Гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Для чего нужно рассчитывать объем гидробака

Как уже было сказано, основу любой станции составляет насос, который следует покупать, исходя из максимальной глубины источника водоснабжения и предполагаемого уровня потребления воды. Некоторые современные насосы обладают встроенным частотным преобразователем, который регулирует скорость подачи воды в зависимости от количества расходующих устройств и обеспечивает синхронность такой подачи. В таком случае целесообразно купить совсем маленький по объему мембранный бак, главное назначение которого будет заключаться в предупреждении гидравлических ударов (резких скачков давления воды, которые приводят к быстрому повреждению труб и смесителей). 

Но насосы с встроенным частотным преобразователем не каждому по карману, потому владельцы в большинстве случаев приобретают самые обычные насосы. Характерная черта обычного насоса — он начинает работу сразу с полной мощности

Именно этим и объясняется важность правильно выбранного объема гидробака. При небольшом объеме расширительный бак, после включения насоса, мгновенно заполнится водой, что скажется прямым образом на сроке службы насоса

С другой стороны, гидробак огромного объема будет способствовать застаиванию воды в нем. 

Многие владельцы решают приобрести гидроаккумулятор большого объема, чтобы гарантировать себе водный резерв на непредвиденный случай. Однако, нужно учитывать, что в гидробаке такой запас воды не особо значительный. Например, бак объемом около 100 литров будет содержать примерно 30 литров резервной воды. Соответственно, чтобы обеспечить себя достаточным количеством воды на случай аварии, нужен гидробак огромного объема, не менее 200 литров. Такая покупка обойдется совсем недешево. Поэтому, как отмечают профессионалы, для обеспечения себя водой на случай ее отключения разумнее купить специальную накопительную емкость. 

1 Назначение, устройство и принцип действия

Первоначально внесем ясность в терминах — гидробак и расширительный бак не есть одинаковые устройства. Гидроаккумулятор используется в системах водоснабжения частного дома, устроенных на подаче воде с помощью насоса из внешнего источника, тогда как расширительный бак устанавливается в системы отопления и горячего водоснабжения с целью стабилизации их давления и предотвращения возникновения гидроударов.

Рассмотрим основные функции гидробака в системах водоснабжения:

устройство предотвращает износ насоса из-за частого включения — поскольку в резервуаре постоянно содержится вода, насос будет запускаться только при его опустошении, что позитивным образом скажется на долговечности агрегата;
гидроаккумулятор снижает вероятность возникновения гидроударов в трубопроводе при включении насоса, также он поддерживает стабильное давление в системе, предотвращая колебания напора при одновременном использовании нескольких кранов;
бак обеспечивает постоянный запас воды, что особенно важно в загородных домах с проблемным электроснабжением.

Устройство гидробака состоит из непосредственно металлического резервуара и находящийся внутри него мембраны, которая разделяет емкость на две камеры — одна для воды, вторая для воздуха. Камера для воды выполнена из бутила — санитарно безопасной разновидности резины, хранящаяся в ней жидкость не контактирует с металлическими стенками бака. Подача и отвод воды происходит через два резьбовых патрубка, к которым подключаются трубопроводы, патрубки имеют идентичный диаметр.

За регулирования давления в камере для воздуха отвечает пневмоклапан. Гидроаккумуляторы большого объема (100 литров и выше) оснащены обратным клапаном, который нужен для стравливания воздуха из водяной камеры. Аналогичную функцию в небольших баках выполняет запорный кран. Стандартное давление воздуха в гидроаккумуляторе — 1.5-2 Бар.

1.1 Разновидности гидробаков и особенности их расчета

В зависимости от формы корпуса данное оборудование делится на два типа — гидроаккумулятор горизонтальный и вертикальный. Между ними имеется лишь одно конструктивное отличия — вертикальные баки объемом более 50 литров оснащены краном для стравливания воздуха, который накапливается в камере для воды и снижает эффективность работы устройства. В горизонтальных баках объемом 50-100 л кран расположен в торцевой части сбоку корпуса.

Во всех гидроаккумуляторах объемом менее 50 литров стравливание воздуха из водяной камеры происходит посредством полного слива воды. Выбор формы бака осуществляется исходя из размеров помещения, где он будет смонтирован. Никаких хитростей тут нет — брать нужно тот резервуар, который лучше впишется в отведенное для него место.

Более сложным является выбор бака по параметру производительности. Тут нужен расчет оборудования, который поможет определить его требуемый объем.

Расчет выполняется по формуле: O = K*Rmax*(Dmax + 1)*(Dmin+1)/(Dmax-Dmin) — (P + 1), в которой:

• K — коэффициент мощности подключенного к гидробаку насоса;
• Rmax — наибольший планируемый расход литров воды в минуту;
• Dmax — уровень давления воды в баке для выключения насоса (Бар);
• Dmin — граница давления воды для включения насоса (Бар);
• Р — давление воздуха в гидробаке (Бар).

Коэффициент насоса зависит от мощности его двигателя:

• мощность 0.55-1.5 кВт — коэффициент 0.2;
• 2-3 кВт — 0.375;
• 4-5.5 кВт — 0.625;
• 5-9 кВт — 0.875.

Расчет практически любых гидроаккумуляторов для бытовых стаций водоснабжения покажет, что необходимо использовать бак объемом 25-50 литров. Это оптимальный объем под большинство насосов для скважин и колодцев, которого будет достаточно для полноценного водоснабжения частного дома.

2 Схемы подключения и особенности монтажа

Выбор схемы подключения гидробака нужно осуществлять исходя из возложенных на него функций. Всего существует 3 схемы подключения:

1. Схема гидробак + повысительная станция. В данном случае гидроаккумулятор используется для стабилизации давления в системах с большим уровнем водопотребления.

Для подключения гидробака и его ввода в эксплуатацию вызывать специалистов не нужно, все можно сделать своими руками. На пол либо стену бак крепится с помощью анкеров, при этом обязательно нужно подкладывать под монтажную пластину прокладку из виброизоляционного материала. Подключение труб к патрубка накопительной емкости осуществляется через специальные гибкие переходники, которые идут с ним в комплекте.

После того, как монтаж бака закончен, выполняется его регулировка — первоначально нужно определить давление в гидроаккумуляторе, что можно сделать посредством обычного манометра. На корпусе бака вы найдете золотник, к которому присоединяется измерительный прибор. Нормальным уровнем давления считается 1.5 Бар, если его фактическая величина отличается, то необходимо подкачать воздух с помощью насоса.

Как уже было сказано, вода внутри емкости находится в резиновой «груше», окруженной воздухом. Чем больше в баке воздуха, тем сильнее груша сжимается и теряет свой максимальный размер. И наоборот — чем меньше воздуха, тем больше и вместительнее груша, но меньше давление подачи воды. Вы можете регулировать давление в пределах 1-2 Бар на свое усмотрение, добиваясь желаемого режима работы гидробака.

Также необходимо настроить реле давление. Под крышкой корпуса реле находится пара пружин (большая и малая). Изменение их положения позволяет задать минимальный и максимальный уровень давления, при котором станция будет включать насос. За минимальный уровень, при котором начинается подача воды, отвечает большая пружина. Малой пружиной задается требуемая разница давлений.

2.1 Неисправности и рекомендации по ремонту

Наиболее частой поломкой гидроаккумулятора является потеря герметичности между рабочими средами — водой и воздухом, что происходит вследствие износа либо повреждения резиновой мембраны (груши).

Причиной разгерметизации мембраны является износ резины, что происходит вследствие ее растягивания водой при недостаточном уровне давления воздуха резервуаре. Также ускоренный износ провоцирует ускоренная выкачка воды из бака — после полного опустошения мембрана сворачивается в плоский лист с сильно загнутыми краями.

Пытаться восстановить износившуюся мембрану своими руками бессмысленно, поскольку никакие латки не вернут ей полную герметичность. Потребуется купить новую мембрану, соответствующую размерами вашему баку, и заменить поврежденную деталь.

Алгоритм действий следующий:

1. Выполняется полный слив воды из бака и резервуар отсоединяется от трубопровода.
2. Выкручиваются болты, фиксирующие фланец на тыльной стороне емкости, также демонтируется гайка золотника подкачки воздуха.
3. Золотник проталкивается через отверстие внутрь бака, после чего мембрана изымается из корпуса.
4. Внутренняя полость бака, при необходимости, очищается от коррозии и отложений с помощью наждачки либо щетки по металлу.
5. Выполняется установка новой мембраны, продевается и фиксируется гайкой золотник.
6. Края мембраны разравниваются на горловине емкости, после чего монтируется фланец с равномерной затяжкой болтов.
7. После сборки в гидроаккумулятор закачивается расчетное количество воздуха и выжидается 12 часов, по истечению которых проверяется герметичность бака. Если потерь давления нет, устройство подключается к подающему трубопроводу.

Принцип подключения гидроаккумулятора

Сама система водоснабжения помимо гидробака включает реле давления, сам насос, клапан, фильтр, трубопровод, питание. Вы должны определить оптимальное положение гидроаккумулятора. Остальные элементы системы присоединяются с помощью штуцера. В нем должны быть 5 выходов разного диаметра для удобного и быстрого подключения составляющих для обвязки.

Именно штуцер считают основой для подсоединения гидроаккумулятора к погружному или поверхностному насосу. Сначала к баку крепят сам штуцер. Затем соединяют его с мономером и реле давления. В последнюю очередь присоединяют трубу и разводку. В обратном клапане накапливаются запасы воды.

Устанавливают насос по следующей схеме:

1. Погружное устройство погружаем под воду с учетом оптимального уровня и технических параметров насоса.
2. Фиксируем страховочный трос.
3. Объединяем между собой все комплектующие системы с помощью штуцера.
4. Настраиваем реле давления.

При настройках давления важно добиться оптимальных значений, которые обеспечат бесперебойную работу устройства. Когда все шаги выполнены, вы получите бесперебойную работу насоса с гидроаккумулятором.. Погружной насос должен будет перекачивать воду из источника на глубине в гидробак

В нем регулируются значения давления. При достижении максимальных показателей на реле, оборудование автоматически отключается. Поскольку в гидроаккумуляторе будет запас воды, вы можете использовать ее.

Погружной насос должен будет перекачивать воду из источника на глубине в гидробак. В нем регулируются значения давления. При достижении максимальных показателей на реле, оборудование автоматически отключается. Поскольку в гидроаккумуляторе будет запас воды, вы можете использовать ее.

Виды гидробаков для воды разделение по расположению и другим параметрам

Изложим этот раздел в табличной форме для удобства понимания:

Разделение	Обозначение	Особенности
Тип расположения	Горизонтальные	Объем таких резервуаров больше. Вертикальное расположение позволяет установку спускного клапана для воздуха сверху. Это облегчает обслуживание. Ограничением в установке служит только объем помещения.
Вертикальные	Компактные варианты, для сброса воздуха в которых устанавливается кран. Недостаток в том, что у некоторых моделей для спуска воздуха приходится полностью сливать воду, что не экономично.
Накопление энергии	Пневмонакопление	Мембранные, балонные или поршневые. Проблема возникает при износе перегородки – требуется дорогостоящий и трудозатратный ремонт.
Баллон или груша	Наиболее популярны. При износе груша меняется на новую самостоятельно, без привлечения профессионалов.
Механический накопитель	Грузовые или пружинные. Работа основывается на кинетической энергии. Довольно объемны, работают автономно.

Подключение гидроаккумулятора

Перед подключением гидроаккумулятора к системе необходимо измерить в нем давление. Этот параметр необходим для установки реле срабатывания датчика давления.

На заводе в баке устанавливается 1,5 Атм. Для этого можно использовать автомобильный манометр при отсутствии другого. Для замера этого параметра в нижней части гидробака (от 100 литров) есть специальный вход.

• При использовании насоса поверхностного типа, установите его около гидробака. Обратный клапан устанавливается на подающем воду трубопроводе.
• Установку всех устройств, необходимых для работы гидроаккумулятора лучше производить, используя для обвязки в схеме пятивыводной штуцер.
• Наличие выводов с разными диаметрами делает его использование незаменимым при установке гидроаккумулятора в водопроводной системе.

Пятивыводной штуцер

Но это необязательное требование. Кто-то любит делать все по старинке, используя фитинги и обрезки труб.

Схема подключения гидроаккумулятора к насосу и системе водоснабжения

Схема подключения

После установки гидроаккумулятора нужно установить оптимальное рабочее давление в системе водоснабжения и отрегулировать срабатывание реле. Нормальную работу бытовой техники обеспечивает давление 1,4-2,8 Атм. Для сохранения мембраны, давление в системе должно быть больше, чем в гидробаке на 0,1-0,2 Атм.

Например, если давление в гидробаке 1,5 Атм, то показатель этого параметра в системе водопровода должен быть не менее 1,6 Атм. Для регулировки реле используется это значение, оно оптимальное для водоснабжения небольшого одноэтажного коттеджа.

Если дом больше – два или три этажа, для него потребуется повысить давление в гидробаке, делая расчет оптимального давления с помощью формулы: V=(H+6)/10, где Н – значение самой высокой в доме точки водоразбора. Вставив его в формулу, можно узнать какое давление необходимо установит в гидробаке.

Вот основные моменты, которые надо учитывать при прокладывании трубопровода и монтаже гидроаккумулятора в домашний водопровод. Правильная установка – залог долгой и исправной работы всей системы водоснабжения.

Каким должно быть давление в гидроаккумуляторе

В одной части гидроаккумулятора 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 гидробаке 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).

Устройство и принцип работы

Рассмотрим более подробно, как устроено данное приспособление.

Гидроаккумулятор – это герметичная емкость из металла, внутри которой находится эластичная мембрана или баллон.

Между этими составляющими и стенками обшивки, благодаря закачанному в свободное пространство сжатому воздуху, создано давление определенной силы.

Вода не имеет точек соприкосновения с поверхностью корпуса.

Потому, что она располагается в специальном отсеке, который называется камера-мембрана.

Она изготовлена из резины под названием — бутил, которая не восприимчива к негативному влиянию болезнетворных кокков.

К тому же, этот материал соответствует санитарно-гигиеническим нормам, которые предъявляются к питьевой воде.

В отсеке для воздуха имеется пневмоклапан. Его предназначение заключается в регулировании давления.

Жидкость проникает в гидроаккумулятор, сквозь специальную присоединительную насадку с резьбовым соединением.

Устройство нужно монтировать таким манером, чтобы при необходимости проведения ремонтных или профилактических работ, его можно было быстро разобрать, при этом, не сливая воду из системы.

Сечения напорного патрубка и соединительного трубопровода, должны в точности соответствовать друг другу.

Таким образом, можно будет застраховаться от непредусмотренных гидравлических потерь в трубопроводной магистрали.

В мембранах расширительных бачков, объем которых 100 литров и более, вмонтирован специальный золотник, посредством которого, стравливают выделяемый из воды воздух (про автоматический кран Маевского прочитайте в этой статье).

В гидроаккумуляторах малого литража, такой клапан не предусмотрен.

Поэтому в отопительной системе, необходимо обустроить специальное устройство в виде тройника или крана, с помощью которого при необходимости, перекрывают главную магистраль системы.

Допустимое давление в воздушном клапане устройства – 2 атмосферы.

2

По виду накопления энергии интересующие нас устройства бывают с механическим и с пневматическим накопителем. Первые из указанных функционируют за счет кинетики пружины либо груза. Механические баки характеризуются большим количеством эксплуатационных недостатков (крупные геометрические размеры, высокая инерционность систем), поэтому для бытовых систем водоснабжения они не используются. При этом стоит заметить, что такие устройства не нуждаются в подзарядке и питании от внешних электроисточников.

Агрегаты с пневматическим накопителем более распространены. Они функционируют за счет сжатия воды под давлением газа (либо наоборот) и делятся на следующие виды: поршневые; с грушей или с баллоном; мембранные. Поршневые аппараты рекомендованы для случаев, когда требуется постоянно иметь достаточно большой запас воды (500–600 литров). Их стоимость невысока, но в частных жилищах такие установки эксплуатируются крайне редко.

Небольшие размеры имеют мембранные баки. Они удобны в применении. Их чаще всего используют для систем водоснабжения частных домостроений. Активно применяются и более простые баллонные агрегаты. Такие приспособления просты в монтаже (их установку можно произвести самостоятельно) и обслуживании (при необходимости любой домашний мастер без труда заменит резиновую грушу, вышедшую из строя, либо прохудившийся бак). Хотя потребность в ремонте баллонных гидроаккумуляторов возникает редко. Они по-настоящему долговечны и надежны в эксплуатации.

Мембранный бак для частного дома

По назначению накопительные баки подразделяются на такие типы:

• для систем отопления;
• для горячей воды;
• для холодной воды.

А по способу монтажа выделяют вертикальные и горизонтальные агрегаты. И первые, и вторые функционируют абсолютно одинаково. У вертикальных гидробаков объемом более 100 литров обычно имеется специальный клапан. Он дает возможность стравливать воздух из сети водоснабжения. Горизонтальные аппараты снабжаются отдельным креплением. К нему фиксируется наружный насос.

