Расширительный бак для системы водоснабжения: принцип работы и выполняемые функции, особенности расчета

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.

Сочетание высокой температуры и скачка давления привело к разрыву полипропиленовой трубы

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.

Мембранный гаситель гидроударов на коллекторе

Что это?

Даже само название говорит за себя – расширительный бак нужен для расширения всего контура обогрева дома или труб водоснабжения, по которым течет горячая или холодная вода. Дело в том, что во время нагрева жидкость увеличивается в объемах, а трубы, по которым она течет, своих физических параметров не меняют – их эластичность стремится к абсолютному нулю. А значит, давление внутри труб и всей установки будет повышаться, что может привести к повреждениям – возникают так называемые гидроудары, а в результате их – разрушение отдельных элементов установки или контуров из труб. Это касается в основном системы отопления, но и к горячему водоснабжению имеет отношение в полной мере. Какое давление воды в водопроводе многоквартирного дома, Вы можете прочитать в нашей статье.

Выбор расширительного бака для систем отопления и водоснабжения

Чтобы избежать гидроударов, инженеры придумали включать в систему небольшой резервуар, наполненный воздухом, то есть тем веществом, что, в отличие от воды, сжимается. И если давление в трубах во время нагрева воды будет увеличиваться, то благодаря этому бачку оно повысится совсем незначительно.                                                                                                   «Подбор расширительного бака онлайн, Вы можете прочитать в нашей статье».

Схема работы гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор в системе водоснабжения

Водоснабжение частного дома из скважины с использованием расширительного бака

Еще такой бак порой применяется и для создания резервного запаса холодной воды и обеспечивает поставку жидкости в любое место системы за считанные минуты. При этом средний объем емкости – около 30 л.

Мембранный расширительный бак

Для системы, обеспечивающей дом водой, чаще всего применяют баки, оснащенные мембранами. Это относительно небольшая емкость, внутри которой имеется диафрагма, изготовленная из эластичного материала и разделяющая устройство на две части – с воздухом и безвоздушную, вернее, водную. Когда система водоснабжения работает, то водная камера заполняется жидкостью и, воздействуя на мембрану, сжимает ее, уменьшая объемы части воздушной, увеличивая давление в ней. Как только давление достигнет определенного уровня, насос, нагнетающий воду, остановится. А его включение происходит, когда давление снизится до минимальных значений.

Разновидность прибора с жестко закрепленной мембраной

Такой бак позволяет обеспечить бесперебойную работу системы водоснабжения и устойчивый расход воды в любом доме, даже в многоэтажном.

На что обратить внимание при выборе?

Специалисты советуют устанавливать расширительный бак объемом 10% от объема бойлера с горячей воды: для 100-литрового бойлера нужен бак на 10 литров, 200 литров бойлер — 20 литровый бак.

Важно учитывать, что емкость меньшего объема предполагает возможность более частых скачков давления. Не стоит забывать, что в баке сохраняется вода

Этот запас может пригодиться при определенных обстоятельствах.

Подбирать бак горячего водоснабжения нужно специальный, для которого такая возможность предусмотрена конструктивно, указана в инструкции. Например, бачки отопительных систем предполагают повышенные температуры использования, но меньшие давления. Они обеспечивают перенос теплоносителя более «горячей» температуры, но давление там относительно невелико. В таких емкостях мало внимания уделяется гигиеническим характеристикам материалов. Чтобы помочь потребителю, баки делают разного цвета: голубой, синий, белый — водопровод, красный — отопление. Но лучше, чтобы избежать ошибки, внимательно читать паспорт изделия, поскольку доверять маркировке не всегда можно.

Безопасность использования расширительного бачка для воды определяется материалом мембраны и бака:

• каучук естественного происхождения — безвреден в холодной воде, но нагревать ее выше 50 градусов не стоит — возможны негативные реакции;
• каучук искусственного происхождения без последствий подходит для воды различных температур — вплоть до кипящей;
• резина (этилен-пропилен) аналогична по свойствам искусственному каучуку — обладает высокими эксплуатационными свойствами;
• сами баки чаще всего стальные.

