Гидроаккумуляторы для водоснабжения: принцип работы, виды, как подобрать, регулировка

Объем бака основной критерий выбора

Самый важный вопрос – как выбрать объем гидроаккумулятора для систем водоснабжения. Чтобы ответить на него, нужно свести воедино множество данных. Это и производительность насоса, и оснащенность дома водопотребляющим оборудованием, и количество постоянно живущих в доме людей, и многое другое.

Но в первую очередь, нужно определиться, нужен ли вам этот резервуар только для стабилизации работы системы в целом, или есть необходимость в запасе воды на случай отключения электроснабжения.

Внутренние баллоны разного объема

Если дом небольшой и оборудован только умывальником, унитазом, душем и поливочным краном, а живете вы в нем не постоянно, сложных расчетов можно не производить. Достаточно купить бак объемом 24-50 литров, его хватит для того, чтобы система работала нормально и была защищена от гидроударов.

В случае же с загородным домом для постоянного проживания семьи, оборудованным всем необходимым для комфортного быта, желательно подойти к вопросу более ответственно. Вот несколько способов, с помощью которых вы сможете определиться с размером гидроаккумулятора.

По характеристикам насоса

Параметры, влияющие на выбор объема бака, это производительность и мощность насоса, а так же рекомендованное количество циклов его включения/выключения.

Чем выше мощность агрегата, тем больше должен быть объем гидробака.
Мощный насос накачивает воду быстро и быстро выключается, если объем резервуара небольшой.
Достаточный объем позволит сократить количество повторно-кратковременных включений, тем самым продлив срок службы электродвигателя.

Для расчета вам потребуется определить примерный расход воды в час. Для этого составляется таблица, в которой перечисляются все потребляющие воду приборы, их количество и нормы расхода. Например:

Таблица определения максимального расхода воды

Так как одновременно воспользоваться всеми приборами практически невозможно, для определения реального расхода применяется поправочный коэффициент 0,5. В итоге получим, что в минуту вы в среднем тратите 75 литров воды.

Как рассчитать объем гидроаккумулятора для водоснабжения, зная эту цифру, производительность насоса и учитывая, что включаться он должен не чаще 30 раз в час?

Допустим, производительность равна 80 л/мин или 4800 л/час.
А в пиковые часы вам нужно 4500 л/час.
При безостановочной работе насоса его мощности вполне хватает, но вряд ли он проработает долго в таких экстремальных условиях. А если он будет включаться чаще 20-30 раз в час, то ресурс его иссякнет ещё быстрее.
Поэтому и нужен гидробак, объем которого позволит отключать оборудование и давать ему передохнуть. При указанной частоте циклов, запас воды должен быть минимум 70-80 литров. Это позволит насосу одну минуту из каждых двух не работать, предварительно заполнив резервуар.

По формуле минимального рекомендуемого объема

Чтобы воспользоваться этой формулой, нужно знать установки реле давления, которое включает и выключает насос. Разобраться поможет следующая картинка:

Изменения давления в гидроаккумуляторе при включении и отключении насоса

1 – начальное давление Pвозд (при выключенном насосе);
2 – поступление воды в резервуар при включении насоса;
3 – достижение максимального давления Pmax и отключение насоса;
4 – расход воды при отключенном насосе. Когда давление достигает минимума Pmin, насос включается.

Формула же выглядит так:

V = K x A x ((Pmax+1) x (Pmin +1)) / (Pmax — Pmin) x (Pвозд. + 1), где
А – это расчетный расход воды (л/мин);
К – поправочный коэффициент из таблицы, определяемый в зависимости от мощности насоса.

Таблица для определения поправочного коэффициента

Значения минимального (пускового) и максимального (выключающего) давления на реле, вы должны установить сами, в зависимости от того, какой напор в системе вам нужен. Он определяется по самой дальней от гидроаккумулятора, и высоко расположенной точке водоразбора.

Примерные соотношения установок реле давления

Чтобы выполнить регулировку реле давления, необходимо знать, как накачать гидроаккумулятор для систем водоснабжения воздухом, или стравить лишний. Для этого потребуется автомобильный насос, который подключается к баку через золотник.

Теперь можно вычислить объем. Для примера возьмем:

А = 75 л/мин;
Мощность насоса 1,5 кВт, соответственно К = 0,25;
Pmax = 4,0 бар;
Pmin = 2,5 бар;
Pвозд. = 2,3 бар.

Получаем V = 66,3 литра. Ближайшие по объему стандартные гидроаккумуляторы, имеют объем 60 и 80 литров. Выбираем тот, что больше.

Это интересно: Как выбрать дровокол (видео)

Каким должно быть давление воздуха в воздушной полости гидроаккумулятора?

Давление в воздушной полости гидроаккумулятора должно быть на 10% меньше давления включения насоса.

Причем давление воздуха нужно измерять только на отключенном от системы баке (без давления воды). Давление воздуха нужно регулярно контролировать и по необходимости приводить в норму, это заметно продлит жизнь мембране. С этой же целью не рекомендуется делать перепад давления между включением и выключением насоса слишком большим. Оптимальным является перепад в 1,0-1,5 атм. Бóльшие перепады сильнее растягивают (нагружают) мембрану, тем самым уменьшая её срок службы, и более того, большие перепады давления не комфортны при пользовании водой.

Гидроаккумуляторы рекомендуется устанавливать в местах не подверженных затоплению и с невысокой влажностью. В этом случае фланец гидроаккумулятора прослужит намного дольше. Поскольку никаких нагрузок баком не воспринимается, нет необходимости в дополнительном креплении. Гидроаккумулятор можно просто устанавливать на пол на штатные опоры.

При выборе конкретной марки гидроаккумулятора следует обратить внимание на материал мембраны, наличие сертификатов и санитарно-гигиенических заключений, удостоверяющих, что гидроаккумулятор предназначен для использования в системах с питьевой водой. Также не лишним будет убедиться в наличии запасных мембран и фланцев, чтобы в случае проблем не пришлось покупать полностью новый бак. Максимальное давление, на которое рассчитан гидроаккумулятор, не должно быть меньше максимально возможного давления в системе (например, при поломке реле давления)

Именно поэтому большинство баков рассчитаны на давление в 10 бар

Максимальное давление, на которое рассчитан гидроаккумулятор, не должно быть меньше максимально возможного давления в системе (например, при поломке реле давления). Именно поэтому большинство баков рассчитаны на давление в 10 бар.

Часто возникает вопрос о том, сколько воды находится в гидроаккумуляторе?

Например, если отключат электричество, сколько литров воды можно будет использовать?

Это значение зависит от установок реле давления. Как нетрудно догадаться, чем выше разница по давлению, между включением и выключением насоса, тем больше воды войдет в гидроаккумулятор, однако эту разницу необходимо лимитировать по причинам изложенным выше.

В качестве примера мы приводим таблицу заполняемости гидроаккумуляторов.

Согласно этой таблице, в 200 литровом гидроаккумуляторе при следующих установках реле давления: Включение насоса — 1,5 бар Выключение насоса — 3,0 бар Давление воздуха — 1,3 бар

Запас воды составит 69 литров, что составляет примерно треть от всего объема.

В заключение несколько слов о необходимом объеме гидроаккумулятора.

Минимальный рекомендуемый объем вычисляется по следующей формуле:

A_max — расчетный максимальный расход воды (литр/мин) К — коэффициент, зависящий от мощности электродвигателя насоса (см. таблицу ниже) P_max —давление выключения насоса, бар P_min — давление включения насоса, бар P_возд. — давление в воздушной полости гидроаккумулятора, бар

Мощность насоса, кВт

Выберем минимально необходимый объем гидроаккумулятора для системы водоснабжения на базе насоса Водолей БЦПЭ 0,5-50 У со следующими установками:

P_max = 3,0 бар P_min = 1,8 бар P_возд. = 1,6 бар А_max = 2,1 м³/ч (35 л/мин) K = 0,25 (так как мощность насоса находится в диапазоне 0,55–1,5 кВт)

Выбираем следующий ближайший объем гидроаккумулятора — 35 л.

