Гидроаккумуляторы и расширительные баки: в чем разница?

В магазинах бытовой техники порой можно услышать невероятные вещи – например, что между гидроаккумулятором и расширительным баком нет никакой разницы, кроме цвета: одни синие, другие красные. Тогда зачем понадобилось окрашивать два одинаковых агрегата в разные цвета, если они взаимозаменяемы?

Разные функции – разные устройства

Принципиальное различие между гидроаккумулятором и компенсационным баком определяется функциональностью. Гидроаккумулятор предназначен для защиты систем водоснабжения, расширительный бак – для компенсации теплового расширения воды. Разные задачи предъявляют к конструкции агрегатов разные требования, поэтому не стоит обманываться внешним сходством.

Основная задача расширительного бака – поддержание стабильного давления в отопительном контуре с поправкой на тепловое расширение воды. Жидкости, как и газы, увеличивают объём при нагревании, но не способны сжиматься. Когда воде становится тесно, она рвётся на свободу, не считаясь с препятствиями. Финал предсказуем: протечка в месте стыка или разрыв трубопровода. Для предотвращения аварий требуется установка компенсаторного бака, в котором собираются избытки воды.

Гидроаккумулятор выполняет защитные функции в системе водоснабжения, компенсируя перепады давления в сети при включении и выключении насоса. Так удаётся избежать гидравлических ударов, сокращающих срок эксплуатации системы. Кроме того, насосное оборудование не может работать непрерывно, поэтому важно иметь запас воды на случай внезапного отключения электричества или поломки насоса.

Одновременно гидробак поддерживает достаточный напор в системе во время простоя насосного оборудования. Пока давление в сети не упадёт до критической отметки, насосы отдыхают – нет необходимости запускать их всякий раз, когда кто-нибудь открывает кран. Чем меньше включений и выключений, тем дольше прослужит насос. Разумеется, не все гидроаккумуляторы одинаково эффективны на своём посту – важно правильно подобрать агрегат и аксессуары к баку с учётом характеристик насосного оборудования, количества водоразборных точек и расчётного расхода воды в системе.

В Интернете можно найти формулы для определения оптимального объёма водонакопительного резервуара, но иногда в методику расчёта требуется вносить поправки на условия эксплуатации. К примеру, при частых перебоях электроснабжения объём сосуда подбирают с запасом – но ровно настолько, чтобы не допускать застоя воды. Если у вас не хватает знаний и опыта, чтобы учесть все нюансы и выполнить монтаж гидробака собственными силами, обратитесь за помощью к специалистам.

Всё дело в мембране: конструктивные отличия гидроаккумуляторов и расширительных баков

Поначалу компенсационные баки делали открытыми, но позже оказалось, что такое инженерное решение создаёт новые проблемы. Во-первых, вода постоянно испаряется, и её потери нужно восполнять. Во-вторых, никто не отменял коррозийное действие кислорода. В-третьих, в открытых контурах труднее контролировать напор. Наконец, монтаж бака вылетает в копеечку, так как конструкцию приходится утеплять.

Появление прочных и эластичных мембранных материалов подсказало выход из инженерного тупика, сделав возможным изготовление закрытых расширительных баков, не пропускающих кислород. Аналогичным образом были решены задачи поддержания постоянного уровня воды и регулировки давления. Кроме того, закрытая конструкция упростила монтаж и сервисное обслуживание расширительных баков – отныне агрегат можно устанавливать не только в верхней точке системы, а там, где вам удобнее.

Диафрагменная мембрана делит ёмкость компенсационного бака на две части. Верхний отсек заполняют теплоносителем, а в нижний закачивают воздух, плотно прижимающий диафрагму к стенкам резервуара. Увеличение объёма теплоносителя при нагревании сжимает воздух, пропуская воду в верхний отсек бака.

Гидроаккумуляторы также оснащены мембранами, но их форма и расположение совершенно иные. Внутри сосуда помещается баллонная мембрана, похожая на грушу, которая крепится между фланцами, исключая контакт воды с внутренней поверхностью резервуара. Именно поэтому недопустимо использование расширительных баков в системах водоснабжения: если питьевая вода соприкасается со стенками резервуара, её качество окажется неприемлемым – к примеру, из-под крана может потечь ржавая вода.

Пока напор поступающей воды не уравновесит давление воздуха между стенками сосуда, мембрана расширяется, стремясь заполнить всю ёмкость гидроаккумулятора. Давление воздуха регулируется ниппелем. В верхней части сосуда располагается патрубок, к которому подключают воздухоотводчик и предохранительный клапан.

