Мембранный расширительный бак системы отопления принцип работы

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 .

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:

• теплоснабжение с автономным источником тепла;
• система отопления, подключенная к линии центральной теплотрассы по независимой схеме;
• отопление, работающее посредством солнечных коллекторов и тепловых каналов;
• любые системы с замкнутым контуром и непостоянной температурой рабочей среды.

Преимущества

Изобретение закрытого расширительного бака с мембраной позволили увеличить рабочий ресурс всей системы отопления. Прибор обладает следующими достоинствами:

• позволяет использовать воду любого состава в т.ч. гиперкальцинированную;
• мембрана, изготовленная из бутила и натуральной резины, позволяет применять оборудование для питьевой воды;
• принцип работы и мембранная конструкция прибора могут обеспечить прием значительного количества вытесненной жидкости;
• легкий монтаж;
• минимальные потери от испарения;
• низкие расходы при эксплуатации.

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.

Выбираем мембранные баки для систем отопления: принцип работы, расчет и специфика конструкций

Для любой закрытой системы отопления необходимо предусмотреть устройство для компенсации расширения теплоносителя. Это необходимо для сохранения целостности труб, радиаторов и теплообменника котла. Помимо стандартного воздухоотводчика обязательно монтируются баки мембранные для систем отопления: установка, расчет, принцип работы которых напрямую влияют на эффективность нагрева жилого дома.

Назначение и особенности мембранных баков для отопления

Конструкция мембранного бака

Сначала необходимо узнать функциональные качества этого устройства. При нагреве воды в трубах происходит естественное расширение и повышение давления. Если значение превышает нормированную величину — необходим механизм стабилизации. Именно для этого предназначены баки мембранные для систем отопления, которые могут отличаться по техническим и конструктивным характеристикам.

Они представляют собой герметичную емкость, разделенную на 2 области — водяную и воздушную камеры. Между ними располагается эластичная мембрана. Для подключения водяной предусмотрен соответствующий патрубок, а в воздушной камере располагается система нагнетания давления. Принцип работы расширительного мембранного бака для системы отопления заключается в увеличении полезного объема в результате смещения эластичной мембраны в сторону воздушной камеры. Для этого необходимо подключить водяной патрубок к трубе отопления, а в воздушной камере создать давление, величина которого не должна превышать номинальное для системы отопления.

Установка мембранного бака в системе отопления имеет следующие преимущества:

• Автоматическая стабилизация критического расширения теплоносителя;
• Отсутствие потерь воды за счет испарения;
• Возможность установки как для системы с дистиллированной водой, так и с антифризом;
• Простой монтаж и замена мембраны при превышении срока ее эксплуатации.

Но как правильно подобрать мембранный бак для отопления, принцип работы которого настолько прост? Для этого сначала необходимо ознакомиться с его разновидностями.

Мембранный бак для отопления по принципу работы схож с аналогичным для системы водоснабжения. Но конструкция последнего не рассчитана на высокие температуры. Производители маркируют их синим цветом, а отопительные – красным.

Виды мембранных баков

Расширительный бак с несъемной мембраной

На первый взгляд конструкция устройства довольно проста. Однако для различных систем нагрева со специфическими техническими характеристиками следует подбирать правильную модель мембранного расширительного бака для отопления. Рассмотрим наиболее популярные модели, которые можно устанавливать как в бытовой, так и в промышленной системе.

Фиксированный бак

Их особенностью является то, что мембранный бак для отопления по инструкции не разборной. т.е. эластичная мембрана не может быть демонтирована и заменена на новую. Несмотря на такой, казалось бы недостаток, эти модели имеют одно существенное преимущество — доступную стоимость. Именно поэтому они устанавливаются для небольших систем отопления с относительно стабильным давлением в трубах. Зачастую расчет мембранного бака для отопления подразумевает неизменный показатель давления в воздушной камере, который производитель указывает дополнительно. Но если есть вероятность превышения критического показателя расширения теплоносителя — необходимо устанавливать другой тип конструкции.

Фланцевые со сменной мембраной

Расширительный бак со сменной мембраной

Для установки новой мембраны в конструкции предусмотрен фланец, на которой она монтируется. Таким образом можно регулировать объем мембранного бака для отопления, устанавливать эластичные примочки с различными показателями упругости. Подобные модели монтируются для систем отопления с большой вероятностью превышения давления в трубах. В первую очередь это относится к твердотопливным котлам, где невозможна оперативная регулировка уровня нагрева воды. Баки могут изготавливаться горизонтального и вертикального типа. Для замены мембраны необходимо снять фланец, демонтировать старую и на ее место установить новую. Наиболее популярным производителем подобных моделей является компания Wester, мембранный бак для отопления, который можно встретить и в небольшом частном доме, и в системе нагрева производственного цеха.

Полезный объем мембранного отопительного бака зависит от его формы. Для больших систем лучше всего выбирать цилиндрические конструкции, а плоские модели будут оптимальны для отопления с малой протяженностью труб.

