Мембранные расширительные баки

Расширительные баки, иначе экспансоматы (от англ. "expansion" - расширение) - это устройства, необходимые, чтобы компенсировать избыточное давление (объем) в нагревательных приборах. Рассмотрим принцип действия систем отопления, чтобы представить, для чего нужны экспансоматы.

При работе котла температура теплоносителя в нем возрастает, что, в свою очередь, увеличивает объем жидкости в системе отопления ориентировочно на 0,3 % на каждые 10.С. Поэтому при возрастании температуры на 70 С исходный объем жидкости в системе увеличится в среднем на 3 %. Теплоноситель практически несжимаем и если в отопительной системе будет отсутствовать дополнительное устройство, позволяющее скомпенсировать данный объем, то неизбежно произойдет ее деструкция. Чтобы избежать это используют расширительные (компенсационные) баки. Расширительные баки дифференцируются на баки открытого и закрытого типа. Распространенные в прошлом открытые расширительные баки систем отопления обладали рядом минусов и в современное время почти не используются. Расскажем о некоторых минусах открытых расширительных баков:

• Наличие открытого бака определяет повышенную испаряемость жидкости и необходимость регулярного ее пополнения
• Более дорогая установка открытого бака. Он должен быть установлен в самой верхней части отопительной системы. Надо расположить бак в специальном месте и обеспечить его утепление и исключение замерзания, в то время как закрытый бак может быть установлен в любом месте
• Повышенная коррозия в системе из-за доступа в нее кислорода
• Открытая система отопления работает при низком давлении и поэтому трудно управляема Посему, далее мы будем рассматривать исключительно расширительные баки закрытого типа.

Посему, далее мы будем рассматривать исключительно расширительные баки закрытого типа.

Конструкция закрытых расширительных баков.

Приступим к рассмотрению расширительных баков с диафрагменной несменной мембраной. На рисисунке иллюстрации расширительных баков баллонного и плоского типов.

Корпус бака изготовлен из углеродистой стали методом холодной глубокой штамповки. Внутренняя часть бака разделена на два объема мембраной. Мембрана диафрагменная, несменяемая, жестко закреплена по периметру сечения бака. В одном объеме располагается воздух, а в другом – жидкость-теплоноситель. Внешняя поверхность бака защищена эмалью, а внутренняя поверхность, контактирующая с теплоносителем - эпоксидными влагостойкими красками.

В исходном положении весь объем бака занят воздухом. Мембрана под действием давления воздуха прижата к внутренней поверхности бака. По мере роста температуры в системе объем жидкости также растет, давление возрастает, и теплоноситель поступает в расширительный бак, отжимая мембрану. При этом воздух в противоположной камере бака сжимается. Минус данной конструкции - невозможность замены мембраны в случае ее разрыва или повышенной влагопроницаемости. Однако в отопительных системах при их правильной работе максимальное расширение жидкости наблюдается только в момент пуска. В иных случаях давление изменяется плавно, без особых скачков и колебаний. Поэтому такие баки служат достаточно длительное время. Требуется только перед началом отопительного сезона проверять наличие давления воздуха в баке.

В системах отопления большого объема желательно следить за давлением воздуха в расширительном баке посредством стационарного манометра. Воздух в расширительном баке может сжимается только до определенного значения, обусловленного безопасностью (прочностью) системы. В основном, данный порог достигается использованием предохранительного клапана, установленного на необходимое значение давления. В индивидуальных домах это значение, зачастую, составляет 3,5 - 4 бара. Таким образом, выходит, что расширительный бак заполнен жидкостью частично. В таблице мы приводим коэффициенты использования объемов расширительных баков итальянской фирмы Zilmet (продукцию которой можно так же приобрести, обратившись к нам в ООО «АТЛАНТА» Пенза). Эту таблицу можно применять с небольшими погрешностями и для диафрагменных расширительных баков других фирм.

В таблице иллюстрировано, какая часть от объема бака действительно заполняется теплоносителем. Входными величинами являются исходное давление воздуха в баке Po и значение предельного давления в системе Pmax. Так, для Рo = 1,5 бара и Рмах = 3,5 бара коэффициент использования (К) составляет 0,44. То есть, бак емкостью 35 литров может быть заполнен жидкостью только на 35 х 0,44 = 15,4 литра.

Вторым основным типом расширительных баков для систем отопления являются фланцевые расширительные баки со сменной мембраной. Они бывают горизонтальные и вертикальные. Сразу требуется сказать, что более рациональным расположением бака является такое, в каком мембрана при заполнении ее жидкостью нагружается симметрично, и тогда нет дополнительных растягивающих нагрузок.

Отличительная черта данных баков – то, что жидкость в них полностью локализована внутри мембраны и не вступает в контакт с металлической поверхностью бака, следовательно внутренняя поверхность бака не требует покрытия. Замена мембраны осуществляется через фланец, который закреплен несколькими болтами. При больших объемах расширительного бака мембрана баллонного типа закрепляется задним концом к ниппелю через резьбовое соединение для стабилизации заполнения.