Давление в мембранном баке системы отопления

Задачка любого мембранного бака – будь то экспанзомат, компенсатор гидроударов либо гидроаккумулятор – обеспечить надежную, неопасную и долгую работу частей инженерной системы. Полнота ее решения находится в зависимости от того, как верно подобран и смонтирован «мембранник».

Место бака в системе отопления
Функция расширительного бака (экспанзомата) в системе отопления – восполнить повышение объема воды вследствие ее температурного расширения.

Давление в месте подключения аппарата к системе всегда равно статическому давлению в данной точке при имеющейся температуре. Обосновать это до боли просто: если допустить, что давление в точке подключения бака меняется, то придется признать, что объем теплоносителя в баке тоже поменялся. А этого быть не может, т.к. взяться излишнему теплоносителю в замкнутой системе неоткуда, ну и безо всяких следов пропасть он тоже никак не может. Вобщем, это правило распространяется лишь на системы с одним расширительным баком.

Таким макаром, от места расположения расширительного бака зависят характеристики работы всех других частей системы отопления, требуемое изначальное давление в баке и его объем.

При выборе места присоединения расширительного бака следует держать в голове, что чем выше давление в системе отопления, тем меньше возможность ее завоздушивания.

На рис. 1 приведено несколько вариантов присоединения мембранного бака к системе отопления со следующими высотными параметрами:
• превышение верхней точки системы над нижней (H) – 10 м;
• теплогенератор и предохранительный клапан размещены на два м выше нижней точки системы (h₁);
• расширительный бак помещен на один м выше точки его подключения к системе (h₂);
• статическое давление на уровне нижней точки системы – пятнадцать м вод. ст.

Если мембранный бак присоединяется к системе конкретно после циркуляционного насоса (схема б), следует проверить, дабы перед насосом сохранялся антикавитационный припас по давлению.

У выносных флагов на рис. 1 обозначены расчетные значения рабочего давления в соответствующих точках каждой системы (в м вод. ст).

Значение опции предохранительного клапана принято 30 три м вод. ст., напор насоса – 6 м вод. ст., емкость системы – двести л. Разница наибольшей и малой температур теплоносителя – восемьдесят °С.

В табл. 1 приведены расчетные свойства мембранных баков для схем с их различным подключением.

При установке мембранного бака в гравитационной системе отопления на верхней магистрали его следует смещать от головного стояка в сторону отопительных стояков, дабы исключить паразитное воздействие на циркуляцию остывающего в баке теплоносителя. Главный стояк нужно оснастить воздухоотводчиком и предохранительным клапаном (рис. 1f).

Теплоноситель должен поступать в мембранный бак сверху. В данном случае отсутствует возможность попадания воздуха в жидкостный отсек бака. Если это требование выполнить нереально, рекомендуется соблюдать такие правила:
• точка подпитки должна находиться как можно поближе к точке подключения бака;
• при заполнении системы теплоносителем не допускается внедрение для выпуска воздуха автоматических воздухоотводчиков (они должны быть закрыты).
• удаление воздуха из системы должно осуществляться через предусмотренные для этого штуцеры с кранами (рис. 2а) либо комбинированные краны с дренажом и ручным воздухоотводчиком (рис. 2б);
• по способности следует применять мембранные баки, имеющие верхний патрубок для присоединения воздухоотводчика к жидкостной полости.

Подбор бака
Достаточный объем мембранного расширительного бака рекомендуется определять по формуле:

Содержит в себе объем воды в трубах, котле, радиаторах и других элементах системы. Этот показатель подсчитывается по фактической емкости каждого элемента системы; P a _min – изначальное (настроечное) абсолютное давление в расширительном баке, бар; P a _max – наибольшее абсолютное давление, вероятное в расширительном баке, бар.

С определенной погрешностью значение объема теплоносителя в системе можно выбирать из табл. 2. При расчетах на стадии техникоэкономического обоснования допускается принимать удельную емкость системы отопления пятнадцать л/кВт.

