Обзор: мембранные баки
Мембранный бак продлит жизнь насосу
Чтобы основательно обустроить системы отопления и водоснабжения дома, купите мембранные баки. Главный элемент таких систем — насос, доставляющий воду из скважины или колодца, перегоняющий ее по радиаторам: при активной эксплуатации коммунальных удобств загородного жилья этому оборудованию придется работать почти беспрерывно. Это значит, что рассчитывать на его долговечность без вспомогательных средств не приходится. Решить задачу долговременной безаварийной работы насоса помогут мембранные баки.
Мембранный бак для водоснабжения горизонтальный VALTEC
Кронштейн для крепления расширительного бака
Что такое мембранные баки?
В отличие от традиционных для садово-огородных участков бочек, мембранные баки снабжены внутренней мешкообразной камерой из синтетического каучука. Между камерой и стенками бака находится сжатый газ (азот или воздух). Эта конструкция помогает предохранять корпус от коррозии, сглаживать скачки давления. А еще вода в таких «мешках» меньше загрязняется.
По назначению выделяют мембранные баки для систем отопления и горячего водоснабжения (расширительные) и холодного водоснабжения (гидроаккумуляторы). Основная разница — в требованиях к качеству воды. Одно дело, если она будет применяться лишь как теплоноситель в батареях, другое — если для питья и приготовления пищи. Некоторые производители не упрощают конструкцию баков, предназначенных для технической воды. Это находит отражение в техпаспортах, допускающих использование одних и тех же моделей во всех перечисленных системах.
Как работает расширительный бак?
Нагревание воды приводит к ее расширению. Давление в гидравлической сети повышается. Если расширительного бака нет, то система сигнализирует о проблеме с помощью предохранительных клапанов.
После установки бака он примет в себя «излишки» расширяющегося теплоносителя.
Эластичная камера бака с одной стороны испытывает давление азота, а с другой — давление поступившей воды. Поэтому, как только система начнет охлаждаться, вода вытесняется из камеры обратно, поддерживая рабочее давление.
Если в отопительной сети применяется незамерзающий гликоль, рекомендуется модель с большим типоразмером. Расширение такого теплоносителя выше, чем у воды.
Почему стоит купить мембранный бак для системы холодного водоснабжения?
Если вы не установите мембранный бак, то при каждом включении и отключении крана оборудование будет подвергаться гидроударам. Смягчить их поможет блок автоматики, однако это более дорогостоящее решение, чем покупка гидроаккумулятора.
В системах автономного водоснабжения, которые оснащены более основательно, насос подает воду не сразу «в кран», а предварительно закачивает ее в накопитель. После открытия крана (например, вы решили принять душ) вода подается из этого резервуара. Вы расходуете воду, а насос периодически включается, чтобы ее восполнять. Отсюда вывод: выбирайте объемный гидроаккумулятор. Ведь чем больше объем бака, тем реже придется включаться насосу, тем дольше он прослужит.
Управлять насосом можно вручную либо передать эту функцию автоматике: реле давления и защиты от сухого хода. Первое реле срабатывает при достижении в баке заданного давления, и ваша емкость для воды оперативно наполняется. Если в насос не поступает жидкость (например, пересох колодец), то второе реле не позволит системе «работать вхолостую», перегоняя воздух.
Продажа мембранных баков в интернет-магазине «Сантехмонтаж»
Став клиентом «Сантехмонтаж», вы воспользуетесь сразу множеством преимуществ покупки сантехнического оборудования.
Мы работаем с 2010 года и знаем все нюансы обеспечения физических и юридических лиц качественной проверенной продукцией.
Мембранный бак и несколько «зарытых собак»
(Мембранные баки VALTEC для систем водоснабжения и отопления)
Мембранные баки подразделяются на расширительные баки, использующиеся в системах отопления и горячего водоснабжения, и гидроаккумуляторы, применяемые в системах холодного водоснабжения при подаче воды в дом от внешнего источника.
Правильный подбор, монтаж и эксплуатация баков обеспечит безопасную работу систем и сведет на нет вероятность возникновения аварийных ситуаций.
Мембранные баки VALTEC для систем отопления
Назначение расширительного бака VALTEC
Основная задача мембранного расширительного бака в системе отопления – компенсировать увеличение объема воды вследствие ее температурного расширения.
При отсутствии в замкнутой системе емкости, куда могут поступать излишки теплоносителя, даже незначительное увеличение температуры приведет к возрастанию давления, которое может превысить предельно допустимую величину для элементов гидравлической системы.
Как работает расширительный бак VALTEC
В расширительном мембранном баке находится диафрагма, которая разделяет его на две части, одна из которых содержит азот, находящийся под начальным избыточным давлением, а в другую часть поступают излишки теплоносителя из системы.
Первоначально весь объем расширительного бака полностью занят азотом; при нагреве теплоносителя его объем увеличивается, что приводит к сжатию азота. Давление азотной подушки увеличивается и выравнивается с давлением в системе отопления на данном статическом уровне. Когда температура теплоносителя и, соответственно, его объем уменьшается, давление азотной подушки возвращает теплоноситель обратно в систему, не давая давлению в системе снизиться ниже настроечного уровня.
| Внутренняя поверхность корпуса мембранного расширительного бака в условиях эксплуатации зачастую является зоной возможного выпадения конденсата. При наличии в газовой подушке кислорода неизбежно начнется интенсивная коррозия металла корпуса бака. Именно поэтому производителями закачивается в бак нейтральный азот, а не атмосферный воздух, содержащий водяные пары и кислород. Подкачивая в газовую полость воздух, пользователь невольно сокращает срок службы мембранного бака. |
Место подключения расширительного мембранного бака VALTEC к системе отопления
Давление в точке подключения мембранного бака к системе всегда равно статическому давлению в данной точке при данных температурных параметрах.
| Доказать приведенное выше высказывание очень просто. Если допустить, что давление в точке подключения бака изменяется, то придется признать, что объем теплоносителя в баке тоже изменился. А этого быть не может, т.к. взяться лишнему теплоносителю в замкнутой системе неоткуда, да и бесследно исчезнуть он тоже никак не мог. Надо отметить, что это правило распространяется только на систему с одним расширительным баком. |
Таким образом, от места расположения расширительного бака зависят параметры работы всех остальных элементов системы отопления, требуемое начальное давление в расширительном баке и сам объем бака.
| При выборе места присоединения расширительного бака следует помнить, что чем выше давление в системе отопления, тем меньше вероятность ее завоздушивания. |
| Если мембранный бак присоединяется к системе непосредственно после циркуляционного насоса, следует проверить, чтобы перед насосом сохранялся антикавитационный запас по давлению. |
Рис. 1. Варианты подключения мембранного бака к системе отопления
У выносных флажков на рис. 1 обозначены расчетные значения рабочего давления в характерных точках каждой системы (в м вод. ст).
Значение настройки предохранительного клапана принято 33 м вод. ст., напор насоса – 6 м вод. ст., емкость системы – 200 л. Разница максимальной и минимальной температур теплоносителя – 80 ºС.
В табл. 1 приведены расчетные характеристики мембранных баков для схем с их разным подключением.
Таблица 1. Расчетные данные по системам рисунка 1
| Схема на рис. 1 | Расчетное предварительное давление в баке, м вод. ст. | Расчетная емкость бака, л | Марка выбранного бака VALTEC |
| а | 13 | 14,9 | VRV18 |
| b | 13 | 14,9 | VRV18 |
| c | 11 | 14,2 | VRV18 |
| d | 11 | 14,2 | VRV18 |
| e | 3 | 11,5 | VRV12 |
| f | 3 | 11,5 | VRV12 |
| При установке мембранного бака в гравитационной системе отопления на верхней магистрали его следует смещать от главного стояка в сторону отопительных стояков, чтобы исключить паразитное влияние на циркуляцию остывающего в баке теплоносителя. Главный стояк необходимо оснастить воздухоотводчиком и предохранительным клапаном (рис. 1f). |
Подбор мембранного расширительного бака VALTEC
Достаточный объем мембранного расширительного бака рекомендуется определять по формуле:
где C – общий объем теплоносителя в системе отопления, л. Включает в себя объем воды в трубах, котле, радиаторах и других элементах системы. Этот показатель подсчитывается по фактической емкости каждого элемента системы; P a min – начальное (настроечное) абсолютное давление в расширительном баке, бар; P a max – максимальное абсолютное давление, возможное в расширительном баке, бар.
С определенной погрешностью значение объема теплоносителя в системе можно выбирать из табл. 2. При расчетах на стадии технико-экономического обоснования допускается принимать удельную емкость системы отопления 15 л/кВт.
Значения коэффициента температурного расширения теплоносителя βt, соответствующие максимальной разнице температур воды в неработающей и работающей системе, рекомендуется принимать из табл. 3.
Настроечное абсолютное давление вычисляется по формуле:
где P a 0 – атмосферное давление, бар; P ст max – статическое давление на уровне нижней точки системы, бар; НБ – превышение точки врезки бака над нижней точкой системы, м; h2 – превышение центра бака над точкой врезки, м.
При расположении бака ниже точки врезки h2 подставляется со знаком «минус».
Абсолютное максимальное давление, возможное в расширительном баке:
где PПК – давление настройки предохранительного клапана, бар; P ст Б – статическое давление на уровне установки предохранительного клапана, бар; P ст ПК – статическое давление на уровне врезки в систему мембранного бака, бар.
