Гидроаккумулятор: устройство и принцип работы гидробака в системе водоснабжения

Конструктивные особенности и принцип действия гидроаккумулятора

Если рассматривать мембранный гидробак, то он, по сути, является емкостью с установленной внутри специальной прокладкой из резины, которая разделяет резервуар на пару функциональных зон. В первой зоне располагается вода, в то время как во вторую закачивается воздух или инертный газ.

Помимо того, описываемый прибор оборудуется монометром – тот показывает, каково давления воздуха внутри – и особым отверстием, посредством которого поступает вода. Последняя закачивается в резервуар посредством электронасоса. Если гидроаккумулятор оборудован автоматическими устройствами, то те сами будут выключать насос, когда показатель давления достигнет требуемого значения. Как результат – прекратится подача воды в гидробак.

Каждый расход воды неминуемо ведет к снижению давления в емкости. Когда то опускается до минимально допустимого предела, насос снова запускается и начинает подкачивать воду. Получается, что гидроаккумулятор для систем водоснабжения работает по достаточно простому принципу. Во всем этом сможет разобраться каждый, даже далекий от всех водопроводных премудростей человек. Баллонные емкости (а они, как правило, выпускаются на 100 литров) отличаются от мембранных отсутствием соприкосновения воды со стенками резервуара. В таких устройствах жидкость попадает в грушу, а уже после этого используется по назначению.

Именно по этой причине во время установки необходимо в обязательном порядке установить на водопровод специальный тройник или кран (последние позволят перекрывать основную магистраль, после чего без каких-либо трудностей стравливать воздух).

Устройство гидробака

Конструктивно гидробак представляет собой герметичный полый цилиндр из металла.

Внутри находятся мембрана, которую еще называют «груша», из специальной резины – бутила или синтетического этилен-пропиленового каучука.

Эти материалы прочны, соответствуют всем санитарно-гигиеническим требованиям и устойчивы к бактериям. Мембрана разделяет полость на две части, в одной из которых накапливается вода. Вторая занята сжатым воздухом, который и выталкивает воду из гидробака в систему при открытии крана.

 Работа гидроаккумулятора происходит циклично:

1. При уменьшении давления воды в системе (когда вода из гидробака уже выбрана) срабатывает датчик давления, и происходит запуск насоса для подачи воды.
2. «Груша» заполняется водой, ее объем увеличивается. Воздух сжимается, давление в баке растет.
3. Реле давления подает сигнал, и насос прекращает свою работу.
4. При потреблении воды вновь срабатывает реле давления и цикл повторяется.

 Существует ряд причин, для чего нужен гидроаккумулятор в системе водоснабжения:

Главная задача – благодаря гидроаккумулятору запуск и выключение насоса происходят реже. Двигатель не перегревается и дольше не выходит из строя.
Кроме создания запаса воды накопитель смягчает гидравлические удары в системе водопровода. Воздух, содержащийся внутри баллона, уменьшает перепады давления в трубопроводе благодаря способности к сжатию

Как итог, меньше изнашиваются все элементы системы.
Во время отключения электричества в гидробаке остается резервный запас воды, что важно при частых перебоях случае в электроснабжении.

Какой объем гидроаккумулятора выбрать?

Давайте поговорим какой же объем гидроаккумулятора выбрать, который подойдет именно Вам. Для этого есть специальная формула, по которой можно рассчитать необходимый объем бака.

где:

• Amax — расчетный максимальный расход воды (литр/мин)
• К — коэффициент выбирается в зависимости от электрической мощности насоса, см. таблицу

Мощность насоса, кВт	0,55-1,5	2,2-3,0	4,0-5,5	7,5-9,0
Коэффициент К	0,25	0,375	0,625	0,875

• Pmax —давление выключения насоса, бар
• Pmin — давление включения насоса, бар
• Pвозд. — давление в воздушной полости гидробака, бар

Для примера, возьмем системы водоснабжения построенную на насосе Водолей БЦПЭ 0,5-50 со следующими данными:

Pmax = 3,0 бар

Pmin = 1,7 бар

Pвозд. = 1,5 бар

Аmax = 2,1 м3/ч (35 л/мин)

K = 0,25 (из таблицы выше, т.к. мощность насоса равна 970 Вт)

Из расчета по формуле получаем значение V = 29,1 литра

Ближайший по объему бак равный 35 литров, выбираем его для покупки.

3

Мембранные гидроаккумуляторы представляют собой емкость, внутри которой устанавливается резиновая специальная прокладка, разделяющая бак на две функциональные части. В одну часть закачивается инертный газ либо обычный воздух, во второй находится вода.

Рассматриваемый нами агрегат оснащается манометром, показывающим давление воздуха, а также специальным отверстием, по которому подается вода. Ее закачка в емкость производится за счет действия электрического насоса. Если гидробак для систем водоснабжения оснащен автоматическими приборами, они самостоятельно выключают насосное оборудование при достижении заданного показателя давления. При этом вода перестает поступать в емкость.

