Как выбрать и установить гидроаккумулятор для систем водоснабжения, принцип работы

Гидроаккумуляторы для водоснабжения

Гидроаккумулятор – это емкость, аккумулирующая воду, с мембраной или грушой внутри, имеющая фильтр – обычно также внутри, разные трубы, вентили, механизмы и конструкции для обеспечения нормальной работоспособности водопровода снаружи.

У гидроаккумуляторов есть два типа конструкции — это мембранные и с резиновой грушей.

Причем мембрана и груша скрыты внутри гидроаккумулятора.

Мембрана, как правило, повторяет форму бака. Вода поступает в нее снизу. А снаружи мембрана окружена только воздухом.

Обычно вход для воды располагается внизу, а вход для воздуха наверху. Но иногда вход для воды может располагаться и сверху.

У гидроаккумуляторов с грушей вход устроен примерно также, но бывают модели, где вход для воды расположен сбоку бака, и все устройство получается горизонтального типа. Груша крепится с одной стороны, либо с двух концов, и обязательно к противоположным стенкам бака.

Настройка

Гидроаккумуляторы применяются, как в быту, так и в промышленности. Наиболее популярным среди этих устройств является пневмогидравлический аккумулятор, который представляет собой емкость со специальной эластичной мембраной, расположенной внутри аппарата. Указанный элемент предназначен для поддержания оптимального давления воды, которая находится в системе водоснабжения дома.

Гидроаккумуляторы чаща всего эксплуатируются, как составляющие автономных систем водообеспечения на дачных участках и в загородных домах.

Безусловно, одной атмосферы для наполнения резиновой емкости также будет достаточно. Но это спровоцирует изменение режима функционирования, которое связано с разным давлением. Во избежание подобных последствий, гидроаккумулятор, установленный на даче, должен быть подвергнут регулировке.

Перед тем, как приступить к настройке прибора, надо проверить давление воздуха. Для достижения этой цели подойдет банальный автомобильный манометр. Единственное требование — он должен иметь минимальное значение градуированной шкалы. Чтобы выполнить указанную задачу, требуется просто подключить манометр к золотнику гидроаккумулятора.

Далее, учитывая предпочтенный режим функционирования устройства, производится либо подкачка, либо спуск воздуха из бака

Во время данной операции важно внимательно следить за уровнем давления — оно должно оставаться в пределах от 1 и до 1,5 атмосферы, дабы исключить возможность повреждений

Реле давления можно настроить таким образом, чтобы оно включало и выключало насос при строго определенных значениях указанной величины. Регулировка связана с воздействием на пружинные регуляторы. Один из них, тот, который большой, фиксирует нижний предел давления, который определяет включение насоса. Второй, который поменьше, фиксирует разницу между верхней и нижней границами данной величины.

Когда все изменения будут завершены, выполняется подключение гидроаккумулятора непосредственно к функционирующей системе, после чего осуществляется его запуск.

Основные элементы системы автономного водоснабжения

Завершается регулировка следующими манипуляциями:

1. Во время работы насоса необходимо определить то значение давления, которое будет наиболее приемлемым в конкретном случае.
2. Выключить насос и посредством маленького регулятора уменьшать разницу границ давления до тех пор, пока не сработает реле.
3. Открыть кран и сливать, имеющуюся в системе, воду, наблюдая, при этом, за шкалой манометра. Как только включится насос, необходимо сразу же снять показания с манометра. Это значение является нижней границей уровня давления.
4. Посредством большого регулятора надо выставить нижнюю границу.
5. Подключить насос к сети и дождаться, пока давление поднимется до нужной отметки.
6. После этого настроить маленький регулятор.

Наряду с этим, существует вероятность, что придется отсоединять насос от сети в ручном режиме. Такая ситуация возможна при достижении устройством рабочего давления и при образовании в насосе такого напора, который превышает предельно допустимые нормы.

Следует учитывать, что необходимо очень внимательно сверять данные, полученные при использовании манометра и показатели, опубликованные в техническом паспорте самого гидроаккумулятора. Превышение значений рабочего, а также предельного давления категорически недопустимо.

