Кадастр

Как работает мембрана. Как работает мембранный фильтр для воды? Как установить расширительный бак мембранного типа

Автономной системой подачи воды сегодня уже никого не удивить. Такие конструкции очень удобны и практичны, однако для их функционирования, зачастую, требуются устройства, о которых человек, пользующийся только централизованным водопроводом, может просто не знать. К примеру, автономная система подачи воды будет длительное время бесперебойно работать только в случае, если в нее включен расширительный бак для водоснабжения. Современная промышленность выпускает множество самых разных моделей таких устройств. Чтобы подобрать для себя оптимальный вариант, необходимо ориентироваться в типах оборудования и хорошо представлять себе принцип его работы.

Устройство и функции этого оборудования

Типы мембранных баков

Существует два основных типа расширительного мембранного оборудования.

Прибор со сменной мембраной

Главная отличительная особенность – возможность замены мембраны. Она вынимается через специальный фланец, который держится на нескольких болтах. При этом нужно учесть, что в приборах большого объема для стабилизации мембраны ее дополнительно закрепляют задней частью к ниппелю. Еще одна особенность устройства в том, что вода, заполняющая бак, остается внутри мембраны и не контактирует с внутренней частью бака. Что оберегает металлические поверхности от коррозии, а саму воду от возможного загрязнения и существенно продляет срок эксплуатации оборудования. Выпускаются такие модели, как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении.

Устройства со сменной мембраной отличаются более долгим сроком службы, поскольку наиболее уязвимый элемент системы можно заменить и вода не соприкасается с металлическим корпусом прибора

Устройство со стационарной диафрагмой

В таких устройствах внутренняя часть бака разделена на две части жестко закрепленной мембраной. Она не подлежит замене, следовательно, при выходе ее из строя, оборудование придется менять. В одной части устройства содержится воздух, в другой – вода, которая напрямую контактирует с внутренней металлической поверхностью прибора, что может провоцировать ее быструю коррозию. Для предотвращения разрушения металла и загрязнения воды внутренняя поверхность водной части бака покрывается специальной краской. Однако такая защита не всегда долговечна. Выпускаются устройства горизонтального и вертикального типов.

Разновидность прибора с жестко закрепленной мембраной. Конструкция предполагает, что вода соприкасается со стенками оборудования

В нашем следующем материале представлены рекомендации эксперта по выбору мембранного бака:

Как правильно подобрать прибор?

Основной характеристикой, на основании которой выбирается оборудование, является его объем. При этом обязательно учитываются такие факторы:

Количество людей, использующих систему водоснабжения.
Число водозаборных точек, в количество которых входят не только душ и краны, но и бытовые приборы, например, стиральная и посудомоечная машины.
Вероятность, что вода будет расходоваться несколькими потребителями одновременно.
Предельное количество циклов «пуск-стоп» за один час для установленного насосного оборудования.

Если количество потребителей не превышает трех человек, а установленный насос имеет производительность до 2куб. м в час, выбирается бак объемом от 20 до 24 л.
Если число потребителей от четырех до восьми человек и производительность насоса в пределах 3,5 куб. м в час устанавливается бак объемом в 50 л.
Если количество потребителей свыше десяти человек и производительность насосного оборудования составляет 5 куб. м в час, выбирают расширительный бак на 100 л.

При подборе нужной модели устройства стоит учитывать, что чем меньше объем резервуара, тем чаще будет включаться насос. А так же тот факт, что чем меньше объем, тем больше вероятность скачков давления в системе. Кроме того оборудование является и резервуаром для хранения определенного запаса воды. Исходя из этого корректируется и объем расширительного бака. Следует знать, что конструкция прибора позволяет установку дополнительного резервуара. Причем это можно сделать в ходе эксплуатации основного оборудования без проведения трудоемких демонтажных работ. После монтажа нового прибора объем резервуара будет определяться совокупностью объемов установленных в системе емкостей.

Кроме технических характеристик выбирая расширительный бак, особое внимание следует обращать на его производителя. Погоня за дешевизной может вылиться в гораздо более существенные расходы. Чаще всего для производства привлекающих своей стоимостью моделей используются самые дешевые материалы, а они, как показывает практика, не всегда качественные. Особенно важно качество каучука, из которого изготавливается мембрана. От этого напрямую зависит не только срок службы бака, но и безопасность воды, которая из него поступает.

При покупке бака со сменной мембраной обязательно нужно уточнить стоимость расходного элемента. Очень часто в погоне за прибылью не всегда добросовестные производители существенно завышают цену сменной мембраны. В таком случае будет более целесообразным подобрать модель другой компании. Чаще всего крупный производитель готов отвечать за качество своей продукции, поскольку дорожит репутацией. Таким образом, стоит в первую очередь рассматривать модели именно таких брендов. Это Джилекс и Elbi (Россия) и Reflex, Zilmet, Aquasystem (Германия).

Объем расширительного бака для водоснабжения может быть разным, он выбирается исходя из потребностей пользователей. Если впоследствии потребуется больший объем, можно будет установить дополнительный прибор

Особенности самостоятельной установки

Все расширительные баки можно разделить на две группы, определяющиеся способом подключения. Различают вертикальные и горизонтальные модели. Особых различий между ними не существует. При выборе руководствуются параметрами помещения, где будет размещено оборудование. В процессе монтажа следует придерживаться таких рекомендаций:

Расширительный бак устанавливается таким образом, чтобы к нему можно было обеспечить беспрепятственный доступ для обслуживания.
Необходимо предусмотреть возможный впоследствии демонтаж соединительного трубопровода для замены или ремонта оборудования.
Диаметр присоединяемого водопровода не может быть меньше, чем диаметр патрубка.
Нужно заземлить устройство, так можно избежать электролитической коррозии.

Монтаж прибора проводится со стороны всасывания насоса. На отрезке между насосным оборудованием и местом подключения нужно исключить все элементы, которые способны внести значительное гидравлическое сопротивление в систему. Линию подпитки подсоединяем к циркуляционному контуру всей системы.

По типу установки различают расширительные баки горизонтального и вертикального подключения

Обратите также внимание на материал о том, какие неисправности чаще всего возникают в насосных станциях, и как их устранить самостоятельно:

Расширительный бак – неотъемлемая часть автономной системы водоснабжения. Он поддерживает , предотвращает преждевременную порчу насоса и сохраняет определенный запас воды. Однако все эти функции выполняются только при условии грамотного подбора и правильно монтажа конструкции. Поэтому при отсутствии опыта лучше не увлекаться самодеятельностью, а найти квалифицированных специалистов, которые качественно установят любое устройство.

В нынешнее время в качестве компенсирующего устройства для теплоносителя большую популярность обрел мембранный расширительный бак. Самотечные отопительные системы с естественной циркуляцией применяются достаточно редко, а потому и открытые емкости постепенно уходят в прошлое. В подобных аппаратах нуждаются и современные системы водоснабжения, где установлены насосные станции и бойлеры косвенного нагрева. В данном материале будет рассказано, как выбрать и подсоединить такой бачок к той или иной системе.

Устройство и принцип работы мембранного бака

Начнем с того, что конструктивно аппараты, предназначенные для отопления и водоснабжения (гидроаккумуляторы), имеют некоторые отличия и путать их между собой нельзя. В то же время принцип работы мембранного бака одинаков вне зависимости от его конструкции.

Общее устройство подобных резервуаров следующее: внутри герметичного металлического корпуса цилиндрической формы находится резиновая мембрана (в народе – «груша»). Она бывает двух типов:

в виде диафрагмы, разделяющей внутреннее пространство примерно пополам;
в виде груши, своим основанием прикрепленной к входному патрубку для воды.

Примечание. Второй тип мембран подлежит замене, для этого надо раскрутить фланец патрубка. Первый тип заменить нельзя, только вместе с корпусом.

Различие между сосудами для разных систем состоит в том, что мембранные расширительные баки для систем отопления наполняются теплоносителем, контактирующим изнутри с металлическими стенками. В емкостях для водоснабжения вода никогда не соприкасается с металлом, а в некоторых моделях даже предусмотрена промывка «груши». Данные модификации рекомендованы к применению в сетях питьевого водоснабжения.

Еще одно отличие заключается в том, что мембраны для расширительных баков для воды изготавливаются:

из пищевой резины;
приспособленными к более высокому давлению, чем для отопительных.

Соответственно, «груша» в резервуаре для систем отопления адаптирована для работы при более высокой температуре. Сам же принцип действия аппаратов прост: под воздействием внешних сил (теплового расширения или воздействия насоса) емкость наполняется водой и растягивает мембрану до известных пределов. Увеличение «груши» с другой стороны ограничивает воздух, находящийся под определенным давлением. Для создания этого давления устройство бака предусматривает специальный золотник.

Когда внешнее воздействие прекращается и давление в сети трубопроводов падает из-за водоразбора или остывания теплоносителя, то мембрана постепенно выталкивает воду обратно в систему.

Начнем с того, что мембранный расширительный бак для водоснабжения нельзя применять в отопительных сетях и наоборот. Причина – в каждой из систем свое давление и температура, а также требования к качеству воды. Между тем они внешне очень похожи, производители даже умудряются красить корпуса баков в один цвет (чаще всего – в красный). Как же отличить?

На каждом изделии прикреплена табличка с надписями – шильдик. На ней – вся информация, что нам необходима. Когда на шильдике написано, что максимальное рабочее давление составляет 10 Бар, а температура – 70 ºС, то перед вами – расширительный бак для холодного водоснабжения. Если же надпись гласит, что максимальная температура – 120 ºС, а давление – 3 Бар, то - это мембранный бак для отопления, все просто.

Второй критерий выбора – объем резервуара, он определяется таким образом:

для отопительной системы: рассчитывается общее количество теплоносителя в домовой сети и от него берется десятая часть. Это и будет вместительность бака с запасом;
для водоснабжения: здесь объем сосуда должен обеспечивать комфортную работу водяного насоса. Последний не должен включаться и отключаться чаще, чем 50 раз в час. Точнее определить цифру вам поможет торговый представитель;
для ГВС (бак для бойлера). Принцип тот же, что и с отоплением, только надо взять десятую часть от вместительности бойлера косвенного нагрева;

Внимание! Для компенсации теплового расширения воды в бойлере надо брать бачок, предназначенный для водоснабжения.

Как правильно установить мембранный бак

От того, насколько правильно будет установлен и подключен расширительный бак мембранного типа, зависит не только работоспособность той или иной системы, но и срок службы резервуара. Первое, что следует сделать – поставить и закрепить бачок к стене или полу в том положении, каком требует его инструкция по эксплуатации. Если в ней об этом ничего нет, то ниже по тексту мы уточним этот вопрос.

Второй момент – на подводящей трубе необходимо установить отсекающий кран. Закрыв его, вы всегда сможете снять мембранный напорный бак для ремонта или замены. А чтобы при этом не залить полы помещения топочной, между отсекающим краном и емкостью стоит предусмотреть сливной штуцер и еще один кран. Тогда появится возможность опорожнить бак перед снятием.

Баки для систем отопления

В ситуации, когда документация на бачок не предписывает, как правильно сориентировать его в пространстве, мы посоветуем ставить резервуар всегда входным патрубком вниз. Это позволит на некоторое время продлить ему работу в системе отопления в том случае, если в диафрагме появится трещина. Тогда воздух, находящийся вверху, не поспешит проникать в теплоноситель. А вот когда бак перевернут вверх ногами, то более легкий газ быстро перетечет сквозь трещину и попадет в систему.

Не принципиально, куда подключать подводку бачка – к подаче или обратке, особенно если источник тепла – газовый или дизельный котел. Для твердотопливных отопителей монтаж компенсирующего сосуда на подаче нежелателен, лучше присоединить его к обратке. Ну и в конце требуется настройка, для чего устройство расширительного мембранного бака предусматривает сверху специальный золотничок.

Полностью собранную систему надо заполнить водой и стравить воздух. Затем измерить давление около котла и сопоставить с давлением в воздушной камере бачка. В последней оно должно быть на 0.2 Бар меньше, чем в сети. Если это не так, надо его обеспечить, спустив или накачав воздух в мембранный бак для воды через золотник.

Баки для систем водоснабжения

В отличие от расширительных емкостей для отопления, гидроаккумуляторы можно ориентировать в пространстве как угодно, это большого значения не имеет. Также будет полезно установить на подводке к баку арматуру для отсекания его от сети и опорожнения.

А вот настройка для холодного и горячего водоснабжения разная. Дело в том, что давление в трубопроводах создает насос, у которого есть верхний и нижний порог отключения. По ним и надо ориентироваться. Выставлять давление в мембранном баке, работающем в схеме холодного водоснабжения, надо на 0.2 Бар меньше нижнего порога отключения насоса. Это позволит избежать гидроударов в системе.

Что касается ГВС, то здесь давление воздуха в бачке должно быть больше на 0.2 Бар, чем верхний порог отключения насосной станции. Это нужно для того, чтобы в емкости не застаивалась вода. Больше полезной информации вы сможете узнать, просмотрев видео:

Заключение

Казалось бы, такой простецкий узел, как бак для воды, а требует столько скрупулезности в мелочах. В действительности серьезный подход нужен при монтаже любого элемента домовой сети, в противном случае столь же мелкие неприятности постигнут вас очень скоро.

К преимуществам мембранных насосов можно отнести простоту конструкции, а именно: отсутствие деталей, которые совершают вращательные движения, отсутствие редуктора, двигателя и сальниковых уплотнений. Отсутствие торцевых уплотнений важно для пищевых производств, т.к. в данной отрасли особое значение имеет невозможность попадания смазочных материалов в продукт. Благодаря вышеописанным параметрам, данный агрегат является более стойким к износу и гарантирует безопасность от утечек. Кроме этого, насосные установки обладают малым весом и небольшими размерами, их применение универсально (работают с водой, вязкими веществами и веществами с фрагментами размером до 10 мм). Агрегаты неприхотливы (не требуют смазки механизмов), просты в обслуживании, экономичны, недороги (если сравнивать с кулачковыми и винтовыми насосами мембранные дешевле приблизительно на 30- 40%), безопасны для окружающей среды.

Основные достоинства мембранных насосов

- Самовсасывание и работа при “сухом ходе”

Отсутствие трущихся деталей в конструкции насоса значительно снижает влияние отрицательных эффектов работы “всухую”, так как не возникает точек локального нагрева, способных приводить к повреждению и разрушению отдельных деталей насоса. Способность перекачивать газовую среду обеспечивает наличие самовсасывания, высота которого может достигать 6 метров при отсутствии предварительной заливки, и 9-10 метров при наличии предварительной заливки.

- Компактность, простота конструкции и эксплуатации

Плотная компоновка деталей обуславливает малые габариты мембранных насосов, а отсутствие вращающихся и подверженных трению деталей (исключая мембрану) значительно упрощает конструкцию насоса в сравнении с другими типами. Эти преимущества в купе делают данный вид гидравлических машин простыми в ремонте и обслуживании, так как единственной подверженной сильным нагрузкам и износу деталью является мембрана. Кроме того, малые габариты и отсутствие громоздких приводов позволяют создавать мобильные мембранные насосы, которые не привязаны к точкам крепления. К примеру, бочковые насосы устанавливаются сразу на емкость, откуда будет происходить откачка содержимого, после чего их можно легко отсоединить.

- Отсутствие необходимости в смазке

Мембранные насосы лишены необходимости в дополнительной смазке, что значительно снижает количество ответственных деталей, вывод из строя которых может привести к поломке насоса. Основная причина этого - отсутствие в конструкции вращающихся элементов, подверженных трению.

- Возможность перекачивать высоко образивные среды

Мембранные насосы способны перекачивать жидкости с большим процентом (до 90%) твердых включений, размеры которых могут достигать 50 мм и более. Перекачивание может происходить без серьезного влияния на структуру включений. Важно отметить, что с ростом абразивного воздействия сто стороны перекачиваемой среды резко снижается срок службы мембраны ввиду ее повышенного износа, что диктует использование износостойких материалов для мембраны.

- Высокая степень герметичности

Поскольку в конструкции насоса отсутствуют подвижные детали, требующие уплотнения, а утечка перекачиваемой среды через корпус возможна только в случае его разрушения, потери жидкости в ходе работы практически невозможны. Однако стоит заметить, что значительные утечки возможны в случае разрушения мембраны, что приведет к попаданию перекачиваемой жидкости за мембранное пространство.

- Возможность перекачивать агрессивные среды

Высокая степень герметичности, а также высокая химическая стойкость корпуса и мембраны позволяет насосам эффективно перекачивать как агрессивные, так и пожаро и взрывоопасные среды. Полипропилен, значительно уступая в цене нержавеющей стали, в то же время обладает соизмеримой химической стойкостью. Химическая стойкость тефлона (PTFE) даже выше, чем у полиэтилена, поэтому его применяют при работе с наиболее сильными кислотами, однако его устойчивость к абразивному износу можно охарактеризовать как умеренною. Полиэтилен, напротив, обладая крайне высокой износоустойчивостью, менее стоек к химическому воздействию, чем тефлон, однако остается на уровне с полипропиленом.

Недостатки

- Повышенный износ мембраны

Мембрана, являясь основным рабочим органом насоса, также является и наиболее уязвимой его частью. Исключая клапаны, мембрана - единственная подвижная деталь в насосе, при этом она подвержена постоянным циклическим деформациям, что обуславливает ее недолгий срок службы. Кроме того, повреждение или разрыв мембраны не только приведет к поломке насоса, но и может повлечь за собой значительные утечки перемещаемой среды. Поэтому крайне важно следить за состоянием мембраны и производить своевременную ее замену с целью избегания выхода насоса из строя.

- Повышенные требования к клапанам

Стабильная и безошибочная работа обратных клапанов на входе и выходе из рабочей камеры насоса крайне важна для его правильной работы. Поэтому клапаны являются вторым по важности элементом в насосе после мембраны, от которого зависит способность гидравлической машины выполнять свои функции.

Современный мир предлагает огромный выбор новейших технологий и разработок в различных сферах, и часто эти инновации могут находить применение в совершенно иных областях.
Одним из таких примеров является мембрана — материал, который первоначально использовался лишь производителями одежды и снаряжения для туристов, спортсменов, то есть для тех, кто имеет дело с экстремальными погодными условиями, большими физическими нагрузками, и кому необходима экипировка с определенными свойствами.
А сегодня мембранные ткани широко применяются в легкой промышленности для пошива обычной верхней одежды, в том числе детской.

Виды мембраны

Что же такое мембрана? Мембрана — это высокотехнологичный материал, обладающий высокой водонепроницаемостью и при этом сохраняющий способность «дышать». Мембраны бывают двух видов: гидропорные и гидрофильные.

Гидропорные мембраны имеют множество микроскопических отверстий, так называемых пор. Поры во много раз меньше капли воды, поэтому влага не может проникать внутрь. И вместе с тем молекулы воды в виде пара свободно выходят сквозь мембрану наружу.

Мембраны этого типа чувствительны к грязи, которая просто забивает поры, и со временем могут засаливаться, что негативно сказывается на их свойствах. Зато такие мембраны лучше других дышат.

Гидрофильные мембраны представляют собой ткань, на которую термическим способом нанесена пленка, не пропускающая воду внутрь. Вместе с тем ткань остается дышащей, т. к. благодаря свободным химическим связям молекулы испаряющейся влаги передаются, как по конвейеру, от внутренней стороны пленки к внешней. Грязь и посторонние вещества на такой мембране не влияют на ее паропроницаемость, способность к дыханию и гидроизоляции.

Уход за гидрофильными мембранами проще, однако показатель паропроницаемости у них ниже, чем у гидропорных мембран.

Как мембраны работают на практике?

Важно, чтобы нам и тем более нашим детям в одежде было комфортно. Когда мы говорим о комфорте, мы подразумеваем микроклимат — тонкий слой воздуха между кожей и одеждой. Нам комфортно, когда температура этого слоя примерно 32—34 градуса, а относительная влажность 40—60%. Любые отклонения ощутимы.

На микроклимат могут повлиять разные факторы: погодные условия, свойства одежды, физическая активность.

" Холодный ветер, проникая сквозь одежду, вытесняет слой теплого воздуха вокруг кожи. Одежда же из мембранных тканей непродуваемая, и это ее свойство позволяет в «минусовую» погоду долго оставаться на открытом воздухе и не замерзнуть.

При физических нагрузках наше тело выделяет влагу, попросту — потеет. Если эту влагу своевременно не отвести, она покрывает кожу пленкой и начинает охлаждаться в покое и нагреваться при активном движении, вызывая дискомфорт. Мембрана не дает влаге задерживаться внутри одежды, а выводит испарения наружу, обеспечивая правильную микроциркуляцию и поддерживая нужную влажность и температуру.

Таким образом, мембрана позволяет максимально сохранять привычный микроклимат, а именно - температуру около 33 градусов и влажность около 50% - в неизменном виде. Независимо от температуры внешней среды и уровня физической нагрузки. Поэтому и в жару, и в холод в мембранной одежде мы чувствуем себя комфортно.

Как носить мембрану?

Для нормальной работы мембраны необходимо соблюдение следующих правил:

Одежда под мембраной должна быть из синтетических или смешанных волокон (содержание синтетики не менее 10—20%), или шерсти. Помним, что лишняя влага должна отводиться от тела, а, например, 100-процентный хлопок гигроскопичен, он впитывает пот, вызывая переохлаждение. Трусики можно оставить хлопковые.
Многослойность: первый слой — нательное белье, второй слой — утепление, третий слой — собственно мембранная одежда. Нательное белье, как мы уже выяснили, должно быть из синтетики или с добавлением синтетики. Это может быть специальное термобелье либо просто водолазка и колготки. Также допускается нательное белье из 100-процентной шерсти — для любителей натуральных тканей, благо сейчас на рынке представлены изделия из нежной, неколючей шерсти.
Утепление: при температуре минус 5—10 градусов начинаем утепляться, это может быть комбинезон из шерсти или ворсистого флиса. Мембранная одежда: комплект или комбинезон. Все!
Двигательная активность : мембрана работает в движении. Если вы занимаетесь зимними видами спорта или даже просто активно гуляете, то мембрана — ваш выбор. Покупать мембранную одежду детям, которые большую часть прогулки проводят спящими в коляске, наверное, преждевременно. Им больше подойдет пуховик или одежда с другими утеплителями.

Преимущества мембраны

Мембранная одежда обладает рядом преимуществ.

Она поддерживает постоянную оптимальную температуру примерно в 33 градуса, поэтому можно не опасаться, что ребенок перегреется или замерзнет. Причем эта температура не зависит от того, сколько градусов во внешней среде — минус 20 на улице или плюс 15 в автомобиле. Можно без опасений заходить в торговый центр или поликлинику, достаточно просто снять головной убор.

Мембранная одежда необъемная, за счет своих свойств и использования современных утеплителей. Если раньше на улице деткам в шубках и ватных штанах было сложно передвигаться, то сейчас даже те, кто только недавно научился ходить, могут легко двигаться и активно познавать окружающий мир.

Мембранная одежда легкая . Это актуально как для самих детишек, так и для мам, которые часто поднимают детей на руки.

Достаточно иметь один комплект одежды , даже если на улице грязь и лужи. Во-первых, вы можете быть уверены, что, упав в лужу, ваш ребенок останется сухим благодаря водонепроницаемости мембраны. А во-вторых, придя домой, достаточно помыть испачканную одежду под струей воды, при необходимости протерев губкой, и повесить сушиться. Мембрана сохнет очень быстро. Кроме того, производители мембранной одежды, в частности, Luhta, конструируют изделия так, чтобы места, наиболее подверженные загрязнению (низ брюк, колени, низ спины), были выполнены из ткани темных тонов.

Уход за мембраной

Уход за мембраной несложен, главное - соблюдать нехитрые правила.

Для того, чтобы ваша одежда прослужила долго, прежде всего при стирке и сушке соблюдайте инструкцию, приложенную к изделию.
Стирайте мембрану либо на руках, либо в стиральной машине в режиме деликатной стирки при температуре 30 градусов. Используйте специальные средства для мембранной одежды или любые жидкие.
Сильные загрязнения предварительно можно замыть под струей воды, потерев губкой.
Перед стиркой в стиральной машине проверьте карманы, застегните молнии и выверните изделие наизнанку.
Мембрану стирают без предварительного замачивания.
Не используйте кондиционеры для полоскания.
После стирки изделие отжимают вручную, не скручивая. Допустим отжим в стиральной машине при самых низких оборотах.
Сушить одежду нужно в расправленном виде при комнатной температуре (ни в коем случае не сушите мембранную одежду на батарее!).