Отметим, что объем бака на уровне 24-50 литров прекрасно согласуется с другими методиками расчета гидроаккумуляторов для бытовых систем водоснабжения и эмпирическими рекомендациями различных производителей насосного оборудования.

Бóльший объем следует выбирать в том случае, если имеют место быть частые выключения электроэнергии, однако надо помнить, что в любом случае вода заполняет примерно треть общего объема (см. выше таблицу заполняемости). И конечно, чем более мощный насос установлен в систему (актуально для насосов мощностью 1,1 кВт и выше), тем больший размер гидроаккумулятора необходимо предпочесть, это сократит число повторно-кратковременных включений и продлит срок службы электродвигателя насоса.

Покупая гидроаккумуляторы больших объемов, надо отдавать себе отчет в том, что водой надо регулярно пользоваться, поскольку при длительном простое, её качество начинает ухудшаться. Ведь использовать всю воду из гидроаккумулятора объемом 24 или 50 литров гораздо проще и быстрее, чем из 100 или 200 литрового.

С моделями и ценами на гидроаккумуляторы можно ознакомиться в разделе «Принадлежности к насосам ».

Как купить насос Водолей?

Устройство и принцип работы

От обычного накопителя гидроаккумулятор отличает более сложное устройство, которое заметно расширяет его функционал.

Он состоит из:

металлического корпуса;
внутренней мембраны;
ниппеля;
патрубка для воды.

Мембрана разделяет емкость на две части, одна предназначена для воды, а во вторую подкачивают воздух или инертный газ. В результате жидкость внутри устройства находится под определенным давлением. Это позволяет регулировать напор воды в системе.

О том, для чего нужен гидроаккумулятор, сможет рассказать каждый, кто хотя бы раз сталкивался с проблемой низкого напора в системе. Иногда задачу решают с помощью повышающего насоса, но ГА – более эффективный вариант.

Внутри гидроаккумулятора находится мембрана¸ которая разделяет устройство на две части: для воды и для воздуха, поэтому ГА также называют мембранным баком

Его устанавливают в системе после насоса на наружном или внутреннем водопроводе, конкретная схема зависит от характеристик системы. Вода поступает в емкость и накапливается там, при этом благодаря мембране внутри создается давление, необходимое для нормальной эксплуатации автономного водоснабжения с безотказной подачей воды в краны.

Обычный накопитель не гарантирует подходящих характеристик давления для водопровода, так как напор создается только из-за разницы в высоте расположения точки забора воды и емкости с водой. А вот с ГА не нужно поднимать бак на чердак или эстакаду, так как можно подкачать воздух, чтобы создать желаемый напор.

Современная техника, например, машинка-автомат, гидромассаж, джакузи, посудомоечная машина, способна функционировать только при нормативных значениях давления в водопроводной сети. Да и обычный душ удобнее принимать, когда поток воды достаточно сильный, а не течет слабой струйкой.

Гидроаккумулятор обязательно используют в комплекте с реле давления, которое управляет насосом, подающим воду из скважины, колодца и т.п., и манометром, предназначенным для контроля и отслеживания рабочих параметров независимого водоснабжения.

Реле давления и манометр нужны для автоматизации работы насоса¸ а фильтры очищают воду от ненужных примесей и защищают гидроаккумулятор от повреждений

Реле настраивают таким образом, чтобы по достижении выбранного пользователем давления насос включался и отключался. Когда в гидроаккумулятор наберется достаточное количество воды, и давление достигнет максимальной заданной точки, насос выключится. Этот показатель по понятным причинам называют давлением отключения.

