При работе насоса автоматической насосной станции возможны частые включения и выключения насоса, это происходит по причине неравномерного расхода воды, а также заложенного запаса в производительности насосной станции. В некоторых насосах технически предусмотрена большая частота запусков (30-100 раз в час). Но в любом случае при частых пусках и остановках существенно снижается срок службы насосной станции и пусковой автоматики. Для обеспечения защиты от преждевременной выработки ресурса деталей насосной станции необходимо сократить количество включений станции, эту задачу берет на себя расширительный бак.
Расширительный бак является главным ограничителем количества повторно-кратковременных запусков насоса при небольшом разборе воды или незначительных утечках в системе. Он представляет собой стальной сосуд, внутри которого установлена эластичная мембрана, с одной стороны которой находится воздух под давлением, а с другой аккумулированная вода. Мембрана имеет форму колбы и изготавливается из резины или бутила. Емкость расширительных баков бывает 8, 12, 20, 24, 25, 50, 35 и 60 литров. Для контроля и регулирования давления воздуха в расширительном баке предусмотрен автомобильный ниппель. Чтоб сделать контрольный замер давления воздуха необходимо сначала спустить воду с расширительного бака, для этого в схеме обычно предусмотрено два крана. С помощью первого крана возле расширительного бака отсекается от трубопровода под давлением, а с помощью другого крана сливается вода непосредственно с расширительного бака. После слива воды производится замер (с помощью манометра) и при необходимости подкачивание (с помощью насоса) давления воздуха. Для каждого расширительного бака производителем предусмотрено определённое давление, его можно посмотреть в паспорте.
Расширительные баки объемом 20-25 литров обычно применяются вместе с насосами мощность которых до 1,2 кВт, а для насосов мощностью до 2 кВт рекомендуютсярасширительные баки на 50-60 литров. При увеличении объема расширительного бака до 100-200 литров возможно снижение комфортности пользования водопроводом. При использовании таких баков ощутимо плавное снижение напора воды в системе в течении нескольких минут, это происходит до того момента пока не включится насос. Преимуществом больших баков есть то, что они могут выполнять функцию резерва воды под давлением в течении кратковременных перебоев в электроснабжении.
Для того, чтобы задать нижний и верхний установленные пределы давления воды в насосной станции с расширительн6ым баком предусмотрено механическое реле давления. Оно обеспечивает полную автоматизацию работы насосной станции. Также в насосных станциях предусматривается защита от сухого хода и от перегрузки двигателя.
Чтобы обеспечить долговечную и бесперебойную работу насосной станции нужно периодически проверять давление воздуха в расширительном баке гидроаккумуляторе. Основным признаком недостаточного давления воздуха являются частые включения станции. Также периодическое техническое обслуживание, которое проводят специалисты сервисной службы, обеспечивает долговечную и бесперебойную работу оборудования.
Гидроакумуляторы, расширительные бак, экспанзоматы – не смотря на некоторые различия в характеристиках, они все служат одинаковой цели и имеют одинаковую конструкцию. Фактически можно сказать, что под тремя разными понятиями подразумевается один предмет, призванный принять на себя избыточную жидкость, чтобы снизить давление, или вернуть ее, поддерживая давление в заданных рамках.
Можно выделить три цели, для которых предназначен гидроаккумулятор, и которые пересекаются друг с другом:
- Накапливать (аккумулировать) жидкости.
- Убирать избыточное давление путем аккумулирования жидкости.
- Гасить гидроудары, возникающие в системе водоснабжения и отопления.
Гидроаккумурятор состоит из внешней металлической оболочки и внутренней эластичной мембраны. Между мембраной и стенками бака закачан воздух, а внутрь самой мембраны через штуцер поступает вода. Некоторые мембраны являются проходными – то есть имеют выходное отверстие с противоположной от горловины стороны. Оно предназначено для вывода воздуха из воды или теплоносителя. В таком случае вход для воды (теплоносителя) расположен снизу гидроаккумулятора, а сверху находится резьбовое соединение для выпуска воздуха.
Производители и продавцы разделяют гидроаккумуляторы – баки для холодного водоснабжения и экспанзоматы – баки для ГВС и отопления. Первые принято красить в синий, а вторые в красный цвет, хотя бывают и красные и белые гидроаккумуляторы. Но в народе и те и другие нередко называют расширительными бачками, не делая между ними отличий.
