Назначение
Электрические насосы в системе водоснабжения подают воду потребителю с определенным объемом и напором, при этом часть давления уходит на преодоление гидравлического сопротивления линии при перемещени потока на заданную высоту и расстояние, а остаток обеспечивает комфортный напор во внутридомовой магистрали.
Давление во внутренней системе необходимо для нормального функционирования санитарно-технических приборов, бытовой техники (стиральных и посудомоечных машин), смесительной арматуры на кухнях, в душевых кабинах и ванных комнатах. Чем больше протяженность внутридомовой линии и выше этажность дома, тем более высокий напор требуется на ее входе.
Внешний вид и подключение насосной станции с реле давления к водозаборной системе
Чтобы получить необходимое значение, электронасос должен работать такой период времени, чтобы наполнить гидробак и магистраль с необходимым давлением, после чего отключиться. Именно реле давления управляет порогами срабатывания насоса за счет замыкания и размыкания цепи его питания, данная функция реализуется последовательным подключением одного из проводов питающего электрического кабеля к входным и выходным клеммам на корпусе датчика.
Многие схемы отопления имеют в своем составе циркуляционные насосы, повышающие давление и направляющие теплоноситель по контурам теплых полов и радиаторов отопления. При возникновении экстренных случаев, связанных с засором или забиванием трубопровода, электронасос будет работать в непрерывном режиме, повышая давление в системе – в результате может произойти повреждение трубопровода и оборудования. Избежать подобных ситуаций можно установкой реле, размыкающим цепь электропитания циркуляционной помпы при повышенных гидравлических нагрузках на магистраль.
Реле, манометр и гидроаккумулятор в составе водозаборной станции
Близкие родственники
Датчики давления в водоснабжении могут применяться не только для измерения собственно гидростатического давления, но и для учета расхода воды. Каким образом?
- Между фланцев на вводе водоснабжения (холодного или горячего) устанавливается дроссельная шайба с отверстием известного диаметра;
- Датчики ставятся перед шайбой и после нее;
- Разница показаний датчиков до и после шайбы позволяет оценить скорость потока и, соответственно, мгновенный расход воды.
На фото — прибор учета с датчиками давления на подаче и обратке ГВС
В ряде случаев давление бывает нужно понизить до предусмотренных действующей нормативной документацией (СП 30.13330.2016) значений — не более 4,5 атмосфер.
Это необходимо:
- Если малоэтажная постройка возводится рядом с высотными зданиями и запитана от общего с ними магистрального водопровода. Например, для того, чтобы обеспечить минимально приемлемые 3 метра напора на 25-м этаже, давление на вводе должно быть равным как минимум 7,8 кгс/см2;
Коттедж в районе с высотной застройкой
- На местности со значительными перепадами рельефа;
- На нижних этажах пресловутых высотных зданий.
За понижение напора отвечает редуктор. Наибольшее распространение получили недорогие (от 1000 рублей) и достаточно отказоустойчивые поршневые редукторы. Как работает это устройство?
Элементы и схема работы поршневого редуктора
При росте давления воды приходит в движение поршень, связанный с перекрывающим седло клапаном. Поршень имеет большую по сравнению с клапаном площадь; соответственно, вода давит на него сильнее. При расходе воды и сопутствующем падении напора после клапана возвратная пружина приводит шток в первоначальное положение.
За регулировку напора на выходе редуктора отвечает винт, скрывающийся под крышкой на одном из его торцов. Вкручивание винта увеличивает давление после редуктора, выкручивание — уменьшает.
Регулировочный винт редуктора
Конструктивные особенности
Как уже говорилось выше, существуют как механические, так и электронные реле давления воды. У тех и у других основным рабочим органом является мембрана, выступающая в роли одной из стенок их внутренней емкости, в которую поступает вода. Отклоняясь под напором воды, мембрана воздействует на остальные элементы датчика, в итоге и происходит срабатывание устройства.
Устройство мембранного датчика давления
Элементами, на которые воздействует отклоняющаяся мембрана, в механических датчиках являются контакты, которые при смыкании или размыкании включают и отключают насосное оборудование. Электронный датчик давления работает по несколько иному принципу. Деформация мембраны в таком устройстве преобразуется в управляющий электрический аналоговый сигнал, который затем усиливается, подвергается оцифровке и поступает в блок автоматической регулировки работы трубопровода.
