Принцип работы расширительного бака

Принцип работы расширительного бака

Расширительный бак предназначен для поддержания давления в системе подачи воды.

Чаще всего для водоснабжения используется закрытое оборудование мембранного типа.

Оно представляет собой емкость, внутри которой установлена резиновая мембрана. Она делит устройство на две камеры: воздушную и водную.

После запуска системы электронасос заполняет последнюю водой.

Объем воздушной камеры при этом уменьшается.

Чем меньше объем воздуха в баке, тем выше давление.

В качестве расширительного бака для системы водоснабжения используется конструкция мембранного типа.

Резиновая диафрагма делит устройство на две камеры: воздушную и водную

Как только оно превысит запрограммированную отметку, насос будет автоматически отключен. Включится же он только после того, как давление упадет ниже минимальной запрограммированной отметки, при этом вода начнет поступать из водяной камеры бака. Цикл «выключение-включение» повторяется автоматически. Давление в системе можно проверить по манометру, который может быть установлен на оборудовании. Устройство можно настроить, выбрав предпочитаемый диапазон рабочего давления.Установленный в системе водоснабжения мембранный расширительный бак выполняет сразу несколько функций:

• Поддерживает давление при отключенном насосе.
• Защищает систему от возможного гидравлического удара, спровоцированного перепадами напряжения в сети или попаданием в трубопровод воздуха.
• Сохраняет под давлением некоторое количество воды.
• Защищает насосное оборудование от преждевременного износа.

Использование расширительного бака дает возможность при малом водопотреблении не включать насос, а покрывать потребности в воде за счет жидкости, хранящейся в баке.

Типы мембранных баков

Существует два основных типа расширительного мембранного оборудования.

Прибор со сменной мембраной

Главная отличительная особенность – возможность замены мембраны. Она вынимается через специальный фланец, который держится на нескольких болтах. При этом нужно учесть, что в приборах большого объема для стабилизации мембраны ее дополнительно закрепляют задней частью к ниппелю. Еще одна особенность устройства в том, что вода, заполняющая бак, остается внутри мембраны и не контактирует с внутренней частью бака. Что оберегает металлические поверхности от коррозии, а саму воду от возможного загрязнения и существенно продляет срок эксплуатации оборудования. Выпускаются такие модели, как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении.

Устройства со сменной мембраной отличаются более долгим сроком службы, поскольку наиболее уязвимый элемент системы можно заменить и вода не соприкасается с металлическим корпусом прибора.

Устройство со стационарной диафрагмой

В таких устройствах внутренняя часть бака разделена на две части жестко закрепленной мембраной. Она не подлежит замене, следовательно, при выходе ее из строя, оборудование придется менять. В одной части устройства содержится воздух, в другой – вода, которая напрямую контактирует с внутренней металлической поверхностью прибора, что может провоцировать ее быструю коррозию. Для предотвращения разрушения металла и загрязнения воды внутренняя поверхность водной части бака покрывается специальной краской. Однако такая защита не всегда долговечна. Выпускаются устройства горизонтального и вертикального типов.

Устройство мембранного бака

Начнем с того, что конструктивно аппараты, предназначенные для отопления и водоснабжения (гидроаккумуляторы), имеют некоторые отличия и путать их между собой нельзя.

В то же время принцип работы мембранного бака одинаков вне зависимости от его конструкции.

Общее устройство подобных резервуаров следующее: внутри герметичного металлического корпуса цилиндрической формы находится резиновая мембрана (в народе – «груша»).

Она бывает двух типов:

• в виде диафрагмы, разделяющей внутреннее пространство примерно пополам;
• в виде груши, своим основанием прикрепленной к входному патрубку для воды.

Примечание. Второй тип мембран подлежит замене, для этого надо раскрутить фланец патрубка. Первый тип заменить нельзя, только вместе с корпусом.

Различие между сосудами для разных систем состоит в том, что мембранные расширительные баки для систем отопления наполняются теплоносителем, контактирующим изнутри с металлическими стенками. В емкостях для водоснабжения вода никогда не соприкасается с металлом, а в некоторых моделях даже предусмотрена промывка «груши». Данные модификации рекомендованы к применению в сетях питьевого водоснабжения.

