Автономный водопровод, самостоятельно подающий воду к точкам разбора как в городской квартире, давно перестал быть диковинкой. Это норма загородной жизни, которую просто нужно грамотно спроектировать, собрать и оснастить оборудованием, способным запускать и останавливать систему по мере пользования кранами.
Стабильную работу независимой сети обеспечит расширительный бак для водоснабжения. Он защитит от гидроударов, существенно продлит рабочий ресурс насосной техники, гарантирует регулярное наполнение системы водой, избавит от необходимости носить ее ведрами.
Мы рады познакомить вас с особенностями устройства и принципом работы гидроаккумулятора. У нас скрупулезно описаны правила выбора мембранного бака, специфика монтажа и подключения. Предложенную к рассмотрению информацию мы дополнили полезными иллюстрациями, схемами и видеоруководствами.
Характеристика закрытых расширительных баков
Гидробак (или гидроаккумулятор, расширительный бак) — это металлическая герметическая емкость, которая служит для поддержания стабильного напора в водопроводе и создания разных по объему запасов воды.
На первый взгляд, выбор и установка этого устройства не должна вызвать трудностей — в любом интернет-магазине можно увидеть множество моделей, которые лишь немного отличаются по форме и объему, но существенно не отличаются по своей функциональности.
Это совсем не так. В устройстве расширительного бака и принципе его работы есть много нюансов.
Особенности устройства и конструкции
Разные модели расширительных баков могут иметь ограничения по способу использования — некоторые рассчитаны только на работу с технической водой, другие могут использоваться для питьевой воды.
По конструкции гидроаккумуляторы различают:
- резервуары со сменной грушей;
- емкости с фиксированной мембраной;
- гидробаки без мембраны.
С одной стороны резервуара со съемной мембраной (у бака с нижним подключением — внизу) есть специальный фланец с резьбой, к которому и крепится груша. С обратной стороны имеется ниппель, для накачивания или стравливания воздуха, газа. Он рассчитан на подключение к обычному автомобильному насосу.
В баке со сменной грушей вода накачивается в мембрану, не соприкасаясь с металлической поверхностью. Замена мембраны происходит путем откручивания фланца, который удерживают болты. В больших емкостях, для стабилизации заполнения, задняя стенка мембраны дополнительно крепится к ниппелю.
Внутреннее пространство бака с фиксированной мембраной разделяется ею на два отсека. В одном находится газ (воздух), в другой поступает вода. Внутренняя поверхность такого резервуара покрыта влагостойкой краской.
Существуют также гидробаки без мембраны. В них отсеки для воды и воздуха ничем не разделены. Принцип их действия также основан на взаимном давлении воды и воздуха, но при таком открытом взаимодействии происходит смешивание двух веществ.
Достоинство таких устройств — отсутствие мембраны или груши, которая является слабым звеном в привычных гидроаккумуляторах.
Диффузия воды и воздуха заставляет обслуживать баки достаточно часто. Около одного раза за сезон приходится подкачивать воздух, который постепенно смешивается с водой. Значительное уменьшение объема воздуха, даже при нормальном давлении в баке, становиться причиной частого включения насоса.
Принцип работы гидроаккумулятора
Закрытые гидробаки для водоснабжения работают по такой схеме: насос подает воду в грушу, постепенно заполняя ее, мембрана увеличивается и происходит сжатие воздуха, который находится между грушей и металлическим корпусом.
Чем больше воды поступает в грушу, тем больше она давит на воздух, а тот, в свою очередь, стремится вытолкнуть ее из емкости. В результате в резервуаре повышается давление, это приводит к отключению насоса.
Некоторое время, когда в системе происходит расход воды, сжатый воздух поддерживает напор. Он выталкивает воду в водопровод. Когда ее количество в мембране уменьшается настолько, что давление опускается до нижнего предела, срабатывает реле, снова включая насос.
Классификация по области применения
Нельзя путать баки для водоснабжения и для отопительной системы, поэтому при выборе нужно узнать их предназначение. Для четкой идентификации производители окрашивают гидроаккумуляторы для отопления в красный, для водоснабжения — в синий цвет.
Однако некоторые не придерживаются такой маркировки, поэтому отличительной чертой устройств могут послужить такие данные:
- для водоснабжения максимальная температура использования гидроаккумулятора будет составлять до 70 °C, допустимое давление может достигать 10 бар;
- устройства, предназначенные для системы отопления, могут выдерживать температуру до +120 °C, рабочее давление расширительного бака зачастую не бывает выше 1,5 бар.
Все самые важные параметры указаны на декоративном колпачке (шильдике), который закрывает ниппель.
