Обзор: мембранные баки
Мембранный бак продлит жизнь насосу
Чтобы основательно обустроить системы отопления и водоснабжения дома, купите мембранные баки. Главный элемент таких систем — насос, доставляющий воду из скважины или колодца, перегоняющий ее по радиаторам: при активной эксплуатации коммунальных удобств загородного жилья этому оборудованию придется работать почти беспрерывно. Это значит, что рассчитывать на его долговечность без вспомогательных средств не приходится. Решить задачу долговременной безаварийной работы насоса помогут мембранные баки.
Мембранный бак для водоснабжения горизонтальный VALTEC
Кронштейн для крепления расширительного бака
Что такое мембранные баки?
В отличие от традиционных для садово-огородных участков бочек, мембранные баки снабжены внутренней мешкообразной камерой из синтетического каучука. Между камерой и стенками бака находится сжатый газ (азот или воздух). Эта конструкция помогает предохранять корпус от коррозии, сглаживать скачки давления. А еще вода в таких «мешках» меньше загрязняется.
По назначению выделяют мембранные баки для систем отопления и горячего водоснабжения (расширительные) и холодного водоснабжения (гидроаккумуляторы). Основная разница — в требованиях к качеству воды. Одно дело, если она будет применяться лишь как теплоноситель в батареях, другое — если для питья и приготовления пищи. Некоторые производители не упрощают конструкцию баков, предназначенных для технической воды. Это находит отражение в техпаспортах, допускающих использование одних и тех же моделей во всех перечисленных системах.
Как работает расширительный бак?
Нагревание воды приводит к ее расширению. Давление в гидравлической сети повышается. Если расширительного бака нет, то система сигнализирует о проблеме с помощью предохранительных клапанов.
После установки бака он примет в себя «излишки» расширяющегося теплоносителя.
Эластичная камера бака с одной стороны испытывает давление азота, а с другой — давление поступившей воды. Поэтому, как только система начнет охлаждаться, вода вытесняется из камеры обратно, поддерживая рабочее давление.
Если в отопительной сети применяется незамерзающий гликоль, рекомендуется модель с большим типоразмером. Расширение такого теплоносителя выше, чем у воды.
Почему стоит купить мембранный бак для системы холодного водоснабжения?
Если вы не установите мембранный бак, то при каждом включении и отключении крана оборудование будет подвергаться гидроударам. Смягчить их поможет блок автоматики, однако это более дорогостоящее решение, чем покупка гидроаккумулятора.
В системах автономного водоснабжения, которые оснащены более основательно, насос подает воду не сразу «в кран», а предварительно закачивает ее в накопитель. После открытия крана (например, вы решили принять душ) вода подается из этого резервуара. Вы расходуете воду, а насос периодически включается, чтобы ее восполнять. Отсюда вывод: выбирайте объемный гидроаккумулятор. Ведь чем больше объем бака, тем реже придется включаться насосу, тем дольше он прослужит.
Управлять насосом можно вручную либо передать эту функцию автоматике: реле давления и защиты от сухого хода. Первое реле срабатывает при достижении в баке заданного давления, и ваша емкость для воды оперативно наполняется. Если в насос не поступает жидкость (например, пересох колодец), то второе реле не позволит системе «работать вхолостую», перегоняя воздух.
Продажа мембранных баков в интернет-магазине «Сантехмонтаж»
Став клиентом «Сантехмонтаж», вы воспользуетесь сразу множеством преимуществ покупки сантехнического оборудования.
Мы работаем с 2010 года и знаем все нюансы обеспечения физических и юридических лиц качественной проверенной продукцией.
Использование мембранного расширительного бака
Мембранный расширительный бак – это обязательный компонент системы отопления, без которого невозможен полноценный обогрев помещения в холодное время года. С помощью этого устройства компенсируются критические перепады объемов воды, которые являются результатом ее нагрева.
Устройство резервуара
Если система отопления не включает в себя дополнительное устройство, в которое может перейти лишний объем жидкости, то она может выйти из строя. Роль запасной емкости как раз и выполняет мембранный бак, который необходим для бесперебойной работы индивидуального отопления.
Мембрана
В корпусе резервуара имеется эластичная мембрана, которая разделяет его внутреннюю камеру на две части. Одна часть содержит теплоноситель, а вторая заполнена воздухом. Вместо него может использоваться азот.
В зависимости от модели, в комплектацию устройства может входить сменная или несменная мембрана. В первом случае теплоноситель размещается в эластичной полости и не контактирует с металлическими внутренними поверхностями.
