, при необходимости повышения давления в газовой полости или при заполнении газовой полости после замены мембраны рекомендуется использовать технический азот. Это позволит избежать окисления неокрашенной стенки бака с влагой атмосферного воздуха и кислородом.

Вариант установки расширительного бака: 1 – манометр; 2 – обратный клапан; 3 – шахта, колодец с водой; 4 – регулирующий вентиль; 5 – шкаф управления; 6 – мембранный расширительный бак для водоснабжения; 7 – манометр; 8 – предохранительный клапан; 9 – подача воды к оборудованию; 10 – вертикальный многоступенчатый насос

Наиболее распространенные неисправности баков

1. Разрыв мембраны. Основными признаками являются: срабатывание предохранительного клапана из-за превышения допустимого давления при расширении теплоносителя; появление резких скачков давления в системе горячего и холодного водоснабжения, частые включения–отключения скважинного насоса в системе холодного водоснабжения; поступление воды из золотника воздушного ниппеля. Следует заменить мембрану, если бак фланцевого типа или бак целиком, если он диафрагменный.
2. Отсутствие наполнения бака водой. Следует проверить давление в воздушной камере. Оно не должно превышать значений, указанных в паспорте бака для расчетного давления в системе.
3. Течь в корпусе бака. Необходима замена бака.

Сервисное обслуживание расширительных баков

Как правило, обслуживание расширительных баков заключается в следующем:

1. Проверка давления в воздушной части мембраны.
2. Проверка контрольно-измерительных приборов группы безопасности (манометра, предохранительного клапана, воздухоотводчика).
3. Проверка запорной арматуры.
4. Внешний осмотр корпуса бака на предмет коррозии.

Поделиться статьей в социальных сетях: