В закрытых системах отопления при нагреве теплоносителя неизбежно возникает избыточное давление. Например, при температуре 90°C вода увеличивает свой объем примерно на 3.5%. Чтобы компенсировать это расширение и защитить радиаторы, трубы и другие элементы контура от повреждений, используется специальное устройство — мембранный расширительный бак. Эта конструкция, состоящая из металлического корпуса и гибкой внутренней перегородки, принимает излишки теплоносителя, тем самым стабилизируя давление в системе.
Конструкция и принцип действия мембранного бака
На изображении показан расширительный бак с внутренней резиновой мембраной, предназначенный для аккумуляции избыточной воды при нагреве.
Конструктивно мембранный бак представляет собой герметичный стальной сосуд, внутреннее пространство которого разделено на две камеры эластичной перегородкой — мембраной. Одна камера (воздушная) предварительно заполнена воздухом или азотом под давлением, а во вторую (водяную) поступает теплоноситель при его расширении. Корпус бака, как правило, изготавливается из высококачественной стали и защищается от коррозии порошковой краской. Исторически сложилось деление расширительных устройств на два основных типа, соответствующих видам систем отопления:
- Открытые (атмосферные) баки — используются в самотечных системах. Такой бак должен устанавливаться в самой высокой точке контура, часто на чердаке, и требует утепления в неотапливаемых помещениях. Он представляет собой открытую емкость, часто прямоугольной формы, с патрубками для подвода и отвода воды, а также для отвода воздуха. Главные его преимущества — простота конструкции и низкая стоимость, однако он подвержен испарению теплоносителя и попаданию кислорода в систему, что ускоряет коррозию.
- Закрытые (мембранные) баки — применяются в современных системах с принудительной циркуляцией. Это полностью герметичные устройства, рассчитанные на долгий срок службы. Ключевым элементом здесь является термостойкая эластичная мембрана, которая может быть баллонного (грушевидного) или диафрагменного (тарельчатого) типа.
Как работает мембранный бак
Принцип работы основан на простых физических законах. Когда теплоноситель в системе нагревается и увеличивается в объеме, его излишки поступают через патрубок в водяную камеру бака. Мембрана при этом растягивается, сжимая воздух в соседней камере. Таким образом, избыточное давление в системе «гасится» за счет сжатия газовой подушки. При остывании теплоносителя и падении давления в контуре сжатый воздух, стремясь вернуться в исходное состояние, выталкивает воду из бака обратно в систему. Важнейшее преимущество такой схемы — полная изоляция теплоносителя от контакта с атмосферным воздухом, что практически исключает коррозию и испарение.
Основные разновидности мембранных баков
На фото изображен бак с несъемной (фиксированной) мембраной, не требующей замены.
Для эффективной и долговечной работы отопительной системы крайне важен правильный выбор типа мембранного бака.
Баки с фиксированной (несъемной) мембраной
В таких моделях гибкая перегородка жестко закреплена по периметру корпуса и не подлежит замене. Они оптимальны для небольших отопительных систем с относительно стабильным давлением, где риск резких скачков минимален. Их главное достоинство — более доступная цена по сравнению со сменными аналогами.
Баки со сменной (фланцевой) мембраной
Отличительная черта этих баков — мембрана баллонного типа, которая крепится к горловине с помощью разборного фланца на болтах. Это конструктивное решение позволяет при необходимости (например, при разрыве или потере эластичности) легко демонтировать и заменить мембрану, не меняя весь бак. Возможность ремонта существенно продлевает срок службы устройства, оправдывая его более высокую первоначальную стоимость.
Преимущества и недостатки мембранных баков
На снимке видно, как резиновая мембрана герметично закреплена, предотвращая попадание воздуха в контур.
Основная функция оборудования — защита системы от аварий, вызванных критическим ростом давления: протечек, разрывов соединений, повреждения радиаторов. Это особенно важно для протяженных систем с большим объемом теплоносителя.
Ключевые достоинства:
- Полная герметичность, исключающая контакт теплоносителя с кислородом воздуха и, как следствие, коррозию.
- Универсальность по отношению к качеству теплоносителя (вода, антифриз).
- Отсутствие потерь жидкости на испарение.
- Эффективное гашение гидроударов и скачков давления.
- Свобода в выборе места установки (не требуется самая высокая точка).
- Снижение потребности в постоянном обслуживании и доливке теплоносителя.
Недостатки: К относительным минусам можно отнести некоторое рассеивание тепла через корпус бака, а также более высокую стоимость по сравнению с простыми открытыми емкостями.
Как рассчитать необходимый объем бака
Иллюстрация показывает, что объем расширительного бака должен составлять примерно 10% от общего объема теплоносителя в системе.
Правильный подбор объема — залог стабильной работы. Слишком маленький бак не справится с компенсацией, а слишком большой будет экономически неоправдан и может привести к некорректной работе системы. Для быстрой предварительной оценки в системах с водой объемом до 150 литров можно использовать правило: объем бака равен 10% от объема системы. Если в качестве теплоносителя используется антифриз, который расширяется сильнее, этот показатель увеличивается до 15%.
Общий объем системы (V1) можно узнать, замеряя счетчиком воду при заполнении, или сложив паспортные объемы котла, всех радиаторов, труб и других элементов.
