Какие расширительные баки выбрать для холодной воды?
На сегодняшний день сложно кого-либо удивить автономным водоснабжением. Такая система очень удобна и практична, но для её бесперебойной работы очень часто используются дополнительные устройства, о которых обычный человек может даже и не догадываться. Одним из таких элементов является расширительный бак для подачи холодной воды. На современном рынке водоснабжения представлено множество разнообразных моделей таких изделий. Поэтому, чтобы не ошибиться в выборе такого устройства, нужно понимать, на чём основан принцип его работы.
Конструктивные особенности и функционал
Основным предназначением расширительных баков является поддержание стабильного уровня давления в автономной системе холодного водоснабжения. Чаще всего в системах подачи воды используется мембранное устройство закрытого типа.
Такое изделие напоминает резервуар, внутри которого монтируется мембрана, изготовленная из резины и разделяющая его на две отдельные камеры для воздуха и воды. После пуска системы посредством электронасоса происходит заполнение водной части бака. В свою очередь, воздушный камера начинает утрачивать свой объем. При этом чем меньше остаётся воздуха тем больше нагнетается давление.
В момент, когда давление в воздушной камере превысит заданные параметры, произойдёт автоматическое отключение насосного оборудования. В свою очередь, включение насоса произойдёт только в том случае, когда уровень давления в расширительном баке понизится ниже минимального значения. При этом циклы запуска и остановки оборудования происходят в автоматическом режиме.
Для удобства многие модели расширительных мембранных резервуаров оснащаются манометром для контроля давления. Также современные устройства имеют возможность регулировки рабочего диапазона под параметры, подходящие потребителю. Установка расширительного бака в систему холодного водоснабжения предусматривает обеспечение следующих функций:
- поддержание заданного уровня давления при неработающем насосе;
- защита автономной системы подачи воды от непредвиденных гидроударов, которые могут провоцироваться перепадом напряжения в электросети или образованием воздушных пробок в трубопроводе;
- сохранение определённого объёма воды под постоянным давлением;
- дополнительная защита насоса от износа.
Установка расширительных баков для подачи холодной воды позволяет при незначительном потреблении водных ресурсов, вообще не использовать насосное оборудование, а покрывать потребность за счёт жидкости, накопленной в резервуаре.
Расширительный бак со съёмной мембраной
Основной отличительной особенностью такого оборудования является возможность менять мембрану по мере её износа. Для этого её просто извлекают через специальное фланцевое устройство, закреплённое несколькими болтами. При этом важно учитывать, что в баках больших объёмов с целью стабилизации мембраны она дополнительно крепиться задней стороной к ниппелю.
Ещё одной особенностью такого изделия является то, что жидкость, попадающая в резервуар, находится внутри мембраны, что предотвращает контакт с внутренними стенками бака. Благодаря этому металл корпуса прибора остаётся защищённым от коррозии, что значительно увеличивает его эксплуатационный ресурс. При этом на прилавках магазинов представлены модели как вертикального, так и горизонтального типа.
Расширительный бак с диафрагмой
Особенностью такого устройства является разделение бака на два отдельных резервуара с помощью жёстко закреплённой диафрагмы. Поэтому в случае выхода её из строя придётся менять всё изделие целиком. В такой ёмкости, в части с жидкостью происходит непосредственный контакт воды с металлическим корпусом прибора, что приводит к образованию коррозии.
Чтобы решить эту проблему внутренние стенки устройства вскрывают специальными красителями. Однако такая защита недолговечная и через время на корпусе всё равно появляется ржавчина. Так же, как и расширительные баки со съёмной мембранной модели с диафрагмой бывают вертикальными или горизонтальными.
Как не ошибиться с выбором прибора?
В первую очередь, выбирая расширительные мембранные баки для холодного водоснабжения, нужно учитывать их объем. Помимо этого не следует забывать и о следующих факторах, влияющих на основные параметры устройства:
количество жильцов дома пользующихся автономной системой подачи воды;- количество точек водозабора, которые помимо душа или крана в умывальнике включают в себя посудомоечную или стиральную машину и другие приборы, используемые в быту;
- возможность одновременного использования водных ресурсов несколькими потребителями;
- предельные показатели количества запусков и остановок электрического насоса в течение одного часа.
