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 бачок для отопления: для чего нужен, где и какой лучше

В водяной системе отопления один из компонентов — расширительный бак. Это небольшой резервуар, который отвечает за стабилизацию давления. Без него возможны повреждения труб, радиаторов и других элементов системы. О том, что такое расширительный бак для отопления и как он регулирует давление и поговорим дальше.

Назначение и виды

В системе отопления температура теплоносителя постоянно изменяется, что приводит к изменениям его объема. Ведь известно, что жидкости при нагревании расширяются, при остывании сжимаются. Расширительный бак для отопления как раз и предназначен для того, чтобы принимать на себя излишки жидкости при нагреве (расширении), и возвращать их в систему при остывании. Таким образом он поддерживает стабильное давление в системе отопления.

Расширительный бак для отопления окрашен в красный цвет

Открытого типа

Есть два типа расширительных бачков: открытого и закрытого. Емкости открытого типа используется обычно в самотечных системах (с естественной циркуляцией). Так он называется потому, что представляет собой негерметичную емкость. Это может быть бочка, кастрюля, специально сваренный резервуар. Для того чтобы теплоноситель меньше испарялся, устанавливают крышку, но сама емкость негерметична. Принцип работы открытого расширительного бака прост: это емкость, в которую вытесняется излишек теплоносителя при повышении температуры и подается обратно при остывании.

Расширительный бак открытого типа — любая емкость, например, пластиковая канистра

При расчете баков открытого типа берут солидный запас по объему: можно долить теплоноситель и некоторое время не проверять его уровень. Емкость негерметична, так что идет постоянное испарение жидкости и запас не помешает. В случае недостатка теплоносителя, в систему попадет воздух, что может ее остановить. Последствия могут быть печальными — если сработает автоматика котла (если она есть) — есть вероятность разморозки. Если автоматики нет, котел от перегрева может разорваться. В общем, это тот случай, когда запас действительно оправдан.

Если в систему отопления залита вода, можно сделать автоматической пополнение на основе поплавка от бачка унитаза. Принцип работы точно такой же: при понижении уровня ниже определенной точки открывается подача воды. При достижении нужного уровня, подача перекрывается.

Расширительный бак для отопления открытого типа с поплавком

Плюс такого решения в том, что нет необходимости контролировать количество теплоносителя, возможность завоздушивания минимальна. Минус — надо тянуть водопроводную трубу. Так как открытые систем обычно работают на естественной циркуляции, расширительный бак для отопления ставят в самой верхней точке системы. Очень часто это — чердак, так что трасса получается длинной.

И это еще не все возможные аварийные ситуации. Поплавки, случается, не перекрывают подачу воды. Если такое произойдет с унитазом, вода просто бежит в канализацию. В случае с отоплением вода польется на чердак, затопит дом… Чтобы избежать подобной ситуации, надо сделать контроль перелива. В самом простом случае это ввареный/приделанный на нужном уровне патрубок с подключенным к нему шлангом. Шланг можно вывести в канализацию, но тогда надо придумать еще и сигнализацию переполнения емкости (заодно тогда и снижение уровня ниже критического). Можно шланг просто вывести на метр от дома или запустить в систему водостока. В этом случае видны будут «следы» переполнения и можно будет своевременно отреагировать и без сигнализации. Так что открытый расширительный бак для отопления требует некоторого дооборудования.

Закрытого типа

Расширительный бак для отопления закрытого типа ставится в системы с принудительным движением теплоносителя. В них движение теплоносителя активизируется при помощи циркуляционного насоса. Такие системы работают при повышенном (относительно атмосферного) давлении. Для сохранения этого давления, емкость должна быть герметичной.

Одна из главных функций расширительного бака для закрытой системы отопления — поддержание стабильного давления. Для этого емкость делят на две части. В одной находится воздух или закачанный на заводе инертный газ (обычно аргон). Эта часть герметична, есть выход малого диаметра, в котором установлен золотник (принцип работы такой же, как у велосипедного или автомобильного). Другая камера пуста и имеет выход какого-то сечения. Через этот выход расширительный бак для отопления подключается к трубопроводу. При расширении в эту камеру поступает теплоноситель.

Виды мембранных расширительных баков

Расширительный бак закрытого типа делится на камеры при помощи эластичной резиновой перегородки — мембраны. Бывает она двух видов: в виде диафрагмы (диска) или груши. Разницы особой нет, за исключением того, что грушу проще менять. Так что емкости с грушей более популярны, чем с диафрагмой.

Принцип работы мембранного расширительного бака сложнее, чем открытого. В «сухой» камере создается определенное давление. Оно подбирается в зависимости от рабочего давления в системе, а стандартная заводская настройка — 1,5 Бар. Пока давление в системе ниже чем в расширительном баке, «водяная» часть емкости остается пустой.

Когда оно становится выше, жидкость начинает поступать, мембрана растягивается, повышая давление в «газовой» части бака. Этот процесс происходит до тех пор, пока либо давление в системе не начинает падать (теплоноситель остывает), либо емкость заполняется полностью. Первый случай — это нормальная работа системы отопления, второй — аварийная.

Второй вариант означает, что объема расширительного бака не хватает. И такая ситуация возникает при неправильно подобранном размере (слишком маленький) или при перегреве котла. Чтобы сохранить работоспособность системы в таких ситуациях, ставят аварийные клапана.