Схемы установки

Схема водоснабжения частного дома с гидроаккумулятором – это несколько позиций, связанных с видом установленного насоса.

Погружной насос с гидроаккумулятором

Она из распространенных схем – это система, в которой используется погружной или скважинный насос. Если бы гидроаккумулятора в системе не было, то насосный агрегат включался бы сразу же, если в доме открывался любой и потребителей. То есть, автоматика срабатывала на падение давления на трассе. А это увеличение количества включений и отключений прибора, то есть, снижение срока его эксплуатации.

Понятно, что установленный гидробак для насосной станции эту проблему решает сразу же. К тому же он сглаживает давление в самой трубной сети. А для небольших локальных водопроводов это немаловажный фактор. Если говорить о выборе объема гидробака, то тут несколько критериев, и все они должны учитывать. Основной, конечно же, это необходимый объем воды. Другие: высота установки емкости, мощность насосного агрегата, его напор и частота включений.

Подключение скважинного насоса к гидроаккумулятору производится или через шланг, или через трубу. Чаще используется последний, хотя принципиальной разницы нет. Главное – надежное крепление и прочность самого трубопровода.

Схема водопровода с погружным насосом и гидробаком

Насосная станция

Вторая схема, не менее распространенная, кстати, сегодня все больше пользуется популярностью, это установка насосной станции. Это оборудование, в которое входит и гидроаккумулятор, и насос. Монтируют всю установку на поверхности недалеко от скважины или колодца, соединяя воду для водозабора с агрегатом шлангом или трубой.

Вообще, насосная станция с гидроаккумулятором – это компактность устройства при тех же технических характеристиках. Если загородный коттедж небольшой, то и сама станция будет маленькой, но выполнять будет функции огромной станции, которые используются в городских водопроводных сетях. Если перед ней установить дополнительно фильтр грубой и тонкой очистки, то вода из колодца или скважины будет всегда чистой. Кстати, отсутствие фильтров – это быстрое засорение самого накопительного бака. Внутри мембраны начнут осаждаться песок и грязь, что снизит ее объем.

Схема водоснабжения с насосной станцией

Другие схемы

Существуют и другие схемы насосной станции с гидроаккумуляторами, в которые добавляются различные сантехнические и бытовые устройства. К примеру, если в схеме водоснабжения дома устанавливается водонагреватель, который обеспечивает дом горячей водой, то гидроаккумулятор в этом случае будет выполнять дополнительно еще одну функцию. Он будет являться расширительным баков для этого нагревательного прибора.

То есть, при нагреве воды, она начнет расширяться. Излишки объема будут давить на стенки самого нагревательного элемента. Вот тут то и спасет его гидроаккумулятор, который часть воды примет в мембрану. Правда, здесь есть одно «НО». В такую схему надо устанавливать накопительный резервуар красного цвета, в нем устанавливается мембрана, которая может выдерживать большие температуры.

Основные функции гидроаккумулятора

Устройство в системе обеспечения дома водой гидроаккумулятора решает несколько важных проблем:

• Предохраняет насос от преждевременного износа. Запас воды в мембранном баке, позволяет включать насос, при открытии крана в водопроводе лишь в случае, когда запас воды в баке полностью исчезнет. Любой насос содержит определенную величину включений в час, а устройство гидроаккумулятора позволяет насосу иметь неиспользованные включения, что повышает срок его эксплуатации.
• Поддерживает постоянное давление в водопроводной системе, предохраняет от перепадов напора воды, которые могут, при одновременном открытии нескольких кранов, привести к резким колебаниям напора воды, например на кухне и в душе. Гидроаккумулятор(см.Гидроаккумулятор для скважины: виды оборудования и способы его использования) с такими неприятными ситуациями успешно справляется.
• Предохраняет от возникновения гидроударов, возникающих при включении насоса, которые могут нанести существенный вред трубопроводу.
• Поддерживает в системе запас воды, что позволяет пользоваться ею даже при отключении электричества. Особенно это актуально в загородных домах.

Виды и устройство гидроаккумуляторов

Прежде чем познакомиться с видами устройств нужно познакомиться с особенностями его конструкции. Она не отличается особой сложностью.