Поскольку мембраны расширительных баков и гидроаккумуляторов функционируют в разных условиях, требования к материалам будут различны. Так, для диафрагменной мембраны важна термостойкость, поскольку температура воды в системах отопления достигает 90°C.

Для баллонных мембран в приоритете динамическая эластичность и стойкость к частому повторению растяжений и сжатий – от 5 до 15 циклов в час в штатном режиме. Поскольку мембраны гидробаков контактируют с питьевой водой, их изготавливают из пищевой резины с минимальной диффузией. Устойчивость к тепловому воздействию не имеет особого значения – температура воды в сетях холодного водоснабжения не превышает 30°C.

Какая мембрана лучше?

По свойствам мембран можно сделать вывод о допустимых сферах применения агрегатов. Если установить мембранный гидроаккумулятор в систему отопления, баллонная мембрана быстро выйдет из строя. Зато расширительные баки с успехом применяются в автоматических противопожарных установках в качестве сосудов для огнегасящих жидкостей или модулей порошкового пожаротушения.

Для изготовления мембран используют разные материалы:

• NATURAL – натуральный каучук, совместимый с технической и питьевой водой; отличается большой динамической эластичностью, хотя по мере износа может наблюдаться частичная диффузия;
• BUTYL – бутиловая резина для компенсационных баков и гидроаккумуляторов. Материал более устойчив к диффузии по сравнению с каучуком, но проигрывает в эластичности;
• EPDM – этиленпропиленовая резина; по характеристикам сходна с бутиловой резиной, но более водопроницаема. Как и каучук, может использоваться с питьевой и технической водой;
• NITRIL – обладает антикоррозийными свойствами и выдерживает действие активных сред;
• SBR – мембранная резина для расширительных баков, для установки в гидроаккумулятор недостаточно растяжима.

Синтетические резины рассчитаны на эксплуатацию при температурах от -10 до 100°C; у каучука диапазон рабочих температур на порядок меньше – от -10 до 50°C.

Теперь, когда вы знаете, чем продиктованы конструктивные отличия элементов систем отопления и водоснабжения, ни один продавец не собьёт вас с толку. Вы и сами разберётесь, какой агрегат вам нужен – расширительный бак или гидроаккумулятор. Внимательно изучайте технические паспорта предложенных моделей и делайте правильный выбор!

Расширительные баки, гидроаккумуляторы, для систем отопления и водоснабжения

Расширительные баки закрытого типа и гидроаккумуляторы имеют примерно одинаковую конструкцию: прочная металлическая оболочка, разделенная внутри резиновой мембраной на две секции.

В одной секции находится вода, в другой воздух. При увеличении давления воды воздух сжимается, размер секции с воздухом уменьшается, а мембрана прогибается, вода вытесняет воздух. У прибора с одной стороны имеется подключение к системе водоснабжения, с другой – золотник для подкачки воздуха.

Но названия приборам присваивается не из-за конструктивных особенностей, а по предназначенияю.

Предназначение

• Расширительные баки предназначены для компенсации расширения воды вследствие нагревания в схемах отопления, а также горячего водоснабжения (ГВС).
• Гидроаккумуляторы предназначены для аккумулирования объемов воды под давлением в системах водоснабжения, в которых имеется напорный насос, для уменьшения частоты включения этого насоса и для сглаживания гидроударов. Дополнительная функция – запас воды пищевого качества до 1/3 от общего объема бака.

Нюанс в том, что и для горячего и для холодного водоснабжения применяется один и тот же прибор, но называться он может по разному, в зависимости от того что делает в конкретной схеме — либо накапливает (аккумулирует) запас воды, либо берет ее излишек при тепловом расширении.

• Особенность конструкции гидроаккумулятора чаще в том, что внутри находится не мембрана, а груша из пищевой резины, которая и закачивается водой. Вода с корпусом бака не контактирует.
• Расширительный бак для системы отопления выполнен с мембраной из технической резины, которая делит корпус на два отсека, а теплоноситель (не всегда вода) контактирует и непосредственно с корпусом.

Как различать

На вид все мембранные баки схожи между собой. Бытует мнение, что для системы отопления – красные, а водоснабжения – синие. Но оно не до конца верно, так как отдельные производители применяют другие цвета.

На самом деле приборы можно различить между собой только по техническим характеристикам, которые указаны на шильдиках на самих приборах:

• Все приборы для водоснабжения, в том числе и для ГВС – невысокая температура – до 80 град С, но повышенное давление – до 12Атм;
• расширительные баки для отопления – повышенная температура – до 120 град С, но низкое давление до 4 Атм.

