Что нужно знать про мембранный бак для системы отопления

Расширительные баки (техническое название устройства экспанзоматы) производятся для различных систем обогрева (СО). Для открытых необходимы емкости в виде обычной металлической или пластиковой бочки без крышки. Такие устройства используются, как правило, в гравитационных системах.

Для закрытых систем применяются современные, герметичные баки с эластичной диафрагмой (мембраной), монтирующиеся в СО с насосом, в любом удобном для размещения, месте трубопровода. В сегодняшней публикации будет рассказано именно о мембранных расширительных баках для отопления, их типах, методиках расчета емкости и этапах их монтажа.

Назначение, конструктивные и эксплуатационные особенности

Экспанзомат – это устройство, предназначенное для компенсации расширившегося при нагревании теплоносителя. Другими словами: если данный резервуар не будет предусмотрен, расширившейся под воздействием температуры жидкости будет некуда деваться и она разорвет трубы, радиаторы, теплообменник котлоагрегата, создав опасность взрыва.

Кроме этого, какой бы ни была герметичной СО, теплоноситель из нее все равно испаряется. Снижается его количество в контуре, что значительно уменьшает эффективность обогрева жилища. Мембранный расширительный бак для отопления позволяет пополнить объем жидкости, сохраняя необходимую герметичность в системе.

Конструкция данного устройства состоит из стального, устойчивого к коррозии бака, в котором посередине находится эластичная диафрагма. В данном резервуаре установлен золотник, для накачки необходимого давления, клапан безопасности и патрубок подключения прибора к СО.

Виды закрытых экспанзоматов

«Первую скрипку» в данном устройстве играет диафрагма, которая, в зависимости от модели, может быть заменяемой или фиксированной.

1. В первом случае, форма мембраны напоминает грушу или баллон. Именно поэтому емкости такого типа называют «баллонными». Ремонт расширительного бака отопления и замена пришедшей в негодность диафрагмы производятся через фланец с водяным патрубком, расположенный в нижней части прибора.
2. При фиксированной конструкции диафрагмы, мембрана крепится посередине корпуса, после чего, бак запаивается в заводских условиях, делает невозможным ее замену. Ремонт резервуара такого типа (замена подрывного клапана, патрубка) производится только в специализированных мастерских.

Единственным преимуществом мембранных устройств перед емкостями со сменной диафрагмой является низкая стоимость.

Важно! Подбор расширительного бака для системы отопления – это важный процесс, требующий точного расчета и опыта. Если вы неуверены в своих знаниях, то обратитесь к профессионалу.

Преимущества

Существует достаточно много преимуществ мембранных экспанзоматов перед открытыми емкостями. Специалисты выделяют следующие:

• Данные устройства могут применяться в системах с водопроводной водой.
• Простота замены бака или пришедшей в негодность диафрагмы.
• Минимальное обслуживание.
• Не испарения, а это значит можно использовать дешевый этиленгликоль.

Основное достоинство данных моделей, по мнению специалистов – это большая вытесняющая способность.

Как работает экспанзомат

Принцип работы мембранного расширительного бака отопления гениально прост, и заключается в следующем:

• В нормальном состоянии уровень теплоносителя доходит до мембраны. Расширяясь, он начинает вдавливать диафрагму в сторону газовой камеры, которая находится под определенным давлением.
• При остывании теплоносителя, его уровень в емкости падает, а мембрана возвращается в рабочее положение.

Если рассматривать баллонный «механизм», то при подъеме уровня жидкости в системе она попадает в «грушу» бачка. Постепенно, она растягивается, ограничивая контакт жидкости (воды, антифризов, рассолов) со стенками прибора. При достижении рабочей температуры СО, давление в газовой камере, выдавливает жидкость в систему.

Таким образом, установка мембранного расширительного бака для отопления:

• Стабилизирует работу СО при максимальном расширении теплоносителя и скачках давления при запуске котлоагрегата.
• Минимизирует испарение жидкости из системы.
• Дает возможность работы как с водой, так и с антифризами.

