Гидроаккумулятор для систем водоснабжения что это такое

Содержание

Устройство и принцип работы гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор представляет собой расширительный бак для водоснабжения, выполняющий одновременно несколько задач. Принципиально гидроаккумулятор представляет собой емкость, разделенную эластичной мембраной на две части — для воздуха и воды. Давление воздуха в воздушной полости составляет 1,5-2,0 бар. Вода, поступающая в емкость, увеличивает объем заполнения, растягивая мембрану. Давление при этом в воздушной полости бака растет. При достижении определенного давления срабатывает автоматика отключения питательного насоса. При открытии водяного крана, т.е. при падении давления в сети, воздух выдавливает воду из гидроаккумулятора в сеть, восполняя потери объема и компенсируя падение давления воды. В системе таким образом поддерживается давление при отключенном насосе, гидравлические удары при включении насоса смягчаются, а система в целом обладает дополнительным запасом воды.

В рабочем состоянии в гидроаккумуляторе всегда находятся вода и воздух. Давление воздуха в воздушной полости установки может со временем снижаться, поэтому следует раз в год проверять его в гидробаке после полного удаления воды. При недостаточном давлении воздух можно подкачать обычным ручным насосом через ниппель. Полностью водой гидроаккумулятор заполнить не удастся, а максимальный объем воды зависит от нескольких факторов:

формы и объема гидроаккумулятора;
начального давления воздуха;
эластичности диафрагмы;
уровней установки реле давления на включение и отключение насоса.

Гидроаккумуляторы используются с системах водоснабжения как жилых, так и производственных зданий

Для чего нужен гидроаккумулятор

Перечислим все функции гидроаккумулятора:

поддержание давления в системе при отключенном насосе;
создание резерва определенного объема воды (накопительный бак);
исключение необходимости частого включения и выключения насоса;
компенсация объема воды во время пикового потребления;
нивелирования гидравлических ударов в системе при включении насоса.

Устанавливать гидроаккумулятор нужно как можно ближе к насосу. Если используется два гидроаккумулятора, то располагать их следует рядом, чтобы было обеспечено равномерное давление и заполнение обеих емкостей.

Какой нужен гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Из всех существующих видов гидроаккумуляторов для водоснабжения подробно рассмотрим работу двух, которые обычно используются в системах водопровода индивидуальных домов.

Баллонные гидроаккумуляторы

Представляют с собой толстостенную емкость, внутри которой находится эластичный баллон из каучука, заполненный водой. Пространство между баллоном и стенками емкости заполнено воздухом под определенным давлением. При наполнении баллона давление воздуха внутри бака растет, при падении давления воды в сети (открытии крана) воздух «выдавливает» воду из из баллона, восполняя недостаток ее в системе. Общее давление при этом в системе падает, но постепенно, «сглаживая» резкие перепады давления между включениями насоса.

Мембранные гидроаккумуляторы

Принцип действия такого устройства аналогичен баллонному. Разница только в конструкции: мембранный бак разделен на две части, между которыми установлена эластичная герметичная мембрана. Одна часть емкости заполнена водой, другая — воздухом. При заполнении емкости давление воздуха растет, при падении давления сжатый воздух «выдавливает» воду в систему.

Какой гидроаккумулятор покупать для частного дома

Из двух видов гидроаккумуляторов при выборе рекомендуем остановиться на установке баллонного типа. Вода в ней соприкасается с каучуковой стенкой, в отличие от мембранных моделей, у которых возможна коррозия металлической стенки и загрязнение воды

Для достаточного запаса воды в случае отключения электроэнергии нужен гидробак соответствующей рабочей емкости. Выпускаются гидроаккумуляторы вертикального и горизонтального типов. Первые удобны для установки в стесненных условиях.

Выбор гидроаккумуляторов в торговой сети сейчас большой. Купить гидроаккумулятор можно в специализированном строительном супермаркете или торговой компании. Цены зависят от производителя, объема и типа оборудования. В интернете можно найти множество видеоматериалов, рассказывающих о различных типах гидроаккумуляторов. В конце статьи вы найдете подробное видео на эту тему.

Как выбрать объем гидроаккумулятора

Если с выбором конструкции и вида аккумулятора по форме все ясно, то главная характеристика гидробака — его объем — требует подробного разъяснения. В сети есть сложные математические вычисления требуемой емкости гидроаккумулятора, но мы обойдемся простыми рекомендациями, основанными на выводах расчетов и опыте эксплуатации подобного оборудования:

гидроаккумулятор с объемом бака 20-24 л подойдет для 3 человек, проживающих в доме, и производительности насоса до 2 м3/ч;
гидроаккумулятор с объемом бака 50-60 л достаточен для 4 — 8 жильцов и производительности насоса до 3,5 м3/ч;
гидроаккумулятор объемом 100 л и более — для 10 и более проживающих и производительности насоса от 5 м3/ч.

Рассмотрим несколько наиболее важных функций гидроаккумулятора с выбором подходящего по объему оборудования. Гидробаки для систем водоснабжения должны обеспечивать:

Оптимальный режим работы насоса

Для того, чтобы насос подачи воды не включался часто (оптимальным считается не чаще 1 раза в час), по производительности насоса можно рассчитать требуемый объем гидроаккумулятора. При объеме водяной полости в 50% от общего, в большинстве случаев домовладельцев вполне устраивает гидроаккумулятор на 60 — 80 л.

Оптимальное давление в сети

Важная характеристика гидроаккумулятора — поддержания нормального давления в сети. Для этих целей достаточно минимального объема гидроаккумулятора в 24 л с установкой его вблизи насоса.

Резервный запас воды

Проблема создания резервного запаса воды возникает, как правило, в местах частого отключения электроэнергии. Насос при этом часто останавливается, что отрицательно влияет на его работу. Решением проблемы здесь может быть установка гидроаккумулятора объемом 100 л и более, полезный объем накопительной емкости которого составляет до 50% общего.

Какой должен быть расширительный бак у гидроаккумулятора

Говоря о расширительном бачке гидроаккумулятора, не следует путать его с расширительным бачком систем отопления и горячего водоснабжения. Оборудование внешне очень похоже. Принципиальное отличие в том, что отопительные расширительные бачки служат для компенсации температурного расширения теплоносителя.

Рабочее давление — одна из главных характеристик гидроаккумулятора. Это давление в пустой емкости без воды, а его значение указано на корпусе гидробака. Указанное давление не должно быть ниже давления высоты жидкости в водоснабжении дома. При высоте системы в 10 м давление будет составлять 1 бар.

Давление при пуске насоса должно превышать давление в расширительном бачке водоснабжения более, чем на 0,5 бар. Для наиболее эффективной работы системы разница должна составлять 1,5 — 3,0 бар.

Максимальное давление в баке не должно быть меньше максимального давления системы при выходе из строя реле. Поэтому максимальное давление емкостей составляет обычно 10 бар.

Выводы: какой гидроаккумулятор лучше всего

Кроме технических критериев выбора, рассмотренных выше, приведем еще несколько соображений, касающихся качества материалов гидроаккумулятора.

Съемный фланец в баллоне выполнен обычно из нержавеющей или оцинкованной стали. При покупке следует обязательно обратить на это внимание. Если со временем не обойтись без замены фланца, уточните, где и за сколько его можно будет купить.
Если водопроводная вода предназначена для питья, нужно убедиться в безопасности для здоровья материала, из которого сделана «груша» гидроаккумулятора. Известные производители гарантируют качество материала, чего нельзя сказать о небольших малоизвестных компаниях. Правда, это не имеет значения, если такую воду пить не предполагается.
В остальном выбор делается на основании конкретных условий эксплуатации: необходимого объема воды, давления, оптимальной работы насоса, необходимого резерва воды на случай аварийных отключений, условий монтажа.

Гидроаккумулятор, он же накопительный, напорный или расширительный бак — необходимый элемент для закрытой системы водоснабжения в любом частном доме. Чтобы правильно подобрать и использовать такой накопитель, не помешает изучить принцип работы гидроаккумулятора, виды, причины поломок и способы их устранения. Кроме того, не помешает разобраться, чем отличаются баки красного и синего цвета.

Как устроен и работает гидроаккумулятор?

Гидроаккумуляторы нередко называют мембранными баками, поскольку внутри у такого устройства находится специальная резиновая прокладка — мембрана. Она делит емкость на две части. С одной стороны от мембраны находится вода, с другой — воздух или интертный газ. Также гидробак обычно снабжен отверстием для подачи воды и манометром, который отражает давление воздуха.

Вода подается в систему водоснабжения с помощью насоса и закачивается в бак. В результате давление газа в гидроаккумуляторе с автоматикой возрастает. Когда оно достигает предельно допустимого значения, система автоматического управления отключает насос и подача воды прекращается.

Постепенно вода из бака расходуется. Давление понижается, достигает минимального заданного предела, после чего система автоматического управления включает насос. Вода поступает в бак, пока давление не достигнет установленного значения, насос отключается и т. д.

Для чего необходим такой накопитель?

При наличии гидробака цикл включения-отключения насоса происходит только при необходимости наполнить бак достаточным запасом воды. Если бы гидроаккумулятора не было, насос включался бы каждый раз, когда кто-то из домочадцев открывает кран. Наличие накопительного бака в системе позволяет:

значительно увеличить срок эксплуатации скважинного насоса;
предупредить вред от возможных гидроударов в системе;
поддерживать в системе определенное давление;
предотвратить поломки элементов системы водоснабжения и сантехнического оборудования.

Очевидно, что гидроаккумуляторы для водоснабжения закрытого типа просто необходимы. О роли накопительного бака в системе водоснабжения подробно рассказано в следующем видеоматериале:

Виды мембранных баков и их особенности

Различают вертикальные и горизонтальные гидробаки, которые по разному крепятся в месте установке. Есть еще один важный момент. В той части гидробака, которая содержит воду, со временем может накапливаться небольшое количество воздуха. Этот воздух следует периодически удалять, чтобы в систему не попали довольно опасные для нее воздушные пробки. В вертикальных емкостях воздух скапливается вверху и для его отведения используется специальный ниппель.

С горизонтальными гидробаками все несколько сложнее. Для стравливания скопившегося воздуха здесь понадобится не только ниппель, но и шаровой кран, а также канализационный слив.

Владельцам небольших гидробаков, емкость которых составляет менее 100 л, необходимо избавляться от избытка воздуха иначе. Для этого следует:

Отключить электропитание.
Открыть кран смесителя.
Дождаться, пока бак опустеет.
Закрыть кран.
Подключить систему к электропитанию, чтобы бак снова наполнился.

Избыточный воздух выйдет вместе с водой. Эту процедуру следует проделывать не реже одного раза в месяц.

Производители предлагают гидробаки красного и синего цвета, а также бесцветные. Синие устройства предназначены для использования в системе холодного водоснабжения. Для изготовления мембраны в таких баках используют пищевую резину, безопасную для здоровья людей. Красные гидробаки предназначены для систем отопления и горячего водоснабжения. Их для холодной воды использовать не рекомендуется, поскольку мембрана в таких баках изготовлена из другой резины. Кроме того, рабочий порог давления у синих гидробаков выше и достигает 8 Bar.

Обычно вода поступает в накопитель снизу, а сверху, как уже отмечалось, находится ниппель, через который отводят воздух. Поэтому в каждом устройстве имеется два резьбовых соединения (обычно дюймовые или в полдюйма), которые не следует путать. На верхний ниппель нередко устанавливают автоматическое устройство для отведения воздуха.

Иногда бывают ситуации, когда вода подается в гидробак сверху. Считается, что в этом случае автоматическое отведение воздуха не понадобится. Но следует позаботиться о фильтре, чтобы в систему не попадали частички песка или другие загрязнения.

Обратите внимание! Потребителю предлагают самые разнообразные модели гидробаков зарубежного и отечественного производства. Не все импортные устройства адаптированы для российской системы водоснабжения, что заметно снижает сроки их бесперебойной эксплуатации. Как показала практика, отечественные гидробаки высокого качества служат дольше.

Причины поломок и способы их устранения

Самая уязвимая часть гидробака — резиновая мембрана. В процессе эксплуатации она постоянно подвергается растягиванию, а затем сокращается. Постепенно резина теряет эластичность и разрывается. О возникновении проблем с гидробаком могут свидетельствовать следующие симптомы:
вода поступает из системы небольшими порциями при высоком давлении, кран как-будто «плюется» водой;
стрелка манометра резко достигает больших значений и затем сразу же снижается до нуля.

Чтобы убедиться в том, что мембрана порвана, необходимо нажать на золотник ниппеля, чтобы выпустить воздух из накопительного бака и определить какое давление воздуха имеется в гидроаккумуляторе. Если при этом стрелка манометра сразу же пойдет вниз, значит воздуха, который обеспечивает необходимое давление, в гидробаке осталось очень мало. Необходимо полностью стравить воздух, если после этого из золотника потечет вода, значит мембрана точно порвана, необходим ремонт. Если же вода не пошла, мембрана цела, а воздух уходит из емкости через появившиеся щели, неисправные соединения или золотник.

