Автономная система водоснабжения для современного дома – это не новшество. Качественные устройства для подачи воды проверены пользователями и временем.

Но покупателям лучше ознакомиться с функционалом всех устройств автономной системы водоснабжения до покупки и установки.

Виды

Для того, чтобы правильно накачивать воду длительное время, необходим мембранный расширительный бак.

Для удобства системы и экономии пространства в продаже представлены три вида данных устройств:

• напольный;
• навесной;
• плоский.

Замечание специалиста: выбирая между видами расширительных баков, помните, что только напольный имеет сменную мембрану.

Что именно добавляет расширительный бак в систему:

Принцип действия

В системе нарастает давление жидкости. Затем накопительный бак заполняется определенным объемом.

В нем отсек для воды постепенно увеличивается, а противоположный отсек, содержащий воздух, уменьшается.

Этот процесс происходит до получения равновесия, иначе говоря, нужного давления в системе. При падении давления ниже уровня давления воздуха, происходит своевременное сокращение внутренней мембраны.

За счет неё нормализуется подача воды. Устройство бака функционирует столько, сколько необходимо для стабилизации давления воды и воздуха.

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.

Лучше поинтересоваться про материал, из которого изготовлена мембрана. Её экологичность и стабильность улучшат комфорт, а также срок службы системы.

Возможно, Вам будет также интересна статья о .

Статью о неисправностях и ремонте гидроаккумулятора своими руками читайте .

Чем отличается от гидроаккумулятора

Схема установки мембранного расширительного бака Аккумуляторные, мембранные баки и – это приборы, которые наиболее востребованы в современном устройстве водопровода и отопления.

Но лучше знать их существенные отличия, ведь расширительный бак создает эффект сглаживания давления при нагреве жидкости.

Говоря простым языком, если не будет нужного пространства для воды, которая постепенно изменяет свой объем, то любая непластичная ёмкость лопнет. Для этого и создано устройство с мембраной, которое нормализует разницу в работающей системе.

Оба прибора по внешнему виду очень схожи. Но их устройство, назначения и эксплуатационные характеристики разные.

Гидроаккумулятор используется для подачи воды для питья.

Его главным свойством является подача нужного напора воды.

Важнейшая деталь в баке и гидроаккумуляторе – это мембрана.

Материал, из которого она изготовлена, различен в приборах для подачи воды, в том числе и между баком и гидроаккумулятором.

Также различны расположения камер для воздуха и жидкости. Гидроаккумулятор внутри оснащен баком «грушей». На нее оказывает давление воздух, он между стенками бака и емкостью для воды.

Для каждого из вышеперечисленных приборов наиболее важным параметром является долговечность и надежность мембраны. Её качество гарантирует стабильность всей системы.

Смотрите видео, в котором специалист разъясняет, как выбрать мембранный расширительный бак для водоснабжения дома:

На загородных участках, не снабженных центральным водопроводом, возникает необходимость подводить воду самостоятельно. Однако выкопать колодец или скважину и просто установить электронасос явно недостаточно по нескольким причинам: напор воды поддерживается на ограниченном расстоянии, которое уменьшается еще с учетом глубины скважины, число включений за определенный промежуток времени строго регламентируется во избежание преждевременной поломки. Для поддержания давления в автономную систему включают расширительный бак для водоснабжения, накапливающий определенное количество жидкости и позволяющий насосу не включаться при кратковременном открытии крана. Кроме того, на случай перебоев с электричеством создается запас воды, компенсируются гидроудары, что защищает бытовую технику: бойлеры, стиральные машины.

Баки для водоснабжения представляют собой металлические емкости, одна часть которых заполнена воздухом, а другая - жидкостью. Горизонтальная или вертикальная ориентация не имеет принципиальной разницы, для каждого конкретного случая выбирается такая форма, которая позволит наиболее удобно установить агрегат на предназначенное для него место.

По принципу действия бывают расширительные баки:

• открытого типа;
• мембранные (закрытые), называемые также гидроаккумуляторами, или экспанзоматами.

От вида зависит схема подключения баков в систему питьевого водоснабжения. Первый - это просто большая емкость. Крышка здесь есть, но она служит не для герметизации, а скорее как защита от мусора. Бак размещается в точке, находящейся значительно выше места разбора, чаще всего на чердаке, и при открытии крана вода идет самотеком. Эти устройства используются очень редко, так как они имеют ряд существенных недостатков:

• необходим монтаж автоматического реле для отключения насоса при наполнении резервуара;
• открытое соприкосновение с воздухом ведет к попаданию в воду кислорода, что способствует коррозии металлических деталей;
• требуется произвести утепление помещения с установленным баком во избежание замерзания его зимой.

