Конструкция и назначение устройств
Расширительный бак
Устройства обоих типов, используемые в автономных системах, имеют сходную конструкцию и работают по единому принципу. Рассмотрим основные элементы изделий на примере расширительного бака для отопительной системы:
- Основное назначение бака – компенсация расширения теплоносителя. При нагревании вода увеличивается в объеме, причем довольно сильно (+0,3% на каждые 10 градусов Цельсия). При этом жидкость практически не сживается, так что нагретый теплоноситель будет оказывать значительное давление на стенки труб, места соединения и запорную арматуру.
- Чтобы компенсировать это давление, а также свести к минимуму последствия гидроударов, в систему встраивается дополнительный резервуар – расширительный бак. Первые баки имели негерметичную конструкцию, но сегодня почти повсеместно используются пневмогидравлические модели.
- Внутри такого бака размещается мембрана из эластичного материала. Поскольку мембрана контактирует с нагретым теплоносителем, ее делают из полимеров, отличающихся стойкостью к высоким температурам – EPDM, SBR, бутилкаучков и нитрилкаучуков.
- Мембрана разделяет бак на две полости – рабочую (в нее попадает теплоноситель) и воздушную. При повышении давления в системе воздушная камера уменьшается в объеме (за счет сжатия воздуха), и это компенсирует нагрузку на трубы и запорную арматуру. Примерно то же самое происходит при гидроударе — но здесь процесс идет с большей скоростью.
- При снижении температуры теплоносителя объем воды уменьшается, и воздух, оказывая давление на мембрану, вытесняет дополнительный объем горячей воды в трубы отопительной системы.
Гидроаккумулятор
Гидроаккумулятор, на первый взгляд, практически не отличается по конструкции от расширительного бака:
- Основа – та же емкость из коррозионно-устойчивой стали, только выкрашенная в синий цвет.
- Внутри ёмкости тоже находится мембрана – правда, несколько отличающаяся по форме от мембраны расширительного бака.
- Внутренний объем тоже делится на две камеры, только у гидроаккумуляторов камера для воды находится внутри мембраны, т.е. полностью исключается контакт жидкости с металлическими стенками бака.
Да и функционирует конструкция по сходному принципу, хоть и используют ее по другому назначению:
- При включении насоса или подаче воды по централизованному водопроводу камера наполняется жидкостью под определенным давлением.
- Если напор по какой-то причине падает, воздушная камера увеличивается в объеме, и вода из рабочей камеры попадает в систему. Благодаря этому стабилизируется давление в трубах, и оборудование (стиральные машины, посудомойки и т.д.) работает без сбоев.
- Второй аспект работы гидроаккумулятора – защита насоса от частых включений. Пока можно компенсировать отбор воды из системы за счет резерва в баке, реле давления не будет срабатывать, и насос не начнет подкачивать воду. Таким образом, техника будет включаться реже, а значит, проработает дольше.
- Большой гидроаккумулятор (на 50, 100 или более литров) – это еще и запас воды. Да, долго на таком запасе не протянешь, но при экономном расходовании вполне можно пережить аварию на водопроводе или отключение электричества, которое сделает невозможной работу насоса.
- Кроме того, гидроаккумулятор, как и расширительный бак, компенсирует гидроудары.
Источник: AlfaTep.ru
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!
Источник: www.teplomatica.ru
Что такое расширительный бак?
Расширительный бак — это емкость, которая компенсирует температурное расширение жидкости внутри системы отопления. Их существует два вида:
- Открытого типа — предназначен для работы в системах отопления с рабочим давлением равным 1 атмосфере. Представляет собой стальную емкость с резьбовыми соединениями. Чаще всего этот вид расширительных баков применяют в гравитационных системах отопления. Они до сих пор популярные среди жителей села из-за своей независимости от электричества.
- Экспанзоматы или мембранные баки — этот вид предназначен для работы в закрытых системах отопления, давление в которых не превышает 3 бара. Максимальная температура теплоносителя в них не должна быть больше 100 градусов Цельсия, а давление держаться в пределах 8 атмосфер. Кроме этого, их используют для «обвязки» бойлеров косвенного нагрева, где они компенсируют увеличение объема санитарной горячей воды. Стоит помнить, что в этом случае они не заменяют группу безопасности бойлера. Читайте об этом отдельно здесь.
По своей сути, он представляет собой стальной кожух, разделенный на две части резиновой мембраной. В одной части бака под давлением находится теплоноситель, а в другой части закачан воздух. Для наглядности смотри ниже на рисунок:
Среди покупателей более популярны модели с мембраной баллонного типа (на сленге ее называют грушей или грелкой). Объясняется это их ремонтопригодностью — в случае повреждения мембрану легко заменить. Резьба на патрубке может иметь два стандартных диаметра — 3/4 или 1 дюйм. Зависит это исключительно от производителя и не является принципиальным моментом. Стандартное значение давления воздуха, в свою очередь, равно 1,5 бар и может быть изменено потребителем.
