Мембранний розширювальний бак: 9 актуальних питань щодо вибору та монтажу

Як влаштований і для чого необхідний мембранний розширювальний бак? Як підібрати його оптимальний обсяг? В якій точці системи опалення, і в якому становищі його встановлюють? У своїй статті я збираюся відповісти на ці та деякі інші питання.

Знайомтеся: наш герой.

Навіщо це потрібно

Для чого потрібен розширювальний бак?

При нагріванні вода, як і будь-які інші середовища, збільшується в об'ємі. Скажімо, при підвищенні її температури з 0 до 100 С при незмінній масі рідини займаний їй обсяг зросте на 4,33%.

Зміна обсягу води при нагріванні.

У замкнутому опалювальному контурі збільшення обсягу теплоносія виллється в зростання тиску, причому, оскільки вода практично нестислива, в дуже помітне зростання. Без урахування пружності стінок труб і радіаторів тиск буде рости на 3 атмосфери на кожен градус, що швидко виведе параметри контуру за межу міцності будь-якого матеріалу.

На практиці з урахуванням деформацій труб для мідних і сталевих трубопроводів зростання тиску становить в середньому 2,2 кгс / см2 / С, для пластикових і металопластикових – 1,2 кгс / см2 / С.

Пружність поліпропіленових труб частково компенсує розширення води.

Ситуація ускладнюється використанням незамерзаючих теплоносіїв. Ось таблиця залежності температурного розширення від змісту пропиленгликоля в воді:

Пропіленгліколь змішується з водою, знижуючи температуру її кристалізації.

Функція розширювального бачка – вмістити надлишковий обсяг води або антифризу при їх нагріванні.

обмеження

В яких випадках мембранний бак не потрібен?

Відкриті системи комплектуються відкритими розширювальними бачками. Надмірний тиск у них відсутня; бак служить не тільки в якості ємності для розширення теплоносія, а й в ролі повітрявідводчика, а при закипанні води в контурі – і запобіжного клапана.

Відкритий опалювальний контур. Циркуляція теплоносія – примусова.

Крім того, багато котли (в першу чергу електричні) представляють собою, по суті, повноцінні міні-котельні: і розширювальний бак, і циркуляційний насос, і група безпеки (манометр, клапан для відведення небезпечно високого тиску і автоматичний воздушник) знаходяться всередині корпусу.

На фото – електрокотел, який використовується в якості резервного джерела тепла у мене вдома.

Вся обв'язування знаходиться встановлена виробником всередину корпусу.

Прилад підключається безпосередньо до опалювального контуру через пару відтинають вентилів, що дозволяють зняти котел для ремонту і обслуговування без повного скидання теплоносія.

На вході і виході з котла встановлена тільки пара відтинають кульових кранів.

Як це працює

Як влаштований мембранний бак для системи опалення?

Це сталева ємність, перегороджена пружною гумовою мембраною. Частина обсягу бака заповнена азотом з тиском, що перевищує атмосферний (так званим інсталяційний тиском), інша частина призначена для заповнення теплоносієм. З боку повітряної камери передбачений золотник для накачування повітря.

Пристрій мембранного бака.

Інертний азот використовується для заповнення повітряної камери заради захисту стінок від корозії. Накачування вологого повітря зменшує ресурс корпусу бака.

При збільшенні тиску практично нестисливої рідина при посередництві мембрани стискає газ в повітряній камері. В результаті тиск в контурі збільшується незначно.

Крім того, пристрій розширювального бака мембранного типу дозволяє гасити гідроудари і скачки тиску, неминучі при роботі циркуляційного насоса і запірної арматури.

Від найближчого родича – гідроакумулятора (пристосування для накопичення холодної води і її подачі з надлишковим тиском) наша конструкція відрізняється лише тим, що мембрана для розширювального бачка виготовляється з термостійкої гуми.

Гідроакумулятор – найближчий родич розширювального бачка.

як підібрати

За якими параметрами потрібно підбирати бачок для вашої опалювальної системи?

Ключовий параметр – обсяг. Він повинен перевищувати збільшення обсягу теплоносія при нагріванні з мінімальної до максимальної робочої температури, щоб виключити спрацьовування запобіжного клапана або, того гірше, можливе пошкодження контуру.

Крім того, варто уточнити тип мембрани (тарілчаста або грушоподібна). При розриві грушоподібної мембрани ви можете замінити тільки її, а ось при пошкодженні тарельчатой доводиться міняти корпус бака.

Грушовидна і тарілчаста мембрани.

Як своїми руками розрахувати мінімальний обсяг бака мембранного типу?

З високою точністю вона обчислюється за формулою V = (Vот х E) / k.

V – об'єм бака;
Vот – сумарний обсяг води або антифризу в системі опалення;
Е – коефіцієнт розширення рідини;
k – коефіцієнт ефективності мембранного бака.

Формула вимагає декількох коментарів.

У збалансованій системі опалення кількість теплоносія приблизно дорівнює 15 літрам на 1 кіловат потужності опалювального котла. Більш точно його можна дізнатися, заповнивши контур водою і слив її через Скидач в будь-яку мірну тару (відро, каністру і т.д.).