Таблица 2. Ориентировочный объем теплоносителя в системе
| Тип системы и ее элементы | Удельный объем теплоносителя, л/кВт | Примечания |
| Котельная | 13 | без учета объема аккумулирующих емкостей |
| Система отопления | 11 | усредненная величина |
| Конвекторы системы отопления | 8 | |
| Конвекторы системы вентиляции | 10 | |
| Радиаторы системы отопления | 15 |
Таблица 3. Значение коэффициента температурного расширения теплоносителей βt
| Температура, °С | Содержание гликоля, % | |||||||
| 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 70 | 90 | |
| 0 | 0,0002 | 0,0032 | 0,0064 | 0,0096 | 0,0128 | 0,0160 | 0,0224 | 0,0288 |
| 10 | 0,0004 | 0,0034 | 0,0066 | 0,0098 | 0,0130 | 0,0162 | 0,0226 | 0,0290 |
| 20 | 0,0018 | 0,0048 | 0,0080 | 0,0112 | 0,0144 | 0,0176 | 0,0240 | 0,0304 |
| 30 | 0,0044 | 0,0074 | 0,0106 | 0,0138 | 0,0170 | 0,0202 | 0,0266 | 0,0330 |
| 40 | 0,0079 | 0,0109 | 0,0141 | 0,0173 | 0,0205 | 0,0237 | 0,0301 | 0,0365 |
| 50 | 0,0121 | 0,0151 | 0,0183 | 0,0215 | 0,0247 | 0,0279 | 0,0343 | 0,0407 |
| 60 | 0,0171 | 0,0201 | 0,0232 | 0,0263 | 0,0294 | 0,0325 | 0,0387 | 0,0449 |
| 70 | 0,0228 | 0,0258 | 0,0288 | 0,0318 | 0,0348 | 0,0378 | 0,0438 | 0,0498 |
| 80 | 0,0290 | 0,0320 | 0,0349 | 0,0378 | 0,0407 | 0,0436 | 0,0494 | 0,0552 |
| 90 | 0,0359 | 0,0389 | 0,0417 | 0,0445 | 0,0473 | 0,0501 | 0,0557 | 0,0613 |
| 100 | 0,0435 | 0,0465 | 0,0491 | 0.0517 | 0,0543 | 0,0569 | 0,0621 | 0,0673 |
| 110 | 0,0515 | 0,0545 | 0,0568 | 0,0591 | 0,0614 | 0,0637 | 0,0683 | 0,0729 |
| 120 | 0,0603 | 0,0633 | 0,0653 | 0,0673 | 0,0693 | 0,0713 | 0,0753 | 0,0793 |
| Как показывает анализ формулы 1, оптимальный выбор объема расширительного мембранного бака напрямую связан с правильной настройкой предохранительного клапана (согласно СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» это обязательный 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). Поэтому для систем отопления рекомендуется применять клапаны с возможностью регулировки давления настройки. Кроме того, клапан обязательно должен иметь устройство принудительного открывания («подрыва») для периодической проверки его работоспособности и во избежание залипания золотника. Пример такого клапана показан на рис. 3. Рис. 3. Предохранительный клапан VALTEC VT.1831 с возможностью настройки и принудительным «подрывом» |
Установка расширительного бака недостаточного объема или некорректный монтаж могут стать причиной неправильной 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 1 м вод. ст. (0,1 бара). В противном случае уже в процессе заполнения системы полезный объем бака заполнится теплоносителем, и при последующем нагреве и расширении жидкости будет предоставлен меньший объем, чем это необходимо. Иными словами, если в баке настроечное (заводское) давление равно 1,5 бара, то заполнять систему нужно до давления на уровне центра бака, не превышающего 1,6 бара. Если по проекту в системе необходимо установить большее гидростатическое давление, то для этого, перед монтажом бака, в нем необходимо поднять давление при помощи воздушного насоса.
| Некоторое количество теплоносителя в баке, обеспеченное его «недокачкой» до гидростатического на 1 м вод. ст., необходимо на тот случай, когда произойдет охлаждение залитого теплоносителя. Например, если система заполнялась днем при температуре воды 20 °С, и котел по каким-либо причинам не был запущен, при ночном охлаждении теплоносителя его объем уменьшится, что может привести к разряжению в верхних точках системы и интенсивному подсосу воздуха через воздухоотводчики. |
В двух одинаковых системах, различающихся только по типу теплоносителя, расширительный бак большего объема потребуется в той системе, где используется незамерзающий теплоноситель на основе гликоля (этилен- или пропиленгликоля), т.к. коэффициент расширения у гликолевых растворов несколько выше, чем у воды.
Таким образом, при переходе с водяной системы на систему с гликолем, возможно, потребуется замена бака на больший по типоразмеру или установка дополнительного расширительного бака.
Сигналом к тому, что система нуждается в баке большей емкости, служит частое срабатывание предохранительного клапана.
| Диаметр подводящей линии к мембранному расширительному баку должен быть не менее рассчитанного по следующей формуле: |