В гидроаккумуляторах металлическая емкость специальной мембраной разделяется на две части, в одну из которых закачивается воздух, а другая предназначена для воды. Конструкция герметична, жидкость по мере поступления занимает все больше места, растягивает мембрану и сжимает соседнюю камеру. Когда сопротивление воздуха достигает заданного значения, работа насоса автоматически прекращается и возобновляется после расхода запаса из бака и снижения давления до определенного минимума. Следует учитывать, что максимальный объем воды составляет лишь третью часть общей емкости агрегата, то есть, к примеру, расширительные мембранные баки для водоснабжения на 100 литров накапливают 33 л жидкости.

Основные критерии выбора гидроаккумулятора

Для расчета оптимального объема бака нужно определить количество потребителей будущего водопровода. Причем имеется в виду не число проживающих в доме людей, а подключенная бытовая техника (посудомоечная машина, бойлер) и краны разбора (унитаз, смеситель, душевая кабина). В расчетах учитывается вероятность одновременного использования нескольких точек, по их результатам и практическому опыту специалисты вывели следующую схему:

• до 3 потребителей - 20–24 л;
• 4–8 - 50–60 л;
• свыше 10-100 л и более.

Если застройщик предлагает купить баки для автоматизированных систем водоснабжения - речь идет о станции, состоящей из насоса, гидроаккумулятора и блока управления комплексом. Для этой цели обычно выбирают горизонтальный бак (его проще крепить на поверхностном насосе), оснащенный обратным клапаном, предотвращающим произвольный слив воды в скважину после отключения. Кроме того, в технической документации должно быть указано, что гидроаккумулятор можно использовать для питьевого водоснабжения. Слова «не подходят под нормы DIN1988» в паспорте импортного агрегата означают, что он предназначен только для технической или хозяйственной воды.

Важно обратить внимание на возможность ремонта и обслуживания экспанзомата, а не просто изучить цены на расширительные баки для систем водоснабжения. В частности, гидроаккумуляторы бывают двух типов: баллонные и мембранные. Это разделение достаточно условное, так как те и другие имеют в своей конструкции мембрану, которая в первом случае крепится на входе, является сменной деталью и не допускает соприкосновения воды с металлическим корпусом, а во втором - установлена в глубине бака и не подлежит ремонту. Предпочтительнее приобрести баллонный гидробак, не подвергающийся коррозии, где практически все детали заменяемы.

Варианты для отопления

Внешне все бытовые гидроаккумуляторы выглядят одинаково, однако виды для отопления призваны не создавать требуемое давление, а предотвращать его повышение. Разное устройство баков для систем холодного и горячего водоснабжения не позволяет заменять их друг другом. В процессе подогрева теплоносителя его объем увеличивается, а в трубах отопления повышается давление. С целью предотвращения протечек, а также для вывода воздуха, к контуру подключается расширительный бак, принимающий лишнюю жидкость.

В систему отопления с естественной циркуляцией можно поставить открытый резервуар. Он применяется редко из-за обилия неудобств, возникающих при использовании. Располагается бак только в высшей точке отопительного контура, непосредственное соприкосновение воды с воздухом способствует коррозии металлических деталей, происходит испарение теплоносителя, за уровнем которого приходится следить и доливать по мере надобности. Мембранные же баки устанавливаются в любой точке контура закрытого типа. Для поддержания стабильной работы отопления агрегаты снабжены компрессором, воздух стравливается при повышении давления или закачивается при его понижении. Кроме того, исключено испарение теплоносителя из герметичного бака.

При расчете вместительности экспанзомата следует учесть, что при нагревании объем воды увеличивается ориентировочно на 0,3 % каждые 10 °C. Необходимо также обращать внимание, поддерживает ли выбранная модель рабочие параметры системы и тип теплоносителя. Технические характеристики обычно указываются в сопроводительной документации.

Например, малогабаритные баки Reflex серий N и NG предназначены для закрытых контуров отопления, использующих воду или раствор гликоля с концентрацией до 50 %. Мембрана во всех вариантах несъемная, номинальный объем от 8 до 5 000 л, поддерживаемое давление 6, 10 или 16 бар, рабочая температура бака 120 °C, мембраны - 70 °C.

Стоимость оборудования изменяется в зависимости от его вместительности:

• NG 18 (12 л, 3 бара) – 1 440 рублей;
• NG 50 (50 л, 6 бар) – 4 410 рублей;
• NG 100 (100 л, 6 бар) – 9 630 рублей.

Экспанзоматы для горячего водоснабжения

В основном в автономных водопроводах для подогрева устанавливаются бойлеры, но существует вариант, когда для горячего водоснабжения используется жидкость из отопительной системы. В этом случае важно правильно выбрать расширительный бак, который должен не только поддерживать нужные функциональные параметры, но и соответствовать дополнительным требованиям. Мембрана и другие детали, с которыми соприкасается вода, изготавливается из материалов, отвечающих гигиеническим нормам для приборов, работающих с питьевой жидкостью.