Еще один фактор выбора бачка — производитель. Низкая цена часто может означать невысокое качество изделия и, как следствие, последующий дорогостоящий ремонт. Производитель с именем, репутацией не готов жертвовать ими, гоняясь за мимолетной выгодой. Они предлагают баки, комплектующие хорошего качества по соответствующим ценам

Прежде всего, уделите внимание материалу мембраны (см. выше), поскольку от этого зависит длительность службы бака, качество, безопасность воды

Не пустой вопрос – цена мембраны, если речь о баке со сменной резинкой.

Гидробак открытого типа

Такие конструкции считаются устаревшими, так как не обеспечивают абсолютной автономности, и может лишь увеличить период между обслуживанием. Разогретая жидкость испаряется, и ее нехватку нужно ликвидировать, периодически подливая теплоноситель, восполняя его объем. Никаких диафрагм и груш не используется. Давление в системе появляется за счет того, что открытый гидробак монтируется на возвышенности (на чердаке, под потолком и т.д.).

Естественно, никакого давления воздуха в расширительном баке открытого типа нет. При расчете учитывают, что один метр водяного столба создает давление в 0,1 атмосфер. Однако есть способ автоматизировать добор воды. Для этого устанавливается поплавок, который при опускании открывает кран, а после наполнения резервуара поднимается, и перекрывает доступ воды в бак. Но в данном случае все равно нужно контролировать работу системы.

Монтаж гидробака открытого типа

Устройство открытого типа используется все реже, так как требует постоянного вмешательства пользователя в свою работу. Открытый расширительный бак — это негерметичная емкость, которая служит для образования давления в водопроводе, аккумулирования воды, а также служит в качестве расширительной камеры.

К баку подключают: кран для слива, патрубки для рециркуляционной и подающей трубы, контрольную и переливную трубу

Бак устанавливают выше самой верхней сантехнической точки, например, на чердаке, вода в систему поступает самотеком. Каждый метр, на который поднимается устройство, увеличивает давление в водопроводе на 0,1 атмосфер.

Чтобы автоматизировать процесс обеспечения водой, бак оснащают поплавковым переключателем и устанавливают автоматическое реле, которое будет включать и отключать насос.

Емкость монтируют в непромерзаемом помещении, накрывают крышкой от пыли и мусора, укутывают стенки минеральной ватой или другим утеплителем

Конструкционные особенности

Назначение мембранного расширительного бака заключается в том, что на всех рабочих этапах устройство должно поддерживать равновесие между давлением обоих частей и при необходимости нивелировать чрезмерное давление или регулировать его перепады в отопительной конструкции. Таким образом, монтаж мембранного расширительного бака предотвращает возникновение повышенных нагрузок в контуре отопления и при аварийных ситуациях в случае выявления неисправностей.

Устройство бывает с заменяемой или несменной мембраной. В первом случае теплоноситель находится полностью в емкости гибкой мембраны и не может взаимодействовать со стальной внутренней поверхностью. Все работы, связанные с демонтажем и последующим монтажом нового изделия, выполняют через фланец, закрепляемый на болтах.

Если приобретено устройство с фиксированной диафрагмой, у него имеется внутренняя полость, состоящая из двух частей. В этом случае используется несменная диафрагменная мембрана, которая жестко зафиксирована. Выбирают мембранный бак для системы отопления непосредственно под конкретную отопительную конструкцию с учетом количества теплоносителя. Если у устройства объем окажется недостаточным, то последствия могут быть самыми негативными – часто появляются трещинки и возможна протечка воды сквозь резьбу. Кроме этого нередко в системе падает давление ниже допустимой нормы, в результате чего воздух попадает внутрь бака. Поэтому выбор устройства должен соответствовать необходимым параметрам конструкции (детальнее: «Делаем подбор расширительного бака для отопления «).

