Тиск у розширювальному баку для опалення. Розширювальний бак відкритого типу. Вибираємо розширювальний бачок.

Зміна температури змінює об'єм теплоносія, що загрожує небезпечними наслідками.

Підтримка стабільних характеристик теплоносія в системах опалення необхідна для їхньої тривалої безаварійної експлуатації.

З цією метою в таких системах застосовуються різні пристрої, один з яких – мембранний розширювальний бак.

Навіщо він потрібен

Практично, всі теплоносії для систем опалення являють собою рідини, що слабо стискаються.

Відповідно, виникає необхідність використання стабілізуючих пристроїв — мембранних розширювальних баків для системи опалення (), здатних прийняти частину рідини при збільшенні обсягу і тиску, і повернути її в контур циркуляції при зниженні цих показників.

Для компенсації обсягу теплоносіяу системі при зміні температури застосовують розширювальні баки.

Серед них розрізняють 2 види пристроїв:

1. відкриті;
2. закриті (герметичні);

Відкриті розширювальні бакинабули широкого поширення, але поступово поступаються місцем в системах опалення герметичним, оскільки мають ряд недоліків:

• додаткові витрати на встановлення, оскільки вони монтуються у верхній точці системи, щоб створити необхідний рівеньнадлишковий тиск;
• втрати теплоносія через природне випаровування, і, як наслідок, необхідність постійного контролю рівня рідини та її доливання;
• небезпека розвитку корозійних процесів у системі з допомогою постійного контакту нагрітого теплоносія з киснем повітря.

Герметичні розширювальні баки таких недоліків позбавлені.

Пристрій та принцип роботи

Конструкція та принцип дії пристрою стають зрозумілими вже з назви "мембранний бак".

Представляє він герметично закриту металеву ємність, яка розділена на 2 камери еластичною мембраною.

В одній із них – пневмокамері, міститься повітря чи газ під тиском. В іншу гідрокамеру надходить теплоносій (про пластикові резервуари для води написано).

Працює пристрій наступним чином:

При зменшенні тиску теплоносія у магістралях системи опалення протікають зворотні процеси.

Стиснене в пневмокамері повітря (газ) розширюється, витісняючи рідину з гідрокамери в систему доти, доки різниця тисків не буде компенсована.

Така герметична конструкція виключаєконтакт теплоносія з повітрям, що суттєво знижує ймовірність розвитку корозійних процесів не лише в самому баку, а й в інших елементах системи опалення – казанах, трубопроводах тощо.

Крім того, експанзомати(герметичні розширювальні баки) відповідно до СП 41-101-95 «Проектування теплових пунктів» комплектуються запобіжними клапанами (клапанами безпеки), які дозволяють обмежити максимальний тиск у системі на допустимому за умовами експлуатації рівні.

За рахунок цього розширювальний бак виконує функції пристрою захисту для елементів опалювальної системи.

До переваг балонних мембран відносяться:

• широкий діапазон робочих тисків, При яких допускається застосування герметичного розширювального бака;
• можливість заміни мембрани, завдяки якій, ремонт пристрою (про ручний труборіз для пластикових трубнаписано) стає швидше і обходиться дешевше;
• простота завдання мінімального (настроювального) тиску для будь-якої системи.

Модельні ряди баків, що випускаються виробникамизі змінними мембранамиохоплюють широкий діапазон як тисків, а й обсягів.

Як працює розширювальна судина?

Однак, коли в системах опалення постійно надходить вода, в систему все частіше додається кисень, що призводить до корродування. металевих труб. Компенсаційна судина забезпечує ідеальну компенсацію тиску в гідравлічних системах. Розрізняють судини з гнучкою мембраною без мембран. Розширювальна судина з діафрагмою розділена на дві області: одну з газонаповненням, так званий газовий простір, з водного боку - так званий водний простір. Мембрана не призводить до дифузії газу у воду.

При цьому, доступні пристрої різного виконання, для горизонтальної та вертикальної установки, З кріпленням на будівельні конструкції або установки на ніжках, що істотно збільшує гнучкість проектування систем опалення.

Як правильно вибирати

Правильний вибір розширювального бака є одним із завдань, вирішення якого забезпечить безпеку експлуатації системи опалення, загалом.

На відміну від води, газ може бути стиснутий, тому посудина розширення тиску може поглинати тиск. У разі втрати тиску на боці води тиск газу гарантує, що вода розширення буде повернена до системи. Якщо судини немає мембрани, їх також називають відкритими системами. Потім пристрої встановлюються у верхній частині схеми, наприклад, на горищі. Якщо температура надто висока і тиск збільшується, вода вивантажується в систему каналів. Ці відкриті системитепер майже не використовуються та замінені мембранними розширювальними судинами.

