Как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения — модели и технические характеристики

Схема подключения гидроаккумулятора для систем водоснабжения

Способ подключения ГА будет зависеть от особенностей и назначения насосной станции. Рассмотрим три варианта.

Вариант 1

Насос подает воду из колодца, скважины или накопительной емкости, при этом организовано только холодное водоснабжение.

В этом случае ГА устанавливается внутри дома в любом удобном месте.

Обычно его, реле давления и манометр подключают с помощью пятивыводного штуцера — отрезка трубы с тремя отводами, который врезается в водопровод.

Чтобы обезопасить ГА от вибраций, к штуцеру его присоединяют гибким переходником. Для проверки давления в воздушной камере, а также для удаления воздуха, скопившегося в камере для воды, ГА необходимо периодически опорожнять. Воду можно сливать через любой водопроводный кран, но для удобства сливной вентиль можно через тройник врезать в подводящий трубопровод где-нибудь поблизости от резервуара.

Вариант 2

Дом подключен к централизованному водопроводу, а насосная станция используется для повышения давления. При таком способе применения станции ГА подключают перед насосом.

В данном случае он призван компенсировать снижение давления во внешней магистрали в момент запуска электродвигателя. При такой схеме подключения объем ГА определяется мощностью насоса и величины скачков давления во внешней сети.

Монтаж гидроаккумулятора — схема

Вариант 3

К водопроводу подключен накопительный водонагреватель. ГА следует подключать до бойлера. В этом варианте он может использоваться для компенсации увеличения объема воды в нагревателе, обусловленного температурным расширением.

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

Насосная станция с гидроаккумулятором

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.

Принцип работы гидробака достаточно прост. Первоначально насос закачивает в бак воду, и когда накопительная емкость заполняется, реле давления фиксирует это и отключает насос, прекращая подачу. Далее по мере использования резерва воды реле определяет понижение давления, включает насос и цикл повторяется.

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.

Разновидности гидроаккумуляторов

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.

Брать гидроаккумулятор большего объема (75 и 100 л) имеет смысл при частом и длительном отключении энергоснабжения дома, когда нужен серьезный запас питьевой воды. В обычных условиях покупать бак «с запасом» бессмысленно, так как неиспользуемая вода в нем будет застаиваться и терять свои вкусовые качества.

Выбор

Зачастую возникает вопрос, как подобрать гидроаккумулятор, учитывая способ его расположения. Вертикальные экземпляры объемом от 50 л имеют специальный клапан для стравливания. В них воздух собирается вверху, поэтому это делать удобнее и эффективнее. Горизонтальные для этого оборудованы дополнительным трубопроводом с ниппелем, сливом, шаровым краном. Процедура менее эффективная и немного сложнее.

Если же оборудование маленькой вместимости, то не имеет значения, какой гидроаккумулятор выбрать – оба вида имеют отдельный трубопровод, и чтобы избавиться от воздуха нужно полностью их опорожнять

В прилагаемой инструкции есть таблицы с данными, которые проинформируют, как выбрать гидроаккумулятор с нужными техническими возможностями для используемого количества воды и высоты труб.

Определение нужного объема

Частота включений, мощность нагнетателя, почасовой расход ресурсов, высота установки – факторы, имеющие значение для выбора ГА с требуемым количеством места внутри. Действует правило: лучше взять больше, чем меньше, ведь чем реже будет включаться помпа, тем лучше. Главное, уложиться в минимальные требования трубопровода. Настройка гидроаккумулятора проводится с учетом того, что его полезная вместимость составляет от 30 до 50% внутреннего пространства.

Расчет объема гидроаккумулятора учитывает следующие примеры:

• для разгрузки погружной помпы, уменьшения частоты ее включений (рекомендуемое количество около 30 в час) и для требуемой производительности 40 л/мин. рекомендуемый объем гидроаккумулятора – 70 – 80 л и больше
• только для поддержания напора и компенсации пиковых нагрузок достаточно будет самых маленьких размеров на 25 – 40 л
• с 25 – 40 л будет нормально работать схема с 4 единиц (умывальник, ванна, душ, водонагреватель) и потребностей 2 человек. Еще один пример: для двух туалетов, мойки, душа, умывальника с суммарным потреблением 20 л/мин будет достаточно 50 – 80 л, что должно удовлетворить 3 – 4 чел.
• для формирования резерва с обеспечением работы источника при отключении питания потребуется от 80 – 100 л и больше

Давление

Агрегат с нужным показателем выбирают, учитывая гидростатический натиск, определяемый высотой, на которую подается вода. На дом с высотой труб 10 м будет достаточно агрегата, возможности которого 1,5 – 2 бар. Если он установлен на первом этаже, в подвале или цоколе, то прибавляют еще 1 бар, необходимый для перекачивания на этот уровень.