Список функций, которые выполняет гидробак в системе ХВ (холодного водоснабжения), гораздо шире:
- Поддержание ровного и постоянного напора в водопроводе. Благодаря давлению воздуха, напор некоторое время поддерживается даже при выключенном насосе, пока не упадет до установленного минимума и в работу опять не включится насос. Таким образом напор в системе сохраняется даже при одновременном использовании нескольких сантехнических приборов.
- Предохранение от износа насосного оборудования. Запасы воды, содержащийся в баке, позволяет некоторое время использовать водопровод, не включая насос. Это уменьшает количество срабатываний насоса за единицу времени и продлевает его работу.
- Защита от гидроударов. Резкий скачок давления в водопроводе при включении насоса может достичь 10 и более атмосфер, что негативно сказывается на всех элементах системы. Мембранный бак берет на себя удар, выравнивая давление.
- Создание запасов воды. При отключении электричества система водоснабжения хоть недолго, но, все же, еще некоторые время будет отдавать воду.
Для обвязки водонагревателя используют расширительные баки, которые могут выдерживать высокие температуры.
Материалы для гидропневматического оборудования
Мембрана расширительного бака изготавливается из разных материалов, которые при эксплуатации выдерживают разный диапазон температур.
В гидроаккумуляторах применяют:
- Натуральную каучуковую резину — NATURAL. Материал может контактировать с питьевой водой, применяется для аккумулирования холодной воды. Со временем может начать пропускать воду. Выдерживает температуру от -10 и до 50 °C выше нуля.
- Синтетическая бутиловая резина — BUTYL. Наиболее универсальна, водонепроницаема, применяется для станций водоснабжения, подходит для питьевой воды. Температура эксплуатации может колебаться от -10 и до 100 °C.
- Синтетическая резина из этилен-пропилена — EPDM. Более водопроницаемая, чем предыдущая, может контактировать с питьевой водой. Диапазон допустимых температур — от -10 и до 100 °C.
- Резина SBR применяется только для технической воды. Температура использования та же, что и у предыдущих марок.
Для организации холодного водоснабжения необходимо выбирать баки с грушей, изготовленной из пищевой резины с усовершенствованными эластичными свойствами, которая позволят лучше гасить гидравлические удары и поддерживать стабильный напор воды в системе.
Корпус бака чаще всего производят из легированной стали, стойкой к коррозии, покрытой снаружи лакокрасочным покрытием. В продаже также можно встретить емкости из нержавейки, очень прочные, но при этом дорогие.
Расчет объема бака перед выбором
В продажу поступают баки вместимостью от 24 до 1000 л. Какой именно выбрать, подскажут расчеты, результат которых следует округлять в сторону увеличения. Выбирая бак со съемной мембраной, следует помнить, что объем воды занимает 30% от общего объема емкости, то есть, в 100-литровом резервуаре запас воды будет равен приблизительно 30 литрам.
Особенностью маленьких баков есть то, что они зачастую не имеют клапана, чтобы стравливать воздух из резиновой груши. Это может создать неудобства при эксплуатации. Большие емкости имеют такой клапан, и помимо создания большего запаса воды, лучше справляются с поддержанием стабильного напора в системе.
Расчет общего объема гидробака для водоснабжения закрытого типа рассчитывают по такой формуле:
Vt=K*Amax*((1+Pmax)*(1+Pmin))/(Pmax-Pmin)*(1+Pвозд.),
где:
- Vt — полный объем гидробака;
- Amax – максимально возможное расходование воды в минуту, литр;
- К – коэффициент (см. табл.), зависящий от мощности насоса;
- Pmax – настройки реле при отключении оборудования, бар;
- Pmin – настройки реле при запуске оборудования, бар;
- Pвозд. – давление в гидробаке (в его газовой полости), бар.
Коэффициент К можно определить по следующей таблице:
Некоторые производители также считают объем гидробака по другому:
Горизонтальная и вертикальная ориентация
Выбор между вертикальным и горизонтальным баком заключается в особенностях помещения. Если комната небольшая или объем емкости внушительный, то чтобы не занимать много места, устанавливают вертикальную емкость.
Горизонтальный бак имеет меньшую вместительность, может подвешиваться на стене, а также служить опорой для установки поверхностного насоса. Для его монтажа предусмотрены специальные крепления. Большие баки производятся только в вертикальном исполнении и устанавливаются на ножки.
Подытоживая все вышесказанное, можно отметить, что выбор гидроаккумулятора предстоит совершать между такими отличительными свойствами:
- рабочее давление;
- страна производитель;
- больший или меньший объем;
- сменная или нет резиновая мембрана;
- мембрана для технической или питьевой воды;
- материал корпуса — нержавеющая или эмалированная сталь.
Чтобы в будущем не было трудностей с заменой комплектующих, лучше выбирать самые ходовые модели устройств. Резиновые груши к ним всегда есть в свободной продаже, если понадобиться срочная замена, не придется долго ожидать доставки.