Как рассчитать объем экспанзомата

Расчет расширительного бака для систем отопления закрытого типа достаточно серьезный процесс, который можно провести несколькими способами:

1. Доверить проведение вычислений сертифицированному специалисту. Результат достаточно высокого качества, но за это придется заплатить, немалую сумму.
2. С помощью онлайн-калькуляторов. Результаты достаточно достоверны. Этот вариант для тех, кто не хочет терять время и платить деньги. Единственным минусом такого расчета является то, что в случае неправильных данных некому предъявить претензию. А проблемы при неправильном расчете могут быть достаточно серьезные:от неэффективной работы СО до ее полного разрушения, по причине меньшого, чем нужно объема расширительного бака.
3. Сделать расчет самостоятельно, к тому же это не так сложно.

где:
V_s – объем СО. Чтобы рассчитать данное значение нужно исходить из того, что на каждый 1кВт мощности котельной установки необходимо 15л. жидкости. Например, ваш теплогенератор имеет мощность 45кВт, то объем СО будет равен 45 х 15 = 675 л.
Z –коэффициент, показывающий расширение конкретного теплоносителя при определенной температуре. Вода — 0,04; гликолевые антифризы, (в зависимости от концентрации активного вещества) от 0,044 до 0,048. Данные действительны при максимальной температуре в СО 95°С.
N – показатель эффективности устройства. Некоторые производители указывают данный параметр. Если его нет, в документации к устройству, то ег достаточно просто рассчитать самостоятельно, воспользовавшись формулой:

где:
D_max – максимальное давления. Для бытовых автономных СО это значение равно 2,5-3 кг/см 2 ;
D_min – начальное давление в воздушной камере устройства. Эта величина равна 0,5 кг/см 2 на каждые 5м. высоты СО.

Все данные для расчета есть. Рассчитаем емкость экспанзомата для СО одноэтажного частного дома, с котлоагрегатом, мощностью 45кВт и водой, в качестве теплоносителя.

V = (675 х 0.04)/0,57 = 47,36л рекомендованный объем резервуара, для данной СО 50 л.

Этапы монтажа

Прежде чем устанавливать емкость в СО, необходимо подготовить котельное помещение, которое должно соответствовать рекомендованному производителем оборудования температурно-влажностному режиму. Определитесь с местом монтажа. Мембранные устройства, теоретически, можно монтировать в любом месте СО. Специалисты рекомендуют: чтобы на прибор не воздействовали резкие скачки давления, не устанавливайте его после котла на подающем трубопроводе. Лучшее место – на обратке, только не после насоса.

Совет! Исходя из опыта, необходимо монтировать устройство именно на подаче. Кроме этого, жидкость из СО должна поступать в емкость сверху. Такая схема монтажа гарантирует, что воздух из СО не попадет в камеру для жидкости.

1. Врежьте в выбранную ветку трубопровода патрубок, размером ¾;
2. Подготовьте паронитовую прокладку. Данный материал прекрасно выдерживает высокие температуры.
3. Смонтируйте бак таким образом, чтобы на него не воздействовали нагрузки.

И в качестве заключения: обязательно отрегулируйте клапан безопасности. Значение должно быть на 10-15% ниже, чем критическое в СО.

Совет: Для безопасной работы СО выбирайте модели экспанзоматов, только с регулируемым подрывным клапаном.

Как работает экспанзомат?

Дмитрий: Как работает экспанзомат? Можно его расположить выше? КПД от установки по высоте падает? Высота установки снижает КПД?

Экспанзомат (мембранный расширительный бак) — это закрытый бак с изменяющимся объемом гидравлической камеры. Чтобы понять как работает экспанзомат, нужно рассмотреть его устройство. Сам бак состоит из двух камер (отсеков), в которых находятся воздух и вода.

Водяная камера представляет собой резиновый «мешок» с горловиной, закрепленной на ответном фланце корпуса бачка, что позволяет производить его замену в случае потери герметичности. При равных давлениях в водяной и воздушной камерах (скажем так: начало работы системы), вода занимает определенный объем, составляющий 10-15% этого бака.

При нагреве воды и, как следствие, ее теплового расширения (рабочее состояние системы), давление начинает увеличиваться (так как жидкость несжимаема), увеличивается и давление в водяном отсеке бака и резиновый мешок начинает растягиваться, принимая дополнительный объем воды.

