Принцип работы мембранного расширительного бака

Мембранный расширительный бак: устройство, принцип работы

Мембранный расширительный бак – это устройство, которое позволяет сглаживать скачки давления в системах водоснабжения и отопления.

Устройство мембранного бака

Внешне мембранный бак выглядит как герметичная бочка с фланцем для подключения к трубопроводу.

Мембранный бак – это герметичный сосуд, в котором есть два отсека, разделённых гибкой мембраной:

1. воздушный отсек содержит воздух под определенным постоянным давлением
2. водяной отсек соединяется с системой водоснабжения или отопления, в него поступает вода под разным давлением

Отсеки разделены эластичной мембраной, которая способна сжиматься и растягиваться, изменяя тем самым соотношение между объемами одного и второго отсеков. Отсек с воздухом имеет вентиль с ниппелем, через которое можно изменять давление воздуха, тем самым регулируя работу мембранного бака. Именно от давления воздуха будет зависеть, какой объём воды и под каким давлением сможет поступать в водяной отсек.

Схема мембранного расширительного бака

Принцип работы мембранного расширительного бака

Когда давление воды в системе возрастает, водяной отсек бака расширяется и заполняется большим объемом воды, а отсек с воздухом сжимается. При уменьшении объёма давление воздуха возрастает до тех пор, пока не уравновесит давление воды. Когда давление в системе падает (и становится меньше, чем давление воздуха), под действием давления воздуха мембрана сокращается, отсек с водой уменьшается, выталкивая воду обратно в систему, восполняя потери давления. Расширительный мембранный бак будет «отдавать» воду в систему до тех пор, пока давление воды и воздуха не уравновесят друг друга.

Мембранный расширительный бак в системах отопления

Известно, что вода при нагревании увеличивается в объёме (примерно на 4% при нагреве до 90 градусов), поэтому в замкнутых системах отопления необходимо использовать расширительные баки, которые будут компенсировать расширение воды. Размер расширительного бака должен соответствовать отопительной системе: объем бака должен быть таким, чтобы «погасить» расширение всей воды, находящейся в системе отопления. Если не использовать расширительный бак, то при нагреве воды давление в трубах возрастёт слишком сильно, это может привести к повреждению труб и отопительного оборудования.

Мембранный бак в качестве гидроаккумулятора

В системах водоснабжения расширительный бак используется в качестве гидроаккумулятора. который позволяет накаливать некоторое количество воды под давлением, а затем использовать её для водоснабжения. При этом для подачи воды используется запасённое в гидроаккумуляторе давление без включения насоса. Так гидроаккумулятор позволяет реже включать насос и тем самым продлить срок его службы.

Так же как и в системе отопления мембранный бак компенсирует расширение воды при подаче горячего водоснабжения.

Использование расширительного бака для защиты от гидроудара

При резком включении насоса, подающего воду, а так же при резком перекрытии трубопровода возникает гидроудар – скачок давления, который может повредить как трубопровод, так и оборудования. Расширительный бак в этом случае сработает как демпфер: под действием избыточного давления мембрана растянется, объём водяного отсека увеличится, а давление упадёт.

Гидроудар в трубопроводе — это резкое изменение скорости потока воды, возникающее при мгновенном перекрытии трубы, в результате чего возникает скачок давления, который может повредить трубу или запорную арматуру.

Для чего нужен гидроаккумулятор? Это устройство, которое используется в системах водоснабжения для хранения некоторого количества воды под давлением и при выключенном насосе обеспечивает давление воды и возможность некоторое время потреблять воду.

Реле давления воды – это устройство автоматизации системы водоснабжения, которое обеспечивает автоматическое включение насоса при падении давления и выключение — при достижении нужного давления.

Дата публикации: 05.03.2014 17:07:16

© 2009-2015 «Строй своими руками»
Использование материалов сайта «Строй своими руками » разрешено только при условии размещения активной гипертекстовой ссылки на источник.

Мембранный бак для системы отопления: принцип работы и его функции

В системах отопления и водоснабжения применяется много приборов. Одним из главных является мембранный бак. С его помощью происходит сглаживание перепадов давления. Мембранный бак для системы отопления, принцип работы которого основан на улучшении качества отопительной системы, состоит из герметичной бочки с фланцем.

Таким способом он подключается к трубопроводной системе.

Устройство мембранного бака

Оборудование представлено в виде герметичного сосуда, разделенных на два раздела:

• Воздушный отдел включает воздух под давлением.
• Водяной отдел крепится к отоплению. Он пропускает через себя воду различного давления.

