Гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Чем отличается от расширительного бака

Гидроаккумуляторы часто путают с расширительными баками, даже несмотря на принципиально различные проблемы, которые эти устройства решают. Расширительный бак нужен в системах отопления и горячего водоснабжения, так как теплоноситель, перемещаясь по системе, неизбежно охлаждается и его объем меняется. Расширительный бак настраивается при «холодной» системе, а когда теплоноситель прогревается, то его избытку, который образуется из-за расширения, есть куда уйти.

Как итог, гидроаккумулятор устанавливается с той целью, чтобы избавиться от гидроударов и продлить срок службы системы в целом. Кроме того, у гидроаккумулятора есть и другие функции:

Создает определенный запас воды (полезно, если отключили электроэнергию).

Если возникают частые перебои с водой, то гидроаккумулятор можно объединить с накопительным баком

• Уменьшает частоту запуска насоса. Резервуар наполнен небольшим объемом воды. Если расход небольшой, например, нужно помыть руки или умыться – вода начинает течь с бака, при этом насос остается в выключенном состоянии. Активируется он после того, как воды остается совсем мало;
• Поддерживает стабильное давление в системе. Чтобы эта функция исполнялась исправно, предусматривается элемент, называемый реле давления воды, способный в строгих рамках держать заданное давление.

Все преимущества гидроаккумуляторов делают это устройство обязательным элементом любой автономной водопроводной системы в загородных домах.

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

Для чего нужен гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Различные виды форм и цветовой гаммы водяных аккумуляторов и расширительных баков

Этот конструктивный элемент имеет два основных назначения:

• Обеспечение бесперебойной и равномерной работы насосной станции;
• Обеспечение надежности и целостности системы ГВС (горячее водоснабжение).

Роль гидроаккумулятора в работе насосной станции

При отсутствии центрального водопровода владельцы частных домов,  для подачи воды в дом бурят скважину или возводят колодец, оборудованный глубинным насосом. С его помощью вода подаётся в помещение, заполняет водяной аккумулятор, обязательно фильтруется и разветвляется по местам потребления.

Схема простой системы водоснабжения

Рассмотрим более подробно работу этой схемы. При быстром открытии и закрытии водяного крана, например вы сполоснули руки, расходуется малое количество воды и именно в этот момент начинается работа гидроаккумулятора. Насос не включался, напор был создан давлением мембраны водяного аккумулятора, так как в нём содержится определённое количество воды. Многочисленные источники утверждают, что аварийный запас воды и есть главная функция, которую выполняет гидроаккумулятор для систем водоснабжения. Эти сведения неверны. Агрегат ёмкостью 100 литров способен вместить не более 35 литров воды.

Первостепенная цель установки этого агрегата – сберечь дорогостоящий глубинный насос от перегрева и нерациональных запусков. При отсутствии этого устройства насос, в описанном выше случае, запустится и тут же выключится, не набрав максимальной мощности. В этот момент в контуре создается гидроудар, то есть резкий перепад давления. Агрегат при совокупности этих факторов быстро выйдет из строя. Вывод – гидроаккумулятор в системах водоснабжения служит для равномерного распределения давления в контуре и долгосрочной работы насосного оборудования.

Гидроудар в водопроводной трубе

Гидроаккумулятор в системе ГВС

Существуют три основных вида горячего водоснабжения с использованием гидробака:

Монтаж бойлера косвенного нагрева;

Система ГВС с бойлером косвенного нагрева

Установка двухконтурного твердотопливного котла, с функцией подачи горячей воды;

Горячее водоснабжение при эксплуатации двухконтурного котла

Схема с одноконтурным котлом в совокупности с бойлером косвенного нагрева.

Рабочая схема при эксплуатации одноконтурного котла и бойлера

В любом из вариантов водяной аккумулятор исполняет роль расширительного бака, так как вода при нагреве увеличивается в объеме, и этот прибор компенсирует количество воды. Несмотря на тот факт, что и в бойлере, и в твердотопливном котле установлена группа безопасности в виде пропускного клапана, при постоянном срабатывании пропускной клапан быстро выходит из строя, это влечёт за собой повреждения котла или течь в контуре водоснабжения.

