Расширительный бак в системе водоснабжения: виды и типы, принцип работы

Выбор гидробаков в зависимости от области применения

Расширительные баки используются не только для водоснабжения, но и в отопительных системах. Чтобы их различать, корпус оборудования окрашивается в синий и красный цвет соответственно. Но не все производители придерживаются этого правила, поэтому при выборе следует полагаться на следующую классификацию:

гидроаккумуляторы для водоснабжения используются при максимальных показателях температуры нагрева +70 °C и давлении 10 бар;
гидробаки для отопления выдерживают температурный показатель +120 °C и давление не более 1,5 бар.

Данные характеристики всегда указываются на самом баке или в прилагаемой инструкции.

Роль расширительного бака

Расширительный бак помогает создать в системе водоснабжения достаточно стабильное рабочее давление, при котором будет поддерживаться оптимальный напор воды как для работы всех сантехприборов (водонагреватель, стиральная машина, смывной бачок), так и для комфортного пользования водой из-под крана. Показатели необходимого давления в воздушной камере гидроаккумулятора рассчитываются для каждой из автономных систем водоснабжения по определенным алгоритмам.
Создает запас воды и сохраняет на некоторый интервал времени стабильное давление в водопроводе. Нередки ситуации отключения электроэнергии: насос в этом случае перестает работать и тогда гидроаккумулятор выступает в роли аварийного резервуара, вода из которого еще некоторое время будет течь под напором. Для того, чтобы увеличить запас воды в доме, можно дополнительно подключить еще один расширительный бак без демонтажа и замены уже установленного.
Оптимизирует функцию насоса: снижает количество его включений. Чем больше объем гидроаккумулятора и выше максимальный предустановленный порог давления в резервуаре, тем реже станет срабатывать насосное оборудование. Таким образом, изнашиваемость его значительно снизится.
Играет роль демпфера при гидроударе. При любом пуске насоса всегда происходит резкий скачок давления в водопроводе — иногда он достигает десяти атмосфер. Результатом такого резкого перепада может стать разрыв труб и фитингов, запорной арматуры; могут выйти из строя подключенное сантехническое оборудование и контрольно-измерительные приборы. Расширительный бак в этом случае принимает ударную нагрузку на себя: гасит силу волны — и система оказывается в безопасности.

В случаях, когда существуют риски превышения расчетного давления при гидравлическом ударе в 20 бар (максимально допустимое значение), необходимо провести монтаж трубопровода таким образом, чтобы на отдельных его участках можно было установить отдельный бак-гаситель для надежной защиты от гидроударов.

Итак, расширительный бак (гидроаккумулятор) в системе водоснабжения защищает ее от гидроударов, обеспечивает корректную работу всего подключенного к водопроводу оборудования и бытовых приборов, создает резервный запас воды.

Другие отличительные особенности

Устройство гидроаккумулятора

К отличиям двух приборов надо подходить и с позиции возможности их замены друг другом. Здесь надо учитывать тот факт, что гидроаккумулятор используется в системе питьевой воды. Поэтому его грушевидная мембрана изготавливается из пищевой резины, которая не портит характеристики самой воды, не изменяет ее цвет и запах. Ставить в водопровод расширительный бак не стоит, потому что его мембрана в первую очередь передаст воде резкий запах резины.

Основная функция гидроаккумулятора – создать давление внутри водопровода. С помощью расширительного бачка это сделать невозможно.

Использование гидроаккумулятора в качестве расширительного бака возможно. Но тут есть один момент, который касается давления закаченного воздуха. В отопительной системе теплоноситель перемещается с небольшой скоростью, создаваемой циркуляционным насосом. Этого давления недостаточно, чтобы преодолеть давление закаченного воздуха. Здесь может появиться проблема. Решить ее несложно: воздух надо стравить (спустить). В верхней части резервуара есть ниппель, через который обычным воздушным насосом можно закачать воздух в камеру. Через него же воздух можно стравить.

Объем расширительного бака подбирается из расчета объема теплоносителя, находящегося в системе отопления частного дома. Соотношение такое – 10% от воды внутри отопления.

Что касается гидроаккумулятора, то таких строгих параметров при его выборе нет. Чаще учитывается его функциональные возможности, потому что, по сути, это емкость для запаса воды. Поэтому чем больше по объему это устройство, тем лучше.

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

Назначение и устройство бака

Элемент оборудования состоит из корпуса, подсоединяющего ниппеля, полипропиленовой прокладки и резиновой мембраны. Последней оснащают расширительные резервуары. Насосные установки, которые обеспечивают водоснабжение, отличаются от отопительных аналогов строением резиновой диафрагмы. Благодаря грушевидной форме поступающая жидкость не вступает в контакт с металлическим корпусом.

Гидробак для насосной станции:

поддерживает постоянный напор в водопроводной сети;
уменьшает частоту включения и выключения нагнетателя;
защищает агрегат от износа;
бережет от гидроударов.

Водоснабжение без гидроаккумулятора

Если исключить гидроаккумулятор из схемы водоснабжения, то возможны два варианта:

использование насоса для подачи воды к точкам водоразбора напрямую;
подключение накопительного бака.

Оба варианта активно используются, но первый оптимален для систем полива с небольшим объемом жидкости, а второй наиболее целесообразен, когда нужно обеспечить водой душевую, кухонный кран – то есть потребителей внутри дома.