Дам совет лично от себя — на патрубке подключения лучше установить кран со сливным клапаном. Это нужно для периодической проверки давления воздуха. Она делается в следующем порядке:
- Бак отсекается от системы отопления перекрытием крана.
- Через сливной клапан удаляется вода, оставшаяся внутри емкости.
- При помощи автомобильного манометра проверяется давление воздуха.
Если проверку не делать, то давление воздуха рано или поздно упадет. Это приведет к тому, что мембрана начнет своими стенками тереться о стальной корпус, что приведет к ускоренному ее износу. Продолжая тему проверки состояния расширительного бака, предлагаю вам посмотреть следующее видео:
Расширительные баки с мембраной в виде диафрагмы чаще всего можно увидеть открыв крышку настенного газового котла или электрической мини котельной. Выглядеть он может по-разному, но чаще всего вы увидите вот это:
Если «резинка» внутри такой модели порвется, то поменять его можно будет только целиком. Так как он герметично заварен на заводе изготовителе.Теперь давайте поговорим об этих «резинках» по подробнее.
Как устроена мембрана для расширительного бака?
Как говорилось выше, мембрана нужна для того, чтобы разделять емкость бака на две части. Она представляет собой резиновое изделие с толстыми стенками (это необходимо для сохранения прочности при растяжении), сверху у которого есть горловина для фланца. Если не понятно как это выглядит, то смотрите ниже:
Изготавливают мембраны в настоящее время из эластомера под названием EPDM. Он допущен для использования с питьевой водой и не выделяет в нее никаких вредных примесей. Расширительные баки с такой «резинкой» можно применять не только вместе с котлами, но и с бойлерами косвенного нагрева. А если надо, то их можно использовать и в качестве гидроаккумуляторов для насосных станций. О них мы поговорим чуть позже, а сейчас мы научимся выбирать расширительный бак для своей системы отопления.
Расчет необходимого объема расширительного бака.
Как мы говорили ранее, главная функция расширительного бака — компенсация температурного расширения жидкости. Поэтому объем бака будет зависеть от общего объема жидкости в системе, а также от коэффициента ее расширения. Давайте рассчитаем необходимый вам объем мембранного бака по следующей формуле:
Vбак= Vтеплоноситель*kрасширения/P, где P = (Pсистемы — Pвоздуха)/(1+Pсистемы).
Расшифруем формулу:
- Vбак — необходимый объем расширительного бака.
- Vтеплоноситель — полный объем теплоносителя в системе отопления.
- kрасширения — коэффициент теплового расширения теплоносителя. Эта величина зависит не только от химического состава жидкости в системе, но и от диапазона рабочих температур котла.
- Pсистемы — максимально возможное давление в котле.
- Pвоздуха — давление воздуха в расширительном баке. Обычно оно равно 1,5 бар.
Если вам лень считать все самостоятельно, то предлагаю вам воспользоваться представленным ниже калькулятором. Предупреждение — калькулятор не работает на турбо-страницах! Поэтому вам необходимо перейти на полную или мобильную версию сайта (внизу турбо-страницы надо нажать «читать на znayteplo.ru»)
Для расчета объема открытого расширительного бака достаточно принять давление в системе равным 1 атмосфере, а давление воздуха будет равным нулю. Так как у открытого бака нет мембраны.
Монтаж расширительного бака.
Теперь давайте поговорим о том, как правильно делать монтаж расширительного бака в системе отопления. Начнем с того, что посмотрим на следующую картинку:
На рисунке выше изображена система отопления с открытым расширительным баком. С помощью этого рисунка наглядно и понятно разрешается вопрос о его монтаже — расширительный бак открытого типа должен устанавливаться в самой верхней точке системы. Обычно, его устанавливают на чердаке или в крайнем случае под потолком. Если этого не сделать, то вода или антифриз просто начнут литься через его край.
В случае закрытой системы отопления, в которой устанавливается мембранный расширительный бак таких ограничений нет. Обычно, их располагают прямо в котельном помещении рядом с котлом. Выглядит это следующим образом:
Для закрепления емкости к стене используются кронштейны разной конструкции. Некоторые производители совмещают их с группами безопасности. Для наглядности смотрим на рисунок:
Это не единственный возможный вариант крепежа, но остальные мы рассматривать не будем. А перейдем к следующей части статьи, посвященной гидроаккумуляторам.
Что такое гидроаккумулятор?