Как работают схемы аккумуляции воды

Гидроаккумулятор в схеме водоснабжения сглаживает скачки давления, которые возникают при заборе воды из системы, т.е. при открытии крана, и уменьшают количество включений насоса, которое не должно быть более 50 раз в 1 час.

При заборе воды в объеме чашки, гидроаккумулятор отдаст этот объем, давление в системе понизится, но не на столько, чтобы реле давления включило насос. При заборе большего объема (например в объеме ведра), давление упадет на столько, что включится насос и наполнит прибор.

Расширительный бак в системах горячего водоснабжения и отопления принимает лишний объем воды возникающий при ее нагревании.

Если бы не было подобного устройства, то в нагревающейся замкнутой схеме очень быстро бы поднялось давление выше критического, так как жидкость практически не сжимается. Это приводило бы к сбросу воды с аварийного клапана давления, который обычно настраивается на давление в 3 атм.

На практике, если такой клапан постоянно пропускает воду, то это свидетельствует о неисправности аккумулирующего устройства. Если аварийный клапан отсутствует, то при нагревании произойдет разрушение самого слабого места системы.

Когда в системе горячего водоснабжения нужен расширительный бак

Это закономерный вопрос, ведь горячее водоснабжение может выполнятся по разному. Если имеется проточный нагреватель, например газовый двуконтурный котел, который нагревает струю воды непосредственно при ее заборе, то естественно расширительный бак не нужен.

Если в системе вода нагревается в замкнутом бойлере большой емкости (более 100 литров) то тогда требуется установка расширительного бака в дополнение к предохранительному клапану. На который надеяться не правильно, так как он вовсе не рассчитан на частое срабатывание и при частых включениях просто начинает течь.

Как подобрать объем прибора для отопления

Основной вопрос, который возникает у пользователя — какой объем такого водо-аккумулирующего устройства нужен? При этом пользователь хочет приобрести меньший объем, так как он дешевле. Но приобретать нужно тот, который подходит по расчету.

Объем расширительного бака для отопления будет зависеть от объема теплоносителя в системе, давлений – предельного и установленного.
Формула для расчетов объема приведена на фото:

Объем теплоносителя указан в проектных данных, или его можно высчитать сложив все внутренние объемы элементов системы, наконец, в готовой системе его можно посчитать при заливке ведрами.

Для домашней системы — расчет объема «без лишних мучений» — 1/10 от залитого теплоносителя.

Какое предварительно давление нужно задать

На заводе-изготовителе обычно воздушную камеру заполняют азотом до давления 1,5 бар. Мембрана при этом прогибается и ее видно через штуцер подключения. Сохранность заводского давления свидетельствует о том, что мембрана целая и прибор пригоден к работе.

Но в дальнейшем мембранный бак необходимо подготовить для работы в конкретной системе. Существуют следующие правила определения давления :

• В системе холодного водоснабжения гидроаккумулятор накачивается воздухом на 0,2 атм. меньше, чем нижняя настройка реле давления насоса. Чаще нижнее значение реле давления – 1,4 атм. (давление включение насоса) а верхнее – 2,8 атм. Соответственно первоначальное давление в приборе – 1,2 атм. Такая настройка позволит избежать гидроударов при разборе воды и быстрого износа мембраны.
• В системе горячего водоснабжения расширительный бак накачивается воздухом до давления больше, чем давление, при котором насос выключается (верхний предел срабатывания реле давления). В этом случае бак не будет отдавать остывшую воду в систему водоснабжения. Но застоя воды бояться не стоит, прибор сделан так, что груша постоянно омывается потоком свежей воды.
• В системе отопления – воздушная камера расширительного бака закачивается до давления на 0,2 атм. меньше, чем давление в холодной системе отопления. Обычно «холостое» давление в системе 1,5 атм, соответственно предварительно накачивается до давления 1,3 атм при холодной системе.

Как устанавливается

Обычное правило, что подключение к системе любого мембранного бака должно быть снизу, а воздушная камера сверху.

Но следует взять во внимание, что гидроаккумулятор можно разворачивать как угодно, подсоединение к водопроводу может быть, и сверху, и сбоку, ничего особенного в этом нет, если не имеется возражений производителя.

А подключение к отоплению должно быть только снизу прибора. Если это не соблюсти, и расположить воздушную камеру снизу, то при выходе из строя мембраны, при появлении в ней трещин, воздух тут же уйдет в систему отопления и завоздушит ее. Если же воздушная камера будет сверху, то и при растрескивании мембраны ничего страшного не произойдет, прибор сможет еще работать очень долгое время в обычном режиме.

На фото приведен пример схемы отопления с подключением в ней расширительного бака закрытого типа.