Вариант #1 – подключение насоса напрямую

Один из вариантов – расширенная система орошения приусадебного участка. Она полностью автоматизирована. Чтобы настроить время включения/выключения, подсоединяем контроллер. На каждой отдельной линии можно установить электромагнитные клапаны, чтобы они могли эксплуатироваться по отдельности.

Примерная схема автополива дачного участка. Транспортировка жидкости из скважины или колодца осуществляется по трубам с диаметром 19 мм (центральная) и 16 мм (ответвления) (+)

Датчик дождя делает систему орошения более эффективной: во время осадков насос не функционирует.

размещаем трубы на поверхности земли по заранее составленной схеме, соединяем фитингами;
устанавливаем дождеватели, капельную систему, шланги для полива;
обустраиваем насосную группу – поверхностный агрегат и реле давления;
подключаем подачу воды, тестируем систему на протечки;
если все хорошо – выкапываем траншеи глубиной 30 см, из щебня и песка устраиваем дренажную подушку, укладываем трубопровод и засыпаем его;
производим повторное тестирование для проверки герметичности, проверяем работоспособность всех линий;
подключаем контроллер и датчик дождя;
проверяем работу всех элементов системы.

Если пропускная способность небольшая, настраиваем поочередную эксплуатацию линий. Это сложная схема, требующая знаний по настройке оборудования. Наиболее простая представляет собой обычный насос типа «Малыш» с подключенным к нему шлангов для полива.

Вариант #2 – схема с накопительным баком

С появлением технологичных станций с гидроаккумулятором схема стала менее популярной, но все еще используется. Она проста и отличается тем, что между насосом и точками водоразбора находится накопительный резервуар.

Схема системы водоснабжения с накопительным баком. Для обеспечения движения воды по трубам с определенной скоростью и давлением установлен дополнительный циркулярный насос

Одно из условий эксплуатации системы – организация водоочистки. Первый фильтр устанавливается на всасывающей трубе у поверхностных насосов, на самом оборудовании – у погружных. Второй – на входе в дом. Лучше, если это будет комплект из двух фильтров, грубой и тонкой очистки.

После системы фильтрации устанавливают накопительный бак, и уже от него идет труба (или трубы) к точкам водоразбора.

По традиции бак устанавливают как можно выше – например, на чердаке. Высокое расположение повышает давление в системе, которая будет функционировать даже при отсутствии электроэнергии

Накопительный бак – любой резервуар, подходящий по объему. Раньше использовали металлические оцинкованные цистерны, сейчас – пластиковые емкости различной конфигурации. Они оснащены одним входящим патрубком, для подачи воды из скважины, и двумя выходящими – для разводки по потребителям и сливным.

Сверху бак прикрыт откидной крышкой, которая защищает жидкость от мусора и пыли. Убрав крышку, можно проанализировать состояние резервуара и воды, которая в нем хранится. При сильном загрязнении жидкость выпускают через сливной патрубок, а бак моют.

Главный контролирующий элемент – поплавковый механизм. Как только уровень воды достигает максимальной отметки, входной патрубок перекрывается, и подача в резервуар прекращается. При низком уровне, напротив, входное отверстие открывается и вода начинает поступать в бак.

Пластиковый накопительный резервуар, установленный на чердаке. Он легче по весу, чем металлическая емкость, поэтому монтировать его гораздо удобнее. Чтобы вода не замерзла, в северных районах стенки бака утепляют

Плюс использования накопительного бака: всегда есть запас воды, которая подается под небольшим давлением, даже если все насосы отключены. Минус – сложности в установке. Объемные баки требуют пространства и основания, которое выдержало бы их вес.

В случае устройства систем для круглогодичной эксплуатации, чердак или хотя бы сам бак, размещаемый в неотапливаемом чердачном пространстве, должен быть утеплен.

Во избежании перелива и затопления расположенных ниже этажей накопители в обязательном порядке снабжаются переливными трубками. В случае превышения допустимого объема вода через устроенное в верхней трети бака переливное отверстие будет стекать по подключенной к нему трубе в канализацию.

Монтаж 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.

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:

Его нельзя ставить вплотную к стене.
Следует обеспечить свободный доступ к устройству для его регулярного обслуживания и необходимого ремонта.
Подвешенный на стене бак не должен располагаться слишком высоко.
Между баком и трубами отопления следует поставить запорный кран, который позволит снимать устройство без полного слива теплоносителя из системы.
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.

Виды мембранных баков

Различают два вида расширительных мембранных резервуаров:

С заменяемой мембраной – модели, подразумевающие возможность смены резиновой мембраны. При первой же необходимости ее можно вынуть через фланец, раскрутив его болты. В крупных баках мембрана дополнительно зафиксирована к ниппелю, что позволяет стабилизировать прибор, но и в этом случае ее можно без проблем снять с креплений на задней части.
Мембрана для гидроаккумулятора
Со стационарной мембраной – баки, в которых разделительная мембрана закреплена максимально жестко и не подлежит замене. Если она выйдет из строя, менять придется весь прибор. Цена таких расширительных резервуаров ниже, чем стоимость моделей предыдущего вида, но о полноценном удобстве эксплуатации тут говорить не приходится.

Совет. Выбирая между сменной и стационарной мембраной, учитывайте один важный фактор: в первом случае вода полностью находится в мембране и не вступает в контакт с внутренней поверхностью бака, что исключает коррозионные процессы, а во втором случае контакт сохраняется, поэтому добиться максимальной защиты от коррозии невозможно.

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:

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

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.
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.