Рекомендации как выбрать гидроаккумулятор и как должна осуществляться регулировка:

• рабочий показатель не должен быть ниже, чем у насоса при старте. При этом минимальная разница должна быть от 0,5, а максимальная – в среднем 2 бара
• при слабом напоре вода не дойдет до верхнего этажа. При значительном превышении нормы – бак будет постоянно пустой
• для стандартного двухэтажного дома подойдет емкость с минимальной мощностью в 1,5 и максимальной – до 4,5 бара
• расчет гидроаккумулятора должен учитывать, что если оборудование используют с погружным насосом, то показатель должен быть меньше нижней границы давления в нем на 10%
• для обычной бытовой техники необходимо 1,5 – 2,8 атм. Сила выталкивания должна быть немного меньше, чем в системе (на 0,1 – 0,2 атм) – так внутренняя мембрана не порвется

Производители стандартно устанавливают 1,5 бар, но значение может быть иное, поэтому перед подключением проверка манометром обязательная. Его подключают к ниппелю устройства. Если требуется иной показатель, то делают это обычным велосипедным насосом, принцип такой: воздух выкачивается – сила выталкивания падает, закачивается – увеличивается.

Выбор гидроаккумулятора будет удачным, если соблюдать следующие правила:

• чем чаще включается насос, тем большая емкость рекомендуется – для среднестатистической семьи из 3 – 4 человек подойдет 50 – 80 л
• чем больше, тем лучше, но учтите, что неиспользуемая вода застаивается
• чем вместительнее устройство, тем меньшая частота включения насоса, что повысит срок его службы. Это касается и груши, поскольку она будет реже сжиматься
• металл фланца для подключения должен быть из оцинкованной стали толще 1 мм или из нержавейки, так деталь прослужит дольше

Тип гидробака – мембранный или баллон

Первое, с чего стоит начать – определить тип необходимого гидробака. Бывают они двух видов: мембранные и баллонные. Для чего служит каждый вид, а также плюсы и минусы устройств показаны в таблице ниже.

Если делаете ремонт, кроме гидробака вам понадобится и газовая колонка, читайте о ней здесь: 9 важных вопросов при выборе газовой колонки

Как подключить гидроаккумулятор

Специалисты рекомендуют поручить установку гидроаккумулятора профессионалам, так как здесь важно правильно рассчитать давление и возможные перепады, подобрать трубы с соответствующим сечением. Причем все необходимые замеры лучше выполнить на этапе строительства

Ошибки при монтаже могут не только повредить новый гидроаккумулятор, но и работе всей системе водоснабжения. Кроме того, производитель аннулирует гарантийный срок в случае монтажа непрофильными мастерами. В целом, алгоритм подключения прибора следующий:

Установка оборудования на ровную поверхность с резиновыми подкладками под ножки для минимизирования вибрации.
Какое должно быть давление внутри бака? По умолчанию, производитель устанавливает 1,5 бара, но в процессе хранения возможны утечки. При любых отклонениях, обнаруженных при помощи манометра, стоит провести корректировку, подкачивая воздух или стравите его. Давление в воздушной камере, по совету специалистов, выставляется на 10% ниже, чем в мембране в момент включения насоса.
Подключение к водопроводу и тестовое заполнение водой. Первая порция воды должна поступать медленно, чтобы не повредить мембрану. Далее стоит следовать описанию конкретной модели, сверяясь с рекомендуемыми показаниями давления

Во время тестирования важно иметь возможность отключить насос вручную, чтобы предотвратить превышение предельных значений и вовремя произвести корректировку всех показателей.
Настройка реле определяет момент включения и выключения насоса при определенной заполняемости мембраны. При помощи инструмента подкручиваются гайки реле (группы Р и дельта Р) и производится необходимая настройка, а потом и тестирование.
Следующий этап — непосредственное заполнение водой и эксплуатация.

Гидробак может быть подключен в составе насосной станции, совместно с водонагревателем и по другим схемам. В каждом конкретном случае стоит прибегнуть к опытным мастерам по системам водоснабжения. Тогда накопительный бак будет установлен точно в том месте, где его расположение будет максимально эффективным.

