Мембранный бак для водоснабжения: функции и применение

Правильный выбор прибора

Подбирая модель с необходимыми функциями и объемом, учитывайте тот факт, что от общего объема бака зависит периодичность работы насоса.

Ведущей характеристикой для любого бака является не функционал, а его объем.

При этом для каждой системы водоснабжения есть критерии, которыми нельзя пренебречь, а именно:

1. Количество постоянных пользователей водой. (Ежедневное использование).
2. Количество точек для водозабора. (Приборы, краны и прочие сантехнические устройства).
3. Приблизительная периодичность пользования водозаборными точками в одно и то же время.
4. Цикл «включение – выключение». Нужно точно знать предел этого цикла за один час у вашего насоса.

Приблизительный расчет:

При расчете на трех постоянных потребителей устанавливают бак с общим объемом в 20-24 литра. Однако насосное оборудование должно производить приблизительно 2 кубометра за час.

При расчете на четырех постоянных пользователей с запасом лучше установить оборудование от 50 литров. Производительность насоса в этом случае примерно 3,5-3,7 кубометра в час.

Если потребителей более 10 человек, то необходим бак не менее 100 литров, а насосное оборудование с показателем более 5 кубометров в час.

Чтобы избежать поломки и недешевого ремонта, нужно внимательно ознакомиться с фирмой-производителем.

В этом выборе гнаться за более дешевым и сомнительным брендом не нужно. Неправильная экономия может в дальнейшем привести к поломкам.

Модели с низкой розничной ценой внутри выполнены, как правило, без брака. Но расходные части всегда из наиболее дешевых материалов.

Как выбрать объем бака

Объем бака выбираете произвольно. Никаких требований или ограничений нет. Чем больше объем бака, тем больший запас воды у вас будет на случай отключения и тем реже будет включаться насос.

При выборе объема стоит помнить, что тот объем, который стоит в паспорте — это размер всей емкости. Воды в ней будет почти в половину меньше. Второе что надо иметь в виду — это габаритные размеры емкости. Бак на 100 литров это приличная такая бочка — около 850 мм высотой и 450 мм в диаметре. Для нее и обвязки надо будет где-то найти место. Где-то — это в помещении, куда приходит труба от насоса. Там обычно и устанавливают все оборудование.

Объем выбирают исходя из среднего расхода

Если чтобы выбрать объем гидроаккумулятора вам требуются хоть какие-то ориентиры, посчитайте средний расход с каждой точки водоразбора (есть специальные таблицы или можно посмотреть в паспорте к бытовой технике). Все эти данные суммируйте. Получите возможный расход в том случае, если все потребители будут одновременно работать. Потом прикиньте, сколько и каких одновременно устройств может работать, посчитайте сколько в этом случае за минуту уйдет воды. Скорее всего к этому времени вы уже придете к какому-то решению.

Как работает гидроаккумулятор

Современные конструктивные особенности гидроаккумуляторов разрабатывались годами. На данный момент широко используются баки нового типа, старого почти не используют. Ранее после нагрева теплоносителя его излишек поступал в ОТКРЫТУЮ камеру, а после охлаждения системы жидкость поступала в трубопровод. Однако в этой конструкции имелся существенный недостаток: горячая вода могла выйти из камеры и затопить помещение.

Современные гидроаккумуляторы с мембранами имеют другой принцип работы. Вода внутри системы находится под давлением, поэтому ее излишек при увеличении объёма или температуры попадает в ЗАКРЫТУЮ камеру устройства, увеличивая мембрану и, соответственно, уменьшая объём воздуха. Это создаёт дополнительное давление в сети отопления. Когда давление приводится в норму, происходит отключение насоса. После расхода воды наблюдается падение давления, что приводит к включению насоса для его восстановления.

Современные виды мембранных гидроаккумуляторов являются компактными и обладают различным дизайном. Однако и такие баки имеют свои отрицательные черты. В основном, конструкция мембранных баков является наглухо закрытой. В случае нарушения герметичности и повреждения мембраны ее замена не представляется возможной. Придётся менять устройство целиком. Замещение мембраны на новую может осуществляться, только если бак оборудован фланцевым соединением, скрепленным болтами. При нормальной работе системы отопления во время запуска воды теплоноситель увеличивается в объёме. Соответственно, наблюдается резкий скачок давления. А в целом, изменение давления является плавным. Что касается самой мембраны, она является долговечной, ведь выполнена из высококачественного материала.

