Как измерить и отрегулировать давление в расширительном баке водоснабжения

Расчет объема расширительного бака для отопления

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).

Объем расширительного бака для системы отопления емкостью до 150 литров

Для систем отопления, содержащих небольшое количество теплоносителя, до 150 литров, объем расширительного бака выбирают по упрощенной формуле:

V_n = 10 — 12% x V_s ,

где: V_n — расчетный объем расширительного бака; V_s — полный объем системы отопления.

Выбирают бак с номинальным объемом больше расчетного.

Расчет емкости расширительного бака для системы отопления объемом свыше 150 литров

Расчет начинают с определения приращения объема теплоносителя — дополнительного объема, который образуется в результате нагрева жидкости до рабочей температуры — V_e.

V_e = V_s x n%,

где, V_s — полный объем системы отопления; n% —  коэффициент расширения жидкости в системе отопления.

Значение коэффициента расширения n%, при максимальной рабочей температуре теплоносителя (воды) в системе отопления, определяется из таблицы:

T oC	40	50	60	70	80	90	100
nv%	0,75	1,17	1,67	2,24	2,86	3,55	4,34

Коэффициент расширения для антифриза на основе водного раствора этиленгликоля (Тосол и др.) определяется по формуле:

n_a% = n_v% x (1 + e_a% / 100),

где n_v% — коэффициент расширения воды из таблицы выше; e_a% — процентное содержание этиленгликоля в растворе антифриза.

На втором этапе расчета (вторым действием) определяют объем водяного затвора в баке, V_v — это объем теплоносителя, который изначально заполняет расширительный бак под действием статического давления в системе отопления. Емкость водяного затвора определяют по формуле:

V_v = V_s x 0,5% , но не менее 3-х литров.

На третьем этапе находим начальное давление в системе отопления — P_o.  Оно равно статическому давлению в системе отопления и определяется из расчета 1 бар = 10 метров водяного столба. Высота водяного столба в системе отопления равна расстоянию по вертикали между крайней нижней и самой верхней точкой системы, в которых находится теплоноситель. По чертежам или в натуре определяют вертикальные отметки крайних точек системы отопления. Разница между верхней и нижней отметками и будет равна высоте водяного столба жидкости в системе.

На четвертом этапе расчета определяют величину максимального рабочего давления в системе отопления — P_e. Максимальное рабочее давление должно быть меньше давления срабатывания предохранительного клапана в системе отопления на величину, минимум 0,5 бар.

P_e = P_k — (P_k x 10%), но обязательно P_k  — P_e => 0,5 бар.

где: P_k — давление срабатывания предохранительного клапана.

В заключении расчета определяют необходимый объем мембранного расширительного бака для отопления по формуле:

 V_n = (V_e + V_v) x (P_e + 1)/(P_e — P_o)

Выбирают бак с номинальным объемом больше расчетного.

Пример расчета расширительного бака

Выполним расчет расширительного бака для системы отопления с исходными данными:

Общий объем V_s = 270 л.

Высота водяного столба 6 м., отсюда начальное давление P_o = 6/10 = 0,6 бар.

Максимальная рабочая температура теплоносителя (воды) 90 оС. По таблице определяем коэффициент расширения n% = 3,55%.

Предохранительный клапан настроен на срабатывание при давлении P_k = 3 бар.

Производим расчет:

V_e = 270 л. x 3,55% = 9,58 л.;

V_v = 270 л. x 0,5% = 1,35 л., так как 1,35 < 3, то принимаем V_v = 3 л.;

P_o = 0,6 бар.;

P_e = 3 бар. — (3 бар. х 10%) = 2,7 бар., так как обязательно выполнение условия P_k — P_e => 0,5 бар., то принимаем P_e = 2,5 бар.

Vn = (9,58 л. + 3 л.) х (2,5 бар. + 1) / (2,5 бар. — 0,6 бар.) = 23,18 л.

Результат:

Принимаем к установке расширительный бак с номинальным объемом 24 литра.

Купить расширительный бак для отопления

расширительный бак для отопления
 
⇆

Кроме объема, при выборе конкретного типа расширительного бака, необходимо учитывать максимальное рабочее давление, на которое рассчитан бак.

