Расширительный бак для водоснабжения: устройство, функции, подключение

Виды баков

Кроме мембранных баков есть такие, в которых резиновая груша отсутствует. Принцип работы тот же – баланс жидкости и воздуха внутри, но при этом они смешиваются. Такие емкости менее долговечны, так как вода рано или поздно повреждает внутреннюю поверхность, и она ржавеет. В дорогих моделях внутренняя стенка покрыта антикоррозийной краской. Такие емкости необходимо чаще обслуживать, так как часть воздуха обычно смешивается с водой и уходит по трубам, в результате чего давление воздуха постепенно снижается. Раз в сезон необходима обязательная проверка уровня давления и подкачка воздуха.

Есть баки, которые выдерживают только холодную воду. Они сделаны из каучука, который выдерживает температуру от – 10 до + 50 градусов. Каучук подходит для питьевой воды, так как не выделяет вредные вещества.

Накопительный бак для систем горячего водоснабжения способен выдержать температуру до 120 градусов. Материал изготовления – бутиловая синтетическая резина. Также подходит для питьевой воды.

Для накопления технической воды используется другая марка резины. Температурные показатели аналогичны предыдущим.

Корпус может изготавливаться из нержавеющей стали или прочного пластика. Первые разновидности дороже, но более долговечны. Снаружи и внутри покрыты краской.

Какие функции выполняет расширительный бак в водоснабжении

Мембранный бак для водоснабжения – многофункциональный прибор, ни одна автономная система, за исключением использующих дорогостоящие погружные электронасосы с частотным управлением, не может обойтись без его использования. Чтобы ответить на вопрос, для чего нужен бак в системе, следует рассмотреть его конструктивное устройство и принцип работы.

Все мембранные баки состоят из двух основных частей, включающих в себя металлический бачок и внутреннюю эластичную мембрану с запрессованным в крышку корпуса входным штуцером. При работе электронасоса на закрытые краны вода поступает во внутреннюю эластичную оболочку и происходит ее растяжение (расширение), в определенный момент водоподача прекращается и гидробак остается в наполненном состоянии.

Когда краны открывают, вода из гидроаккумулятора поступает в систему с определенным давлением за счет сжатия эластичной мембраны до момента повторного запуска насоса, который снова качает воду для наполнения бака. Процессом включения-отключения электронасоса управляет реле давления, для его настройки на пороги срабатывания используют встроенный в систему манометр.

Рис. 2 Конструктивное устройство горизонтального бака

Расширительный бак для водоснабжения в качестве гидроаккумулятора

Из принципа работы гидробака понятно, что он накапливает (аккумулирует) некоторый объем воды в своем внутреннем эластичном баллоне или части корпуса. Благодаря этому в системе определенное время поддерживается нужное давление, а также создается некоторый запас воды, полезный в аварийных ситуациях при кратковременном отключении электричества, повреждениях водопровода, отказе электронасоса.

Некоторые домовладельцы устанавливают гидробаки большого объема внутри дома – это позволяет делать значительные запасы водных ресурсов.

Гидробак для стабилизации напора в системе

Так как наполненная водой емкость гидробака отдает водные ресурсы в течение длительного времени, зависящем от его объема и потребления, ровное давление в водопроводе поддерживается длительной период времени. При отсутствии накопительной емкости трубопровод освобождался бы от водных ресурсов быстрее – это вызывало бы быстрое падение давления в системе и частое включение электронасоса.

Рис. 3 Принцип работы гидроаккумулятора

Расширительный бак для защиты от гидроударов

Защита от гидроударов – один из ответов на вопрос, зачем нужен гидробак. Принцип компенсации им гидроударов в системе заключается в следующем: при отключении – включении электронасоса происходит резкая остановка или движение водных потоков. При этом в силу инерционности вода оказывает физическое воздействие на оболочку трубопровода, запорную и регулирующую арматуру, передавая им свою кинетическую энергию. Узлы и детали водопроводной системы начинают смещаться, в результате чего происходит ослабление резьбовых и компрессионных соединений, крепежа трубопровода, появляется сбои в работе автоматики.

Эластичная накопительная емкость для системы водоснабжения в виде оболочки внутри гидробака при движении и остановке водного потока растягивается или сжимается в первую очередь – это позволяет предотвратить физическое воздействие на другие узлы водопровода.

Гидроаккумулятор для увеличения срока службы насосного оборудования

Принцип работы автоматики включения и отключения электронасоса состоит в реакции реле на заполнение емкости гидробака водой – как только внутренняя резиновая оболочка начинает растягиваться и оказывать сопротивление давлению водных масс, в определенный момент срабатывает реле давления и отключает электронасос. Понятно, что чем дольше заполняется водой внутренняя оболочка гидробака, тем большее время насос находится во включенном состоянии.

Аналогично при водозаборе вода из бака уходит медленнее и соответственно реле на включение электронасоса срабатывает через значительный промежуток времени.

Рис. 4 Гидробаки для отопительных систем – популярные бренды

Для чего нужен расширительный бак?

В процессе нагрева вода имеет свойство расширяться – при повышении температуры увеличивается объем жидкости. В контуре отопительной системы начинает расти давление, которое разрушительно может воздействовать на газовое оборудование и целостность труб.

Расширительный бак (экспанзомат) выполняет функцию дополнительного резервуара, в который давлением выдавливает образовавшиеся в результате нагрева излишки воды. Когда жидкость остывает и давление стабилизируется, она по трубам возвращается обратно в систему.

Расширительный бак выполняет функцию защитного буфера, он гасит гидроудары, которые постоянно образуются в системе отопления из-за частого включения и выключения насоса, а также исключает вероятность возникновения воздушных пробок.

Чтобы уменьшить вероятность образования воздушных пробок и не допустить повреждения газового котла гидроударом, расширительный бачок следует монтировать перед теплогенератором, на обратке

Существует два разных варианта исполнения демпферных емкостей: открытые и закрытые типы. Они отличаются не только конструкцией, но и способом, а также местом монтажа. Рассмотрим особенности каждого из этих типов подробнее.

Расширительный бак открытого исполнения

Бачок открытого типа монтируют в верхней точке системы отопления. Изготавливаются емкости из стали. Чаще всего они имеют прямоугольную или цилиндрическую форму исполнения.

Обычно устанавливают такие расширительные баки на чердаке или мансарде. Возможен монтаж под крышей

Обязательно нужно уделить внимание теплоизоляции конструкции

В структуре емкости открытого типа имеется несколько отводов: для ввода воды, отвода остывшей жидкости, подвод контрольной трубы, а также выводная трубка для отвода теплоносителя в канализацию. Подробнее об устройстве и видах бака открытого типа мы писали в другой нашей статье.

Функции бака открытого типа:

• контролирует уровень теплоносителя в контуре отопления;
• если в системе температурный режим понизился, он компенсирует объем теплоносителя;
• когда меняется давление в системе, бак выполняет функцию буферной зоны;
• излишки теплоносителя удаляет из системы в канализацию;
• выводит воздух из контура.

Несмотря на функциональность открытых расширительных баков, они уже практически не используются. Поскольку имеют множество недостатков, например, большой размер емкости, склонность к коррозии. Их установка производится в системы отопления, которые работают только с естественной циркуляцией воды.

Экспанзомат закрытого типа

В системах отопления с закрытым контуром обычно монтируется расширительный бак мембранного типа, он оптимально подходит для любого типа газового котла и обладает большим количеством преимуществ.

Экспанзомат – это герметическая емкость, которая посредине разделена эластичной мембраной. В первой половине будут размещаться излишки воды, а во второй – обычный воздух или азот.

Закрытые расширительные баки для отопления, как правило, окрашены в красный цвет. Внутри бачка расположена мембрана, она выполнена из резины. Необходимый элемент для поддержания давления в расширительном бачке

Компенсационные баки с мембраной могут выпускаться в виде полусферы или в форме баллона. Что вполне подходит для использования в системе отопления с газовым котлом. Рекомендуем детальнее ознакомиться с особенностями монтажа баков закрытого типа.

Достоинства мембранных типов бачков:

• простота самостоятельной установки;
• устойчивость к коррозии;
• работа без регулярной доливки теплоносителя;
• отсутствие контакта воды с воздушной средой;
• работоспособность в условиях повышенной нагрузки;
• герметичность.

Газовое навесное оборудование обычно комплектуется расширительным баком. Но не всегда дополнительный резервуар с завода настроен правильно и может сразу же включатся в работу отопления.