О проблемах с гидробаком в системе горячего водоснабжения может свидетельствовать небольшая течь, которая появляется у предохранительного клапана водонагревателя. Действовать следует точно также: нажать на ниппель золотнитка, оценить количество воздуха, стравить его полностью и по наличию или отсутствию воды определить, цела ли мембрана гидробака.

Заменить мембрану в гидробаке не так уж сложно, кроме того, это значительно дешевле, чем ставить новое устройство. Для ремонта понадобится:

Приобрести новую мембрану, точно соответствующую порванной.
Аккуратно разобрать гидробак, отвинтив соединительные болты.
Вынуть порванную мембрану.
Установить на ее место новую мембрану.
Собрать гидробак.
Равномерно затянуть все болты.

Главная опасность при этом состоит в том, что неумелое обращение с устройством может привести к соскальзыванию края мембраны внутрь металлического корпуса. В результате работу придется переделывать. Чтобы этого не случилось, рекомендуется затягивать соединительные болты постепенно, чтобы обеспечить равномерное натяжение мембраны. Проблемы возникают, когда один болт полностью затянут и только после этого начинают работу со следующим. Край мембраны при этом смещается и может соскользнуть.

Еще одна ошибка — использование герметика в местах соединений. Применение таких составов приводит к уменьшению трения между резиной и металлом. В результате край мембраны смещается, а плотность соединения уменьшается, что в будущем может вызвать протечку воды.

Гидробаки в системах индивидуального водоснабжения выполняют сразу несколько важных функций. Чтобы все они нормально работали, важно правильно подобрать этот агрегат, учитывая множество исходных данных. Например, максимальный расход воды при одновременном пользовании несколькими приборами, рекомендованное количество включений насоса в час и других.

Поэтому знать, какой гидроаккумулятор для систем водоснабжения лучше выбрать, должен каждый владелец загородного дома. О параметрах выбора, основанных на конструкции и принципе действия этого устройства, и поговорим ниже.

Зачем нужен гидроаккумулятор

Есть несколько причин, которые заставляют нас использовать гидроаккумулятор для снабжения водой загородного дома из автономного источника с помощью насоса. Вернее, заставить вас никто не может, но преимуществ это устройство дает немало, и не воспользоваться ими было бы глупо.

Возможность поддержания давления воды в системе на определенном уровне даже при неработающем насосе;
Возможность накапливать некий объем жидкости, и использовать её при отключении электроэнергии или поломке насоса;
Возможность гасить избыточное давление в водопроводной системе и предотвращать разрушительные последствия гидроударов (см. Гидроудар в системе водоснабжения: отчего возникает и как избежать);
Возможность не давать насосу включаться при каждом открытии водоразборного крана.

Обратите внимание. Любой насос рассчитан на определенное количество циклов включений и отключений в единицу времени. Если таких циклов будет больше, техника быстро исчерпает свой ресурс и выйдет из строя. А гидробак сокращает количество циклов, продлевая тем самым срок службы насоса.

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.

Обратите внимание. В некоторых моделях, баллон заменяет диафрагма (мембрана), разделяющая внутренний объем бака на две полости – воздушную и водяную.

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.

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.

Для справки. Баки с фиксированной мембраной стоят дешевле и обладают большим запасом прочности, но, в случае появления дефектов на резине, они подлежат замене. Тогда как гидроаккумуляторы со сменной мембраной или баллоном дороже, но при их повреждении достаточно поменять только внутренний резервуар.

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.

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.

Это важно! Имейте в виду, что общий объем гидроаккумулятора и максимальный объем воды в нем далеко не равны. Вода занимает только примерно треть внутреннего пространства резервуара.

По формуле минимального рекомендуемого объема

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

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.

Совет. Перепад между максимальным и минимальным значениями должен составлять 1-1,5 атм. А начальное давление Pвозд должно быть на 10-20% меньше, чем Pmin.

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.

Форма, габариты

Возможно, для вас может иметь значение форма бака – вертикальная или горизонтальная. Например, если место для его установки ограничено по площади или высоте.

Кроме того при использовании резервуара большого объема убедитесь заранее, что по своим габаритам он элементарно пройдет в дверной проем или выберите другую модель. Сделать это несложно, так как выбор гидроаккумуляторов от разных производителей на нашем рынке довольно большой.

Заключение

Теперь вы имеете представление, как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения. Видео в этой статье тоже поможет произвести нужные расчеты и определиться. Если же вам не хочется глубоко вникать в этот вопрос, или вы не надеетесь на собственные знания, обратитесь к специалисту по водоснабжению.