При виборі мембранного розширювального бакаслід звертати увагу на такі характеристики:

Головною характеристикою, за якою здійснюється вибір бака, є його обсяг.

Розрахунок оптимального обсягу

У деяких джерелах зустрічається рада щодо вибору об'єму розширювального бака в межах 10% загального об'єму теплоносія в системі опалення.

Розширювальні баки в системах опалення

Тільки коли максимальний діапазон завжди має надлишковий тиск, можна запобігти кип'ятінню сонячної рідини під час роботи. Це запобігає утворенню бульбашок пари, які можуть зменшити або перервати потік у колекторах. Система робочий тиск у насосної станціїмає бути на рівні 0, 8 до 1, 5 бар плюс 0, 1 бар на метр статичної висоті між манометром на насосній станції та самою високій точціустановки. Систему слід очищати без повітря. Тим не менш, після запуску все ще є повітря, пов'язане з рідиною.

Такий метод визначення місткості розширювального бака базується на тому, що коефіцієнти теплового розширення теплоносія навіть при вмісті гліколю до 90% і нагріванні до 100 градусів не перевищують величини 0,08.

Однак, цей варіант розрахунків не враховує тискуу системі може давати значні похибки.

Тому тиск наповнення має бути дещо вищим. Хороша ідея- встановлення теплоізоляційної петлі, яка запобігає нагріванню судини. Оскільки агенти антифризу води мають більш високу в'язкість та щільність, слід очікувати більшого падіння тиску при проходженні системи. Для розрахунку надбавок є графіки коефіцієнта теплопередачі та відносного падіння тиску порівняно з чистою водою.

Ці криві та інші фізичні дані перебувають у технічних проблемах виробників. Крім того, суміш вода-гліколь має вищий коефіцієнт розширення проти води, що необхідно враховувати при розрахунку розширювальної судини. Також відомий як судина для вирівнювання тиску або мембранна розширювальна судина, розширювальна судина має функцію діяти як подушка при зміні об'єму води. Об'єм води зменшується зі зниженням температури та збільшується зі збільшенням температури.

Точніший метод розрахунку необхідного об'єму мембранного бака використовує співвідношення:

• V = C * Bt / (1 - (Pmin / Pmax)).

У цьому виразі:

Об'єм теплоносія в системі визначаєтьсяз урахуванням її вузлів. Цей параметр можна отримати з проектної документації на опалення.

Оскільки воду не можна стискати, тиск, що виникає внаслідок зміни температури, має підтримуватись постійним. Це саме те, що має забезпечити розширювальну судину. Без такої розширювальної посудини тиск води з урахуванням малої пропускної спроможностітрубних матеріалів призведе до руйнування судин високого тиску та трубопроводів. Зрештою, водопровідні трубинедостатньо гнучкі, щоб враховувати зміни обсягу води. Для несжимаемих середовищ, таких як вода, вода повинна подаватися при низькому тиску, а вода вивантажується при високому тиску.

Якщо ж вона недоступна, і визначити точну величину показника важко, можна вдатися до орієнтовного розрахунку.

Суть його полягає в тому, що об'єм теплоносія в опалювальні системи, Прямо, пов'язаний з опалювальної потужністю - на кожен кВт припадає близько 15 л рідини.

Коефіцієнт теплового розширеннярідини визначається її складом — найчастіше, у системах опалення приватних будинків та квартир використовується вода, але не виключено і додавання до неї гліколей для покращення характеристик.

Однак у разі систем опалення постійна подача води призведе до збільшення проникнення кисню в систему, що, своєю чергою, призведе до більш швидкої корозії труб. Розширювальна судина забезпечує рівномірний тиск і допомагає захистити судини високого тиску та трубопроводи у гідравлічній системі.

Таким чином, розширювальна судина регулює тиск

Експлуатація такого судна надзвичайно зручна і проста в той самий час. Важливу роль у цьому випадку приділяється мембрані, яка знаходиться всередині розширювальної судини. Це відокремлює водяний простір від газового простору. За мембраною знаходиться азот, який стискається або декомпресується залежно від відношення тиску, що діє на мембрану опалювального контуру. Якщо в опалювальному контурі відбувається дуже високе підвищення температури води, то азот розширюється і натискає на мембрану.