В процессе использования воды давление в баке постепенно уменьшается. Когда оно достигает минимального заданного значения (это так называемое давление включения), насос начинает работать. Вода поступает в емкость, давление растет, достигает предела, после чего насос отключается.

Затем вода снова убывает из бака, когда хозяева дома открывают кран, давление падает, реле запускает насос и т.д. Если исключить из этой цепочки ГА и реле, насосное оборудование будет включаться каждый раз при открывании крана. Такое использование дорогостоящей техники нерационально, поскольку ресурс ее работы ограничивается определенным количеством включений-выключений.

Гидробак может поставляться как отдельный агрегат или в составе насосной станции. В первом случае его подключают к погружному насосу через реле давления

Кроме того, насос подает воду стремительно, что может обернуться таким явлением как гидроудар. Для водопровода этакие нагрузки нежелательны, они могут повредить трубы. А гидроаккумулятор – это прочное устройство, которое станет буфером и защитит систему от нежелательного воздействия.

Наконец, гидробак позволяет создать некоторый запас воды. Даже при отсутствии электроэнергии какое-то время можно будет пользоваться водой, хранящейся в ГА. Конечно, это не такой большой запас, как в накопителе, но и он может оказаться очень полезным.

Установка кессона

Второй шаг – монтаж кессона, который будет защищать скважину и ее содержимое от таких негативных факторов, как замерзание, заиливание, попадание грязных грунтовых вод. Как правило, кессон представляет собой прочный цилиндр из пластика или металла – его размеры нужно подбирать в зависимости от габаритов скважины. Прибор обязательно должен закрываться герметичной крышкой с отверстиями для труб и другого оборудования.

Совет. Чтобы кессон не деформировался в процессе эксплуатации, его рекомендуется обшить теплоизоляционным, но обязательно негорючим материалом, и дополнительно закрыть пластиковыми листами или обложить кирпичами.

Установка кессона не требует больших усилий. Сначала нужно вырезать в дне емкости отверстие – его диаметр должен быть чуть больше диаметра обсадного ствола. Затем кессон опускается в скважину – он должен подниматься над верхним уровнем грунта не больше, чем на 20 см. После этого обсадной ствол обрезается и приваривается к отверстию емкости.

Роль в системе отопления

Основные задачи гидроаккумулятора:

накопление в себе «излишков» теплоносителя при его расширении;
удаление воздуха;
восполнение объёма при возможных протечках или падении уровня воды (антифриза).

Существует два типа баков – открытого и закрытого типа. Второй вариант используется в большинстве современных отопительных систем. Это полностью герметичный гидроаккумулятор с мембраной или грушей (она используется в ёмкостях большого размера).

Устанавливаются гидроаккумуляторы только для отопления с циркуляционным насосом, так как эта система характеризуется высоким рабочим давлением.

Как подключить гидроаккумулятор для отопления правила расчета и схема

При подборе оборудования учитывается характеристики системы. Для установки в системе водопровода выбирается бак с мембраной, рассчитанной для питьевой или технической воды, для установки в системе отопления или горячего водоснабжения мембрана должна соответствовать назначенным целям. В водопроводе с горячей водой и в отоплении температура воды достигает 80и даже 120 градусов, поэтому оборудование подбирается с учетом воздействия высоких температур. Для установки в системе отопления бак должен выдерживать давление до 4 атмосфер, при этом температурный показатель должен быть не ниже 120 градусов. Для водоснабжения максимальная температура оценивается в 80 градусов, а давление, которое должен выдерживать бак должно быть не ниже 12 атмосфер.

Подбор прибора отвечающего параметрам системы отопления можно рассчитать при помощи формулы определения объема гидроаккумулятора:

V = (VL x E) / D

Где D = (PV – PS) / (PV + 1).