Механические датчики давления, которые также называют контактными, используются чаще, чем электронные. Объясняется это как простотой конструкции такого устройства, так и его более доступной стоимостью. В частности, регулярно осуществляют установку механических датчиков давления воды в системах отопления и водоснабжения бытового типа.
Устройство бытового реле давления воды
Конструкцию механического датчика составляют:
- патрубок, при помощи которого осуществляется подсоединение устройства к элементам трубопровода;
- мембрана;
- контактная группа;
- две пружины разного диаметра, посредством которых выставляется уровень наибольшего и минимального давления, при котором устройство должно срабатывать.
Датчик давления в разобранном виде
Пружина большего диаметра, устанавливаемая в датчики механического типа, определяет уровень давления воды в трубопроводе, при котором устройство сработает и отключит подающий насос. Вторая пружина отвечает за нижний предел срабатывания датчика, а если выразиться точнее, то диапазон значений, при выходе за который датчик сработает на включение и запустит насос, подающий воду в трубопровод.
Конструкция механических датчиков предусматривает возможность регулировать степень сжатия обеих пружин. При сжатии пружины большего диаметра увеличивается значение давления воды, при котором устройство будет срабатывать. Если сильнее сжать пружину меньшего диаметра, то увеличится разность давлений между уровнями срабатывания.
Принцип регулировки механического датчика давления
Зачем нужно понижать давление
Согласно СП 30.13330.2012, дaвление на водоснабжении (холодном или горячем), у любой точки водоразбора не может превышать значения в 4,5 атмосферы. Документ делает исключение для зданий, возводящихся в условиях уже имеющейся многоэтажной застройки: в них вода может подаваться с давлением до 6 кгс/см2.
Этот документ устанавливает нормы давления воды
Нижняя граница допустимого давления должна обеспечивать работоспособность применяющейся санитарной и бытовой техники. Соответствующие данные должен поставлять производитель этой техники. При отсутствии таких данных, минимальное дaвление в точке водоразбора жилого здания устанавливается равным 2 кгс/см2.
Минимальное рабочее дaвление проточного водонагревателя Atmor Basic — 0,3 кгс/см2
Далее: избыточное давление в одну атмосферу способно поднять воду на высоту 10 метров. 4,5 атмосферы соответствуют водяному столбу в 45 метров, или 15 этажам жилого дома.
Расчет высоты столба воды при давлении в 1 кгс/см2 (760 миллиметров ртутного столба)
А теперь давайте подумаем, как можно обеспечить водой с соответствующим действующим нормам давлением все этажи того же 15-этажного здания.
- Если на вводе и, соответственно, на нижнем этаже дома, создается напор в максимально допустимые 45 метров, вода доходит до верхнего этажа, но без избыточного давления. Что, как мы помним, противоречит требованиям СП;
- Чтобы обеспечить избыточное давление в 2 атмосферы на верхнем этаже, на вводе его нужно поднять до 6,5 атмосфер (65 метров водяного столба), что опять-таки противоречит СП 30.13330.2012;
- Снижение давления в верхней точке водопровода до соответствующих паспортным данным бытовой техники 0,3 кгс/см2, тоже не решит проблемы: на вводе все равно будет больше 4,5 атмосфер.
Проблема может быть решена двумя способами:
- На одном из промежуточных этажей устанавливается насосная станция водоснабжения: регулировка давления выше точки ее установки осуществляется за счет работы насоса;
Повышающая насосная станция в многоэтажном здании
- Кроме того, на нижних этажах можно установить на водоснабжение редуктор давления. На выходе редуктора всегда будут 3-4 атмосферы вне зависимости от того, что творится на входе.
Редуктор Honeywell D05FS
Гидроудары
Гидроударом называют кратковременное повышение давления, возникающее при резкой остановке потока несжимаемой жидкости. В водопроводе гидроудар может возникнуть при чрезмерно быстром открытии или закрытии запорной арматуры, а также вследствие ее неисправности (например, при падении щечек задвижки).
Механизм возникновения гидравлического удара
Последствия гидроударов — разрывы полимерных и металлополимерных труб, сорванные гибкие подводки и оторванные заливные клапаны сливных бачков.
Разорванная гидроударом металлопластиковая труба
Защитит от гидроударов внутреннее водоснабжение регулировка давления все тем же редуктором: при росте напора его клапан мгновенно отсечет водопровод от ввода.
Устройство и принцип работы типового датчика
Чаще всего владельцами используются датчики механического типа. Их основное преимущество – независимость от электричества. Они не требуют выделения специальной розетки для включения устройства в работу.
Эти приборы предназначены для включения и отключения насоса при достижении заданных показателей давления. Поэтому насос подключается к сети через датчик.
Строение прибора зависит от модели и производителя. Чаще дачники используют самое простое российское реле (+)
Самый простой и популярный механический датчик РДМ-5. Он состоит из таких элементов:
- металлическая платформа;
- мембрана;
- поршень;
- пружины;
- регулировочные болты с гайками;
- пластиковый корпус;
- электрические контакты.
Более дорогие модели иностранных производителей могут иметь шкалу для регулировки, встроенный манометр и другие составляющие, которые позволяют выполнять самые разнообразные функции.
С датчиком давления воды значительно удобнее организовать полив грядок, клумбы, кустарников и газона
По количеству возможностей и стоимости можно выделить такие группы датчиков давления:
- простое реле давления;
- дополнительный датчик для защиты от сухого хода. Он идет в паре с простым реле, например, у фирмы Aquatica;
- контроллер давления воды – сложный прибор с датчиком, манометром, многими другими функциями и достаточно высокой ценой.
Устройство электронных контроллеров со встроенным реле давления и манометром сложнее, чем у механических. Такие приборы, в зависимости от модели, имеют дополнительный регулятор, предотвращающий перепады давления воды в системе. Это обеспечивает всегда равномерный напор, вне зависимости от того, работает ли в конкретный момент насос.
Датчик, контролирующий работу насоса, устанавливается, как правило, в системах водоснабжения с гидроаккумулятором. Прибор всегда монтируется перед накопительным баком. Его функция заключается в постоянном измерении давления воды в системе. Эти показания датчик сравнивает с заданным показателями.
Если домовладение расположено в местности с частым отключением электроэнергии, то есть смысл установить накопительный бак большого объема на чердаке
Как только давление становится ниже, чем предусмотрено настройками, контакты замыкаются и насос включается, начиная забор воды. Она заполняет гидроаккумулятор, который помогает создавать требуемое давление.
В момент фиксации датчиком верхнего предела давления, заданного владельцем дома, происходит размыкание электрических контактов – насос прекращает работу.
Частота включения/выключения зависит от объема гидроаккумулятора, давления в системе и количества потребителей воды. Например, если хозяйка коттеджа принимает ванну, ее муж наслаждается гидромассажем в душевой кабинке, а на кухне работает посудомоечная машина, то датчик в определенный момент включит насос.
Сначала при включении кранов и душевых леек вода будет поступать из накопительного бака. Как только ее количество уменьшится, мембрана емкости тоже уменьшит сопротивление.
Соответственно, давление в системе станет меньше. Мембрана гидробака сразу же отреагирует на это изменение и, как только показания достигнут нижнего предела давления, установленного пользователем, контакты реле давления замкнутся.
В этот момент включится насос и начнет закачивать воду в систему, заодно заполняя освободившееся пространство в гидроаккумуляторе. Если краны еще открыты, то вода из скважины будет поступать до тех пор, пока давление в системе не достигнет верхнего предела диапазона, заданного владельцем.
Объем гидроаккумулятора зависит от потребностей конкретного домовладения и его жителей. Чем больше людей проживает и чем больше установлено сантехнических приборов, тем большая вместительность бака потребуется
Если же в доме в качестве датчика используется электронный контроллер с дополнительными функциями, то в момент, когда давление падает, напор воды не становится слабее. Встроенный регулятор помогает поддерживать нужное давление, и пользователь ничего не заметит, в отличие от ситуации с использованием простого датчика давления.
ВАРИАНТЫ ИСПОЛНЕНИЯ
Преобразователи давления появились в продуктовой линейке в конце 2018 года. Запуск производства интеллектуальных датчиков «ЭМИС»-БАР» позволил заказчику унифицировать применяемое оборудование, а также открыл возможность комплексной покупки средств измерения данной торговой марки с получением дополнительных выгод. Технические характеристики приборов «ЭМИС»-БАР» соответствуют ведущим мировым образцам. Они обладают точностью от 0,04%, имеют диапазон измерения в пределах от -0,5 до 40 МПа, способны работать при давлении перегрузки до 60 МПа, а также имеют комбинированную взрывозащиту Exdia. Как и все интеллектуальные приборы , датчики давления «ЭМИС»-БАР» поддерживаются сервисным и диагностическим ПО «ЭМИС»-Интегратор». (Чтобы узнать более подробную информацию о приборах, смотрите раздел «продукция»)
Всего представлено 20 моделей, предназначенных для измерения всех типов давления с различными вариантами присоединения к процессу, в том числе с возможностью нижнего подвода импульсных трубок.