Расчет мембранного бака

Однако выбор конструкции не является единственным параметром баков мембранных для системы отопления. Важной величиной является объем в одной камере, а именно — коэффициент ее заполнения. Правильный расчет мембранного бака для отопления невозможен без следующих параметров:

• Общий объем теплоносителя в системе — С. Как известно из школьного курса физики при повышении температуры на каждые 10 градусов жидкость увеличивается на 0,3%. Именно это в первую очередь повлияет на объем заполнения бака;
• Максимальное и минимальное значение давления в системе. Зачастую критическое значение не превышает 5 атм;
• Коэффициент заполнения (Кзап). Она напрямую зависит от показателей давления в трубах. В таблице можно найти требуемое значение для определенного мембранного бака. В инструкции же производитель указывает номинальную величину коэффициента заполнения.

Таблица коэффициентов заполнения

Также следует учитывать коэффициент расширения для воды Е, который равен 0,034 при 85°С. Далее расчет выполняется по формуле. Предположим, что общий объем системы отопления составляет 410 л, минимальное давление равно 1 атм, а максимальное – 3,5 атм. Коэффициент заполнения тогда будет равен 0,55, а полезный объем бака равен.

Это оптимальная расчетная величина объема мембранного бака для отопления. В случае необходимости она может быть изменена в сторону увеличения, но не более, чем на 15%.

Точный расчет объема мембранного бака для отопления рекомендуется делать только после ознакомления с инструкцией от производителя. В ней указаны все необходимые данные для вычислений, а также возможные погрешности и отклонения.

Этапы установки бака

Схема подключения мембранного бака

Для квалифицированной установки мембранного бака в систему отопления необходимо, чтобы помещение соответствовало эксплуатационным условиям. Температура в нем не должна опускаться ниже 0 градусов при стабильном показателе влажности. Нужно определить место монтажа, так как системе свойственны перепады давления во время ее запуска. Поэтому не рекомендуется установка расширительных мембранных баков для отопления сразу после котла на выходной трубе.

Следующим критерием является отсутствие завихрения потоков воды, которые могут симулировать превышение давления. Лучше всего монтировать баки мембранные для систем отопления на обратной трубе перед циркуляционным насосом. Технология установки заключается в выполнении следующих этапов:

• Врезка в трубопровод. Обычно диаметр патрубка расширительного бака составляет 3/4. Поэтому в обратной трубе нужно установить соответствующий канал с резьбой;
• Установке не должны препятствовать предметы или элементы системы. Внешняя механическая нагрузка на бак исключается;
• В качестве прокладок лучше всего использовать паронитовые модели, так как они хорошо выдерживают давление и высокие температуры;
• Мембранный расширительный бак для отопления обязательно комплектуется воздушным клапаном. Он необходим для стабилизации и регулировки давления в воздушной камере.

Каждый раз при запуске закрытой системы отопления на мембрану будет воздействовать повышенный показатель давления. Поэтому рекомендуется не реже 1 раза в 2 года проверять состояние и в случае надобности выполнять ее замену.

Это типичная схема установки, которая не учитывает особенности конкретной системы отопления и ее составляющих элементов. Во время монтажа следует избегать частых ошибок, которые могут привести к неправильному функционированию баков мембраны для систем отопления. Прежде всего — установка максимального значения давления в воздушной камере. Она должна быть меньше расчетного критического на 10-15%. В противном случае мембрана не будет расширяться в сторону камеры, что приведет к порыву труб и выходу из строя радиаторов отопления. Чтобы избежать этого необходимо установить манометр, что рекомендует компания Wester, чьи мембранные баки для отопления характеризуются высокой надежностью.

Для установки мембранного бака в систему отопления необходимо убедиться в отсутствии такового в котле отопления. Если же его объема будет недостаточно по расчетам – можно монтировать дополнительный бак.

Советы по выбору мембранного бака

Прежде всего необходимо определиться с конструкцией мембранного расширительного бака, предназначенного для отопления. Если не ожидаются критические скачки давления, общий объем теплоносителя мал — можно выбрать недорогую модель фиксированного типа. Во всех других случаях необходимы баки мембранные для систем отопления разборного типа, так как намного дешевле поменять эластичную мембрану ,чем всю конструкцию. Помимо этого при выборе следует учитывать такие факторы:

• Толщина металла корпуса. Она должна составлять не менее 1 мм;
• Защитное внутреннее и внешнее покрытие. Так как все баки мембранные, рассчитанные для систем отопления, изготавливаются из металла — коррозионные процессы не должны повлиять на их целостность;
• Уменьшение тепловых потерь за счет дополнительного изоляционного слоя. Относительно большой объем водяной камеры может негативно сказаться на снижении температуры воды в трубах. Если в конструкции не предусмотрен теплоизоляционный слой — его можно сделать самостоятельно, используя вспененный полиэтилен или аналогичный материал;
• Обращать внимание на конструкцию. По инструкции мембранный бак для отопления может быть горизонтального или вертикального типа. Установка в другом положении запрещена.

