Для чего нужен гидроаккумулятор для систем водоснабжения
Различные виды форм и цветовой гаммы водяных аккумуляторов и расширительных баков
Этот конструктивный элемент имеет два основных назначения:
- Обеспечение бесперебойной и равномерной работы насосной станции;
- Обеспечение надежности и целостности системы ГВС (горячее водоснабжение).
Роль гидроаккумулятора в работе насосной станции
При отсутствии центрального водопровода владельцы частных домов, для подачи воды в дом бурят скважину или возводят колодец, оборудованный глубинным насосом. С его помощью вода подаётся в помещение, заполняет водяной аккумулятор, обязательно фильтруется и разветвляется по местам потребления.
Схема простой системы водоснабжения
Рассмотрим более подробно работу этой схемы. При быстром открытии и закрытии водяного крана, например вы сполоснули руки, расходуется малое количество воды и именно в этот момент начинается работа гидроаккумулятора. Насос не включался, напор был создан давлением мембраны водяного аккумулятора, так как в нём содержится определённое количество воды. Многочисленные источники утверждают, что аварийный запас воды и есть главная функция, которую выполняет гидроаккумулятор для систем водоснабжения. Эти сведения неверны. Агрегат ёмкостью 100 литров способен вместить не более 35 литров воды.
Первостепенная цель установки этого агрегата – сберечь дорогостоящий глубинный насос от перегрева и нерациональных запусков. При отсутствии этого устройства насос, в описанном выше случае, запустится и тут же выключится, не набрав максимальной мощности. В этот момент в контуре создается гидроудар, то есть резкий перепад давления. Агрегат при совокупности этих факторов быстро выйдет из строя. Вывод – гидроаккумулятор в системах водоснабжения служит для равномерного распределения давления в контуре и долгосрочной работы насосного оборудования.
Гидроудар в водопроводной трубе
Гидроаккумулятор в системе ГВС
Существуют три основных вида горячего водоснабжения с использованием гидробака:
Монтаж бойлера косвенного нагрева;
Система ГВС с бойлером косвенного нагрева
Установка двухконтурного твердотопливного котла, с функцией подачи горячей воды;
Горячее водоснабжение при эксплуатации двухконтурного котла
Схема с одноконтурным котлом в совокупности с бойлером косвенного нагрева.
Рабочая схема при эксплуатации одноконтурного котла и бойлера
В любом из вариантов водяной аккумулятор исполняет роль расширительного бака, так как вода при нагреве увеличивается в объеме, и этот прибор компенсирует количество воды. Несмотря на тот факт, что и в бойлере, и в твердотопливном котле установлена группа безопасности в виде пропускного клапана, при постоянном срабатывании пропускной клапан быстро выходит из строя, это влечёт за собой повреждения котла или течь в контуре водоснабжения.
Группа безопасности твердотопливного котла
Группа безопасности бойлера
Резиновая мембрана водяного аккумулятора грушевидная
Тип бака
Существует два основных типа крепления бака. От этого зависит и его регулировка. Различают гидроаккумулятор вертикальный и горизонтальный. Дело в том, что в той части емкости, в которой находится жидкость, со временем будет накапливаться небольшое количество воздуха. Его необходимо время от времени стравливать. Это позволит избавить систему от неблагоприятных для нее воздушных пробок.
Если емкость имеет вертикальное расположение, ей требуется специальный ниппель. Воздух в баке этого типа скапливается вверху. Его стравливать будет проще.
Горизонтальный тип бака отличается в этом от своего вертикального собрата. Здесь требуется не только ниппель. Для стравливания излишнего воздуха требуется шаровой кран. Также в системе предусматривается слив в канализацию.
Функции, назначение, виды
Место установки — в приямке или в доме
В системе водоснабжения частного дома без гидроаккумулятора насос включается всякий раз как где-то идет расход воды. Эти частые включения приводят к износу оборудования. Причем не только насоса, но и всей системы в целом. Ведь каждый раз происходит скачкообразное повышение давления, а это — гидроудар. Чтобы уменьшить количество включения насоса и сгладить гидроудары используют гидроаккумулятор. Это же устройство называют расширительный или мембранный бак, гидробак.