Еще статьи на эту тему:

Настройка показателей в новом расширительном бачке перед пуском системы

Бак диафрагменного типа разделен мембраной. Одна из половин находится под давлением, в нее закачан воздух или азот. Уточнить этот параметр можно, посмотрев документы на бак. Предварительное (заводское) давление не обязательно будет оптимальным для работы контура. Этот параметр можно легко перенастроить. Производители предусмотрели это, оставив в корпусе его «воздушной» части золотник, с помощью которого можно регулировать напор воздуха.

Стоит учитывать, что все манометры показывают только избыточное давление. То есть, если при расчетах нужно воспользоваться понятием абсолютного давления, то к показаниям манометра всегда нужно прибавлять одну атмосферу (бар).

Читать также: Расширительный бачок для отопления открытого типа: расчет объема и установка

Начальное давление в расширительном баке выставляется на 0,2 атм выше давления теплоносителя в холодной системе, которое равно статическому напору контура. Определяется этот напор как расстояние по высоте между верхней точкой контура и серединой расширительного бака. Например, если высота системы отопления 8 м (2 этажа), то статистический напор будет равняться:

∆P = 0,8 атм (10 м = 1 атм), тогда давление в мембранном баке вычисляется так:

∆P + 0,2 = 0,8 + 0,2 = 1,0 атм (бар).

Читать также: Как сделать систему отопления без расширительного бака

Ниже представлены последствия ошибочно выставленного давления:

• Бак перекачан. Например, в воздушной полости изначально выставлен показатель 3 бара при статическом напоре 1,5 бара. При запуске насоса напор теплоносителя изменится, но не сильно — в пределах 1 атм. Получается, что когда манометр у котла показывает максимум 2,5 бара, в воздушной части мембранного бака по-прежнему 3 бара. Такой настройкой сводится на нет вся компенсирующая способность мембранного устройства — воздух будет стремиться вытолкнуть теплоноситель из бачка.
• Показатели внутри расширительного бака занижены. В этом случае при заполнении закрытой системы вода или антифриз с легкостью продавит мембрану и заполнит собой всю емкость. При каждом повышении температуры, а с ней и напора, будет срабатывать предохранительный клапан. В таком случае расширительный гидробак также становится бесполезным.

Читать также: Монтаж расширительного бака системы отопления: как установить

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.

Конструкционные особенности

Назначение мембранного расширительного бака заключается в том, что на всех рабочих этапах устройство должно поддерживать равновесие между давлением обоих частей и при необходимости нивелировать чрезмерное давление или регулировать его перепады в отопительной конструкции. Таким образом, монтаж мембранного расширительного бака предотвращает возникновение повышенных нагрузок в контуре отопления и при аварийных ситуациях в случае выявления неисправностей.

Устройство бывает с заменяемой или несменной мембраной. В первом случае теплоноситель находится полностью в емкости гибкой мембраны и не может взаимодействовать со стальной внутренней поверхностью. Все работы, связанные с демонтажем и последующим монтажом нового изделия, выполняют через фланец, закрепляемый на болтах.

Выбирают мембранный бак для системы отопления непосредственно под конкретную отопительную конструкцию с учетом количества теплоносителя. Если у устройства объем окажется недостаточным, то последствия могут быть самыми негативными – часто появляются трещинки и возможна протечка воды сквозь резьбу. Кроме этого нередко в системе падает давление ниже допустимой нормы, в результате чего воздух попадает внутрь бака. Поэтому выбор устройства должен соответствовать необходимым параметрам конструкции (детальнее: «Делаем подбор расширительного бака для отопления»).

Расширительный мембранный бак для систем обогрева применяют при создании циркуляции теплоносителя закрытого типа с целью компенсации его теплового расширения в результате увеличения или уменьшения температуры жидкости, тем самым предотвращая гидравлические удары. В постоянном режиме обе камеры устройства – водяная и газовая — имеют одинаковое давление, что позволяет соблюдать герметичность системы. Такое устройство расширительного бака системы отопления проверенно временем и признано наиболее практичным.

Циркулирующая по контуру вода не содержит агрессивных газов и поэтому коррозия не приведет бак в непригодность, что позволяет эксплуатировать его продолжительное время. Напорное расширительное устройство помещают в помещении котельной, и по этой причине нет необходимости защищать его от промерзания.

Несмотря на то, что подбор бака для отопительной конструкции индивидуален, не следует забывать, что:

• начальное давление в мембранном баке для теплоснабжения, подключенном к холодному водоснабжению, должно превышать статическое давление в системе на 30-50 кПа;
• в устройстве необходимо наличие запасного количества теплоносителя для обеспечения компенсации возможных протечек.