Монтаж (или снятие) мембраны выполняется через фланец, для крепления которого использованы болты. Такие манипуляции выполняют, когда производят текущий ремонт оборудования.
Если прибор имеет несменную мембрану, то он снабжен внутренней полостью из двух секций. Демонтаж в таком случае не предусмотрен.
Для защиты системы от превышения давления мембранные баки оснащаются предохранительными клапанами.
Принцип действия
Принцип работы прибора основан на изменении объема жидкости при нагревании и остывании.
В замкнутом контуре вода, нагреваясь, расширяется, при этом увеличивается давление во всей сети. Излишний объем жидкости попадает в расширительный бак, где уменьшает количество воздуха, растягивая мембрану между камерами. 
При снижении температуры давление в системе падает, и воздух вытесняет воду из емкости. Вода из бака будет поступать до тех пор, пока давление не уравновесится.
Область применения
Мембранные баки достаточно широко применяются. Они встраиваются в такие системы, как:
Преимущества
Изобретение закрытого расширительного бака с мембраной позволили увеличить рабочий ресурс всей системы отопления. Прибор обладает следующими достоинствами:
Схема использования в отопительной системе.
Компактные размеры, которыми отличается плоский мембранный бак, позволяют экономно расходовать пространство помещения, поэтому он лучше всего подходит для негабаритных комнат.
Расширительный бак не допускает возникновения повышенных нагрузок в системе отопления и является эффективным средством предотвращения аварийных ситуаций.
Выбор оборудования
В первую очередь учитывается объем теплоносителя для системы отопления. Если подбор выполнен некорректно и объема не хватит, то появятся трещины и протечки воды в местах соединений.
Кроме этого, может произойти падение давления ниже безопасного минимума. Это приведет к завоздушиванию внутренней полости резервуара, тогда потребуется срочный ремонт. Поэтому совершать подбор модели лучше на основании характеристик, которые содержит сопроводительная инструкция.
Величина начального давления в расширительном баке, подключенном к холодной теплосети, должна совпадать со статическим давлением системы. Допустимое расхождение показателей может составлять + 30–50 кПа.
Данная таблица поможет вам вычислить нужный объем бака.
Бак должен иметь объем не менее 10-12% от суммарного объема сети теплоснабжения, в которой он используется. Это исключит возможный выход из строя как самого резервуара, так и всей теплосети в целом во время скачка давления.
При выборе подходящей модели следует также учитывать максимально допустимое давление, при котором устройство может функционировать.
Мембранные баки защищают систему теплоснабжения от чрезмерного повышения температуры и регулируют уровень давления в ней. Поэтому такие устройства оснащаются независимыми датчиками температуры и давления.
Монтаж устройства
Установку выполняют таким образом, чтобы впоследствии можно было беспрепятственно проводить его техобслуживание.
Новый бак, как правило, имеет избыточное начальное давление газа, которое распространяется по всему объему. Прежде чем выполнить установку расширительного бака, необходимо накачать его на предварительно рассчитанное давление.
Мембранный бак следует монтировать перед разветвлением водопровода. Необходимо обеспечить слив воды и подпитку системы. В комнате должна поддерживаться плюсовая температура.
Недопустимы дополнительные нагрузки на бак! Если емкость имеет объем от 8 до 30 л, то разрешен настенный крепеж. При больших объемах оборудование ставят на ножки.
Для предотвращения электролитической коррозии следует провести заземление.
Настройка прибора
Чтобы не задаваться вопросом, как проверить давление, целесообразно на выходе установить манометр. Для удаления излишков воздуха рационально дополнить оборудование автоматическим клапаном.
Набор необходимого давления осуществляют в строгой последовательности. Сначала сбрасывают давление через ниппель или с помощью компрессора. Затем подключают прибор к системе отопления и заполняют ее водой. Процесс не прекращают, пока давление в системе и баке не станет одинаковым.
Некоторые специалисты рекомендуют устанавливать после разъемного соединения тройник. В его ответвление вставляют кран, через который можно будет осуществить быстрый слив системы в случае аварийной ситуации.
Мембранные расширительные баки для отопления. Подробный разбор.
Мембранные баки можно разделить на две основные группы: расширительные баки для систем отопления и мембранные баки (гидроаккумуляторы) для водоснабжения. Данные баки похожи между собой визуально, но имеют принципиальные функциональные отличия. Обсудим мембранные расширительные баки для отопления.