При остывании воды (изменение параметров работы системы), объем ее уменьшается, давление в гидроотсеке падает и становится меньше, чем давление в воздушной камере. Воздух начинает сжимать мешок, выдавливая воду в систему. Этот процесс продолжается, пока давления в отсеках не уравняются.

По поводу КПД экспанзомата. Нет определения КПД этого устройства — есть два его состояния: либо он работает, либо нет. Признаками отсутствия работы расширительного бака является частое срабатывание предохранительного клапана, который начинает сбрасывать воду из системы, уменьшая давление и защищая трубы, котел и другие приборы от превышения допустимого давления.

Экспанзомат может не работать по двум причинам: не правильная регулировка давлений и повреждение резиновой мембраны (потеря ее герметичности).

Мембранный расширительный бак можно подключить в любой точке системы, как в верхней, так и нижней, только нужно правильно его отрегулировать. При подключении к нижней точке (в обратку), давление в воздушной полости и давление системы должны быть примерно равны. А пpри подключении к верхним точкам системы отопления, особенно при многоэтажной разводке, зависят от перепада высот между баком и теплогенератором.

Устройство экспанзомата для отопления

Экспанзомат, расширительный бак или гидроаккумулятор — это специальный элемент в системе водоснабжения и отопления.

Прибор предназначен для приёма на себя излишнего объема жидкости с целью снижения избыточного давления, а также её своевременного возврата для поддержания стабильного давления.

Отличное средство для амортизации гидравлических ударов в трубопроводах.

Устройство и принцип действия

При повышении температуры внутри отопительного котла на каждые 10 о С наблюдается увеличение объема нагретой жидкости примерно на 0,3%.

Такие показатели очень существенные и могут серьезно отразиться на работоспособности всей системы.

Чтобы предотвратить любые негативные последствия, используется специальное компенсирующее устройство, представленное расширительным баком, который выполняет следующие функции:

• удаляет лишний объем воды в водосточную систему при строго определенном уровне наполняемости;
• пополняет объемы теплоносителя при его утечке или падении температурных показателей;
• сохраняет необходимый уровень гидростатического давления на стабильных значениях при помощи удаления или добавления теплоносителя;
• собирает воздух и водяные пары, выделяемые в результате значительного повышения температуры теплоносителя.

Как правило, в отопительных системах теплоноситель представлен обычной водой, в которой, стабильно, присутствует некоторое количество растворённого воздуха.

А вы знаете про походный, мембранный, керамический фильтр для воды? Прочитайте в полезной статье о том, какой очиститель лучше всего взять с собой в путешествие.

Этапы строительства пруда на даче своими руками описаны на этой странице.

Не смотря на целый ряд положительных моментов, расширительные баки, устанавливаемые в отопительных системах, имеют некоторые недостатки, которые нужно учитывать при выборе и монтаже оборудования:

• значительные размеры затрудняют расположение экспанзомата в небольшом по площади помещении;
• снижается стойкость отопительных приборов к коррозийным изменениям;
• стенками такого оборудования расходуется некоторое количество тепловой энергии.

Конструктивные особенности расширительных баков позволяют выделить пару групп такого оборудования, которые могут быть представлены открытыми и закрытыми моделями.

Открытый гидроаккумулятор

Наиболее простой тип, применяемый в системах с отсутствием циркуляционного насоса и перемещением теплоносителя самотёком, в условиях правильного уклона трубопровода.

Конструкция такого расширительного бака представлена ёмкостью без крышки, установленной в самой верхней точке отопительной системы.

Устройство включает в себя установленные в открытой емкости штуцер и поплавковый механизм, который автоматизирует долив воды в отопительную систему.

Сброс теплоносителя посредством перелива производится в канализацию.

• излишки, расширяющейся в процессе работы отопительной системы воды, поступают в емкость расширительного бака;
• в процессе остывания, объем воды уменьшается и уровень в расширительном баке, соответственно, понижается;
• закипание теплоносителя сопровождается выходом пара, что способствует защите от гидроудара в системе отопления, разрушений и разгерметизации (как сделать цепной труборез своими руками, прочитайте здесь).