Эластичная мембрана разделяет отделы, благодаря чему она изменяется по форме. Поэтому меняются объемы этих отсеков. Отдел с воздухом содержит вентиль с ниппелем, благодаря чему меняется давление. С его помощью регулируется функционирование мембранного бака.

Давление воздуха влияет на поступление воды, а также объем и давление.

Принцип работы

При увеличении водяного отсека происходит расширение бака. В результате он наполняется большим количеством воды. А отдел с воздухом приобретает меньшие размеры. Затем давление воздуха уменьшается, благодаря чему уравновешивается давление воды. При уменьшении давления в системе происходит сокращение мембраны, после чего восполняется потерянное давление.

Подача воды в мембранном баке будет происходить до того, пока воздух и вода по давлению не будут уравновешены.

Функции мембранного бака

• Для отопительной системы. Нагревание воды ведет к увеличению ее объема, из-за чего требуется применение расширительных баков. С их помощью происходит компенсация расширения воды. По размеру прибор должен соответствовать системе отопления: объем «погашает» расширение воды. Если отсутствует мембранный бак, то нагрев ведет к появлению дефектов в системе отопления. В результате может выйти из строя вся система.
• В устройстве водоснабжения мембранный бак применяется вместо гидроаккумулятора, благодаря которому накапливается вода, после чего происходит ее расход по назначению. Для работы применяется давление, присутствующее в гидроаккумуляторе, а насос в этом случае не требуется. Поскольку насос функционирует редко, то продлевается его срок эксплуатации. В качестве гидроаккумулятора он выполняет функцию компенсации воды при подключении горячей воды.
• Функция предохранения от гидроудара. Если резко включать насос для подачи воды, то такое перекрытие ведет к появлению гидроудара. Он предполагает перепад давления, из-за чего выходит из строя трубопровод и весь механизм. Мембранный бак будет выполнять функцию защиты: из-за большого давления произойдет растяжение мембраны, водяной отдел будет большим, а давление снизится.

Использование такого оборудования полезно во многих сферах работы оборудований. Поэтому очень важно его присутствие в отопительной системе.

Еще по теме:

Подключение радиатора отопления к однотрубной системе: принцип работы и варианты монтажа Сбросной клапан для отопления. Отопление с естественной циркуляцией двухэтажного дома: принцип работы и варианты монтажа Сбросной клапан для отопления.

Инструкция для мембранного расширительного бака

Для всех, кто хочет, чтобы в доме или в промышленном помещении, отопительная система работала без сбоев, и не доставляла вам никаких хлопот, нужно устанавливать мембранные расширительные баки. Прежде чем начать работы по установке оборудования, необходимо посмотреть имеется ли в комплекте инструкция для мембранного расширительного бака. Если ее нет, то нужно потребовать ее в магазине, где вы приобретаете товар. Без нее будет довольно трудно разобраться с установкой и правилами эксплуатации.

Когда Вы устанавливаете мембранный расширительный бак инструкция к нему просто необходима!

В инструкции четко прописаны все требования, предъявляемые к баку. В ней указано, что он разделен мембраной на 2 половины, в одной из которых установлено предварительное давление. Ни в коем случае не допускается изменение конструктивных решений. Любые работы, касающиеся монтажа или ремонта должны производиться людьми, имеющими доступ к данному виду деятельности. Если необходимо заменить поломанную запасную часть, то взамен нужно поставить только оригинальную. Инструкция для мембранного расширительного бака не допускает использование некачественного оборудования. Так же в ней четко предписано, что при монтаже и вводе в эксплуатацию необходимо четко придерживаться правил техники безопасности. При демонтаже оборудования или необходимости удалить газ из воздушной камеры, прежде нужно не забыть опорожнить камеру, в которой находится вода, но не в коем случае не наоборот.

Основной принцип роботы мембранных расширительных баков

Принцип работы мембранного расширительного бака основан на увеличении объема нагреваемой воды. Так как вода при нагревании не имеет свойства сжиматься, а совсем наоборот, то ее прирост может повлиять на работу всей отопительной системы. Функция агрегата состоит в том, что бы поглощать лишний объем теплоносителя, в том момент, когда это нужно. А когда вода охлаждается, то происходит вытеснение такого необходимого объема воды. Принцип работы мембранного расширительного бака таков, что если вдруг произойдет незначительная утечка воды из системы, то, соответственно, упадет везде и давление, а сжатый воздух в баке будет подталкивать резервную воду. Таким образом система отопления будет иметь дополнительную подпитку.