Схемы подключения гидробаков
Для системы горячего водоснабжения установку расширительного бака проводят на участке циркуляционной магистрали, всасывающей линии насоса, ближе к водонагревателю.
Бак оборудуется:
- 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.
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. Подключенный гидробак нормализует работу оборудования, уменьшая количество включений насоса за единицу времени и этим продлевая срок его службы.
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.
Выполнение установки расширительного бака
Перед началом работ проверяют гидроаккумулятор на отсутствие повреждений. Установку устройства проводят в звукоизолированном помещении, при плюсовой температуре. Чтобы иметь доступ к крану для слива, запорной арматуре и т. п., расстояние от бака до потолочного перекрытия и стен оставляют не меньше 0,6 м.
В помещении также необходимо предусмотреть возможность наполнения бака и слива воды. Крепеж и место для монтажа должно выдерживать 100%-ю заполненность емкости.
Гидроаккумулятр не должен подвергаться механической и статистической нагрузке, нежелательно допускать воздействие на него труб и агрегатов. Бак привинчивают к полу, используя резиновые прокладки. На входе в гидробак устанавливают обратный клапан, кран для слива.
Перечисленные шаги требовались для устройства обвязки гидроаккумулятора, которую производили на дневной поверхности. Для дальнейших действия надо переместиться в кессон.
После проведения финишной сборки системы остается провести контрольные испытания и запустить контур водоснабжения.
Особенности регулировки гидроаккумулятора
Расширительные баки для водоснабжения поступают в продажу со стандартными настройками производителя — зачастую давление в воздушном отсеке уже установлено на значении 1,5 бар. Допустимое давление всегда указано на этикетке и производитель не рекомендует отклоняться от заданных параметров, особенно в сторону его увеличения.
Перед тем как приступить к регулировке, систему отключают от электросети и закрывают запорные вентили. Мембранный бак полностью опустошают, сливая воду — точный показатель давления можно измерить только при пустом отсеке для воды.
Далее снимают показатели давления с помощью точного манометра. Для этого с золотника снимают декоративный колпачок и подносят прибор. Если давление отличается от требуемого, то его приводят в соответствие, накачивая или стравливая лишний воздух.
При регулировке давления в газовом отсеке бака производитель заполняет его инертным газом, например, осушенным азотом. Это предотвращает коррозию внутренней поверхности. Поэтому пользователям также рекомендуется использовать для увеличения давления технический азот.
Настройка давления бака в системе водоснабжения
Давление в баке закрытого типа устанавливается всегда несколько ниже (на 10%), чем уровень давления при запуске насоса. Регулируя давление в устройстве можно корректировать напор воды. Чем меньшим будет давление газа в гидробаке (но не меньше 1 бар), тем больше он будет вмещать в себе воды.
Напор при этом станет неравномерным — сильным при наполненном резервуаре и все более слабым при его опустошении. Чтобы обеспечить сильный и ровный поток воды устанавливают давление в камере с воздухом или газом в пределах 1,5 бар.
Регулировка гидробака в обвязке водонагревателя
Расширительный бак, который используется для горячего водоснабжения, изначально не должен содержать воды. Давление в устройстве устанавливается на показателе, который на 0,2 больше чем верхний порог отключения насоса.
Например, если реле настроено на отключение оборудования при показателях давления в 4 бар, то давление в газовом отсеке расширительного бака должно устанавливаться на значении 4,2 бар.
Установленный в обвязке водонагревателя, бак не служит для поддержания давления. Он призван компенсировать расширение тогда, когда происходит нагрев воды. Если установить давление в нем на меньшее значение, то в баке будет постоянно находиться вода.
Правила обслуживания гидробака
Плановый осмотр расширительного бака заключается в проверке давления в газовом отсеке. Необходимо также провести осмотр клапанов, запорной арматуры, воздухоотводчика, проверить работу манометра и реле давления воды. Чтобы убедиться в целостности бака проводят внешний осмотр.
Несмотря на всю простоту устройства, расширительные баки для водоснабжения все же не вечны и могут сломаться. Характерные причины — разрыв мембраны или потеря воздуха через ниппель. Признаки поломок можно определить по частому срабатыванию насоса, появлению шума в системе водопровода. Понимание принципа работы гидроаккумулятора — это первый шаг к правильному обслуживанию и устранению неисправностей.
Монтаж гидробака открытого типа
Устройство открытого типа используется все реже, так как требует постоянного вмешательства пользователя в свою работу. Открытый расширительный бак — это негерметичная емкость, которая служит для образования давления в водопроводе, аккумулирования воды, а также служит в качестве расширительной камеры.
Бак устанавливают выше самой верхней сантехнической точки, например, на чердаке, вода в систему поступает самотеком. Каждый метр, на который поднимается устройство, увеличивает давление в водопроводе на 0,1 атмосфер.