количество жильцов дома пользующихся автономной системой подачи воды;По советам специалистов выбор расширительного бака для подачи холодной воды должен основываться, исходя из следующих стандартных показателей:
- если водой в доме пользуется семья не больше трёх человек, а насосное оборудование производит 2 куб. метра жидкости в течение часа лучше отдать предпочтение бакам с объёмом до 24 л;
- если в частном или загородном домостроение проживает от 5 до 7 человек, а насос подаёт до 3,5 куб. метров на протяжении часа монтируют расширительную ёмкость в 50 л;
- если число жильцов переваливает за 10 человек и установлен мощный 5 кубовый насос, то целесообразно использовать расширительный резервуар объёмом в 100 л.
В процессе выбора подходящей модели расширительного мембранного бака для подачи холодной воды необходимо учитывать то, что чем меньше размеры ёмкости, тем чаще происходит включение и выключение насосного оборудования. Также использование маленького резервуара приводит к резким скачкам давления в системе водоснабжения. Плюс ко всему в таком устройстве должен накапливаться определённый запас водных ресурсов. Только исходя из этих параметров нужно подбирать объём расширительной ёмкости.
Также следует знать, что в большинстве конструкций бака заложена возможность установки дополнительных резервуаров для воды. При этом все усовершенствования можно проводит без перерыва в работе основной системы водоснабжения. После установки дополнительного резервуар общий объем бака будет составлять сумму используемых ёмкостей.
Помимо технических параметров выбирая расширительный резервуар для холодного водоснабжения нужно обращать внимание на производителя. В погоне за экономией можно приобрести изделие, которое будет постоянно ломаться, а домовладелец будет тратить деньги на его ремонт.
Зачастую для снижения себестоимости готовой продукции компании используют дешёвые материалы с низким качеством. Особенную важность играет качество резины используемой для изготовления мембраны. Это влияет не только на эксплуатационный ресурс мембранного бака, но и на параметры безопасности воды поступающей из него в дом.
Если приобретается устройство со сменными мембранами необходимо выяснить стоимость запасных элементов. Очень часто недобросовестными производителями с целью наживы стоимость сменных частей искусственно завышается. В такой ситуации следует задуматься о приобретении модели другой фирмы. Зачастую крупные производители готовы нести ответственность за выпускаемую ими продукцию, так как репутация для них на первом месте. Поэтому целесообразно отдавать предпочтение моделям расширительных баков известных брендов.
Самостоятельный монтаж расширительного бака
Все модели расширительных баков разделяются на две основные группы, которые определяются способом подключения в холодный водопровод. На рынке представлены модели вертикальной и горизонтальной конструкции. При этом особенных различий в конструкции таких приборов нет. Основное значение имеют особенности размещения водопроводных труб в помещении, где устанавливается оборудование. При этом в процессе установки мембранного бака следует придерживаться определённых рекомендаций специалистов:
- Монтаж расширительного мембранного бака должен производиться в месте, к которому существует свободный доступ. Это нужно для проведения регулярных мероприятий по обслуживанию оборудования.
- Важно предусмотреть возможность демонтажа соединительных труб с целью замены или ремонта резервуара в случае его поломки.
- Важно учитывать, что диаметр подключаемых труб должен соответствовать входным патрубкам расширительного бака.
- При монтаже устройства его обязательно заземляют, что снижает вероятность возникновения электролитической коррозии.
Установка расширительного мембранного бака производится со стороны всасывания насосного оборудования. При этом на отрезке между насосом и резервуаром не должно быть никаких дополнительных элементов, способных вносить гидравлическое сопротивление в водопроводную систему.
Расширительные баки являются неотъемлемой частью любой автономной системы подачи холодной воды. Благодаря такому устройству поддерживается необходимый уровень давления в водопроводе, предотвращается преждевременный износ насосного оборудования и сохраняется определённый запас водных ресурсов. Однако этого можно достичь только при правильном выборе и установки прибора.
Мембранный бак и несколько «зарытых собак»
(Мембранные баки VALTEC для систем водоснабжения и отопления)
Мембранные баки подразделяются на расширительные баки, использующиеся в системах отопления и горячего водоснабжения, и гидроаккумуляторы, применяемые в системах холодного водоснабжения при подаче воды в дом от внешнего источника.
Правильный подбор, монтаж и эксплуатация баков обеспечит безопасную работу систем и сведет на нет вероятность возникновения аварийных ситуаций.
Мембранные баки VALTEC для систем отопления
Назначение расширительного бака VALTEC
Основная задача мембранного расширительного бака в системе отопления – компенсировать увеличение объема воды вследствие ее температурного расширения.
| Пример: при температуре воды 0 °С её плотность ρ0 = 0,9998 кг/дм 3 , а при 100 °С плотность составит ρ100 = 0,9583 кг/дм 3 . Так как удельный объем v обратно пропорционален плотности (v = 1/ρ), то колебание объема воды составит: Δv = v100 – v0=1/ρ100 – 1/ρ0 = 1/0,983 – 1/0,9998 = 1,0435 – 1,0002 = 0,0433. Таким образом, при нагреве воды от 0 до 100 °С вода увеличит свой объем по сравнению с первоначальным на 4,33 %. |
При отсутствии в замкнутой системе емкости, куда могут поступать излишки теплоносителя, даже незначительное увеличение температуры приведет к возрастанию давления, которое может превысить предельно допустимую величину для элементов гидравлической системы.
Изменение давления при температурном расширении без учета деформации элементов системы можно рассчитать по формуле: Δp = βt · Δt / βv, где βt – коэффициент температурного расширения воды, 1/°С; Δt – изменение температуры воды, °С; βv – коэффициент объемного сжатия воды, 1/Па. Расчеты показывают, что в жесткой замкнутой системе, изменение давления составляет порядка 3 бар /°С. Если учитывать деформации труб, то результаты получатся следующие:
|
Как работает расширительный бак VALTEC
В расширительном мембранном баке находится диафрагма, которая разделяет его на две части, одна из которых содержит азот, находящийся под начальным избыточным давлением, а в другую часть поступают излишки теплоносителя из системы.
Первоначально весь объем расширительного бака полностью занят азотом; при нагреве теплоносителя его объем увеличивается, что приводит к сжатию азота. Давление азотной подушки увеличивается и выравнивается с давлением в системе отопления на данном статическом уровне. Когда температура теплоносителя и, соответственно, его объем уменьшается, давление азотной подушки возвращает теплоноситель обратно в систему, не давая давлению в системе снизиться ниже настроечного уровня.
| Внутренняя поверхность корпуса мембранного расширительного бака в условиях эксплуатации зачастую является зоной возможного выпадения конденсата. При наличии в газовой подушке кислорода неизбежно начнется интенсивная коррозия металла корпуса бака. Именно поэтому производителями закачивается в бак нейтральный азот, а не атмосферный воздух, содержащий водяные пары и кислород. Подкачивая в газовую полость воздух, пользователь невольно сокращает срок службы мембранного бака. |
Место подключения расширительного мембранного бака VALTEC к системе отопления
Давление в точке подключения мембранного бака к системе всегда равно статическому давлению в данной точке при данных температурных параметрах.
| Доказать приведенное выше высказывание очень просто. Если допустить, что давление в точке подключения бака изменяется, то придется признать, что объем теплоносителя в баке тоже изменился. А этого быть не может, т.к. взяться лишнему теплоносителю в замкнутой системе неоткуда, да и бесследно исчезнуть он тоже никак не мог. Надо отметить, что это правило распространяется только на систему с одним расширительным баком. |
Таким образом, от места расположения расширительного бака зависят параметры работы всех остальных элементов системы отопления, требуемое начальное давление в расширительном баке и сам объем бака.