То, как работает мембранный расширительный бак, позволит вам понять основные причины возникновения поломок. Он начинает работать в том случае, когда вода при нагревании не знает куда деваться. Объем теплоносителя становится больше и в этом случае приходит на помощь расширительный бак мембранного типа. От того, насколько исправно работает мембранный расширительный бак, будет зависеть четкое функционирование всей системы отопления.

В баке имеется диафрагма, которая изначально делит его на 2 части, в одной из частей находится сжатый азот, а другая служит для принятия избыточной воды. В начале на весь объем расширительного бака распространен азот, когда вода начинает нагреваться, азот постепенно сжимается. Давление азота увеличивается, и доходит до уровня давления в системе. Когда вода постепенно охлаждается, под давлением азотной подушки вода уходит обратно в систему. Для того, чтобы не возникало коррозионных процессов, в бак на заводе изготовителе закачивают нейтральный азот, потому что из атмосферного воздуха может попасть внутрь кислород. Суть того, как работает мембранный расширительный бак, сводится к тому, что вы можете быть уверенным в слаженной работе всей системы.

Рейтинг: 0 Голосов: 0

Установка мембранного расширительного бака для системы отопления необходима для ее бесперебойной и долговечной работы. Для того, что бы окончательно понять, зачем нужен этот агрегат, достаточно будет вспомнить уроки физики, на которых нам объясняли, что вода имеет особенность при нагревании неско.

В системе отопления в обязательном порядке предусмотрено устройство расширительного бака. Вода при нагревании имеет свойство увеличиваться в объеме, без расширительного бака в этом случае никак не обойтись. Если его не установить, то это может привести в тому, что попросту потекут трубы, или лопн.

Накопительный бак мембранного типа служит для поддержания таких необходимых функций, как: Резерв необходимого количества воды для бесперебойной работы системы отопления; Поддержка определенного давления воды. Иногда случается так, что прекращается подача воды из-за отключения электроэнергии, в.

Как мембранный расширительный бак используется в системе отопления?

Объём теплоносителя изменяется в зависимости от смены температурных режимов, что может привести к опасным последствиям. Для безопасной и длительной эксплуатации теплоносителя необходимо поддержание его стабильных характеристик. Для этого может использоваться мембранный расширительный бак.

Назначение и особенности конструкции

В отопительных системах теплоносителями выступают жидкости, находящиеся в процессе слабого сжимания. Для безопасной работы отопительной системы необходимо использовать стабилизирующее устройство – мембранный расширительный гидробак, который способен принимать определённое количество жидкости в процессе увеличения давления и объёма, а потом возвращать её в циркуляционный контур при понижении данных показателей.

Мембранные расширительные баки обладают рядом преимуществ перед другими устройствами того же назначения, а именно:

• пригодны для любой воды, даже если в её состав входит большое количество кальция;
• безопасно применять для питьевой воды;
• обладают большим вытесняемым полезным объёмом, чем напорный бак без мембраны;
• нужна минимальная подкачка воздуха;
• экономично и быстро монтируются;
• низкие расходы при эксплуатации.

Однако у данных устройств тоже есть недостатки, а именно:

• большие размеры расширительного бака делают процесс установки довольно проблематичным;
• из-за отдачи теплоносителем своего тепла экспанзомату повышаются теплопотери;
• повышается риск образования ржавчины.

Чтобы избежать неконтролируемой потери тепла специалисты советуют утеплять устройство.

Отличия от гидроаккумулятора

Конструкция герметичных расширительных баков схожа с конструкцией гидроаккумуляторов, однако, предназначение у этих приборов разное. Расширительный бак компенсирует расширение воды, происходящее из-за нагревания в системе отопления. Гидроаккумулятор аккумулирует объём воды под давлением в системе водоснабжения, имеющей напорный насос, чтобы уменьшить частоту включения данного насоса и сгладить гидроудары. Кроме того, чаще внутри гидроаккумулятора находится груша, сделанная из пищевой резины. Именно она накачивается водой, в результате вода не контактирует с корпусом бака. Расширительный бак для систем отопления изготовлен с мембраной, выполненной из технической резины. Она делит корпус на два отсека, а теплоноситель имеет контакт с корпусом.

Устройство и принцип работы

Мембранный бак – это герметично закрытая металлическая ёмкость, разделённая на два отсека (камеры) эластичной мембраной. Одна из таких камер – это пневмокамера, которая содержит газ или воздух, находящийся под давлением. Во вторую камеру – гидрокамеру, поступает теплоноситель.

