Что такое расширительный бак и зачем он нужен в системе водоснабжения

Описание, типы конструкции

Расширительный бак для водоснабжения используется для поддержки нужного уровня давления при автономном водоснабжении. Наиболее часто для этих целей применяют мембранные (расширительные резервуары). Это емкости, внутри которых имеются резиновые перепонки, которые разделяют объем на камеры. Одна камера — водная, другая — воздушная.

Бак соединен с водопроводом автономной системы водоснабжения загородного дома так, что входная ветка подает воду, наполняя его, и только после заполнения определенного объема происходит подача воды потребителям.

Принцип работы мембранного расширительного бака

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 количество воздуха внутри нее не изменяется, поэтому увеличивается давление на диафрагму.

При этом необходимо наличие в устройстве 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.

Схема установки мембранного бака

Для контроля необходимо установить и отдельный манометр, который будет дублировать реле на случай его поломки

При этом важно очень тщательно и точно настроить датчик, поскольку от его работы зависит напор в водопроводе. Установка расширительных мембранных резервуаров в сети автономного водоснабжения решает сразу несколько вопросов:

1. Поддержание давления при отключении насоса и в случае его остановки на обслуживание или ремонт. Кроме того, такие резервуары позволяют существенно снизить мощность насоса водоподачи из скважины.
2. Защита водопровода от гидравлических ударов, которые могут возникать из-за перепадов напряжения в электрических сетях, что существенно повышает живучесть.
3. Защищает от перепадов напора и других неприятных нюансов, связанных с попаданием воздуха в систему (например, при падении уровня в скважине).
4. В случае непредвиденного отключения насоса будет поддерживать некоторое давление.
5. Снижает износ насосного оборудования, тем самым продлевая срок его эксплуатации. Это происходит из-за того, что насос качает воду только после понижения напора воды, а не после понижения давления воды в системе.
6. В случае малого расхода воды позволяет вообще не включать насосное оборудование, а пользоваться только водой, которая находится в резервуаре.

Мембранные баки бывают разной конструкции. На данный момент различают всего 2 типа:

Конструкция расширительного бака мембранного типа

1. Со сменной диафрагмой. Его основным достоинством является возможность замены при ее износе или прорыве. Для замены предусмотрен фланец, через который происходит извлечение старой мембраны и закладка новой. Фланец крепится болтами к корпусу. В случае если резервуар имеет большой объем, возможны дополнительные крепления. Чаще всего заднюю часть крепят к ниппелю. Поэтому для извлечения необходимо демонтировать ниппель, в противном случае резину можно порвать.
2. Особенность функционирования такого устройства — отсутствие контакта воды с баком.  Это защищает металлический корпус от ржавчины, вода не загрязняется при контакте с поверхностью. Таким образом, существенно продлевается срок эксплуатации. Устройства с подобными конструкциями бывают в вертикальном и горизонтальном исполнении. Главным недостатком является повышенный износ  (что требует ее частой замены) и необходимость тщательно контролировать химический состав перемычки  для предотвращения попадания ядовитых веществ (поэтому нельзя покупать дешевые китайские или польские устройства!).
3. 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. В случае использования металла в качестве корпуса возможно его ржавление и засорение 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.

Как и где ставится расширительный бак

Итак, мы собираемся своими руками спроектировать и собрать систему отопления. Если она еще и заработает — нашей радости не будет предела. Есть ли инструкция по установке расширительного бачка?

Открытая система

В этом случае ответ подскажет простой здравый смысл.

Открытая система отопления представляет собой, в сущности, один большой сосуд сложной формы со специфичными конвекционными потоками в нем.

Установка котла и отопительных приборов в нем, как и монтаж трубопроводов, должны обеспечить две вещи:

1. Быстрый подъем нагретой котлом воды в верхнюю точку отопительной системы и ее слив через отопительные приборы самотеком;
2. Беспрепятственное перемещение пузырьков воздуха туда, куда они устремятся в любом сосуде с любой жидкостью. Вверх.