Крім того, цей коефіцієнт залежить від температури теплоносія.

Знайти необхідні величини можна в , які наводяться у спеціальній літературі або на відповідних інтернет-ресурсах.

Максимальний тиск у системівизначається мінімальною з величин, допустимих для різних вузлів. Саме на неї налаштовується запобіжний клапан.

Це, у свою чергу, стискає газ так, що вирівнювання тиску здійснюється пропорційно до обсягу. У розширювальній посудині розрізняються типи з гнучкою мембраною та без неї. Мембрана запобігає розповсюдженню газу у воді. Перевага тут у тому, що нагрівальні та сонячні колектори не вимагають регулярного технічного обслуговування. Якщо розширювальна судина немає мембрани, також згадується відкрита система. У цьому випадку пристрій встановлюється у найвищій точці схеми, наприклад, на горищі.

Розрізнення відкритих та закритих систем

Якщо підвищення тиску через надмірні температури призводить до переповнення, вода вивантажується в систему каналів. Нарешті відкриті системи не можуть бути закриті, тому вони оснащені лінією безпеки. У останні рокивідкриті системи дедалі частіше замінюються мембранними розширювальними судинами та майже ніколи не використовуються сьогодні. Через їх високу сприйнятливість до корозії вони значно менш схильні до закритих судин розширення діафрагми. Тому вони зустрічаються майже виключно у старих опалювальних системах.

Настроювальний (мінімальний) тиск бака відповідає початковому тиску в системі опалення при холодному теплоносії.

Для більшості пристроїв існує можливість його точного регулювання штатними засобами (травлення повітря з бака або його накачуванням звичайним насосом).

Тиск у бакуможна контролювати при встановленні на нього манометра.

Отримані в результаті розрахунку значення дають збільшення обсягу теплоносія у системі при його нагріванні.

Бак вибирають за розрахунковим значенням, з урахуванням коефіцієнта заповнення, округляючи його у велику сторону.

Коефіцієнт заповнення бака залежить від початкового та максимального тиску і може бути знайдений за таблицями, які надають виробники пристроїв або таблицям у довідковій літературі.

Вимоги, яких необхідно дотримуватися під час встановлення

Установка розширювального бака – завдання не складне (для пристроїв для кріплення сантехнічної арматури та трубопроводів написано). Виконати всі роботи можна власними силами.

Однак, при цьому необхідно виконувати деякі обов'язкові вимоги:

Важливо! Баки великих об'ємів (більше 30 л), як правило, встановлюються не на конструкції. Більшість таких пристроїв мають ніжки для установки для підлоги.

Основна несправність, яка може виникнути в процесі експлуатації мембранного бака – пошкодження мембрани (який купити ланцюговий труборіз для демонтажу написано).

У баках, де використовується фланцеве кріплення, Заміна пошкодженої мембрани не викликає труднощів.

Для цього випливає:

• зупинити роботу системи опалення;
• демонтувати бак;
• відгвинтити кріпильні болти на фланці та витягнути пошкоджену мембрану;
• злити з бака;
• встановити нову мембрану;
• зібрати бак (про клуп для нарізки різьблення на трубах прочитайте ).

Після збирання, в бак закачують повітря (газ), встановлюючи в ньому необхідну величину тиску налаштування.

Після цього бак монтують у системі опалення та здійснюють її запуск.

Важливо! Для збереження працездатності розширювального бака необхідно уникати перекосу мембрани при встановленні (або її зісковзування).

Для цього слід забезпечити рівномірний притиск при затягуванні болтів на фланці.

Необхідно відмовитися і від використання герметиків, які знижують тертя між мембраною та корпусами, що може призвести до її зісковзування.

Принцип роботи мембранного розширювального бака в системі опалення наочно показаний у пропонованому відеоролику.

Для будь-якої закритої системиопалення необхідно передбачити пристрій компенсації розширення теплоносія. Це необхідно для збереження цілісності труб, радіаторів та теплообмінника котла. Крім стандартного повітровідвідника обов'язково монтуються мембранні баки для систем опалення: установка, розрахунок, принцип роботи яких безпосередньо впливають на ефективність нагріву житлового будинку.

Призначення та особливості мембранних баків для опалення

Спочатку необхідно дізнатися про функціональні якості цього пристрою. При нагріванні води в трубах відбувається природне розширення та підвищення тиску. Якщо значення перевищує нормовану величину, необхідний механізм стабілізації. Саме для цього призначені мембранні баки для систем опалення, які можуть відрізнятися за технічними і конструктивними характеристиками.