Расширительный мембранный бак для систем обогрева применяют при создании циркуляции теплоносителя закрытого типа с целью компенсации его теплового расширения в результате увеличения или уменьшения температуры жидкости, тем самым предотвращая гидравлические удары. В постоянном режиме обе камеры устройства – водяная и газовая — имеют одинаковое давление, что позволяет соблюдать герметичность системы. Такое устройство расширительного бака системы отопления проверенно временем и признано наиболее практичным.

Циркулирующая по контуру вода не содержит агрессивных газов и поэтому коррозия не приведет бак в непригодность, что позволяет эксплуатировать его продолжительное время. Напорное расширительное устройство помещают в помещении котельной, и по этой причине нет необходимости защищать его от промерзания.

Несмотря на то, что подбор бака для отопительной конструкции индивидуален, не следует забывать, что:

• начальное давление в мембранном баке для теплоснабжения, подключенном к холодному водоснабжению, должно превышать статическое давление в системе на 30-50 кПа;
• в устройстве необходимо наличие запасного количества теплоносителя для обеспечения компенсации возможных протечек.

Для защиты системы с замкнутым контуром и расширительным баком от слишком высокого давления устанавливают предохранительные клапаны.

Узоры на клумбах

Популярные производители баков

1. Баки Wester для отопления признаны одними из лучших в России для домашнего использования. Отечественный производитель выпускает вертикальные и горизонтальные модели в расчете на объем от 8 до 500 л. У них резина сделана из особо прочного термостойкого материала, выдерживающего нагревание до 100 °C. Плюс к тому, расширительный бак комплектуется сменной мембранной, что увеличивает срок эксплуатации.

Корпус изготовлен из прочной стали. Наиболее тяжелые бочки оснащены опорами. Гарантия распространяется на 3 года. Цена Wester WRV 80,наиболее востребованной модели, — около 2 500 рублей.

2. Следующая интересная марка – Reflex германского производителя. Отличается высокой прочностью и продолжительным сроком эксплуатации – до 12 лет. Расширительный бак Reflex для отопления любой модели изготовлен по знаменитой технологии династии Крупп, прославившиеся высококачественной сталью.

Объемы – самые различные: от 8 до 1 000 л. Бак оснащен сменной мембраной, рассчитанной температуру до 70 °C. Стоимость этой линейки от 1 520 рублей.

3. Очень часто встречается в продаже серия китайского производителя Zilmet CAL-PRO. На рынке предлагаются баки с емкостью от 4 до 900 л. Их корпус, сделанный из углеродистой стали, либо окольцован, либо соединен сваркой. Мембрана изготовлена из синтетического каучука. Прибор может работать при температуре от – 10 до 100 °C.

Стоимость мембранной расширительной емкости серии CAL-PRO для отопления начинается от 1 170.

Как выбрать для дома

При нагревании до 70-90 °C вся вода увеличивается в объеме на 4-5 %. Без буфера она создает высокое давление в трубах, из-за которого они могут лопнуть. Поэтому правильный выбор мембранного бака для отопительной системы очень важен. Его следует делать исходя из того, что расширитель должен взять на себя весь лишний объем жидкости. Поэтому перед покупкой необходимо верно рассчитать это количество, а ещё лучше проконсультироваться у проектировщиков.

Также желательно следить, чтобы бак был изготовлен из высококачественных материалов, иначе он просто не выдержит нагрузок.

Очень часто неопытные или недобросовестные продавцы-консультанты пытаются продать клиентам устройства, предназначенные для водоснабжения вместо требуемых, полагая, что разницы между ними практически нет, разве что в цвете (синий и красный). На самом деле, гидроаккумуляторы применяются в системах отопления разве что по недосмотру. В этом случае, так как их резина не предназначена для того, чтобы выдерживать нагревание, они быстро выходят из строя.