Недостатки таких расширительных баков представлены:

• быстрым испарением жидкости, которой наполняется система;
• коррозией металлической конструкции.

А что вы знаете про септик Биотанк? Положительные и отрицательные отзывы про установки для переработки канализационных стоков в автономном режиме прочитайте в полезной статье.

Как подключить компрессор для пруда своими руками, прочитайте здесь.

Чтобы избежать коррозийных изменений, целесообразно, устанавливать современные пластиковые модели.

Также следует помнить, что в системах, заполняемых антифризом, экспанзоматы открытого типа не применяются.

Закрытый расширитель

Основой такого устройства является заменяемая или фиксированная диафрагма.

Базовые мембранные баки отличаются довольно сложной конструкцией, представленной:

• стальным корпусом;
• мембраной, разделяющей экспанзомат на пару частей;
• штуцером на закачку воздуха под давлением;
• фланцем для присоединения к корпусу гидрофора.

Установленный в отопительный контур мембранный расширительный бак компенсирует тепловое расширение воды, а также способен выполнять следующие основные функции:

• защищает контур от гидравлических ударов;
• предотвращает протечки радиаторов, трубопровода и соединений, которые могут возникнуть при скачках давления внутри системы;
• обеспечивает долговечность отопительных приборов;
• регулирует давление теплоносителя в гидроаккумуляторе отопления;
• сбрасывает воздух;
• обеспечивает бесперебойную и надежную работу котла (фото схем обвязки котла отопления полипропиленом посмотрите на этой странице).

Главная функциональная часть может быть изготовлена из разных видов резины.

Высоким качеством обладают мембраны на основе эластичной резины, неподверженной воздействию высоких нагрузок и температурным перепадам.

Правила выбора

При выборе оборудования нужно в первую очередь обратить внимание на основные параметры, представленные:

диапазоном температурного режима;

типами бака и мембраны;

сроками эксплуатации гидрофора;

показателями устойчивости мембранного бака (принцип работы описан здесь) к температурным перепадам;

показателями устойчивости к давлению теплоносителя;

показателями динамичности;

отсутствием специальных санитарных и гигиенических требований;

принципом функционирования мембраны;

типом присоединения к контуру.

Наиболее удобным считается фланцевый или штуцерный тип соединения. Следует помнить, что некоторые модели не предназначены для высокотемпературных режимов жидкости.

Особенности расчёта

Безусловно, лучше всего доверить выполнять подсчёт оптимального объема расширительного бака для отопительной системы профессиональным специалистам-теплотехникам.

При проведении самостоятельных расчётов используются основные значения, представленные:

• суммарным объемомтеплоносителя для системы отопления;
• номинальным гидростатическим давлением;
• удельной плотностью жидкости;
• величиной теплового расширения;
• рабочими характеристиками клапана, стравливающего воздух из системы.

Примитивный подсчет объема бака на основе общего количества теплоносителя с расчётом 10% допускается выполнять в частном домостроительстве, при использовании простых контуров.

Например, если в трубопроводе и отопительных радиаторах используется 1000 л. теплоносителя, то примерный объём емкости расширительного бака должен составлять 100 л.

Способы монтажа

Самостоятельная установка мембранного расширительного бака в системе отопления (прочитайте здесь) не представляет особых сложностей:

• установка выполняется на обратную трубу;
• монтаж осуществляется перед отопительным котлом;
• отделение для теплоносителя должно располагаться в нижней части;
• отделение для воздуха должно быть расположено в верхней части.

Если в качестве теплоносителя используется не вода (про подземные пластиковые резервуары прочитайте тут), а гликолевые смеси, то следует устанавливать расширительный бак с объёмом, в два раза превышающим расчетную величину.

При использовании циркуляционного насоса, объём расширительной емкости обязательно должен превышать 15-20 литров.

[note]Важно помнить, что расширительные баки синего окрашивания предназначены для водопроводной системы, а экспанзомат красного цвета устанавливается в систему отопления.[/note]

Как проверить герметичность экспанзомата и заменить мембрану в гидроаккумуляторе для системы отопления частного дома или квартиры.