Группа безопасности твердотопливного котла
Группа безопасности бойлера

Резиновая мембрана водяного аккумулятора грушевидная

Общий принцип использования гидроаккумулятора

Функционирование любой гидравлической системы предполагает подачу масла к исполнительным механизмам с помощью специального нагнетательного устройства – гидромотора. При этом часть жидкости направляется в аккумулятор и находится в нём под давлением, равным рабочему давлению в системе.

После совершения полезной работы исполнительный механизм останавливается, и гидравлический мотор отключается. Для повторения рабочего цикла его необходимо снова включить. Попеременное включение и отключение оборудования изнашивает его, и для предупреждения износа используется гидроаккумулятор, который отдаёт масло в магистраль, тем самым повышая давление в системе до рабочих значений. Как только запас масла в аккумуляторе закончится, нужно включить гидромотор, который станет питать исполнительные механизмы, попутно заполняя аккумулятор.

Подобным образом аккумулирующее оборудование функционирует и в аварийных режимах – при утечках рабочей жидкости. В этом случае гидроаккумулятор выбрасывает запасённое масло в магистраль, компенсируя его потери и восстанавливая функциональность гидравлики.

Рекомендации по эксплуатации

После того, как гидроаккумулятор установлен, его необходимо правильно обслуживать. Примерно один раз в месяц следует проверять настройки реле давления и корректировать их, если возникла необходимость. Кроме того, нужно проверять состояние корпуса, целостность мембраны и герметичность соединений.

Чтобы убедиться в наличии поломки, нужно просто стравить из устройства весь воздух. Если следом за ним из ниппеля потечет вода, значит, мембрана точно требует замены.

К счастью, выполнить такой ремонт относительно несложно. Для этого необходимо:

1. Отключить гидробак от водопровода и электропитания.
2. Отвинтить болты, которые удерживают горловину устройства.
3. Удалить испорченную мембрану.
4. Установить новую мембрану.
5. Собрать устройство в обратном порядке.
6. Выполнить установку и подключение гидробака.

По окончании ремонта настройки давления в баке и реле давления следует проверить и отрегулировать. Соединительные болты необходимо закручивать равномерно, чтобы предотвратить перекос новой мембраны, и чтобы ее край не соскользнул внутрь корпуса гидробака.

Заменить мембрану гидроаккумулятора относительно несложно, однако нужно позаботиться о том, чтобы новая мембрана была такой же как прежняя

Для того болты устанавливают в гнезда, а затем поочередно делают буквально паре поворотов первого болта, переходят к следующему и т.д. Тогда мембрана будет прижата к корпусу одинаково по всей окружности. Распространенная ошибка новичков в деле ремонта гидроаккумулятора – неправильное использование герметизирующих средств.

Расчёт гидроаккумулятора

В системах водоснабжения, с помощью гидроаккумулятора решают массу задач, и расчёт для каждого из случаев выполняется по различным методикам. Выше приведенный алгоритм расчёта гидроаккумулятора позволяет подобрать баки для решения двух наиболее популярных задач и определяет начальное давление газового пространства, давление включения и отключения насоса.

Первый вариант расчёта гидроаккумулятора – с приоритетом частоты включения насоса. В системах с бустерными станциями, скважинными и повысительными насосами, бак гидроаккумулятор необходим для снижения частоты включения насоса.

Вода – жидкость несжимаемая, поэтому даже кратковременное открытие одного водоразборного крана в многоквартирном доме, может стать причиной включения насоса. Частое включение насоса приводит к быстрому его износу и выходу из строя.

Частота включения связана с электрической мощностью насоса, так, например, насосы мощностью более 8 кВт рекомендуется включать не более 10 раз в час, насосы мощность которых менее 5 кВт – не более 20 раз в час, а насосы мощность которых попадает в диапазон от 5 до 10 кВт не более 15 раз в час. Эта зависимость и лежит в основе вышеприведенного алгоритма расчёта.

Кроме мощности насоса, на допустимую частоту включения влияет ещё множество факторов, так например, чем больше масса подвижных частей, тем ниже допустимая частота включения

Поэтому обращайте внимание на соответствие значений частоты включения полученной в результате подбора гидроаккумулятора и оптимальной частоты для выбранного ранее насоса, а при необходимости повторите расчёт бака

Второй вариант расчёта гидроаккумулятора – с приоритетом запасённого объёма воды. Рекомендуется для систем, в которых не допускается прекращение подачи воды, но случаются перерывы в подаче электроэнергии или воды из систем централизованного водоснабжения.

Обзор популярных моделей, среднерыночные цены

Существует немало производителей гидробаков, а стоимость их продукции зависит от целого ряда факторов. Поэтому ознакомимся только с самыми популярными моделями. Для удобства посетителей сайта сведения ниже приведены в виде небольшой таблицы.

Таблица. Характеристики и цены популярных моделей гидроаккумуляторов.

Обвязка расширительного бака

Перед тем, как подключить гидроаккумулятор для систем индивидуального водоснабжения, готовят комплектующие: автоматические приборы, фильтры и переходные муфты для подсоединения труб ПНД. После подсоединения электронасоса к водопроводу из ПНД при помощи переходных пластиковых муфт и размещения его в скважине, дальнейшие работы по сборке проводят в следующей последовательности:

1. На выходе водопроводной трубы из насоса устанавливают шаровый кран и фильтр грубой очистки для удаления песка из воды.
2. После фильтра устанавливают тройник с диаметром отверстий, подходящих для подключения автоматики. В его верхний отвод вкручивают переходную муфту для подключения реле.
3. Для присоединения к электронасосу реле давления и манометра применяется стандартный пятивходовой штуцер, который подключают к тройнику при помощи переходника.
4. На выходе штуцера с наружной резьбой диаметром 1 дюйм устанавливают шаровый кран с накидной гайкой – это позволит производить ремонт и замену узлов, не сливая воду из всей водопроводной магистрали.
5. К выходному отверстию штуцера с внутренней резьбой 1 дюйм при помощи гибкой подводки присоединяют гидроаккумулятор.
6. Далее в пятивыводной штуцер устанавливают манометр и реле давления, в тройник вкручивают реле сухого хода.
7. В конце подключают электрический кабель питания к реле – монтаж автоматики на этом можно считать законченным.

Многие предпочитают устанавливать всю автоматику с помощью соединительных штуцеров непосредственно на выходе гидроаккумулятора – такая методика не требует подводного шланга.

Гидробак является основным узлом в автоматических системах управления электронасосами, необходимым для снижения нагрузки на водопроводную магистраль и уменьшения циклов срабатывания насосного оборудования. Его соединение с трубопроводом и настройку довольно просто сделать своими руками при использовании простейшего сантехнического инструмента. Для правильного выбора расширительного бака можно использовать не слишком сложную формулу или определить его параметры приблизительно в зависимости от объема подачи или мощности насосного оборудования.

Самостоятельное изготовление гидравлического аккумулятора

Чтобы сэкономить средства, можно сделать гидроаккумулятор своими силами. В целом, все материалы доступны, а процесс изготовления не слишком сложен. Однако в самом начале, нужно определиться с будущей конструкцией устройства. И проще всего будет сделать гидроаккумулятор без мембраны – эта простейшая конструкция достаточно функциональна.

Подготовка

Прежде всего, потребуется подготовить все необходимые материалы:

• самая главная часть – это емкость. Можно взять стальной, алюминиевый или пластиковый бак. Объем должен быть в пределах 100 литров. Однако, не стоит брать слишком маленький бак, если его объем будет меньше 30 литров, он будет неэффективным в работе;

  Пластиковый бак

  Баллон

• прокладки, можно просто приготовить кусок резины и вырезать их уже по месту;
• манометр;
• герметик;
• тройник и пятерник для подключения бака к системе водопровода;
• краны;
• реле давления;
• ниппель для закачки воздуха.

