Установка и подключение расширительного мембранного бака отопления

Правильный расчет и установка мембранного бака отопления дает возможность компенсировать тепловое расширение воды при нагреве в котле. Можно сэкономить, поставить бак дешевле. Так чаще всего и поступают мастера, устанавливающие систему отопления в доме по договору. Если есть сомнения в качестве установки, то лучше сделать все своими руками, так надежнее.

Применение мембранных расширительных баков

Прежде всего нужно разобраться, по каким причинам требуется установка мембранного бака-расширителя. Конструктивно мембранный бак выполнен из двух стальных половинок с ниппелем или катанной емкости из тонколистовой стали с установленным на торце фланцем с патрубком.

Внутри к выходному патрубку подсоединена эластичная мембрана или «груша». Вода, попадая внутрь мембранного бака, растягивает эластичную перегородку, сжимает внутри воздух до такого состояния, пока его давление не уравновесит напор воды.

Как установка мембранного бака спасает насос

Эффективность системы отопления напрямую зависит от того, сколько тепла забирает водяной поток в змеевике (теплообменнике) котла. Чем горячее, тем лучше. То есть в энергоэффективных газовых или твердотопливных котлах вода должна нагреваться достаточно сильно. Часто на выходе получается 90оС и даже выше. А если котел сделан в «горячем» варианте, то на выходе из теплообменника может быть все 95-96оС.

Почему это так важно? Нагретому (перегретому) водяному потоку нужно быстро добраться по трубам к самой дальней точке установки радиатора. И только там остыть, отдав тем самым накопленное тепло. Иначе тепловая энергия быстро рассеивается на трубах, теряется впустую, а не в радиаторах.

Как правило, к котлу подключают циркуляционный насос, он разгоняет нагретую воду в трубах. По законам гидродинамики из-за увеличения скорости движения давление внутри потока падает, и вода начинает подкипать в трубе.

В быстром потоке вода может закипеть даже при 80-90оС. Но так как внутри контура давление предусмотрительно подняли до 1,4-1,5 Бар, то кипения практически нет, а далее вода попадает в радиатор отопления и благополучно остывает, закипания практически не происходит.

Если такая горячая вода при низком давлении попадет внутрь циркуляционного насоса (перед котлом), то лопатки рабочего колеса раскрутят водяной поток до запредельных 30-40 м/с. Так как давление воды низкое, напор (давление) уменьшился из-за сопротивления на радиаторах, то водяной поток закипает, также появится кавитация.

В таких условиях колесо насоса разрушается за считанные минуты работы. Остановить кипение может только избыточное давление на входе в насос.

Поэтому для «горячих» или перегревающихся котлов требуется установка мембранного бака, и обязательно перед входом, чем ближе к насосу, тем лучше. Если по каким-то причинам перед входом в циркуляционный насос давление воды в трубе упадет, то мембранный бак компенсирует его снижение за счет накопленной энергии мембраны и сжатого воздуха.

Ситуация с закипающим котлом

Еще более опасной считается ситуация, когда установка циркуляционного насоса выполнена на выходе из теплообменника. Такие идеи встречаются очень часто у тех, кто оригинальной установкой насоса пытается повысить энергоэффективность котла.

Проблема в том, что при работе циркуляционного насоса в зоне всасывания создается разрежение (падение давления), плюс вода в перегретом состоянии. Если запустить насос без мембранного бака-расширителя, то начнется кипение, причем внутри, в теплообменнике котла.

Ну и конечно, из-за кавитации пострадает рабочее колесо насоса. Установка насоса на выходе может повысить эффективность котла, но одновременно возрастает риск закипания.

Решить проблему закипания воды в теплообменнике одной установкой мембранного бака практически невозможно, хотя емкость помогает убрать некоторые отрицательные эффекты на котле. Существует немало рекомендаций специалистов, как на видео:

Например, поставить один мембранный бак-расширитель перед насосом на входе в теплообменник или такую же пару, но на выходе из котла. В теории все красиво и правильно. Но такая схема сработает, если котельный «умеренный», греет воду максимум до 85оС.

Если судить по огромному количеству отзывов, то владельцы домов обычно ставят два насоса (шестерки) и один мембранный расширитель на выходе или на входе. Такая схема установки дает возможность поднять температуру воды на котле, увеличить рабочее давление, не бояться закипания или кавитации.