Продукция отечественных производителей

Успешно конкурируют с продукцией известных зарубежных фирм баки для систем отопления и водоснабжения Джилекс, ничуть не проигрывая в качестве, но предлагая потребителю гидроаккумуляторы по более низким ценам. Расширительные баки для закрытого контура имеют стальной корпус, мембрана из этилен-попилен-диен мономера (EPDM) съемная на устройствах, начиная с 24 л. В зависимости от номинального объема, цена составляет: 18 л - 1170 рублей; 50 л - 2750; 100 л - 5300.

Еще одна российская компания, основная продукция которой - отопительные котлы, предлагает покупателям мембранный бак Эван. Гидроаккумуляторы одного класса производства Эван и Джилекс стоят практически одинаково: вариант номинального объема 100 л и максимального рабочего давления 10 бар - 3 250 и 3 400 рублей соответственно.

Подробно рассмотрен расширительный бак для водоснабжения, принцип работы и устройство, виды и особенности. Предъявлены критерии выбора расширительного бака, рассмотрены недостатки и основное назначение.

Рисунок 1: Виды расширительных баков

Самое важное условие в системе водоснабжения — это оптимальная поддержка давления воды. Для обеспечения правильного давления в расширительных баках используют компенсаторы, чтобы выровнять нагрузки на трубы и оборудование. Вода используется не только в технических, но и в пищевых целях, поэтому бак и мембрана с внутренней стороны изготовлены из специального материала, который не меняет вкус и запах воды. Этот материал должен соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям и обязательно должен быть сертификат качества. Расширительный бак для систем водоснабжения компенсирует гидравлические удары, что в значительной степени увеличивает срок службы насосов и трубопровода.

Устройство расширительного бака

Внутри расширительного бака стоит резиновая мембрана, которая разделяет бак на две камеры: в одну камеру накачивают воздух, а другая камера остается пустой. В пустую камеру после установки и запуска отопления, начнется поступления теплоносителя. В другой камере, где накачен воздух, будет восстанавливаться необходимый объем. Когда жидкость охлаждается, то она вытесняется обратно в систему водоснабжения. Таким образом, в трубах держится постоянный, необходимый напор, именно поэтому система работает всегда стабильно, отсутствуют перегрузки и скачки давления.

Рисунок 2: Размеры расширительных баков

Принцип работы и особенности расширительного бака

Вода, попавшая из скважины, находится под давлением, а мембрана в это время увеличивается, объем воздуха уменьшается, при этом создается некоторое давление. Насос отключается, когда давление достигает необходимого уровня. Вода расходуется, соответственно давления падает, а насос включается, чтобы поддерживать давление. Недостаток расширительного бака — нерациональный метод временного хранение воды. Голландцы стали первыми, кто предложил использовать расширительные баки с мембраной. На сегодняшний день закрытые расширительные баки весьма эстетичны и имеют различный дизайн.

Рисунок 3: Расширительный бак в действии

Мембранный расширительный бак для водоснабжения тоже имеет недостаток, который заключается в том, что у такой конструкции нельзя заменить мембрану. Если система отопления работает нормально, то жидкость расширяется, когда запускается вода, а в остальном колебания давлений проходят плавно. Мембрана такого бака изготовлена из качественного материала и служит очень долго.

Рисунок 4: Мембранный расширительный бак для водоснабжения

С помощью мембранного расширительного бака идет компенсация гидродинамического удара, что намного сокращается частоту работы насосов. Такая конструкция увеличивает срок службы и экономит электричество. Когда нагревается или охлаждается теплоноситель, то система сохраняется в целостности. Это компенсирует объем изменений и именно для этого устанавливается мембранный расширительный бак. Даже во время отключения электроэнергии резервные баки имеют функцию пожаротушения. Использовать мембранные баки можно не только в бытовых системах, но и в промышленных, так как рабочее давление рассчитано до 16 бар. Гидроаккумуляторы могут быть горизонтальными и вертикальными, открытыми и закрытыми. Помимо этого они разнятся по объему воды и рабочему давлению.

Объем бака

Для того чтобы узнать объем бака нужно просчитать по формулам первоначальное давление воздуха в баке и рабочее давление, при максимальной нагрузке. Но покупателю достаточно будет знать, что объем бака составляет 1 к 10 от объема теплоносителя, который расположен в системе.

Рисунок 5: Расчет объема расширительного бака

Расширительный бак для водоснабжения, инструкция установки прилагается к каждому баку. Там и нужно посмотреть особенности выбора расширительного бака в зависимости от потребностей и характеристик отопительной системы.