Назначение
Одну из функций гидроаккумуляторов — сглаживать гидроудары мы выяснили. Но есть и другие:
- Уменьшение количества включений насоса. В резервуаре есть некоторое количество воды. При небольшом расходе — помыть руки, умяться — вода течет из бака, насос не включается. Он включиться только тогда, когда ее останется совсем немного.
- Поддержание стабильного давления. Для этой функции необходим еще один элемент — реле давления воды, но давление они поддерживают в требуемых рамках.
Создать небольшой запас воды на случай отсутствия электроэнергии.
Не удивительно, что в большинстве систем частного водоснабжения данное устройство присутствует — плюсов от его использования много.
Виды
Гидроаккумулятор — это бак из листового металла поделенный на две части эластичной мембраной. Мембрана бывает двух видов — диафрагмы и баллона (груши). Диафрагма крепится поперек бака, баллон в виде груши закрепляют на входе вокруг входного патрубка.
По назначению они бывают трех видов:
- для холодной воды;
- для горячей воды;
- для систем отопления.
Гидробаки для отопления выкрашены в красный цвет, баки для водопровода окрашены в синий. Расширительные баки для отопления имеют обычно меньшие размеры и более низкую цену. Это связано с материалом мембраны — для водоснабжения она должна быть нейтральной, ведь вода в трубопроводе питьевая.
Два вида гидроаккумуляторов
По типу расположения гидроаккумуляторы бывают горизонтальные и вертикальные. Вертикальные снабжены ножками, некоторые модели имеют пластины для навешивания на стену. Именно вытянутые вверх модели чаще используют при самостоятельном создании систем водопровода частного дома — они занимают меньше места. Подключение гидроаккумулятора такого типа стандартное — через вывод размером в 1 дюйм.
Горизонтальными моделями обычно комплектуют насосные станции с насосами поверхностного типа. Тогда насос располагают сверху емкости. Получается компактно.
Принцип работы
Радиальные мембраны (в виде тарелки) используются в основном в гироаккумуляторах для систем отопления. Для водоснабжения в основном внутри устанавливают резиновую грушу. Как работает такая система? Пока внутри есть только воздух, давление внутри штатное — то, которое выставлено на заводе (1,5 атм) или которое вы выставили сами. Включается насос, начинает закачивать в бак воду, груша начинает увеличиваться в размерах. Вода постепенно заполняет все больший объем, все больше сжимая воздух, который находится между стенкой бака и мембраной. При достижении некоторого давления (обычно для одноэтажных домов это 2,8 — 3 атм) насос отключается, давление в системе стабилизируется. При открытии крана или другом расходе воды, она поступает из гидроаккумулятора. Течет она до тех пор, пока в баке давление не упадет ниже определенной отметки (обычно около 1,6-1,8 атм). После чего насос включается, цикл повторяется снова.
Принцип работы гироаккумулятора с мембраной в виде груши
Если расход идет большой и постоянный — набираете ванную, например, — насос качает воду транзитом, не закачивая ее в бак. Бак начинает набираться после того, как закрыты все краны.
За включение и отключение насоса при определенном давлении отвечает реле давления воды. В большинстве схем обвязки гидроаккумулятора это устройство присутствует — такая система работает в оптимальном режиме. Подключение гидроаккумулятора рассмотрим чуть ниже, а пока поговорим о самом баке и его параметрах.
Баки большого объема
Внутреннее строение гидроаккумуляторов объемом от 100 литров и выше немного отличается. Отличается груша — она крепится к корпусу и вверху и внизу. При таком строении появляется возможность бороться с воздухом, который присутствует в воде. Для этого в верхней части имеется выход, в который можно подключить клапан для автоматического сброса воздуха.
Строение гидроаккумулятора большого размера
Назначение гидробака
Его также называют накопительным баком. Основная задача прибора, что видно уже из названия, – это накопление жидкости для последующей равномерной подачи под постоянным напором. Он является незаменимым элементом. И у него есть несколько функций:
Сокращение числа включений и отключений оборудования. Если устройство подключается напрямую к крану, то каждый раз, когда пользователь поворачивает вентиль, включается устройство. Но это сильно изнашивает его, приводит к скорой поломке. А при наличии гидробака потребность в постоянном подключении нет – это делается только тогда, когда в резервуаре уровень воды становится ниже определенных границ. Это приводит к минимизации гидроударов и, как следствие, к продлению срока эксплуатации.