Значения коэффициента температурного расширения теплоносителя β_t, надлежащие наибольшей разнице температур воды в неработающей и работающей системе, рекомендуется принимать по табл. 3.

Настроечное абсолютное давление рассчитывается по формуле:

Абсолютное наибольшее давление, вероятное в расширительном баке:

Как указывает анализ формулы 1, лучший выбор объема расширительного мембранного бака впрямую связан с правильной настройкой предохранительного клапана (согласно СП 41-101-95 «Проектирование термических пт» это неотклонимый для экспанзомата элемент). Обычно он настраивается на давление, превышающее допустимое для самого уязвимого элемента системы на 10 % (с учетом разности высот клапана и защищаемого элемента). Потому для систем отопления рекомендуется использовать клапаны с возможностью регулировки давления опции. Не считая того, клапан непременно обязан иметь устройство принудительного открывания («подрыва») для повторяющейся проверки его работоспособности и во избежание залипания золотника. Пример такового клапана показан на рис. 3.

Установка расширительного бака недостающего объема либо неправильный установка могут стать предпосылкой неверной работы системы отопления и даже выхода ее из строя.

Настроечное давление бака не должно быть ниже гидростатического давления на уровне центра бака более, чем на один м вод. ст. (0,1 бара). В неприятном случае уже в процессе наполнения системы нужный объем бака заполнится теплоносителем, и при последующем нагреве и расширении воды будет предоставлен наименьший объем, чем это нужно. Другими словами, если в баке настроечное (заводское) давление равно 1,5 бара, то заполнять систему необходимо до давления на уровне центра бака, не превосходящего 1,6 бара. Если по проекту в системе нужно установить большее гидростатическое давление, то для этого, перед монтажом бака, в нем нужно поднять давление с помощью воздушного насоса.

Некоторое количество теплоносителя в баке, обеспеченное его «недокачкой» до гидростатического на один м вод. ст., нужно на тот случай, когда произойдет остывание залитого теплоносителя. К примеру, если система наполнялась деньком при температуре воды 20 °С, и котел по любым причинам не был запущен, при ночном охлаждении теплоносителя его объем уменьшится, что может привести к разряжению в верхних точках системы и насыщенному подсосу воздуха через воздухоотводчики.

В 2-ух одинаковых системах, различающихся только по типу теплоносителя, расширительный бак большего объема будет нужно в той системе, где применяется незамерзающий теплоноситель на базе гликоля (этилен- либо пропиленгликоль). Ведь коэффициент расширения у гликолевых смесей несколько выше, чем у воды.

Таким макаром, при переходе с водяной системы на систему с гликолем будет нужно, может быть, замена бака на больший по типоразмеру либо установка дополнительного «мембранника».

Сигналом к тому, что система нуждается в баке большей емкости, служит нередкое срабатывание предохранительного клапана.

Поперечник подводящей полосы к мембранному расширительному баку должен быть более рассчитанного по следующей формуле:

Примеры обвязки
На рис. 4 показан вариант установки расширительного бака в системе с одним котлом. В этом случае экспанзомат размещен на оборотном трубопроводе системы, что позволяет эксплуатировать его при наименьшей температуре теплоносителя, чем если б он был установлен на полосы подачи. Такое решение позволяет продлить срок службы аппарата. Подключение бака на поглощающем патрубке насоса защищает насос от кавитации.

На рис. 5 – схема монтажа расширительных баков в системе с несколькими котлами и автоматическим ограничением малой температуры воды в оборотном трубопроводе. Тут предвидено по одному экспанзомату на котел. Емкость каждого из них должна быть не меньше расчетной на всю систему, т.е. если по расчету ей нужен бак емкостью восемьдесят л, то таковой же должна быть емкость каждого из устанавливаемых аппаратов. Это обосновано тем, что при работе на пониженной мощности, когда выключается горелка 1-го из котлов, также происходит отключение соответственного циркуляционного насоса и закрытие трехходового клапана. При всем этом циркуляция воды через отключенный котел отсутствует, и расширительный бак, установленный на данном котле, изолируется от остальной системы. Оставшийся в работе экспанзомат должен обеспечить компенсацию расширения теплоносителя во всем объеме системы. Это положение справедливо и при использовании двухходовых клапанов, выполняющих функцию блокировки котлов.

Система с несколькими котлами и автоматическим ограничением малой температуры воды в оборотном трубопроводе может иметь и один расширительный бак. В данном случае он должен устанавливаться так, как показано на рис. 6.

Мембранные баки для ГВС
Основное отличие мембранных баков для водоснабжения состоит в том, что вода в них не должна соприкасаться со стенами корпуса, как это допускается в системах отопления. Потому в них всегда применяется мембрана камерного типа (в виде мешка). Не считая того, к материалу мембраны баков для водоснабжения предъявляются завышенные требования по допустимости контакта с пищевыми жидкостями.

Расчет мембранного расширительного бака для ГВС делается по формуле 1. Подсчет объема воды в системе ведется с учетом воды, содержащейся в трубопроводах и водонагревателе либо теплообменнике.

Конструкция некоторых водонагревателей предугадывает наличие демпфирующей воздушной подушки в замкнутом объеме самого водонагревателя. Объем этой подушки обуславливается высотой расположения выпускной трубы ГВС и также должен учитываться при подборе расширительного бака ГВС.

Внедрение мембранного расширительного бака

Мембранный расширительный бак – это неотклонимый компонент системы отопления, без которого неосуществим настоящий подогрев помещения в холодное время года. При помощи этого устройства компенсируются критичные перепады объемов воды, которые являются результатом ее нагрева.

Устройство резервуара

Если система отопления не содержит в себе дополнительное устройство, в которое может перейти излишний объем воды, то она может выйти из строя. Роль запасной емкости как раз и делает мембранный бак, который нужен для бесперебойной работы личного отопления.

Мембрана

В корпусе резервуара имеется гибкая мембрана, которая делит его внутреннюю камеру на две части. Одна часть содержит теплоноситель, а 2-ая заполнена воздухом. Заместо него может употребляться азот.

Зависимо от модели, в комплектацию устройства может заходить сменная либо несменная мембрана. В первом случае теплоноситель располагается в эластичной полости и не контактирует с металлическими внутренними поверхностями.

Установка (либо снятие) мембраны осуществляется через фланец, для крепления которого применены болты. Такие манипуляции делают, когда создают текущий ремонт оборудования.

Если устройство имеет несменную мембрану, то он оснащен внутренней полостью из 2-ух секций. Демонтаж в таком случае не предусмотрен.

Для защиты системы от превышения давления мембранные баки оснащаются предохранительными клапанами.

Принцип деяния

Механизм работы устройства основан на изменении объема воды при нагревании и остывании.
В замкнутом контуре вода, нагреваясь, расширяется, при всем этом возрастает давление во всей сети. Лишний объем воды попадает в расширительный бак, где уменьшает количество воздуха, растягивая мембрану между камерами.

При понижении температуры давление в системе падает, и воздух теснит воду из емкости. Вода из бака будет поступать до того времени, пока давление не уравновесится.

Область использования

Мембранные баки довольно обширно используются. Они встраиваются в такие системы, как:

• теплоснабжение с автономным источником тепла;
• система отопления, присоединенная к полосы центральной теплотрассы по независящей схеме;
• отопление, работающее средством солнечных коллекторов и термических каналов;
• любые системы с замкнутым контуром и непостоянной температурой рабочей среды.

Достоинства

Изобретение закрытого расширительного бака с мембраной дозволили прирастить рабочий ресурс всей системы отопления. Устройство обладает следующими плюсами:

• позволяет применять воду любого состава в т.ч. гиперкальцинированную;
• мембрана, сделанная из бутила и натуральной резины, позволяет использовать оборудование для питьевой воды;
• механизм работы и мембранная конструкция устройства могут обеспечить прием значимого количества вытесненной воды;
• легкий установка;
• малые утраты от испарения;
• низкие расходы при эксплуатации.

Схема применения в отопительной системе.

Малогабаритные размеры, которыми отличается тонкий мембранный бак, позволяют экономично расходовать место помещения, потому он идеальнее всего подходит для негабаритных комнат.

Расширительный бак не допускает появления завышенных нагрузок в системе отопления и является действенным средством предотвращения аварийных ситуаций.

Выбор оборудования

Прежде всего учитывается объем теплоносителя для системы отопления. Если подбор выполнен неправильно и объема не хватит, то появятся трещинкы и протечки воды в местах соединений.

Не считая этого, может произойти падение давления ниже неопасного минимума. Это приведет к завоздушиванию внутренней полости резервуара, тогда будет нужно срочный ремонт. Потому совершать подбор модели лучше на основании черт, которые содержит сопроводительная аннотация.

Величина исходного давления в расширительном баке, присоединенном к холодной теплосети, должна совпадать со статическим давлением системы. Допустимое расхождение характеристик может составлять + 30–50 кПа.

Данная таблица поможет для вас вычислить подходящий объем бака.

Бак обязан иметь объем более 10-12% от суммарного объема сети теплоснабжения, в какой он применяется. Это исключит вероятный выход из строя как самого резервуара, так и всей теплосети в целом во время скачка давления.

При выборе подходящей модели следует также учесть очень допустимое давление, при котором устройство может работать.

Мембранные баки защищают систему теплоснабжения от лишнего увеличения температуры и регулируют уровень давления в ней. Потому такие устройства оснащаются независящими датчиками температуры и давления.

Установка устройства

Установку делают таким макаром, дабы потом можно было беспрепятственно проводить его техобслуживание.
Новый бак, обычно, имеет лишнее изначальное давление газа, которое распространяется по всему объему. До того как выполнить установку расширительного бака, нужно накачать его на за ранее рассчитанное давление.

Мембранный бак следует монтировать перед разветвлением водопровода. Нужно обеспечить слив воды и подпитку системы. В комнате должна поддерживаться плюсовая температура.

Недопустимы дополнительные нагрузки на бак! Если емкость имеет объем от восемь до 30 л, то разрешен стенной крепеж. При огромных объемах оборудование ставят на ножки.

Для предотвращения электролитической коррозии следует провести заземление.

Настройка устройства

Дабы не задаваться вопросом, как проверить давление, целенаправлено на выходе установить манометр. Для удаления излишков воздуха правильно дополнить оборудование автоматическим клапаном.

Набор нужного давления производят в серьезной последовательности. Поначалу сбрасывают давление через ниппель либо при помощи компрессора. Потом подключают устройство к системе отопления и заполняют ее водой. Процесс не прекращают, пока давление в системе и баке не станет одинаковым.

Некоторые спецы советуют устанавливать после разъемного соединения тройник. В его ответвление вставляют кран, через который можно будет выполнить резвый слив системы в случае аварийной ситуации.

Расширительный мембранный бак для отопления: конструктивные особенности и механизм работы

Расширительный мембранный бак — элемент закрытой системы отопления, созданный для компенсации термического расширения теплоносителя и поддержания нужного давления.

Примечание! Кроме использования в системах отопления, мембранные баки также применяются в системах водоснабжения. Они «смягчают» гидроудары, возникающие при включении/выключении насосных станций, также поддерживают неизменное давление в системе.

Конструкция мембранного бака

Расширительный мембранный бак для отопления представляет собой герметичный металлической корпус цилиндрической формы, покрытый красным эпоксидным лаком (также есть баки, покрытые синим лаком, но они созданы для холодной воды). В корпусе размещены два камеры: газовая и водяная, которые разделены друг от друга подвижной газонепроницаемой мембраной (диафрагмой), сделанной из бутилкаучука. Благодаря такому материалу мембрана способна размеренно работать при разных температурах (от -10 до +100°C) и совершать до 100 000 циклов.

