Сервис бака аквааккумулятора, или можно ли подкачать мембранный расширительный бак, не спуская воду из системы?

Дорогие друзья. есть в нашем хозяйстве такая штука, как мембранный бак. Он же закрытый расширительный бак. Он же аквааккумулятор. Причем очень вероятно, что баков таких у нас не один, а два, или даже больше. Скорее всего один такой прибор есть в водопроводе, и у многих присутствует он и в системе отопления. Бак такой должен находиться под давлением, или, проще говоря, должен быть накачан. Для накачивания используется автомобильный насос для подкачки шин.

Как же мы обычно накачиваем наш бак? Первым делом мы сливаем воду из системы. Затем мы снимаем крышечку, закрывающую воздушный ниппель, подсоединяем к ниппелю шланг насоса и начинаем подкачивать. Давление воздуха мы контролируем манометром, который чаще всего подсоединен прямо к насосу.

Какое давление воздуха должно быть в баке без воды? На хорошем баке это должно быть написано. На моем написано (у меня хороший бак). Давление воздуха должно быть на 2 десятых атмосферы ниже, чем давление включения водяного насоса. Вы знаете давление включения водяного насоса? Если не знаете, значит зря сливали воду. Это надо было узнать заранее.

Но мне всегда лень сливать воду из водопровода и особенно из отопления. А подкачать бак бывает нужно. Что же делать? Можно ли подкачать бак, если он находится под давлением воды? Я думаю — можно, но очень осторожно! Для того, чтобы понять, до какого давления воздуха нам качать наш бак, нам надо хорошенько разобраться, как он работает с точки зрения физики. К счастью законы здесь банальные и никаких формул не понадобится. Обойдемся словами.

Давление воды и давление воздуха

В этой статье я сначала рассматриваю проблему с теоретической точки зрения. Беру даже не сам бак, а идеальную модель и смотрю, какие происходят в нем процессы. И только ближе к концу статьи я указываю, чем же отличается наша идеальная модель от реального бака

Это, как говорят в Одессе, две большие разницы. Вода несжимаема, поэтому создать давление в водопроводе за счет сжатия воды нельзя в принципе. А за счет чего можно? За счет всего двух вещей. За счет растягивания водой всего, что можно растянуть. Например, труб или шлангов.

Более рабочая идея — создать давление воды с помощью воздуха. Воздух, как раз, сжимается очень хорошо и может действовать просто как пружина. Именно поэтому он и используется в закрытых расширительных баках. Обратимся к следующей схеме. На ней я изобразил расширительный бак. Но условно, чтобы можно было понять, как он действует с точки зрения принципа, а не реального устройства. Здесь все очень упрощено. Мы имеем цилиндр, в котором ходит поршень. С одной стороны поршня вода, с другой воздух. Главный физический закон, который нас будет интересовать, заключается в том, что при уменьшении объема газа при постоянном весе газа и температуре, давление увеличивается. Зависимость линейная. Уменьшили объем в 2 раза — давление выросло в 2 раза.

У нас создано давление воздуха, но вода не подключена

Предположим мы накачали наш бак справа воздухом до давления 1 бар по манометру. В этом случае, совершенно очевидно, поршень под давлением воздуха будет прижат к левому торцу нашего цилиндра. Предположим, мы поместили слева какое-то пренебрежимо малое количество воды. Ну 1 грамм, или 1 наперсток, или 1 куб.см. неважно. Вопрос. Под каким давлением будет эта капля воды находиться? Под давлением 1 атмосфера. На самом деле чуть больше, ибо эта капля сдвинула на какой-то микрон наш поршень, объем газа уменьшился и давление возросло. Но поскольку количество воды пренебрежимо мало, то и рост давление тоже рассматривать не будем. Что тут еще важно? То, что поместить эту каплю в левую часть бака мы могли только используя устройство (насос), создающий давление большее давления воздуха, ибо мы действуем водой против воздуха. В нашем случае это более одного бара.

Начинаем заполнять бак водой

Что же произойдет, если мы заполним бак водой наполовину объема? Объем воздуха уменьшится в 2 раза. Было давление в пустом баке 1 бар. В наполовину заполненном водой стало 2 бара. Давление в водопроводе тоже стало 2 бара. Все очень логично. Можем мы еще четверть бака воды слева загнать? Давайте считать, что да. Можем. В этом случае объем, занимаемый воздухом, уменьшится еще в 2 раза и мы получим давление воздуха 4 атмосферы. Давление воды в системе будет тоже 4 атмосферы.

До какого объема мы можем сжимать воздух справа? В идеальной схеме, я думаю, очень сильно. Полагаю, пока воздух не станет жидким. В реальных условиях мы, все-таки, имеем не поршень, а резиновую грушу, и я нигде не видел в характеристиках реальных баков указание на максимальный объем воды в них (дополнительная информация есть ниже). Полагаю, все регулируется здравым смыслом, а именно разумными пределами включения и выключения насоса. И давайте, наконец, переходить от идеальных схем к реальным вопросам.

Чем приведенная идеальная схема отличается от реального расширительного бака?

Многим. У нас нет поршня. Вместо поршня у нас резиновый мешок, который под давлением сминается. Никаких средств для аккуратного складывания мешка не предусмотрено. Мнется мешок как хочет. Очевидно, образует всякие складки. Когда вода врывается в мешок, она эти складки расправляет. Опять же мешок этот имеет шов.

Резина сама по себе тоже растягивается, чем вносит некие нелинейности в описываемый процесс.

И вообще, все законы про зависимость давления и объема (Бойля Мариотта) писались для идеального газа и идеальных условий. Практически рассматривались только молекулы и все. С реальным газом, тем более с воздухом, который является смесью газов, все сложнее, конечно.

В реальной системе есть сопутствующие факторы. Такие как качество резины, качество бака, настройка оборудования, на котором бак производился, бригада рабочих, которая эти баки делала. Уверен, что баки, сделанные рабочими из Албании будут отличаться от баков, сделанных рабочими из Сербии. Не говорю, кто сделает лучше — не знаю. Но то, что будут отличаться — совершенно точно.

Давление включения и выключения насоса

Что произойдет, если вся вода из бака уйдет, а насос не включится? В нашем баке, накачанном в пустом состоянии до 1 бара минимальное давление воды составляет 1 бар. То есть, вода наша вытекает, давление уменьшается и после 1-го бара должно просто рухнуть на ноль. Просто потому, что воды нет. Кончилась. Мотор начинает работать и вся система испытывает непредвиденную нагрузку. Вода выстреливается из насоса, бьет по трубам и гасится мембраной бака, которая принимает на себя весь удар. Это все не очень комфортно и довольно опасно. Куда лучше, если насос включится, когда в баке еще есть вода! Но не слишком много. В нашем случае насос должен включиться, когда давление воды больше 1 бара. На сколько больше? Если сильно больше, то мы сократим количество накопленной воды и увеличим периодичность включений насоса (чаще будет включаться и на меньшее время), что не есть хорошо. Вот теперь мы начинаем понимать, почему нам советовали накачивать бак на 2 десятых бара меньше давления включения насоса. В этом случае в момент включения насоса в баке будет разумный уровень воды. Разумный — значит обоснованный производителем.

А когда же нам надо выключать насос? Очевидно, тут мне скажут, что включать надо на 1 баре, выключать на 4. Тогда наш бак накопит феноменальные три четверти объема воды. Но это неудобно и некомфортно с точки зрения «пойти помыться». Комфортно включать на трех и выключать на четырех. В самом крайнем случае включать на двух и выключать на четырех. Вот и считаем. Если разница давлений всего в 2 раза, то и бак наш максимум способен половину объема использовать.

Чем хороши в хозяйстве очень большие расширительные баки?

Привожу абстрактный пример. У нас бак 100 литров полного объема. Накачиваем его одним баром. Включение насоса ставим на 3 бара, а выключение на 4. При этом в баке минимальный остаток воды будет больше полбака (более 50 литров). Работать наш бак будет на диапазоне где-то 12 литров. То есть насос включается каждые полторы минуты. Я думаю, что насос выдержит такой ритм, но зато мы получаем супер комфортный водопровод, в котором горячая вода в душе не «гуляет» у нас за счет изменения давления. Имею ввиду довольно распространенный случай, когда горячая вода остывает с уменьшением давления в водопроводе, а потом опять горячеет по мере работы насоса на повышение давления.

А если предположить, что мы стоим в душе с намыленной головой и выключается свет. Что мы думаем? С баком, который отрегулирован до почти полного осушения мы не знаем, сколько у нас в баке воды осталось, даже если бак столитровый. Вполне возможно выключение электричества нас застало, когда бак совсем на исходе! А в моей предложенной выше схеме, неосушаемый остаток целых 50 литров. Мне точно хватит воды для того, чтобы закончить мытье головы и туловища даже. Даже думать нечего! Нужно только крикнуть жене, чтобы свечку принесла.