Еще одно отличие заключается в том, что мембраны для расширительных баков для воды изготавливаются:

• из пищевой резины;
• приспособленными к более высокому давлению, чем для отопительных.

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.

Когда внешнее воздействие прекращается и давление в сети трубопроводов падает из-за водоразбора или остывания теплоносителя, то мембрана постепенно выталкивает воду обратно в систему.

Расширительный бак для отопления

Виды расширительных баков

В различных системах отопления применяются разные виды расширительных баков.

Раньше в системах, не имеющих циркуляционных насосов, использовался открытый расширительный бак для отопления.

Но такие баки имели множество недостатков, поэтому в настоящее время их применяют очень редко.

Из-за того, что в такой расширительный бачок для отопления попадает воздух, появляется коррозия, а также жидкость испаряется быстрее и ее необходимо постоянно пополнять.

Такой бак должен быть поставлен в самой верхней точке системы отопления, а это не всегда можно легко и просто реализовать.

Открытый расширительный бак для отопления

В таких системах отопления, где носитель тепла циркулирует с помощью насоса, ставится закрытый расширительный бак для отопления, расчет здесь делается на то, что это герметичная емкость, которая обладает эластичной мембраной внутри. Мембрана (баллонная или диафрагменная) разделяет бачок на две части. В одну часть закачивается воздух или инертный газ под давлением, а другая часть предназначена для излишков теплоносителя. Мембрана внутри бака – эластичная, поэтому при попадании теплоносителя туда объем воздушной камеры становится меньше, давление в ней растет, таким образом компенсируя высокое давление в отопительной системе. При остывании же совершается обратный процесс.

Устройство закрытых расширительных баков

Закрытый расширительный бачок для отопления плоский бак может быть фланцевым (иметь сменную мембрану) и с несменной мембраной.

Второй вид пользуется достаточно большим спросом из-за относительно низкой стоимости. Но фланцевые расширительные баки во многом лучше – давление здесь может быть больше, а если разорвется мембрана, то можно ее заменить.

Фланцевый расширительный бак системы отопления может быть как вертикальным, так и горизонтальным.

Здесь жидкость, когда поступает в бак, не имеет контакта с металлической поверхностью, так как находится внутри мембраны. Если мембрана повреждается, заменить ее можно через фланец.

Вертикальные и горизонтальные фланцевые бачки

Баки, в которых не предусмотрена сменная мембрана, она закрепляется жестко по всему периметру. Диафрагма с самого начала прижата к внутренней поверхности, так как объем расширительного бака для отопления полностью заполнен газом. После этого давление в расширительном баке отопления увеличивается, а жидкость идет вовнутрь. Когда система запускается, давление может резко повыситься, поэтому именно в этот момент мембрана может повредиться.

Обслуживание расширительного бака

• Один раз в полгода необходимо проверять бак на внешние повреждения – коррозию, вмятины, подтеки. Если вдруг такие повреждения найдены, то обязательно нужно устранить их причину.
• Один раз в полгода нужно проверять начальное давление газового пространства на соответствие расчетному показателю.
• Один раз в полгода проверяется целостность мембраны. В случае обнаружения ее нарушения нужно заменить ее (если такая возможность предусмотрена).
• Если бак не будет использоваться долгое время, то нужно держать его в сухом месте, слив из него воду.

Показания манометров при правильной работе расширительного бака

Схемы подключения гидробаков

Для системы горячего водоснабжения установку расширительного бака проводят на участке циркуляционной магистрали, всасывающей линии насоса, ближе к водонагревателю.

• манометром, предохранительным клапаном, воздухоотводчиком — группа безопастности;
• запорным клапаном с устройством, которое предотвращает случайное перекрытие.

В водопроводной системе, где присутствует водонагревательное оборудование, устройство берет на себя выполнение функций расширительного бака.

