Мембранный бак функционирует следующим образом: после монтажа системы и подключения к электросети насос включается и начинает закачивать воду в водяную камеру; при этом объем воздуха, находящегося в воздушной камере бака, уменьшается на величину поступающего объема воды в бак. При уменьшении объема воздуха давление в мембранном баке возрастает. После того, как давление в мембранном баке превысит давление отключения насоса, предварительно установленное на реле давления, насос отключается и находится в отключенном состоянии до тех пор, пока давление в системе не упадет в результате водоразбора ( вода при этом поступает потребителю непосредственно из мембранного бака ), после чего насос снова включается и т.д.
Так как давление воздуха в мембранном баке уравновешено давлением воды, мембрана постоянно находится в свободном состоянии, не испытывая внутренних напряжений - она как бы «плавает» в баке между водой и воздухом. Давление в мембранном баке можно контролировать по манометру. По нему же происходит и настройка реле давления на требуемый рабочий диапазон работы мембранного бака.
Где используется мембранный бак?
Использование мембранных баков в системах отопления
При нагреве котла температура жидкости-теплоносителя в нем повышается и жидкость расширяется. Жидкость практически несжимаема, и если система отопления не будет оснащена дополнительным устройством, позволяющим отвести дополнительный объем, то неизбежно произойдет ее разрушение. Для исключения этого и применяются расширительные (компенсационные) баки.
Использование мембранных баков в системах водоснабжения и водоподготовки
Баки для воды (гидроаккумуляторы) служат для аккумулирования некоторого количества воды, чтобы можно было ее выдавать под нужным давлением в нужный момент.
Другие функции мембранных баков
Расширительные баки могут применяться для предотвращения разрушения системы от гидравлического удара. Также баки могут использоваться и как емкости с огнегасящей жидкостью в системах пожаротушения, и как резервные баки в тех случаях, когда отключается электричество. Гидравлические баки используются не только в бытовых, но и в промышленных и сельскохозяйственных системах водоснабжения. При этом профессиональная серия рассчитана на рабочее давление до 16 бар.
Какие существуют конструкции мембранных баков?
Баки со сменной мембраной
Бывают горизонтального и вертикального исполнения. Отличительной особенность - жидкость целиком находится внутри мембраны и не контактирует с металлической поверхностью бака. Замена мембраны производится через фланец, который закреплен с помощью нескольких болтов. При больших объемах расширительного бака мембрана баллонного типа закрепляется задним концом к ниппелю через резьбовое соединение для стабилизации заполнения.
Баки с фиксированной диафрагмой
Внутренняя поверхность бака разделена на два объема мембраной. Мембрана
- диафрагменная, несменяемая, жестко закреплена по периметру сечения бака. В одном объеме находится воздух, в другом - теплоноситель или питьевая вода. Внешняя поверхность бака покрыта эмалью, а внутренняя поверхность, контактирующая с жидкостью, - влагостойкими красками.
Как правильно установить мембранный бак?
Прежде, чем устанавливать бак,необходимо обязательно убедится, что в техническом расчете правильно определены параметры,. Категорически запрещается устанавливать мембранный бак
, не проверив технические расчеты и параметры, так как это может причинить ущерб людям, отопительной системе или самому баку.
Мембранный бак должен быть установлен только подготовленным специалистом.
Мембранный бак должен быть технически верно установлен и надежно присоединен к трубопроводу и фундаменту. Если масса бака превышает 30 кг, необходимо закреплять его с помощью специального приспособления во избежание ущерба.
На системах оборудованных мембранным баком должны быть установлены предохранительные устройства, ограничивающие давление и гарантирующие невозможность превышения максимального рабочего давления.
Для предотвращения электролитической коррозии бак должен быть надежно заземлен.
Предварительное давление в мембранном баке
На заводе-изготовителе в мембранном баке установлено предварительное давление воздуха (не более 4 бар). Предварительное давление может быть скорректировано на месте с учетом условий эксплуатации. Правильная настройка предварительного давления гарантирует надежную работу всей системы и долгий срок службы мембраны.
В процессе монтажа системы рекомендуется всегда проверять предварительное давление в мембранном баке. Перед изменением предварительного давления бак должен быть опорожнен. Предварительное давление должно быть ниже давления включения насоса. Для правильной установки этого давления рекомендуем воспользоваться представленной здесь настроечной таблицей.
Максимальный и фактический объемы мембранного бака
Максимальный объем воды, содержащейся в мембранном баке, может составлять не более
75 % от его общего объема. Фактический же объем содержащейся в нем воды, как правило, заметно меньше, так как лишь в редких случаях, предусмотренных спецификой того или иного технологического процесса, давление находящейся в мембранном баке
воды достигает 10 бар. Поэтому, если перепад давлений между включением и выключением насоса не превышает 2 - 2,5 бар (наиболее приемлемый в условиях автономного водоснабжения диапазон), фактический объем воды в мембранном баке будет составлять приблизительно 30 - 35 % от общего его объема.
Чем больше разница между давлениями включения и выключения насоса, тем больше фактический объем мембранного бака.
Минимальный объем мембранного бака
Минимальный допустимый объем мембранного бака напрямую зависит от максимально допустимого числа включений насоса в час и от интенсивности водоразбора, а также от того, при каких значениях давления насос будет включаться и выключаться.
Минимально допустимый объем мембранного бака
можно определить из следующего приближенного выражения:
V = 2Q/N,
где V - объем мембранного бака, м3
Q - предполагаемый разбор воды, м3/ч
N - максимально допустимое число включений насоса в час
Для того, чтобы продлить срок службы электродвигателя насоса, рекомендуется выбирать мембранный бак, объем которого несколько превышает минимально допустимый. Допускается установка двух и более мембранных баков в одну систему, при этом давление в воздушных камерах этих мембранных баков должно быть одинаковым.
Обслуживание мембранных баков
Необходимо чтобы эксплуатация осуществлялась только квалифицированными специалистами.
