Горячая бытовая вода. Многофункциональный бак.

Главная > Бак для ГВС

Среднестатистическая частота отказов мембранных баков в системах ГВС на порядок опережает количество отказов баков, применяемых в системах отопления и водоснабжения. Анализ отказов позволил сделать определенные выводы и выработать ряд рекомендаций, позволяющих избежать преждевременной потери работоспособности бака и обеспечить ему полноценное выполнение функций компенсатора в системе ГВС.

Мы остановим внимание на двух особенностях, необходимых для длительного функционирования бака – начальном давлении воздуха в баке и специфике нагрузки на мембрану бака в системах ГВС. 

Часто инсталляторы  и потребители пользуются упрощенными методами выбора бака для ГВС. Определились с назначением, рассчитали общий объем бака, проверили соответствие максимальной температуры и давления заданным условиям эксплуатации, выбрали фланцевый бак со сменной пищевой мембраной для того, что бы можно было бы быстро заменить поврежденную мембрану, и приобрели бак, если цена приемлема и не превышает бюджетные ограничения. Кажется, нигде не ошиблись. Так почему же столь часто возникает повторяющаяся ситуация – замена поврежденной мембраны, отработавшей неприемлемо короткий срок,  или полная замена бака на другую модель другого производителя по более высокой цене в попытке найти более надежное и долговечное решение?
Начнем, пожалуй, сначала. Многофункциональный бак конструктивно схож с традиционным гидроаккумулятором для холодной воды, но в системе ГВС выполняет функцию традиционного экспансомата, компенсирующего тепловой рост давления при нагреве воды. Клапан сброса давления также способен защитить систему от недопустимого давления, но его работа сопровождается сбросом нагретой жидкости в дренаж и излишними тепловыми потерями. Экспансомат призван защитить систему без критического роста давления в контуре ГВС и без потерь тепловой энергии. Многофункциональный мембранный бак устанавливают на выходе бойлера.

Предварительное давление воздуха в многофункциональном баке устанавливают на основе принципов обычного гидроаккумулятора, но с некоторыми оговорками. В отличии от обычного гидроаккумулятора водоснабжения начальное давление в многофункциональном баке устанавливают на основе компромисса между максимальной эффективностью использования объема бака и сроком службы бака в системе ГВС. 

Для достижения максимальной эффективности работы бака следовало бы принимать во внимание только фактор эффективного использования его полезного объема, направленного только на компенсацию теплового расширения нагреваемой воды в замкнутом контуре ГВС. Такой результат можно было бы получить установив давление подпора воздуха в баке на уровне верхней границы гидростатического давления холодной воды в системе. С точки зрения длительного срока службы мембраны следовало бы ограничить пределы механической и тепловой нагрузки на мембрану, увеличить сроки достижения предела выносливости. Во избежание преждевременного выхода из строя мембраны линейное растяжение ограничивают выбором достаточного объема бака, а начальное давление воздушной подушки устанавливают так, что бы максимально ограничить возможности деформаций сжатием, изгибом, сдвигом мембраны при полном опустошении бака. Многократная деформация такого рода активирует повышение жесткости и усталостное разрушение мембраны.

Срок службы экспансомата в системе горячего водоснабжения определяется преимущественно скоростью механического износа мембраны. В многофункциональных фланцевых баках со сменной мембраной распределение нагрузки на мембрану не равномерно и концентрируется в точках закрепления мембраны. Большое натяжение сменной мембраны в баке ГВС из-за недостаточного подпора воздуха создает дополнительную избыточную нагрузку в зоне фланцевого крепления мембраны. При удлинении на горловину мембраны, прилегающую к фланцевому узлу, действуют деформирующие усилия, которые в 4 раза превышают усилия, приложенные к периферийным участкам. Как следствие совместного действия тепловой нагрузки и критической деформации локальных участков мембраны происходит быстрое накопление усталости материала и разрушение по принципу «где тонко- там и рвется». Диагностика выхода из строя многофункциональных фланцевых баков часто определяет разрыв сменной мембраны бака ГВС в районе фланцевого крепления горловины.

С другой стороны полное опорожнение бака действует на сменную мембрану не менее негативно - схлопывание, изгиб, сжатие, скручивание мембраны. В итоге накопление усталости материала при многократных критических деформациях заканчивается разрушением в местах изгиба или в местах действия избыточной линейной деформации.