Вони є герметичну ємність, розділену на 2 області - водяну і повітряну камери. Між ними розташовується еластична мембрана. Для підключення водяний передбачений відповідний патрубок, а повітряній камері розташовується система нагнітання тиску. Принцип роботи розширювального мембранного бака для системи опалення полягає у збільшенні корисного об'єму внаслідок усунення еластичної мембрани у бік повітряної камери. Для цього необхідно підключити водяний патрубок до опалювальної труби, а в повітряній камері створити тиск, величина якого не повинна перевищувати номінальний для системи опалення.

Установка мембранного бака в системі опалення має такі переваги:

• Автоматична стабілізація критичного розширення теплоносія;
• відсутність втрат води за рахунок випаровування;
• Можливість встановлення як для системи з дистильованою водою, так і антифризом;
• Простий монтаж та заміна мембрани при перевищенні терміну її експлуатації.

Але як правильно підібрати мембранний бак для опалення, принцип роботи якого є настільки простим? Для цього спочатку необхідно ознайомитись з його різновидами.

Мембранний бак для опалення за принципом роботи схожий на аналогічний для системи водопостачання. Але конструкція останнього не розрахована на високу температуру. Виробники маркують їх синім кольором, а опалювальні – червоним.

Види мембранних баків

На перший погляд, конструкція пристрою досить проста. Однак для різних систем нагрівання зі специфічними технічними характеристикамислід підбирати правильну модель розширювального мембранного бака для опалення. Розглянемо найбільш популярні моделі, які можна встановлювати як у побутовій, так і у промисловій системі.

Фіксований бак

Їх особливістю є те, що мембранний бак для опалення за інструкцією не є розбірною. тобто. еластична мембрана не може бути демонтована та замінена на нову. Незважаючи на такий, здавалося б недолік, ці моделі мають одну істотну перевагу – доступну вартість. Саме тому вони встановлюються для невеликих систем опалення із відносно стабільним тиском у трубах. Найчастіше розрахунок мембранного бака для опалення має на увазі постійний показник тиску в повітряній камері, який виробник вказує додатково. Але якщо є можливість перевищення критичного показника розширення теплоносія — необхідно встановлювати інший тип конструкції.

Фланцеві зі змінною мембраною

Для встановлення нової мембрани у конструкції передбачений фланець, на якій вона монтується. Таким чином, можна регулювати об'єм мембранного бака для опалення, встановлювати еластичні примочки з різними показниками пружності. Подібні моделі монтуються для систем опалення з великою ймовірністю перевищення тиску у трубах. Насамперед це стосується твердопаливним котлам, де неможливе оперативне регулювання рівня нагрівання води. Баки можуть виготовлятися горизонтального та вертикального типу. Для заміни мембрани необхідно зняти фланець, демонтувати стару та на її місце встановити нову. Найбільш популярним виробником подібних моделей є компанія Wester, мембранний бак для опалення, який можна зустріти і в приватному будинку, і в системі нагріву виробничого цеху.

Корисний об'єм мембранного опалювального бака залежить від форми. Для великих систем краще вибирати циліндричні конструкції, а плоскі моделі будуть оптимальні для опалення з малою протяжністю труб.

Розрахунок мембранного бака

Однак вибір конструкції не є єдиним параметром мембранних мембран для системи опалення. Важливою величиною є об'єм в одній камері, а саме коефіцієнт її заповнення. Правильний розрахунок мембранного бака для опалення неможливий без наступних параметрів:

• Загальний обсяг теплоносія в системі — С. Як відомо, зі шкільного курсу фізики при підвищенні температури на кожні 10 градусів рідина збільшується на 0,3%. Саме це насамперед вплине обсяг заповнення бака;
• Максимальне та мінімальне значення тиску в системі. Найчастіше критичне значення вбирається у 5 атм;
• Коефіцієнт заповнення (Кзап). Вона безпосередньо залежить від показників тиску у трубах. У таблиці можна знайти необхідне значення певного мембранного бака. В інструкції виробник вказує номінальну величину коефіцієнта заповнення.

Також слід враховувати коефіцієнт розширення води Е, який дорівнює 0,034 при 85°С. Далі розрахунок виконується за такою формулою. Припустимо, що загальний об'єм системи опалення становить 410 л, мінімальний тиск дорівнює 1 атм, а максимальний – 3,5 атм. Коефіцієнт заповнення тоді дорівнюватиме 0,55, а корисний обсяг бака дорівнює.