Причем энергоэффективность котла возрастает на 10-15%. Но есть важное условие — нужно правильно рассчитать расширительный объем мембранного бака и его рабочее давление и правильно установить в контур отопления.

Малоизвестная функция расширительного мембранного бака

У некоторых моделей высокотемпературных котлов отопления есть одно неприятное качество — из-за конфигурации каналов теплообменника водяной поток внутри движется неравномерно, с пульсацией воды. Пока котел относительно холодный, пульсаций практически нет или они ничтожно малы. Но как только выходит на рабочий режим, появляется гул, звуки закипания (хотя кипения нет).

Можно, конечно, попытаться подобрать определенный режим работы насоса при котором проблема исчезает, но со временем настройки «съезжают» и приходится повторять все сначала.

Единственный выход — установка расширительного бака, на входе или выходе — это нужно будет определять экспериментально. Но нужно будет правильно подобрать тип расширительного бака. Придется попробовать установку мембранного расширителя или если не поможет, то открытого типа.

В данном случае мембранный или любой другой расширительный бак работает как демпфер колебаний потока воды. А при каком варианте установки он будет работать лучше всего, покажет практика.

Преимущества мембранных устройств

По отзывам многих пользователей, установка дополнительного баллона-расширителя занимает много места и портит внешний вид котла отопления. Но это всего лишь субъективный взгляд, дело вкуса. Большинство мембранных баков-расширителей выглядит довольно привлекательно и много места не занимает.

Установка бака-расширителя мембранного типа — это наиболее безопасный и эффективный способ борьбы с проблемами переходных процессов котла отопления.  

Преимущества мембранных расширительных баков:

1. Есть возможность настраивать рабочее давление внутри емкости. Это позволяет выполнить установку как до котла отопления, так и после него.
2. Установка внутри емкости каучуковой перегородки блокирует контакт теплоносителя с воздухом. А значит, контур отопления меньше ржавеет. Кроме того, растворение кислорода водой часто приводит к падению рабочего давления в трубах отопления.
3. Каучуковая мембрана оказывает сопротивление напору водяной массы. То есть деформированная груша или диафрагма, растягиваясь, создает противодавление.

Благодаря каучуковой мембранной перегородке расширительный бак выдавливает воду в трубу отопления с более равномерным и стабильным усилием. Кроме того, каучуковая груша позволяет компенсировать повышение или снижение давления вследствие остывания или нагревания воздуха.

Основные разновидности баков

Система отопления без специальной установки расширительного бака может работать лишь в том случае, если используется настенный газовый (в некоторых случаях электрический) котел.

Бак уже установлен внутри корпуса, поэтому если объем теплоносителя невелик, не более 50 л, то установки дополнительного баллона-расширителя уже не требуется. Во всех остальных случаях расширительный бак — одно из условий безопасной работы системы отопления.

Для обеспечения работы котельных установок используют четыре основных типа:

• расширительный бак в виде открытой емкости;
• закрытые расширительные баки без мембраны;
• мембранные баки с грушевидной или тарельчатой мембраной;
• плоские баки-таблетки круглой или прямоугольной формы с плоской мембраной.

Последний тип используется в газовых и электрических котлах, емкость их по воде составляет 3-10 л. Устанавливаются непосредственно в корпус котла и подключаются к улитке циркуляционного насоса. Остальные модели врезаются с помощью переходников в трубу контура отопления.

Расширительный бак открытого типа

Наиболее простой вариант компенсирующей емкости. Еще недавно расширительные баки применялись только на гравитационных (самотечных) системах отопления. Конструктивно такой расширитель представляет собой открытую емкость из полипропилена или нержавейки, размером в половину внутреннего объема контура отопления.

Классический вариант установки расширительной емкости — на выходе из котла. Как правило, бак нужно поднять на высоту не менее 2,5-3,5 м, чтобы обеспечить необходимое давление подпора воды внутри контура. Так как гравитационные котлы преимущественно твердотопливные (а значит, очень горячие), такой установкой расширительного бака удавалось блокировать закипание воды.

Или даже если котел закипел, то часть воды выдавливалась вверх и увеличивала противодавление водяного столба. Если дом большой, котел мощный, то установку расширительной емкости приходилось переносить на чердак. Обычно высота установки была не более 6 м, что позволяло получить в системе избыточное давление 0,5 Бар. При такой схеме установки вода не будет кипеть в котле даже при 110оС.