Определение параметров бака

В большинстве случаев включений, гидробаки для водоснабжения устанавливают по принципу: чем больше объем, тем лучше. Но слишком большой объем не всегда оправдан: гидробак займет много полезного места, вода в нем будет застаиваться, и если перебои с электроэнергией бывают очень редко, в нем просто нет необходимости. Слишком маленький гидробак также неэффективен – если используется мощный насос, то он будет часто включаться и выключаться и быстро выйдет из строя. Если возникает ситуация, когда пространство для монтажа ограничено или финансовые средства не позволяют приобрести накопительный бак большой емкости – можно рассчитать его минимальный объем по приведенной ниже формуле.

Рис. 6 Как правильно в системе водоснабжения рассчитать объем гидробака

Еще один метод вычислений – расчет необходимого объема гидробака по мощности используемого электронасоса.

В последнее время на рынке появились современные высокотехнологичные электронасосы с плавным пуском и остановкой, частотным регулированием скорости вращения рабочих колес в зависимости от водопотребления. В этом случае необходимость в гидравлическом баке с большим объемом отпадает – плавный пуск и регулировка не вызывают гидроударов, как в системах с обычными электронасосами. Автоматические блоки управления высокотехнологичных устройств с частотным управлением имеют встроенный гидробак очень маленького объема, рассчитанный на свою насосную группу.

Рис.7 Таблица рассчитанных значений давления и объема гидробака в зависимости от режимов работы поставляющей воду линии

Виды гидробаков для систем водоснабжения

Имеющиеся на рынке гидроаккумуляторы, принцип работы которых одинаков, делятся на несколько видов по ряду признаков и функциональным особенностям. Прежде всего по способы монтажа различают:

• Горизонтальные — применяются для больших объемов воды. Несколько сложнее в эксплуатации из-за низкого расположения горловины (приходится полностью сливать воду для смены или осмотра рабочей мембраны или золотника).
• Вертикальные — используются для малых и средних объемов. Проще в эксплуатации, так как нет необходимости полностью сливать воду и демонтировать часть обвязки, как в случае с горизонтально расположенными баками.

По температуре рабочей жидкости гидробаки бывают:

• Для горячей воды — используется в качестве материала для мембраны термостойкий материал. Чаще всего это бутиловый каучук. Он стабилен при температурах воды от +100-110 градусов. Такие баки визуально отличаются красным цветом.
• Для холодной воды — их мембрана изготавливается из обычной резины и не может стабильно работать при температуре более +60 градусов. Эти баки окрашиваются в синий цвет.

Резина для обоих видов гидроаккумуляторов биологически инертна и не выделяет в воду никаких веществ, портящих ее вкусовые качества или вредящих здоровью человека.

По внутреннему объему гидробаки бывают:

• Малой вместимости — до 50 литров. Их применение ограничено крайне малыми помещениями с минимальным количеством потребителей (фактически это один человек). В исполнении с мембраной или баллоном для горячей воды подобные устройства часто применяют в отопительных системах закрытого типа.
• Средние — от 51 до 200 литров. Применяются исключительно для водоснабжения как горячей, так и холодной водой. Могут некоторое время отдавать воду при отключении водопровода. Универсальны и достаточно бюджетны по стоимости. Идеальный вариант для домов и квартир с 4-5 жильцами.
• Большого объема от 201 до 2000 литров. Способны не только стабилизировать давление, но и длительное время обеспечивать запасом воды потребителей в случае отключения ее подачи из водопровода. Подобные гидробаки имеют большие габариты и вес. Стоимость их также велика. Применяются в больших зданиях типа гостиниц, образовательных учреждений, санаториев и больниц.

Горизонтальный или вертикальный

Прежде всего, разница заключается в способе удаления воздуха из «груши».

В любую систему водоснабжения может попасть воздух, который со временем скапливается и в результате создаются своеобразные воздушные пробки.

Для их устранения в гидробаках вертикального типа, объем которых составляет более 100 литров, есть специальный клапан, позволяющий воздух стравливать. Он собирается в верхней части агрегата, поэтому без труда удаляется.

А вот что касается гидравлических аккумуляторов (обоих видов), чей объем меньше 100 литров, то у них такой клапан не предусмотрен. Поэтому чтобы избавиться от скопившегося в баке воздуха, необходимо полностью его опорожнить.

