Мембранные баки можно разделить на две основные группы: расширительные баки для систем отопления и мембранные баки (гидроаккумуляторы) для водоснабжения. Данные баки похожи между собой визуально, но имеют принципиальные функциональные отличия. Обсудим мембранные расширительные баки для отопления.
Мембранный расширительный бак является устройством, которое применяется для компенсирования увеличения объема воды вследствие ее температурного расширения в системах отопления, холодоснабжения, гелиосистем. Расширительные баки также возможно использовать в системах горячего водоснабжения для защиты от температурного расширения санитарной воды. Благодаря использованию расширительного бака в определенной степени сокращаются нежелательные колебания давления в системе, повышается стабильность системы. Бак с уверенностью можно назвать предохранительным оборудованием, которое обеспечивает эффективную и безопасную эксплуатацию инженерных систем здания.
Большинство веществ при нагревании расширяются. Атомы и молекулы вещества начинают двигаться быстрее. В твердых телах колебания атомов достигают большей амплитуды и им требуется больше свободного пространства, в результате чего происходит расширение тела. Аналогичные процессы происходят с жидкостями, но в более выраженной степени. Из-за термического расширения инженерные системы с теплоносителями подвержены серьезным воздействиям. 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.
По причине теплового расширения еще в 19 веке в системах отопления начали применять открытые системы отопления, особенность которых состояла в применении расширительных емкостей открытого типа, которые и компенсировали увеличение объема воды в системе. Распространенные в прошлом открытые расширительные баки представляли собой обычную металлическую емкость, устанавливаемую в верхней части здания (например, на чердаке дома) и пополняемую водой по мере ее испарения, и имели ряд недостатков, поэтому в настоящее время практически не применяются.
Недостатки расширительных баков открытого типа:В настоящее время подавляющее большинство систем отопления/холодоснабжения/гелиосистем являются закрытыми, температурное расширение компенсируется мембранным расширительным баком.
Преимущества закрытого расширительного бака перед открытым:
Мембранные расширительные баки можно устанавливать в любой части здания. Чаще всего, для удобства обслуживания их установка осуществляется в тепловом пункте или котельной. Место установки расширительного бака должно обеспечивать удобство его обслуживания. Монтаж производят так, чтобы имелся доступ к воздушному ниппелю, фланцу и присоединительной арматуре. Для того, чтобы обеспечить долгий срок службы и безопасность системы, баки рекомендуется устанавливать и подключать к системе в точке с самой низкой температурой теплоносителя — обратная линия системы перед входом в котел или теплообменник. Расширительный бак рекомендуется устанавливать вертикально, присоединительным патрубком вниз или вверх, а воздушным ниппелем вверх.
Конструкция расширительного бака представляет собой стальной резервуар, разделенный внутри резиновой мембраной на две полости, одна из которых заполняется азотом/воздухом*, 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.
Мембрана является основным элементом, влияющим на работоспособность и надежность мембранных баков. Мембрана предназначена для разделения мембранного бака на две полости – водяную и газовую. Зачастую мембрана изготавливается из материала EPDM*, но также могут встречаться и другие материалы.
Мембраны можно разделить на два основных типа – диафрагменный и камерный.
Расширительный бак с диафрагмой
Диафрагма жестко фиксируется внутри емкости по периметру и разделяет бак на два отсека. Такой вид мембраны часто называет “незаменяемой”, в случае ее повреждения возможна только полная замена бака.
При изменении объема жидкости в системе отопления, мембрана в баке перемещается в ту или другую сторону. В результате объем, занимаемый жидкостью в баке, тоже меняется. Азот или сжатый воздух по другую сторону мембраны действует как пружина, поддерживая рабочее давление теплоносителя и не допуская срабатывания предохранительного клапана.
Основным преимуществом бака с мембраной-диафрагмой является более низкая стоимость по сравнению с баком с камерной мембраной.
Баки с таким типом мембраны имеют некоторые недостатки:
Баллонную мембрану в народе часто называют «грушей» из-за своей грушевидной формы. Теплоноситель в баках такого типа всегда целиком находится внутри мембраны и не имеет контакта с металлической поверхностью бака, следовательно, внутренняя поверхность бака не требует специального покрытия, это значительно снижает риск коррозии. Такие мембраны очень надежны, имеют хорошую устойчивость к износу. Преимущество грушевидной мембраны в том, что ее без проблем можно заменить на новую. Замена мембраны осуществляется через фланец, закрепленный с помощью нескольких болтов. При больших объемах расширительного бака мембрана баллонного (грушевидного) типа закрепляется задним концом к ниппелю через резьбовое соединение для стабилизации заполнения.