Открытая система достаточно громоздкая, неудобная, мало приспособленная для установки внутри помещения. Если мембранный бак можно установить рядом с котлом, то для открытой расширительной емкости приходится искать дополнительное пространство.

Тем не менее, у открытых систем огромный срок службы, поэтому многие владельцы частных домов, даже с учетом всех неудобств и проблем с настройкой работы, выбирают установку расширительных баков открытого типа.

Расширительный бак закрытого типа

Компенсирующие баки данного типа полностью изолированы от окружающей среды. Они полностью замкнуты на содержимое контура отопления. Воздух внутрь емкости может попасть только через ниппель (клапан) на тыльной или боковой стороне корпуса.

Он используется для настройки работы мембранного расширительного бака. Закачивается воздух под определенным давлением. Тем самым можно отрегулировать давление в трубах отопления в так называемой нулевой точке.

Нулевая точка — это место с меньшим статическим давлением в контуре отопления. Многие специалисты настаивают на установке бака-расширителя где-то рядом с нулевой точкой. Но рассчитывать точку не обязательно. Достаточно использовать классическую схему установки — перед входом в насос на обратке котла.

В этом случае перед баком давление в трубе будет падать. Далее оно будет практически неизменным до входного патрубка насоса. В некоторых случаях в месте установки насоса давление слегка уменьшается, но после, на выходе из улитки, оно самое большое во всей системе. Так вот, нужно будет накачать ручным насосом в расширительный мембранный бак столько воздуха, чтобы на входе перед насосом получилось не менее 1,5 бар.

Мембранные

В системах отопления используются два типа расширительных баков мембранного типа (не считая модели для настенных газовых котлов).

По своему устройству мембранный бак очень напоминает гидроаккумулятор:

1. Основной корпус изготовлен из тонколистового катанного металла с защитным покрытием. По сути это бочка емкостью от 3 л до 20 л с расширенной горловиной, на которую надевается монтажный фланец. Внутри к фланцу крепится «груша» — мембрана бутылочной формы. При заполнении мембранной емкости водой она сильно растягивается.
2. Расширительные емкости с тарелочной мембраной или диафрагмой. Она также изготовлена из прочного, сильно растягивающегося бутил-стирольного каучука. Но при заполнении мембранного бака водой степень растяжения у диафрагмы ниже, чем у «груши».

Такой же тип мембраны устанавливается на баках-тарелках, поддерживающих работу настенных котлов отопления. Отличить мембранный бак с «грушей» от баллона с мембраной довольно легко по месту установки соединительного пояса.

У баллонов с диафрагмой он находится в срединной части корпуса. Поверх стыка двух симметричных половинок установлен усиливающий бандаж из стальной, хромированной ленты. У мембранных расширительных баков с грушей линия стыка расположена в верхней части у горловины под хромированным фланцем.

Безмембранные

Данный тип расширительного бака отличается от мембранного отсутствием внутренней эластичной диафрагмы. Существуют модели (тарелки), у которых функции каучуковой вставки выполняют вставки или стенки емкости из тонколистовой стали. Но безмембранные расширительные устройства имеют более узкий рабочий диапазон давлений, в пределах 1,5-1,8 бар.

В системах отопления также используется еще один тип безмембранных расширителей. Это простейший вариант расширительного бака, выглядит он как емкость для хранения пропан-бутана. Отличается от газового баллона устройством горловины и наличием штуцера (ниппеля) для подкачки давления воздуха в контуре отопления.

Безмембранный бак можно отличить по кольцевому сварочному шву в центральной части корпуса. Так как внутри нет эластичной перегородки, размеры и объем баллона приходится увеличивать. Делается это для того, что падение (возрастание) давления в процессе компенсации расширения воды системы отопления было плавным. И все равно безмембранные баки проигрывают мембранным расширительным по рабочим характеристикам.

Кроме того, установка безмембранного бака на котле отопления допускается только в вертикальном положении. Так, чтобы штуцер подключения находился в самой нижней точке.

У безмембранных баллонов есть один крупный недостаток — нужно точно регулировать уровень заполнения расширительной емкости. Если количество воды внутри будет более половины, то характеристика противодавления будет слишком жесткой. Безмембранные баллонные системы рекомендуется устанавливать в систему отопления совместно с полипропиленовыми трубами.