Краткая инструкция по установке своими руками

1. Для начала необходимо определиться с расположением прибора. По инструкции расширительный бак можно устанавливать в любом месте системы отопления, но во избежание резких скачков давления лучше поместить его сразу за циркулярным насосом.
2. Ставить прибор надо так, чтобы оставался доступ к воздушному клапану, сливному крану, запорной арматуре и другим важным деталям.
3. Во время монтажа в помещении должно быть не ниже 0 °C. Предохранительный клапан необходимо ставить по ходу течения.
4. В самой установке нет ничего сложного, надо лишь следовать инструкции и использовать надлежащие инструменты, в частности ключ для металлопластиковых труб и разъемов. Патрубок должен совпадать с трубопроводом.
5. Баки с большой емкостью необходимо крепить на дополнительные кронштейны. Для этого сначала размечают место, затем сверлят отверстие и прикрепляют подвесы анкерными болтами.
6. После того, как оборудование закреплено, к нему подводят трубу так, чтобы она не мешала и не оказывала давление на бак.
7. Затем монтируется редуктор давления, он должен быть установлен после счетчика.
8. Если все сделано верно, можно приступать к наладке – закачать воздух и воду, наблюдая за давлением. Когда оно будет уравновешено, можно начинать включать отопление.
9. Монтаж бака в многокотельной системе лучше доверить специалистам, которые прошли тестирование и получили соответствующую лицензию.

Цены по Москве

Купить мембранный расширительный бачок можно по ориентировочной стоимости, указанной в таблице.

Конструкция

Расширительный бак обеспечивает надежное, продолжительное функционирование системы водоснабжения. Существует большой выбор устройств. Чтобы понять, что нужно вам, следует хотя бы некоторым образом представлять, как устроен, работает бак. Назначение расширительного бачка — поддержание рабочего давления. Используют бак с похожей на грушу мембраной (диафрагмой) из резины. Она разграничивает емкость по частям: воздушная-водная. Камера для воды под действием электронасоса заполняется жидкостью после начала эксплуатации системы, нагретая вода продавливает мембрану. Вследствие этого воздушная часть сокращается — происходит регулировка давления. Больше давление в трубопроводе — больше воды в баке. При остывании — уменьшении объема жидкости мембрана под давлением газа или воздуха выгоняет воду из бачка. Уровень давления обычно отслеживается по манометру. Это помогает контролировать, регулировать работу системы, установив необходимые границы давления.

Другие возможные детали расширительного бака: фланец, ниппель, соединения, компенсатор гидродинамического удара, разделительный стакан, сигнализатор разрыва мембраны, различная арматура, монтажные кронштейны, скобы.

• защищает водопровод от гидроудара, который может быть вызван скачками напряжения или проникновением воздуха;
• под давлением остается определенный объем воды (минимальный бак – 10% от объема бойлера – 10-20 л);
• предохраняет насос от повышенных нагрузок, поломки.

Виды расширительных баков для воды

Расширительный бак для воды является одним из основных компонентов системы водоснабжения. Традиционно различают два основных вида расширительных баков для воды: открытого и закрытого (мембранный) типа. Рассмотрим их детальнее.

Расширительный бак открытого типа. Представлен емкостью, соединенной особым образом с системой подачи воды. Водяные баки подобного типа обычно размещают в верхней точке здания (чаще всего на чердаке), поскольку они громоздкие, не имеющие эстетичного вида и не герметичные. Чтобы минимизировать потери тепла через стенки водного бака открытого типа, их часто теплоизолируют.

Мембранный расширительный бак для воды

Мембранный расширительный бак для воды. Наиболее часто используемый в жилых помещениях вариант. Представлен герметичной емкостью в виде капсулы, выполненной из металла. Ее внутренняя полость разделена на две части термоустойчивой резиновой мембраной. В результате образуется две полости: жидкостная и воздушная. В воздушном отсеке находится клапан, предназначенный для спускания лишнего воздуха при значительном повышении давления.

Традиционные модели римских штор

Устройство и принцип работы

Конструкция и принцип действия устройства становятся ясны уже из названия «мембранный бак».

Представляет он, герметично закрытую металлическую емкость, которая разделена на 2 камеры эластичной мембраной.