1. Заполнение системы |
|
 |
|
2. Начало работы системы |
|
 |
|
3. Работа системы |
|
 |
|
4. Охлаждение |
|
|
|
5. Бак под избыточным давлением |
|
 |
Установка расширительного бака несоответствующего объема или некорректный монтаж могут стать причиной неправильной работы системы отопления и даже выхода ее из строя. На нашем сайте в специализированной статье “Методика расчета и подбора баков для систем отопления” можно ознакомиться с детальным расчетом подбора бака. Такие расчеты и монтаж мы рекомендуем доверять профессиональным монтажным организациям, но “увлеченные” покупатели могут сделать эти расчеты самостоятельно.
Для быстрого, но весьма приблизительного расчета объема расширительного бака можно использовать следующие параметры: 10–15% от объема системы, если теплоносителем является вода, и 15–20% - если в качестве теплоносителя используется водно-гликолевая смесь с процентным содержанием гликолей не более 50%.
Объем системы отопления можно посчитать, сложив количество воды, содержащееся в теплогенераторах (котлах, теплообменниках и т. д.), буферных баках, транспортных трубопроводах и потребителях тепла (радиаторах, теплых полах, конвекторах и т. д.). Если таких данных нет, то можно очень примерно определить объем системы, исходя из мощности котла, из расчета 15 литров на 1 кВт котловой мощности.
Оптимальный выбор объема расширительного мембранного бака также напрямую связан с правильной настройкой предохранительного клапана. Объем расширительного бака выбирается таким образом, чтобы при нагреве теплоносителя до максимальной рабочей температуры, рост давления в системе отопления не превышал допустимой величины (оставался ниже давления срабатывания предохранительного клапана).
| Температура Мин. — Макс. | Вода | Вода + 10% гликоля | Вода + 20% гликоля | Вода + 30% гликоля | Вода + 40% гликоля | Вода + 50% гликоля |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
4 — 5° С |
0,00 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
|
4 — 10° С |
0,03 |
0,08 |
0,13 |
0,19 |
0,23 |
0,26 |
|
4 — 15° С |
0,09 |
0,16 |
0,26 |
0,36 |
0,44 |
0,49 |
|
4 — 20° С |
0,18 |
0,27 |
0,41 |
0,55 |
0,66 |
0,74 |
|
4 — 25° С |
0,29 |
0,39 |
0,57 |
0,75 |
0,89 |
0,99 |
|
4 — 30° С |
0,43 |
0,54 |
0,75 |
0,97 |
1,13 |
1,25 |
|
4 — 35° С |
0,59 |
0,70 |
0,95 |
1,19 |
1,39 |
1,53 |
|
4 — 40° С |
0,78 |
0,88 |
1,16 |
1,44 |
1,65 |
1,81 |
|
4 — 45° С |
0,98 |
1,08 |
1,38 |
1,69 |
1,93 |
2,10 |
|
4 — 50° С |
1,19 |
1,30 |
1,62 |
1,95 |
2,21 |
2,40 |
|
4 — 55° С |
1,43 |
1,53 |
1,88 |
2,23 |
2,51 |
2,70 |
|
4 — 60° С |
1,68 |
1,78 |
2,15 |
2,52 |
2,81 |
3,02 |
|
4 — 65° С |
1,94 |
2,05 |
2,43 |
2,82 |
3,12 |
3,34 |
|
4 — 70° С |
2,22 |
2,33 |
2,73 |
3,13 |
3,44 |
3,66 |
|
4 — 75° С |
2,51 |
2,62 |
3,04 |
3,45 |
3,77 |
3,99 |
|
4 — 80° С |
2,82 |
2,93 |
3,36 |
3,79 |
4,10 |
4,33 |
|
4 — 85° С |
3,14 |
3,26 |
3,69 |
4,13 |
4,45 |
4,67 |
|
4 — 90° С |
3,47 |
3,60 |
4,04 |
4,48 |
4,80 |
5,01 |
|
4 — 95° С |
3,81 |
3,95 |
4,40 |
4,84 |
5,15 |
5,36 |
|
4 — 100° С |
4,16 |
4,31 |
4,76 |
5,21 |
5,52 |
5,72 |
|
4 — 105° С |
4,53 |
4,68 |
5,14 |
5,59 |
5,88 |
6,07 |
| Системы центрального теплоснабжения с: | Емкость системы [л / кВт] |
|---|---|
|
Конвекторами и / или воздушным отоплением |
5,5 |
|
Индукционными нагревательными устройствами |
5,2 |
|
Системами подогрева воздуха |
6,9 |
|
Панельными радиаторами |
8,8 |
|
Различным оборудованием центрального теплоснабжения |
10 |
|
Стальными трубчатыми радиаторами |
12 |
|
Различным оборудованием для холодоснабжения |
20 |
|
Теплыми полами и / или потолками |
18,5 |
|
Разветвленной системой трубопроводов (теплоцентраль) |
25,8 |
| Статистическая высота, [м] | Исходное давление, [бар] | Установочное давление предохранительного клапана/Конечное давление, [бар] | |||
|---|---|---|---|---|---|
|
|
|
3 / 2,7 |
6 / 5,4 |
8 / 7,2 |
10 / 9 |
|
3 |
0,5 |
0,59 |
- |
- |
- |
|
8 |
1 |
0,46 |
0,69 |
- |
- |
|
13 |