Расширительные баки открытого типа

Их устанавливают на самых высоких точках системы отопления: на крышах зданий или чердаках. Тепловое расширение теплоносителя не дает возможности вскипать воде и если произошла утечка, то система отопления пополняется водой. На сегодняшний день баки открытого типа мало где устанавливаются, потому что они имеют некоторые недостатки:

• слишком большая конструкция;
• устанавливается на высокой точке системы отопления, а для этого необходимо приобретать дополнительные трубу (будут потери тепла);
• в систему отопления через бак попадает воздух, образуется коррозия на приборах отопления и на системах отопления некоторых частей;
• не может стабильно работать при высоком давлении.

Рисунок 6: Схема расширительного бака

1. Корпус;
2. Уровень воды;
3. Труба холодной воды;
4. Спускная труба;
5. Клапан предохранительный;
6. Запорный вентиль;
7. Верхняя точка в стояке трубопровода.

Расширительные баки закрытого типа применяют:

• в системе отопления, которая работает с автономными источниками теплоты;
• в системе отопления, которая подключена к централизованным сетям, составленным по независимым схемам;
• в системе, которая подключена к солнечному коллектору и насосам;
• в системе, подключенной к холодному и горячему водоснабжению.

Выбор расширительного бака

Выбирать расширительный бак нужно с учетом всех особенностей системы. Сначала нужно подобрать необходимый объем, выбрать конструкцию, определиться с материалом мембраны. Так же стоит обратить внимание на вес изделия, именно поэтому показателю можно определить качество надежности и долговечности расширительного бака. Лучшего приобретать известные марки, так как они смогут обеспечить системе отопления долгую эксплуатацию и не допускать поломки в системе. Установка расширительного бака для водоснабжения и цена на него порадуют каждого, кому нужно установить такой бак.

Сегодня нам предстоит выяснить, для чего нужна установка расширительного бака в системе водоснабжения, как устроен мембранный бачок, и как его правильно подключить. Начнем мы, однако, с уточнения формулировок и названий сантехнической арматуры.

Долой путаницу

В магазинах сантехники вы можете встретить две разновидности этих устройств, отличающиеся друг от друга цветом:

Изображение	Описание
	1. Устанавливаемые на отопление - водоснабжение расширительные баки обычно красные и в полном соответствии с названием предназначены для компенсации теплового расширения воды или жидкого теплоносителя при нагреве. Жидкости практически не сжимаются, и при их расширении давление в замкнутом контуре начинает расти с катастрофической скоростью; воздушная подушка тормозит его рост.
Гидроаккумуляторы, или расширительные баки для систем питьевого водоснабжения - синие	2. Гидроаккумуляторы - синего цвета (см. ) . Они позволяют создать автономный запас холодной воды, и выполняют функцию демпфера. То есть, гасят скачки давления при открытии/закрытии запорной арматуры и включении/выключении подающего воду насоса.

Узнать больше о мембранных баках вам поможет видео в этой статье.

Устройство

Как устроены расширительные баки для водоснабжения?

Мембранный бачок - это стальная емкость с патрубком для подключения к водопроводу или системе отопления и золотником для накачки. Она разделена эластичной мембраной на два отсека - воздушный и водяной. Воздушный отсек нередко вместо воздуха заполняется азотом, исключающим поражение стенок бачка коррозией.

Любопытно: расширительный бак системы горячего водоснабжения или отопления обычно снабжается мембраной с повышенной термостойкостью. Никаких других конструктивных различий между ним и гидроаккумулятором нет, поэтому расширительный бачок можно смело использовать в роли гидроаккумулятора.

Схемы

Теперь давайте более детально разберемся, зачем нужен расширительный бак в системе водоснабжения, на примере конкретных схем.

Обвязка бойлера

Обвязка бойлера обычно включает два установленных на его входном патрубке элемента арматуры:

Изображение	Описание
	Обратный клапан. Он пропускает холодную воду из водопровода внутрь накопительного водонагревателя, но не позволяет ей выливаться обратно при отключении ХВС.
	Предохранительный клапан. Поскольку обратный клапан превращает водопровод и бойлер в замкнутый контур, при нагреве воды в нем начинает быстро расти давление. Когда оно достигает опасных значений, предохранительный клапан сбрасывает избыток воды через дренажную трубку.

Полезно: объединенные в одном корпусе обратный и предохранительный клапаны часто продаются под названием «группа безопасности бойлера».

Пока объем бойлера невелик, потери нагретой воды незначительны или отсутствуют (тепловое расширение компенсируется упругостью стенок водопровода). А вот при его значительном объеме горячая вода сбрасывается в дренаж литрами и десятками литров, что заметно сказывается на расходах на нужды ГВС.

Подключение расширительного бака к системе водоснабжения полностью исключает потерю нагретой воды. Ее избыток вмещается мембранным бачком, что сопровождается незначительным ростом давления в контуре.