А как же, все-таки, подкачать бак с водой?

У нас может быть всего две неисправности бака, которые связаны с давлением воздуха. Если давление слишком велико (бак перекачан), либо мало (бак сдулся).

Если бак перекачан, то мы испытываем падение стрелки водяного манометра до нуля, и, только затем, включение насоса. Например, давление включения 2 бара, давление воздуха 3. Стрелка спускается до трех бар, потом резко падает до нуля, насос включается.

Бак недокачан. Вы знаете, в этом случае он должен бы как-то работать, пока не сдуется полностью. Если бак у нас сдувается, то мы получаем увеличение остатка воды в баке. При этом работает насос все более и более короткое время. Ведь накачивать ему нужно все меньше и меньше! И, кстати, время до включения уменьшается. В итоге, давление воздуха в баке пропадает. Он полностью заполняется водой и начинает «мигать», то есть, лихорадочно включаться-выключаться.

Таким образом, в системе под давлением вообще не так уж просто определить наличие проблемы!

Если бак перекачан, то давление нужно стравить через ниппель. Если бак недокачан, надо мерить, сколько он накапливает воды. Тогда, зная давление включения и давление выключения насоса можно определить, хотя бы примерно, сколько воды он должен закачивать за один сеанс.

Не зная, сколько в баке воды, мы не сможем точно определить давление воздуха. Можем действовать только приблизительно.

Если насос водопровода залихорадило, а слить систему сложно, некуда, неохота и так далее

• Выключаем его из сети.
• Подсоединяем к расширительному баку воздушный насос. Лучше электрический. Но только не патрубок от мощного компрессора!
• Какое у нас давление выключения водяного насоса (максимальное давление воды)? Предположим 4 атмосферы.

Если насос часто включается и работает недолго (по субъективным ощущениям)

Тут, к сожалению, предложить нечего, ибо мы не знаем, сколько воды находится в баке. И никогда не узнаем, пока не спустим воду полностью. Предложить я могу только одно. Подкачайте и посмотрите, будет ли лучше. Если будет, то оставьте до лучших времен. Если бак маленький или крошечный, то тут опасно прикидывать, ибо можно очень легко перекачать. Тут надо сливать воду и проверять давление на пустом баке.

Что делать с бачком в отоплении?

А вот ради этого я, если честно, и писал статью. Слить водопровод — легко и приятно. Сливать отопление — проблема. Особенно, если учесть, что на дворе мороз, и после заливки будут, как всегда, проблемы с воздухом в трубах.

Какие особенности расширительного бачка, установленного в систему отопления? Особенности есть! В баке для отопления может не быть резиновой груши. Баки для отопления бывают без фланцев. Тогда вместо резиновой груши в баке действительно мембрана. И находится она посередине. И она растягивается. Есть аналогия с грушей? Сложно сказать, но будем считать, что да.

Максимальное давление в системе отопления крошечное. Всего полторы атмосферы. Воды в бачок должно помещаться как можно больше. Таким образом, минимальное давление воздуха тоже должно быть минимальным. На мой-то взгляд, главное — чтобы оно просто было. Причем надо помнить, что в системе отопления с водой есть давление всегда! Просто потому что есть естественный перепад высот, причем значительный.

Таким образом, давление воздуха в пустом расширительном бачке отопления должно быть, кажется, где-то 0.5 бара. Тогда под максимальным давлением воды бачок вместит в себя три четверти своего объема воды. При 25-литровом бачке — 18 литров. И это, похоже, супер-максимум.

Действовать с бачком можно аналогично описанному полностью сдувшемуся бачку из системы водопровода.

Проверили, есть ли в бачке воздух? Для этого нажали ногтем или чем-нибудь подходящим на кнопочку ниппеля. Если не шипит, то подсоединяем насос и подкачиваем воздух, одновременно спуская воду. Спустили четверть объема бака и оставили под давлением в 1.5 атмосферы. Проверили ниппель. Потом спустили немного воды, чтобы давление не было максимальным и все. Считаем, что готово.

Любитель решать задачи, не имеющие решения
Дмитрий Белкин.