1. Что такое мембранный расширительный бак?
Мембранный расширительный бак является устройством, которое применяется для компенсирования увеличения объема воды вследствие ее температурного расширения в системах отопления, холодоснабжения, гелиосистем. Расширительные баки также возможно использовать в системах горячего водоснабжения для защиты от температурного расширения санитарной воды. Благодаря использованию расширительного бака в определенной степени сокращаются нежелательные колебания давления в системе, повышается стабильность системы. Бак с уверенностью можно назвать предохранительным оборудованием, которое обеспечивает эффективную и безопасную эксплуатацию инженерных систем здания.
2. Открытые и закрытые баки
Большинство веществ при нагревании расширяются. Атомы и молекулы вещества начинают двигаться быстрее. В твердых телах колебания атомов достигают большей амплитуды и им требуется больше свободного пространства, в результате чего происходит расширение тела. Аналогичные процессы происходят с жидкостями, но в более выраженной степени. Из-за термического расширения инженерные системы с теплоносителями подвержены серьезным воздействиям. При отсутствии в замкнутой системе емкости, куда могут поступать излишки теплоносителя, даже незначительное увеличение температуры приведет к возрастанию давления, которое может превысить предельно допустимую величину для элементов гидравлической системы.
По причине теплового расширения еще в 19 веке в системах отопления начали применять открытые системы отопления, особенность которых состояла в применении расширительных емкостей открытого типа, которые и компенсировали увеличение объема воды в системе. Распространенные в прошлом открытые расширительные баки представляли собой обычную металлическую емкость, устанавливаемую в верхней части здания (например, на чердаке дома) и пополняемую водой по мере ее испарения, и имели ряд недостатков, поэтому в настоящее время практически не применяются.
В настоящее время подавляющее большинство систем отопления/холодоснабжения/гелиосистем являются закрытыми, температурное расширение компенсируется мембранным расширительным баком.
Открытая система отопления
Закрытая система отопления
3. Установка, монтаж и подключение расширительного бака
Мембранные расширительные баки можно устанавливать в любой части здания. Чаще всего, для удобства обслуживания их установка осуществляется в тепловом пункте или котельной. Место установки расширительного бака должно обеспечивать удобство его обслуживания. Монтаж производят так, чтобы имелся доступ к воздушному ниппелю, фланцу и присоединительной арматуре. Для того, чтобы обеспечить долгий срок службы и безопасность системы, баки рекомендуется устанавливать и подключать к системе в точке с самой низкой температурой теплоносителя — обратная линия системы перед входом в котел или теплообменник. Расширительный бак рекомендуется устанавливать вертикально, присоединительным патрубком вниз или вверх, а воздушным ниппелем вверх.
4. Конструкция расширительного бака
Конструкция расширительного бака представляет собой стальной резервуар, разделенный внутри резиновой мембраной на две полости, одна из которых заполняется азотом/воздухом*, 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.
5. Виды мембран
Мембрана является основным элементом, влияющим на работоспособность и надежность мембранных баков. Мембрана предназначена для разделения мембранного бака на две полости – водяную и газовую. Зачастую мембрана изготавливается из материала EPDM*, но также могут встречаться и другие материалы.
Мембраны можно разделить на два основных типа – диафрагменный и камерный.
Расширительный бак с диафрагмой
Диафрагма жестко фиксируется внутри емкости по периметру и разделяет бак на два отсека. Такой вид мембраны часто называет “незаменяемой”, в случае ее повреждения возможна только полная замена бака.
При изменении объема жидкости в системе отопления, мембрана в баке перемещается в ту или другую сторону. В результате объем, занимаемый жидкостью в баке, тоже меняется. Азот или сжатый воздух по другую сторону мембраны действует как пружина, поддерживая рабочее давление теплоносителя и не допуская срабатывания предохранительного клапана.
Основным преимуществом бака с мембраной-диафрагмой является более низкая стоимость по сравнению с баком с камерной мембраной.
Баллонную мембрану в народе часто называют «грушей» из-за своей грушевидной формы. Теплоноситель в баках такого типа всегда целиком находится внутри мембраны и не имеет контакта с металлической поверхностью бака, следовательно, внутренняя поверхность бака не требует специального покрытия, это значительно снижает риск коррозии. Такие мембраны очень надежны, имеют хорошую устойчивость к износу. Преимущество грушевидной мембраны в том, что ее без проблем можно заменить на новую. Замена мембраны осуществляется через фланец, закрепленный с помощью нескольких болтов. При больших объемах расширительного бака мембрана баллонного (грушевидного) типа закрепляется задним концом к ниппелю через резьбовое соединение для стабилизации заполнения.
