Расширительный бак для отопления: устройство, принцип работы и схема подключения

Главная / Отопление

Опубликовано: 18.12.2020

Время на чтение: 3 мин

793

Вопрос в чем разница гидроаккумулятора и расширительного бака для некоторых потребителей остается непонятным, хотя такое оборудование применяется в котельных достаточно давно.

Системы водоснабжения и отопления нельзя представить без подобных удачных дополнений, большинство людей привыкло различать эти устройства по оттенку.

Один из агрегатов выпускается в синем, а другой в красном цвете, но в их строении есть свои нюансы. Я хочу подробно разобрать отличия приспособлений и описать цель установки каждого типа аппарата.

1 Конструкция и назначение расширительного бака
2 Устройство и назначение гидроаккумулятора
3 В чем различия 3.1 Как работает расширительный бак
3.2 Как работает гидроаккумулятор

4 Можно ли использовать гидроаккумулятор как расширительный бак

Что такое расширительный бак?

Расширительный бак — это емкость, которая компенсирует температурное расширение жидкости внутри системы отопления.

Их существует два вида:

Открытый расширительный бак

Открытого типа — предназначен для работы в системах отопления с рабочим давлением равным 1 атмосфере. Представляет собой стальную емкость с резьбовыми соединениями. Чаще всего этот вид расширительных баков применяют в гравитационных системах отопления. Они до сих пор популярные среди жителей села из-за своей независимости от электричества.
Экспанзоматы или мембранные баки — этот вид предназначен для работы в закрытых системах отопления, давление в которых не превышает 3 бара. Максимальная температура теплоносителя в них не должна быть больше 100 градусов Цельсия, а давление держаться в пределах 8 атмосфер. Кроме этого, их используют для «обвязки» бойлеров косвенного нагрева, где они компенсируют увеличение объема санитарной горячей воды. Стоит помнить, что в этом случае они не заменяют группу безопасности бойлера.

По своей сути, он представляет собой стальной кожух, разделенный на две части резиновой мембраной.

В одной части бака под давлением находится теплоноситель, а в другой части закачан воздух.

Для наглядности смотри ниже на рисунок:

Устройство мембранного бака и принцип работы

Среди покупателей более популярны модели с мембраной баллонного типа (на сленге ее называют грушей или грелкой).

Объясняется это их ремонтопригодностью — в случае повреждения мембрану легко заменить.

Резьба на патрубке может иметь два стандартных диаметра — 3/4 или 1 дюйм.

Зависит это исключительно от производителя и не является принципиальным моментом.

Стандартное значение давления воздуха, в свою очередь, равно 1,5 бар и может быть изменено потребителем.

Дам совет лично от себя — на патрубке подключения лучше установить кран со сливным клапаном.

Это нужно для периодической проверки давления воздуха.

Кран со сливным клапаном

Она делается в следующем порядке:

Бак отсекается от системы отопления перекрытием крана.
Через сливной клапан удаляется вода, оставшаяся внутри емкости.
При помощи автомобильного манометра проверяется давление воздуха.

Если проверку не делать, то давление воздуха рано или поздно упадет.

Это приведет к тому, что мембрана начнет своими стенками тереться о стальной корпус, что приведет к ускоренному ее износу.

Продолжая тему проверки состояния расширительного бака, предлагаю вам посмотреть следующее видео:

Расширительные баки с мембраной в виде диафрагмы чаще всего можно увидеть открыв крышку настенного газового котла или электрической мини котельной.

Выглядеть он может по-разному, но чаще всего вы увидите вот это:

Расширительный бак в котле

Если «резинка» внутри такой модели порвется, то поменять его можно будет только целиком.

Так как он герметично заварен на заводе изготовителе.Теперь давайте поговорим об этих «резинках» по подробнее.

Как устроена мембрана для расширительного бака?

Как говорилось выше, мембрана нужна для того, чтобы разделять емкость бака на две части.

Она представляет собой резиновое изделие с толстыми стенками (это необходимо для сохранения прочности при растяжении), сверху у которого есть горловина для фланца.

Если не понятно как это выглядит, то смотрите ниже:

Сменная мембрана для расширительного бака

Изготавливают мембраны в настоящее время из эластомера под названием EPDM. Он допущен для использования с питьевой водой и не выделяет в нее никаких вредных примесей.

Расширительные баки с такой «резинкой» можно применять не только вместе с котлами, но и с бойлерами косвенного нагрева.

А если надо, то их можно использовать и в качестве гидроаккумуляторов для насосных станций.

О них мы поговорим чуть позже, а сейчас мы научимся выбирать расширительный бак для своей системы отопления.

Конструкция и назначение устройств

Расширительный бак

Устройства обоих типов, используемые в автономных системах, имеют сходную конструкцию и работают по единому принципу. Рассмотрим основные элементы изделий на примере расширительного бака для отопительной системы:

Основное назначение бака – компенсация расширения теплоносителя. При нагревании вода увеличивается в объеме, причем довольно сильно (+0,3% на каждые 10 градусов Цельсия). При этом жидкость практически не сживается, так что нагретый теплоноситель будет оказывать значительное давление на стенки труб, места соединения и запорную арматуру.
Чтобы компенсировать это давление, а также свести к минимуму последствия гидроударов, в систему встраивается дополнительный резервуар – расширительный бак. Первые баки имели негерметичную конструкцию, но сегодня почти повсеместно используются пневмогидравлические модели.
Внутри такого бака размещается мембрана из эластичного материала. Поскольку мембрана контактирует с нагретым теплоносителем, ее делают из полимеров, отличающихся стойкостью к высоким температурам – EPDM, SBR, бутилкаучков и нитрилкаучуков.
Мембрана разделяет бак на две полости – рабочую (в нее попадает теплоноситель) и воздушную. При повышении давления в системе воздушная камера уменьшается в объеме (за счет сжатия воздуха), и это компенсирует нагрузку на трубы и запорную арматуру. Примерно то же самое происходит при гидроударе — но здесь процесс идет с большей скоростью.
При снижении температуры теплоносителя объем воды уменьшается, и воздух, оказывая давление на мембрану, вытесняет дополнительный объем горячей воды в трубы отопительной системы.

Гидроаккумулятор

Гидроаккумулятор, на первый взгляд, практически не отличается по конструкции от расширительного бака:

Основа – та же емкость из коррозионно-устойчивой стали, только выкрашенная в синий цвет.
Внутри ёмкости тоже находится мембрана – правда, несколько отличающаяся по форме от мембраны расширительного бака.
Внутренний объем тоже делится на две камеры, только у гидроаккумуляторов камера для воды находится внутри мембраны, т.е. полностью исключается контакт жидкости с металлическими стенками бака.

Да и функционирует конструкция по сходному принципу, хоть и используют ее по другому назначению:

При включении насоса или подаче воды по централизованному водопроводу камера наполняется жидкостью под определенным давлением.
Если напор по какой-то причине падает, воздушная камера увеличивается в объеме, и вода из рабочей камеры попадает в систему. Благодаря этому стабилизируется давление в трубах, и оборудование (стиральные машины, посудомойки и т.д.) работает без сбоев.
Второй аспект работы гидроаккумулятора – защита насоса от частых включений. Пока можно компенсировать отбор воды из системы за счет резерва в баке, реле давления не будет срабатывать, и насос не начнет подкачивать воду. Таким образом, техника будет включаться реже, а значит, проработает дольше.
Большой гидроаккумулятор (на 50, 100 или более литров) – это еще и запас воды. Да, долго на таком запасе не протянешь, но при экономном расходовании вполне можно пережить аварию на водопроводе или отключение электричества, которое сделает невозможной работу насоса.
Кроме того, гидроаккумулятор, как и расширительный бак, компенсирует гидроудары.

Расчет объема расширительного бака для отопления

Как мы говорили ранее, главная функция расширительного бака — компенсация температурного расширения жидкости.

Поэтому объем бака будет зависеть от общего объема жидкости в системе, а также от коэффициента ее расширения.

Давайте рассчитаем необходимый вам объем мембранного бака по следующей формуле:

Vбак= Vтеплоноситель*kрасширения/P, где P = (Pсистемы — Pвоздуха)/(1+Pсистемы).

Расшифруем формулу:

Vбак — необходимый объем расширительного бака.
Vтеплоноситель — полный объем теплоносителя в системе отопления.
kрасширения — коэффициент теплового расширения теплоносителя. Эта величина зависит не только от химического состава жидкости в системе, но и от диапазона рабочих температур котла.
Pсистемы — максимально возможное давление в котле.
Pвоздуха — давление воздуха в расширительном баке. Обычно оно равно 1,5 бар.

Для расчета объема открытого расширительного бака достаточно принять давление в системе равным 1 атмосфере, а давление воздуха будет равным нулю. Так как у открытого бака нет мембраны.

Подводим итоги

Гидроаккумуляторы и расширительные баки имеют разное предназначение, но относятся к общей группе — экспанзоматы. Что выбрать конкретно в вашем случае? Сначала необходимо оценить в целом всю систему и решить, какую функцию должно выполнять данное устройство. Если вам нужен напорный бак для питьевой воды, то следует использовать гидроаккумулятор с грушевидной мембраной.

Если необходимо компенсировать расширение теплоносителя в системе отопления, то используйте мембранный расширительный бак (экспанзомат), в котором диафрагма рассчитана на работу при высоких температурах.
☛ Выбрать расширительный бак

Монтаж расширительного бака отопления

Теперь давайте поговорим о том, как правильно делать монтаж расширительного бака в системе отопления.

Начнем с того, что посмотрим на следующую картинку:

Монтаж открытого расширительного бака отопления

На рисунке выше изображена система отопления с открытым расширительным баком.

С помощью этого рисунка наглядно и понятно разрешается вопрос о его монтаже — расширительный бак открытого типа должен устанавливаться в самой верхней точке системы.

Обычно, его устанавливают на чердаке или в крайнем случае под потолком.

Если этого не сделать, то вода или антифриз просто начнут литься через его край.

В случае закрытой системы отопления, в которой устанавливается мембранный расширительный бак таких ограничений нет.

Обычно, их располагают прямо в котельном помещении рядом с котлом. Выглядит это следующим образом:

Монтаж мембранного расширительного бака отопления

Для закрепления емкости к стене используются кронштейны разной конструкции.

Некоторые производители совмещают их с группами безопасности. Для наглядности смотрим на рисунок:

Кронштейн с группой безопасности расширительного бака

Это не единственный возможный вариант крепежа, но остальные мы рассматривать не будем.

А перейдем к следующей части статьи, посвященной гидроаккумуляторам.

Что такое гидроаккумулятор?

Для лучшего восприятия я сразу покажу вам картинку, на которой изображена насосная станция:

Насос с гидроаккумулятором и реле давления

Из картинки видно, что гидроаккумулятор (сокращенно ГА) — это емкость, к которой крепится насос с реле давления.

Внутри эта емкость устроена также, как мембранный расширительный бак.

Более того, у них часто стоят абсолютно одинаковые мембраны из EPDM.

Давление воздуха в ГА тоже равно 1,5 бар и при желании его можно как увеличить так и уменьшить.

Многие монтажники применяют гидроаккумуляторы вместо расширительных баков в закрытых системах.

В сети не редко можно встретить вот такие фото:

Гидроаккумулятор в системе отопления

Кроме горизонтальных моделей ГА в магазинах есть их вертикальные аналоги.

Их чаще всего используют для сборки насосной станции на основе глубинного насоса.

Гидроаккумулятор принцип работы

О том, что для этого нужно написана отдельная статья.

Что делает гидроаккумулятор?

Для чего нужен гидроаккумулятор
У данного «девайса» есть две основные функции:

Он необходим для корректной работы автоматики насосной станции. Это касается не только реле давления, но и некоторых блоков управления насосом. Для этой функции объем бака не особо важен. Например, у миниатюрных насосных станций с вихревым насосом объем бака равен 1 литру.
Уменьшение количества пусков насоса — это помогает уменьшить негативное влияние пусковых токов и сэкономить электроэнергию. Вот для этой функции объем имеет самое важное значение. Если вам нужна полноценная буферная емкость с водой, то необходимо выбирать емкость 80, 100 и более литров.

Как подобрать гидроаккумулятор?

Исходя из написанного выше, можно сказать, что выбор гидроаккумулятора не привязан строго к параметрам системы водоснабжения.

Но это не значит что нужно покупать первый попавшийся.

Например, если ваша насосная станция будет работать в условиях повышенной влажности, то лучше приобрести ГА, сделанный из нержавеющей стали. Это значительно увеличит срок его эксплуатации.

На этом, пожалуй, все. Жду ваших вопросов в комментариях и лайков в социальных сетях. До новых встреч на страницах этого блога!

Гидроаккумулятор

Основные функции, которые выполняет гидроаккумулятор в системе водоснабжения, схожи с функциями расширительного бака в системе отопления. В первую очередь это касается поддержания достаточного давления. Наиболее распространенная схема водоснабжения частного дома включает в себя не только насос, который подымает воду из скважины или колодца, но также гидроаккумулятор, который обеспечивает небольшой запас воды, на случай отключения электроэнергии или поломки насоса.

Однако основная задача, которую решает гидроаккумулятор, это обеспечение стабильного напора вне зависимости от изменения давления в системе, вызванного открытием крана или включением/выключением насоса. Подбирается с учетом характеристик насоса, количества кранов, сантехнических приборов и количества проживающих. Оптимальный выбор позволяет существенно продлить срок службы насоса, т.к. сокращает число включений/выключений. Без гидроаккумулятора насос включался бы каждый раз, когда кто-нибудь на минутку открывал кран.

Рассчитать требуемый объем гидроаккумулятора можно по формуле

Vt = K * Amax * ((Pmax+1) * (Pmin +1)) / (Pmax — Pmin) * (Pвозд. + 1)

где Amax — минимальный расход воды, литр/мин; Pmax — давление при котором насос выключается, бар; Pmin – давление при котором насос включается, бар; Pвозд. – давление в воздушной камере, бар;

К – коэффициент, принимаемый в зависимости от мощности двигателя насоса

— для насоса мощностью 0,55–1,5 кВт – коэффициент 0,25; — 2,2-3,0 кВт – 0,375; — 4,0-5,5 кВт – 0,625; — 7,5-9,0 кВт – 0,875.

Полученное значение в большинстве случаев будет оптимальным, однако при частых выключениях электроэнергии имеет смысл выбрать больший объем. При этом, стоит помнить, что при длительном простое воды ее качество будет ухудшаться.