Принцип работы мембранного расширительного бака, установка в системе отопления
Изменение температуры меняет объем теплоносителя, что чревато опасными последствиями.
Поддержание стабильных характеристик теплоносителя в системах отопления необходимо для их длительной безаварийной эксплуатации. Такой высокий уровень безопасности требуется как в частном доме, так и на коммерческом предприятии. Приобрести оборудование для обслуживания больших площадей можно на котлыком.
С этой целью в таких системах применяются различные устройства, одно из которых – мембранный расширительный бак.
Содержание статьи:
Зачем он нужен
Практически, все теплоносители для систем отопления представляют собой слабосжимающиеся жидкости.
Соответственно, возникает необходимость в использовании стабилизирующих устройств — мембранных расширительных баков для системы отопления (принцип работы), способных принять часть жидкости при увеличении объема и давления, и вернуть ее в контур циркуляции при снижении этих показателей.
Для компенсации объема теплоносителя в системе при изменении температуры применяют расширительные баки.
Среди них различают 2 вида устройств:
- открытые;
- закрытые (герметичные);
Открытые расширительные баки получили широкое распространение, но, постепенно, уступают место в системах отопления герметичным, поскольку, имеют ряд недостатков:
- дополнительные расходы на установку, поскольку, они монтируются в верхней точке системы, чтобы создать необходимый уровень избыточного давления;
- потери теплоносителя из-за естественного испарения, и, как следствие, необходимость постоянного контроля уровня жидкости и ее доливки;
- опасность развития коррозионных процессов в системе за счет постоянного контакта нагретого теплоносителя с кислородом воздуха.
А вы знаете, какой надо купить насос для пруда? Прочитайте в полезной статье про лучшее оборудование для искусственных водоемов.
Какой нужен воздушный компрессор для пруда, написано на этой странице.
Герметичные расширительные баки таких недостатков лишены.
Устройство и принцип работы
Конструкция и принцип действия устройства становятся ясны уже из названия «мембранный бак».
Представляет он, герметично закрытую металлическую емкость, которая разделена на 2 камеры эластичной мембраной.
В одной из них – пневмокамере, содержится воздух или газ под давлением. В другую гидрокамеру поступает теплоноситель (про пластиковые резервуары для воды написано здесь).
Работает устройство следующим образом:
- в состоянии равновесия, давление воздуха в пневмокамере компенсирует давление жидкости в системе отопления, объем гидрокамеры и теплоносителя в ней минимальны;
при увеличении давления жидкости в системе (в том числе, и при нагревании) увеличивается давление в гидрокамере, куда начинает поступать избыток теплоносителя;- за счет эластичности мембраны происходит уменьшение объема пневмокамеры, сопровождающееся ростом давления газа в ней;
- как только увеличение давления в пневмокамере скомпенсирует рост давления в гидрокамере система снова приходит в равновесие.
При уменьшении давления теплоносителя в магистралях системы отопления протекают обратные процессы.
Сжатый в пневмокамере воздух (газ) расширяется, вытесняя жидкость из гидрокамеры в систему до тех пор, пока разница давлений не будет скомпенсирована.
Такая герметичная конструкция исключает контакт теплоносителя с воздухом, что существенно снижает вероятность развития коррозионных процессов не только в самом баке, но и в других элементах системы отопления – котлах, трубопроводах и т.д.
Кроме того, экспанзоматы (герметичные расширительные баки) в соответствии с СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» комплектуются предохранительными клапанами (клапанами безопасности), которые позволяют ограничить максимальное давление в системе на допустимом по условиям эксплуатации уровне.
За счет этого, расширительный бак выполняет функции устройства защиты для элементов отопительной системы.
А что вы знаете о лучших септиках для загородного дома, отзывы о которых опубликованы в полезной статье? Прочитайте о том, как можно создать систему канализации своими руками.
Как сделать труборез своими руками, прочитайте здесь.
На странице: https://ru-canalizator.com/vodosnabzhenie/avtonomnoe/prud.html прочитайте, как сделать пруд для карпа на даче своими руками.
Разновидности гидроаккумуляторов
Для систем отопления производители выпускают баки, отличающиеся исполнением мембраны.
Мембраны для расширительных баков разделяются на:
- баллонные;
- диафрагменные.
Диафрагменная мембрана представляет собой несъемную перегородку, выполненную, чаще всего, из тонкого металла или эластичного полимера.
Основное отличие такого варианта – малая собственная емкость и способность компенсировать незначительные перепады давления в системе.
При нарушении работоспособности такого бака требуется его полная замена.
К достоинствам таких устройств относятся простота конструкции, надежность при эксплуатации и низкая цена.
Мембрана баллонного типа представляет собой установленную внутри бака емкость из высококачественной резины, стойкой к значительным перепадам температур.
Используется фланцевое крепление мембраны, что позволяет произвести ее простую и быструю замену (как сделать монтаж запорной арматуры трубопроводов своими руками, написано здесь).
К преимуществам баллонных мембран относятся:
- широкий диапазон рабочих давлений, при которых допускается применение герметичного расширительного бака;
- возможность замены мембраны, благодаря которой, ремонт устройства (про ручной труборез для пластиковых труб написано здесь) становится быстрее и обходится дешевле;
- простота задания минимального (настроечного) давления для любой системы.