1. Установка расширительного бачка отопления в открытой системе всегда выполняется в ее верхней точке . Чаще всего — вверху разгонного коллектора однотрубной системы. В случае домов верхнего розлива (хоть вам и едва ли придется их проектировать) — в верхней точке розлива на чердаке.
2. Сам бачок для открытой системы не нуждается в запорной арматуре, резиновой мембране и даже в крышке (разве что для защиты от мусора) . Это простой открытый сверху водяной бак, в который всегда можно долить ведро воды взамен испарившейся. Цена такого изделия равна стоимости нескольких сварочных электродов и квадратного метра стального листа толщиной 3-4 миллиметра.

Так выглядит расширительный бак для открытой системы отопления. При желании в люк в нем можно вывести водоразборный кран от водопровода. Но куда чаще он по мере испарения воды доливается обычным ведром.

Закрытая система

Здесь и к выбору бака, и к его монтажу придется отнестись достаточно серьезно.

Давайте соберем и систематизируем основную информацию, доступную на тематических ресурсах.

Монтаж расширительного бака системы отопления оптимален в том месте, где течение воды наиболее близко к ламинарному, где в отопительной системе минимум завихрений. Самое очевидно решение — расположить его на прямом участке розлива перед циркуляционным насосом. При этом высота относительно пола или котла значения не имеет: назначение бачка — компенсировать тепловое расширение и гасить гидроудары, а воздух мы прекрасно стравим через воздушные краны.

Типичная схема установки бачка. Его расположение в однотрубной системе будет таким же — перед насосом по ходу воды.

• Баки в заводской комплектации иногда снабжаются предохранительным клапаном, сбрасывающим избыточное давление. Однако лучше перестраховаться и убедиться, что в вашем изделии он есть. Если нет — докупить и смонтировать рядом с баком.
• Электрические и газовые котлы с электронными термостатами зачастую поставляются с встроенными циркуляционным насосом и расширительным баком отопления. Прежде, чем отправляться за покупками — убедитесь, что они вам нужны.
• Принципиальное отличие мембранных расширительных баков от тех, что используются в открытых системах — их ориентация в пространстве. В идеале теплоноситель должен поступать в бак сверху. Эта тонкость монтажа призвана полностью удалить воздух из того отсека бака, который предназначен для жидкости.
• Минимальный объем расширительного бачка для водяной системы отопления берется примерно равным 1/10 объема теплоносителя в системе. Больше — допустимо. Меньше — опасно. Объем воды в отопительной системе можно грубо рассчитать, отталкиваясь от тепловой мощности котла: как правило, берется 15 литров теплоносителя на киловатт.
• Манометр, смонтированный рядом с расширительным баком и подпитывающим вентилем (соединяющим отопление с водопроводом), может оказать вам неоценимую услугу. Ситуация с залипшим золотником предохранительного клапана, увы, не так уж редка.
• Если клапан сбрасывает давление слишком часто — это явный признак того, что с объемом расширительного бачка вы просчитались. Совсем не обязательно менять его. Достаточно приобрести еще один и подключить его параллельно.
• Вода имеет сравнительно низкий коэффициент температурного расширения. Если вы перейдете с нее на незамерзающий теплоноситель (например, этиленгликоль), вам опять-таки понадобится увеличить объем расширительного бака или установить дополнительный.

Расширительный бак на фото смонтирован по всем правилам: теплоноситель подведен сверху, бак снабжен манометром и предохранительным клапаном.

Настройка бака

В целом действия перед настройкой бака должны идти в такой последовательности:

• отсоединение прибора от системы, также достаточно будет перекрыть кран;
• сбросить давление в системе.

Следующий шаг – монтаж бака в систему или же открытие запорная арматура, если она была установлена. Затем отвинчивается вентиль подпитки и устанавливается давление Рнач по такой формуле:

Pнач > или = P0 + 0,3 бара. Зафиксировав и установив полученные данные, можно запускать воду

При этом важно считывать показания манометра относительно давления Ррасш. Последнее – повторное включение подпитки и доведение давления до Ркон

Его размер рассчитывается по формуле: Pкон

Не забывайте что в случае полной поломки вы можете утилизировать оборудование.

Правильная настройка бака – прерогатива специалистов. Для чего нужны вышеприведенные расчеты? Эти данные помогут пользователю самостоятельно настроить бак в таких случаях:

• давление упало до критических показателей или отсутствует совсем;
• необходимо заменить мембрану;
• настройка бака для объекта нетипового плана.