Це оптимальна розрахункова величина об'єму мембранного бака для опалення. У разі потреби вона може бути змінена у бік збільшення, але не більше ніж на 15%.

Точний розрахунок об'єму мембранного бака для опалення рекомендується робити лише після ознайомлення з інструкцією виробника. У ній наведено всі необхідні дані для обчислень, а також можливі похибки та відхилення.

Етапи встановлення бака

Для кваліфікованої установки мембранного бака у систему опалення необхідно, щоб приміщення відповідало експлуатаційним умовам. Температура в ньому не повинна опускатися нижче 0 градусів за стабільного показника вологості. Потрібно визначити місце монтажу, оскільки системі властиві перепади тиску під час її запуску. Тому не рекомендується встановлення розширювальних мембранних баків для опалення одразу після котла на вихідній трубі.

Наступним критерієм є відсутність завихрення потоків води, які можуть симулювати перевищення тиску. Найкраще монтувати мембранні баки для систем опалення на зворотній трубі перед циркуляційним насосом. Технологія установки полягає у виконанні наступних етапів:

• Врізання в трубопровід. Зазвичай діаметр патрубка розширювального бака становить 3/4. Тому у зворотній трубі потрібно встановити відповідний канал з різьбленням;
• Установки не повинні перешкоджати предметам або елементам системи. Зовнішнє механічне навантаження на бак виключається;
• Як прокладки найкраще використовувати паронітові моделі, так як вони добре витримують тиск і високі температури;
• Мембранний розширювальний бак для опалення обов'язково комплектується повітряним клапаном. Він необхідний для стабілізації та регулювання тиску повітряної камери.

Щоразу при запуску закритої системи опалення на мембрану впливатиме підвищений показник тиску. Тому рекомендується не рідше 1 разу на 2 роки перевіряти стан та у разі потреби виконувати її заміну.

Це типова схема установки, яка не враховує особливостей конкретної системи опалення та її складових елементів. Під час монтажу слід уникати частих помилок, які можуть спричинити неправильне функціонування баків мембрани для систем опалення. Насамперед - встановлення максимального значення тиску в повітряній камері. Вона має бути меншою за розрахунковий критичний на 10-15%. В іншому випадку мембрана не розширюватиметься у бік камери, що призведе до пориву труб та виходу з ладу радіаторів опалення. Щоб уникнути цього, необхідно встановити манометр, що рекомендує компанія Wester, чиї мембранні баки для опалення характеризуються високою надійністю.

Для встановлення мембранного бака в систему опалення необхідно переконатися у відсутності такого в опалювальному котлі. Якщо його обсягу буде недостатньо за розрахунками – можна монтувати додатковий бак.

Насамперед необхідно визначитися з конструкцією мембранного розширювального бака, призначеного для опалення. Якщо не очікуються критичні стрибки тиску, загальний об'єм теплоносія малий – можна вибрати недорогу модель фіксованого типу. У всіх інших випадках необхідні мембранні баки для систем опалення розбірного типу, так як набагато дешевше поміняти еластичну мембрану, ніж всю конструкцію. Крім цього, при виборі слід враховувати такі фактори:

• Товщина металу. Вона має становити не менше 1 мм;
• Захисне внутрішнє та зовнішнє покриття. Оскільки всі мембранні баки, розраховані для систем опалення, виготовляються з металу — корозійні процеси не повинні вплинути на їх цілісність;
• Зменшення теплових втрат завдяки додатковому ізоляційному шару. Відносно великий об'єм водяної камери може негативно зашкодити зниженню температури води в трубах. Якщо в конструкції не передбачений теплоізоляційний шар, його можна зробити самостійно, використовуючи спінений поліетилен або аналогічний матеріал;
• Звертати увагу на конструкцію. За інструкцією мембранний бак для опалення може бути горизонтальним або вертикальним. Встановлення в іншому положенні заборонено.

І найголовніше — слід набувати моделей лише перевірених виробників. До них можна віднести розширювальні баки для опалення компанії Wester. Поряд із нею хорошими показниками якості характеризується продукція компаній Zilmet (Італія), Aquasystem (Італія) та Sprut (Китай). Їхня середня вартість становить від 2 до 5 тис. рублів залежно від обсягу.

Незважаючи на хороші експлуатаційні якості, додатково до розширювальних мембранних баків системи опалення встановлюється спускний запобіжний клапан. Якщо значення тиску в трубах перевищить критичне навіть для розширювального бака, то клапан видаляє надлишки води.