Между тем отличия есть. У гидроаккумуляторов мембрана всегда сменная. Для ее изготовления используется пищевая резина, которая безопасна для питьевой воды, но раньше изнашивается, в то время как у расширительных баков резина зачастую промышленная. Гидроаккумуляторы делают с расчетом на большое рабочее давление – 6-10 атм, а экспанзоматы рассчитаны на 3-5 атм. А вот температуру в большинстве случаев они выдерживают одинаковую. К тому же при необходимости можно установить гидроаккумулятор на горячее водоснабжение так, чтоб на него поступала остывшая вода.
Параметры гидроаккумулятора
У каждого изделия есть характеристики, на которые обращает внимание покупатель при выборе. У гидроаккумуляторов это максимальное рабочее давление и объем.
Максимальное рабочее давление – это показатель давления воды, который способен выдержать бак. Для водоснабжения этот показатель может колебаться от 6 до 10 бар в зависимости от производителя и модификации. Для промышленных нужд иногда требуются баки с большим давлением, они чаще всего изготавливаются на заказ.
Объем гидроаккумулятора – указывается показатель самого стального бака, который мы видим снаружи. Между тем объем воды, который бак может принять, значительно ниже этого показателя, и может достигать половины. Он напрямую зависит от амплитуды давления – разницы между верхним и нижним пределами.
Также хорошо знать допустимое значение давления воздуха. Этот показатель может быть указан, либо его можно проверить самостоятельно. У каждого гидроаккумулятора есть пипка золотника, закрытая ниппелем. У небольших баков она находится на торце бака, у больших в этом месте расположен выход для выпуска воздуха, а золотник – немного ниже и вбок. Нагнетать воздух в бак можно при помощи автомобильного насоса, желательно с манометром, который обычно показывает давление внутри шины. Показатели для давления бака обычно указываются в барах или атмосферах (1 бар ≈ 1 атм), в то время, как шкала на автомобильных манометрах нанесена в Па или МПа. Шаг в 0,1 МПа равняется одной атмосфере (1 бар).
Гидроаккумулятор в системе водоснабжения
Назначение гидроаккумулятора мало меняется в зависимости от системы установки. В системе холодного водоснабжения он служит для:
- — аккумулирования воды;
- — поддержания постоянного давления в трубопроводе;
- — для защиты от гидроударов на длинных участках трубопровода.
На горячее водоснабжение также нужно устанавливать синий гидроаккумулятор. При нагревании вода расширяется, что приводит к увеличению давления, а это, в свою очередь, ведет к спуску воды через предохранительный клапан. Гидроаккумулятор ставят, чтобы не допустить сильного повышения давления, а преимущество синего в том, что мембрана для него изготавливается из пищевой резины.
Установка и настройка гидроаккумулятора в автоматической системе водоснабжения
Автоматическая система водоснабжения состоит из насоса, пульта управления им, реле давления, реле сухого хода, кроме этого в системе может стоять фильтр. Именно реле давления управляет насосом в автоматическом режиме. В реле установлено два порога давления – минимальное и максимальное, — и оно включает насос, когда давление падает ниже минимума, и выключает, когда оно достигает максимума. Для стабильной работы системы давление воздуха в гидроаккумуляторе должно быть на 2-3 метра (0,2-0,3 атмосферы) ниже, чем минимальное давление реле. К примеру, если минимальное давление 1,5 атм., то нужно закачать воздух до 1,2 атм.
Лучше произвести настройку гидроаккумулятора для более эффективной его работы.
Вариант 1
Подходит для случаев, когда гидроаккумулятор уже подключен к системе и в нем есть вода. Этот же способ помогает проверить целостность мембраны. Сначала отключите питание системы и откройте кран, чтобы спустить всю воду. Кран оставьте открытым, поскольку может сложиться ситуация, когда в расширительном баке осталась вода. Далее подключите к золотнику автомобильный насос и начните закачивание воздуха. Если из крана снова пошла вода, это может говорить о двух вещах – либо мембрана порвалась, либо во время работы гидроаккумулятора произошла разгерметизация воздуха, и тот вышел из бака.