Устройство гидроаккумулятора насосной станции

Основными конструкционными элементами гидроаккумуляторов являются:

• Корпус, представляет собой герметичный баллон, способный выдерживать при постоянном режиме работы давление 1,5 – 5,6 атмосфер или до 10 атмосфер если нагрузка кратковременная.
• Мембраны. Это эластичная «груша», которая фиксируется у горловины баллона и размещается в его внутреннем пространстве. Только сквозь фланец с клапаном, закрепленными к горловине корпуса аккумулятора, может открываться доступ в мембрану.
• Ниппеля для переходника. Элемент врезан в корпус со стороны противоположной от горловины. Через ниппель в аккумулятор происходит закачка воздуха, занимающего все пространство, имеющееся между внешней поверхностью мембраны и внутренней полостью корпуса.

Помимо этого в конструкции накопителя имеются ножки и опорный кронштейн, служащие для монтажа насоса. Ножки привариваются внизу накопителя, а сверху размещается насос.Особенности конструкций позволяют сортамент накопителей разделить на такие их разновидности:

• Аккумулирующие баки для накопления холодной воды, используются в технических трубопроводах и для питья. В этом случае аккумуляторы для современных трубопроводов имеют лишь инертные мембраны, которые изготавливаются из каучука особого сорта.
• Аккумулирующие баки, для хранения горячей воды, используемые в системах горячего водоснабжения. В таких накопителях мембрана изготавливается из материала, устойчивого к высоким температурам.
• Аккумулирующие баки, используемые для систем отопления в замкнутой среде. Основным требованием, которое предъявляется к таким аккумуляторам, является присутствие в их конструкции мембраны, у которой высокая сопротивляемость к возникновению высокой температуре и давлению.

При этом мембраны аккумуляторов в системе для подачи горячей воды могут выдержать температуру до 90 градусов Цельсия, а элементы, которые служат для систем отопления, могут выдерживать до 110 градусов Цельсия.

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. При настройке реле нужно учитывать, что разница между величинами давления отключения и воздуха в напорном баке должна составлять примерно 10%.

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.

Воздушно-гидравлический аккумулятор

Воздушно-гидравлические аккумуляторы ( рис. 107) применяются при больших и часто повторяющихся расходах жидкости. Работа аккумулятора осуществляется следующим образом.
 

Воздушно-гидравлические аккумуляторы в отличие от грузовых применяются при больших и часто повторяющихся колебаниях расхода жидкости. При поступлении рабочей жидкости в баллон / давление сжатого воздуха в нем и в воздушных баллонах 2 несколько повышается.
 

Воздушно-гидравлические аккумуляторы в отличие от грузовых применяются при больших и часто повторяющихся колебаниях расхода жидкости. При поступлении рабочей жидкости в баллон 1 давление сжатого воздуха в нем и в воздушных баллонах 2 несколько повышается.
 

Грузовые и воздушно-гидравлические аккумуляторы служат для накопления рабочей жидкости под давлением и отдачи ее в период максимального потребления. Применение их значительно уменьшает производительность насосов, время их работы, а также обеспечивает минимальное падение давления в системе в период наибольшего расхода жидкости.
 

Баллоны воздушно-гидравлических аккумуляторов изготовляются в соответствии с действующими правилами Котлонадзора и должны иметь документацию, оформленную заводом-изготовителем совместно с органами Котлонадзора.
 

Баллоны воздушно-гидравлических аккумуляторов изготовляются в соответствии с действующими правилами Госгортехнадзо-ра я должны иметь соответствующую документацию, оформленную заводом-изготовителем совместно с органами Госгортехнад-зора.
 

Баллоны воздушно-гидравлических аккумуляторов изготовляются в соответствии с действующими правилами Котлонадзора и должны иметь документацию, оформленную заводом-изготовителем совместно с органами Котлонадзора.
 

В поршневых воздушно-гидравлических аккумуляторах имеют место механические, объемные и гидравлические потери, определяемые аналогично потерям в гидравлических прессах.
 