Кроме этого, понадобятся гайки, шайбы, набор ручного инструмента и дрель для проделывания отверстий в баке.

Изготовление устройства

Поскольку гидравлический аккумулятор не включает в себя мембрану, сделать его очень просто. Главное, все делать аккуратно. При этом, нужно учесть тот факт, что система будет работать под давлением, поэтому сам бак, должен быть прочным.

Инструкция, как сделать гидроаккумулятор своими руками:

• в первую очередь, нужно просверлить три отверстия в основной емкости. Они делаются на верхней и нижней части, а также в боку;
• в боковое отверстие вставляется кран для сброса воды;
• в верхнее отверстие также монтируется кран, а на него накручивается четверник;
• в нижнее отверстие вставляется еще один кран с тройником.

Очень важно, чтобы все соединения были надежно герметизированы. Для этого, под краны ложатся прокладки, которые садятся на герметик

А резьбовые соединения заделываются при помощи специальной ленты.

В целом, сама конструкция готова, теперь нужно подсоединять все необходимые элементы.

К верхней части, подсоединяется:

• реле давления;
• ниппель для закачки воздуха;
• манометр.

Подключение манометра к тройнику

Если использовался пятерник, то можно подсоединить к нему и трубопровод для набора воды, однако, лучше подсоединять его к низу бака.

К нижней части подключается водопровод – на одном тройнике делается ввод и вывод. На этом, основные работы закончены.

Таким образом, самодельное устройство, делается легко и быстро. Теперь, нужно подготовить его к работе.

Подготовка к работе

Делается это очень просто. Для этого в емкость набирается вода и закачивается воздух. Для этого нужно:

• открыть боковой кран на аккумуляторе;
• включить насос и набирать воду до тех пор, пока она не потечет из крана;
• после этого, насос выключается и кран закрывается;
• теперь нужно подключить к баку насос и накачать в него воздух.

Насос, для этих целей подойдет любой. Давление определяется по установленному манометру и должно составлять 1,5-2 атмосферы.

Вообще, оптимальное давление можно подобрать уже в процессе эксплуатации системы

Здесь важно понимать такую зависимость:

• чем больше давление воздуха, тем меньше будет объем воды, который вмещает в себя бак. С другой стороны, так в системе будет больший напор воды;
• чем меньше, давление воздуха, тем больше жидкости поместится в емкость, а следовательно, насос будет включаться реже.

Режим работы должен подбираться из конкретных параметров системы водоснабжения.

Подключение реле давления

Это очень важный момент, поскольку от правильности подключения реле, напрямую зависит работоспособность всей системы. Вообще, нужно внимательно ознакомиться с инструкцией и делать подключение электрики согласно указаниям, ведь иначе, можно спалить и реле и насос.

В целом, принципиальная схема выглядит таким образом:

• понадобится два электрических кабеля, лучше всего использовать медный трехжильный провод с возможностью заземления. Сечение подбирается исходя из мощности подключаемого насоса;
• один подключается к реле и к бытовой электросети;
• второй подключается от реле к погружному насосу.

Подключение к реле давления

При этом, важно не перепутать клеммы. После этого, нужно настроить реле давления

Обычно, за это отвечают две гайки с пружинами – первая за минимальный порог, а вторая за максимальный.

После того, как подключение и настройка будут завершены, необходимо сделать пробный пуск. При этом, желательно открывать кран, через который в гидроаккумулятор поступает вода не полностью.

Если реле не срабатывает при достижении необходимого давления воды в баке, его нужно подкорректировать. Точно так же проверяется и минимальный порог.

На этом, работы по изготовлению и настройке гидравлического аккумулятора можно считать завершенными – устройство полностью готово к работе.

Определение и предназначение

Гидроаккумулятор (ГА) зачастую называют гидравлическим или расширительным мембранным баком. Его не стоит путать с простой накопительной емкостью. Он выглядит как металлический герметический бидон овальной формы с толстыми стенками и с эластичным баллоном или перегородкой внутри, где образуются две камеры – с водой и воздухом, – что создает определенное давление.