Создает небольшой запас воды
Это важно в тех случаях, когда отключают электроэнергию. Но даже на удаленном участке вы не останетесь без жизненно необходимого ресурса, на некоторое время его хватит
Это также можно назвать независимостью, временной автономностью от электричества.
Поддерживает постоянное давление. Напор остается стабильным даже при высоких расходах жидкости. При этом нет зависимости от уровня грунтовых вод, как при прямом подключении без накопительного резервуара.
Принцип работы гидроаккумулятора
Если система только что смонтирована, большую часть внутреннего объёма гидроаккумулятора занимает та камера, которая предназначена для воздуха.
Поступая в грушевидную мембрану через патрубок, вода сжимает воздух. Это происходит вплоть до той поры, пока не будет достигнуто предусмотренное давление. Затем реле отключает насос. Работу реле можно отрегулировать.
Когда мы открываем вентиль и используем воду для своих нужд, происходит разгерметизация системы. Воздух, надавливая на мембрану, помогает воде выйти из ёмкости. Этот процесс будет происходить, пока давление в системе не снизится до установленного минимума -1,5 атм. В этот момент должен заработать насос, нагнетающий в бак воду.
Как известно, в воде тоже есть растворенный воздух. Когда он скапливается внутри мембранного мешка, работа гидроаккумулятора ухудшается, поэтому его необходимо стравить. На некоторых моделях для этой цели имеется специальный клапан. Если клапана нет, нужно раз в 1-3 месяца устраивать мембранному баку профилактику.
Важно правильно вмонтировать гидроаккумулятор в систему водоснабжения. Тогда при его поломке или при проведении на нем профилактических работ, устройство можно будет легко разобрать так, чтобы не пришлось полностью сливать воду из всей системы
Подготовка к работе
Как работает гидроаккумулятор для водоснабжения? Он заряжается насосом до определенного давления и затем питает систему потребителей водой, пока давление не упадет до нижней границы.
Тогда вновь включается насос. Чтобы все верно работало, необходимо выполнить настройки и проверить заправку бака воздухом.
Настройка давления
Российские заводы-изготовители устанавливают, как правило, давление включения насоса 1,5 атм, а его выключение при 2,5 атм.
Иностранные реле настраиваются на 1,4–2,8 атм. Встречаются параметры, непривычные для частного дома: 5–7 атм. В таком случае убедитесь, что реле поддается регулировке в нужном диапазоне: 1–3 атм. Информацию об этом есть в паспорте товара. После покупки установите 1,5–2,5 атм.
Можно настроить регулятор и на другие цифры, но смысла в этом нет. Ведь на 2 атм рассчитаны основные домашние потребители: душ, умывальник, стиральная машина. Лишь некоторые, например, джакузи, требуют 4 атм. При 6 атм и выше выходят из строя уплотнения в системе и потребителях.
Разница между давлением включения и выключения насоса должна быть не больше 1,5 атм. Большой перепад ведет к сильному растяжению мембраны (баллона) и укорочению ее срока службы.
Если давление указано в барах, в настройках ничего не меняется, ведь 1 атм = 1,01 бара.
Накачка воздуха в гидроаккумулятор
Замерить давление воздуха в аккумуляторном баке для водоснабжения можно манометром для колес, а подкачать – автомобильным насосом.
Сколько нужно накачивать, указывается в паспорте и на корпусе гидроаккумулятора. Но лучше пользоваться другими цифрами, чтобы устройство работало правильно. Воздушная камера должна содержать на 0,2–0,3 атм меньше величины давления, при котором включается насос.
Например, если реле настроено на 1,5–2,5 атм, то воздушная камера накачивается до 1,2–1,3 атм. Делается это при стравленном давлении воды в системе.
Принцип работы гидроаккумулятора
Работа всех гидроаккумуляторов построена на едином принципе – мембранная камера с водой, изготовленная из полимерного материала, со всех сторон окружена воздухом, закачанным под определенным давлением, регулируемым специальным датчиком.