Чтобы автоматизировать процесс обеспечения водой, бак оснащают поплавковым переключателем и устанавливают автоматическое реле, которое будет включать и отключать насос.
Такой способ организации водоснабжения требует регулярного контроля пользователя, иначе вода при отрицательных температурах может замерзнуть (если помещение не отапливается). Жидкость будет испаряться, поэтому придется постоянно доливать ее.
Кроме того, такая емкость громоздкая и не эстетичная, для нее обязательно нужно иметь в доме чердачное помещение. Но главный недостаток устройства — бак не приспособлен работать в условиях высокого напора воды в системе.
Выводы и полезное видео по теме
Ролик #1. Все о расширительных баках — классификация, предназначение, регулировка и признаки неполадок:
Ролик #2. Неправильная работа насосной станции часто связана с неисправностями гидроаккумулятора:
Ролик #3. Нюансы выбора гидробаков для водоснабжения:
Еще на этапе планирования и разработки водопроводной системы необходимо продумать все принципиально важные моменты и просчитать все параметры. Если нет уверенности в непогрешимости своих расчетов и правильном выборе гидробака для водоснабжения, лучше обратиться к специалистам.
Большинство фирм, реализующих профессиональное оборудование, предоставляют консультации или даже проводят расчеты бесплатно. Это поможет избежать ошибок и лишних трат.
Мы ждем ваши комментарии с рассказами о собственном опыте в использовании расширительного бака, с вопросами, возникшими в ходе ознакомления с представленной информацией. Нам интересны ваши замечания и вероятные предложения. Прокомментировать материал можно в расположенном ниже блоке.
Источник: sovet-ingenera.com
Расширительные баки закрытого типа и гидроаккумуляторы имеют примерно одинаковую конструкцию: прочная металлическая оболочка, разделенная внутри резиновой мембраной на две секции.
В одной секции находится вода, в другой воздух. При увеличении давления воды воздух сжимается, размер секции с воздухом уменьшается, а мембрана прогибается, вода вытесняет воздух. У прибора с одной стороны имеется подключение к системе водоснабжения, с другой – золотник для подкачки воздуха.
Но названия приборам присваивается не из-за конструктивных особенностей, а по предназначенияю.
Предназначение
- Расширительные баки предназначены для компенсации расширения воды вследствие нагревания в схемах отопления, а также горячего водоснабжения (ГВС).
- Гидроаккумуляторы предназначены для аккумулирования объемов воды под давлением в системах водоснабжения, в которых имеется напорный насос, для уменьшения частоты включения этого насоса и для сглаживания гидроударов. Дополнительная функция – запас воды пищевого качества до 1/3 от общего объема бака.
Нюанс в том, что и для горячего и для холодного водоснабжения применяется один и тот же прибор, но называться он может по разному, в зависимости от того что делает в конкретной схеме — либо накапливает (аккумулирует) запас воды, либо берет ее излишек при тепловом расширении.
- Особенность конструкции гидроаккумулятора чаще в том, что внутри находится не мембрана, а груша из пищевой резины, которая и закачивается водой. Вода с корпусом бака не контактирует.
- Расширительный бак для системы отопления выполнен с мембраной из технической резины, которая делит корпус на два отсека, а теплоноситель (не всегда вода) контактирует и непосредственно с корпусом.
Как различать
На вид все мембранные баки схожи между собой. Бытует мнение, что для системы отопления – красные, а водоснабжения – синие. Но оно не до конца верно, так как отдельные производители применяют другие цвета.
На самом деле приборы можно различить между собой только по техническим характеристикам, которые указаны на шильдиках на самих приборах:
- Все приборы для водоснабжения, в том числе и для ГВС – невысокая температура – до 80 град С, но повышенное давление – до 12Атм;
- расширительные баки для отопления – повышенная температура – до 120 град С, но низкое давление до 4 Атм.
Как работают схемы аккумуляции воды
Гидроаккумулятор в схеме водоснабжения сглаживает скачки давления, которые возникают при заборе воды из системы, т.е. при открытии крана, и уменьшают количество включений насоса, которое не должно быть более 50 раз в 1 час.
При заборе воды в объеме чашки, гидроаккумулятор отдаст этот объем, давление в системе понизится, но не на столько, чтобы реле давления включило насос. При заборе большего объема (например в объеме ведра), давление упадет на столько, что включится насос и наполнит прибор. 
Расширительный бак в системах горячего водоснабжения и отопления принимает лишний объем воды возникающий при ее нагревании.
Если бы не было подобного устройства, то в нагревающейся замкнутой схеме очень быстро бы поднялось давление выше критического, так как жидкость практически не сжимается. Это приводило бы к сбросу воды с аварийного клапана давления, который обычно настраивается на давление в 3 атм.