Насколько большим должен быть расширительный бак на систему водоснабжения с бойлером известного объема?

Обычно он берется равным 10% от объема бойлера. Да, тепловое расширение воды в разумных пределах температуры меньше 10%; однако не забывайте про то, что вместимость отсека для воды не равна полному объему мембранного бачка: часть этого объема занята воздухом.

Поэтому на практике используется округление в большую сторону: бак расширительный для водоснабжения 50 литров способен обеспечить безопасную работу 500-литрового бойлера.

Запас воды

Как использовать гидроаккумулятор или расширительный бак для холодного водоснабжения, обеспечив себя водой на время ее периодических отключений?

Инструкция по монтажу прибора своими руками предельно проста и состоит всего из двух пунктов:

1. Подключите патрубок бачка к любому участку водопровода гибкой или жесткой подводкой;

1. На вводе ХВС установите обратный клапан. Он не позволит воде сливаться из бака в отключенный и сброшенный магистральный водопровод.

Обратите внимание: полезная емкость мембранного бака заметно отличается от его полного объема. Например, расширительный бак системы водоснабжения 500 литров, способен запасти на случай отключения не больше 250 литров воды.

Вода из скважины

Как установить расширительный бак в системе водоснабжения с подачей воды из скважины или колодца? Он опять-таки монтируется в любой точке водопровода.

Помимо мембранного бака, такая система включает:

Изображение	Описание
	Погружной или Он поднимает воду и создает избыточный напор, обеспечивающий работу сантехнических приборов.
	Обратный клапан. Он ставится после погружного насоса или на всасывающем патрубке поверхностной насосной станции.
	Автоматическое реле, управляющее работой насоса (то есть включающее его при падении давления в контуре и выключающее при достижении давлением верхнего критического значения.

Какое давление в расширительном баке системы водоснабжения нужно поддерживать?

Ответ нельзя дать, на зная настроек автоматики управления насосом. Давление в расширительном бачке водоснабжения должно быть немного ниже (примерно на 0,2 атмосферы) давления включения подкачки воды из скважины. В этом случае насос будет запускаться до того, как остатки воды из мембранного бачка вытекут через открытый кран.

Как накачать расширительный бак в системе водоснабжения, если давление в нем упало ниже необходимого? Это можно сделать любым воздушным насосом - велосипедным, автомобильным и т.д. Шланг насоса подключается к золотнику на мембранном бачке.

Вода из емкости

Водоснабжение из накопительной емкости практикуется в садовых товариществах с подачей воды по графику, а также там, где изношенные магистрали водоснабжения часто отключаются для ремонта. Самый простой способ подачи воды в водопровод - самотеком, из установленного на чердаке бака.

Однако такая схема имеет три серьезных недостатка:

1. Запас воды ограничен прочностью перекрытия;
2. Чердак должен быть утепленным и отапливаемым, иначе вода замерзнет в первые же заморозки;
3. Напор в самотечном водопроводе ограничен расстоянием по вертикали между баком и краном. Между тем для нормальной работы бытовой техники (проточных водонагревателей, стиральных и посудомоечных машин) нужен напор не менее 3 метров (0,3 кгс/см2).

Подача воды из емкости, установленной в подвале, подполе или цокольном этаже, с помощью насосной станции лишена всех этих недостатков: вес стоящего на поверхности грунта или стяжки бака ничем не ограничен, напор создает насос, а температура грунта ниже уровня промерзания круглый год выше нуля.

Какую роль в этой схеме выполняет расширительный бак для систем водоснабжения? Ту же, что и при подаче воды из скважины: сглаживает скачки давления и позволяет насосу простаивать при незначительном расходе воды.

Какой должна быть схема подключения расширительного бака для водоснабжения? Опять-таки такой же, как при автономном водоснабжении из скважины или колодца.

Однако: на практике на подачу воды из емкости обычно ставится поверхностная насосная станция, представляющая собой насос, автоматическое реле с датчиком давления и гидроаккумулятор на одной станине.

Борьба с гидроударами

Гидроударом называется кратковременный скачок давления, возникающий в замкнутом контуре вследствие инерции движущегося потока воды при его мгновенной остановке. Гидроудар часто выводит давление за пределы прочности труб и гибких подводок; последствия весьма предсказуемы - владелец получает разрывы водопровода по швам и фитинговым соединениям.

Если к водопроводу подключены расширительные баки - водоснабжение делается абсолютно безопасным: воздушная емкость и в этом случае исполняет роль демпфера. Бачок небольшого объема монтируется на вводе водоснабжения или (при коллекторной разводке воды) на коллекторе.

Заключение

Надеемся, что наш материал поможет уважаемому читателю в проектировании и монтаже собственного водопровода. Успехов!

Применяемые в системах холодного водоснабжения при подаче воды в дом от внешнего источника.