Поэтому давление жидкости в мембранной камере, а значит и во всей системе домашнего водопровода всегда стабилизируется воздушной прослойкой. Это значит:
- Система домашнего водопровода на 100% защищена от гидравлических ударов разного рода, поскольку оборудована датчиком, который открывает регулирующий клапан, стравливающий избыточное давление.
- При незапланированном отключении электричества, у пользователя всегда есть запас 50-100 литров воды, в зависимости от емкости, для обеспечения жизнедеятельности.
- Датчик уровня жидкости в емкости, подключенный к реле включения насоса, подающего воду в систему, настроен таким образом, что включает подающий воду насос только при необходимости. Это, во-первых, снижает расход электроэнергии, во-вторых, повышает долговечность деталей насоса.
- Вода в емкости гидроаккумулятора не имеет соприкосновения с водой, поэтому замена металлического бака никогда не потребуется в связи с его износом от коррозии.
Все эти показатели обеспечивают бесперебойную работу системы домашнего водопровода.
Установка нескольких гидробаков
Некоторые пользователи сталкиваются с проблемой, как подключить дополнительный бак для линии водоснабжения, если произошло увеличение потребления или объем накопительного бака слишком мал для нормальной работы. Установка двух гидроаккумуляторов не представляет особых сложностей, их можно собрать, подключив параллельно, с использованием дополнительного переходного штуцера, гибкого шланга или обрезка водопроводной трубы.
Преимуществом системы с двумя баками является ее высокая надежность в случае, если в одном из них произойдет разрыв резиновой мембраны.
Рис. 8 Гидробак в блоке частотного управления насосами
Как установить погружной аппарат
В установке агрегата в источник участие должны принимать не менее двух человек. Монтажные работы системы от колодца до дома выполняются в следующей последовательности:
- готовится проект водоснабжения, учитывающий модель погружного агрегата, систему автоматики, необходимое количество материалов для сборки водовода;
- производится закупка оборудования, материалов и необходимых инструментов;
- между шахтой и домом выкапываем траншею под водяную трубу, учитывая холода в вашем регионе и шириной 50 см. На дно рва насыпается (20 см) слой крупнозернистого песка, затем расстилается полотно геотекстиля для защиты трубопровода от грунтовой и поверхностной воды с абразивным песком;
- на подготовленное основание укладываем в траншею трубы высокого давления из металлопластика или полипропилена, не поддающиеся коррозии, предварительно обернув теплоизоляционным материалом;
- закрываем уложенную плеть водовода полотном геотекстиля;
- в стенке шахты, на уровне дна траншеи, вырезаем отверстие под трубу, в которую вставляем оставленный конец водовода, длина ее должна составлять 30–40 см. Место вхождения трубопровода в колодезную камеру гидроизолируется;
- к погружному электронасосу через штуцер подсоединяем клапан, к нему сквозь муфту – трубу высокого давления. Отрезок водовода заранее вымерялся с учетом глубины водоносного слоя. К специальному кронштейну на помпе подсоединяем страховочный трос из нержавеющей стали, а к электродвигателю – кабель. Провод закрепляем на трубе пластиковыми хомутами, чтобы не провисал;
- над колодцем устраиваем из металлического уголка решётку для крепления страховочного троса;
- в шахте, на конце трубы водовода, фиксируем тройник с шаровым краном, который служит для аварийного слива воды. Отвод от тройника, направленный в колодец, предназначен для подсоединения напорного трубопровода с помпой;
- опускаем вручную подготовленную плеть с помпой в источник и закрепляем трос на кронштейне. Соединяем с патрубком тройника трубопровод от агрегата, используя сантехническую пасту для герметичности. Кабель от насоса прокладываем по траншее к дому;
- для подачи воды в дом под фундаментом заводим водовод с кабелем в техническое помещение. Шланг подсоединяем к гидроаккумулятору, а кабель подключаем к автоматике;
- приступаем к пусконаладочным работам, запускаем агрегат, проверяем на герметичность. После испытания зарываем траншею и приступаем к эксплуатации водоснабжения.
Как работает гидроаккумулятор
Перед тем, как подключить гидроаккумулятор к водопроводу, нужно разобраться с принципом его функционирования. Принцип работы заключается в выполнении следующих задач:
- Посредством водопровода происходит заполнение ресивера водой, а точнее, резиновой мембраны. Подача воды может осуществляться не только с водопровода, но еще и со скважины или колодца.
- Регулирующее реле, которое отвечает за нижний и верхний пороги давления, отключает подачу питания на электродвигатель с насосом, как только заданный параметр достигает определенного значения. Давление в ресивере может задаваться самостоятельно, но нежелательно, чтобы этот параметр превышал 6 атмосфер.
- Как только резиновый резервуар заполняется до определенного давления, отключается насос. При открытии крана в доме происходит расход воды из ресивера. Чем большая емкость воды израсходуется, тем быстрее произойдет понижение давления до нижнего предела.
- Как только давление в резервуаре опустится до нижнего значения, то сработает реле, которое подаст сигнал электродвигателю на включение насоса. Осуществляется закачивание воды до верхнего порога давления, после чего снова двигатель отключается.
Если возникает потребность в использовании большого объема воды, например, если человек наполняет ванну или принимает душ, то насос будет работать постоянно, пока кран не будет закрыт. Чем меньше бак, тем чаще будет срабатывать электродвигатель на наполнение ресивера. При выборе ресивера стоит учитывать, что каждая деталь имеет свои ресурсы. Чем больше объем ресивера, тем будет меньше износ насоса, фланца с клапаном и электродвигателя. Если же объем ресивера будет незначительным, а водой приходится пользоваться очень часто, то срок службы рабочих элементов будет зависеть напрямую от того, как часто будет возникать потребность в воде.
Измерение давления, и каким оно должно быть в ресивере
Давление в гидроаккумуляторе – это интересный вопрос, так как от него зависит множество различных факторов. От правильно установленного давления в гидробаке зависит не только напор воды в кране, но еще и такие факторы:
- Продолжительность службы резиновой мембраны. Чем больше давление, тем меньше будет ее срок службы.
- Срок службы трубопроводов, по которым подается вода в дом. При высоком давлении трубопроводы могут не выдержать, что приведет к их повреждениям.
- Снижение срока службы смесителей и кранов, так как при высоком давлении будет возникать течь воды.
Давление должно быть оптимальным, в противном случае понадобится постоянно ремонтировать водопровод в доме. Для нормального функционирования бытовых приборов нужно поддерживать давление в режиме от 1,4 до 2,8 атмосфер. Чтобы продлить срок службы мембраны, исключив ее разрыв, следует выставить давление ниже значения бака на 0,1-0,2 атмосферы. Это означает, что если в баке давление составляет 1,5 атмосферы, то в системе оно должно быть не менее 1,6 атмосфер. Выставляются данные параметры непосредственно на реле. Для этого на устройстве реле имеется соответствующий регулятор. Измерять значение давления можно только с помощью устанавливаемого в систему манометра. Такое давление является оптимальным для водоснабжения частного одноэтажного дома.
Если дом двухэтажный, то давления в 1,5 атмосферы будет недостаточно. При открытии крана на первом этаже, на второй этаж насос будет подаваться вода с меньшей скоростью. Чтобы компенсировать скорость расхода воды, нужно повысить величину давления. Существует специальная формула для расчета давления воды для двухэтажного дома. Эта формула имеет следующий вид:
где, Hmax – это высота наивысшей точки водозабора. Нужно измерить высоту от уровня расположения трубопровода до крана, располагающегося на втором этаже.
Подставив измеренное значение в формулу, следует рассчитать давление, которое понадобится для нормального водоснабжения двухэтажного дома. Если же в доме установлено джакузи, то подбирать необходимое значение давления следует исключительно опытным путем. Если подбор давления опытным путем покажет необходимость установления значения более 6 атмосфер, то устанавливать его запрещено. Это приведет к скорейшему выходу из строя ресивера или его взрыву.
Установка гидроаккумулятора
После приобретения подходящей модели электронасоса к скважине или колодцу и подключения его к трубопроводу, расчета объема и покупки нужного гидробака, необходимо его правильно установить. Если модель имеет большой объем и устанавливается на вертикальное ножки, стоит воспользоваться следующими рекомендациями:
- Лучше ставить объемный накопительный бак в самой высокой точке дома (чердак, второй этаж) — это позволит создать максимальное давление в водопроводной линии.