Для лучшего понимания, что такое гидроаккумулятор необходимо ознакомиться с его функциями:

• обеспечивает стабильное давление в трубах. При одновременном открытии нескольких кранов исключает падение напора, компенсируя его за счет своих ресурсов, а также обеспечивает стабильную температуру вместе с водонагревателем
• защищает водонасос от износа, уменьшая нагрузку на него, так как его циклы включения становятся реже. После открытия водопроводного крана он будет активирован, только когда резерв в емкости иссякнет. Норма включений в час уменьшиться, создав тем самым их запас и увеличив срок эксплуатации
• исключает гидроудары
• обеспечивает автономность системы на некоторое время после отключения питания. Пользователи всегда будут обеспечены запасом воды в зависимости от вместимости оборудования, что актуально для частных домов

Существуют такие виды приборов:

• для холодной или горячей воды (соответственно, синий или красный корпус), универсальные, специально для отопления
• промышленные или пищевые (отличаются материалом мембраны)
• в зависимости от конструкции: пневматически и механические (грузовые, пружинные)

Механические ГА используются редко, они сложные в установке и эксплуатации. Силу сжатия в них создает груз, установленный на определенной высоте, или пружина. Пневматические образцы с мембраной внутри эффективнее, автономнее и проще в эксплуатации. Именно их обычно монтируют для колодцев.

Значение для автономных источников с насосами

Вот зачем нужен гидроаккумулятор для насосных станций. Нормальный режим работы помпы, обеспечивающий длительную бесперебойную работу – 20 – 30 включений в час. Даже при минимальном падении напора реле включит ее и выключит при восстановлении уровня. При этом утечка компенсируется насосом моментально и при самом незначительном расходе воды он активируется, работая почти вхолостую, быстрее исчерпывая свой ресурс.

Гидроаккумулятор описанный принцип действия системы совершенствует. Он формирует нужный запас жидкости и компенсирует ее расход, исключая холостую работу, а также сглаживает резкие скачки давления при включении.

Принцип функционирования гидробака как все происходит

При включении насосного оборудования вода начинает поступать в мембрану. Объем груши увеличивается. Это приводит к тому, что воздух в корпусе гидроаккумулятора (вне мембраны) сжимается и формирует некоторое давление. При достижении заданной величины последнего электронасос по команде управляющего реле отключается. Сжатый воздух давит на воду в груше и толкает ее по водопроводу. Потребитель открывает кран. Вода начинает идти по нему, поступая из гидравлического бака под заданным давлением.

Через некоторое время воды в мембране становится меньше. Из-за этого снижается и величина давления. Когда она становится минимальной, снова срабатывает реле, происходит автоматический запуск насоса. Далее все идет по уже описанной выше схеме. Насосное оборудование запускается тем чаще, чем меньший по объему гидробак используется. Оптимальная вместимость гидравлического аккумулятора для бытового использования равняется 100 л. В данном случае реле срабатывает за 60 минут не более 5–15 раз. При таких показателях износ гидрооборудования будет минимальным

Важно понимать, что более частые запуски насоса ведут к преждевременному износу мембраны и других элементов аккумулятора

Вода, поступающая в бытовые гидробаки, чаще всего поднимается из колодцев или специально обустроенных скважин. Такая жидкость характеризуется повышенной насыщенностью кислородом. Он может скапливаться в груше, выделяясь при функционировании домашнего водопровода. Кислород необходимо периодически удалять из системы. Для этих целей во многих моделях гидроаккумуляторов на корпусе (в верхней его части) монтируется особый клапан. В случае потребности он самостоятельно стравливает лишний кислород.

Активная эксплуатация гидробака нередко становится причиной снижения величины давления воздуха. От такого естественного износа не застраховано ни одно оборудование. Специалисты рекомендуют раз в 10–12 месяцев полностью опустошать аккумулятор и проверять показатель давления. Эта простая процедура станет гарантией комфортного использования водопровода в частном жилище.