Как мембранный расширительный бак используется в системе отопления?

Объём теплоносителя изменяется в зависимости от смены температурных режимов, что может привести к опасным последствиям. Для безопасной и длительной эксплуатации теплоносителя необходимо поддержание его стабильных характеристик. Для этого может использоваться мембранный расширительный бак.

В отопительных системах теплоносителями выступают жидкости, находящиеся в процессе слабого сжимания. Для безопасной работы отопительной системы необходимо использовать стабилизирующее устройство – мембранный расширительный гидробак, который способен принимать определённое количество жидкости в процессе увеличения давления и объёма, а потом возвращать её в циркуляционный контур при понижении данных показателей.

Мембранные расширительные баки обладают рядом преимуществ перед другими устройствами того же назначения, а именно:

• пригодны для любой воды, даже если в её состав входит большое количество кальция;
• безопасно применять для питьевой воды;
• обладают большим вытесняемым полезным объёмом, чем напорный бак без мембраны;
• нужна минимальная подкачка воздуха;
• экономично и быстро монтируются;
• низкие расходы при эксплуатации.

Однако у данных устройств тоже есть недостатки, а именно:

• большие размеры расширительного бака делают процесс установки довольно проблематичным;
• из-за отдачи теплоносителем своего тепла экспанзомату повышаются теплопотери;
• повышается риск образования ржавчины.

Конструкция герметичных расширительных баков схожа с конструкцией гидроаккумуляторов, однако, предназначение у этих приборов разное. Расширительный бак компенсирует расширение воды, происходящее из-за нагревания в системе отопления. Гидроаккумулятор аккумулирует объём воды под давлением в системе водоснабжения, имеющей напорный насос, чтобы уменьшить частоту включения данного насоса и сгладить гидроудары. Кроме того, чаще внутри гидроаккумулятора находится груша, сделанная из пищевой резины. Именно она накачивается водой, в результате вода не контактирует с корпусом бака. Расширительный бак для систем отопления изготовлен с мембраной, выполненной из технической резины. Она делит корпус на два отсека, а теплоноситель имеет контакт с корпусом.

Мембранный бак – это герметично закрытая металлическая ёмкость, разделённая на два отсека (камеры) эластичной мембраной. Одна из таких камер – это пневмокамера, которая содержит газ или воздух, находящийся под давлением. Во вторую камеру – гидрокамеру, поступает теплоноситель.

Работа устройства осуществляется следующим образом:

• давление воздуха, находящееся в состоянии равновесия, в пневмокамере компенсирует давление жидкости в отопительной системе, объём теплоносителя и гидрокамеры сведены к минимуму;
• когда давление жидкости повышается в системе, в том числе и при нагревании, происходит увеличение давления и в гидрокамере, куда поступает излишество теплоносителя;
• из-за эластичности мембраны уменьшается объём пневмокамеры, что сопровождается повышением давления газа;
• при повышении давления в пневмокамере компенсируется увеличение давления в гидрокамере, и система возвращается в состояние равновесия.

При снижении давления теплоносителя в системе происходят противоположные действия. Газ (воздух), сжатый в пневмокамере, расширяется и вытесняет жидкость из гидрокамеры в систему до восстановления разницы давлений. Конструкция позволяет исключить возможность контакта теплоносителя и воздуха, снижая вероятность возникновения ржавчины не только в баке, но и в остальных деталях отопительной системы – трубопроводе, котле. Герметичные расширительные баки оснащены клапанами безопасности, позволяющими ограничить максимальное давление в отопительной системе на допустимом уровне. Это характеризует бак и как устройство защиты для системы отопления.

Чтобы компенсировать объём теплоносителя в системе во время изменения температуры, используют расширительные баки двух видов: открытые и закрытые (герметичные).

Открытые расширительные баки широко распространены, но имеют следующие недостатки:

• большие затраты на установку, так как монтируют такие баки в верхней точке системы для создания необходимого уровня увеличенного давления;
• необходимо постоянно контролировать уровень жидкости;
• есть риск возникновения ржавчины в системе из-за длительного контакта нагревающегося теплоносителя с воздухом.

Герметичные расширительные баки не имеют таких недостатков. Для отопительных систем выпускаются баки, которые отличаются в использовании мембраны. Мембраны делятся на баллонные и диафрагменные виды. Баллонная мембрана – это установленная внутри бака ёмкость, сделанная из резины высокого качества, способной выдержать значимые температурные колебания. Фланцевое крепление такой мембраны позволит заменить её быстро и просто.

Мембраны баллонного типа имеют такие преимущества, как:

• широкий диапазон рабочих давлений, дающих возможность применить герметичный расширительный бак;
• возможность смены мембраны, что помогает сделать ремонт данного устройства дешевле и быстрее;
• простое задание минимального давления для любых систем.

Диафрагменная мембрана – это несъёмная перегородка, которая, чаще всего, выполнена из эластичного полимера или тонкого металла. Эта мембрана отличается малой собственной ёмкостью и способностью компенсировать небольшие перепады давления в системе. При выходе из строя такого бака потребуется его полная замена. Одной из привилегий данного устройства является низкая цена. Кроме того, бак, имеющий диафрагменную мембрану, просто сконструирован и надёжен в эксплуатации.

Правильно выбрать расширительный бак – это значит обеспечить безопасность эксплуатации отопительной системы, поэтому выбирая расширительный бак, стоит обратить внимание на такие основные характеристики:

• материал мембраны, её устойчивость к высоким абсолютным значениям температур, давлений и перепадам этих показателей;
• материал и покрытие корпуса, устойчивость к возникновению ржавчины;
• соответствие санитарно-гигиеническим нормам;
• исполнение (способ монтажа).