На практике, если такой клапан постоянно пропускает воду, то это свидетельствует о неисправности аккумулирующего устройства. Если аварийный клапан отсутствует, то при нагревании произойдет разрушение самого слабого места системы.
Когда в системе горячего водоснабжения нужен расширительный бак
Это закономерный вопрос, ведь горячее водоснабжение может выполнятся по разному. Если имеется проточный нагреватель, например газовый двуконтурный котел, который нагревает струю воды непосредственно при ее заборе, то естественно расширительный бак не нужен.
Если в системе вода нагревается в замкнутом бойлере большой емкости (более 100 литров) то тогда требуется установка расширительного бака в дополнение к предохранительному клапану. На который надеяться не правильно, так как он вовсе не рассчитан на частое срабатывание и при частых включениях просто начинает течь.
Как подобрать объем прибора для отопления
Основной вопрос, который возникает у пользователя — какой объем такого водо-аккумулирующего устройства нужен? При этом пользователь хочет приобрести меньший объем, так как он дешевле. Но приобретать нужно тот, который подходит по расчету.
Объем расширительного бака для отопления будет зависеть от объема теплоносителя в системе, давлений – предельного и установленного.
Формула для расчетов объема приведена на фото:
Объем теплоносителя указан в проектных данных, или его можно высчитать сложив все внутренние объемы элементов системы, наконец, в готовой системе его можно посчитать при заливке ведрами.
Для домашней системы — расчет объема «без лишних мучений» — 1/10 от залитого теплоносителя.
Какое предварительно давление нужно задать
На заводе-изготовителе обычно воздушную камеру заполняют азотом до давления 1,5 бар. Мембрана при этом прогибается и ее видно через штуцер подключения. Сохранность заводского давления свидетельствует о том, что мембрана целая и прибор пригоден к работе.
Но в дальнейшем мембранный бак необходимо подготовить для работы в конкретной системе. Существуют следующие правила определения давления :
- В системе холодного водоснабжения гидроаккумулятор накачивается воздухом на 0,2 атм. меньше, чем нижняя настройка реле давления насоса. Чаще нижнее значение реле давления – 1,4 атм. (давление включение насоса) а верхнее – 2,8 атм. Соответственно первоначальное давление в приборе – 1,2 атм. Такая настройка позволит избежать гидроударов при разборе воды и быстрого износа мембраны.
- В системе горячего водоснабжения расширительный бак накачивается воздухом до давления больше, чем давление, при котором насос выключается (верхний предел срабатывания реле давления). В этом случае бак не будет отдавать остывшую воду в систему водоснабжения. Но застоя воды бояться не стоит, прибор сделан так, что груша постоянно омывается потоком свежей воды.
- В системе отопления – воздушная камера расширительного бака закачивается до давления на 0,2 атм. меньше, чем давление в холодной системе отопления. Обычно «холостое» давление в системе 1,5 атм, соответственно предварительно накачивается до давления 1,3 атм при холодной системе.
Как устанавливается
Обычное правило, что подключение к системе любого мембранного бака должно быть снизу, а воздушная камера сверху.
Но следует взять во внимание, что гидроаккумулятор можно разворачивать как угодно, подсоединение к водопроводу может быть, и сверху, и сбоку, ничего особенного в этом нет, если не имеется возражений производителя.
А подключение к отоплению должно быть только снизу прибора. Если это не соблюсти, и расположить воздушную камеру снизу, то при выходе из строя мембраны, при появлении в ней трещин, воздух тут же уйдет в систему отопления и завоздушит ее. Если же воздушная камера будет сверху, то и при растрескивании мембраны ничего страшного не произойдет, прибор сможет еще работать очень долгое время в обычном режиме.
На фото приведен пример схемы отопления с подключением в ней расширительного бака закрытого типа.
Источник: teplodom1.ru
Конструкция
Расширительный бак обеспечивает надежное, продолжительное функционирование системы водоснабжения. Существует большой выбор устройств. Чтобы понять, что нужно вам, следует хотя бы некоторым образом представлять, как устроен, работает бак. Назначение расширительного бачка — поддержание рабочего давления. Используют бак с похожей на грушу мембраной (диафрагмой) из резины. Она разграничивает емкость по частям: воздушная-водная. Камера для воды под действием электронасоса заполняется жидкостью после начала эксплуатации системы, нагретая вода продавливает мембрану. Вследствие этого воздушная часть сокращается — происходит регулировка давления. Больше давление в трубопроводе — больше воды в баке. При остывании — уменьшении объема жидкости мембрана под давлением газа или воздуха выгоняет воду из бачка. Уровень давления обычно отслеживается по манометру. Это помогает контролировать, регулировать работу системы, установив необходимые границы давления.