Как не ошибиться с выбором прибора?

В первую очередь, выбирая расширительные мембранные баки для холодного водоснабжения, нужно учитывать их объем. Помимо этого не следует забывать и о следующих факторах, влияющих на основные параметры устройства:

• количество жильцов дома пользующихся автономной системой подачи воды;
• количество точек водозабора, которые помимо душа или крана в умывальнике включают в себя посудомоечную или стиральную машину и другие приборы, используемые в быту;
• возможность одновременного использования водных ресурсов несколькими потребителями;
• предельные показатели количества запусков и остановок электрического насоса в течение одного часа.

По советам специалистов выбор расширительного бака для подачи холодной воды должен основываться, исходя из следующих стандартных показателей:

• если водой в доме пользуется семья не больше трёх человек, а насосное оборудование производит 2 куб. метра жидкости в течение часа лучше отдать предпочтение бакам с объёмом до 24 л;
• если в частном или загородном домостроение проживает от 5 до 7 человек, а насос подаёт до 3,5 куб. метров на протяжении часа монтируют расширительную ёмкость в 50 л;
• если число жильцов переваливает за 10 человек и установлен мощный 5 кубовый насос, то целесообразно использовать расширительный резервуар объёмом в 100 л.

В процессе выбора подходящей модели расширительного мембранного бака для подачи холодной воды необходимо учитывать то, что чем меньше размеры ёмкости, тем чаще происходит включение и выключение насосного оборудования. Также использование маленького резервуара приводит к резким скачкам давления в системе водоснабжения. Плюс ко всему в таком устройстве должен накапливаться определённый запас водных ресурсов. Только исходя из этих параметров нужно подбирать объём расширительной ёмкости.

Также следует знать, что в большинстве конструкций бака заложена возможность установки дополнительных резервуаров для воды. При этом все усовершенствования можно проводит без перерыва в работе основной системы водоснабжения. После установки дополнительного резервуар общий объем бака будет составлять сумму используемых ёмкостей.

Помимо технических параметров выбирая расширительный резервуар для холодного водоснабжения нужно обращать внимание на производителя. В погоне за экономией можно приобрести изделие, которое будет постоянно ломаться, а домовладелец будет тратить деньги на его ремонт

Зачастую для снижения себестоимости готовой продукции компании используют дешёвые материалы с низким качеством

Особенную важность играет качество резины используемой для изготовления мембраны. Это влияет не только на эксплуатационный ресурс мембранного бака, но и на параметры безопасности воды поступающей из него в дом

Если приобретается устройство со сменными мембранами необходимо выяснить стоимость запасных элементов. Очень часто недобросовестными производителями с целью наживы стоимость сменных частей искусственно завышается. В такой ситуации следует задуматься о приобретении модели другой фирмы. Зачастую крупные производители готовы нести ответственность за выпускаемую ими продукцию, так как репутация для них на первом месте. Поэтому целесообразно отдавать предпочтение моделям расширительных баков известных брендов.

Принцип работы и устройство

Конструкция расширительного бака

Мембранный бак состоит из металлического корпуса, который внутри обработан антикоррозийным покрытием. Разделен на две части, одна из них – резиновая груша, куда набирается вода, другая заполнена воздухом.

Когда жидкость начинает поступать, груша расширяется и давление воздуха внутри увеличивается. Когда датчики фиксируют верхний предел, насос отключается, вода поступает в дом под действием давления. При большом расходе жидкости оборудование снова включается, так как давление падает и напор воды ослабевает на какой-то короткий отрезок времени. Можно настроить агрегат так, чтобы напор постоянно был одинаковый, но это приведет к более частым включениям и износу оборудования.

Гидроаккумулятор можно использовать отдельно, например, если устанавливается погружной глубоководный насос. Также гидроаккумулятор входит в комплект насосных станций. Их основной недостаток в том, что они поднимают жидкость максимум с 8 метров. Если зеркало воды опускается ниже в летний период или по другим причинам, приходится опускать ниже погружной шланг. При этом насосу не хватает мощности, чтобы поднять жидкость наверх. В таком случае в системе не может быть достигнут верхний предел давления и станция работает не выключаясь. Это иногда приводит к перегреву оборудования и электрическая обмотка сгорает. Менять ее дорого и невыгодно, поэтому рекомендуют купить новый насос.

Дешевле обходится установка погружного насоса и отдельного мембранного бака, чем покупка станции с эжектором. Во-первых, такое оборудование очень сильно шумит во время работы, во-вторых стоит дорого.

Типы баков

1. Баки открытого типа. Устанавливаются на чердаках, крышах зданий. Давление воды в системе определяется лишь высотой установки.
2. Баки закрытого типа – с эластичной перегородкой (мембраной), которая делит емкость прибора на две части: для заполнения водой и для воздуха.

Виды закрытых расширительных баков мембранного типа

Со стационарной мембраной:

• как правило, это емкости небольшой вместительности;
• при выходе диафрагмы из строя заменить ее будет невозможно;
• используются в основном в системах отопления.

Со сменной диафрагмой – баллонного типа (баллон также называют “грушей”). Оптимальны для водопровода по следующим причинам:

• вода поступает непосредственно в мембрану-грушу и не контактирует с металлическими стенками бака; соответственно, не возникает коррозии и не изменяется качество воды;
• легко нагнетается необходимое для функционирования системы давление;
• мембрана легко заменяема;
• аппараты этого типа могут иметь высокую вместительность, что для частного домовладения весьма актуально.

Виды мембранных баков

Существуют закрытые и открытые типы конструкций, главными отличиями которых я считаю монтаж, расположение, принцип работы, технические характеристики и непосредственное строение, оно сказывается на габаритах готового изделия.

Некоторые типы оборудования не только оснащены мембраной, но и обладают высокими показателями герметичности, визуально корпус напоминает овальную капсулу, оптимальный объем 50 литров. Хорошо зарекомендовали себя агрегаты для водоснабжения wester wav и фирмы cosmo.

Закрытый

Именно этот тип устройства повлиял на то, что расширительные баки стали называть мембранными, подобный отличительный элемент конструкции сделан из термостойкой резины и выполняет разделительную функцию по отношению к корпусу, который делится на части:

1. Жидкостную.
2. Воздушную.

Первая половина капсулы сохраняет в себе воду, а вторая соответственно отвечает за давление, если оно превышает допустимое значение, срабатывает установленный клапан и лишний воздух выпускается.

Открытый

Корпус этой модели устройства бака в системе водоснабжения достаточно прост, в него входит люк для осмотра и такие патрубки как:

1. Контрольной трубы.
2. Подачи воды.
3. Сливной.
4. Циркуляционный.

Принцип действия открытого бака я вижу несколько похожим с закрытым типом, происходит контроль жидкости в системе и давление, лишняя вода при необходимости собирается в резервуаре.

Какой лучше

Открытые баки имеют достаточно простую конструкцию, для их управления не предусмотрено большое количество элементов, формы зачастую стандартные. Эти особенности являются основными преимуществами оборудования. Агрегаты закрытого типа стоят дороже, это обусловлено более сложной конструкцией мембранных баков, они никогда не контактируют с воздухом.

Виды расширительных баков и их сравнение

В отопительной системе могут быть установлены разные виды расширительных баков.

Открытые расширительные баки

Расширительный бак открытого типа – это открытая ёмкость, в которую всегда можно долить теплоноситель. Он не требует наличия запорной арматуры, резиновой мембраны и даже крышки. Обычно ведром через него «доливают» в систему жидкость, хотя от водопровода всегда можно вывести водозаборный кран.

Схема работы расширительного бака открытого типа: 1 – корпус бака; 2 – уровень теплоносителя; 3 – холодная труба; 4 – спускная труба; 5 – предохранительный клапан; 6 – запорный вентиль; 7 – верхняя точка в стояке трубопровода отопительной системы

Несколько десятилетий назад повсеместно использовались открытые конструкции, компенсирующие изменение объёма теплоносителя при естественной циркуляции. Однако постоянный контроль уровня жидкости и её «доливание», сложности монтажа в верхней точке, низкое давление и коррозия металла – всё это привело к выходу на первый план закрытых систем и баков.