Мембранные баки должны обслуживаться, по крайней мере раз в год, а результаты предварительной закачки воздуха должны соответствовать значению,указанному на этикетке +20 %.
При осуществлении предварительной закачки воздуха бак должен быть полностью слит.
Если во время предварительной закачки воздуха давление отличается от того давления, которое указано на этикетке, оно должно быть восстановлено до первоначального уровня.
Не отсоединяйте расширительный бак до тех пор, пока он не будет полностью слит при помощи сливного крана. Бак должен быть защищен от сильного холода.
Техника безопасности
Предварительное давление ни в коем случае не должно превышать уровень, указанный на информационной табличке и закрепленной на каждом баке. Мембранный бак
никогда не должен разбираться или демонтироваться во время работы. Запрещается рассверливать бак и открывать его, применяя усилие. Необходимо всегда соблюдайть технические характеристики, указанные на информационной табличке. Никогда не превышайте максимальную рабочую температуру и максимальное рабочее давление. Не используйте мембранный бак не по назначению.
Каждый мембранный бак
проверяется, испытывается индивидуально или совместно, упаковывается на заводе-изготовителе.
Дорогие друзья. есть в нашем хозяйстве такая штука, как мембранный бак . Он же закрытый расширительный бак . Он же аквааккумулятор . Причем очень вероятно, что баков таких у нас не один, а два, или даже больше. Скорее всего один такой прибор есть в водопроводе, и у многих присутствует он и в системе отопления. Бак такой должен находиться под давлением, или, проще говоря, должен быть накачан. Для накачивания используется автомобильный насос для подкачки шин.
Как же мы обычно накачиваем наш бак? Первым делом мы сливаем воду из системы. Затем мы снимаем крышечку, закрывающую воздушный ниппель, подсоединяем к ниппелю шланг насоса и начинаем подкачивать. Давление воздуха мы контролируем манометром, который чаще всего подсоединен прямо к насосу.
Какое давление воздуха должно быть в баке без воды? На хорошем баке это должно быть написано. На моем написано (у меня хороший бак). Давление воздуха должно быть на 2 десятых атмосферы ниже, чем давление включения водяного насоса. Вы знаете давление включения водяного насоса? Если не знаете, значит зря сливали воду. Это надо было узнать заранее.
Но мне всегда лень сливать воду из водопровода и особенно из отопления. А подкачать бак бывает нужно. Что же делать? Можно ли подкачать бак, если он находится под давлением воды? Я думаю - можно, но очень осторожно! Для того, чтобы понять, до какого давления воздуха нам качать наш бак, нам надо хорошенько разобраться, как он работает с точки зрения физики. К счастью законы здесь банальные и никаких формул не понадобится. Обойдемся словами.
Давление воды и давление воздуха
В этой статье я сначала рассматриваю проблему с теоретической точки зрения. Беру даже не сам бак, а идеальную модель и смотрю, какие происходят в нем процессы. И только ближе к концу статьи я указываю, чем же отличается наша идеальная модель от реального бака
Это, как говорят в Одессе, две большие разницы. Вода несжимаема, поэтому создать давление в водопроводе за счет сжатия воды нельзя в принципе. А за счет чего можно? За счет всего двух вещей. За счет растягивания водой всего, что можно растянуть. Например, труб или шлангов.
Сумасшедшая идея!
Я думаю, что гибкий садовый шланг длиной от 25 метров и больше вполне может выполнять роль нашего бака, который, кстати, и подкачивать не нужно. Но и запасать воду он не будет. Будет только защищать от акваударов. Так что идея годится только для полива огорода, но никак не для водопровода.
Более рабочая идея - создать давление воды с помощью воздуха. Воздух, как раз, сжимается очень хорошо и может действовать просто как пружина. Именно поэтому он и используется в закрытых расширительных баках. Обратимся к следующей схеме. На ней я изобразил расширительный бак. Но условно, чтобы можно было понять, как он действует с точки зрения принципа, а не реального устройства. Здесь все очень упрощено. Мы имеем цилиндр, в котором ходит поршень. С одной стороны поршня вода, с другой воздух. Главный физический закон, который нас будет интересовать, заключается в том, что при уменьшении объема газа при постоянном весе газа и температуре, давление увеличивается. Зависимость линейная. Уменьшили объем в 2 раза - давление выросло в 2 раза.
Идеальный расширительный бак
У нас создано давление воздуха, но вода не подключена
Идеальный расширительный бак
Давление воздуха есть, воды нет.
Предположим мы накачали наш бак справа воздухом до давления 1 бар по манометру. В этом случае, совершенно очевидно, поршень под давлением воздуха будет прижат к левому торцу нашего цилиндра. Предположим, мы поместили слева какое-то пренебрежимо малое количество воды. Ну 1 грамм, или 1 наперсток, или 1 куб.см. неважно. Вопрос. Под каким давлением будет эта капля воды находиться? Под давлением 1 атмосфера. На самом деле чуть больше, ибо эта капля сдвинула на какой-то микрон наш поршень, объем газа уменьшился и давление возросло. Но поскольку количество воды пренебрежимо мало, то и рост давление тоже рассматривать не будем. Что тут еще важно? То, что поместить эту каплю в левую часть бака мы могли только используя устройство (насос), создающий давление большее давления воздуха, ибо мы действуем водой против воздуха. В нашем случае это более одного бара.
Начинаем заполнять бак водой
Идеальный расширительный бак
Слева вода, справа воздух. Давление воды уравновешивается давлением воздуха. Давление обеих субстанций в два раза больше давления воздуха в баке без воды
Что же произойдет, если мы заполним бак водой наполовину объема? Объем воздуха уменьшится в 2 раза. Было давление в пустом баке 1 бар. В наполовину заполненном водой стало 2 бара. Давление в водопроводе тоже стало 2 бара. Все очень логично. Можем мы еще четверть бака воды слева загнать? Давайте считать, что да. Можем. В этом случае объем, занимаемый воздухом, уменьшится еще в 2 раза и мы получим давление воздуха 4 атмосферы. Давление воды в системе будет тоже 4 атмосферы.