Для защиты системы с замкнутым контуром и расширительным баком от слишком высокого давления устанавливают предохранительные клапаны.

Что это?

Даже само название говорит за себя – расширительный бак нужен для расширения всего контура обогрева дома или труб водоснабжения, по которым течет горячая или холодная вода. Дело в том, что во время нагрева жидкость увеличивается в объемах, а трубы, по которым она течет, своих физических параметров не меняют – их эластичность стремится к абсолютному нулю. А значит, давление внутри труб и всей установки будет повышаться, что может привести к повреждениям – возникают так называемые гидроудары, а в результате их – разрушение отдельных элементов установки или контуров из труб. Это касается в основном системы отопления, но и к горячему водоснабжению имеет отношение в полной мере. акое давление воды в водопроводе многоквартирного дома, Вы можете прочитать в нашей статье.

Выбор расширительного бака для систем отопления и водоснабжения

Чтобы избежать гидроударов, инженеры придумали включать в систему небольшой резервуар, наполненный воздухом, то есть тем веществом, что, в отличие от воды, сжимается. И если давление в трубах во время нагрева воды будет увеличиваться, то благодаря этому бачку оно повысится совсем незначительно. «Подбор расширительного бака онлайн, Вы можете прочитать в нашей статье».

Схема работы гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор в системе водоснабжения

Водоснабжение частного дома из скважины с использованием расширительного бака

Еще такой бак порой применяется и для создания резервного запаса холодной воды и обеспечивает поставку жидкости в любое место системы за считанные минуты. При этом средний объем емкости – около 30 л.

Мембранный расширительный бак

Для системы, обеспечивающей дом водой, чаще всего применяют баки, оснащенные мембранами. Это относительно небольшая емкость, внутри которой имеется диафрагма, изготовленная из эластичного материала и разделяющая устройство на две части – с воздухом и безвоздушную, вернее, водную. Когда система водоснабжения работает, то водная камера заполняется жидкостью и, воздействуя на мембрану, сжимает ее, уменьшая объемы части воздушной, увеличивая давление в ней. Как только давление достигнет определенного уровня, насос, нагнетающий воду, остановится. А его включение происходит, когда давление снизится до минимальных значений.

Разновидность прибора с жестко закрепленной мембраной

Такой бак позволяет обеспечить бесперебойную работу системы водоснабжения и устойчивый расход воды в любом доме, даже в многоэтажном.

Почему падает давление?

При работающей системе иногда возникает неисправность в виде падения давления на магистрали трубопровода. Это может быть обусловлено двумя причинами:

1. разгерметизация системы;
2. неправильно отрегулирован расширительный бак.

Обнаружить утечку можно визуально. В месте протекания жидкости видны подтеки. В рабочем режиме обычно выступает жидкость. Иногда протекать может сам котел или расширитель. Если разгерметизация произошла на металлических поверхностях, их устраняют с помощью сварки или заменяют. При прорыве мембраны в бачке ее заменяют, при отсутствии возможности придется приобрести новую емкость.

Вторая неисправность проявляется в начальном временном промежутке эксплуатации либо при ошибочном удалении газа из расширителя. В этом случае необходимо повторно произвести настройку давления.

Котел бакси при включении горячей воды падает давление

Иногда, пользователи сталкиваются с проблемой, когда падает давление при включении горячей воды в котле baxi. Данная проблема как раз может быть связана с недостаточным давлением расширительного бака. Дело в том, что при переключении котла в режим приготовления горячей воды циркуляционный насос перекачивает жидкость по малому кругу, т.е. только внутри самого котла — через вторичный пластинчатый теплообменник. Контур отопления при этом фактически не греется и теплоноситель начинает остывать, объем уменьшается и при отсутствии компенсирующего давления в расширительном бачке давление системы отопления может падать и на котле будет ошибка е10.

В такой ситуации можно еще рассматривать вариант поломки самого теплообменника (брешь между пластинами) и попадание воды из контура отопления в систему ГВС, но это легко проверить. Для проверки нужно перекрыть подачу холодной воды в котел и открыть любой кран разбора. Если при таких условиях из крана идет вода — очевидно, что это теплоноситель из контура отопления и теплообменник нужно заменить.

Помните, своевременное обслуживание газового котла поможет избежать таких ситуаций и увеличивает срок службы агрегата.

Также рекомендуем посмотреть видео одного из пользователей, где наглядно показано, как накачать давление в расширительном бачке:

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.

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%

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.

Характеристика закрытых расширительных баков

Расширительные емкости – это резервуары цилиндрической или шарообразной формы с горизонтальным или вертикальным расположением рабочей камеры. Могут быть напольной или подвесной конструкции.

Оборудование предназначено для обеспечения бесперебойной эксплуатации систем водоснабжения жилого дома, подключенных к центральной сети. Для работы в структуре водопровода, подающего ресурс из подземных источников (скважины, колодцы), предназначены гидроаккумуляторы. Они поставляются в комплекте насосных станций, у них то же назначение, но другие требования и условия эксплуатации.

Особенности устройства и конструкции

Расширительный бак представляет собой непроницаемую емкость, выполненную из высоколегированной стали. Пространство рабочей камеры прибора делит на две части резиновая мембрана, которая по своей форме и способу крепления может быть двух видов.

В первом варианте – это вертикально установленный клапан, с одной стороны которого находится воздух, а с другой – вода. Вторая модификация устройства изготавливается в форме сплошной грушевидной емкости из резины, которая внизу, через выпускной клапан, фиксируется к корпусу прибора. Внутри мембраны находится жидкость, а снаружи – воздух.

Принцип работы гидроаккумулятора

Принцип работы гидроаккумулятора.

Гидроаккумулятор – это стальная емкость с металлическими опорами. Внутри корпуса находится две камеры – воздушная и гидравлическая. Верх воздушной камеры оборудован ниппелем, через который можно сбросить или накачать воздух. Низ емкости заканчивается специальным штуцером для соединения с водопроводом.

Принцип работы мембранного механизма следующий: после запуска перекачивающей станции вода подается в бачок прибора до тех пор, пока плотность в системе не превысит максимально допустимого уровня, после чего реле отключает гидроаккумулятор. При открытии кранов объем воды в камере уменьшается, сила напора падает, автомат подключает насос, и давление стабилизируется.

Классификация по области применения

Расширительные баки по своему внешнему виду и способу изготовления разделяют на открытые и закрытые конструкции. Оборудование открытого типа – это емкость накопительного действия, которая применяется в загородных домах с ограниченным водоснабжением. Размер и материал резервуара подбирают с учетом необходимого объема воды в сутки. Камеры такого типа используют в качестве дополнительного оборудования при устройстве отопления жилых зданий.

Устройства закрытого типа служат для компенсации температурных расширений и стабилизации давления в следующих системах:

• подачи холодной воды;
• горячего водоснабжения;
• отопления;
• водоочистки.

Материалы для гидропневматического оборудования

Безотказная работа любого гидропневматического агрегата зависит от правильного выбора мембраны. В зависимости от области применения и условий эксплуатации деталь может изготавливаться из следующих материалов:

1. Натуральная резина – предназначена для приборов с рабочим температурным диапазоном -5…+50°С.
2. Бутил-каучуковая диафрагма – работает в пределах 0…+120°С.
3. EPDM – синтетический эластомер, эксплуатируется в режиме +1…+110°С, рабочий напор жидкости – до 12 бар.
4. SBR-диффузор из стирол-бутадиеновой резины для горячего и холодного водоснабжения – до 15 бар, +1…+100°С.

Расчет объема бака перед выбором

Для того чтобы правильно настроить систему водопровода квартиры, нужно не ошибиться в выборе объема расширительного бака. Методика расчета размера емкости построена на сборе информации о бытовых приборах, расположенных в квартире.

Расчет объема бака перед выбором.

Составляем перечень точек подключения с указанием числа каждого типа оборудования, частоты включения в сутки и определяем суммарный коэффициент расхода воды (Cy). Например, есть два умывальника, общая частота использования 6 раз/сутки: 2х6 = 12. Такие вычисления необходимо произвести с каждым наименованием. Затем сложить все значения. Полученная сумма и будет показателем потребления ресурса в квартире.

На основании опыта использования системы расчетов объем емкости для квартиры равен:

• до 3 потребителей – расширительный бак до 24 л;
• до 8 точек – 50 л;
• свыше 10 приборов – 100 л.

Характеристика закрытых расширительных баков

Используются герметичные емкости из металла, в которых находится запас теплоносителя на случай температурного сжатия жидкости. Так решается проблема завоздушивания трубопровода. Если теплоноситель, расширяясь при нагревании, создает слишком большое давление, гидробак компенсирует перепад.

Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, расширительные бачки отличаются друг от друга, и различные модели имеют разные эксплуатационные параметры. Конструктивно различаются следующие типы гидробаков:

1. Резервуары, предусматривающие замену груши.
2. Баки со стационарно установленной мембраной.
3. Емкости, не имеющие в конструкции мембраны.

В первом случае груша выполняет функцию мембраны. Именно в нее закачивается воздух, который меняет объем рабочей камеры при термическом увеличении объема жидкости в системе. Давление воздуха в расширительном баке должно быть таким, чтобы выдавливать воду в трубы при падении температуры в радиаторах.

Настройка давления бака в системе водоснабжения

Изначально на момент продажи в гидробаках для водопроводных систем в камере гидробака имеется стандартное давление в 1,5 бар. В инструкции по применению указывается допустимый диапазон, за который не рекомендуются выходить, особенно в сторону увеличения.

Чтобы правильно установить оптимальный режим для гидробака, за основу берут следующие рекомендации:

1. Регулировку давления воздуха в расширительном баке выполняют после отключения энергоснабжения.
2. Вентили должны быть перекрыты. Воду сливают, оставляя емкость пустой.
3. Фиксируют давление воздуха в расширительном баке при помощи манометра.
4. В случае несоответствия воздух накачивается либо стравливается до достижения показателей, установленных производителем.

При производстве гидробаков вместо воздуха используют инертные газы, чтобы исключить появление очагов коррозии. При регулировке вручную давление делают на 10% ниже, чем того требует производитель.

Следует помнить, что после включения насоса рабочая камера гидробака наполнится водой, а уже потом достигнет потребителя. Если давление воздуха падает, напор нестабильный. А когда оборудование работает в штатном режиме, он постоянен, и не меняется в процессе пользования системой.

Устройство и функции расширительного бака

Расширительный бак предназначен для поддержания давления в системе подачи воды. Чаще всего для водоснабжения используется закрытое оборудование мембранного типа. Оно представляет собой емкость, внутри которой установлена резиновая мембрана. Она делит устройство на две камеры: воздушную и водную. После запуска системы электронасос заполняет последнюю водой. Объем воздушной камеры при этом уменьшается. Чем меньше объем воздуха в баке, тем выше давление.

В качестве расширительного бака для системы водоснабжения используется конструкция мембранного типа. Резиновая диафрагма делит устройство на две камеры: воздушную и водную

Как только оно превысит запрограммированную отметку, насос будет автоматически отключен. Включится же он только после того, как давление упадет ниже минимальной запрограммированной отметки, при этом вода начнет поступать из водяной камеры бака. Цикл «выключение-включение» повторяется автоматически. Давление в системе можно проверить по  манометру, который может быть установлен на оборудовании.  Устройство можно настроить, выбрав предпочитаемый диапазон рабочего давления.

Установленный в системе водоснабжения мембранный расширительный бак выполняет сразу несколько функций:

• Поддерживает давление при отключенном насосе.
• Защищает систему от возможного гидравлического удара, спровоцированного перепадами напряжения в сети или попаданием в трубопровод воздуха.
• Сохраняет под давлением некоторое количество воды.
• Защищает насосное оборудование от преждевременного износа.

Использование расширительного бака дает возможность при малом водопотреблении не включать насос, а покрывать потребности в воде за счет жидкости, хранящейся в баке.

Расширительный бак как аккумулятор

Емкость подключается к системе с целью накопления дополнительной воды на тот случай, если водоснабжение прекратится. Принцип действия такой: бачок соединяется патрубком с трубами водопровода в любой точке, и при открытии крана вода начинает заполнять емкость. На соединении установлен обратный клапан, не позволяющий воде выливаться обратно.

Как только жидкость попадает внутрь, мембрана начинает двигаться вверх до тех пор, пока давление сжатого воздуха над ней не сравняется с давлением воды в системе. Стоит учитывать, что полезный объем бака составляет примерно половину от общего. В моменты отключения подачи водоснабжения, жидкость можно выкачивать из емкости через другой клапан.

Расширительный бак для бойлера

Вода имеет свойство расширяться при нагревании. Когда повышается ее температура, объем начинает возрастать. Так как емкость нагревательной системы изначально заполнена полностью, избыточная жидкость вытекает.