Для лучшего восприятия я сразу покажу вам картинку, на которой изображена насосная станция:
Из картинки видно, что гидроаккумулятор (сокращенно ГА) — это емкость, к которой крепится насос с реле давления. Внутри эта емкость устроена также, как мембранный расширительный бак. Более того, у них часто стоят абсолютно одинаковые мембраны из EPDM. Давление воздуха в ГА тоже равно 1,5 бар и при желании его можно как увеличить так и уменьшить. Многие монтажники применяют гидроаккумуляторы вместо расширительных баков в закрытых системах. В сети не редко можно встретить вот такие фото:
Кроме горизонтальных моделей ГА в магазинах есть их вертикальные аналоги. Их чаще всего используют для сборки насосной станции на основе глубинного насоса. О том, что для этого нужно написана отдельная статья.
Источник: znayteplo.ru
Разница между расширительным баком и гидроаккумулятором в очень простом: расширительный бак используют в отопительной системе, а гидроаккумулятор – в системе водоснабжения. И чтобы кто не утверждал, знайте, взаимозамена недопустима. Причина кроется в их разном назначении и конструкции.
Гидроаккумулятор поддерживает нужное давление, защищая от гидроударов именно во время резкого открытия или закрытия кранов.
«>
Также этот прибор обеспечивает запас воды, причем баки есть разных объемов – от 24 до1000 литров. При включении смесителя вы сначала израсходуете воду из бака, а когда давление впадет ниже положенной нормы, только тогда включается насос. Благодаря гидроаккумулятору, он работает в щадящем режиме.
«>
Вода в отопительной системе во время нагрева увеличивается в объеме, из-за этого давление поднимается. Его излишек мог бы запросто разорвать трубы и радиаторы. Но мы используем расширительные баки, чтобы всего этого не произошло.
«>
Гидроаккумулятор по другому называют мембранным баком. Это такая емкость, внутри которой размещена мембрана, по форме напоминающая грушу, изнутри заполненная водой. Между стенками прибора и груши находится воздух. Воздушная полость давит на мембрану, в результате чего вода выталкивается из бака. При этом давление воды постепенно снижается, в результате реле замыкает контакты и насос автоматически запускается. То есть, гидроаккумулятор сам по себе работать не способен, и воду качает не он, а насос. Они функционируют обоюдно.
В расширительном баке тоже есть мембрана и она разделяет бак на два пространства: одно заполненное водой, второе – воздухом (накачивается изготовителем). В расширительный бак под давлением попадает ненужный объем нагретой воды. По мере ее охлаждения, сжатый воздух выталкивает постепенно ее обратно в систему.
Баки для отопления нельзя использовать у водоснабжении, так как вода попросту будет соприкасаться со стальными стенками, и это приведет к коррозии. Ну а ржавой воды нам точно не нужно.
Что касается мембраны, то для расширительных бачков ее делают из плотного материала, стойкого, способного выдержать температурные нагрузки. А для гидроаккумуляторов – мембрана эластичная, способна выдерживать частые циклы включения и выключения кранов, пригодная для использования в пищевых целях. Вода из бачка попадает к нам в чашку, поэтому очень важно, чтобы резина была хорошего качества, не имела запаха.
Мембрана может быть в баке сменной или же фиксированной. С фиксированной в случае разрыва мембраныможно поменять бак только на новый. Сменная легко меняется на новую и нет необходимости менять при этом бак.
«>
Со всем ассортиментом баков, мембран можете ознакомится на нашем сайте, зайдя в раздел: «Насосы и насосная техника».
Если вы затрудняетесь с выбором, свяжитесь с нашими специалистами, они дадут рекомендации по выбору нужного вам прибора, и главное – соответствующего именно вашей системе.
Источник: troynik.kiev.ua
Чем отличается гидроаккумулятор от расширительного бака
Мембранные баки делятся на два основных типа. Первый тип — расширительные баки для отопления, которые применяются в закрытых системах отопления и предназначены для компенсации избыточного объема теплоносителя в отопительных системах, образующегося за счет теплового расширения. При нагреве котла жидкость-теплоноситель в нем расширяется, вследствие повышения температуры. Это приводит к увеличению ее объема примерно на 0,3 % на каждые 10 °С. Поэтому при увеличении температуры на 70 °С первоначальный объем теплоносителя увеличится примерно на 3 %. Жидкость практически несжимаема и если система отопления не будет оснащена дополнительным устройством, позволяющим куда-то деться этому объему, то неизбежно произойдет ее разрушение. Для исключения этого и применяются расширительные баки для систем отопления.