Устройство и работа мембранного расширительного бака

Определение объема расширительного бака и его выбор

Для нормальной работы отопления расширительный бак должен иметь достаточный объем. Есть два способа его определения: можно рассчитать по формуле, можно воспользоваться эмпирическими данными.

Эмпирический путь

Начнем с эмпирического способа. По опыту эксплуатации сделан вывод, что если объем расширительного бака для отопления составляет около 10% от общего объема системы отопления, этого достаточно. Вопрос в том, как определить объем системы. Способов как минимум два:

• Посчитать при заполнении (если заполняется водой и стоит счетчик или при заполнении теплоносителем из канистр — вы точно будете знать, сколько закачали жидкости).
• Высчитать по объему элементов системы. Потребуется найти информацию о том, сколько литров помещается в одном метре трубы, в одной секции радиатора. С этими данными уже можно узнать объем системы отопления.

Объем теплоносителя в трубах разного диаметра

Зная, сколько литров теплоносителя в вашем отоплении, легко рассчитать требуемый объем мембранного бака — он должен быть не менее 10% от этой цифры. В случае с баком открытого типа, реальный объем можно хоть удвоить — меньше вероятность того, что бачок опустеет. По минимуму, стоит добавить половину — вы все равно недольете его, минимум, на 1/3.

Мембранный расширительный бак для отопления берут обычно не слишком завышая расчетную цифру. Дело в том, что чем больше емкость, тем дороже стоит расширитель. И рост цены значительный. Тем не менее, брать меньший не стоит — давление будет «скакать», что приведет к раннему износу компонентов или вообще, останову системы. Наиболее вероятно, что отопление засбоит в морозы, потому что в холодную погоду теплоноситель более горячий, значит — его объем больше. И именно в эти моменты, объема расширительного бака может не хватить. Если вы заметили такие симптомы и расчет подтвердил, что мембранный бачок у вас недостаточного размера, не обязательно менять его на больший. Можно поставить второй. Важно чтобы суммарная емкость их была не менее расчетного значения.

Если в системе антифриз

Антифриз для отопления имеет большее тепловое расширение, чем вода. Причем разные марки имеют различные характеристики. Поэтому, для теплоносителя этого вида, желательно объем расширительного бака предварительно рассчитать.

Тут есть два пути: определить как для воды, сделать поправку на большее тепловое расширение. Оно зависит от процентного содержания этиленгликоля (тосола). На каждые 10% гликоля добавляем 10% объема. То есть:

• 10% этиленгликоля — должны добавить 10% от найденного объема бака для воды;
• 20% этиленгликоля — 20% добавляем и т.д.

Этот расчет обычно оправдан, но можно найти более точные цифры, используя формулу (на рисунке).

Формула расчета объема расширительного бака для системы отопления

После того как вы определились с объемом, пора покупать расширительный бак. Но в магазине они есть разных цветов. Как минимум, есть синие (голубые) и красные. Так вот, мембранный расширительный бак для отопления всегда красного цвета. Синие — для водопровода, причем для холодной воды. Они значительно дешевле, но мембрана там сделана из резины не приспособленной к высоким температурам. Так что в системе отопления прослужит он совсем недолго.

Давление в мембранном баке и его проверка

Чтобы закрытая система отопления работала нормально, в расширительном баке должно быть давление на 0,2-0,5 Бар ниже, чем в системе. Чем больше система, тем больше разница в давлении. Но, как уже говорили, на заводе их накачивают до 1,5 Бар, так что перед установкой расширителя, его лучше проверить и настроить под свою систему отопления.

Золотник часто прячется под пластиковой крышкой

Проверяем давление манометром, подключив его к выходу с золотником. Если давление выше, чем вам надо, немного стравливаем. Сделать это несложно — чем-то тонким нажать на лепесток в ниппеле. Послышится шипение выходящего воздуха. Когда давление достигнет желаемого уровня, освобождаем лепесток.

Если мембранный бачок накачан слишком слабо (такое тоже бывает), его можно накачать обычным насосом. Но удобнее автомобильным, с манометром — сразу можно контролировать давление. После проверки можно устанавливать в систему.

Место установки

Расширительный бак для отопления закрытого типа устанавливается на прямом участке перед циркуляционным насосом. Перед, в том смысле, что насос гонит воду от расширительной емкости, а не в нее. В таком случае расширитель работает более корректно.

Место для установки мембранного расширительного бака

Для установки мембранного бака, монтируют тройник, от него идет труба, к которой подключается емкость. Высота установки не имеет значения. Но перед баком и за ним лучше поставить отсечные краны. Мембрана, выходит из строя раз в несколько лет. Еще чаще приходится его проверять, подкачивать. Чтобы для обслуживания не приходилось останавливать и сливать систему и ставят запорный кран. Его перекрывают и можно бачок снимать, проверять, ремонтировать.

В самой высокой точке

В системах открытого типа, место установки расширительного бака выбирается исходя из других соображений. Его ставят в самой верхней точке системы. В этом случае он работает еще и как воздухосборник. Пузырьки воздуха стремятся вверх, а если в самой верхней точке стоит расширительный бачок, они тут и поднимаются на поверхность, выходя в атмосферу. Так что такой бак намеренно делают негерметичным, чтобы воздух из системы отопления имел возможность выходить естественным путем.