Чтобы проверить, прекратите закачивать воздух и закройте кран, после чего запустите насос. Когда система наполнится, выключите питание и откройте кран, чтобы слить литров 20 воды. Снова закройте кран. Нажмите на золотник гидроаккумулятора и выпустите весь воздух. Если после того, как воздух закончится, польется вода, значит – мембрана повреждена и ее нужно менять. Если нет – с мембраной все в порядке и нужно заново повторить описанный прежде процесс накачивания.
Когда в расширительном баке установится подсчитанное давление воздуха, запустите систему, откройте кран и наблюдайте за манометром. Он должен показывать стабильное давление – если стрелка упадет один раз, это не так страшно. Вероятно в гидроаккумуляторе остался воздух, и теперь он вышел. Если стрелка упадет еще раз, значит давление слишком высокое. Нужно постепенно сбрасывать воздух, продолжая наблюдение, пока давление не выровняется.
Вариант 2
Если вы впервые подключаете расширительный бак к системе, сначала накачайте воздух, чтобы давление было чуть выше необходимого. Некоторые баки, например Aquasystem, продаются с уже накачанным воздухом. Подключите бак к системе, закройте все краны и включите насос. Не нужно ждать максимального давления в системе, достаточно, чтобы бак немного наполнился. Выключите питание насоса и спустите всю воду – так из гидроаккумулятора и системы уйдет попавший туда воздух. Снова закройте краны и заполните систему до отметки давления, которая немного превышает минимум. Выключите насос и спустите воду, пока давление в системе не будет на том же уровне, что и необходимое давление в гидроаккумуляторе. После этого понемногу спускайте воздух в гидроаккумуляторе, наблюдая за манометром. Как только его стрелка сдвинется вниз – значит, давление в гидроаккумуляторе стало ниже, чем в системе, и в него стала поступать вода. Прекратите спускать воздух.
Гидроаккумулятор в системе горячего водоснабжения
Роль гидроаккумулятора в системе ГВС такая же, как и в системе отопления – компенсировать давление, возникающее при нагреве воды. Бак можно устанавливать как перед бойлером, так и после – особой разницы нет. Но все же рекомендуем ставить гидроаккумулятор на подачу воды, из-за низких температур.
Для горячего водоснабжения лучше брать синий гидроаккумулятор – его мембрана сделана из пищевой резины, и он рассчитан на большее давление. Объем бака должен равняться 5-10% от объема бойлера, при этом если количество нагреваемой воды большое – 300-500 литров, можно брать 5%, а если небольшое – около 100, то лучше брать 10%. Для систем с нестабильным давлением, в частности центрального отопления, лучше брать больший запас объема.
Давление воздуха в расширительном баке для ГВС
Давление воздуха в баке для ГВС имеет не меньшее значение, чем для холодного водоснабжения. Подходы к выявлению необходимого показателя тут свои.
Первый способ – довольно приблизительный подсчет по среднему значению. За минимум берется минимальное значение давления в системе, за максимум – давление сброса предохранительного клапана. Обычно у предохранительного клапана для ГВС значение 6 бар, минимальное давление в системе центрального отопления – 2 бара. Значит, давление воздуха в гидроаккумуляторе должно составлять 4 бара.
Второй способ можно назвать более точным. Ведь каким бы ни было давление в баке, система будет работать, вопрос в том – как именно. Поставим перед собой две цели: максимальный КПД и максимальный срок службы бака.
Срок службы бака выражается скорее, в сроке службы сменной мембраны. Мембрана рвется по довольно простой причине – вследствие износа. А основная причина износа мембраны – резкие и, можно сказать, критические изменения ее состояния. Когда гидроаккумулятор отдает всю свою воду, то мембрана под давлением воздуха сворачивается в лист, края которого сильно гнуться. Именно в этих местах чаще всего и происходит разрыв. Соответственно, чтобы не допустить быстрого износа резины, необходимо сделать так, чтобы мембрана как можно реже сворачивалась в лист. В идеале – никогда. Чтобы добиться этого, необходимо установить давление воздуха в мембране меньше, чем давление воды. Тогда в состоянии покоя мембрана будет немного заполнена водой.