Мембранный бак

Это оборудование представляет собой герметичную, закрытую, емкость. Соответственно, он не подвержен коррозии. Имеет форму овала или шара, полость разделена термостойкой мембраной из резины.

На мембранный бак возлагается ряд функций:

• поддержание давление, когда насос отключен;
• защита системы от гидравлического удара;
• защита насосного оборудования;
• сохранение некоторого объема воды под давлением.

Мембранные баки разделяются на два типа.

Сменная мембрана

Первый – со сменной мембраной. Эта деталь прибора может быть демонтирована через фланец. Еще особенностью бака является то, что в них исключается контакт с его внутренней частью.

Соответственно, снижается вероятность возникновения коррозии, продлевается срок использования. Производители предлагают как вертикальное, так и горизонтальное исполнение.

Выбрать подходящую модель можно по собственному усмотрению, основываясь на том, в каком месте будет устанавливаться оборудование. Удобство и личные эстетические предпочтения играют решающую роль при выборе формы расширительного бака мембранного типа.

Стационарная диафрагма

Кроме того, из-за внутреннего устройства прибор подвержен коррозии.

Во избежание этого внутренняя часть покрывается специальной защитной краской.

Но даже в этом случае коррозия не исключается полностью.

Преимущества и недостатки открытой системы отопления

Такая схема до сих пор используется для обогрева частных домов и дач. Горячая вода от котла по законам термодинамики без насоса поднимается вверх по стояку, а затем растекается по подающим магистралям, расположенным с уклоном 0,5 см/м. При этом она заполняет радиаторы. Затем жидкость самотеком уходит обратно в котел или бойлер для повторного нагревания.

Основные элементы открытой системы отопления:

1. Котел – в  открытой схеме используются газовые и твердотопливные котлоагрегаты, одно- и двухконтурного типа.
2. Радиаторы – давление в открытой теплосистеме невелико, поэтому к ней подключают любые модели  батарей. Эффективно работают алюминиевые отопители, которые быстро нагреваются и интенсивно отдают тепло. Можно установить биметаллические радиаторы с алюминиевым корпусом и стальной водопроводящей частью. Надежно служат и традиционные чугунные варианты.
3. Трубы – в современных домах используются модели диаметром 25–50 мм из полимера, устойчивого к нагреванию. На выходе из котла монтируются трубы максимального размера, а на выходе – минимального. Этот позволяет поддерживать необходимое давление и правильную циркуляцию жидкости.
4. Расширительный бак открытого вида – его можно купить в специализированном магазине, заказать через интернет или сделать самостоятельно.
5. Запорная арматура – устанавливается на стояк и коллекторы для аварийного перекрытия воды.
6. Регулировочные краны и  автоматические термоголовки – дополнительно монтируются на батареи для корректировки температуры.
7. Краны Маевского – воздухоотводчики, необходимые для сброса воздуха и предотвращения воздушных пробок. Устанавливаются на корпуса радиаторов.

1. Энергонезависимость – такая схема работает без насоса, поэтому не боится отключений света. При перебоях  электроснабжения вода  и трубы не остынут.
2. Бюджетность – для работы не требуется насосное оборудование, бак можно сварить самостоятельно, купить недорого или приспособить обычную канистру.
3. Простота эксплуатации – хозяевам только нужно следить за состоянием ее элементов и доливать воду.

Недостатки:

Сложность расчетов и монтажа – при установке коллекторов важно соблюсти нужный угол – даже небольшие погрешности приведут к застою воды и плохому нагреву батарей.
Невозможность использовать в зданиях с нерегулярным проживанием – в такую теплосистему нельзя заливать незамерзающую жидкость. При контакте с воздухом в баке она испаряется и теряет свои свойства.
Сложность эксплуатации в домах большой площади и этажности – для таких зданий предпочтительна закрытая система отопления, которая  в  состоянии прогреть  строение любого размера.. Однако, несмотря на недостатки, открытая схема отопления уместна в небольших домах с постоянным проживанием

Поэтому она не теряет своей популярности

Однако, несмотря на недостатки, открытая схема отопления уместна в небольших домах с постоянным проживанием. Поэтому она не теряет своей популярности.