1,5 |
0,32 |
0,61 |
0,70 |
- |
|
18 |
2 |
0,19 |
0,53 |
0,63 |
- |
|
23 |
2,5 |
0,05 |
0,45 |
0,57 |
0,65 |
|
28 |
3 |
- |
0,38 |
0,51 |
0,60 |
|
33 |
3,5 |
- |
0,30 |
0,45 |
0,55 |
|
38 |
4 |
- |
0,22 |
0,39 |
0,50 |
|
43 |
4,5 |
- |
0,14 |
0,33 |
0,45 |
|
48 |
5 |
- |
- |
0,27 |
0,40 |
|
53 |
5,5 |
- |
- |
0,21 |
0,35 |
|
58 |
6 |
- |
- |
0,15 |
0,30 |
|
63 |
6,5 |
- |
- |
0,09 |
0,25 |
|
68 |
7 |
- |
- |
- |
0,20 |
|
73 |
7,5 |
- |
- |
- |
0,15 |
|
78 |
8 |
- |
- |
- |
0,10 |
8.1 Обязательным элементом системы с расширительным баком является наличие предохранительного сбросного клапана. Существуют несколько вариантов предохранительных клапанов – клапаны с фиксированной величиной срабатывания и более сложные предохранительные клапаны с возможностью выставления величины срабатывания.
На российском рынке много лет уверенными лидерами в плане качества и надежности являются производители из Германии и Италии. В первую очередь, мы рекомендуем обратить внимание на бренды RBM, Италия и Watts, Германия.
8.2 Каждый бак настоятельно рекомендуется укомплектовывать отсечной арматурой, которая позволит отсоединить бак и произвести его обслуживание, без опорожнения всей системы.
8.3 Баки малых размеров, которые не имеют напольных ножек, часто называют подвесными. Для их установки используются кронштейны.
8.4 Для подвесных баков с размером подключения ¾ существуют готовые решения: консоли - группы безопасности котла с возможностью подключения бака. Это удобное предохранительное оборудование, которое крепится к стене и уже укомплектовано предохранительным клапаном, манометром, воздухоотводчиком и отсечной арматурой.
На российском рынке существует большое количество производителей и брендов, прочитав различные статьи, рейтинги и форумы в интернете, покупатель может еще больше запутаться. Кто-то восхваляет один бренд, кто-то считает, что этот же бренд, наоборот, плохого качества – всё это очень субъективные мнения. Ведущие европейские и российские производители используют примерно один и тот же автоматизированный процесс изготовления и тестирования баков, что сводит к минимуму вероятность заводского брака. Львиная доля поломок баков связано с банальным несоблюдением эксплуатационных параметров и требований.
Мы не будем составлять рейтинг лучших или худших, расскажем об основных производителях.
9.1 Reflex — это немецкий бренд с производствами в Германии, Турции и Польше. Относится к премиальному сегменту, очень надежный, отлично зарекомендовал себя среди профессиональных монтажников и конечных потребителей. Является одним из самых популярных среди импортных брендов. Стоимость бака довольно высокая.
9.2 Wester – это российский бренд, который первым организовал производство мембранных баков в России. Ключевой компонент бака – мембрана, поставляется из Италии от ведущих мировых производителей Sefa и Oldrati. С уверенностью можно сказать, что на сегодняшний день – это самый продаваемый бренд, который обладает хорошим качеством и ценовой доступностью. Некоторые известные бренды изготавливаются на производственной площадке Wester по системе OEM. Более экономная линейка этого производителя изготавливается под брендом Impero.
9.3 Flamco– нидерландский бренд с производствами в Нидерландах и России. Это мировая марка с высоким уровнем качества и стоимости. Производство в России организовано совсем недавно, но компания уверенно набирает обороты.
9.4 Джилекс – еще один российский производитель, который производит доступную по стоимости продукцию.
Еще несколько лет назад большой популярностью на российском рынке пользовались итальянские бренды, но в последние годы их присутствие значительно снизилось, и эта тенденция продолжается.
Источники: Технический каталог Flamco 2017, G. Kell 1975, Åke Melinder 2007
Запрещено копирование и переписывание информации с сайта, в том числе частичное, без согласия администрации сайта и указания ссылки на первоисточник.