Правильный подбор, монтаж и эксплуатация баков обеспечит безопасную работу систем и сведет на нет вероятность возникновения аварийных ситуаций.

Мембранные баки VALTEC для систем отопления

Назначение расширительного бака VALTEC

Основная задача мембранного расширительного бака в системе отопления – компенсировать увеличение объема воды вследствие ее температурного расширения.

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.

Как работает расширительный бак VALTEC

В расширительном мембранном баке находится диафрагма, которая разделяет его на две части, одна из которых содержит азот, находящийся под начальным избыточным давлением, 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.

Место подключения расширительного мембранного бака VALTEC к системе отопления

Давление в точке подключения мембранного бака к системе всегда равно статическому давлению в данной точке при данных температурных параметрах.

Таким образом, от места расположения расширительного бака зависят параметры работы всех остальных элементов системы отопления, требуемое начальное давление в расширительном баке и сам объем бака. На рис. 1 приведено несколько вариантов присоединения мембранного бака к системе отопления со следующими высотными параметрами:

• превышение верхней точки системы над нижней (H) – 10 м;
• теплогенератор и предохранительный клапан расположены на 2 м выше нижней точки системы (h 1);
• расширительный бак помещен на 1 м выше точки его подключения к системе (h 2);
• статическое давление на уровне нижней точки системы – 15 м вод. ст.

Рис. 1. Варианты подключения мембранного бака к системе отопления

У выносных флажков на рис. 1 обозначены расчетные значения рабочего давления в характерных точках каждой системы (в м вод. ст).

Значение настройки предохранительного клапана принято 33 м вод. ст., напор насоса – 6 м вод. ст., емкость системы – 200 л. Разница максимальной и минимальной температур теплоносителя – 80 ºС.

В табл. 1 приведены расчетные характеристики мембранных баков для схем с их разным подключением.

Таблица 1. Расчетные данные по системам рисунка 1

Подбор мембранного расширительного бака VALTEC

Достаточный объем мембранного расширительного бака рекомендуется определять по формуле:

V б = C · β t / (1 – P a min / P a max), (1)

где C – общий объем теплоносителя в системе отопления, л. Включает в себя объем воды в трубах, котле, радиаторах и других элементах системы. Этот показатель подсчитывается по фактической емкости каждого элемента системы; P a min – начальное (настроечное) абсолютное давление в расширительном баке, бар; P a max – максимальное абсолютное давление, возможное в расширительном баке, бар.

С определенной погрешностью значение объема теплоносителя в системе можно выбирать из табл. 2. При расчетах на стадии технико-экономического обоснования допускается принимать удельную емкость системы отопления 15 л/кВт.

Значения коэффициента температурного расширения теплоносителя β t , соответствующие максимальной разнице температур воды в неработающей и работающей системе, рекомендуется принимать из табл. 3.

Настроечное абсолютное давление вычисляется по формуле:

P a min = P a 0 + P ст max – 0,1· (H Б + h 2 + 1), (2)

где P a 0 – атмосферное давление, бар; P ст max – статическое давление на уровне нижней точки системы, бар; Н Б – превышение точки врезки бака над нижней точкой системы, м; h 2 – превышение центра бака над точкой врезки, м.

При расположении бака ниже точки врезки h 2 подставляется со знаком «минус».

Абсолютное максимальное давление, возможное в расширительном баке:

P a max = P a 0 + P ПК + P ст Б – P ст ПК – 0,1· h 2 , (3)

где P ПК – давление настройки предохранительного клапана, бар; P ст Б – статическое давление на уровне установки предохранительного клапана, бар; P ст ПК – статическое давление на уровне врезки в систему мембранного бака, бар.

Таблица 2. Ориентировочный объем теплоносителя в системе

Таблица 3. Значение коэффициента температурного расширения теплоносителей β t

Температура, °С	Содержание гликоля, %
	0	10	20	30	40	50	70	90
0	0,0002	0,0032	0,0064	0,0096	0,0128	0,0160	0,0224	0,0288
10	0,0004	0,0034	0,0066	0,0098	0,0130	0,0162	0,0226	0,0290
20	0,0018	0,0048	0,0080	0,0112	0,0144	0,0176	0,0240	0,0304
30	0,0044	0,0074	0,0106	0,0138	0,0170	0,0202	0,0266	0,0330
40	0,0079	0,0109	0,0141	0,0173	0,0205	0,0237	0,0301	0,0365
50	0,0121	0,0151	0,0183	0,0215	0,0247	0,0279	0,0343	0,0407
60	0,0171	0,0201	0,0232	0,0263	0,0294	0,0325	0,0387	0,0449
70	0,0228	0,0258	0,0288	0,0318	0,0348	0,0378	0,0438	0,0498
80	0,0290	0,0320	0,0349	0,0378	0,0407	0,0436	0,0494	0,0552
90	0,0359	0,0389	0,0417	0,0445	0,0473	0,0501	0,0557	0,0613
100	0,0435	0,0465	0,0491	0.0517	0,0543	0,0569	0,0621	0,0673
110	0,0515	0,0545	0,0568	0,0591	0,0614	0,0637	0,0683	0,0729
120	0,0603	0,0633	0,0653	0,0673	0,0693	0,0713	0,0753	0,0793