[note]Выпускаемые производителями модельные ряды баков со сменными мембранами охватывают широкий диапазон не только давлений, но и объемов.[/note]
При этом, доступны устройства различного исполнения, для горизонтальной и вертикальной установки, с креплением на строительные конструкции или установки на ножках, что существенно увеличивает гибкость проектирования систем отопления.
Как правильно выбирать
Правильный выбор расширительного бака является одной из задач, решение которой обеспечит безопасность эксплуатации системы отопления, в целом.
При выборе мембранного расширительного бака следует обращать внимание на следующие характеристики:
- материал мембраны, устойчивость ее к высоким абсолютным значениям давлений и температур и их перепадам;
- материал корпуса и его покрытие, в том числе внутреннее (устойчивость бака к коррозии);
- соответствие устройства санитарным и гигиеническим требованиям;
- исполнение (способ монтажа, в том числе и цанговых фитингов для пневмотрубок — написано в этой статье).
Главной характеристикой, по которой производится выбор бака, является его объем.
Расчет оптимального объема
В некоторых источниках встречается совет по выбору объема расширительного бака в пределах 10% общего объема теплоносителя в системе отопления.
Такой метод определения вместимости расширительного бака (как рассчитать объем гидроаккумулятора для отопления) базируется на том, что коэффициенты теплового расширения теплоносителя даже при содержании гликоля до 90% и нагреве до 100 градусов не превышают величины 0,08.
Однако, этот вариант расчетов не учитывает давления в системе и может давать значительные погрешности.
Более точный метод расчета необходимого объема мембранного бака использует соотношение:
- V = C * Bt / (1 — ( Pmin / Pmax)).
В этом выражении:
С – объем теплоносителя в системе;- Bt – коэффициент теплового расширения теплоносителя;
- Pmin – начальное (настроечное) давление в расширительном баке;
- Pmax – допустимое давление в системе (давление срабатывания предохранительного клапана).
Объем теплоносителя в системе определяется с учетом всех ее узлов. Этот параметр может быть получен из проектной документации на отопление.
Если же она недоступна, и определить точную величину показателя затруднительно, можно прибегнуть к ориентировочному расчету.
Суть его состоит в том, что объем теплоносителя в отопительных системах, напрямую, связан с отопительной мощностью – на каждый кВт приходится порядка 15 л жидкости.
Коэффициент теплового расширения жидкости определяется ее составом — чаще всего, в системах отопления частных домов и квартир используется вода, но не исключено и добавление в нее гликолей для улучшения характеристик.
Кроме того, этот коэффициент зависит от температуры теплоносителя.
Найти необходимые величины можно в таблицах объёма воды в трубе, которые приводятся в специальной литературе или на соответствующих интернет-ресурсах.
Максимальное давление в системе определяется минимальной из величин, допустимых для различных узлов. Именно на нее настраивается предохранительный клапан.
Настроечное (минимальное) давление бака соответствует первоначальному давлению в системе отопления при холодном теплоносителе.
Для большинства устройств существует возможность его точной регулировки штатными средствами (стравливания воздуха из бака или его накачкой обычным насосом).
Давление в баке можно контролировать при установке на него манометра.
Полученные в результате расчета значения дают увеличение объема теплоносителя в системе при его нагреве.
Бак выбирают по расчетному значению, с учетом коэффициента заполнения, округляя его в большую сторону.
Коэффициент заполнения бака зависит от начального и максимального давления и может быть найден по таблицам, которые предоставляют производители устройств или по таблицам в справочной литературе.
Требования, которые необходимо соблюдать при установке
Установка расширительного бака – задача не сложная (про устройства для крепления сантехнической арматуры и трубопроводов написано здесь). Выполнить все работы можно собственными силами.
Однако, при этом, необходимо, выполнять некоторые обязательные требования:
- расширительный бак устанавливается в помещениях, температура воздуха в которых, всегда превышает 0 градусов;
установку герметичного бака производят в любом месте системы до разветвления;- поскольку, в процессе эксплуатации в бак поступает жидкость, вес его может значительно изменяться, что требует обратить особое внимание на надежность крепления устройства;
- важным условием является соблюдение герметичности соединений.
Важно! Баки больших объемов (более 30 л), как правило, устанавливаются не на несущие конструкции. Большинство таких устройств имеют ножки для напольной установки.
Основная неисправность, которая может возникнуть в процессе эксплуатации мембранного бака – повреждение мембраны (какой купить цепной труборез для демонтажа, написано здесь).
В баках, где используется фланцевое крепление, замена поврежденной мембраны не вызывает затруднений.
Для этого следует:
- остановить работу системы отопления;
- демонтировать бак;
- отвинтить крепежные болты на фланце и извлечь поврежденную мембрану;
- слить из бака теплоносителя для системы отопления;
- установить новую мембрану;
- собрать бак (про клупп для нарезки резьбы на трубах прочитайте здесь).
После сборки, в бак закачивают воздух (газ), устанавливая в нем необходимую величину настроечного давления.
После этого бак монтируют в системе отопления и производят ее запуск.
Важно! Для сохранения работоспособности расширительного бака необходимо избегать перекоса мембраны при установке (или ее соскальзывания).
Для этого следует обеспечить равномерный прижим при затягивании болтов на фланце.
[note]Необходимо отказаться и от использования герметиков, которые снижают трение между мембраной и корпусов, что может привести к ее соскальзыванию.[/note]
Принцип работы мембранного расширительного бака в системе отопления, наглядно показан в предлагаемом видеоролике.