Благодаря устройству с мембраной также компенсируется гидравлический удар, благодаря чему сокращается частота работы насоса. Это экономит электроэнергию и увеличивает время службы оборудования. При нагреве или охлаждении теплоносителя система остаётся неповрежденной благодаря компенсации изменения объёма. В этом вся суть мембранного гидроаккумулятора. Рабочее давление такого устройства находится в пределах 16 бар, что позволяет использовать его как в бытовых целях, так и в промышленной сфере. К тому же при внезапном отключении электроэнергии резервный мембранный бак может быть использован на случай пожаротушения. Описываемые устройства бывают горизонтального и вертикального исполнения. Также они различаются в зависимости от объёма воды и рабочего давления. Если имеем дело с большими объёмами теплоносителя, лучше использовать ещё и стационарный манометр

И, конечно же, важно перед началом каждого отопительного сезона выполнять проверку всей сети отопления на герметичность и соответствие имеющегося давления требуемому

Расчет объёма расширительного бака отопления

Определить объём расширительного бака можно несколькими способами. Во-первых, свои услуги предлагают многочисленные проектировочные бюро и отдельные специалисты. Они для расчётов используют специальное программное обеспечение, которое позволяет учесть все факторы, влияющие на стабильную работу системы отопления. Это всё, конечно, замечательно, но дорого.

Во-вторых, можно самостоятельно выполнить расчет расширительного бака по формулам. Здесь нужно быть особенно внимательным, так как малейшая ошибка может существенно исказить итоговые значения. Учитывается всё: объём системы отопления, вид теплоносителя и его физические характеристики, давление.

В-третьих, можно воспользоваться он-лайн калькуляторами для выполнения расчётов. Правда, в этом случае, лучше перепроверить результаты на нескольких ресурсах, дабы исключить вероятность некорректной работы страницы.

В-четвёртых, можно прикинуть на глаз – удельную ёмкость системы отопления приравнять к 15 л/кВт. Это ориентировочные цифры. Такой способ годится только на стадии технико-экономического обоснования. Уже непосредственно перед покупкой обязательно проводят более точные расчёты.

Способ #1 — расчёт по формулам

Основная формула для расчёта выглядит следующим образом:

где С – общий объём теплоносителя в отопительной системе, л;Pa min – настроечное (первоначальное) абсолютное давление в расширительном баке, бар;Pa max – максимальное (предельное) абсолютное давление, которое возможно в расширительном баке, бар.

При расчёте общего объёма отопительной системы учитываются все трубы и радиаторы, тёплые полы и котёл, а также другие элементы. Примерные значения указаны в таблице:

Примечание:* без учёта объёма аккумулирующих жидкостей;** усреднённая величина.

В таблице приведены значения коэффициента βt – показателя температурного расширения теплоносителя, которые соответствуют максимальной разнице температур в работающей и неработающей системе.

Теперь рассчитываем Pa min и Pa max по формулам:

По первой формуле рассчитывается абсолютное настроечное давление (h2 подставляется со знаком «минус» при расположении бака ниже точки врезки). По второй формуле определяется абсолютное максимально возможное давление в расширительном баке.

Способ #2 — онлайн калькулятор для расчёта

Для расчёта объёма расширительного бака можно воспользоваться он-лайн калькулятором. Их существует много (http://www.ktto.com.ua/calculation/brh, http://teplo-info.com/otoplenie/raschet_rasshiritelnogo_baka_online и другие). Разберём механизм работы на примере калькулятора, предложенного на сайте http://teplo-as.ru/text/podbor/bak.

* — лучше брать максимально точную цифру. Если данных нет, тогда 1 кВт мощности равен 15 л;** — должно равняться статическому давлению системы отопления (0,5 бар = 5 м);*** — это давление, при котором срабатывает клапан безопасности.

Эта методика значительно упрощена и годится только для расчёта индивидуальных систем отопления. Поэтапно разберём схему на конкретном примере:

1. определяем тип теплоносителя: в данном случае это вода. Коэффициент её температурного расширения составляет 0,034 при температуре 85С;
2. рассчитываем объём теплоносителя в системе. Например, для котла мощностью 40 кВт объём воды составит 600 литров (15 литров на 1 Квт мощности). Можно, и это будет более точная цифра, суммировать объём теплоносителя в котле, трубах и радиаторах (если такие данные есть);
3. максимально допустимое давление в системе задаётся пороговым значением, при котором срабатывает клапан безопасности;
4. давление зарядки (начальное) расширительного бака может быть больше либо равно (но ни в коем случае не меньше) гидростатическому давлению отопительной системы в точке врезки мембранника;
5. объём расширения (V) рассчитывается по формуле V = (C* βt)/(1-(Pmin/Pmax));
6. расчётный объём округляем в большую сторону (это никак не скажется на работе системы).