| При выборе места присоединения расширительного бака следует помнить, что чем выше давление в системе отопления, тем меньше вероятность ее завоздушивания. |
| Если мембранный бак присоединяется к системе непосредственно после циркуляционного насоса, следует проверить, чтобы перед насосом сохранялся антикавитационный запас по давлению. |
На рис. 1 приведено несколько вариантов присоединения мембранного бака к системе отопления со следующими высотными параметрами:
- превышение верхней точки системы над нижней (H) – 10 м;
- теплогенератор и предохранительный клапан расположены на 2 м выше нижней точки системы (h1);
- расширительный бак помещен на 1 м выше точки его подключения к системе (h2);
- статическое давление на уровне нижней точки системы – 15 м вод. ст.
Рис. 1. Варианты подключения мембранного бака к системе отопления
У выносных флажков на рис. 1 обозначены расчетные значения рабочего давления в характерных точках каждой системы (в м вод. ст).
Значение настройки предохранительного клапана принято 33 м вод. ст., напор насоса – 6 м вод. ст., емкость системы – 200 л. Разница максимальной и минимальной температур теплоносителя – 80 ºС.
В табл. 1 приведены расчетные характеристики мембранных баков для схем с их разным подключением.
Таблица 1. Расчетные данные по системам рисунка 1
| Схема на рис. 1 | Расчетное предварительное давление в баке, м вод. ст. | Расчетная емкость бака, л | Марка выбранного бака VALTEC |
| а | 13 | 14,9 | VRV18 |
| b | 13 | 14,9 | VRV18 |
| c | 11 | 14,2 | VRV18 |
| d | 11 | 14,2 | VRV18 |
| e | 3 | 11,5 | VRV12 |
| f | 3 | 11,5 | VRV12 |
| При установке мембранного бака в гравитационной системе отопления на верхней магистрали его следует смещать от главного стояка в сторону отопительных стояков, чтобы исключить паразитное влияние на циркуляцию остывающего в баке теплоносителя. Главный стояк необходимо оснастить воздухоотводчиком и предохранительным клапаном (рис. 1f). |
Теплоноситель должен поступать в мембранный бак сверху. В этом случае отсутствует вероятность попадания воздуха в жидкостный отсек бака. Если это требование выполнить невозможно, рекомендуется соблюдать такие правила:
Рис. 2. Варианты организации выпуска воздуха из системы с мембранным баком |
Подбор мембранного расширительного бака VALTEC
Достаточный объем мембранного расширительного бака рекомендуется определять по формуле:
где C – общий объем теплоносителя в системе отопления, л. Включает в себя объем воды в трубах, котле, радиаторах и других элементах системы. Этот показатель подсчитывается по фактической емкости каждого элемента системы; P a min – начальное (настроечное) абсолютное давление в расширительном баке, бар; P a max – максимальное абсолютное давление, возможное в расширительном баке, бар.
С определенной погрешностью значение объема теплоносителя в системе можно выбирать из табл. 2. При расчетах на стадии технико-экономического обоснования допускается принимать удельную емкость системы отопления 15 л/кВт.
Значения коэффициента температурного расширения теплоносителя βt, соответствующие максимальной разнице температур воды в неработающей и работающей системе, рекомендуется принимать из табл. 3.
Настроечное абсолютное давление вычисляется по формуле:
где P a 0 – атмосферное давление, бар; P ст max – статическое давление на уровне нижней точки системы, бар; НБ – превышение точки врезки бака над нижней точкой системы, м; h2 – превышение центра бака над точкой врезки, м.
При расположении бака ниже точки врезки h2 подставляется со знаком «минус».
Абсолютное максимальное давление, возможное в расширительном баке:
где PПК – давление настройки предохранительного клапана, бар; P ст Б – статическое давление на уровне установки предохранительного клапана, бар; P ст ПК – статическое давление на уровне врезки в систему мембранного бака, бар.