Закрытые расширительные баки

Там, где циркуляцию теплоносителя обеспечивает насос, устанавливают баки закрытого типа, именуемые в народе «мембранниками». Он всегда окрашен в красный цвет и конструкционно представляет собой герметичную ёмкость, внутри которой установлена мембрана из технической резины. А вот в синих баках, предназначенных для организации горячего водоснабжения, используется менее долговечная пищевая резина.

Устройство расширительного бака следующее: мембрана в виде баллона или диафрагмы разделяет ёмкость на две части. В верхнюю закачан инертный газ или воздух, а другая отводится для излишков теплоносителя.

С ростом температуры излишки расширяющегося теплоносителя попадают в ёмкость. Объём воздушной камеры уменьшается, и увеличивается давление в камере с воздухом, которое как раз компенсирует высокое давление в системе. При снижении температуры теплоносителя наблюдается обратный процесс.

При низкой температуре теплоносителя бак пустой, а мембрана занимает максимальной возможный объём. При нагревании жидкость начинает заполнять полость между мембраной и ёмкостью. Остывая, теплоноситель сжимается, и воздух начинает «выталкивать» его обратно в систему

Закрытый расширительный бак системы отопления может оснащаться фланцевой (сменной) или несменной мембраной. Единственное, но существенное преимущество последнего типа – его низкая стоимость. Мембрана жестко закреплена по периметру ёмкости. В исходном положении она прижата к внутренней поверхности, та как газом заполнен весь объём. При попадании теплоносителя в расширительный бак давление увеличивается.

При пуске системы существует риск разрыва диафрагмы, поскольку давление возрастает резко. В дальнейшем показания на манометре изменяются плавно и не представляют угрозу для её целостности.

Для того, чтобы предотвратить повреждение мембраны, в отопительных системах большого объёма давление контролируют с помощью манометра. Предохранительный клапан срабатывает при достижении максимально допустимого значения. Обычно оно находится в пределах от трёх с половиной до четырёх бар для частных домов.

Фланцевый расширительный бак имеет несколько преимуществ:

• максимальная величина давления значительно больше, чем у бака с несменной диафрагмой;
• возможность замены мембраны через фланец в случае её повреждения или разрыва;
• вертикальное и горизонтальное исполнение изделий. Это даёт больше вариантов размещения в условиях маленькой котельной.

Какой лучше — открытый или закрытый?

Если сравнивать эксплуатационные и потребительские свойства открытого и закрытого типов, то преимущество последнего доказывают следующие факты:

• закрытый бак не выносится наверх, следовательно, можно сэкономить на трубах;
• мембранные баки имеют меньшие габаритные размеры;
• теплоноситель из закрытого бака точно не испарится;
• минимальные теплопотери, в отличие от требующего дополнительной изоляции открытого бака;
• защита труб и узлов систем от коррозии, которая обеспечивается за счёт отсутствия воздуха;
• закрытая система отопления может работать при высоком давлении, тогда как открытая только при низком;
• эксплуатационные расходы мембранника ниже, что у открытого бака.

Ну а вообще, конечно — выбирать вам.

.

Давление воздуха в расширительном бачке

Показатель давления воздуха или азота в расширительном баке для различных газовых котлов будет не одинаковым, все зависит от типа оборудования и конструкционных особенностей. Нормативы указываются производителем в паспорте изделия.

Обычно давление в новой демпферной емкости составляет 1,5 атм. Но такая настройка может не подходить под конкретную систему отопления. Заводские параметры несложно сбросить. Для этих целей в корпусе расширительного бачка имеется специальный штуцер (у некоторых производителей это золотник для накачки), посредством которого осуществляется регулировка напора воздуха.

Ниппель находится со стороны воздушной камеры баллона. С его помощью можно спустить лишнее давление или, наоборот, накачать бачок

Для нормального функционирования газового котла нужно, чтобы в мембранном баке давление было меньше на 0,2 атм, чем в самой системе. Иначе увеличившаяся в объеме разогретая вода не сможет зайти в емкость.

В небольших домах и квартирах для закрытых систем отопления обычно допустимо давление в расширительном гидробаке в пределах 0,8-1,0 бар (атм). Но не менее 0,7 бар, поскольку на многих газовых котлах стоит защита и прибор просто не включится.

Проверят уровень давления бака нужно ежегодно. Если замечены скачки давления в системе отопления, значит, из демпферной емкости вышел воздух и его надо подкачать.