- Пол в помещении должен быть ровным, влажность не должна превышать установленные нормы во избежание коррозии оцинкованного фланца и поверхности бака.
- Устройство лучше подключать при помощи гибкого напорного шланга в оплетке из нержавейки и диаметром накидных гаек в один дюйм, выполненных из латуни. Следует избегать шлангов для подачи с алюминиевой оплеткой и монтажными муфтами из дешевого силумина — хрупкого сплава алюминия с кремнием.
Рис. 10 Схема подключения гидроаккумулятора к насосу и системе водоснабжения
Схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором
При необходимости установки автономного водопровода в частном доме многие хозяева загородной недвижимости бурят скважину, глубиной от 40 до 60 метров. Насосную станцию располагают в специальном приямке возле скважины, что повысит эффективность её работы.
Гидробак в схеме водоснабжения из скважины
В большинстве случаев подающий напор воды проходит через гидроаккумулятор, что позволяет сбалансировать давление в системе и защитить трубы от возможного гидроудара. Заметим, что в резервуаре сохраняется некоторый запас жидкости, который можно использовать после отключения электроэнергии. В дальнейшем вода из бака поступает в систему.
Обратите внимание! Как отмечают эксперты, установка гидравлического аккумулятора не считается обязательной, но это устройство позволяет повысить эффективность работы водопровода.
Каким должно быть давление в гидроаккумуляторе
В одной части гидроаккмулятора находится сжатый воздух, во вторую закачивается вода. Воздух в баке находится под давлением — заводские настройки — 1,5 атм. Это давление не зависит от объема — и на баке емкостью 24 литра и в 150 литров оно одинаковое. Больше-меньше может быть предельно допустимое максимальное давление, но оно зависит не от объема, а от мембраны и указывается в технических характеристиках.
Конструкция гидроаккумулятора (изображение фланцев)
Предварительная проверка и коррекция давления
Перед подключением гидроаккумулятора в систему желательно давление в нем проверить. От этого показателя зависят настройки реле давления, а при транспортировке и хранении давление могло упасть, так что контроль очень желателен. Контролировать давление в гиробаке можно при помощи манометра, подключенного к специальному входу в верхней части бака (емкость от 100 литров и больше) или установленного в нижней его части как одну из деталей обвязки. Временно, для контроля, можно подключить автомобильный манометр. Погрешность у него обычно невелика и работать им удобно. Если такого нет, можно использовать штатный для водопроводов, но они обычно точностью не отличаются.
Подключить манометр к ниппелю
При необходимости давление в гидроаккумуляторе можно увеличить или уменьшить. Для этого есть ниппель в верхней части бака. Через ниппель подключается автомобильный или велосипедный насос и при необходимости давление увеличивается. Если же его надо стравить, каким-то тонким предметом отгибают клапан ниппеля, выпуская воздух.
Какое давление воздуха должно быть
Так таким же должно быть давление в гидроаккумуляторе? Для нормальной работы бытовой техники необходимо давление 1,4-2,8 атм. Чтобы мембрана бака не рвалась, давление в системе должно быть чуть больше давления бака — на 0,1-0,2 атм. Если в баке давление 1,5 атм, то давление в системе не должно быть ниже чем 1,6 атм. Это значение и выставляют на реле давления воды, которое работает в паре с гидроаккумулятором. Это оптимальные настройки для небольшого одноэтажного дома.
Если дом двухэтажный, придется давление повышать. Есть формула расчета давления в гидробаке:
Vатм.=(Hmax+6)/10
Где Hmax — высота наивысшей точки водоразбора. Чаще всего это душ. Измеряете (высчитываете) на какой высоте относительно гидроаккумулятора находится его лейка, подставляете в формулу, получаете давление, которое должно быть в баке.
Подключение гидроаккумулятора к поверхностному насосу
Если в доме установлена джакузи, все сложнее. Придется подбирать опытным путем — меняя настройки реле и наблюдая за работой точек водоразбора и бытовой техники. Но при этом рабочее давление не должно быть больше максимально допустимого для другой бытовой техники и сантехнических приборов (указывается в технических характеристиках).