На использование мембранных расширительных баков производители накладывают определённые ограничения, которые зависят от конструкции и материалов, применяемых при изготовлении устройства. Производителями предъявляются чёткие требования к свойствам и составу жидкости в отопительной системе. Содержание, к примеру, этиленгликоля в растворе антифриза ограничивают. Использование мембранного расширительного бака при превышающих допустимые нормы давлениях запрещено. Обязательна установка группы безопасности, контролирующей и ограничивающей давление в баке. В отопительных системах квартир автономного отопления и частных домов используется оборудование, рабочее давление которого составляет не менее 3 бар.

Объём – это главная характеристика, по которой выбирается расширительный бак. Многие источники советуют выбирать объём расширительного бака в пределах 10% общего объёма теплоносителя в отопительной системе. Этот способ определения вместимости устройства основан на том, что коэффициенты теплового расширения теплоносителя даже при содержании гликоля до 90% и нагреве +100 градусов не превышают 0,08. Такой метод расчётов не учитывает давление в системе, поэтому может дать неточности. Есть более точный метод расчёта объёма мембранного расширительного бака. Здесь используется соотношение:

V = C*Bt / (1 – (Pmin /Pmax)), где

• С – объём теплоносителя в системе;
• Bt – коэффициент теплового расширения теплоносителя;
• Pмin – начальное давление в баке;
• Pmax – допустимое давление в системе.

Объём теплоносителя в отопительной системе определяют, учитывая все её узлы. Данный параметр получают из проектной документации на отопление. Если такой возможности нет, можно воспользоваться ориентировочным расчётом, который основан на том, что объём теплоносителя в системах отопления связан с мощностью отопления – на каждый кВт приходится 15 л жидкости. Коэффициент теплового расширения жидкости определяют с помощью её состава – чаще всего, в отопительных системах квартир и домов не исключено добавление в воду гликолей для улучшения её характеристик. Этот коэффициент может зависеть и от температуры теплоносителя. Можно найти необходимые величины в таблицах объёма воды в трубе.

Максимальное давление в отопительной системе определяют с помощью минимальной из величин, которые допускаются для разных узлов. Переходной клапан настраивается именно на неё. Первоначальное давление в отопительной системе при охлаждённом теплоносителе соответствует настроечному (минимальному) давлению. Для многих устройств возможно точное его регулирование распространёнными средствами (стравливание воздуха из бака или его накачивание насосом). Давление в баке контролируется во время установки на него манометра. Расчётные данные дадут увеличение объёма теплоносителя в системе в процессе его нагревания. Для выбора бака коэффициент заполнения округляют в большую сторону. Коэффициент зависит от максимального и начального давления и может быть найден с помощью таблиц, предоставляемых производителями или в специальной литературе.

Установить мембранный расширительный бак несложно, но лучше доверить это специалисту. Прежде всего, должна использоваться инструкция к устройству. При установке данного устройства в отопительную систему важно тщательно проверить герметичность соединений. Расширительный бак нельзя открывать или разбирать. Его просто присоединяют к трубопроводу, находящемуся к котлу ближе всего. Чтобы предотвратить увеличение давления, устанавливают предохранительные устройства.

При установке бака стоит учитывать следующие правила:

• бак устанавливают до разветвления;
• температура в комнате должна быть постоянно выше 0;
• нужно перепроверить перед установкой все расчёты;
• бак объёмом больше 30 л не крепится на стены, а ставится на ножки;
• для контроля давления на выходе бака устанавливают манометр, на входе – обратный клапан (если насоса нет);

• устройство должно находиться в месте комфортном для ТО и настройки;
• присоединяя бак к стене, на кронштейне нужно выдерживать высоту, которая будет удобна для доступа к запорной арматуре и к воздушному пространству;
• подводная труба и кран не должны перегружать своим весом расширительный бак, подводку нужно укрепить отдельно;
• к мембранному баку, расположенному на полу, нельзя прокладывать подводку по полу поперёк прохода;
• между стеной и ёмкостью должно быть расстояние для осуществления осмотра.

Расширительный бачок малой вместительности можно подвесить к стене, если будет хватать её несущей способности. Многие рекомендуют устанавливать бак так, чтобы труба была присоединена к баку наверху, а воздушная камера оставалась внизу. Таким образом, легче удаляется воздух из-под мембраны, его вытеснит вода. Однако специалисты по монтажу рекомендуют установку присоединительным патрубком вниз и никак иначе. А в некоторых моделях штуцер изначально находится в нижней части боковой стенки, и поставить сосуд иначе просто не получится. Такой способ установки обусловлен тем, что когда-нибудь в мембране появятся трещины. При установке патрубком вниз воздух проникает в теплоноситель медленнее, и устройство прослужит дольше. В противоположном случае воздух быстро протекает в камеру с теплоносителем, и бак потребует срочной замены.

Одной из самых распространённых поломок мембранного расширительного бака считают разрыв мембраны из-за превышения допустимого давления и неравномерных нагрузок. Для запрессованных мембран используют более прочные материалы, так как их нельзя поменять, поэтому сменные мембраны рвутся довольно часто. Из-за разрыва мембраны расширительный бак выйдет из строя, потому что вода попадёт на внутреннюю поверхность, и бак заржавеет, что недопустимо. Поэтому материал, из которого сделана мембрана, сильно влияет на надёжность и качество расширительного бака. Нужно быть внимательным при выборе нужной модели, установке и обслуживании устройства. Прежде всего, его необходимо правильно настроить.

Обзор принципа работы расширительного бака смотрите в следующем видео.