Монтаж мембранного устройства

Гидроаккумулятор этого типа устанавливают там, где имеется минимальная вероятность завихрений теплоносителя, поскольку для нормальной циркуляции водяного потока по контуру используется насос.

Правильное положение емкости

При подключении расширительного бака к закрытой системе отопления обязательно нужно учесть расположение воздушной камеры устройства.

Резиновая мембрана периодически растягивается и затем сокращается. Из-за такого воздействия со временем на ней появляются микротрещины, которые постепенно увеличиваются. После этого мембрану приходится заменять новой.

Если воздушная камера такого бака при установке останется внизу, то давление на мембрану усилится за счет гравитационного воздействия. Трещины появятся быстрее, ремонт понадобится раньше.

Разумнее устанавливать расширительный бачок таким образом, чтобы отсек, заполненный воздухом, оставался сверху. Это позволит продлить срок службы устройства.

Особенности выбора места установки

Существует ряд требований, которые нужно учитывать при установке мембранного расширительного бака:

1. Его нельзя ставить вплотную к стене.
2. Следует обеспечить свободный доступ к устройству для его регулярного обслуживания и необходимого ремонта.
3. Подвешенный на стене бак не должен располагаться слишком высоко.
4. Между баком и трубами отопления следует поставить запорный кран, который позволит снимать устройство без полного слива теплоносителя из системы.
5. Трубы, подведенные к расширительной емкости, при настенной установке также нужно прикрепить к стене, чтобы снять возможную дополнительную нагрузку с патрубка бака.

Для мембранного устройства наиболее подходящим местом подключения считается обратный отрезок магистрали между циркуляционным насосом и котлом. Теоретически можно поставить расширительный бачок и на подающей трубе, но высокая температура воды отрицательно скажется на целостности мембраны и сроке ее службы.

При использовании твердотопливного оборудование такое размещение опасно еще и тем, что из-за перегрева в емкость может попасть пар. Это серьезно нарушит работу мембраны и даже может ее повредить.

Помимо запорного крана и “американки” рекомендуется при подключении устанавливать дополнительно тройник и кран, который позволит опустошить расширительный бачок перед отключением.

Настройка прибора перед использованием

Перед установкой или непосредственно после нее необходимо правильно настроить расширительный бак, иначе называемый экспанзомат. Это сделать несложно, но сначала нужно узнать, какое давление должно быть в системе отопления. Допустим, приемлемый показатель составляет 1,5 бар.

Теперь нужно измерить давление внутри воздушной части мембранного бака. Оно должно быть меньше примерно на 0,2-0,3 бар. Измерения проводят манометром с подходящей градацией через ниппельное соединение, которое имеется на корпусе бака. Если необходимо, воздух подкачивают внутрь отсека или стравливают его избыток.

В технической документации обычно указано рабочее давление, которое устанавливается изготовителем на заводе. Но практика показывает, что это не всегда соответствует действительности. Во время хранения и транспортировки часть воздуха могла выйти из отсека. Нужно обязательно провести собственные измерения.

Если давление в баке выставлено неправильно, это может привести к подсосу воздуха через устройство для его отведения. Такое явление вызывает постепенное остывание теплоносителя в баке. Предварительно заполнять мембранный бак теплоносителем не нужно, достаточно просто заполнить систему.

Бак как дополнительная емкость

Современные модели отопительных котлов нередко уже снабжены встроенным расширительным баком. Однако его характеристики далеко не всегда соответствуют требованиям конкретной отопительной системы. Если встроенная емкость слишком мала, нужно установить дополнительный резервуар.

Он обеспечит нормальное давление теплоносителя в системе. Такое дополнение будет актуальным и в случае изменения конфигурации отопительного контура. Например, когда самотечную систему переделывают под циркуляционный насос и оставляют старые трубы.

Это верно и для любых систем со значительным объемом теплоносителя, например, в двух-трехэтажном коттедже или там, где помимо радиаторов имеется теплый пол. Если используется котел со встроенным мембранным баком небольшого размера, установка еще одной емкости практически неизбежна.

Расширительный бак будет уместен и при использовании бойлера косвенного нагрева. Клапан сброса, подобный тому, что устанавливают на электрокотлах, здесь не будет эффективным, экспанзомат – адекватный выход из положения.