Для точного вимірювання об'єму контуру злийте воду з нього в будь-яку мірну тару.

Коефіцієнт розширення води при нагріванні до максимальної в опалювальному контурі температури в 95С береться рівним 4%, або 0,04. Якщо в воду для зниження температури її замерзання додається пропіленгліколь, на кожні 10% його обсягу коефіцієнт розширення теж збільшується на 10%.

Так, при утриманні пропиленгликоля в теплоносії, що дорівнює 20%, коефіцієнт дорівнюватиме 4% * 1,2 = 4,8% (або 0,048), при 40% – 4% * 1,4 = 5,6%, або 0,056.

Добавка пропиленгликоля збільшує теплове розширення рідини в контурі.

Ефективність бака розраховується за формулою k = (PV-PS) / (PV + 1).

PV – межа робочого тиску (зазвичай 2,5 кгс / см2);

На це значення виставляється спрацювання запобіжного клапана в системі опалення.

PS – установче тиск, або тиск зарядки бака. Воно має дорівнювати гідростатичного тиску в системі або перевищувати його на 0,1 атмосфери (кгс / см2). Гідростатичний тиск розраховується за різницею у висоті між точкою, в якій планується монтаж бака, і верхньою точкою опалювального контуру: на кожен метр висоти береться 0,1 кгс / см2.

Так, для висоти контуру в 6 метрів тиск зарядки бака буде рівним 0,6 кгс / см2.

Універсальна (для будь-якої рідини) схема розрахунку тиску в залежності від висоти контуру.

Давайте спробуємо розрахувати мінімальний обсяг бака для наступних вступних:

Потужність котла – 24 КВт;
В якості теплоносія використовується суміш з 80% води і 20% пропіленгліколю;
Висота контуру над бачком дорівнює 5 метрам.

Об'єм теплоносія з розрахунку 15 літрів на кіловат потужності котла буде рівним 15 * 24 = 360 літрів.

Коефіцієнт розширення суміші пропіленгліколю і води дорівнює 4% * 1,2 = 4,8%, або 0,048.

Тиск зарядки бака одно гідростатичного тиску в контурі – 0,5 кгс / см (5 метрів висоти, пам'ятаєте?).

Щоб зменшити заводське тиск, досить притиснути золотник викруткою. Для накачування бачка використовуйте звичайний велосипедний насос.

При максимально робочому тиску в 2,5 кгс / см2 коефіцієнт ефективності – (2,5-0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.

Підставляємо значення в формулу:

V = (360 * 0,048) / 0,57 =30,3 літра.

Ще один приклад розрахунку.

Чи можна спростити розрахунок?

Надлишковий обсяг бака нічим не зашкодить функціональності опалювальної системи, тому часто використовується спрощена інструкція по обчисленню його обсягу: бак береться рівним 10% обсягу теплоносія в системі.

У наведеному вище прикладі це 360 * 0,1 = 36 (з урахуванням реальних ринкових пропозицій – 35 або 40) літрів. Середня ціна такого бака – 2000 – 2500 рублів.

Які ознаки недостатнього обсягу бака?

Самий вірна ознака – спрацювання запобіжного клапана при виході системи опалення на робочі температури. Бачок не обов'язково міняти на пристрій з великим об'ємом: можна просто доповнити контур другим бачком.

Ознака недостатнього обсягу бачка – спрацювання запобіжного клапана.

Як встановити

Як правильно встановити розширювальний бак в закриту систему опалення?

Вимог до монтажу трохи.

Він по можливості ставиться патрубком для води вгору. В цьому випадку водяний відсік буде повністю заповнений водою або антифризом, а повітряна пробка – витіснена до найближчого відводом повітря;

Розширювальний бак для опалення закритого типу: установка виконана патрубком вгору.

Небажано ставити бачок відразу після циркуляційного насоса (в межах 10 діаметрів розливу) і на відстані менше двох діаметрів труби до насоса. Турбулентності потоку, що породжуються крильчаткою, приведуть до постійних незначним стрибків тиску в контурі і зменшать ресурс гумової мембрани.

Бачок встановлений на мінімальній відстані перед циркуляційним насосом.

як обслуговувати

Чи потрібно мембранного бачка якесь обслуговування?

Два рази на рік в закритій системі потрібно перевірити тиск за штатним манометром. При його падінні необхідно розкрити бачок і перевірити стан мембрани. Якщо вона не має видимих дефектів, варто частково скинути теплоносій і перевірити тиск зарядки бака;

Падіння тиску говорить про розгерметизацію опалювального контуру або про пошкодження мембрани розширювального бачка.

Для накачування (зарядки бачка) по можливості використовуйте інертний газ. Якщо це проблематично – виберіть для накачування звичайним повітряним насосом день без опадів: чим вище вологість повітря, тим швидше будуть іржавіти сталеві стінки ємності.

висновок

Отже, ми з'ясували, як підібрати і встановити мембранний розширювальний бак. Як завжди, додаткову інформацію читач може знайти в відео в цій статті. Чекаю ваших доповнень до неї. Успіхів, камаради!