К достоинствам воздушно-гидравлических аккумуляторов относятся: спокойный режим работы; наличие большого водяного объема; возможность параллельной работы нескольких баллонов, соединяемых в батареи.
 

При работе воздушно-гидравлических аккумуляторов уровень жидкости в баллоне не должен превышать принятого верхнего предела уровня или опускаться ниже нижнего предела уровня. Контроль за уровнем рабочей жидкости и ее пополнением осуществляют контактным манометром типа Э КМ, ртутными коробками и другими устройствами.
 

Наибольшее распространение имеют воздушно-гидравлические аккумуляторы. На каждый отдельный баллон составляется специальная шнуровая книга и паспорт сосуда.
 

Ко второму классу относятся воздушно-гидравлические аккумуляторы, подразделяющиеся на поршневые и беспоршневые. В обоих типах давление поддерживается сжатым воздухом, подаваемым компрессором. В электродной промышленности применяются аккумуляторы беспоршневого типа.
 

Ввиду специфичности назначения баллонов, используемых в воздушно-гидравлических аккумуляторах, они снабжаются достаточным количеством подводов для сжатого воздуха.
 

Рабочий ход ( деформация металла) производится при подаче в рабочий цилиндр воды высокого давления из воздушно-гидравлического аккумулятора ( сети высокого давления), которая давит на плунжер, а последний на подвижную поперечину и верхний боек, благодаря чему производится деформация заготовки.
 

Правила установки

Начнем с того, что устройство гидроаккумулятора насосной станции таково, что этот прибор постоянно находится в работе. Мембрана все время в динамическом движении

Поэтому очень важно правильно произвести монтаж агрегата, где основное требование – это надежность крепления. Все дело в вибрации прибора, от которого могут ослабнуть стыки соединений

Правильный монтаж

Поэтому есть определенные правила, которые надо соблюдать строго.

• Монтаж прибора делается только на резиновые прокладки. Они сглаживают вибрацию.
• Идеально, если соединение насосной станции с трубопроводами проводить гибкими переходниками. Это на тот случай, если вибрация все-таки появилась.
• Нельзя соединять станцию с водозабором трубой, у которой сечение меньше, чем входной патрубок. Это увеличит скорость прохождения воды, что отразиться на эффективной работе всей системы.
• Перед первым вводом воды в мембрану рекомендуется из нее полностью удалить воздух.
• Первую закачку надо производить очень медленно. Есть вероятность, что мембрана от долгого стояния без работы слиплась по внутренним стенкам. Резкий напор и большой объем воды могут повредить ее, а это преждевременный ремонт и никому не нужные затраты.
• Место монтажа должно быть свободным, потому что одно из основных требований – это свободный проход к оборудованию для обслуживания и ремонта.

Понимая, как работают гидроаккумуляторы для водоснабжения (их устройство), необходимо еще правильно с ними обращаться. К примеру, если прибор долго не работает и стоит в магазине, то воздух, который закачан на заводе для создания давления в водопроводе, может дать утечку, что снизит его давление. Производитель обычно закачивает его под давлением 1,5 атм.

Для этого надо снять с задней стороны пластмассовый колпачок. Под ним расположен обычный ниппель, используемый в шинах автомобиля. А уже через него автомобильным манометром можно сделать замер.

Ниппель для замера давления

Измеренное давление может привести к двум заключениям. К примеру, оказалось 1 атм. В принципе, этого достаточно, чтобы создать напор внутри водопроводной сети. Зато в такой накопительный бак для насосной станции больше помещается воды. Правда, присутствует вероятность, что мембрана будет дотрагиваться до стенок резервуара, что нежелательно. Если увеличить давление до максимума, то напор будет больше, но воды меньше. Теперь каждый должен решить, что выбрать.

Итак, подводя итог, необходимо сказать, что гидравлический ресивер для насосной станции – это решение большой проблемы, которую создают электрические сети за городом. Установив его, можно с уверенностью говорить о полноценной постоянно работающей водопроводной системе. Пусть она небольшая, но она будет постоянно поставлять воду в необходимом количестве в загородный дом. Правда, все будет зависеть от объема самого гидроаккумулятора.