Устройство мембранного расширительного бака.

Мембрана фактически на сто процентов исключает взаимодействие теплоносителя и газа. Отсутствие такового взаимодействия позволяет подольше сохранять предварительное давление в газовой камере, что благоприятно влияет на срок службы бака.

Примечание! Современные качественные мембраны не просто растягиваются под давлением расширяющегося теплоносителя, как бы «прилипают» к стенам бака. Таковой механизм работы позволяет прирастить срок службы мембраны.

Бачок Reflex в разрезе.

Обе камеры имеют однообразное давление, что позволяет сохранить плотность этого участка отопительной системы. Воздушная камера заполняется азотосодержащей консистенцией. При расширении теплоносителя азот «спрессовывается», позволяя теплоносителю «войти» в водяную камеру.

Большая часть современных мембранных баков для отопления имеют интегрированный в корпус ниппель (похожий с обыденным авто), с помощью которого можно «подкачать» воздушную камеру, повысив в ней давление. Это можно выполнить без помощи других в домашних критериях с помощью насоса либо компрессора. Но следует держать в голове, что закачивать рекомендуется конкретно азот, а не воздух. Дело в том, что находящийся в воздухе кислород будет вызывать ускоренную коррозию стен корпуса бака, что безизбежно уменьшит срок службы устройства. Азот же является нейтральным и не содействует коррозии.

Опора для бака и группы безопасности. Производитель: ООО «РОСТерм Северо-Запад», Санкт-Петербург.

Расширительный бак мембранного типа Imera.

Корпус бака обладает отводом с наружным резьбовым соединением, который упрощает процесс установки. Зависимо от модели резьба может быть:

• У баков низкого давления (от 0,5 до 1,5 бар) – 3/4″ либо 1″;
• У баков среднего давления (1,5 бар) – 1″;
• У баков высокого давления (от три бар и выше) – от 1″ до фланцевого соединения Ду 100;

Механизм работы мембранного бака

При запуске системы отопления, теплоноситель греется и возрастает в объеме. Этот лишний объем перемещается в водяную камеру расширительного бака. После остывания теплоносителя, давление в воздушной камере, выдавливает мембрану, тем вытесняя теплоноситель из водяной камеры назад в отопительный контур.

Кроме этого, как уже было отмечено выше, мембранный бак поддерживает требуемое давление во всей системе отопления. Так к примеру, если кое-где произошла несущественная утечка теплоносителя, то во всей системе должно свалиться давление, но этого не происходит, т.к. давление в воздушной камере будет выталкивать мембрану, а с ней и теплоноситель назад в систему, тем создавая ограниченную подпитку.

Мембранный бак с группой безопасности.

Мембрана может быть повреждена в итоге неверной эксплуатации:

• Есть возможность разрыва мембраны в случае, если при заполнении теплоносителем водяной камеры, не было сотворено нужное давление в воздушной камере;
• Перед спусканием газа из воздушной камеры, нужно перекрыть и слить теплоноситель из водяной камеры.

Расчет бака

Нагрев на каждые 10°C дает повышение объема теплоносителя в среднем на 0,3-0,4%. Исходя из этих данных рассчитывается нужный объем бака.

Процент расширения теплоносителя (воды) зависимо от температуры нагрева:

Принципиально! Хоть какой мембранный бак для отопления оснащается шаровым краном со сливом, который позволяет перекрыть поступление теплоносителя к баку. Это нужно для воплощения резвой, комфортной замены бака в случае его выхода из строя.

Расширительный бак открытого типа

В реальный момент данная разновидность расширительных баков фактически не применяется, т.к. имеет следующие недочеты:

Видео: Обслуживание мембранных баков