Расширительный бак подбирается так, чтобы компенсировать этот самый расчетный объём (см. таблицу):

Коэффициент заполнения теплоносителем расширительного бака определяется по таблице исходя из комбинации значений максимального и начального давления. Далее расчётный объём умножается на коэффициент и полученная цифра является рекомендуемым объёмом мембранника

Функции расширительного бака

С какой целью монтируется расширительный бачок? Система отопления заполнена фиксированным количеством жидкости (воды или антифриза), которая склонна к тепловому расширению. Это означает, что повышение температуры теплоносителя неизбежно ведет к повышению давления в системе. Так как трубы, радиаторы и прочие элементы инженерной конструкции неэластичны, повышенное давление приведет к разгерметизации системы – в самом слабом месте произойдет прорыв.

Вода отличается низкими показателями сжимаемости, поэтому в систему встраивают специальное устройство – мембранный или открытый бак. Его функция заключается в том, что при повышении давления сжиматься будет воздух. Это дает возможность обеспечить защиту от гидроудара. Установленный расширительный бак предохраняет систему от чрезмерного повышения давления.

Для системы отопления закрытого типа предназначены мембранные баки – они представляют собой емкость с эластичной водонепроницаемой мембраной внутри, которая разделяет внутренний объем на две части. Мембрана нужна, чтобы воздух не контактировал с теплоносителем. В противном случае не избежать завоздушивании сети и повышения риска коррозии стальных элементов системы.

В системе открытого типа бак сообщается с атмосферой, благодаря чему стравливается воздух из труб. По этой причине место установки открытого бака жестко регламентировано – он должен располагаться в самой высокой точке системы.

Порядок и условия монтажа бака

Мембранный гидроаккумулятор можно установить самостоятельно, без привлечения специалиста. Список требований к монтажу прибора выглядит следующим образом:

• устройство запрещается ставить в местах с минусовой температурой;
• бак-расширитель можно установить в любой точке отопительной системы до ее разветвления;
• крепление должно быть максимально надежным, поскольку наполненный резервуар становится очень тяжелым;
• соединения должны быть герметичными, при этом герметики использовать нельзя, поскольку из-за них между корпусом бака и мембраной ухудшится трение;
• не следует устанавливать резервуар на выходной трубе в непосредственной близости от отопительного котла.

Если емкость гидроаккумулятора имеет объем от 30 л и выше, ее запрещено прикреплять к несущим конструкциям. Чаще всего такие баки оборудованы специальными ножками, которые предусматривают их установку непосредственно на пол. При монтаже следует соблюдать следующие условия:

• патрубок должен иметь окружность в три четверти (дюйма); соответственно, в обратном трубопроводе должен присутствовать аналогичный резьбовой канал;
• любая внешняя нагрузка на бак должна быть исключена;
• следует использовать паронитовые прокладки, которые устойчивы к высоким температурам или давлению;
• чтобы регулировать или поддерживать нужное давление в газовом отсеке, бак-расширитель должен быть оснащен воздушным клапаном.

При установке гидроаккумулятора нельзя допускать грубых ошибок, иначе оборудование не будет нормально функционировать. Наиболее распространенной ошибкой является неправильно высчитанное предельное давление (которое составляет около 90% от критического) в газовом отсеке. Подобный просчет приводит к тому, что мембрана не расширяется и не пропускает излишки теплоносителя в резервуар. Итогом станет прорыв трубы и отказ системы отопления. От подобного развития событий страхует установленный на гидроаккумулятор качественный манометр. Если после проведения расчетов окажется, что объема имеющегося бака недостаточно, потребуется приобрести дополнительную небольшую емкость.

Расширительный бак в системе отопления очень важен, поскольку именно от него зависит, насколько корректно будет работать система. Устанавливать его несложно, но необходимо осуществить весь процесс максимально тщательно, так как даже небольшая оплошность может спровоцировать аварийную ситуацию. В закрытой отопительной системе на мембрану постоянно действует высокое давление, на протяжении всего отопительного сезона это устройство испытывает серьезные нагрузки. Поэтому не реже чем раз в 2 года следует проверять ее состояние и при необходимости производить замену этой детали и/или самого бака-расширителя.