До какого объема мы можем сжимать воздух справа? В идеальной схеме, я думаю, очень сильно. Полагаю, пока воздух не станет жидким. В реальных условиях мы, все-таки, имеем не поршень, а резиновую грушу, и я нигде не видел в характеристиках реальных баков указание на максимальный объем воды в них (дополнительная информация есть ниже). Полагаю, все регулируется здравым смыслом, а именно разумными пределами включения и выключения насоса. И давайте, наконец, переходить от идеальных схем к реальным вопросам.
Идеальный расширительный бак
Воздух сжат водой. Давление воздуха в 4 раза больше давления того же воздуха в том же баке без воды
Чем приведенная идеальная схема отличается от реального расширительного бака?
Многим. У нас нет поршня. Вместо поршня у нас резиновый мешок, который под давлением сминается. Никаких средств для аккуратного складывания мешка не предусмотрено. Мнется мешок как хочет. Очевидно, образует всякие складки. Когда вода врывается в мешок, она эти складки расправляет. Опять же мешок этот имеет шов.
Резина сама по себе тоже растягивается, чем вносит некие нелинейности в описываемый процесс.
И вообще, все законы про зависимость давления и объема (Бойля Мариотта) писались для идеального газа и идеальных условий. Практически рассматривались только молекулы и все. С реальным газом, тем более с воздухом, который является смесью газов, все сложнее, конечно.
В реальной системе есть сопутствующие факторы. Такие как качество резины, качество бака, настройка оборудования, на котором бак производился, бригада рабочих, которая эти баки делала. Уверен, что баки, сделанные рабочими из Албании будут отличаться от баков, сделанных рабочими из Сербии. Не говорю, кто сделает лучше - не знаю. Но то, что будут отличаться - совершенно точно.
Давление включения и выключения насоса
Что произойдет, если вся вода из бака уйдет, а насос не включится? В нашем баке, накачанном в пустом состоянии до 1 бара минимальное давление воды составляет 1 бар. То есть, вода наша вытекает, давление уменьшается и после 1-го бара должно просто рухнуть на ноль. Просто потому, что воды нет. Кончилась. Мотор начинает работать и вся система испытывает непредвиденную нагрузку. Вода выстреливается из насоса, бьет по трубам и гасится мембраной бака, которая принимает на себя весь удар. Это все не очень комфортно и довольно опасно. Куда лучше, если насос включится, когда в баке еще есть вода! Но не слишком много. В нашем случае насос должен включиться, когда давление воды больше 1 бара. На сколько больше? Если сильно больше, то мы сократим количество накопленной воды и увеличим периодичность включений насоса (чаще будет включаться и на меньшее время), что не есть хорошо. Вот теперь мы начинаем понимать, почему нам советовали накачивать бак на 2 десятых бара меньше давления включения насоса. В этом случае в момент включения насоса в баке будет разумный уровень воды. Разумный - значит обоснованный производителем.
А когда же нам надо выключать насос? Очевидно, тут мне скажут, что включать надо на 1 баре, выключать на 4. Тогда наш бак накопит феноменальные три четверти объема воды. Но это неудобно и некомфортно с точки зрения "пойти помыться". Комфортно включать на трех и выключать на четырех. В самом крайнем случае включать на двух и выключать на четырех. Вот и считаем. Если разница давлений всего в 2 раза, то и бак наш максимум способен половину объема использовать.
Требования производителей
Производители хороших баков утверждают, что нельзя допускать до того, чтобы воды в баке было больше половины. Так производители страхуются от гарантийных случаев. У меня лично хороший бак известного производителя, купленный у представителя и я много раз испытывал свой бак на прочность описанным выше способом и ничего с ним не произошло.
Чем хороши в хозяйстве очень большие расширительные баки?
Привожу абстрактный пример. У нас бак 100 литров полного объема. Накачиваем его одним баром. Включение насоса ставим на 3 бара, а выключение на 4. При этом в баке минимальный остаток воды будет больше полбака (более 50 литров). Работать наш бак будет на диапазоне где-то 12 литров. То есть насос включается каждые полторы минуты. Я думаю, что насос выдержит такой ритм, но зато мы получаем супер комфортный водопровод, в котором горячая вода в душе не "гуляет" у нас за счет изменения давления. Имею ввиду довольно распространенный случай, когда горячая вода остывает с уменьшением давления в водопроводе, а потом опять горячеет по мере работы насоса на повышение давления.
А если предположить, что мы стоим в душе с намыленной головой и выключается свет. Что мы думаем? С баком, который отрегулирован до почти полного осушения мы не знаем, сколько у нас в баке воды осталось, даже если бак столитровый. Вполне возможно выключение электричества нас застало, когда бак совсем на исходе! А в моей предложенной выше схеме, неосушаемый остаток целых 50 литров. Мне точно хватит воды для того, чтобы закончить мытье головы и туловища даже. Даже думать нечего! Нужно только крикнуть жене, чтобы свечку принесла.
А как же, все-таки, подкачать бак с водой?
Предупреждение!!!
Производители баков запрещают накачивать баки с водой. Они утверждают, что такие действия могут повредить мембрану. Возможно, дело в том, что резиновый мешок совсем даже не похож на поршень. Он может расположиться в баке неровно. Может образовать некие складки, может растягиваться каким-то непредвиденным образом и все такое. Так что все нижеописанное весьма опасно для повторения. Хотите - делайте на свой стах и риск. Лично я со своими баками делал такое не один раз (а два или три).
У нас может быть всего две неисправности бака, которые связаны с давлением воздуха. Если давление слишком велико (бак перекачан), либо мало (бак сдулся).
Если бак перекачан, то мы испытываем падение стрелки водяного манометра до нуля, и, только затем, включение насоса. Например, давление включения 2 бара, давление воздуха 3. Стрелка спускается до трех бар, потом резко падает до нуля, насос включается.
Бак недокачан. Вы знаете, в этом случае он должен бы как-то работать, пока не сдуется полностью. Если бак у нас сдувается, то мы получаем увеличение остатка воды в баке. При этом работает насос все более и более короткое время. Ведь накачивать ему нужно все меньше и меньше! И, кстати, время до включения уменьшается. В итоге, давление воздуха в баке пропадает. Он полностью заполняется водой и начинает "мигать", то есть, лихорадочно включаться-выключаться.
Таким образом, в системе под давлением вообще не так уж просто определить наличие проблемы!
Если бак перекачан, то давление нужно стравить через ниппель. Если бак недокачан, надо мерить, сколько он накапливает воды. Тогда, зная давление включения и давление выключения насоса можно определить, хотя бы примерно, сколько воды он должен закачивать за один сеанс.
Не зная, сколько в баке воды, мы не сможем точно определить давление воздуха. Можем действовать только приблизительно.
Если насос водопровода залихорадило, а слить систему сложно, некуда, неохота и так далее
- Выключаем его из сети.
- Подсоединяем к расширительному баку воздушный насос. Лучше электрический. Но только не патрубок от мощного компрессора!
- Какое у нас давление выключения водяного насоса (максимальное давление воды)? Предположим 4 атмосферы.
- Докачиваем бак с водой воздухом до 4-х бар. Возможно, если бак подзавязку полон водой, потребуется совсем немного времени.
- Сливаем воду в ведро пока давление воздуха не опустится до 3.6-х бар.
- Потом опять качаем и опять сливаем. Надо слить порядка 15 литров. Как слили - установили 3.6 атмосфер и на этом закончили.
- Проверяем мыльным раствором или слюнями, не идет ли воздух из ниппеля. Если не идет, то хорошо. Если идет, то спускаем полностью воздух и меняем ниппель. Ниппель ставим ТОЧНО ТАКОЙ ЖЕ, как и был!!! Если вместо короткого ниппеля поставить длинный, можно проткнуть им грушу. Она может быть полностью прижата резиной к ниппелю. Покупаем ниппель в автомагазине.
Пример
Зная давление включения насоса, объем бака и знания, полученные выше в этой же статье, мы можем прикинуть, сколько воды закачивает насос за один цикл повышения давления от минимального до максимального. Например, мы имеем бак на 60 литров. Давление включения 1.5 бара, выключения 3.6 бар. Предположим, давление бака без воды должно быть 1.3 бара. Неосушаемый остаток в баке (момент включения насоса) будет округленно 9 литров. В момент выключения насоса в баке должно быть где-то 46 литров воды. За один раз насос закачивает в бак 37 литров. При расчетах я имел ввиду, что 1.5 бара отличается от 1.3 бар на 0.2 бара, что составляет 13%(!!!). А 3.6 бара отличается от 1.3 бар на 2.3 бара, что составляет от 1,3 почти 77%
Если насос часто включается и работает недолго (по субъективным ощущениям)
Тут, к сожалению, предложить нечего, ибо мы не знаем, сколько воды находится в баке. И никогда не узнаем, пока не спустим воду полностью. Предложить я могу только одно. Подкачайте и посмотрите, будет ли лучше. Если будет, то оставьте до лучших времен. Если бак маленький или крошечный, то тут опасно прикидывать, ибо можно очень легко перекачать. Тут надо сливать воду и проверять давление на пустом баке.
Что делать с бачком в отоплении?
А вот ради этого я, если честно, и писал статью. Слить водопровод - легко и приятно. Сливать отопление - проблема. Особенно, если учесть, что на дворе мороз, и после заливки будут, как всегда, проблемы с воздухом в трубах.
Какие особенности расширительного бачка, установленного в систему отопления? Особенности есть! В баке для отопления может не быть резиновой груши. Баки для отопления бывают без фланцев. Тогда вместо резиновой груши в баке действительно мембрана. И находится она посередине. И она растягивается. Есть аналогия с грушей? Сложно сказать, но будем считать, что да.
Максимальное давление в системе отопления крошечное. Всего полторы атмосферы. Воды в бачок должно помещаться как можно больше. Таким образом, минимальное давление воздуха тоже должно быть минимальным. На мой-то взгляд, главное - чтобы оно просто было. Причем надо помнить, что в системе отопления с водой есть давление всегда! Просто потому что есть естественный перепад высот, причем значительный.
Таким образом, давление воздуха в пустом расширительном бачке отопления должно быть, кажется, где-то 0.5 бара. Тогда под максимальным давлением воды бачок вместит в себя три четверти своего объема воды. При 25-литровом бачке - 18 литров. И это, похоже, супер-максимум.
Действовать с бачком можно аналогично описанному полностью сдувшемуся бачку из системы водопровода.
Проверили, есть ли в бачке воздух? Для этого нажали ногтем или чем-нибудь подходящим на кнопочку ниппеля. Если не шипит, то подсоединяем насос и подкачиваем воздух, одновременно спуская воду. Спустили четверть объема бака и оставили под давлением в 1.5 атмосферы. Проверили ниппель. Потом спустили немного воды, чтобы давление не было максимальным и все. Считаем, что готово.
Кстати!
Кто дочитал до конца и так и не понял, можно ли накачивать расширительные баки, находящиеся под давлением воды, отвечаю - теоретически нет. Практически можно, но только очень осторожно и только в некоторых случаях. И при этом не гарантируется сохранность бака.