Расширительный бак для водоснабжения: устройство, функции, подключение

Мембранные бачки Wester

Сегодня нам предстоит выяснить, для чего нужна установка расширительного бака в системе водоснабжения, как устроен мембранный бачок, и как его правильно подключить. Начнем мы, однако, с уточнения формулировок и названий сантехнической арматуры.

Долой путаницу

В магазинах сантехники вы можете встретить две разновидности этих устройств, отличающиеся друг от друга цветом:

Расширительный бак для горячего

Изображение	Описание
1. Устанавливаемые на отопление — водоснабжение расширительные баки обычно красные и в полном соответствии с названием предназначены для компенсации теплового расширения воды или жидкого теплоносителя при нагреве. Жидкости практически не сжимаются, и при их расширении давление в замкнутом контуре начинает расти с катастрофической скоростью; воздушная подушка тормозит его рост.
Гидроаккумуляторы, или расширительные баки для систем питьевого водоснабжения — синие	2. Гидроаккумуляторы — синего цвета (см. Гидроаккумуляторы для водоснабжения) . Они позволяют создать автономный запас холодной воды, и выполняют функцию демпфера. То есть, гасят скачки давления при открытии/закрытии запорной арматуры и включении/выключении подающего воду насоса.

Узнать больше о мембранных баках вам поможет видео в этой статье.

Устройство

Как устроены расширительные баки для водоснабжения?

Мембранный бачок — это стальная емкость с патрубком для подключения к водопроводу или системе отопления и золотником для накачки. Она разделена эластичной мембраной на два отсека — воздушный и водяной. Воздушный отсек нередко вместо воздуха заполняется азотом, исключающим поражение стенок бачка коррозией.

Устройство расширительного бака водоснабжения: стальная емкость разделена на два отсека упругой мембраной

Любопытно: расширительный бак системы горячего водоснабжения или отопления обычно снабжается мембраной с повышенной термостойкостью. Никаких других конструктивных различий между ним и гидроаккумулятором нет, поэтому расширительный бачок можно смело использовать в роли гидроаккумулятора.

Схемы

Теперь давайте более детально разберемся, зачем нужен расширительный бак в системе водоснабжения, на примере конкретных схем.

Обвязка бойлера

Обвязка бойлера обычно включает два установленных на его входном патрубке элемента арматуры:

Пружинный обратный клапан

Изображение	Описание
Обратный клапан. Он пропускает холодную воду из водопровода внутрь накопительного водонагревателя, но не позволяет ей выливаться обратно при отключении ХВС.
Предохранительный клапан с отводом воды в дренаж	Предохранительный клапан. Поскольку обратный клапан превращает водопровод и бойлер в замкнутый контур, при нагреве воды в нем начинает быстро расти давление. Когда оно достигает опасных значений, предохранительный клапан сбрасывает избыток воды через дренажную трубку.

Полезно: объединенные в одном корпусе обратный и предохранительный клапаны часто продаются под названием «группа безопасности бойлера».

Клапан для бойлера

Пока объем бойлера невелик, потери нагретой воды незначительны или отсутствуют (тепловое расширение компенсируется упругостью стенок водопровода). А вот при его значительном объеме горячая вода сбрасывается в дренаж литрами и десятками литров, что заметно сказывается на расходах на нужды ГВС.

Подключение расширительного бака к системе водоснабжения полностью исключает потерю нагретой воды. Ее избыток вмещается мембранным бачком, что сопровождается незначительным ростом давления в контуре.

Мембранный бачок в обвязке бойлера

Насколько большим должен быть расширительный бак на систему водоснабжения с бойлером известного объема?

Обычно он берется равным 10% от объема бойлера. Да, тепловое расширение воды в разумных пределах температуры меньше 10%; однако не забывайте про то, что вместимость отсека для воды не равна полному объему мембранного бачка: часть этого объема занята воздухом.

Поэтому на практике используется округление в большую сторону: бак расширительный для водоснабжения 50 литров способен обеспечить безопасную работу 500-литрового бойлера.

Расширение воды при нагреве

Запас воды

Как использовать гидроаккумулятор или расширительный бак для холодного водоснабжения, обеспечив себя водой на время ее периодических отключений?

Инструкция по монтажу прибора своими руками предельно проста и состоит всего из двух пунктов:

1. Подключите патрубок бачка к любому участку водопровода гибкой или жесткой подводкой;

Гидроаккумулятор обеспечит вас водой при ее кратковременных отключениях

1. На вводе ХВС установите обратный клапан. Он не позволит воде сливаться из бака в отключенный и сброшенный магистральный водопровод.