Схема установки в системе ГВ: 1 – гидробак; 2 – предохранительный клапан; 3 – насосное оборудование; 4 – элемент фильтрации; 5 – обратный клапан; 6 – кран запорный

В системе ХВ главное правило при установке гидроаккумулятора — монтаж в начале обвязки, ближе к насосу. В схеме подключения обязательно присутствуют:

• обратный и запорный клапан;
• группа безопасности.

Схемы подключения могут быть очень разными. Поключенный гидробак нормализует работу оборудования, уменьшая количество включений насоса за единицу времени и этим продлевая срок его службы.

Схема монтажа в системе ХВ со скважиной: 1 – бак; 2 – обратный клапан; 3 – кран запорный; 4 – реле для регулировки давления; 5 – прибор управления насосным оборудованием; 6 – группа безопасности

В схеме с повысительной насосной станцией один из насосов работает постоянно. Такая система устанавливается для домов или зданий с высоким водопотреблением. Гидробак здесь служит в для нейтрализации скачков давления, а для аккумулирования воды устанавливают емкость как можно большего объема.

Расширительный бак для отопления — необходимость

Задача каждого владельца недвижимости, который хочет эффективно обустроить работу системы обогрева дома, заключается в правильном выборе оборудования и качественном монтаже, согласно утвержденным нормативам и правилам. Только при соблюдении данных условий можно рассчитывать, что во время отопительного сезона в доме находиться будет комфортно (читайте также: «Правила подготовки к отопительному сезону жилого дома»).

Зачем нужен расширительный бак

Поскольку в отопительном контуре и трубопроводе (обладающем эластичностью, стремящейся к нулю), теплоноситель имеет фиксированную массу, в случае изменения температуры жидкости давление в системе непременно будет меняться. Дело в том, что по причине такого физического явления как тепловое расширение вода или любой другой вид носителя тепла при нагревании увеличивают свой объем. В том случае, когда нагрузка превысит прочность радиатора или трубопровода на разрыв, больших неприятностей не избежать.

Причиной возможной аварии является то, что вода, обладающая не сжимаемостью, меняет объем при нагреве и по-прежнему остается почти в неизменном состоянии. Отсюда вероятность того, что гидроудар может произойти, резко возрастает, поскольку в жидкой среде отсутствуют упругие взаимодействия.

Кроме закрытых схем теплоснабжения индивидуальных домовладений расширительный бак встречается:

• в отопительных конструкциях открытого типа при наличии контакта с атмосферным воздухом;
• в системах централизованного теплоснабжения с верхним разливом. В этом случае расширительный бачок для отопления устанавливают на чердаке и соединяют с частью трубопровода отопительной конструкции здания, подающей носитель тепла.

И в одном, и в другом варианте монтаж этих устройств необходим, чтобы избавить систему отопления от воздушных пробок. Между двумя нитками центрального отопления перепад составляет около 2-х метров, а в частных домах с естественной циркуляцией теплоносителя даже меньше.

При таких перепадах напор жидкости никоим образом не в состоянии выдавить воздух из верхней части конструкции отопления. Отсюда и возникает решение – установить емкость, собирающую воздух в месте, где он скапливается и во время запуска системы стравливать его. Все воздушные пробки, находящиеся в трубах и радиаторах, вытесняются наверх и направляются в расширительный бак.

Если используется открытая система, какие-либо действия не потребуются. Воздух тут же соединится с атмосферой в отличие от закрытого варианта, когда необходимо, чтобы владелец открыл воздушный кран (прочитайте также: «Открытая и закрытая система теплоснабжения — преимущества и недостатки в сравнении»).

Особенности установки расширительных баков

Открытая система. Если планируется установить расширительный бак для отопления открытого типа, тогда следует учесть, что такая конструкция представляет собой сложной формы большой сосуд, в котором наблюдаются конвекционные потоки.

Установка отопительного оборудования и монтаж трубопроводов в данном случае должны решить несколько задач:

• обеспечить быстрый подъем воды, нагретой котлом, в самую верхнюю точку системы и при необходимости слив ее самотеком через приборы конструкции теплоснабжения;
• создать беспрепятственное перемещение воздушных пузырьков туда, куда они устремятся в любом сосуде, содержащем любую жидкость, а точнее вверх.