Полипропилен обладает большим коэффициентом теплового расширения, что частично компенсирует жесткую характеристику безмембранного баллона.

Важно! Единственный пункт, по которому мембранные баки уступают безмембранным, — это срок службы. Последние служат по 20-25 лет, тогда как стандартные — от 5 лет до 10 лет, в зависимости от качества подготовки теплоносителя в системе отопления.

Как определить необходимый объем расширителя

До установки баллона-расширителя нужно точно знать габариты мембранного бака. Можно, конечно, использовать два бака, но это только увеличивает стоимость системы отопления. Двойной вариант обычно используется, если на котле отопления предусмотрена установка двух циркуляционных насосов.

Определить габариты баллона можно по справочной литературе или на сайтах компаний-производителей. Здесь же будет указан номинальный и рабочий объем воды, а также предварительное давление воздуха в баке. Его закачивают при установке.

Чтобы выбрать потребную модель мембранного бака, нужно рассчитать количество воды внутри системе отопления. При приблизительном расчете принимают, что рабочий объем расширителя должен быть не менее 1/10 от общего количества теплоносителя системы отопления.

Если внутрь системы отопления планируется заливать не воду, а другой вид теплоносителя (двухатомный спирт), то нужно будет пересчитать объем по формуле.

Остается лишь рассчитать объем контура отопления. Для этого перед установкой придется измерить длину всех труб и по таблице определить их внутренний объем. К полученному значению добавить внутренний объем теплообменника котла и радиаторов отопления. Последние две величины можно узнать из паспорта на оборудование.

После суммирования и подведения итога можно будет определить оптимальный размер мембранного расширительного бака для установки на конкретной системе отопления.

Установка расширительного бака в системе отопления открытого и закрытого типа

Если нет новых идей, как поставить расширитель на трубу отопления, то лучше всего использовать классическую схему установки:

1. Бак ставится вертикально, жестко крепится на стене кронштейном или монтируется на специальной подставке, можно сделать на полу.
2. Подключение к системе отопления выполняется в любом случае перед входом внутрь насоса. Если котел газовый, то место установки бака выбирают на обратке, если угольный, то на выходе из теплообменника.
3. Расширительный баллон подключается к трубе через штуцер-тройник, обязательно с отводом на кран и далее-манометр.

После установки нужно отрегулировать уровень давления внутри бака.

Если мембранный баллон новый, только с завода, то внутри уже будет предварительное давление сухого азота. Для установки нужно отвернуть заглушки в нижней части бака и закрутить его на резьбу штуцера или перекрытого крана.

После установки на систему через ниппель в верхней части корпуса поднимают давление воздуха на 0.2 бар, и можно открывать кран. Давление внутри мембранного бака может снизится до 1,5 бар, но при прогреве системы отопления оно выровняется до 1,5-1,6 бар.

Установка расширителя для открытой системы гораздо проще. Все, что потребуется, — это:

1. Приварить к контуру отопления две вертикальные трубы сечением ½ дюйма. Высота труб должна быть не менее 2,5 м.
2. Закрепить на трубах сваркой емкость объемом 25-30 л.
3. В боковой стенке емкости установить контрольную и переливную трубки, обе подключаются к канализации. Контрольная врезается на высоте 200 мм от дна.
4. В донной части ставится сливной кран, лучше использовать латунный вентиль, шаровый кран, даже хорошего качества, быстро прикипает.

После установки нужно будет залить воду. Ее наливают на дно емкости небольшими порциями, чтобы выдавить воздух, попавший внутрь трубы отопления. После того как вода польется из контрольной трубки, набор воды останавливают.

Теперь нужно запустить насос системы отопления и проверить работу расширителя «на холодную», затем горячим теплоносителем на 50% нагрузке. Если проблем не возникнет, то установку расширительного бака можно считать успешной.

Итоги

Установка расширительного мембранного бака отопления потребует тщательного расчета внутреннего объема всех полостей, труб и котла. Можно поставить баллон чуть большего размера, но мембрана будет работать слишком мягко, и давление будет меняться слишком сильно.

Расскажите о своем опыте установки расширительных баллонов. На что, по-вашему, следует обращать внимание в первую очередь? Также делитесь статьей в соцсетях и сохраняйте ее в закладки.