Обратите внимание: полезная емкость мембранного бака заметно отличается от его полного объема. Например, расширительный бак системы водоснабжения 500 литров, способен запасти на случай отключения не больше 250 литров воды.

Вода из скважины

Как установить расширительный бак в системе водоснабжения с подачей воды из скважины или колодца? Он опять-таки монтируется в любой точке водопровода.

Мембранный бачок в системе автономного водоснабжения

Помимо мембранного бака, такая система включает:

Линейка погружных насосов Джилекс

Изображение	Описание
Погружной или поверхностный насос. Он поднимает воду и создает избыточный напор, обеспечивающий работу сантехнических приборов.
Обратный клапан стоит на выходном патрубке погружного насоса	Обратный клапан. Он ставится после погружного насоса или на всасывающем патрубке поверхностной насосной станции.
Автоматическое реле для управления насосом с датчиком давления	Автоматическое реле, управляющее работой насоса (то есть включающее его при падении давления в контуре и выключающее при достижении давлением верхнего критического значения.

Схема водоснабжения от скважины

Какое давление в расширительном баке системы водоснабжения нужно поддерживать?

Ответ нельзя дать, на зная настроек автоматики управления насосом. Давление в расширительном бачке водоснабжения должно быть немного ниже (примерно на 0,2 атмосферы) давления включения подкачки воды из скважины. В этом случае насос будет запускаться до того, как остатки воды из мембранного бачка вытекут через открытый кран.

Как накачать расширительный бак в системе водоснабжения, если давление в нем упало ниже необходимого? Это можно сделать любым воздушным насосом — велосипедным, автомобильным и т.д. Шланг насоса подключается к золотнику на мембранном бачке.

Накачка мембранного бачка автомобильным компрессором

Вода из емкости

Водоснабжение из накопительной емкости практикуется в садовых товариществах с подачей воды по графику, а также там, где изношенные магистрали водоснабжения часто отключаются для ремонта. Самый простой способ подачи воды в водопровод — самотеком, из установленного на чердаке бака.

Самотечный водопровод с подачей воды из установленной на чердаке емкости

Однако такая схема имеет три серьезных недостатка:

1. Запас воды ограничен прочностью перекрытия;
2. Чердак должен быть утепленным и отапливаемым, иначе вода замерзнет в первые же заморозки;
3. Напор в самотечном водопроводе ограничен расстоянием по вертикали между баком и краном. Между тем для нормальной работы бытовой техники (проточных водонагревателей, стиральных и посудомоечных машин) нужен напор не менее 3 метров (0,3 кгс/см2).

Подача воды из емкости, установленной в подвале, подполе или цокольном этаже, с помощью насосной станции лишена всех этих недостатков: вес стоящего на поверхности грунта или стяжки бака ничем не ограничен, напор создает насос, а температура грунта ниже уровня промерзания круглый год выше нуля.

Емкость с запасом воды установлена в цокольном этаже

Какую роль в этой схеме выполняет расширительный бак для систем водоснабжения? Ту же, что и при подаче воды из скважины: сглаживает скачки давления и позволяет насосу простаивать при незначительном расходе воды.

Какой должна быть схема подключения расширительного бака для водоснабжения? Опять-таки такой же, как при автономном водоснабжении из скважины или колодца.

Схема подачи воды из накопительной емкости

Однако: на практике на подачу воды из емкости обычно ставится поверхностная насосная станция, представляющая собой насос, автоматическое реле с датчиком давления и гидроаккумулятор на одной станине.

На фото — насосная станция

Борьба с гидроударами

Гидроударом называется кратковременный скачок давления, возникающий в замкнутом контуре вследствие инерции движущегося потока воды при его мгновенной остановке. Гидроудар часто выводит давление за пределы прочности труб и гибких подводок; последствия весьма предсказуемы — владелец получает разрывы водопровода по швам и фитинговым соединениям.

Сочетание высокой температуры и скачка давления привело к разрыву полипропиленовой трубы

Если к водопроводу подключены расширительные баки — водоснабжение делается абсолютно безопасным: воздушная емкость и в этом случае исполняет роль демпфера. Бачок небольшого объема монтируется на вводе водоснабжения или (при коллекторной разводке воды) на коллекторе.

Мембранный гаситель гидроударов на коллекторе

Заключение

Надеемся, что наш материал поможет уважаемому читателю в проектировании и монтаже собственного водопровода. Успехов!