В одной из них – пневмокамере, содержится воздух или газ под давлением. В другую гидрокамеру поступает теплоноситель (про пластиковые резервуары для воды написано здесь).

Работает устройство следующим образом:

• в состоянии равновесия, давление воздуха в пневмокамере компенсирует давление жидкости в системе отопления, объем гидрокамеры и теплоносителя в ней минимальны;
• при увеличении давления жидкости в системе (в том числе, и при нагревании) увеличивается давление в гидрокамере, куда начинает поступать избыток теплоносителя;
• за счет эластичности мембраны происходит уменьшение объема пневмокамеры, сопровождающееся ростом давления газа в ней;
• как только увеличение давления в пневмокамере скомпенсирует рост давления в гидрокамере система снова приходит в равновесие.

При уменьшении давления теплоносителя в магистралях системы отопления протекают обратные процессы.

Сжатый в пневмокамере воздух (газ) расширяется, вытесняя жидкость из гидрокамеры в систему до тех пор, пока разница давлений не будет скомпенсирована.

Такая герметичная конструкция исключает контакт теплоносителя с воздухом, что существенно снижает вероятность развития коррозионных процессов не только в самом баке, но и в других элементах системы отопления – котлах, трубопроводах и т.д.

Кроме того, экспанзоматы (герметичные расширительные баки) в соответствии с СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» комплектуются предохранительными клапанами (клапанами безопасности), которые позволяют ограничить максимальное давление в системе на допустимом по условиям эксплуатации уровне.

За счет этого, расширительный бак выполняет функции устройства защиты для элементов отопительной системы.

Особенности конструкции

Для начала стоит упомянуть о том, что все аппараты подобного типа имеют существенные конструктивные различия, поэтому путать их между собой не стоит. А вот принцип функционирования мембранного бачка одинаков, в не зависимости от его конструктивных особенностей. Внутри устройства обязательно будет находиться грушевидная прорезиненная мембрана (может иметь цилиндрическую форму). Может встречаться как в виде груши, основание которой будет прикреплено к патрубку входа воды, так и в виде диафрагмы (условно деля имеющееся пространство на две равные части).

Основные отличия между емкостями заключается в том, что мембранные заполняются теплоносителями, которые контактируют со стенками резервуара. А вот для тех бачков, которые используются для водоснабжения, теплоноситель никогда не будет соприкасаться со стенками. Особенно дорогостоящие модели даже оснащены автоматическими устройствами, которые будут регулярно проводить промывку груши. Столько необычное устройство является неотъемлемой частью оборудования, которое отвечают за поставку питьевой воды. Также к отличительным особенностям можно отнести и материал, который используется для изготовления бачков для воды:

• они могут быть изготовлены из привычной пищевой резины;
• способные выдержать давление большее, нежели в устройствах, которые предназначены для отопления.

Лучше остальных адаптированы под высокие температуры груш. Принцип функционирования достаточно прост – под воздействием внешних факторов емкость будет наполняться водой, что приведет к растяжению мембраны до установленных пределов. Другая сторона груши не допустит того, чтобы воздух попал во втору половину, которая будет находиться под определенным давлением. Для того, чтобы в бачке присутствовало оптимальное давление, дополнительно устанавливается золотник. В момент, когда прекращается воздействие внешних факторов  давление трубопровода снижается (теплоноситель остывает), мембрана начинает потихоньку выталкивать жидкость обратно.

Преимущества баков закрытого типа

Важно! Мощность котла и объем используемой жидкости влияет на объем бака, монтаж которого осуществляется при создании отопительной системы в загородных домах. В отличие от открытых, баки закрытого типа обладают массой преимуществ:. В отличие от открытых, баки закрытого типа обладают массой преимуществ:

В отличие от открытых, баки закрытого типа обладают массой преимуществ:

Два вида закрытых расширительных баков.