Из всего вышесказанного можно сделать такие выводы:

• устанавливать расширительный бак для отопления в открытых системах необходимо только в самой ее наивысшей точке. Чаще всего это верх разгонного коллектора для однотрубной конструкции. В домах верхнего розлива (это обычно постройки, возраст которых насчитывает не один десяток лет) местом их установки является чердачное помещение (прочитайте: «Монтаж и установка расширительного бака в системе отопления своими руками»);
• расширительному бачку для открытых систем не требуется запорная арматура, резиновая мембрана и крышка. Устройство расширительного бака системы отопления представляет собой водяную емкость, в которую при желании можно долить ведро жидкости вместо той, что испарилась.

Стоимость подобного изделия соответствует цене пары сварочных электродов и квадратной формы стольного листа, имеющего толщину 3-4 миллиметра.

Закрытая система. При ее создании необходимо очень ответственно отнестись как к выбору расширительного бака, так и к его монтажу.

Среди особенностей обустройства закрытых систем следует отметить ряд моментов:

1. Монтировать расширительный бак отопительной конструкции надо в том месте, где течение воды максимально приближено к ламинарному типу, при котором наблюдается минимум завихрений. Наиболее оптимальное решение – установить устройство на прямом отрезке разлива, но до места расположения циркуляционного насоса. Что интересно: высота крепления устройства относительно котла или напольного покрытия не имеет значения, поскольку принцип работы расширительного бака основан на необходимости компенсации теплового расширения и гашении гидроударов, а воздух без проблем можно стравить посредством воздушных кранов.
2. В комплектации производителей устройства нередко оснащаются предохранительным клапаном для сброса избыточного давления. Но покупателю лучше изначально убедиться, что он имеется. В случае отсутствия его лучше приобрести и расположить рядом с баком.
3. Нагревательные котлы, использующие в своей работе электричество или газ, оборудованные электронными термостатами, очень часто продают со встроенным расширительным баком и циркуляционным насосом. Отправляясь за оборудованием, нужно убедиться, что они требуются для функционирования отопительной системы.
4. Мембранные расширительные баки имеют принципиальное отличие от устройств, используемых в открытых системах отопления, и это их расположение в пространстве. Теплоноситель должен поступать в мембранный бак для системы отопления сверху и эта особенность позволяет полностью удалять воздух из камеры, предназначенной для жидкости.
5. Расширительные бачки для водяных отопительных систем должны иметь минимальный объем, равный 1/10 части всего количества теплоносителя, находящегося в системе. Больший параметр допускается, а вот меньший представляет опасность. Примерный вариант расчета объема воды, исходя из мощности котла, выглядит следующим образом – на один киловатт требуется 15 литров теплоносителя.
6. Смонтированный рядом с устройством и подпитывающим вентилем (он соединяет отопление с водопроводом) манометр может значительно помочь. Такая неприятная ситуация как залипший золотник предохранительного клапана происходит нередко (прочитайте также: «Предохранительный клапан на отопление — какие бывают, как правильно использовать»).
7. Когда клапан сбрасывает давление в расширительном бачке отопления довольно часто, то это означает, что требуемый объем устройства рассчитан неверно. Но его менять на новое изделие не следует. Нужно приобрести еще один предохранительный клапан и подключить параллельно.
8. Вода, которая используется в отопительных системах, обладает низким коэффициентом температурного расширения. Если использовать незамерзающий теплоноситель (чаще всего это этиленгликоль), потребуется расширительный бак большего объема или установка еще одного, дополнительного устройства. Читайте также: «Незамерзающая жидкость для систем отопления — делаем правильный выбор».

Смонтированный по всем правилам расширительный бак в закрытых системах выглядит следующим образом: к нему теплоноситель подведен сверху, он укомплектован предохранительным клапаном и манометром. Читайте также: «Аккумуляторный бак для отопления».

Ознакомьтесь с видео о принципе работы расширительного бака для отопления: