Как работает мембрана. Мембранная ткань – что это такое: состав, свойства, достоинства и недостатки. Как работает мембранный расширительный бак

Среди бытовых систем подготовки питьевой воды к употреблению относительно недавно появился новый вариант, который называют обратным осмосом. Этот набор фильтров и специальной мембраны стоит немало, но способен дать фору практически любому аналогу.

Имеет ли смысл раскошелиться? Чтобы получить ответ на этот вопрос, нужно узнать как работает обратный осмос, а затем соотнести затраты и результат. С нашей помощью процесс ознакомления с передовой очистной системой пойдет гораздо быстрее и эффективней.

Мы собрали и систематизировали для вас всю полезную и достоверную информацию о мембранной установке очистки воды. Для полноты восприятия дополнили текстовый материал схемами, иллюстрациями и видео с рекомендациями будущим покупателям.

Процесс осмоса основан на свойстве воды выравнивать уровень содержания примесей в растворах разделенных мембраной. Отверстия в этой мембране настолько малы, что проходить через них могут только молекулы воды.

Если в одной из частей такого гипотетического сосуда увеличить концентрацию примесей, вода начнет перетекать туда до тех пор, пока плотность жидкости в обеих частях сосуда не выровняется.

Обратный осмос дает прямо противоположный результат. В этом случае мембрану используют не для выравнивания плотности жидкости, а для того, чтобы с одной ее стороны собрать чистую воду, а с другой – раствор, максимально насыщенный примесями. Именно поэтому такой процесс называют обратным осмосом.

Галерея изображений

Отдельные элементы системы

Наиболее дорогостоящим и основным элементом системы обратного осмоса является мембрана. Она представляет собой микропористый материал, скрученный в один или несколько слоев вокруг перфорированного пластикового сердечника. Сверху мембрана закрыта пластиковым защитным чехлом, который закреплен уплотнительными кольцами.

Вода поступает внутрь корпуса мембраны и проходит через пористый наполнитель. При этом молекулы чистой воды проникают через пористый сердечник и далее перемещаются в накопительный бак.

Но загрязнения с некоторым количеством воды не могут преодолеть мембранный барьер. Они выходят из противоположного конца мембранного блока и утилизируются.

При закрытой системе отопления необходимо использовать расширительный бак мембранный. Он начинает работать, когда вода, нагретая системой отопления, начинает расширяться, требуя дополнительного пространства. При увеличении температуры жидкости на 70°С, изначальный объем увеличивается на 3%.

Использование мембранного бака имеет следующие преимущества:

• из-за отсутствия контакта воды с воздухом общий срок эксплуатации радиатора и котла значительно увеличивается;
• так как бак располагается непосредственно с котлом, то не нужно специально выводить трубку на чердак;
• в верхнем радиаторе меньше образуются воздушные пробки, так как можно создавать дополнительное давление.

• долговечность;
• допустимый рабочий диапазон температур;
• стойкость к воздействию рабочей жидкости;
• динамичность работы;
• санитарно-гигиеническое соответствие.

1. Бак с фиксированной мембраной - обычно устанавливается в отопительной системе небольших размеров. По периметру сечения прочно крепится диафрагмальная мембрана. Теплоноситель располагается в одной камере, а воздух - в другой. Сначала весь объем бака заполняется воздухом. Как только температура увеличивается, объем жидкости растет, увеличивается давление и вода переходит в расширительный бак. Главный недостаток фиксированного бака с мембраной заключается в том, что при разрыве мембраны или при ее влагопроницаемости невозможно провести замену.
2. Бак со сменной мембраной - имеет форму шара или груши. Такие баки выполняются из эластичных материалов, и довольно часто используются в отопительных системах. Вода в этом случае не контактирует с металлической поверхностью, так как расположена внутри мембраны. Именно поэтому внутренняя часть бака не требует нанесения водозащитного покрытия. Те же части бака, которые имеют постоянный контакт с водой, должны быть выполнены из нержавейки или иметь защитное покрытие. Крепится сменная мембрана вертикально или горизонтально.
3. Безнапорный бак - используется для работы в больших помещениях. Чтобы обеспечить теплом большой объект, необходимо разместить соответствующее оборудование, и зачастую это - целая проблема. Поэтому в таких помещениях устанавливают насосы и установки поддержания давления. При повышении температуры в системе, клапан начинает открываться, забирая из системы и направляя в бак все излишки теплоносителя.

Для чего нужен мембранный бак для водоснабжения? При организации автономного водообеспечения частного дома от скважин или колодцев необходимо создать аварийный запас воды. Для этих целей прекрасно подходит расширительный бак для водоснабжения. Эти емкости практичны, имеют большой объем, но для обеспечения нормального рабочего режима необходимо применить ряд устройств, а не ограничиться только одной установкой.