6. Как работает расширительный бак?
1. Заполнение системы
2. Начало работы системы
3. Работа системы
4. Охлаждение
5. Бак под избыточным давлением
7. Подбор расширительного бака для системы отопления
Установка расширительного бака несоответствующего объема или некорректный монтаж могут стать причиной неправильной работы системы отопления и даже выхода ее из строя. На нашем сайте в специализированной статье “Методика расчета и подбора баков для систем отопления” можно ознакомиться с детальным расчетом подбора бака. Такие расчеты и монтаж мы рекомендуем доверять профессиональным монтажным организациям, но “увлеченные” покупатели могут сделать эти расчеты самостоятельно.
Объем системы отопления можно посчитать, сложив количество воды, содержащееся в теплогенераторах (котлах, теплообменниках и т. д.), буферных баках, транспортных трубопроводах и потребителях тепла (радиаторах, теплых полах, конвекторах и т. д.). Если таких данных нет, то можно очень примерно определить объем системы, исходя из мощности котла, из расчета 15 литров на 1 кВт котловой мощности.
Оптимальный выбор объема расширительного мембранного бака также напрямую связан с правильной настройкой предохранительного клапана. Объем расширительного бака выбирается таким образом, чтобы при нагреве теплоносителя до максимальной рабочей температуры, рост давления в системе отопления не превышал допустимой величины (оставался ниже давления срабатывания предохранительного клапана).
Устройство мембранного расширительного бака для отопления
Вследствие температурных колебаний у теплоносителя отопительной системы может изменяться объем, что способно привести к авариям. Поэтому нужно сделать все, чтобы она работала стабильно и подобного не происходило.
Для этого применяются специальные устройства, например, мембранный расширительный бак. Он является одной из ключевых составляющих контура отопления.
Когда теплоноситель нагревается, в контуре отопительной системы и котлах давление повышается за счет увеличения объема жидкости. Поскольку она является несжимаемой средой, а сама система герметична, это может привести к поломке труб или котлов.
Некоторые полагают, что для решения проблемы достаточно поставить клапан для выдавливания излишнего объема нагретого носителя, но это не так. При охлаждении жидкость будет сжиматься, и на ее место в контур попадет воздух, что станет препятствием для циркуляции. Поэтому воздух потребуется из радиаторов постоянно спускать, а добавлять новый теплоноситель и греть воду будет весьма дорого.
По этой причине и рекомендуется ставить мембранный расширительный бак для отопления. Он представляет собой резервуар, подключенный с помощью трубы к системе. Излишнее давление в нем будет компенсироваться объемом, что и обеспечит контуру полноценную работу. Расширитель принимает в себя какое-то количество жидкости при повышении объема и давления, а затем, когда эти показатели понижаются, возвращает ее назад. От аналогичных устройств другого типа такие приборы отличаются рядом преимуществ:
Но имеет расширительный бак и минусы. Иногда можно столкнуться с проблемами при его монтаже, поскольку он довольно крупный. Теплопотери увеличиваются вследствие того, что теплоноситель отдает тепло экспанзомату.
Кроме этого, в таких приборах существует повышенный риск образования ржавчины. Чтобы избежать неконтролируемых теплопотерь, устройство рекомендуется утеплять.
В помещениях отопительные сети могут иметь открытые и закрытые схемы. Первый тип применяется в централизованных сетях, благодаря чему можно напрямую забирать воду для потребностей в горячей воде. Приборы ставят в верхней части контура. Расширительные бачки не только позволят контролировать процесс перепадов давления, но и будут выполнять функцию отделения воздуха из системы. Если же она относится к закрытому типу, то используется конструкция с мембраной внутри.
Расширительный бак мембранного типа устройство имеет относительно простое. Он включает в себя резервуар для воды и резиновую мембрану, которая может быть баллонной или диафрагменной.
Если мембрана относится к первому типу, то теплоноситель располагается внутри резинового баллона, а снаружи находится азот или воздух. Такую деталь при необходимости можно заменить, что позволит сэкономить на ремонте и не менять весь прибор.
Диафрагменная мембрана для расширительного бака представляет собой несъемную перегородку на основе тонкого металла или эластичного полимера.