Для достижения максимально КПД требуется, чтобы количество воды в состоянии покоя в гидроаккумуляторе было минимальным.
Для достижения этой цели достаточно, чтобы давление воздуха в гидроаккумуляторе было на 1 бар меньше, чем минимальное давление воды в системе ГВС.
Необходимость в расширительном баке для ГВС постоянно оспаривается. Причем у многих опытных сантехников включение узла в систему горячего водоснабжения вызывает как минимум недоумение. С другой стороны, многие производители сантехнического оборудования рекомендуют установить бак для бойлеров косвенного нагрева. Цель узла достаточно простая: снизить нагрузку в системе и устранить гидроудары.
Даже приблизительный расчет расширительного бака для бойлера косвенного нагрева покажет, что его минимальный объем составит не менее 10% от вмещаемой в БКН воды. А это дополнительная емкость на 10-20 л, занимающая полезную площадь. Не удивительно, что один из наиболее частых вопросов, задаваемых специалистам связан с тем насколько необходим расширительный бак для ГВС. Чтобы ответить на него нужно разобраться в устройстве и принципе работы оборудования.
Для чего нужен расширительный бак для БКН
Говоря простым языком это необходимо для защиты оборудования горячего водоснабжения от гидравлических ударов. Возникает такая потребность если потребность в ГВС удовлетворяется бойлером косвенного нагрева, подключенным к твердотопливному котлу.
Контролировать интенсивность горения и теплоотдачу котла на твёрдом топливе несмотря не все используемое оборудование достаточно проблематично. При нагревании вода расширяется и создает избыточное давление в системе, что и приводит к гидроударам.
Мембранный бак нивелирует перепады давления и защищает водопроводные краны, трубы и сам бойлер от повреждения. Происходит это следующим образом:
- Устройство бака состоит из емкости, разделенной внутри с помощью мембраны на два отдела. В первой герметичной части закачан газ или воздух, создающий давление. Второй отдел подключен к системе водоснабжения.
- При нагреве воды она увеличивается в объеме, что и приводит к нагрузке в системе ГВС. Жидкость воздействует на мембрану, продавливая её. Чем выше давление в системе, тем больше воды впускает расширительный бак.
- После остывания и уменьшения теплоносителя в объеме, мембрана, на которую оказывает давление закачанный газ, выдавливает воду из расширительного бака.
Внутри бойлера косвенного нагрева находится нагревательный элемент, подсоединенный к системе отопления. При перегреве теплоносителя повышается температура ГВС, увеличивается нагрузка на трубы и важные конструкционные элементы, что приводит к порче дорогостоящего сантех оборудования.
Принцип работы расширительного бака с группой безопасности БКН заключается в предотвращении высокого давления в системе ГВС и возникновения гидроударов. Присутствуют обратный и сбросный клапаны, помогающие при аварийных ситуациях.
Подключение группы безопасности и расширительного бачка необходимое условие для длительной работы БКН, а также проведения бесплатного сервисного обслуживания. Производители оборудования часто отказывают в гарантийном ремонте если в обвязке к бойлеру не установлено предохраняющее оборудование.
Как рассчитать объём расширительного бака для БКН
Самые простые вычисления, которые дадут приблизительный результат заключаются в следующем. Объем бачка должен быть не менее 10% от общего объема БКН. Следовательно:
- бойлер на 100 литров подключается к емкости не менее 10 л;
- водонагреватель на 200 литров, нуждается в баке на 20 л.
После определения необходимого объема переходят к определению дополнительных характеристик:
- Подбор расширительного бака для БКН по назначению. Вода в ГВС более агрессивная, чем в системе отопления. В технической документации к буферной емкости должно быть указано основное предназначение. Ставить на бойлер можно только бачок, в инструкции которого прописана возможность использования для ГВС.