Другие возможные детали расширительного бака: фланец, ниппель, соединения, компенсатор гидродинамического удара, разделительный стакан, сигнализатор разрыва мембраны, различная арматура, монтажные кронштейны, скобы.
Расширительный бак для водоснабжения решает другие задачи бесперебойного функционирования системы:
- защищает водопровод от гидроудара, который может быть вызван скачками напряжения или проникновением воздуха;
- под давлением остается определенный объем воды (минимальный бак – 10% от объема бойлера – 10-20 л);
- предохраняет насос от повышенных нагрузок, поломки.
Какими бывают расширительные баки?
В зависимости от мембраны расширительные бачки делятся по типам. В первом мембрана сменная — при необходимости эту самую уязвимую деталь можно вынуть, чтобы заменить новой. Бак этого типа отличается также тем, что вода находится внутри мембраны, то есть не соприкасается с внутренними стенками. Решение защищает металл от разрушения, а воду от случайного загрязнения, порчи, запаха, что положительно сказывается на ее гигиенических качествах, продлевает время службы агрегата.
В баках второго типа мембрана фиксируется строго в одном месте, извлечь ее невозможно. Такая мембрана не заменяется. Ее повреждение повлечет необходимость замены бака, что потребует дополнительных затрат, часто — непредвиденных. Другой недостаток таких баков — непосредственный контакт воды со стенками емкости, что влияет на состояние металла, коррозирует его. Чтобы избежать этого, стенки бака изнутри покрывают специальным составом, хотя такая защита не обеспечивает исключительную долговечность аппарата.
Баки бывают горизонтальной или вертикальной компоновки — выбор определяется выбранным местом установки.
На что обратить внимание при выборе?
Специалисты советуют устанавливать расширительный бак объемом 10% от объема бойлера с горячей воды: для 100-литрового бойлера нужен бак на 10 литров, 200 литров бойлер — 20 литровый бак.
Важно учитывать, что емкость меньшего объема предполагает возможность более частых скачков давления. Не стоит забывать, что в баке сохраняется вода. Этот запас может пригодиться при определенных обстоятельствах.
Подбирать бак горячего водоснабжения нужно специальный, для которого такая возможность предусмотрена конструктивно, указана в инструкции. Например, бачки отопительных систем предполагают повышенные температуры использования, но меньшие давления. Они обеспечивают перенос теплоносителя более «горячей» температуры, но давление там относительно невелико. В таких емкостях мало внимания уделяется гигиеническим характеристикам материалов. Чтобы помочь потребителю, баки делают разного цвета: голубой, синий, белый — водопровод, красный — отопление. Но лучше, чтобы избежать ошибки, внимательно читать паспорт изделия, поскольку доверять маркировке не всегда можно.
Безопасность использования расширительного бачка для воды определяется материалом мембраны и бака:
- каучук естественного происхождения — безвреден в холодной воде, но нагревать ее выше 50 градусов не стоит — возможны негативные реакции;
- каучук искусственного происхождения без последствий подходит для воды различных температур — вплоть до кипящей;
- резина (этилен-пропилен) аналогична по свойствам искусственному каучуку — обладает высокими эксплуатационными свойствами;
- сами баки чаще всего стальные.
Еще один фактор выбора бачка — производитель. Низкая цена часто может означать невысокое качество изделия и, как следствие, последующий дорогостоящий ремонт. Производитель с именем, репутацией не готов жертвовать ими, гоняясь за мимолетной выгодой. Они предлагают баки, комплектующие хорошего качества по соответствующим ценам. Прежде всего, уделите внимание материалу мембраны (см. выше), поскольку от этого зависит длительность службы бака, качество, безопасность воды. Не пустой вопрос – цена мембраны, если речь о баке со сменной резинкой.
Как установить?
При установке расширительно бака для водоснабжения важно знать:
- бак монтируют так, чтобы просто его обслуживать, легко менять трубы;
- диаметр труб, подсоединяемых к баку, подбирается не меньше диаметра патрубков бачка;
- оборудование нужно заземлить;
- между насосом и точкой подключения нельзя допускать препятствий или элементов, нарушающих нормативное давление.
Жидкость к бойлеру идет через клапан, что не допускает выброса горячей воды в систему холодного водоснабжения. Бачок устанавливают между бойлером и клапаном. Так из-под крана будет поступать сразу горячая вода. Иногда бак монтируется после бойлера, но в ГВС тогда поначалу пойдет холодная жидкость из бака.
Давление в расширительном баке?
Обратитесь к инструкции устройства – как правило, речь идет об уровне 1-3 бар.
Делайте корректировки давления исходя из места расположения расширительного бачка по отношению ко всей системе. Считается, что в резервуаре необходимо поддерживать давление на 0,4 атмосферы ниже, чем в трубопроводе — этого достаточно для нормальной, бесперебойной работы системы. Утверждение справедливо, если бак и трубопровод на одном уровне. Иначе разницу следует увеличивать.