При включении в систему водоподачи бака существенно повышается автономность водообеспечения. Созданный запас позволит решить проблемы с подачей воды, которые могут возникнуть при и при проведении эксплуатационного ухода за оборудованием и скважиной. На данный момент промышленностью выпускается огромное количество различных моделей, что существенно осложняет выбор.

Расширительный бак для водоснабжения используется для поддержки нужного уровня давления при автономном водоснабжении. Наиболее часто для этих целей применяют мембранные (расширительные баки). Это емкости, внутри которых имеются резиновые мембраны, которые разделяют бак на камеры. Одна камера — водная, другая — воздушная.

Бак соединен с водопроводом автономной системы подачи воды так, что входная ветка подает воду в бак, наполняя его, и только после заполнения определенного объема происходит подача воды потребителям.

Принцип работы таков: когда система включена (запущена), то насос накачивает в водную камеру воду до ее заполнения. При этом объем второй камеры значительно сокращается. При сокращении воздушной камеры количество воздуха внутри нее не изменяется, поэтому увеличивается давление на мембрану. Соответственно, давление в системе увеличивается.

В расширительных баках используется мембрана, разделяющая его на 2 резервуара, один из которых с воздухом, а другой с жидкостью. При этом необходимо наличие в баке аппаратуры контроля давления (реле давления). Это необходимо для автоматического отключения насоса, этим же датчиком насос автоматически запускается при падении давления в резервуаре ниже запрограммированного значения. Это позволит осуществлять автоматическую работу всей системы водоснабжения.

Читайте также

Однако стоит помнить, что меньший объем позволяет снизить перепады давления в системе. При этом сам бак является резервной емкостью для хранения воды.

Мембранная ткань – это инновационный материал с избирательной проницаемостью. Обладает повышенными защитными свойствами. Используется для производства детской, спортивной одежды, экипировки приверженцев активного зимнего отдыха, представителей экстремальных профессий.

Зачем нужны мембранные ткани?

Слово «мембрана» имеет древнее происхождение и означает «перепонка». В давние времена оно применялось в обыденном и биологическом смыслах. По мере развития науки термин обрел физическое, химическое, техническое значение. Сейчас мембранные технологии используются в легкой промышленности для производства одежды.

Одна из главных функций одежды – защитная. Раньше для защиты от дождя применяли резиновую обувь, полиэтиленовые плащи, накидки из других . От дождя, снега, ветра эти материалы некоторый период времени защищали хорошо. Долго в непромокаемых изделиях, изготовленных по старым технологиям, находиться невозможно.

Тело человека в среднем за сутки выделяет более полулитра влаги, которая накапливается на одежде изнутри, если нет выхода наружу. При активных движениях объем выделяющегося пота может достигать полутора литров.

Введение мембран в состав защитных тканей позволяет выводить пары воды, не допуская при этом попадание внутрь влаги, ветра, дождя, снега.

Строение и механизм действия мембран

Простейшим примером мембранного изделия является целлофановый пакет (не путать с полиэтиленовым). Если в целлофановый пакет налить, например, пересоленный раствор белка и подвесить его в емкость с чистой водой, то через некоторое время соль проникнет через поры целлофана в воду. Целлофан избирательно пропускает маленькие молекулы наружу, большие задерживает внутри, молекулы воды извне в пакет не просачиваются.

Подобным образом работает мембранный слой в тканях. Он пропускает маленькие молекулы наружу, не запуская ничего внутрь.

Мембраны, применяемые в легкой промышленности, принято делить на поровые (содержащие поры) и беспоровые (якобы не содержащие поры). Деление это условно, но широко распространено. Целесообразно его использовать.

• Мембраны с порами – это полимерные тонкие прослойки с очень маленькими отверстиями, через которые молекулы газообразной воды (пара) изнутри просочиться могут, а капли туда не помещаются. Напомним курс школы: в капле молекулы воды «слипаются» - находятся в виде ассоциированных групп. В парообразном состоянии молекулы воды одиноки, расстояние между ними не позволяет объединиться. Американская компания Gore-TeX делает из тефлона мембранные ткани, на 1 см 2 которых имеется около полутора миллиардов микроотверстий – пор.
• Мембраны без пор действуют иначе. Они также содержат множество микроячеек со сложной, извилистой формой, напоминающей структуру губки. Пар от кожи всасывается в ячейки, напитывает мембрану, превращается в конденсированную влагу и за счет разницы парциального давления (это понятие тоже из школьных курсов) выделяется наружу. Такой принцип выделения возможен потому, что внутри паров больше, чем снаружи. Если гипотетически владелец одежды попадет в ней в сауну или другое помещение с очень высокой влажностью, влага таким же образом поступит внутрь.

В некоторых материалах разные мембраны сочетают, снаружи укладывают слой без пор, внутри – с порами. Ткань эффективная, но дорогая.

Сравнение условий пользования

• Все мембранные ткани выводят пары из области повышенного давления в зону пониженного давления (как говорят специалисты по градиенту значений).
• При высокой влажности лучше выводят пары наружу мембраны с порами, особенно при наличии на одежде вентиляции. Мембраны без пор эффективны при относительно сухом воздушном окружении. Если влажность высока или открыта вентиляция, такая мембрана будет работать плохо.
• При низких температурах лучше работает мембрана с порами. При отрицательных температурах материала беспоровые мембраны просто замерзают.
• Мембрана с порами может засориться при неправильном уходе или ношении. Беспоровые мембранные ткани прочны, служат долго.

Основные характеристики

Мембранные ткани предназначены для защиты от непогоды и создания чувства комфорта носителям. Функции обосновывают важность основных показателей.

• Водонепроницаемость. При больших давлениях столба воды протекать начнет любая ткань. Для успешной эксплуатации важны значения максимально переносимых воздействий. Одежда, предназначенная для жестких условий, должна выдерживать давление от 20 000 мм водяного столба и выше. Значение в 10000 мм приемлемо для обычных условий дождливой погоды.
• Паропроницаемость характеризует массу пара в граммах, которую может вывести 1 м 2 материала в заданную единицу времени (обычно 24 часа). Часто встречающийся минимум паропроницаемости составляет 3000 г/м 2 , максимум – от 10000 г/м 2 . Иногда это свойство оценивают по способности сопротивляться транспортировке пара (RET). Если этот показатель равен 0, ткань полностью пропускает весь пар, при значении 30 – пропускание пара практически исключено.

Мембрана не выполняет утепляющие функции. Она сберегает от дождя, ветра, снега, обеспечивает «дыхание» телу, способствует обеспечению тепловых комфортных ощущений.

Структура тканей

Конструктивно мембранные ткани отличаются по исполнению.

• В двухслойных тканях мембрана зафиксирована с внутренней стороны полотна. Дополнительно она закрыта подкладкой, предохраняющей от повреждений, засорений.
• В трехслойных тканях воедино склеены: наружный слой, мембрана, внутренняя сетка. Необходимость в подкладочном слое отпадает. Материал очень удобный, стоит дороже.
• В некоторых модификациях на внутреннюю поверхность двухслойной ткани напылением нанесено специальное защитное покрытие.
• Существуют виды мембранных тканей с водоотталкивающим слоем (DWR), нанесенным сверху. Покрытие со временем может смываться. Оно легко восстанавливается специальными средствами.

Ведущие производители

Самой авторитетной, исторически первой компанией-производителем мембранных тканей является Gore-TeX. Она делала одежду для астронавтов. Затем было предложено несколько видов продукции горнолыжникам, альпинистам, горным туристам.

Сравнима по качеству одежда с мембранами Triple-Point, Sympatex, ULTREX. Материал добротный, выпускается в нескольких модификациях. Цена высокая, соответствует свойствам изделий.

Доступную цену имеет продукция с мембранами Ceplex, Fine-Tex. Она рассчитана максимум на 2 сезона активного ношения, после истечения которых материал может начать немного пропускать воду.

Покупая одежду из мембранных тканей, обратите внимание на информацию о проклейке швов. В некоторых разновидностях проклеены абсолютно все швы, в других – только основные. Для ношения в городе достаточно проклеивания основных швов. Для занятий активными видами спорта, возможно, лучше выбрать изделия со всеми укрепленными швами. Выбор за потенциальным владельцем одежды.

Правила ухода за мембранными тканями

Материал специфичен по составу и структуре. Обычные приемы стирки к данной группе изделий применять не следует.

• Стирать ткань с мембранным слоем можно в машине, используя щадящий режим и мягкие специальные средства.
• Отжимать в машине нельзя.
• Сдавать в химчистку нельзя.
• Гладить нет необходимости, делать это не нужно.
• При желании можно стирать вручную.
• Можно оставить вещь в произвольном расправленном состоянии, чтобы с нее стекала вода.
• Ткань очень мало пачкается. После ношения, высыхания ее можно слегка почистить обычной щеткой.

Ткани с мембранными материалами позволяют чувствовать себя защищенным в любую непогоду при максимально активных видах деятельности.

Вся система бесперебойной подачи воды в частном доме может выйти из строя. Для минимизации такого исхода используются расширительные (мембранные) баки. Такие системы производятся различных размеров и эксплуатационных качеств, и перед тем как выбрать мембранный бак, нужно разобраться в их классификации и функциональности.

Как работает мембранный бак

В мембранном баке расположена диафрагма, она разделяет его на две рабочие части. В одной половине содержится воздух, который находится под избыточным давлением. Вторая предназначена для поступления излишек теплоносителя из системы. При работе и нагреве теплоноситель увеличивается в объеме, и его излишки поступают в бак. Воздушная подушка, в свою очередь, сжимается, и часть жидкости заполняет бак.

Охлаждение теплоносителя сопровождается потерей объёма. Когда он снизится до определённого уровня, воздух из мембранного бака возвращает часть теплоносителя в систему, не давая упасть ей ниже критической отметки, при которой возможны сбои в системе.

Разновидности мембранных баков

Производятся расширительные баки из обычной стали или нержавеющей. По объёму они бывают от 25 до 50 литров.

Объём бака, который подойдёт для вашей системы, рассчитывается исходя из протяжённости магистрали труб протянутых от места соединения стояка.

Мембраны бака могут быть несменные или сменные.

Фланцевые баки, которые имеют в своей конструкции сменные мембраны, изготавливают двух видов: вертикальные и горизонтальные. Главная особенность их конструкции заключается в том, что жидкость (теплоноситель) находится в центре мембраны и не контактирует с внутренней поверхностью. Поэтому внутренняя часть такого мембранного бака не требует дополнительной обработки специальными антикоррозийными покрытиями, а мембрана легко меняется через фланец, прикрученный несколькими болтами.

Несменные мембраны

Такая мембрана жёстко прикреплена внутри бака по всему периметру. Внутренние стенки покрыты эпоксидной краской, которая защищает бак от коррозии. В исходном положении мембрана полностью прижата воздухом к поверхности внутри бака. При нагревании теплоносителя увеличивается его объем, и он под давлением выжимается в расширительный бак, отжимая в сторону мембрану.

Недостаток такой конструкции заключается в невозможности замены мембраны, но при правильной эксплуатации они служат длительное время.

Открытый или закрытый бак?

Для надёжной компенсации температурных расширений в системе отопления до недавнего времени использовались расширительные баки открытого типа, они имели ряд недостатков.

• Открытая система, из-за этого может произойти его насыщение воздухом, и возникнут проблемы с циркуляцией по системе.
• Шум в трубопроводе и насосах.
• Испарение теплоносителя.
• Открытый бак можно устанавливать только верхней точке, для бесперебойной работы системы.

Баки закрытого типа (мембранные) лишены всех недостатков, а рабочая жидкость (теплоноситель) защищен от контакта с воздухом высокопрочной мембраной.

Итак, что нужно учесть при выборе мембранного бака.

Мембрана

Это один из главных элементов, от неё зависит качество работы, а именно назначение самой системы и определяет правильный выбор мембраны. Баки для водоснабжения и отопления очень похожи визуально, поэтому недобросовестные продавцы часто этим пользуются и продают вместо гидроаккумулятора, бак отопления. А ведь от правильного выбора мембраны на 95% зависит качество работы всей системы.

Главным критерием выбора мембраны для бака, который будет работать в системе отопления, считается стойкость материала к температуре и долговечность. В системе отопления дома или дачи расширение жидкости при нагреве происходит медленно, а значит, и нагрузка на неё будет незначительной. Но вот рабочая температура теплоносителя может доходить до 90 °С, поэтому материал, из которого сделана мембрана, должен иметь высокие характеристики износа.

В системе холодного водоснабжения на мембрану не оказывается никакого температурного давления. Главный критерий – это эластичность материала, потому что при частой нагрузке системы она может включаться до 15 раз за час. Следовательно, мембрана должна быть сделана из эластичного материала.

В случае использования бака для резервирования воды, мембрана должна быть максимально эластичной. Если мембранный бак используется для питьевого водопровода, то в составе материала мембраны не должны присутствовать химические вещества.

Для выбора мембранного бака наибольшую информацию содержат максимальное давление и рабочая температура. Как заверяют производители, в современных баках закрытого типа она может составлять до 110 градусов. А пиковое значение давления в отопительных бачках составляет 8-10 бар.

При нагреве теплоносителя на 10 градусов объём жидкости увеличивается на 0,3%. Это означает, что когда температура поднимется до +70°С, полный объём будет равен примерно 103%. Точно рассчитать необходимый объём бака можно по формуле, которая должна быть у продавца магазина.