Расчет объема

Прежде чем покупать расширитель, необходимо рассчитать, каким объемом он должен обладать. Это можно сделать несколькими способами:

1. вычисляется объем всей используемой арматуры. Для этого число пи (3,14) умножают на квадрат радиуса, измеренный в сантиметрах. Полученную площадь умножают на длину трубы. Прибавляют объем котла и других устройств, присоединяемых к отоплению. Даже если какое-то устройство не всегда будет подключено, его все равно следует учитывать;
2. можно воспользоваться таблицами или электронным калькулятором;
3. при заполнении системы воспользоваться водяным счетчиком.

После чего определяется коэффициент расширения теплоносителя. Это можно сделать при помощи таблиц или графиков. Коэффициент – это изменение объема жидкости при ее нагревании. Например, при нагревании воды от 0 до 90 градусов коэффициент составит 3,5%, то есть при нагревании на указанную величину 100 литров воды, получится 103,5 литра. В домах, обычно, температура не опускается ниже 15 градусов, тогда вносится поправка на 15 градусов и смотрят коэффициент при нагревании от 0 до 75 градусов, получается 2,6%. В этом случае вода расширится на 2,6 литра.

В бачке жидкость сразу занимает примерно третью часть от объема, еще примерно 1/3 необходимо оставить на газ, получается, только третья часть будет использоваться для поглощения избытка теплоносителя. 2,6 литра умножаем на 3, и получается 7,8 литра, можно округлить до 10. Именно такого объема бак и необходим.

Особенности конструкции

Для начала стоит упомянуть о том, что все аппараты подобного типа имеют существенные конструктивные различия, поэтому путать их между собой не стоит. А вот принцип функционирования мембранного бачка одинаков, в не зависимости от его конструктивных особенностей. Внутри устройства обязательно будет находиться грушевидная прорезиненная мембрана (может иметь цилиндрическую форму). Может встречаться как в виде груши, основание которой будет прикреплено к патрубку входа воды, так и в виде диафрагмы (условно деля имеющееся пространство на две равные части).

Основные отличия между емкостями заключается в том, что мембранные заполняются теплоносителями, которые контактируют со стенками резервуара. А вот для тех бачков, которые используются для водоснабжения, теплоноситель никогда не будет соприкасаться со стенками. Особенно дорогостоящие модели даже оснащены автоматическими устройствами, которые будут регулярно проводить промывку груши. Столько необычное устройство является неотъемлемой частью оборудования, которое отвечают за поставку питьевой воды. Также к отличительным особенностям можно отнести и материал, который используется для изготовления бачков для воды:

• они могут быть изготовлены из привычной пищевой резины;
• способные выдержать давление большее, нежели в устройствах, которые предназначены для отопления.

Лучше остальных адаптированы под высокие температуры груш. Принцип функционирования достаточно прост – под воздействием внешних факторов емкость будет наполняться водой, что приведет к растяжению мембраны до установленных пределов. Другая сторона груши не допустит того, чтобы воздух попал во втору половину, которая будет находиться под определенным давлением. Для того, чтобы в бачке присутствовало оптимальное давление, дополнительно устанавливается золотник. В момент, когда прекращается воздействие внешних факторов  давление трубопровода снижается (теплоноситель остывает), мембрана начинает потихоньку выталкивать жидкость обратно.

Монтаж мембранного устройства

Гидроаккумулятор этого типа устанавливают там, где имеется минимальная вероятность завихрений теплоносителя, поскольку для нормальной циркуляции водяного потока по контуру используется насос.

Правильное положение емкости

При подключении расширительного бака к закрытой системе отопления обязательно нужно учесть расположение воздушной камеры устройства.

Резиновая мембрана периодически растягивается и затем сокращается. Из-за такого воздействия со временем на ней появляются микротрещины, которые постепенно увеличиваются. После этого мембрану приходится заменять новой.

Если воздушная камера такого бака при установке останется внизу, то давление на мембрану усилится за счет гравитационного воздействия. Трещины появятся быстрее, ремонт понадобится раньше.

Разумнее устанавливать расширительный бачок таким образом, чтобы отсек, заполненный воздухом, оставался сверху. Это позволит продлить срок службы устройства.

Особенности выбора места установки

Существует ряд требований, которые нужно учитывать при установке мембранного расширительного бака:

1. Его нельзя ставить вплотную к стене.
2. Следует обеспечить свободный доступ к устройству для его регулярного обслуживания и необходимого ремонта.
3. Подвешенный на стене бак не должен располагаться слишком высоко.
4. Между баком и трубами отопления следует поставить запорный кран, который позволит снимать устройство без полного слива теплоносителя из системы.
5. Трубы, подведенные к расширительной емкости, при настенной установке также нужно прикрепить к стене, чтобы снять возможную дополнительную нагрузку с патрубка бака.