Она имеет небольшую емкость и компенсирует незначительные перепады давления. Если она выходит из строя, заменить ее невозможно, поэтому менять придется бачок полностью. Но по сравнению с баллонной мембраной она стоит дешевле.
Для каждой системы давление газа настраивается согласно инструкции к прибору. Вид мембраны на эффективность работы устройства не влияет. Но если она относится к баллонному типу, в бачок можно поместить больше теплонесущей жидкости. Принцип работы мембранного расширительного бака системы отопления у конструкций разного вида не отличается:
Постоянное давление регулируется автоматически. Чтобы система работала стабильно, нужно правильно выбрать бачок и произвести расчеты. Нужное давление не сможет образоваться, если бак окажется больше, чем нужно, а если он будет меньше, то может не вместить в себя излишки жидкости. Это способно вызвать аварию.
Чтобы изделие работало полноценно, нужно не только правильно подбирать его по объему, но и учитывать другие его характеристики. Обратить особое внимание следует на следующие нюансы:
Сейчас на рынке можно увидеть большое количество моделей российского и зарубежного производства. Отличаются они по стоимости, при этом подозрительно низкая цена должна насторожить. Она может быть обусловлена тем, что при производстве использовались низкокачественные материалы китайского происхождения. Отечественные модели по качеству гораздо лучше, они стоят дешевле иностранных аналогов от известных брендов, однако не уступают им по характеристикам.
Как уже говорилось, основной характеристикой, на которую нужно ориентироваться при покупке бачка, является его объем. Некоторые специалисты рекомендуют выбирать изделия, размер которых находится в пределах 10% от общего объема теплоносителя в системе отопления. Дело в том, что коэффициенты теплового расширения даже при высоком нагреве не могут быть выше 0,08. Поэтому расчеты следует проводить максимально точно с учетом таких показателей, как:
При подборе объема нужно учесть все узлы отопительной системы. Это можно выяснить, изучив проектную документацию. Если она отсутствует, то расчет разрешается выполнить примерный, ориентируясь на то, что на 1 кВт будет приходиться 15 л воды. Коэффициент теплового расширения теплоносителя определяется с помощью состава жидкости. Во многоквартирных домах она часто содержит гликоли, которые улучшают ее характеристики.
Также коэффициент можно вычислить по температуре теплоносителя. Предельное давление системы определяют с помощью минимальной величины, допускаемой для узлов. На нее настраивается переходной клапан. Изначальное давление в системе при условии охлажденного теплоносителя соответствует минимальному давлению. На некоторых устройствах его регулируют накачиванием или стравливанием воздуха. В баке давление контролируется путем установки манометра.
Применение мембранного бака для отопления имеет ряд ограничений в зависимости от производителя, конструкции и материала изготовления. В некоторых случаях требования к составу теплоносителя очень строгие. В частности, это касается ограничения количества антифриза и этиленгликоля в его составе.
Кроме этого, расширительные баки нельзя применять, когда превышаются предельные показатели давления. Также в обязательном порядке должна быть установлена группа безопасности, которая ограничивает и контролирует его.
Установить своими руками мембранный бачок не так уж и сложно, привлекать для работы специалиста необязательно. Требования к монтажу предъявляются такие:
Если емкость имеет объем от 30 л и выше, ее запрещено прикреплять к несущим конструкциям. Чаще всего она оборудована специальными ножками и ставится на пол. При установке рекомендуется соблюдать такие советы:
Если система закрытая, то каждый раз после ее включения на мембрану оказывается высокое давление. Поэтому следует хотя бы раз в 2 года проверять ее состояние и при необходимости производить замену. В некоторых случаях меняется все полностью.
При установке нельзя допускать грубых ошибок, иначе оборудование не будет нормально функционировать. Наиболее распространенным просчетом является неправильное указание предельного давления в газовом отсеке, которое составляет порядка 90% от критического. Если это допустить, то мембрана не будет расширяться в сторону отсека. В итоге прорвется труба, из-за чего батареи отопления работать не смогут. Чтобы исправить ошибку, нужно поставить поверенный манометр. Также нужно убедиться, что в самом котле нет бака. Если после проведения расчетов будет установлено, что его объема мало, тогда потребуется дополнительная емкость.
Расширительный бак в системе отопления очень важен. От него зависит, насколько корректно она будет работать. Устанавливать его несложно, но нужно уделить этому процессу особое внимание, поскольку даже небольшая оплошность может вызвать в будущем аварийную ситуацию.