PV – это показатель максимального рабочего давления в системе, а PS – это давление воздуха в мембранном баке. Для небольших частных домов и систем, установленных в квартирах, показатель PV принимается равным 2,5 бар. А что касается PS, то здесь принято учитывать постоянное давление в контуре принимается значением 0,5 бар или равным 5 м.

Для примера можно предложить расчет объема бака для системы отопления дома в 100 кв. метров. В помещении установлен котел мощностью 20 кВт.

Сначала определяется объем теплоносителя в контуре отопления:

VL= ( 20х15)=300 литров.

Где 20 – это мощность отопительного котла, а 15л – удельный объем теплоносителя на каждый киловатт мощности отопительного прибора.

Следующий шаг – расчет эффективности гидроаккумулятора по формуле:

D = (PV – PS) / (PV + 1).

В которой, PV = 2,5 бар и PS = 0,5 бар

В результате выполнения действий:

D = (2,5 – 0,5) / (2,5 + 1) = 0,57

Последний этап – это расчет непосредственно необходимого объема расширительного бака.

V = 300 х 0,04 / 0,57 = 21,05 л где 0,04 – коэффициент расширения воды.

Таким образом, для системы отопления с 20 кВт котлом отопления и общим объемом теплоносителя для отапливаемого помещения площадью 100 квадратных метров достаточно бака объемом 21- 25 литров

Правда, учитывая то, что производители в основном предлагают потребителям баки стандартного объема, внимание при выборе рекомендуется обратить на установки объемом немного большим, чем тот, что получился при расчете. Если выбрать бак меньшего объема, то велика вероятность того, что рабочее давление этого устройства будет меньшим, чем требуется, что может привести к созданию аварийной ситуации

При определении положения бака во время его установки берется во внимание тот факт, что сам гидроаккумулятор имеет в качестве несущей конструкции корпус. Особенно это касается приборов объемом до 50 литров

В профессиональной среде принято считать, что малые объемы баков до 30 литров настенное крепление, а вот баки большего объема лучше располагать в напольном варианте. При установке этих приборов рекомендуется дополнительно усилить крепление кронштейнами или хомутами. Для баков большого объема рекомендуется не изобретать велосипед, а устанавливать их согласно рекомендациям производителей оборудования – с использованием штатных ножек и конструкций на корпусе. Подвод труб к патрубку бака необходимо сделать по кратчайшему маршруту, с минимальным количеством изгибов и поворотов. Да и сам отвод рекомендуется сделать максимально коротким, чтобы работа устройства была эффективной.

Особенности монтажа гидроаккумулятора

К установке данного устройства предъявляют более строгие требования по сравнению с монтажом накопительного резервуара. Объясняется данная особенность тем, что накопитель, расположенный на чердаке, статичен, а в тоже время гидроаккумулятор все время находится в динамическом движении, поскольку водная масса поступает в емкость и отбирается из нее, а в это время мембрана сжимается или растягивается.

Чтобы вибрация в процессе работы гидробака не передавалась водоснабжающей системе и предметам, находящимся рядом, его размещают на прочном и ровном основании, применяя амортизирующие прокладки из резины. Место его монтажа должно быть хорошо доступным и просторным.

Особенности устройства гидроаккумулятора для систем водоснабжения и принцип его функционирования требует периодического выполнения проверки, настройки и обслуживания. Перед монтажом следует знать, какое давление должно быть в пустой емкости. Обычно номинальная величина данного показателя составляет 1,5 бара — его устанавливают производители прибора (прочитайте: «Правильное подключение гидроаккумулятора к системе водоснабжения – инструкция по установке»).

Через время воздух частично покидает емкость. По этой причине нужно измерить давление манометром и при необходимости подкачать воздух или, наоборот, стравить его при избыточной величине данного показателя.