Расширительный бак для отопления открытого типа: характеристика устройства

Открытый расширительный бак для отопления имеет простую конструкцию в виде прямоугольной или цилиндрической емкости, оснащенной крышкой, которая предотвращает попадание частиц грязи в систему. Расширитель должен иметь патрубок, к которому будет подводиться труба от системы отопления. Емкость также должна быть оснащена сливным краном, который понадобиться для отведения жидкости в канализацию, в случае накопления ее в больших объемах.

Для безопасной эксплуатации расширительный бак должен иметь переливную трубу для отведения лишней воды в сливную сеть в случае переполнения бака. Также к нему должна быть подведена труба водоснабжения для пополнения системы отопления водой.

Расширительные баки для отопления открытого типа могут быть изготовлены из любого материала. Это может быть листовая сталь, нержавейка или пластик. Главным условием является то, что он должен быть термостойким, поскольку теплоноситель нагревается до высоких температур.

Строение расширительного бака мембранного типа: 1 – металлический корпус, 2 – патрубок, 3 – мембрана между двумя камерами бака, 4 – камера, заполняемая теплоносителем, 5 – воздушная камера, 6 – ниппель

Принцип работы расширительного бачка системы отопления

Принцип работы бака заключается в следующем. Разогретая до значительной температуры жидкость начинает увеличиваться в объеме, тем самым способствуя повышению давления в системе. Излишки жидкости выдавливаются в расширительный бак, где она будет находиться до момента остывания, после чего самотеком возвратится обратно с систему отопления. Данный процесс выполняется циклично.

Расширительный бак для системы отопления открытого типа оснащен несколькими патрубками:

• для соединения расширительной трубы, через которую поступает теплоноситель;
• для циркуляционной трубы, что отводит воду из системы;
• контрольной трубы, предназначенной для регулировки наполненности системы и
• ликвидации из нее воздуха;
• переливной трубы, для удаления излишков жидкости.

Также конструкцией предусматривается запасной патрубок с краном, через который вода сбрасывается при ремонте системы.

Принцип работы расширительного бака системы отопления

В случае достижения жидкостью максимального уровня, вода будет поступать через переливную трубу в канализацию, в случае подключения к ней. Если на переливе установлен патрубок с краном, необходимо периодически проверять уровень воды в баке простым открытием запорной арматуры. При установке расширительного бака для отопления, его можно оснастить реле верхнего и нижнего уровней, которые могут подавать звуковой или световой сигнал, когда жидкость доходит до максимального уровня в точке перелива, или минимального.

Поскольку расширительный бак не является герметичным, часть жидкости, прибывая в контакте с воздухом, испаряется, что требует ее компенсации для нормальной работы системы. Это происходит при непосредственном участии человека, который должен контролировать объем воды в системе и, при необходимости, пополнять его.

Достоинства и недостатки открытого расширителя

Главными преимуществами расширительного бака системы отопления открытого типа является простота конструкции и полная автономность устройства, работа которого не зависит от работоспособности системы. Все процессы в нем происходят согласно естественному круговороту, без использования насосного и прочего оборудования. Также радует доступная цена расширительного бака для отопления открытого типа, которая стартует от 1500 руб.

К недостаткам такой емкости можно отнести:

• необходимость теплоизоляции бака для снижения потерь тепла;
• монтаж дополнительных трубопроводов, что портит эстетичный вид;

Расширительный бак имеет довольно простую конструкцию

• не герметичность резервуара;
• необходимость периодического пополнения воды в системе в результате испарения жидкости. Поскольку вода непосредственно контактирует с воздухом, это может стать причиной возникновения коррозии стальной емкости, что приведет к уменьшению теплоотдачи, появлению шума и снижению периода ее эксплуатации.

В частном доме расширительный бак отопления открытого типа устанавливается в чердачном помещении, лестничном проеме или специально оборудованном боксе, который устанавливается на крыше дома. При достаточной высоте здания его можно расположить внутри жилого помещения в санузле или хозкомнате.

Расширительную емкость устанавливают рядом с котлом отопления

Монтаж мембранного устройства

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

Правильное положение емкости

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

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

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

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

Особенности выбора места установки

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

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

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

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

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

Настройка прибора перед использованием

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

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

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

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

Бак как дополнительная емкость

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

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

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

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