Работа устройства осуществляется следующим образом:

• давление воздуха, находящееся в состоянии равновесия, в пневмокамере компенсирует давление жидкости в отопительной системе, объём теплоносителя и гидрокамеры сведены к минимуму;
• когда давление жидкости повышается в системе, в том числе и при нагревании, происходит увеличение давления и в гидрокамере, куда поступает излишество теплоносителя;
• из-за эластичности мембраны уменьшается объём пневмокамеры, что сопровождается повышением давления газа;
• при повышении давления в пневмокамере компенсируется увеличение давления в гидрокамере, и система возвращается в состояние равновесия.

При снижении давления теплоносителя в системе происходят противоположные действия. Газ (воздух), сжатый в пневмокамере, расширяется и вытесняет жидкость из гидрокамеры в систему до восстановления разницы давлений. Конструкция позволяет исключить возможность контакта теплоносителя и воздуха, снижая вероятность возникновения ржавчины не только в баке, но и в остальных деталях отопительной системы – трубопроводе, котле. Герметичные расширительные баки оснащены клапанами безопасности, позволяющими ограничить максимальное давление в отопительной системе на допустимом уровне. Это характеризует бак и как устройство защиты для системы отопления.

Виды и критерии выбора

Чтобы компенсировать объём теплоносителя в системе во время изменения температуры, используют расширительные баки двух видов: открытые и закрытые (герметичные).

Открытые расширительные баки широко распространены, но имеют следующие недостатки:

• большие затраты на установку, так как монтируют такие баки в верхней точке системы для создания необходимого уровня увеличенного давления;
• необходимо постоянно контролировать уровень жидкости;
• есть риск возникновения ржавчины в системе из-за длительного контакта нагревающегося теплоносителя с воздухом.

Герметичные расширительные баки не имеют таких недостатков. Для отопительных систем выпускаются баки, которые отличаются в использовании мембраны. Мембраны делятся на баллонные и диафрагменные виды. Баллонная мембрана – это установленная внутри бака ёмкость, сделанная из резины высокого качества, способной выдержать значимые температурные колебания. Фланцевое крепление такой мембраны позволит заменить её быстро и просто.

Мембраны баллонного типа имеют такие преимущества, как:

• широкий диапазон рабочих давлений, дающих возможность применить герметичный расширительный бак;
• возможность смены мембраны, что помогает сделать ремонт данного устройства дешевле и быстрее;
• простое задание минимального давления для любых систем.

Диафрагменная мембрана – это несъёмная перегородка, которая, чаще всего, выполнена из эластичного полимера или тонкого металла. Эта мембрана отличается малой собственной ёмкостью и способностью компенсировать небольшие перепады давления в системе. При выходе из строя такого бака потребуется его полная замена. Одной из привилегий данного устройства является низкая цена. Кроме того, бак, имеющий диафрагменную мембрану, просто сконструирован и надёжен в эксплуатации.

Правильно выбрать расширительный бак – это значит обеспечить безопасность эксплуатации отопительной системы, поэтому выбирая расширительный бак, стоит обратить внимание на такие основные характеристики:

• материал мембраны, её устойчивость к высоким абсолютным значениям температур, давлений и перепадам этих показателей;
• материал и покрытие корпуса, устойчивость к возникновению ржавчины;
• соответствие санитарно-гигиеническим нормам;
• исполнение (способ монтажа).

Ограничения

На использование мембранных расширительных баков производители накладывают определённые ограничения, которые зависят от конструкции и материалов, применяемых при изготовлении устройства. Производителями предъявляются чёткие требования к свойствам и составу жидкости в отопительной системе. Содержание, к примеру, этиленгликоля в растворе антифриза ограничивают. Использование мембранного расширительного бака при превышающих допустимые нормы давлениях запрещено. Обязательна установка группы безопасности, контролирующей и ограничивающей давление в баке. В отопительных системах квартир автономного отопления и частных домов используется оборудование, рабочее давление которого составляет не менее 3 бар.

Расчёт объёма

Объём – это главная характеристика, по которой выбирается расширительный бак. Многие источники советуют выбирать объём расширительного бака в пределах 10% общего объёма теплоносителя в отопительной системе. Этот способ определения вместимости устройства основан на том, что коэффициенты теплового расширения теплоносителя даже при содержании гликоля до 90% и нагреве +100 градусов не превышают 0,08. Такой метод расчётов не учитывает давление в системе, поэтому может дать неточности. Есть более точный метод расчёта объёма мембранного расширительного бака. Здесь используется соотношение:

V = C*Bt / (1 – (Pmin /Pmax)), где

• С – объём теплоносителя в системе;
• Bt – коэффициент теплового расширения теплоносителя;
• Pмin – начальное давление в баке;
• Pmax – допустимое давление в системе.