Не лишним будет уточнить величину нормального давления воздуха в незаполненном жидкостью гидроаккумуляторном баке для водоснабжения — информация об этом содержится в техпаспорте. Так как золотник имеет типовые размеры, для проведения замеров подойдет каждый манометр. Если гидробак не укомплектовали данным измерительным прибором, можно воспользоваться автомобильным вариантом.

Устройство гидроаккумулятора для систем водоснабжения предусматривает, что перед тем, как наполнять его водой, нужно удалять весь воздух из мембраны. Первый раз жидкость закачивают внутрь его медленно, тонкой струей под слабым напором. Это необходимо для того, чтобы не допустить повреждения мембраны, поскольку она при хранении в магазине могла слегка деформироваться или слежаться.

Все эти нюансы на первый взгляд кажутся незначительными, но они могут оказать существенное влияние на работоспособность гидроаккумулятора. Важным процессом является настройка требуемой величины давления в резервуаре.

После наполнения емкости водой следует повторно измерить манометром давление воздуха. Чем меньше его окажется в гидробаке, тем ниже будет этот показатель и тем больший объем жидкости можно закачать.

Но чем меньше в аккумуляторе воздуха, тем ниже рабочее давление жидкости в месте ее выхода из емкости. Допустимая величина его снижения может быть равной 1 бару, если возникла потребность в наличии дополнительного объема для хранения воды. При этом наблюдается понижение напора потока в системе.

Если в напорном баке воздуха окажется недостаточно, мембранная вставка, наполненная водой, растянется и может достать до металлических стенок. Это не допустимо, поскольку в результате такого контакта резина начинает разрушаться и мембрану приходится менять.

После того, как емкость наполнена, произведена ее регулировка и сделано подключение к водоснабжающей системе, можно приступать к настройке реле давления. К нему обычно прилагают инструкцию, содержащую подробное описание порядка действий.

Если посмотреть под крышку корпуса, то там можно увидеть две регулировочные пружины. Та, что больше, позволяет выставлять величину минимального давления, при которой реле запускает насос, а тот начинает закачивать жидкость в энергоаккумулятор для воды. При помощи меньшей пружины настраивают разницу между верхним и нижним значением.

По мере того, как производится отбор воды из резервуара, давление начинает меняться. При достижении нижней величины замыкаются контакты реле, и включается насосное оборудование. В процессе настройки реле приходится несколько раз наполнять емкость и после этого ее опустошать. Как правило, разница между величиной давления включения и отключения равна около 2 бар.

В паспорте, прилагаемом к гидробаку, производитель указывает максимальное давление, на которое он рассчитан, но накачивать его до такого значения не имеет смысла. Дело в том, что при функционировании на пределе возможностей прибор быстрее изнашивается. Когда выполняется настройка реле давления, нужно учитывать, что разница между величинами давления отключения и воздуха в напорном баке должна составлять примерно 10%.

Выводы и полезное видео по теме

В этом видеоролике подробно рассмотрен принцип работы гидроаккумулятора:

Для расчета объема гидроаккумулятора можно использовать специальные программы-калькуляторы. Один из таких вариантов представлен в следующем видеоматериале:

Замена мембраны гидробака – процесс не слишком сложный. Он подробно рассмотрен в этом видеоролике:

Гидроаккумулятор – важная часть современной автономной системы водоснабжения. Конечно, это устройство сложнее и дороже, чем обычный накопительный бак.

Но все затраты полностью окупаются, поскольку при наличии гидробака и качество водопроводной воды лучше, и ресурс работы насосного оборудования значительно возрастает. Наконец, это просто удобно, потому что в водопроводе всегда есть стабильный напор воды, о котором заботится надежная автоматика.

Пишите, пожалуйста, комментарии, в расположенной ниже блок-форме. Задавайте вопросы по заинтересовавшим моментам в представленной информации, делитесь полезными сведениями, размещайте фотоснимки и советы. Возможно, ваши рекомендации будут полезны посетителям сайта.