И самое главное — следует приобретать модели только проверенных производителей. К ним можно отнести расширительные баки для отопления компании Wester. Наряду с ней хорошими показателями качества характеризуется продукция компаний Zilmet (Италия), Aquasystem (Италия) и Sprut (Китай). Их средняя стоимость составляет от 2 до 5 тыс. рублей в зависимости от объема.

Несмотря на хорошие эксплуатационные качества дополнительно к расширительным мембранным бакам системы отопления устанавливается спускной предохранительный клапан. Если значение давления в трубах превысит критическое даже для расширительного бака — клапан удалит излишки воды.

В видеоматериале представлен еще один способ расчета объема расширительного бака:

Мембранный расширительный бак: устройство, принцип работы

Мембранный расширительный бак – это устройство, которое позволяет сглаживать скачки давления в системах водоснабжения и отопления.

Устройство мембранного бака

Внешне мембранный бак выглядит как герметичная бочка с фланцем для подключения к трубопроводу.

Мембранный бак – это герметичный сосуд, в котором есть два отсека, разделённых гибкой мембраной:

1. воздушный отсек содержит воздух под определенным постоянным давлением
2. водяной отсек соединяется с системой водоснабжения или отопления, в него поступает вода под разным давлением

Отсеки разделены эластичной мембраной, которая способна сжиматься и растягиваться, изменяя тем самым соотношение между объемами одного и второго отсеков. Отсек с воздухом имеет вентиль с ниппелем, через которое можно изменять давление воздуха, тем самым регулируя работу мембранного бака. Именно от давления воздуха будет зависеть, какой объём воды и под каким давлением сможет поступать в водяной отсек.

Схема мембранного расширительного бака

Принцип работы мембранного расширительного бака

Когда давление воды в системе возрастает, водяной отсек бака расширяется и заполняется большим объемом воды, а отсек с воздухом сжимается. При уменьшении объёма давление воздуха возрастает до тех пор, пока не уравновесит давление воды. Когда давление в системе падает (и становится меньше, чем давление воздуха), под действием давления воздуха мембрана сокращается, отсек с водой уменьшается, выталкивая воду обратно в систему, восполняя потери давления. Расширительный мембранный бак будет «отдавать» воду в систему до тех пор, пока давление воды и воздуха не уравновесят друг друга.

Мембранный расширительный бак в системах отопления

Известно, что вода при нагревании увеличивается в объёме (примерно на 4% при нагреве до 90 градусов), поэтому в замкнутых системах отопления необходимо использовать расширительные баки, которые будут компенсировать расширение воды. Размер расширительного бака должен соответствовать отопительной системе: объем бака должен быть таким, чтобы «погасить» расширение всей воды, находящейся в системе отопления. Если не использовать расширительный бак, то при нагреве воды давление в трубах возрастёт слишком сильно, это может привести к повреждению труб и отопительного оборудования.

Мембранный бак в качестве гидроаккумулятора

В системах водоснабжения расширительный бак используется в качестве гидроаккумулятора. который позволяет накаливать некоторое количество воды под давлением, а затем использовать её для водоснабжения. При этом для подачи воды используется запасённое в гидроаккумуляторе давление без включения насоса. Так гидроаккумулятор позволяет реже включать насос и тем самым продлить срок его службы.

Так же как и в системе отопления мембранный бак компенсирует расширение воды при подаче горячего водоснабжения.

Использование расширительного бака для защиты от гидроудара

При резком включении насоса, подающего воду, а так же при резком перекрытии трубопровода возникает гидроудар – скачок давления, который может повредить как трубопровод, так и оборудования. Расширительный бак в этом случае сработает как демпфер: под действием избыточного давления мембрана растянется, объём водяного отсека увеличится, а давление упадёт.

Гидроудар в трубопроводе — это резкое изменение скорости потока воды, возникающее при мгновенном перекрытии трубы, в результате чего возникает скачок давления, который может повредить трубу или запорную арматуру.

Для чего нужен гидроаккумулятор? Это устройство, которое используется в системах водоснабжения для хранения некоторого количества воды под давлением и при выключенном насосе обеспечивает давление воды и возможность некоторое время потреблять воду.

Реле давления воды – это устройство автоматизации системы водоснабжения, которое обеспечивает автоматическое включение насоса при падении давления и выключение — при достижении нужного давления.

Дата публикации: 05.03.2014 17:07:16

© 2009-2015 «Строй своими руками»
Использование материалов сайта «Строй своими руками » разрешено только при условии размещения активной гипертекстовой ссылки на источник.

Источники: http://x-teplo.ru/otoplenie/oborudovanie/membrannyj-rasshiritelnyj-bak-sistemy-otoplenija.html, http://strojdvor.ru/otoplenie/vybiraem-membrannye-baki-dlya-sistem-otopleniya-princip-raboty-raschet-i-specifika-konstrukcij/, http://stroy-svoimi-rukami.ru/vodoprovod/bak/9/

Как вам статья?