Второй основной тип баков — это баки для систем водоснабжения (гидроаккумуляторы). Гидроаккумулятор (мембранный бак) в системе водоснабжения выполняет три основные функции. Прежде всего, это накопление воды и обеспечения требуемого напора. А так как большинство насосов как погружных, так и поверхностных имеют ограничения по количеству включений в час, то именно эта особенность гидроаккумулятора и является ключевой, позволяющей насосу включаться не каждый раз при открытии водопроводного крана, а только по мере опустошения гидроаккумулятора. Второй ключевой функцией гидроаккумулятора является предотвращение системы от гидроударов. Гидроудар возникает в трубопроводах при внезапном отключении или включении насоса, быстром закрытии крана, что может привести к разрушению трубопроводов, резьбовых соединений или сантехнических устройств. И, наконец, третья функция гидроаккумулятора – это поддержание резервного количества воды в системе, позволяя, тем самым, пользоваться некоторое время водой даже в случае отключения электричества, что очень удобно в загородных домах.
Внешне гидроаккумуляторы очень похожи на расширительные баки систем отопления. Однако назначение и условия эксплуатации у них другие, следовательно, есть и конструктивные отличия. Главные отличия гидроаккумуляторов от расширительных баков заключаются в материале мембраны, а также особенностях расположения воздушной и водяной камер. Гидроаккумулятор представляет собой железный бак с находящейся внутри “грушей” (мембраной) с водой, на которую под давлением давит воздух, находящийся между корпусом и мембраной. А расширительный бак для отопления разделен внутри резиновой мембраной на две полости: одна из них заполняется теплоносителем, а другая — воздухом. Именно поэтому недопустимо применение отопительных расширительных баков для систем водоснабжения, так как вода в системе водоснабжения не должна соприкасаться со стенками бака – в противном случае, с Вашего крана потечет ржавая вода).
Мембрана является одним из основных элементов, влияющих на работоспособность и надежность баков. Именно назначение баков определяет выбор мембраны. Внешне мембранные баки для системы отопления и водоснабжения очень похожи и зачастую этим пользуются недобросовестные продавцы, подсовывающие покупателю вместо гидроаккумулятора для водоснабжения расширительный бак для отопления. А ведь именно правильный выбор мембраны во многом определяет надежность и долговечность работы всей системы.
В системах отопления расширение жидкости, а следовательно, и нагружение мембраны происходит медленно, и в течение всего времени работы системы меняется незначительно. Однако температура эксплуатации может достигать +90 °С. Поэтому главным критерием для выбора материала мембраны для расширительного бака системы отопления является стойкость к температуре и долговечность.
В системах холодного водоснабжения влияние температуры не так важно, так как температура воды в системе не может превышать 30 °С. Главным является динамическая эластичность мембраны, т.к. система может включаться несколько раз в час и быстро нагружаться. При нормальной работе частота ее срабатывания составляет от 5 до 15 раз в час. Конечно, такой режим работы требует надежной, эластичной мембраны, выдерживающей большое количество циклов. В качестве материала для мембран гидроаккумуляторов используют пищевую резину.
Гидроаккумуляторы представляют собой важную часть в системе водоснабжения. От правильного выбора гидроаккумулятора, его оптимального объема зависит расход энергии насосом, его износ и бесперебойная работа.
Что такое гидроаккумулятор? Это металлическая емкость 1, внутри которой находится резиновая груша 2 из пищевой резины. Фартук мембраны закреплен между фланцами 3 с помощью болтов 4. В верхней части бака имеется тяга с патрубком 5, закрепленная гайкой 6. Патрубок служит для установки предохранительного клапана и воздухоотводчика.
Если бак у Вас имеет емкость, например 100 литров, то максимальное количество воды в нем будет ровно 1/3 от общего объема, т.е. 33 литра. Эта пропорция верна и для баков с другими объемами. Остальные 2/3 объема бака занимает воздух. Давление воздушной подушки может регулироваться с помощью ниппеля 7, закрытого пластиковой крышкой 8.
При подаче под давлением воды из скважины в гидроаккумулятор, мембрана, присоединённая к водопроводу, начинает увеличивается в объёме. За счёт этого воздух, который находится между мембраной и металлическими стенками бака, начинает сжиматься, создавая еще большее давление. Реле давления, установленное на заданный уровень, при достижении этого давления, размыкает контакты подачи электроэнергии на насос и он перестаёт качать воду в бак.
В результате получается железный бак с находящейся внутри “грушей” с водой, на которую под давлением давит воздух, находящийся между корпусом и мембраной. Когда Вы откроете кран, воздух давит на мембрану и под давлением выталкивает воду из бака в кран. По мере расхода воды в мембране будет падать давление, накачанное насосом. И когда давление упадёт до определенного уровня (например, 1.5 атм.), на реле давления сомкнутся контакты подающие электроэнергию на насос, и он вновь заработает, и пока Вы пользуетесь водой — насос работает постоянно. После того, как Вы закрыли кран, насос будет продолжать работать и набирать воду в гидроаккумулятор. Когда общее давление в системе станет (например) 2.8 атм., то реле давления отключит насос. И так пока Вы снова не откроете кран.
Статья скопирована из открытых источников.
Источник: tehno-stil.prom.ua