Постоянное давление в системе центрального водоснабжения обеспечивает насосная станция, и конечный потребитель не имеет возможности каким-либо образом на него повлиять. Но для автономного водоснабжения частного дома устанавливается гидроаккумулятор, который обеспечивает необходимый напор. Другой вид такого устройства - расширительный бак или экспансомат, который служит для компенсации избыточного давления, которое возникает в результате увеличения объема воды при нагреве.
Расширительный бак
Вода в отоплении предназначена для переноса тепла от котла к радиаторам. Известно, что при нагревании на 10 °C объем воды увеличивается примерно на 0,3 %, из чего следует - нагрев до положенных 70 °C даст увеличение в объеме примерно на 3 % от первоначального. Из школьного курса физики известно, что жидкости практически несжимаемы, потому даже такое, казалось бы, незначительное увеличение объема может привести к разрыву трубопровода или протечкам в местах соединений. Для того чтобы не допустить подобного в систему отопления устанавливается расширительный бак.
Изначально такие емкости были открытыми, что приводило к определенным проблемам:
- - жидкость в них постоянно испаряется, приходится следить за уровнем воды и регулярно ее восполнять;
- открытый расширительный бак должен быть установлен в верхней части системы и утеплен для исключения замерзания теплоносителя и, как следствие, удорожание конструкции;
- постоянный доступ кислорода способствует коррозии;
- регулирование давления при открытой схеме затруднено.
Современные материалы и, в частности, прочный и эластичный материал мембраны, позволяют обустроить закрытую систему, без доступа кислорода в теплоноситель. Это также позволяет обеспечить постоянный уровень воды и возможность регулировки напора. Еще одним преимуществом закрытой емкости является простая установка и обслуживание. Он может быть установлен в любой точке системы отопления и, при необходимости, легко демонтирован и подключен в другом месте.
Гидроаккумулятор
Основные функции, которые выполняет гидроаккумулятор в системе водоснабжения, схожи с функциями расширительного бака в системе отопления. В первую очередь это касается поддержания достаточного давления. Наиболее распространенная схема водоснабжения частного дома включает в себя не только насос, который подымает воду из скважины или колодца, но также гидроаккумулятор, который обеспечивает небольшой запас воды, на случай отключения электроэнергии или поломки насоса.
Однако основная задача, которую решает гидроаккумулятор, это обеспечение стабильного напора вне зависимости от изменения давления в системе, вызванного открытием крана или включением/выключением насоса. Подбирается с учетом характеристик насоса, количества кранов, сантехнических приборов и количества проживающих. Оптимальный выбор позволяет существенно продлить срок службы насоса, т.к. сокращает число включений/выключений. Без гидроаккумулятора насос включался бы каждый раз, когда кто-нибудь на минутку открывал кран.
Рассчитать требуемый объем гидроаккумулятора можно по формуле
Vt = K * Amax * ((Pmax+1) * (Pmin +1)) / (Pmax - Pmin) * (Pвозд. + 1)
где Amax - минимальный расход воды, литр/мин; Pmax - давление при котором насос выключается, бар; Pmin – давление при котором насос включается, бар; Pвозд. – давление в воздушной камере, бар;
К – коэффициент, принимаемый в зависимости от мощности двигателя насоса
- - для насоса мощностью 0,55–1,5 кВт – коэффициент 0,25;
- 2,2-3,0 кВт – 0,375;
- 4,0-5,5 кВт – 0,625;
- 7,5-9,0 кВт – 0,875.
Полученное значение в большинстве случаев будет оптимальным, однако при частых выключениях электроэнергии имеет смысл выбрать больший объем. При этом, стоит помнить, что при длительном простое воды ее качество будет ухудшаться.
Конструктивные отличия
Прежде всего, нужно понимать - гидроаккумулятор и расширительный бак, несмотря на заверения некоторых недобросовестных менеджеров, это не одно и то же. Их конструктивные отличия обусловлены спецификой применения. Установка расширительного бака в качестве гидроаккумулятора чревата неприятными последствиями.
Суть в том, что в расширительном баке для системы отопления мембрана делит внутренний объем пополам. Изначально воздух, закачанный в нижнюю половину, создает давление достаточное для того чтобы мембрана была полностью прижата к внутренней поверхности. По мере повышения температуры теплоносителя, его объем увеличивается, давление возрастает и в верхнюю половину начинает поступать вода, отжимая мембрану. Соответственно, воздух в нижней половине сжимается. Гидроаккумулятор отличается тем, что в нем установлена баллонная мембрана, поступая в которую вода не контактирует с внутренними стенками.
Закрытые расширительные баки: с диафрагменной мембраной, с баллонной мембраной
Рассматривания отличия расширительного бака от гидроаккумулятора необходимо понимать, что работают они в разных условиях. Изменение объема жидкости в системе отопления незначительно, кроме того происходит это медленно, без резких рывков. Однако температура может достигать 90 °C. Потому первое требование к такой мембране это устойчивость к длительному воздействию высокой температуры. Для баллонной мембраны в гидроаккумуляторе холодного водоснабжения устойчивость к воздействию высокой температуры не столь важно, но способность работать в режиме частого растяжения/сжатия является ключевой.
К сожалению универсального материала, одинаково устойчивого и к воздействию высокой температуры, и к регулярным растяжениям, не бывает. Мембраны в современных расширительных баках изготовлены из таких материалов:
- - NATURAL - может эксплуатироваться при рабочей температуре от -10 до 50 °С. Чрезвычайно эластичный материал, однако по мере эксплуатации может происходить частичная диффузия. Натуральная каучуковая резина может быть использована как для питьевой, так и технической воды;
- BUTYL - возможна эксплуатация при температуре от -10 до 100 °С. Более устойчивая с точки зрения диффузии, но не такая эластичная, как NATURAL. Синтетическая бутиловая резина может быть использована в качестве мембраны гидроаккумулятора;
- EPDM – работает при температуре от -10 до 100 °С. Более проницаема для воды, чем BUTYL. Синтетическая этилен/пропиленовая резина устанавливается в баках для питьевой или технической воды;
- SBR – допустима эксплуатация при температуре от -10 до 100 °С. Менее эластична Применяется исключительно в расширительных баках системы отопления, не достаточно эластична для установки в гидроаккумуляторах;
- NITRIL – работает при температуре от -10 до 100 °С. Устойчива к воздействию активных сред.
Сфера применения компенсационных баков не ограничивается отопительными системами и водоснабжением, они с успехом используются для хранения огнегасящей жидкости в автоматических системах пожаротушения, а также в составе модуля порошкового пожаротушения.
Вне зависимости от типа гидроаккумулятор и расширительный бак являются неотъемлемой частью любой системы жизнеобеспечения и обеспечивают высокий уровень комфорта и безопасности проживания.