Как показывает анализ формулы 1, оптимальный выбор объема расширительного мембранного бака напрямую связан с правильной настройкой предохранительного клапана (согласно СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» это обязательный для экспанзомата элемент). Обычно он настраивается на давление, превышающее допустимое для самого уязвимого элемента системы на 10 % (с учетом разности высот клапана и защищаемого элемента). Поэтому для систем отопления рекомендуется применять клапаны с возможностью регулировки давления настройки. Кроме того, клапан обязательно должен иметь устройство принудительного открывания («подрыва») для периодической проверки его работоспособности и во избежание залипания золотника. Пример такого клапана показан на рис. 3.Рис. 3. Предохранительный клапан VALTEC VT.1831 с возможностью настройки и принудительным «подрывом»

Установка расширительного бака недостаточного объема или некорректный монтаж могут стать причиной неправильной работы системы отопления и даже выхода ее из строя.

Настроечное давление бака не должно быть ниже гидростатического давления на уровне центра бака более, чем на 1 м вод. ст. (0,1 бара). В противном случае уже в процессе заполнения системы полезный объем бака заполнится теплоносителем, и при последующем нагреве и расширении жидкости будет предоставлен меньший объем, чем это необходимо. Иными словами, если в баке настроечное (заводское) давление равно 1,5 бара, то заполнять систему нужно до давления на уровне центра бака, не превышающего 1,6 бара. Если по проекту в системе необходимо установить большее гидростатическое давление, то для этого, перед монтажом бака, в нем необходимо поднять давление при помощи воздушного насоса.

В двух одинаковых системах, различающихся только по типу теплоносителя, расширительный бак большего объема потребуется в той системе, где используется незамерзающий теплоноситель на основе гликоля (этилен- или пропиленгликоля), т.к. коэффициент расширения у гликолевых растворов несколько выше, чем у воды.

Таким образом, при переходе с водяной системы на систему с гликолем, возможно, потребуется замена бака на больший по типоразмеру или установка дополнительного расширительного бака.

Сигналом к тому, что система нуждается в баке большей емкости, служит частое срабатывание предохранительного клапана.

Примеры обвязки с мембранным бакам

Рис. 4. Установка расширительного бака в системе с одним котлом: 1 – расширительный бак; 2 – предохранительный клапан; 3 – циркуляционный насос; 4 – фильтр; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран; 7 – воздухоотводчик

В данном случае экспанзомат расположен на обратном трубопроводе системы, что позволяет эксплуатировать его при меньшей температуре теплоносителя, чем если бы он был установлен на линии подачи. Такое решение позволяет продлить срок службы аппарата. Подключение бака на всасывающем патрубке насоса предохраняет насос от кавитации.

Рис. 5. Установка расширительных баков в системе с несколькими котлами и автоматическим ограничением минимальной температуры воды в обратном трубопроводе (предусмотрено по одному баку на каждый котел): 1 – расширительный бак; 2 – группа безопасности (предохранительный клапан, манометр, воздухоотводчик); 3 – циркуляционный насос; 4 – трехходовой смесительный клапан; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран; 7 – гидравлическая стрелка

В данной схеме предусмотрено по одному экспанзомату на котел. Емкость каждого из них должна быть не меньше расчетной на всю систему, т.е. если по расчету ей необходим бак емкостью 80 л, то такой должна быть емкость каждого из устанавливаемых аппаратов. Это обусловлено тем, что при работе на пониженной мощности, когда выключается горелка одного из котлов, также происходит отключение соответствующего циркуляционного насоса и закрытие трехходового клапана. При этом циркуляция воды через отключенный котел отсутствует, и расширительный бак, установленный на данном котле, изолируется от остальной системы. Оставшийся в работе экспанзомат должен обеспечить компенсацию расширения теплоносителя во всем объеме системы. Это положение справедливо и при использовании двухходовых клапанов, выполняющих функцию блокировки котлов.