- Описание, типы конструкции
- Выбор устройства
- Установка и подключение
Для чего нужен мембранный бак для водоснабжения? При организации автономного водообеспечения частного дома от скважин или колодцев необходимо создать аварийный запас воды. Для этих целей прекрасно подходит расширительный бак для водоснабжения. Эти емкости практичны, имеют большой объем, но для обеспечения нормального рабочего режима необходимо применить ряд устройств, а не ограничиться только одной установкой. При включении в систему водоподачи бака существенно повышается автономность водообеспечения. Созданный запас позволит решить проблемы с подачей воды, которые могут возникнуть при поломках насосов и при проведении эксплуатационного ухода за оборудованием и скважиной. На данный момент промышленностью выпускается огромное количество различных моделей, что существенно осложняет выбор.
При включении в систему водоподачи бака существенно повышается автономность водообеспечения.
Описание, типы конструкции
Расширительный бак для водоснабжения используется для поддержки нужного уровня давления при автономном водоснабжении. Наиболее часто для этих целей применяют мембранные (расширительные баки). Это емкости, внутри которых имеются резиновые мембраны, которые разделяют бак на камеры. Одна камера – водная, другая – воздушная.
Бак соединен с водопроводом автономной системы подачи воды так, что входная ветка подает воду в бак, наполняя его, и только после заполнения определенного объема происходит подача воды потребителям.
Принцип работы таков: когда система включена (запущена), то насос накачивает в водную камеру воду до ее заполнения. При этом объем второй камеры значительно сокращается. При сокращении воздушной камеры объем воздуха внутри нее не изменяется, поэтому увеличивается давление на мембрану. Соответственно, давление в системе увеличивается.
В расширительных баках используется мембрана, разделяющая его на 2 резервуара, один из которых с воздухом, а другой с жидкостью. При этом необходимо наличие в баке аппаратуры контроля давления (реле давления). Это необходимо для автоматического отключения насоса, этим же датчиком насос автоматически запускается при падении давления в резервуаре ниже запрограммированного значения. Это позволит осуществлять автоматическую работу всей системы водоснабжения.
Для контроля давления необходимо установить и отдельный манометр, который будет дублировать реле давления на случай его поломки. При этом важно очень тщательно и точно настроить датчик давления, поскольку от его работы зависит давление в водопроводе. Установка расширительных (мембранных) резервуаров в системе автономного водоснабжения решает сразу несколько вопросов:
- Поддержание давления в системе при отключении насоса и в случае его остановки на обслуживание или ремонт. Кроме того, такие баки позволяют существенно снизить мощность насоса водоподачи.
- Защита системы водоснабжения от гидравлических ударов, которые могут возникать из-за перепадов напряжения в электрических сетях, что существенно повышает живучесть системы.
- Защищает от перепадов давления и других неприятных нюансов, связанных с попаданием воздуха в систему (например, при падении уровня воды в скважине).
- В случае непредвиденного отключения насоса будет поддерживать некоторое давление в системе.
- Снижает износ насосного оборудования, тем самым продлевая срок его эксплуатации. Это происходит из-за того, что насос качает воду только после понижения давления воды в баке, а не после понижения давления воды в системе.
- В случае малого расхода воды позволяет вообще не включать насосное оборудование, а пользоваться только водой, которая находится в баке.
Мембранные баки бывают разной конструкции. На данный момент различают всего 2 типа:
- Со сменной мембраной. Его основным достоинством является возможность заменить мембрану при ее износе или прорыве. Для замены предусмотрен фланец, через который происходит извлечение старой мембраны и закладка новой. Фланец крепится болтами к корпусу бака. В случае если резервуар имеет большой объем, возможны дополнительные крепления мембраны. Чаще всего заднюю часть мембраны крепят к ниппелю. Поэтому для извлечения необходимо демонтировать ниппель, в противном случае мембрану можно порвать.
- Особенность функционирования такого устройства – отсутствие контакта воды с баком. Поскольку вода остается внутри мембраны. Это защищает металлический корпус от ржавчины, вода не загрязняется при контакте с поверхностью. Таким образом, существенно продлевается срок эксплуатации таких баков. Устройства с подобными конструкциями бывают в вертикальном и горизонтальном исполнении. Главным недостатком является повышенный износ мембраны (что требует ее частой замены) и необходимость тщательно контролировать химический состав самой мембраны для предотвращения попадания в систему ядовитых веществ (поэтому нельзя покупать дешевые китайские или польские мембраны!).
- Имеющие стационарную диафрагму. Они имеют статично закрепленную мембрану (диафрагму), которая делит бак на 2 части. Главным отличием является невозможность осуществления замены диафрагмы в случае ее прорыва или износа в процессе эксплуатации. Аналогично предыдущей конструкции в одном отсеке будет находиться воздух, в другом – вода. При этом вода имеет прямой контакт с корпусом бака. В случае использования металла в качестве корпуса возможно его ржавление и засорение системы ржавчиной. Поэтому для защиты от появления ржавчины внутренние поверхности таких баков красят специальной краской. Стоит отметить, что со временем краска смывается, это приводит к контакту металла с водой.
Организация водоснабжения в частном доме достигла полной автоматизации. Минимальный набор оборудования и грамотное использование законов физики - и загородное жилье уже ничем не уступает по комфорту городской квартире. Даже обычный расширительный бак для водоснабжения усовершенствован таким образом, чтобы минимизировать участие пользователя в процессе водообеспечения.
Гидробак (или гидроаккумулятор, расширительный бак) - это металлическая герметическая емкость, которая служит для поддержания стабильного напора в водопроводе и создания разных по объему запасов воды.
На первый взгляд, выбор и установка этого устройства не должна вызвать трудностей - в любом интернет-магазине можно увидеть множество моделей, которые лишь немного отличаются по форме и объему, но существенно не отличаются по своей функциональности. Но это совсем не так. В устройстве расширительного бака и принципе его работы есть много нюансов.
Внешне расширительные баки можно разделить лишь на горизонтальные и вертикальные модели, но их рабочие параметры могут быть очень разные
Особенности конструкции гидроаккумуляторов
Разные модели расширительных баков могут иметь ограничения по способу использования - некоторые рассчитаны только на работу с технической водой, другие могут использоваться для питьевой воды.
По конструкции гидроаккумуляторы различают:
- резервуары со сменной грушей;
- емкости с фиксированной мембраной;
- гидробаки без мембраны.
С одной стороны резервуара со съемной мембраной (у бака с нижним подключением - внизу) есть специальный фланец с резьбой, к которому и крепится груша. С обратной стороны имеется ниппель, для накачивания или стравливания воздуха, газа. Он рассчитан на подключение к обычному автомобильному насосу.
В баке со сменной грушей вода накачивается в мембрану, не соприкасаясь с металлической поверхностью. Замена мембраны происходит путем откручивания фланца, который удерживают болты. В больших емкостях, для стабилизации заполнения, задняя стенка мембраны дополнительно крепится к ниппелю.
Срок службы съемной груши зависит от настроек давления воздуха в газовом отсеке гидроаккумулятора. Иногда, для создания большего запаса воды, пользователь уменьшает количество воздуха и увеличивает количество воды в груше. Это приводит к касанию мембраны к стенке бака, и становится причиной быстрого истирания
Внутреннее пространство бака с фиксированной мембраной разделяется ею на два отсека. В одном находится газ (воздух), в другой поступает вода. Внутренняя поверхность такого резервуара покрыта влагостойкой краской.
Чаще всего баки с фиксированной мембраной используются для систем отопления. Так как мембрана - это элемент, который выходит из строя гораздо быстрее, то и срок службы такого бака меньший, чем устройства со съемной грушей
Существуют также гидробаки без мембраны. В них отсеки для воды и воздуха ничем не разделены. Принцип их действия также основан на взаимном давлении воды и воздуха, но при таком открытом взаимодействии происходит смешивание двух веществ. Достоинство таких устройств - отсутствие мембраны или груши, которая является слабым звеном в привычных гидроаккумуляторах.
Особенностью безмембранных гидробаков является то, что, так как в таких резервуарах вода постоянно контактирует с поверхностью из металла, их вынуждены изготавливать из нержавейки. В результате резервуар имеет высокую стоимость - в 4 раза превышающую стоимость обычного бака, а нержавеющая пищевая сталь и того больше - ее цена в 7 раз дороже
Диффузия воды и воздуха заставляет обслуживать баки достаточно часто. Около одного раза за сезон приходится подкачивать воздух, который постепенно смешивается с водой. Значительное уменьшение объема воздуха, даже при нормальном давлении в баке, становиться причиной частого включения насоса.
Гидроаккумуляторы в системах водоснабжения сокращают вероятность возникновения гидроударов, предохраняют насосы от излишне частых включений, позволяют сформировать запас воды и поддерживать давление в контуре
Принцип работы гидробака
Закрытые гидробаки для водоснабжения работают по такой схеме: насос подает воду в грушу, постепенно заполняя ее, мембрана увеличивается и происходит сжатие воздуха, который находится между грушей и металлическим корпусом. Чем больше воды поступает в грушу, тем больше она давит на воздух, а тот, в свою очередь, стремится вытолкнуть ее из емкости. В результате в резервуаре повышается давление, это приводит к отключению насоса.
Некоторое время, когда в системе происходит расход воды, сжатый воздух поддерживает напор. Он выталкивает воду в водопровод. Когда ее количество в мембране уменьшается настолько, что давление опускается до нижнего предела, срабатывает реле, снова включая насос.
В гидробаке происходит постоянное взаимодействие воды и газа, отделенных друг от друга резиновой мембраной. Объем жидкости внутри устройства регулируется количеством газа (его давлением) (+)
Классификация по области применения
Нельзя путать баки для водоснабжения и для отопительной системы, поэтому при выборе нужно узнать их предназначение. Для четкой идентификации производители окрашивают гидроаккумуляторы для отопления в красный, для водоснабжения - в синий цвет. Но некоторые не придерживаются такой маркировки, поэтому отличительной чертой устройств могут послужить такие данные:
- для водоснабжения максимальная температура использования гидроаккумулятора будет составлять до 70 °C, допустимое давление может достигать 10 бар;
- устройства, предназначенные для системы отопления, могут выдерживать температуру до +120 °C, рабочее давление расширительного бака зачастую не бывает выше 1,5 бар.
Все самые важные параметры указаны на декоративном колпачке (шильдике), который закрывает ниппель.
Устройство, предназначенное для системы отопления, служит дополнительным резервуаром, позволяющим отвести лишнюю жидкость теплоносителя, которая расширяется при нагреве. Без него система обречена на разрушение
Список функций, которые выполняет гидробак в системе ХВ (холодного водоснабжения), гораздо шире:
- Поддержание ровного и постоянного напора в водопроводе. Благодаря давлению воздуха, напор некоторое время поддерживается даже при выключенном насосе, пока не упадет до установленного минимума и в работу опять не включится насос. Таким образом напор в системе сохраняется даже при одновременном использовании нескольких сантехнических приборов.
- Предохранение от износа насосного оборудования. Запасы воды, содержащийся в баке, позволяет некоторое время использовать водопровод, не включая насос. Это уменьшает количество срабатываний насоса за единицу времени и продлевает его работу.
- Защита от гидроударов. Резкий скачок давления в водопроводе при включении насоса может достичь 10 и более атмосфер, что негативно сказывается на всех элементах системы. Мембранный бак берет на себя удар, выравнивая давление.
- Создание запасов воды. При отключении электричества система водоснабжения хоть недолго, но, все же, еще некоторые время будет отдавать воду.
Для обвязки водонагревателя используют расширительные баки, которые могут выдерживать высокие температуры.
Материалы для производства баков
Мембрана расширительного бака изготавливается из разных материалов, которые при эксплуатации выдерживают разный диапазон температур. В гидроаккумуляторах применяют:
- Натуральную каучуковую резину - NATURAL. Материал может контактировать с питьевой водой, применяется для аккумулирования холодной воды. Со временем может начать пропускать воду. Выдерживает температуру от -10 и до 50 °C выше нуля.
- Синтетическая бутиловая резина - BUTYL. Наиболее универсальна, водонепроницаема, применяется для станций водоснабжения, подходит для питьевой воды. Температура эксплуатации может колебаться от -10 и до 100 °C.
- Синтетическая резина из этилен-пропилена - EPDM. Более водопроницаемая, чем предыдущая, может контактировать с питьевой водой. Диапазон допустимых температур - от -10 и до 100 °C.
- Резина SBR применяется только для технической воды. Температура использования та же, что и у предыдущих марок.
Для организации холодного водоснабжения необходимо выбирать баки с грушей, изготовленной из пищевой резины с усовершенствованными эластичными свойствами, которая позволят лучше гасить гидравлические удары и поддерживать стабильный напор воды в системе.
Корпус бака чаще всего производят из легированной стали, стойкой к коррозии, покрытой снаружи лакокрасочным покрытием. В продаже также можно встретить емкости из нержавейки, очень прочные, но при этом дорогие.
Как выбрать и рассчитать объем
В продажу поступают баки вместимостью от 24 до 1000 л. Какой именно выбрать, подскажут расчеты, результат которых следует округлять в сторону увеличения. Выбирая бак со съемной мембраной, следует помнить, что объем воды занимает 30% от общего объема емкости, то есть, в 100-литровом резервуаре запас воды будет равен приблизительно 30 литрам.
Таблица демонстрирует взаимосвязь параметров давления воздуха в газовом отсеке гидроаккумулятора с показателями настройки реле и размером бака (+)
Особенностью маленьких баков есть то, что они зачастую не имеют клапана, чтобы стравливать воздух из резиновой груши. Это может создать неудобства при эксплуатации. Большие емкости имеют такой клапан, и помимо создания большего запаса воды, лучше справляются с поддержанием стабильного напора в системе.
Расчет общего объема гидробака для водоснабжения закрытого типа рассчитывают по такой формуле:
Vt=K*Amax*((1+Pmax)*(1+Pmin))/(Pmax-Pmin)*(1+Pвозд.),
Vt - полный объем гидробака;
Amax – максимально возможное расходование воды в минуту, литр;
К – коэффициент (см. табл.), зависящий от мощности насоса;
P max – настройки реле при отключении оборудования, бар;
P min – настройки реле при запуске оборудования, бар;
P возд. – давление в гидробаке (в его газовой полости), бар.
Таблица коэффициента К, зависящего от мощности насоса, для расчета общего объема гидробака закрытого типа для водоснабжения
Компания Джилекс, занимающаяся производством обширной линейки оборудования для систем водоснабжения и отопления, предлагает еще одну формулу для экспресс-определений объема гидробака
Горизонтальный или вертикальный тип
Выбор между вертикальным и горизонтальным баком заключается в особенностях помещения. Если комната небольшая или объем емкости внушительный, то чтобы не занимать много места, устанавливают вертикальную емкость.
Горизонтальный бак имеет меньшую вместительность, может подвешиваться на стене, а также служить опорой для установки поверхностного насоса. Для его монтажа предусмотрены специальные крепления. Большие баки производятся только в вертикальном исполнении и устанавливаются на ножки.
Подытоживая все вышесказанное, можно отметить, что выбор гидроаккумулятора предстоит совершать между такими отличительными свойствами:
- рабочее давление;
- страна производитель;
- больший или меньший объем;
- сменная или нет резиновая мембрана;
- мембрана для технической или питьевой воды;
- материал корпуса - нержавеющая или эмалированная сталь.
Чтобы в будущем не было трудностей с заменой комплектующих, лучше выбирать самые ходовые модели устройств. Резиновые груши к ним всегда есть в свободной продаже, если понадобиться срочная замена, не придется долго ожидать доставки.
Схемы подключения гидробаков
Для системы горячего водоснабжения установку расширительного бака проводят на участке циркуляционной магистрали, всасывающей линии насоса, ближе к водонагревателю. Бак оборудуется:
- манометром, предохранительным клапаном, воздухоотводчиком - группа безопастности;
- запорным клапаном с устройством, которое предотвращает случайное перекрытие.
В водопроводной системе, где присутствует водонагревательное оборудование, устройство берет на себя выполнение функций расширительного бака.
Схема установки в системе ГВ: 1 – гидробак; 2 – предохранительный клапан; 3 – насосное оборудование; 4 – элемент фильтрации; 5 – обратный клапан; 6 – кран запорный (+)
В системе ХВ главное правило при установке гидроаккумулятора - монтаж в начале обвязки, ближе к насосу. В схеме подключения обязательно присутствуют:
- обратный и запорный клапан;
- группа безопасности.
Схемы подключения могут быть очень разными. Поключенный гидробак нормализует работу оборудования, уменьшая количество включений насоса за единицу времени и этим продлевая срок его службы.
Схема монтажа в системе ХВ со скважиной: 1 – бак; 2 – обратный клапан; 3 – кран запорный; 4 – реле для регулировки давления; 5 – прибор управления насосным оборудованием; 6 – группа безопасности
В схеме с повысительной насосной станцией один из насосов работает постоянно. Такая система устанавливается для домов или зданий с высоким водопотреблением. Гидробак здесь служит в для нейтрализации скачков давления, а для аккумулирования воды устанавливают емкость как можно большего объема.
Как провести установку устройства
Перед началом работ проверяют гидроаккумулятор на отсутствие повреждений. Установку устройства проводят в звукоизолированном помещении, при плюсовой температуре. Чтобы иметь доступ к крану для слива, запорной арматуре и т. п., расстояние от бака до потолочного перекрытия и стен оставляют не меньше 0,6 м.
В помещении также необходимо предусмотреть возможность наполнения бака и слива воды. Крепеж и место для монтажа должно выдерживать 100%-ю заполненность емкости.