Объём теплоносителя в отопительной системе определяют, учитывая все её узлы. Данный параметр получают из проектной документации на отопление. Если такой возможности нет, можно воспользоваться ориентировочным расчётом, который основан на том, что объём теплоносителя в системах отопления связан с мощностью отопления – на каждый кВт приходится 15 л жидкости. Коэффициент теплового расширения жидкости определяют с помощью её состава – чаще всего, в отопительных системах квартир и домов не исключено добавление в воду гликолей для улучшения её характеристик. Этот коэффициент может зависеть и от температуры теплоносителя. Можно найти необходимые величины в таблицах объёма воды в трубе.

Максимальное давление в отопительной системе определяют с помощью минимальной из величин, которые допускаются для разных узлов. Переходной клапан настраивается именно на неё. Первоначальное давление в отопительной системе при охлаждённом теплоносителе соответствует настроечному (минимальному) давлению. Для многих устройств возможно точное его регулирование распространёнными средствами (стравливание воздуха из бака или его накачивание насосом). Давление в баке контролируется во время установки на него манометра. Расчётные данные дадут увеличение объёма теплоносителя в системе в процессе его нагревания. Для выбора бака коэффициент заполнения округляют в большую сторону. Коэффициент зависит от максимального и начального давления и может быть найден с помощью таблиц, предоставляемых производителями или в специальной литературе.

Установка

Установить мембранный расширительный бак несложно, но лучше доверить это специалисту. Прежде всего, должна использоваться инструкция к устройству. При установке данного устройства в отопительную систему важно тщательно проверить герметичность соединений. Расширительный бак нельзя открывать или разбирать. Его просто присоединяют к трубопроводу, находящемуся к котлу ближе всего. Чтобы предотвратить увеличение давления, устанавливают предохранительные устройства.

При установке бака стоит учитывать следующие правила:

• бак устанавливают до разветвления;
• температура в комнате должна быть постоянно выше 0;
• нужно перепроверить перед установкой все расчёты;
• бак объёмом больше 30 л не крепится на стены, а ставится на ножки;
• для контроля давления на выходе бака устанавливают манометр, на входе – обратный клапан (если насоса нет);

• устройство должно находиться в месте комфортном для ТО и настройки;
• присоединяя бак к стене, на кронштейне нужно выдерживать высоту, которая будет удобна для доступа к запорной арматуре и к воздушному пространству;
• подводная труба и кран не должны перегружать своим весом расширительный бак, подводку нужно укрепить отдельно;
• к мембранному баку, расположенному на полу, нельзя прокладывать подводку по полу поперёк прохода;
• между стеной и ёмкостью должно быть расстояние для осуществления осмотра.

Расширительный бачок малой вместительности можно подвесить к стене, если будет хватать её несущей способности. Многие рекомендуют устанавливать бак так, чтобы труба была присоединена к баку наверху, а воздушная камера оставалась внизу. Таким образом, легче удаляется воздух из-под мембраны, его вытеснит вода. Однако специалисты по монтажу рекомендуют установку присоединительным патрубком вниз и никак иначе. А в некоторых моделях штуцер изначально находится в нижней части боковой стенки, и поставить сосуд иначе просто не получится. Такой способ установки обусловлен тем, что когда-нибудь в мембране появятся трещины. При установке патрубком вниз воздух проникает в теплоноситель медленнее, и устройство прослужит дольше. В противоположном случае воздух быстро протекает в камеру с теплоносителем, и бак потребует срочной замены.

Неисправности

Одной из самых распространённых поломок мембранного расширительного бака считают разрыв мембраны из-за превышения допустимого давления и неравномерных нагрузок. Для запрессованных мембран используют более прочные материалы, так как их нельзя поменять, поэтому сменные мембраны рвутся довольно часто. Из-за разрыва мембраны расширительный бак выйдет из строя, потому что вода попадёт на внутреннюю поверхность, и бак заржавеет, что недопустимо. Поэтому материал, из которого сделана мембрана, сильно влияет на надёжность и качество расширительного бака. Нужно быть внимательным при выборе нужной модели, установке и обслуживании устройства. Прежде всего, его необходимо правильно настроить.

Обзор принципа работы расширительного бака смотрите в следующем видео.