Таблица 2. Ориентировочный объем теплоносителя в системе
| Тип системы и ее элементы | Удельный объем теплоносителя, л/кВт | Примечания |
| Котельная | 13 | без учета объема аккумулирующих емкостей |
| Система отопления | 11 | усредненная величина |
| Конвекторы системы отопления | 8 | |
| Конвекторы системы вентиляции | 10 | |
| Радиаторы системы отопления | 15 |
Таблица 3. Значение коэффициента температурного расширения теплоносителей βt
| Температура, °С | Содержание гликоля, % | |||||||
| 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 70 | 90 | |
| 0 | 0,0002 | 0,0032 | 0,0064 | 0,0096 | 0,0128 | 0,0160 | 0,0224 | 0,0288 |
| 10 | 0,0004 | 0,0034 | 0,0066 | 0,0098 | 0,0130 | 0,0162 | 0,0226 | 0,0290 |
| 20 | 0,0018 | 0,0048 | 0,0080 | 0,0112 | 0,0144 | 0,0176 | 0,0240 | 0,0304 |
| 30 | 0,0044 | 0,0074 | 0,0106 | 0,0138 | 0,0170 | 0,0202 | 0,0266 | 0,0330 |
| 40 | 0,0079 | 0,0109 | 0,0141 | 0,0173 | 0,0205 | 0,0237 | 0,0301 | 0,0365 |
| 50 | 0,0121 | 0,0151 | 0,0183 | 0,0215 | 0,0247 | 0,0279 | 0,0343 | 0,0407 |
| 60 | 0,0171 | 0,0201 | 0,0232 | 0,0263 | 0,0294 | 0,0325 | 0,0387 | 0,0449 |
| 70 | 0,0228 | 0,0258 | 0,0288 | 0,0318 | 0,0348 | 0,0378 | 0,0438 | 0,0498 |
| 80 | 0,0290 | 0,0320 | 0,0349 | 0,0378 | 0,0407 | 0,0436 | 0,0494 | 0,0552 |
| 90 | 0,0359 | 0,0389 | 0,0417 | 0,0445 | 0,0473 | 0,0501 | 0,0557 | 0,0613 |
| 100 | 0,0435 | 0,0465 | 0,0491 | 0.0517 | 0,0543 | 0,0569 | 0,0621 | 0,0673 |
| 110 | 0,0515 | 0,0545 | 0,0568 | 0,0591 | 0,0614 | 0,0637 | 0,0683 | 0,0729 |
| 120 | 0,0603 | 0,0633 | 0,0653 | 0,0673 | 0,0693 | 0,0713 | 0,0753 | 0,0793 |
| Как показывает анализ формулы 1, оптимальный выбор объема расширительного мембранного бака напрямую связан с правильной настройкой предохранительного клапана (согласно СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» это обязательный для экспанзомата элемент). Обычно он настраивается на давление, превышающее допустимое для самого уязвимого элемента системы на 10 % (с учетом разности высот клапана и защищаемого элемента). Поэтому для систем отопления рекомендуется применять клапаны с возможностью регулировки давления настройки. Кроме того, клапан обязательно должен иметь устройство принудительного открывания («подрыва») для периодической проверки его работоспособности и во избежание залипания золотника. Пример такого клапана показан на рис. 3. Рис. 3. Предохранительный клапан VALTEC VT.1831 с возможностью настройки и принудительным «подрывом» |
Установка расширительного бака недостаточного объема или некорректный монтаж могут стать причиной неправильной работы системы отопления и даже выхода ее из строя.
Настроечное давление бака не должно быть ниже гидростатического давления на уровне центра бака более, чем на 1 м вод. ст. (0,1 бара). В противном случае уже в процессе заполнения системы полезный объем бака заполнится теплоносителем, и при последующем нагреве и расширении жидкости будет предоставлен меньший объем, чем это необходимо. Иными словами, если в баке настроечное (заводское) давление равно 1,5 бара, то заполнять систему нужно до давления на уровне центра бака, не превышающего 1,6 бара. Если по проекту в системе необходимо установить большее гидростатическое давление, то для этого, перед монтажом бака, в нем необходимо поднять давление при помощи воздушного насоса.