Для мембранного устройства наиболее подходящим местом подключения считается обратный отрезок магистрали между циркуляционным насосом и котлом. Теоретически можно поставить расширительный бачок и на подающей трубе, но высокая температура воды отрицательно скажется на целостности мембраны и сроке ее службы.

При использовании твердотопливного оборудование такое размещение опасно еще и тем, что из-за перегрева в емкость может попасть пар. Это серьезно нарушит работу мембраны и даже может ее повредить.

Помимо запорного крана и “американки” рекомендуется при подключении устанавливать дополнительно тройник и кран, который позволит опустошить расширительный бачок перед отключением.

Настройка прибора перед использованием

Перед установкой или непосредственно после нее необходимо правильно настроить расширительный бак, иначе называемый экспанзомат. Это сделать несложно, но сначала нужно узнать, какое давление должно быть в системе отопления. Допустим, приемлемый показатель составляет 1,5 бар.

Теперь нужно измерить давление внутри воздушной части мембранного бака. Оно должно быть меньше примерно на 0,2-0,3 бар. Измерения проводят манометром с подходящей градацией через ниппельное соединение, которое имеется на корпусе бака. Если необходимо, воздух подкачивают внутрь отсека или стравливают его избыток.

В технической документации обычно указано рабочее давление, которое устанавливается изготовителем на заводе. Но практика показывает, что это не всегда соответствует действительности. Во время хранения и транспортировки часть воздуха могла выйти из отсека. Нужно обязательно провести собственные измерения.

Если давление в баке выставлено неправильно, это может привести к подсосу воздуха через устройство для его отведения. Такое явление вызывает постепенное остывание теплоносителя в баке. Предварительно заполнять мембранный бак теплоносителем не нужно, достаточно просто заполнить систему.

Бак как дополнительная емкость

Современные модели отопительных котлов нередко уже снабжены встроенным расширительным баком. Однако его характеристики далеко не всегда соответствуют требованиям конкретной отопительной системы. Если встроенная емкость слишком мала, нужно установить дополнительный резервуар.

Он обеспечит нормальное давление теплоносителя в системе. Такое дополнение будет актуальным и в случае изменения конфигурации отопительного контура. Например, когда самотечную систему переделывают под циркуляционный насос и оставляют старые трубы.

Это верно и для любых систем со значительным объемом теплоносителя, например, в двух-трехэтажном коттедже или там, где помимо радиаторов имеется теплый пол. Если используется котел со встроенным мембранным баком небольшого размера, установка еще одной емкости практически неизбежна.

Расширительный бак будет уместен и при использовании бойлера косвенного нагрева. Клапан сброса, подобный тому, что устанавливают на электрокотлах, здесь не будет эффективным, экспанзомат – адекватный выход из положения.

Как правильно установить

Исходя из способов установки, устройство может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Что касательно технических отличий, то в большинстве моделей они отсутствуют. Это надо учитывать в момент выбора способа установки одного из мембранных бачков для водоснабжения. Сам процесс установки особых сложностей вызвать не должен, поэтому все необходимые работы можно выполнить самостоятельно, не привлекая третьих лиц. Но при этом должен быть хотя бы минимальный опыт в монтаже сетей водопровода.

Основные правила, которых следует придерживаться:

• во избежание увеличения гидравлического сопротивления, между устройством насоса и баком не должны монтироваться дополнительные устройства;
• сам корпус нуждается в качественном заземлении, что поможет избежать электрокоррозии в дальнейшем;
• сечение используемого патрубка должно равняться или быть больше подсоединяемого трубопровода;
• подключение рекомендуется проводить при помощи американок – фитингов быстроразъемных, которые используются для подключения к трубопроводам. Они дадут возможность отключить устройство от всех сетей в случае крайней необходимости;
• монтаж должен проводиться в таком месте, где было бы удобно осуществлять ремонтные и другие типы профилактических работ. Необходимо учитывать размеры комнаты, в которой будет проводиться установка.

Установка такого устройства, как расширительный бак мембранного типа, позволит значительно повысить эффективность всего устройства водоснабжения. Немаловажную роль здесь будет играть выбранный тип установки основного оборудования и соблюдения всех технологий и требований

Если, по каким либо причинам, вы сомневаетесь в своих способностях, стоит доверить все необходимые работы специалистам, которые смогут произвести верные расчеты и уделить внимание всем нюансам касательно технологических особенностей и места установки расширительного бачка. Экономии здесь не место, так как сертифицированные и действительно качественные продукты будут стоить дорого, но и прослужат хорошую службу, избежав дорогостоящих ремонтных работ