Для расширительных баков объемом до 30 литров используют настенное крепление, большие емкости устанавливают на ножках
Гидроаккумулятр не должен подвергаться механической и статистической нагрузке, нежелательно допускать воздействие на него труб и агрегатов. Бак привинчивают к полу, используя резиновые прокладки. На входе в гидробак устанавливают обратный клапан, кран для слива.
Перед тем как первый раз заливать воду в бак, желательно удалить из груши воздух. Чтобы не повредить мембрану заполняют резервуар медленно, используя небольшой напор воды
Особенности регулировки гидроаккумулятора
Расширительные баки для водоснабжения поступают в продажу со стандартными настройками производителя - зачастую давление в воздушном отсеке уже установлено на значении 1,5 бар. Допустимое давление всегда указано на этикетке и производитель не рекомендует отклоняться от заданных параметров, особенно в сторону его увеличения.
Перед тем как приступить к регулировке, систему отключают от электросети и закрывают запорные вентили. Мембранный бак полностью опустошают, сливая воду - точный показатель давления можно измерить только при пустом отсеке для воды.
Далее снимают показатели давления с помощью точного манометра. Для этого с золотника снимают декоративный колпачок и подносят прибор. Если давление отличается от требуемого, то его приводят в соответствие, накачивая или стравливая лишний воздух.
Учитывая то, что производитель против отклонений от рекомендованных показателей давления, необходимо еще на этапе проектирования выбрать подходящее оборудование, параметры которого не будут конфликтовать между собой
При регулировке давления в газовом отсеке бака производитель заполняет его инертным газом, например, осушенным азотом. Это предотвращает коррозию внутренней поверхности. Поэтому пользователям также рекомендуется использовать для увеличения давления технический азот.
Настройка давления бака в системе водоснабжения
Давление в баке закрытого типа устанавливается всегда несколько ниже (на 10%), чем уровень давления при запуске насоса. Регулируя давление в устройстве можно корректировать напор воды. Чем меньшим будет давление газа в гидробаке (но не меньше 1 бар), тем больше он будет вмещать в себе воды.
Напор при этом станет неравномерным - сильным при наполненном резервуаре и все более слабым при его опустошении. Чтобы обеспечить сильный и ровный поток воды устанавливают давление в камере с воздухом или газом в пределах 1,5 бар.
Напор воды в водопроводе устанавливается с помощью реле. При настройке давления в расширительной камере необходимо учитывать эти значения
Регулировка гидробака в обвязке водонагревателя
Расширительный бак, который используется для горячего водоснабжения, изначально не должен содержать воды. Давление в устройстве устанавливается на показателе, который на 0,2 больше чем верхний порог отключения насоса. Например, если реле настроено на отключение оборудования при показателях давления в 4 бар, то давление в газовом отсеке расширительного бака должно устанавливаться на значении 4,2 бар.
Установленный в обвязке водонагревателя, бак не служит для поддержания давления. Он призван компенсировать расширение тогда, когда происходит нагрев воды. Если установить давление в нем на меньшее значение, то в баке будет постоянно находиться вода.
Правила обслуживания гидроаккумулятора
Плановый осмотр расширительного бака заключается в проверке давления в газовом отсеке. Необходимо также провести осмотр клапанов, запорной арматуры, воздухоотводчика, проверить работу манометра. Чтобы убедиться в целостности бака проводят внешний осмотр.
Во время профилактического обслуживания, следует измерять давление в гидробаке и корректировать его, если необходимо
Несмотря на всю простоту устройства, расширительные баки для водоснабжения все же не вечны и могут сломаться. Характерные причины - разрыв мембраны или потеря воздуха через ниппель. Признаки поломок можно определить по частому срабатыванию насоса, появлению шума в системе водопровода. Понимание принципа работы гидроаккумулятора - это первый шаг к правильному обслуживанию и устранению неисправностей.
Характеристика и установка гидробака открытого типа
Устройство открытого типа используется все реже, так как требует постоянного вмешательства пользователя в свою работу. Открытый расширительный бак - это негерметичная емкость, которая служит для образования давления в водопроводе, аккумулирования воды, а также служит в качестве расширительной камеры.
К баку подключают: кран для слива, патрубки для рециркуляционной и подающей трубы, контрольную и переливную трубу
Бак устанавливают выше самой верхней сантехнической точки, например, на чердаке, вода в систему поступает самотеком. Каждый метр, на который поднимается устройство, увеличивает давление в водопроводе на 0,1 атмосфер. Чтобы автоматизировать процесс обеспечения водой, бак оснащают поплавковым переключателем и устанавливают автоматическое реле, которое будет включать и отключать насос.
Емкость монтируют в непромерзаемом помещении, накрывают крышкой от пыли и мусора, укутывают стенки минеральной ватой или другим утеплителем
Такой способ организации водоснабжения требует регулярного контроля пользователя, иначе вода при отрицательных температурах может замерзнуть (если помещение не отапливается). Жидкость будет испаряться, поэтому придется постоянно доливать ее.
Кроме того, такая емкость громоздкая и не эстетичная, для нее обязательно нужно иметь в доме чердачное помещение. Но главный недостаток устройства - бак не приспособлен работать в условиях высокого напора воды в системе.
Все о расширительных баках - классификация, предназначение, регулировка и признаки неполадок:
Неправильная работа насосной станции часто связана с неисправностями гидроаккумулятора:
Нюансы выбора гидробаков для водоснабжения:
Еще на этапе планирования и разработки водопроводной системы необходимо продумать все принципиально важные моменты и просчитать все параметры. Если нет уверенности в непогрешимости своих расчетов и правильном выборе гидробака для водоснабжения, лучше обратиться к специалистам. Многие фирмы, которые занимаются реализацией профессионального оборудования, предоставляют консультации или даже проводят расчеты бесплатно. Это поможет избежать ошибок и лишних трат.