| Некоторое количество теплоносителя в баке, обеспеченное его «недокачкой» до гидростатического на 1 м вод. ст., необходимо на тот случай, когда произойдет охлаждение залитого теплоносителя. Например, если система заполнялась днем при температуре воды 20 °С, и котел по каким-либо причинам не был запущен, при ночном охлаждении теплоносителя его объем уменьшится, что может привести к разряжению в верхних точках системы и интенсивному подсосу воздуха через воздухоотводчики. |
В двух одинаковых системах, различающихся только по типу теплоносителя, расширительный бак большего объема потребуется в той системе, где используется незамерзающий теплоноситель на основе гликоля (этилен- или пропиленгликоля), т.к. коэффициент расширения у гликолевых растворов несколько выше, чем у воды.
Таким образом, при переходе с водяной системы на систему с гликолем, возможно, потребуется замена бака на больший по типоразмеру или установка дополнительного расширительного бака.
Сигналом к тому, что система нуждается в баке большей емкости, служит частое срабатывание предохранительного клапана.
Диаметр подводящей линии к мембранному расширительному баку должен быть не менее рассчитанного по следующей формуле: № | Наименование характеристики | Ед. изм. | Значение характеристики | |
| Баки для отопления | Баки для водоснабжения | |||
| 1 | Рабочая температура | ºС | –10÷100 | –10÷100 |
| 2 | Максимальное рабочее давление | МПа | 0,5 | 1,0 |
| 3 | Заводское давление газовой подушки | бар | 1,5 | 1,5 |
| 4 | Материал мембраны | EPDM | EPDM | |
| 5 | Тип мембраны | Сменная, камерная | Сменная, камерная | |
| 6 | Материал корпуса бака | Сталь углеродистая с окраской эпоксидным полиэстером | Сталь углеродистая с окраской эпоксидным полиэстером | |
| 7 | Цвет наружной окраски | красный | синий | |
| 8 | Срок службы при соблюдении паспортных условий эксплуатации | лет | 25 | 25 |
| 9 | Режим заводских испытаний бака | бар/мин | 7,5/30 | 15/30 |
Номенклатура и габаритные размеры баков для водоснабжения
.jpg)
| Марка | Объем, л | D, мм | Н, мм | L, мм | Dу | Dy2 |
| VAV 8 | 8 | 200 | 333 | 3/4 | ||
| VAV 12 | 12 | 280 | 323 | 3/4 | ||
| VAV 24 | 24 | 280 | 523 | 3/4 | ||
| VAV 50 | 50 | 365 | 683 | 3/4 | ||
| VAV 80 | 80 | 410 | 795 | 3/4 | ||
| VAV 100 | 100 | 495 | 809 | 3/4 | 3/4×1/2 | |
| VAV 150 | 150 | 495 | 1079 | 3/4 | 3/4×1/2 | |
| VAO 24 | 24 | 280 | 297 | 523 | 1 | |
| VAO 50 | 50 | 365 | 382 | 595 | 1 | |
| VAO 80 | 80 | 410 | 427 | 728 | 1 | |
| VAO 100 | 100 | 495 | 517 | 730 | 1 | 3/4×1/2 |
| VAO 150 | 150 | 495 | 517 | 1000 | 1 | 3/4×1/2 |
Номенклатура и габаритные размеры баков для отопления
| Марка | Объем, л | D, мм | Н, мм | Dу |
| VRV 8 | 8 | 200 | 333 | 3/4 |
| VRV 12 | 12 | 280 | 323 | 3/4 |
| VRV 18 | 18 | 280 | 423 | 3/4 |
| VRV 24 | 24 | 280 | 523 | 3/4 |
| VRV 35 | 35 | 365 | 473 | 3/4 |
| VRV 50 | 50 | 365 | 605 | 3/4 |
| VRV 80 | 80 | 410 | 735 | 3/4 |
| VRV 100 | 100 | 495 | 809 | 3/4 |
| VRV 150 | 150 | 495 | 1079 | 3/4 |
Нормативные требования к мембранным бакам