Замечание специалиста: чаще всего горизонтальные варианты используют для работы с наружными насосами, в то время как вертикальные применяют для дачи или небольшого частного дома и устанавливают в небольших помещениях в комплекте с погружными насосами.

Устройство гидроаккумулятора для систем водоснабжения

Гидробак является герметичной емкостью, разделенной с помощью специальной мембраны на две камеры. Первая в процессе эксплуатация заполняется водой. Вторая отведена под воздух. После включения насоса вода начинает поступать внутрь, заставляя мембрану расширяться. Воздух, оставшийся за мембраной, сжимается, создавая определенной давление. Как только давление достигнет определенного значения, через управляющее реле произойдет отключение насоса. Воздух, находящийся под давлением, будет стремиться выдавить воду и обеспечить ее транспортировку по трубопроводу даже при отсутствии электроэнергии.

Устройство гидробака

По мере вытекания воды из мембраны, давление начнет снижаться. Как только будет достигнуто минимальное значение, управляющее реле подаст соответствующую команду – и включится насосное оборудование.

Такое конструктивное исполнение предотвращает контакт воды с металлическим корпусом. Мембрана для гидроаккумулятора изготавливается из прочной резины – бутила. Для такого материала характера биологическая стойкость: на его поверхности не размножаются бактерии. В целом бутил соответствует санитарным нормам и другим гигиеническим требованиям. Заполнение камеры водой происходит через специальный присоединительный патрубок.

Если объем гидроаккумулятора превышает 100 л, он дополнительно комплектуется клапаном, стравливающим воздух. Оборудование меньшего объема может поставляться без такого клапана. В таком случае при монтаже системы водоснабжения следует обязательно предусмотреть арматуру, которая позволит стравить воздух. В качестве такого устройства может монтироваться кран либо тройник.

Все устройства, как правило, включают:

• платформу;
• корпус, изготавливаемый из различной стали, выбор делается в пользу высокопрочного либо нержавеющего сплава;
• мембрану или резервуар грушевидной формы;
• фланец, через который подается вода;
• ниппель. Для гидроаккумулятора такой элемент очень важен, так как используется для закачки воздуха.

Закачка воды в вертикальных моделях производится снизу

Принципы работы, устройство и преимущественные стороны гидробака в системах водоснабжения

Из чего состоит гидробак

Агрегат в разрезе с описанием ключевых элементов

Корпус устройства чаще всего выполнен из обычной стали. Существуют образцы из нержавеющей стали. Они более долговечны, но встречаются реже, по причине высокой стоимости;

Образцы, выполненные из нержавеющей стали

• Резиновая мембрана. Она изготовлена из эластичного материала, что обеспечивает длительную эксплуатацию;
• Рабочее давление контролируется через золотник, при помощи обычного машинного насоса и манометра;
• В корпусе установлен фильтр грубой очистки, помимо отдельного фильтра, вмонтированного в контур.

Так же в группу аккумуляторного оборудования входит реле давления – это автоматический датчик запуска и отключения насосного агрегата.

Реле давления

Плюсами пневматического оборудования являются:

• Простота конструкции;
• Возможность замены мембраны;
• Несложное подключение к насосной станции;
• Компактные размеры;
• Малый вес;
• Доступная цена

Кратко опишем работу водяного аккумулятора

При потреблении воды на любой точке водозабора реле давления включает насосный агрегат. Вода, попадая в гидробак, растягивает мембрану. Далее, при закрытии крана, насос продолжает работать. Мембрана, растягиваясь, повышает рабочее давление агрегата. Когда давление повысится до максимального значения, реле давления отключает насосную установку.

Схема работы гидроаккумулятора

Как рассчитать необходимое давление воздуха в гидроаккумуляторе?

На корпусе каждого гидробака указано его рабочее давление. Эта цифра рассчитана для пустого баллона и является одним из важнейших показателей бесперебойной работоспособности прибора. 

Когда устройство подключается в общую систему водоснабжения, его внутреннее давление начинает напрямую зависеть от аналогичного показателя насосного оборудования. Так, разница между этими параметрами не должна превышать 1,5-3 Бар (давление насоса больше). Проверяются показатели с помощью манометра, подключенного к ниппелю.

Если по результатам проверки получился слишком большой разрыв в цифрах, решить эту проблему можно, используя обычный автомобильный насос для закачки воздуха.