Для более точного расчета применяется формула: V = V1 x Bt / (1 — (Pmin / Pmax)), где:
- V — искомый объем расширительного бака.
- V1 — полный объем теплоносителя в системе.
- Bt — коэффициент температурного расширения теплоносителя (зависит от его типа и температуры, берется из таблиц).
- Pmin — начальное давление в воздушной камере бака (обычно 1.5 бар).
- Pmax — максимально допустимое давление в системе, при котором срабатывает предохранительный клапан (часто 3 бар).
Точный расчет помогает оптимизировать работу системы и продлить срок ее службы.
Требования и рекомендации по монтажу
На фото показан компактный расширительный бак, закрепленный на стене.
Установку мембранного бака можно выполнить самостоятельно, соблюдая основные правила:
- Выбор места. Устройство должно быть легко доступно для осмотра и обслуживания. Оптимальным местом считается участок обратной магистрали перед циркуляционным насосом и котлом, где температура теплоносителя минимальна.
- Группа безопасности. Для защиты закрытой системы обязательно устанавливается группа безопасности, включающая предохранительный клапан, автоматический воздухоотводчик и манометр.
- Дренаж. Перед входным патрубком бака рекомендуется установить дренажный (сливной) кран для возможности опорожнения емкости.
- Запрет на фильтры. На участке трубопровода между баком и основной магистралью нельзя ставить фильтры, запорную арматуру или другие устройства, которые могут создать гидравлическое сопротивление.
- Предварительная проверка. Перед подключением необходимо проверить давление в воздушной камере бака и при необходимости подкачать его автомобильным насосом до значения, указанного в инструкции.
- Температурный режим. Бак должен устанавливаться в помещении с положительной температурой, чтобы избежать замерзания воды в его водяной камере.
Небольшие баки крепятся на стену с помощью кронштейнов, крупногабаритные модели размещаются на полу. Специалисты рекомендуют подключать бак через «американку» (разъемное соединение) и шаровый кран, что в будущем упростит его демонтаж для обслуживания или замены. Также важно соблюдать рекомендации производителя по допустимой концентрации антифриза в системе.
Критерии выбора мембранного бака
Изображение демонстрирует важность правильного подбора объема бака для регулировки давления.
При покупке расширительного бака следует обращать внимание на несколько ключевых параметров:
- Объем. Главный критерий, рассчитываемый по формулам или правилам, описанным выше.
- Максимальное рабочее давление и температура. Должны соответствовать или превышать параметры вашей отопительной системы.
- Материал мембраны. Качественная термостойкая резина (например, EPDM или бутил-каучук) обеспечивает долгий срок службы и устойчивость к многократным циклам деформации.
- Материал и защита корпуса. Прочная сталь с антикоррозионным покрытием (порошковая краска) — залог надежности.
Также необходимо заранее продумать габариты и способ монтажа устройства. Опытные монтажники советуют отдавать предпочтение продукции проверенных брендов, так как дешевые аналоги часто изготавливаются из низкокачественных материалов, что сказывается на долговечности.
Типичные неисправности и обслуживание
На фотографии хорошо виден разрыв мембраны — одна из частых поломок при длительной эксплуатации.
Для бесперебойной работы рекомендуется проводить регулярное обслуживание: раз в полгода визуально осматривать бак на предмет повреждений и коррозии, а также проверять давление в воздушной камере. Состояние мембраны в баках со сменным элементом рекомендуется проверять не реже одного раза в два года. Если система отопления длительное время не используется, воду из бака лучше слить.
Распространенные проблемы:
- Падение давления в воздушной камере. Решается простой подкачкой воздуха через ниппель автомобильным насосом.
- Механическое повреждение корпуса (вмятины, трещины). Может потребовать ремонта в специализированной мастерской или замены бака.
- Разрыв или потеря эластичности мембраны. В баках со сменной мембраной проблема решается заменой резинового баллона. Для этого нужно слить воду, стравить давление, открутить фланец, извлечь старую мембрану и установить новую.
- Подтекание воздуха через ниппель. Указывает на износ клапана и также требует замены детали.
Обзор популярных моделей: продукция Wester
Расширительные баки марки Wester для систем отопления традиционно окрашиваются в красный цвет.
Российская торговая марка Wester предлагает широкий ассортимент мембранных баков для различных инженерных систем. Линейка WRV специально разработана для компенсации теплового расширения в системах отопления и включает модели объемом от 8 до 10000 литров.
Модель Wester WRV 50
Это вертикальный напольный бак объемом 50 литров, предназначенный для закрытых систем отопления. Изготовлен из углеродистой стали, оснащен сменной мембраной из пищевой EPDM-резины, которая крепится фланцем. Максимальное рабочее давление — 5 бар.
Модель Wester WRV 200 top
Более вместительная напольная модель на 200 литров. Корпус выполнен методом сложной вытяжки стали. Оснащен сменной термостойкой мембраной EPDM, рассчитанной на температуру от -10°C до +100°C. Выдерживает давление до 10 бар.
В заключение, мембранный расширительный бак — это простое, но абсолютно необходимое устройство для современной системы отопления. Его правильный выбор, расчет и монтаж являются залогом безопасной, стабильной и долговечной работы всего отопительного контура, предотвращая поломки, вызванные перепадами давления.