Правила регулировки давления воды
Датчик, контролирующий давление воды и обеспечивающий автономную работу насоса, относится к приборам простого использования. Такие устройства не требуют специального обслуживания. Обеспечить бесперебойную работу можно при условии прочистки от мусора примерно 2 раза в год и проверки работоспособности датчика.
Прежде чем ввести в эксплуатацию водяные датчики давления необходимо усвоить несколько правил
В первую очередь важно понять, что существует два варианта использования:
- Прибор работает по заводским настройкам.
- Диапазон срабатывания устанавливается вручную.
Первый вариант рекомендуется применять при соответствии параметров насоса и давления в системе заводским настройкам. Верхнее значение чаще всего в таком случае составляет 2,8 атмосфер, нижний предел – 1,4 атмосфер. Указанные значения у разных моделей и производителей могут быть совершенно другими. Предприятие-изготовитель в комплекте с приборами, контролирующими и регулирующими давление воды в водопроводе частного дома, поставляет паспорт. В нем в обязательном порядке указываются все технические характеристики изделия, включая верхний и нижний предел заводских настроек.
Если заводские настройки датчика напора воды соответствуют рабочим параметрам системы и оборудования, то можно устанавливать датчик, соблюдая рекомендации по монтажу от производителя.
В случае, когда выявляются несоответствия значений, необходимо самостоятельно регулировать датчик, контролирующий давление воды в водопроводной системе частного дома. Следует отметить, что модели со встроенным манометром и более чувствительной шкалой делений настраиваются легче и быстрее. Однако стоимость таких приборов достаточно высокая.
Непосредственно перед регулировкой датчика давления воды сравнивают указанный рабочий диапазон с мощностью насоса
В процессе настойки прибора важно оставить зазор примерно 0,5 атмосфер, чтобы оборудование не работало по максимуму. Кроме того следует учесть оптимальный диапазон срабатывания насоса, это значение должно составлять 1-1,5 атмосфер. Слишком большой диапазон может стать причиной возникновения гидроударов, которые могут вывести оборудование из строя
Минимальное значение нижнего предела не рекомендуется устанавливать меньше 1,4 атмосфер
Слишком большой диапазон может стать причиной возникновения гидроударов, которые могут вывести оборудование из строя. Минимальное значение нижнего предела не рекомендуется устанавливать меньше 1,4 атмосфер.
Приобретая датчик давления воды, необходимо принимать во внимание все непредвиденные ситуации. В частности речь идет о вероятном понижении уровня воды в источнике водоснабжения, что может привести к сбою в работе насосного оборудования. Чтобы избежать подобной неприятности, нужно выбирать датчики давления с дополнительным блоком автоматики
Этот прибор будет автоматически отключать насосное оборудование при угрозе «сухого» хода
Чтобы избежать подобной неприятности, нужно выбирать датчики давления с дополнительным блоком автоматики. Этот прибор будет автоматически отключать насосное оборудование при угрозе «сухого» хода.
Принцип работы
Рассмотрим датчик напора РМ, установленный в индивидуальный водопровод, он функционирует следующим образом:
Создаваемое насосом колодца или скважины давление способствует наполнению магистрали водой, которая давит на резиновую мембрану, расположенную за штуцером реле давления.
Внутри устройства на эластичной мембране размещена тарелка с заостренными конусными выступами по краям, при перемещении мембраны под давлением вглубь прибора происходит одновременный сдвиг тарелки и ее наконечники давят на пластину, размыкающую электрические контакты внутри корпуса.
Так как к контактам подключен один или два провода кабеля питания электронасоса, происходит размыкание цепи, и подача питания на электродвигатель прекращается, прибор останавливает свою работу.
При бытовом использовании воды давление в трубопроводе падает, мембрана реле возвращается в исходное положение, ослабляя нажим на пластину, и контакты внутри прибора замыкаются – электронасос начинает функционировать и закачивать воду в магистраль.