Узнать, какое давление в бачке, можно по манометру. Проверить работоспособность прибора можно так: закройте клапаны, чтобы изолировать бак, через несколько минут накачайте, а потом стравите воздух. Если во время манипуляций стрелка двигается — плавно, предсказуемо, то все хорошо — прибору можно доверять. Второй способ: использовать ручной манометр. Одинаковые разъемы у прибора и выпускного клапана бачка позволят просто произвести измерение.
Нельзя допускать ситуации перекачки давления расширительного бака – тогда выдавит всю воду, как следствие – гидроудары при избыточном нагреве. Недостаток давления приведет к срывам предохранительных клапанов – поднимите давление. Например, при помощи насоса от велосипеда или автомобиля через специальный золотник. Также подойдет баллон со сжатым воздухом.
Придерживаясь этих правил, можно выбрать, поставить расширительный бак, который долгое время без проблем поможет сохранять высокое качество горячего водоснабжения в доме.
Читайте так же:
Источник: eurosantehnik.ru
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:
|
Подбор мембранного расширительного бака VALTEC
Достаточный объем мембранного расширительного бака рекомендуется определять по формуле:
Vб = C · βt / (1 – Pamin / Pamax), (1)
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; Pamin – начальное (настроечное) абсолютное давление в расширительном баке, бар; Pamax – 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:
Pamin = Pa0 + Pстmax – 0,1· (HБ + h2 + 1), (2)
где Pa0 – атмосферное давление, бар; Pстmax – 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:
Pamax = Pa0 + PПК + PстБ – PстПК – 0,1· h2, (3)
где PПК – давление настройки предохранительного клапана, бар; PстБ – статическое давление на уровне установки предохранительного клапана, бар; PстПК – 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:где Q – мощность котла, Вт; Vk – объем воды в котле, л, с – теплоемкость теплоносителя Дж/кг · К. |
Примеры обвязки с мембранным бакам
Рис. 4. Установка расширительного бака в системе с одним котлом: 1 – расширительный бак; 2 – предохранительный клапан; 3 – циркуляционный насос; 4 – фильтр; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран; 7 – воздухоотводчик
В данном случае экспанзомат расположен на обратном трубопроводе системы, что позволяет эксплуатировать его при меньшей температуре теплоносителя, чем если бы он был установлен на линии подачи. Такое решение позволяет продлить срок службы аппарата. Подключение бака на всасывающем патрубке насоса предохраняет насос от кавитации.
Рис. 5. Установка расширительных баков в системе с несколькими котлами и автоматическим ограничением минимальной температуры воды в обратном трубопроводе (предусмотрено по одному баку на каждый котел): 1 – расширительный бак; 2 – группа безопасности (предохранительный клапан, манометр, воздухоотводчик); 3 – циркуляционный насос; 4 – трехходовой смесительный клапан; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран; 7 – гидравлическая стрелка
В данной схеме предусмотрено по одному экспанзомату на котел. Емкость каждого из них должна быть не меньше расчетной на всю систему, т.е. если по расчету ей необходим бак емкостью 80 л, то такой должна быть емкость каждого из устанавливаемых аппаратов. Это обусловлено тем, что при работе на пониженной мощности, когда выключается горелка одного из котлов, также происходит отключение соответствующего циркуляционного насоса и закрытие трехходового клапана. При этом циркуляция воды через отключенный котел отсутствует, и расширительный бак, установленный на данном котле, изолируется от остальной системы. Оставшийся в работе экспанзомат должен обеспечить компенсацию расширения теплоносителя во всем объеме системы. Это положение справедливо и при использовании двухходовых клапанов, выполняющих функцию блокировки котлов.
Рис. 6. Установка расширительного бака в системе с несколькими котлами и автоматическим ограничением минимальной температуры воды в обратном трубопроводе (один расширительный бак на всю систему): 1 – расширительный бак; 2 – группа безопасности (предохранительный клапан, манометр, воздухоотводчик); 3 – циркуляционный насос; 4 – трехходовой смесительный клапан; 5 –обратный клапан; 6 – запорный кран; 7 – гидравлическая стрелка
Мембранные баки для систем ГВС
Основное отличие мембранных баков для водоснабжения заключается в том, что вода в них не должна соприкасаться со стенками корпуса, как это допускается в системах отопления. Поэтому в них всегда применяется мембрана камерного типа (в виде мешка). Кроме того, к материалу мембраны баков для водоснабжения предъявляются повышенные требования по допустимости контакта с пищевыми жидкостями.