- Расчет по давлению — выбор расширительного бака для БКН облегчают специальные таблицы подбора. Входные параметры: то, какое начальное давление воздуха должно быть в расширительном баке для бойлера ГВС:
Максимальное давление Рмах, бар
Начальное давление газа Р₀, бар
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
1,0
0,25
1,5
0,4
0,2
2,0
0,5
0,33
0,16
2,5
0,58
0,42
0,28
0,14
3,0
0,62
0,5
0,37
0,25
0,12
3,5
0,67
0,55
0,44
0,33
0,22
4,0
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
4,5
0,63
0,54
0,45
0,36
0,27
0,18
5,0
0,58
0,5
0,41
0,33
0,25
0,16
5,5
0,62
0,54
0,47
0,38
0,3
0,23
6,0
0,57
0,5
0,42
0,35
0,28
- Выбор по мембране — резина, используемая в бачке, влияет на качество жидкости подаваемой в ГВС и сроках эксплуатации предохранительного бачка. Распространенные материалы для изготовления мембран:
Натуральная каучуковая резина для питьевой и не питьевой воды. Диапазон температур эксплуатации от -10 до +50°С. Эластична, но допускает частичную диффузию воды. Область применения — аккумулирование холодной воды.
Синтетическая бутиловая резина для питьевой и не питьевой воды. Диапазон температур эксплуатации от -10до+100°С. Менее эластична, чем NATURAL, но долговечна с точки зрения водонепроницаемости. Область применения — станции водоснабжения (наиболее универсальный материал).
Синтетическая этилен/пропиленовая резина для питьевой и не питьевой воды. Диапазон температур эксплуатации от -10 до +100°С. Более влагопроницаема, чем бутиловая.
Используется только для не питьевой воды (котлы отопления). Диапазон температур эксплуатации от -10 до +100°С. Менее эластична.
Используется для активных сред (масел, топлива). Диапазон температур эксплуатации от -10 до +100°С.
- Выбор с учетом коэффициента температурного расширения системных жидкостей:
Температура Мин. — Макс.
Вода
4 — 5° С
0,00
4 — 10° С
0,03
4 — 15° С
0,09
4 — 20° С
0,18
4 — 25° С
0,29
4 — 30° С
0,43
4 — 35° С
0,59
4 — 40° С
0,78
4 — 45° С
0,98
4 — 50° С
1,19
4 — 55° С
1,43
4 — 60° С
1,68
4 — 65° С
1,94
4 — 70° С
2,22
4 — 75° С
2,51
4 — 80° С
2,82
4 — 85° С
3,14
4 — 90° С
3,47
4 — 95° С
3,81
4 — 100° С
4,16
4 — 105
4,53
Чтобы облегчить расчеты можно воспользоваться специальными онлайн калькуляторами. В исходные параметры нужно будет ввести объем бойлера. После этого программа рассчитает объем и начальное давление в газовой полости.
Гидробак для горячего водоснабжения имеет синий корпус (белый), для отопления красный.
Схема подключения бойлера с расширительным баком
Обвязка выполняется следующим образом:
- Вода к БКН подводится через обратный клапан. Такая мера предотвратит поступление нагретого теплоносителя в систему ХВС.
- Расширительный бачок лучше располагать в системе ГВС между обратным клапаном и бойлером. Это необходимо чтобы при открытии крана пользователю поступала сразу горячая вода.
Допускается схема подключения расширительного бака к БКН, когда РБ ставится после бойлера. Функциональных отличий в работе группы безопасности не будет. При этом в ГВС сначала будет поступать остывшая вода из РБ, что не совсем комфортно.
Если обвязка бойлера с расширительным баком выполнена правильно при нагревании ГВС не будет срабатывать предохранительный клапан. Важно избежать двух крайностей:
- Перекачка расширительного бака — в этом случае давление будет выдавливать всю воду из емкости. Последствия: гидроудары и порча сантехнического оборудования при перегреве воды. Нужно снизить давление в баке. Для расчетов начальных параметров можно воспользоваться таблицей, приведенной выше.
- Заниженные показатели РБ — при нагреве теплоносителя будет срывать предохранительные клапана. Соответственно, эффективность группы безопасности будет сведена к нулю. Если не поднять давление в баке, даже при небольшом перегреве теплоносителя будет срабатывать группа безопасности.
Для системы горячего водоснабжения использующей бойлер косвенного нагрева важно установить группу безопасности, включающую предохранительный клапан, манометр и расширительный гидробак. Такая обвязка предотвратит порчу дорогостоящего сантехнического оборудования и уменьшит вероятность аварийной ситуации.