Рис. 6. Установка расширительного бака в системе с несколькими котлами и автоматическим ограничением минимальной температуры воды в обратном трубопроводе (один расширительный бак на всю систему): 1 – расширительный бак; 2 – группа безопасности (предохранительный клапан, манометр, воздухоотводчик); 3 – циркуляционный насос; 4 – трехходовой смесительный клапан; 5 –обратный клапан; 6 – запорный кран; 7 – гидравлическая стрелка

Мембранные баки для систем ГВС

Основное отличие мембранных баков для водоснабжения заключается в том, что вода в них не должна соприкасаться со стенками корпуса, как это допускается в системах отопления. Поэтому в них всегда применяется мембрана камерного типа (в виде мешка). Кроме того, к материалу мембраны баков для водоснабжения предъявляются повышенные требования по допустимости контакта с пищевыми жидкостями.

Расчет мембранного расширительного бака для ГВС производится по формуле 1. Подсчет объема воды в системе ведется с учетом воды, содержащейся в трубопроводах и водонагревателе или теплообменнике.

Пример установки мембранного бака для ГВС приведен на рис. 7.

Рис. 7. Установка расширительного бака в системе горячего водоснабжения: 1 – расширительный бак; 2 – предохранительный клапан; 3 – насос; 4 – фильтр; 5 – обратный клапан; 6 – запорный кран

Мембранные баки VALTEC для систем ХВС (гидроаккумуляторы)

Марка	Объем, л	D, мм	Н, мм	L, мм	Dу	Dy2
VAV 8	8	200	333		3/4
VAV 12	12	280	323		3/4
VAV 24	24	280	523		3/4
VAV 50	50	365	683		3/4
VAV 80	80	410	795		3/4
VAV 100	100	495	809		3/4	3/4x1/2
VAV 150	150	495	1079		3/4	3/4x1/2
VAO 24	24	280	297	523	1
VAO 50	50	365	382	595	1
VAO 80	80	410	427	728	1
VAO 100	100	495	517	730	1	3/4x1/2
VAO 150	150	495	517	1000	1	3/4x1/2

Номенклатура и габаритные размеры баков для отопления

Марка	Объем, л	D, мм	Н, мм	Dу
VRV 8	8	200	333	3/4
VRV 12	12	280	323	3/4
VRV 18	18	280	423	3/4
VRV 24	24	280	523	3/4
VRV 35	35	365	473	3/4
VRV 50	50	365	605	3/4
VRV 80	80	410	735	3/4
VRV 100	100	495	809	3/4
VRV 150	150	495	1079	3/4

Нормативные требования к мембранным бакам

Требование норматива	Норматив
4.34. Расширительные баки должны быть цилиндрической формы; для баков с внутренним диаметром корпуса до 500 мм должны приниматься плоские приварные или эллиптические днища, а при диаметре более 500 мм – эллиптические.	СП 41-101-95
4.35. Расширительные баки должны быть оборудованы предохранительными клапанами.
4.47. Предохранительные устройства должны быть рассчитаны и отрегулированы так, чтобы давление в защищенном элементе не превышало расчетное более чем на 10 %, а при расчетном давлении до 0,5 МПа – не более чем на 0,05 МПа. Расчет пропускной способности предохранительных устройств должен производиться согласно ГОСТ 24570.
7.2.6.1. Для компенсации температурных расширений теплоносителя в независимых системах отопления следует предусматривать расширительные баки.	СП 31-106-2002
7.2.6.2. В системе водяного отопления с искусственным побуждением циркуляции теплоносителя могут использоваться открытые или закрытые расширительные баки, располагаемые в помещении теплогенератора. Рекомендуется применять расширительные баки диафрагменного типа с тепловой изоляцией.
7.2.6.3. Требуемая вместимость бака устанавливается в зависимости от объема теплоносителя в системе отопления.
5.19. Для приема излишков воды в системе при ее нагревании и для подпитки системы отопления при наличии утечек в автономных котельных рекомендуется предусматривать расширительные баки диафрагменного типа.	СП 41-104-2000
3.4. Не допускается применять металлополимерные трубы для расширительного, предохранительного, переливного, сигнального трубопроводов.	СП 41-102-98
13.14. Водонапорные и гидропневматические баки питьевой воды, а также бакиаккумуляторы надлежит изготовлять из металла с наружной и внутренней антикоррозионной защитой; при этом для внутренней антикоррозионной защиты следует применять материалы, разрешенные Главсанэпиднадзором России. Для баков-аккумуляторов систем горячего водоснабжения тепловую изоляцию следует предусматривать по расчету.	СНиП 2.04.01-85*
13.17. Гидропневматические баки должны быть оборудованы подающей, отводящей и спускной трубами, а также предохранительными клапанами, манометром, датчиками уровня и устройствами для пополнения и регулирования запаса воздуха.
13.10. Запас воды в баках-аккумуляторах, устраиваемых в бытовых зданиях и помещениях промышленных предприятий, следует определять в зависимости от времени их заполнения в течение смены, принимаемого при числе душевых сеток: 10–20 – 2 ч; 21–30 – 3 ч; 31 и более – 4 ч.