Также расширительные баки для различаются по своему объему. В продаже имеются и совсем маленькие агрегаты, рассчитанные на 2–5 литров, и настоящие гиганты на 500 и более литров. Для частных домов рекомендуется приобретать гидроаккумуляторы на 100 либо 80 л.

Что нужно знать об особенностях гидроаккумулятора

Чтобы нормально и стабильно работало водоснабжение, рассчитать объем гидроаккумулятора – одна из первых задач. Решить её правильно помогают знания о том, что представляет собой этот агрегат, как он функционирует и как его настроить на оптимальный режим.

Конструкция

Это металлический бак, внутри которого находится резиновый баллон (груша), в котором аккумулируется вода. Между стенками бака и баллона закачан воздух.

Гидробак оснащается фильтром и выводами для воды и воздуха. Как правило, штуцер для подключения к водопроводу ставится в нижней части емкости, а золотник с ниппелем для накачивания или стравливания воздуха в верхней. Но возможны и другие варианты конструкции.

Принципиальной разницы между двумя этими конструкциями нет

Единственное, на что стоит обратить внимание при выборе – на возможность замены внутренней мембраны своими руками в случае её износа

В этом отношении, бак с резиновой грушей предпочтительнее. Чтобы сменить её, достаточно снять фланец, удерживающий баллон в металлическом корпусе.

Назначение

Подобные резервуары устанавливают не только в системах водоснабжения. Используются они и в автономном теплоснабжении от котла с насосом (см. Твердотопливный котел на отопление и водоснабжение в вашем доме).

Важно знать, что баки для тепловых систем окрашиваются в красный цвет, а для водяных преимущественно в синий, но могут быть и другие варианты – зеленый, хромированный

Гидроаккумуляторы для систем тепло- и водоснабжения отличаются цветом

В чем разница между ними:

• В расширительном баке для тепломагистралей, установлена мембрана, изготовленная из технической резины, способной выдерживать высокие температуры. Конструкция обычно неразборная, поэтому при повреждении внутреннего резервуара менять приходится бак целиком.
• Баллон в водяных гидробаках, сделан из пищевой резины, не оказывающей негативного влияния на вкус и свойства питьевой воды. Конструкция может быть как со съемной, так и с фиксированной мембраной.

Материал внутреннего резервуара

Пищевая резина, как материал для изготовления мембраны, тоже может быть разной и отличаться составом, устойчивостью к высокой или низкой температуре, долговечностью.

• Натуральная каучуковая резина очень эластична, но обладает низкой стойкостью к диффузии воды. Она выдерживает температуру от 0 до +50 градусов.
• Искусственная бутиловая резина менее эластична, но более долговечна. Рабочий диапазон температур от -10 до +100 градусов.
• Искусственная этилен-пропиленовая резина самая долговечная и надежная. Если инструкция к гидроаккумулятору содержит сведения о том, что мембрана изготовлена из пищевой резины EPDM, то можете быть уверены, что прослужит она долго даже при очень интенсивной эксплуатации. Критические рабочие температуры -50 и +130 градусов.

Вывод: зачем использовать гидроаккумулятор в системе водоснабжения

В данном обзоре мы рассмотрели, зачем используют гидробаки для организации системы водоснабжения. За счет этого устройства вы сможете продлить срок работы водяного насоса и снизить уровень его износа. Также при перекачивании воды удается избежать гидроударов. Выделим ключевые особенности и задачи, с которыми справляется эта система:

Предотвращение износа насосов. Есть определенный запас воды, количество которой определяется объемом гидробака. Если насос не срабатывает, домовладельцы пользуются именно ресурсами из запаса. Поскольку каждый насос имеет свои технические параметры и определяется допустимое количество включений за единицу времени, гидроаккумулятор сможет предотвратить увеличенное количество манипуляций. Это влияет на срок эксплуатации насосного оборудования.
Контроль над давлением в системе. За счет гидроаккумулятора давление в системе распределяется равномерно, потребители получают горячую воду с нескольких источников даже при одновременном их включении.
Предотвращение гидроударов

Из-за них могут повреждаться трубопроводы, поэтому при включении насоса важно обеспечить защиту от гидроударов.
Запасы воды. Вам не придется использовать дополнительный резервуар для хранения воды

При включении насоса всегда будет определенное количество воды даже в неотложных ситуациях. При потреблении всей воды из резервуара запасы снова пополняются. И это происходит регулярно.

Исходя из вышеописанных особенностей, можно прийти к выводу о пользе и необходимости гидроаккумулятора в системе водоснабжения.