Расчет мембранного расширительного бака для ГВС производится по формуле 1. Подсчет объема воды в системе ведется с учетом воды, содержащейся в трубопроводах и водонагревателе или теплообменнике.
| Конструкция некоторых водонагревателей предусматривает наличие демпфирующей воздушной подушки в замкнутом объеме самого водонагревателя. Объем этой подушки обуславливается высотой расположения выпускной трубы ГВС и также должен учитываться при подборе расширительного бака ГВС. |
Пример установки мембранного бака для ГВС приведен на рис. 7.
Рис. 7. Установка расширительного бака в системе горячего водоснабжения: 1 – расширительный бак; 2 – предохранительный клапан; 3 – насос; 4 – фильтр; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран
Мембранные баки VALTEC для систем ХВС (гидроаккумуляторы)
Основные функции гидроаккомулятора в системах холодного водоснабжения следующие:
- снижение количества включений насоса;
- демпфирование гидроударов и пульсаций воды при работе насоса;
- поддержание давления в системе в заданном диапазоне;
- подача воды потребителям в период «пиковых» нагрузок, которые выше производительности насоса.
Гидроаккумулятор работает следующим образом: при включении насоса вода закачивается в бак до максимально установленного значения, после чего насос отключается благодаря срабатыванию реле давления. В течение периода водоразбора объем воды в баке уменьшается, падает и давление в баке. При падении давления до минимально установленного значения насос включается и цикл повторяется.
Правильно подобранный гидроаккумулятор продлевает срок службы насосного оборудования.
| Если к гидроаккумулятору присоединить компрессор, поддерживающий постоянное давление в воздушной полости, то получится гидропневмостанция, напор на выходе которой будет постоянным, независимо от разбора воды. |
| Как правило, производительность насоса подбирается по максимальному требуемому расходу. Грамотно подобрав гидроаккумулятор, можно снизить производительность насоса до среднесуточной часовой производительности. При этом дефицит подаваемой насосом воды в пиковые периоды будет покрываться из гидроаккумулятора. |
Большинство производителей мембранных баков рекомендуют объем гидроаккумулятора рассчитывать по формуле:
VГА = 16,5 · Qmax · (Рmах + 1) · (Рmin + 1) / n · (Рmах – Рmin) · (Р0 + 1), л (5) , где
Qmax – средний расход насоса, равный расчетному расходу воду в системе, л/мин;
Рmах – избыточное давление выключения насоса, установленное на реле давления, бар;
Рmin – избыточное давление включение насоса, установленное на реле давления, бар;
Р0 – избыточное давление предварительной накачки воздушной полости бака, как правило, принимаемое (Pmin – 0,5), бар;
n – максимально допустимое число включений насоса, указываемое в паспорте насоса (обычно n = 12–15), 1/ч.
| Пример: требуется определить объем гидроаккумулятора для системы с расчетным расходом 22 л/мин, при максимальных и минимальных давлениях на реле соответственно 4,5 и 2,5 бара. VГА = 16,5 · 22 · (4,5 + 1) · (2,5 + 1) / 15 · (4,5 – 2,5) · (2,0 + 1) = 77,6 л. К установке принимается бак VALTEC VAV80. |
| По российским СНиП 2.04.01-85*, объем гидроаккумулятора должен подсчитываться по формуле: VГА = Qhmax / 4n, м3 (6), где Qhmax – номинальная часовая подача насоса, м3/ч, n = 6–10 1/ч. |
Полезный объем воды в водяной полости гидроаккумулятора определяется по формуле:
Vв = VГА · (Рmах – Рmin) / (Рmах + 1), л (7)
| Пример: требуется определить объем воды в гидроаккумуляторе VALTEC VAV80 при максимальных и минимальных давлениях на реле соответственно 4,5 и 2,5 бара. Vв = 80 · (4,5 – 2,5) / (4,5 + 1) = 29 л. |
Особенности монтажа гидроаккумулятора заключаются в следующем. Гидроаккумулятор необходимо снабдить предохранительным клапаном, который должен устанавливаться на подводящем трубопроводе, не далее, чем 1 м от бака. Как вариант: допускается подключение к верхнему патрубку бака, соединенному с водяной полостью, группы безопасности, включающую в себя предохранительный клапан, воздухоотводчик и манометр.
Диаметр подводки к гидроаккумулятору должен быть не меньше диаметра магистрали, к которой она присоединяется.
| Требования к материалу мембраны гидроаккумуляторов по длительной прочности гораздо выше, чем для расширительных баков, т.к. здесь мембрана работает в условиях частых знакопеременных нагрузок. В то же время требования к термической стойкости материала мембраны в гидроаккумуляторах ниже, чем у расширительных баков. |
| Признаком неисправности гидроаккумулятора (разрыв мембраны, снижение давления воздушной подушки) служат частые циклы включения/выключения насоса. |
Источник: valtec.ru