• высокая надежность, безопасность и экономичность;
• отсутствие необходимости добавления теплоносителя в отопительную систему;
• исключение вероятности образования воздушных пробок благодаря отсутствию давления в верхней точке системы;
• возможность установки в любом месте в доме;
• отсутствие вероятности выливания воды за пределы бака, что позволяет больше не беспокоиться о повреждении отделки стен и полов;
• отсутствие контактирования теплоносителя с воздухом, благодаря чему полностью исключается испарение теплоносителя. За счет этого радиаторы и трубопровод не подвержены окислению, а значит, срок службы такой системы отопления будет намного больше.

Какими бывают расширительные баки?

В зависимости от мембраны расширительные бачки делятся по типам. В первом мембрана сменная — при необходимости эту самую уязвимую деталь можно вынуть, чтобы заменить новой. Бак этого типа отличается также тем, что вода находится внутри мембраны, то есть не соприкасается с внутренними стенками. Решение защищает металл от разрушения, а воду от случайного загрязнения, порчи, запаха, что положительно сказывается на ее гигиенических качествах, продлевает время службы агрегата.

В баках второго типа мембрана фиксируется строго в одном месте, извлечь ее невозможно. Такая мембрана не заменяется. Ее повреждение повлечет необходимость замены бака, что потребует дополнительных затрат, часто — непредвиденных. Другой недостаток таких баков — непосредственный контакт воды со стенками емкости, что влияет на состояние металла, коррозирует его. Чтобы избежать этого, стенки бака изнутри покрывают специальным составом, хотя такая защита не обеспечивает исключительную долговечность аппарата.

Баки бывают горизонтальной или вертикальной компоновки — выбор определяется выбранным местом установки.

Расчет объема расширительного бака

Обеспечить стабильную работу системы отопления несложно, главное правильно подобрать объем компенсационного резервуара. Расчет объема экспанзомата должен производиться с учетом самого интенсивного режима работы газового котла. При первых запусках отопления температура воздуха еще не очень низкая, поэтому оборудование будет работать со средней нагрузкой. С приходом морозов вода прогревается сильнее и ее количество увеличивается, требуя больше дополнительного места.

Рекомендуется подбирать бак вместительностью не менее 10-12% от всего количества жидкости в системе отопления. Иначе бачок может не справиться с нагрузкой

Самостоятельно рассчитать точную вместительность расширительного бака можно. Для этого сначала определяют количество теплоносителя во всей системе отопления.

Способы расчета объема воды в системе отопления:

1. Полностью слить теплоноситель из труб в ведра или другую емкость, чтобы можно было посчитать литраж.
2. Залить воду в трубы через водосчетчик.
3. Суммируют объемы: вместительность котла, количество жидкости в радиаторах и трубах.
4. Расчет по мощности котла – мощность установленного котла умножают на 15. То есть, для котла 25 кВт нужно будет 375 литров воды (25*15).

После того, как количество теплоносителя посчитано (пример: 25 кВт*15=375 литров воды), рассчитывают объем расширительного бака.

Методов много, но не все они точные и количество воды, вмещающейся в систему отопления может быть значительно больше. Поэтому объем расширительного бака всегда подбирается с небольшим запасом

Методики вычисления довольно сложные. Для одноэтажных домов используют следующую формулу:

Объём расширительного бака = (V*E)/D,

Где

• D – показатель эффективности бака;
• Е – коэффициент расширения жидкости (для воды – 0,0359);
• V – количество воды в системе.

Показатель эффективности бака получаем по формуле:

D = (Pmax—Ps)/(Pmax +1),

Где

• Ps=0,5 бар – это показатель давления зарядки расширительной емкости;
• Pmax – максимальное давление отопительной системы, в среднем 2,5 бар.
• D = (2,5-0,5)/(2,5 +1)=0,57.

Для системы с мощностью котла 25 кВт потребуется расширительный бак объемом: (375*0,0359)/0,57=23,61 л.

И хотя в двухконтурном газовом котле уже имеется встроенный резервуар на 6-8 л, но, глядя на результаты расчетов, понимаем, что стабильного функционирования системы отопления без монтажа дополнительного расширительного бака не получится.