Устройство гидробака

Давление в баке уменьшается при каждом расходе воды. Когда оно становится минимально допустимым, автоматика снова запускает насосное оборудование и подкачивает воду. Как видим, принцип работы гидроаккумулятора очень прост. Разобраться с этим вопросом несложно даже человеку весьма далекому от премудростей систем водоснабжения и оборудования для них. Устройство баков с грушей или баллоном (их чаще всего изготавливают на 100 литров) отличается от мембранных тем, что в них нет соприкосновения жидкости с корпусом емкости. В баллонных агрегатах вода попадает в грушу, а затем расходуется по назначению.

Важный момент! Мембранные баки емкостью более 100 л всегда снабжаются стравливающим воздух клапаном. В гидроаккумуляторах с меньшим литражом такого дополнительного элемента нет. Поэтому при их монтаже нужно в обязательном порядке снабдить водопровод краном либо специальным тройником, с помощью которых можно будет перекрыть главную магистраль сети, а затем без проблем стравить ненужный воздух.

Принцип работы со скважиной, составные части

Вот как работает гидроаккумулятор поэтапно:

1. вода закачивается в грушу, которая увеличивается, тем самым вытесняя воздух – внутри создается выталкивающее усилие
2. После достижения нужной величины натиска специальное реле отключает работу электронасоса
3. Сжатым воздухом жидкость из мембраны выталкивается в систему. Таким образом, при открытии крана вода течет из гидробака
4. После уменьшения количества жидкости в груше снижается напор – реле фиксирует этот показатель, включает нагнетатель до достижения нужной величины, и так по кругу

Принцип действия гидроаккумулятора состоит в формировании внутри его корпуса силы выталкивания, которая компенсирует напор в системе. Пустое пространство внутри его наполняется воздухом. При этом сила сжатия достигает около 2 бар. Она выталкивает необходимое количество жидкости из «груши» в трубы для стабилизации напора согласно показателям реле давления.

Гидроаккумулятор для насосной станции со скважиной работает по такой схеме: электронасос качает воду с колодца, она идет по трубе, выходящей из него через напорный трубопровод. На пути его следования из источника к системе водоснабжения врезается ГА, а около места соединения располагается реле давления и манометр. Жидкость сначала попадает в агрегат, а потом течет далее к точкам водозабора.

Устройство гидроаккумулятора:

• овальный (в форме толстого баллона) металлический корпус с ножками
• внутри – наполняемая водой «груша» из пищевой или промышленной резины
• на одном конце – клапан или трубопровод, чтобы стравливать воздух, на другом – разъем (фланец) для подключения к тройнику
• гибкий шланг или жесткая труба для подключения к домашнему трубопроводу
• тройник, на котором крепится реле контроля давления с ниппелем для манометра (иногда его нужно докупать)
• крепление и обвязка, если емкость крепится к стене

Схема состоит из таких элементов (по порядку):

1. Скважина: погружной насос с электрокабелем, шлангом, трубой, подъемным тросом
2. Трубопровод с обратным клапаном, идущий от помпы (прокладывается к дому под землей ниже точки промерзания)
3. Гидроаккумулятор
4. Конечные точки: краны, бытовые приборы

Устройство напорного бака

Устройство напорного бака

В целом, гидроаккумуляторы имеются сегодня практически в каждой системе водоснабжения частного дома. Это бак, разделенный на две ровные части эластичной перегородкой. В первую часть может затекать вода, проходя через специальный штуцер с фильтром. Другая же (она располагается сверху) заполняется воздухом и оборудуется предохранителем. Если повысится давление, то жидкость начнет заполнять нижнюю часть резервуара; мембрана при этом растягивается. Если давление начинает падать обратно, то эта мембрана как бы выталкивает воду наружу.

Именно таким образом сглаживаются гидроудары.

Установка оборудования

Подключение в доме

Небольшие габариты подобного оборудования позволяют устанавливать его почти в любом углу помещения. Это может быть ванная, терраса, подсобное помещение или кухня. Максимальный уровень шума может быть разным, но при больших его значениях необходимо сделать качественную шумоизоляцию. При монтаже гидрофора стоит придерживаться основных требований и стандартов, которые предъявляются при установке электрического оборудования и систем снабжения водой в частных домах.

• общая площадь комнаты должна быть не менее 4 квадратных метров;
• высота комнаты должна быть не меньше 2,3 метра;
• расстояние от стены до насосной станции должно быть не менее 65 сантиметров;
• расстояние от поверхности стены до насоса должно составлять около 55 сантиметров.

Эти правила необходимо соблюдать не только при монтаже гидрофора, но и других дополнительных систем. Электрическое оборудование должно иметь большую степень защиты от влажности. Показатель температуры в комнате должен быть плюсовой, а идеальным вариантом является ее значение от 4 до 26 градусов Цельсия.

Необходимо позаботиться о системе вентиляции, которая обеспечит надежное охлаждение электрического двигателя. При страховке от аварийной ситуации стоит сделать небольшой наклон пола и специальные канализационные отверстия, которые будут способны отвести воду от работающего оборудования. Двери также должны соответствовать приобретенной насосной станции, чтобы ее можно было легко вынести или внести в помещение.

Потолком будет обычная плита из железобетона, а дверью служит специальный люк, который герметично закрывается на замок. Влага и гриб способны проникнуть в его щели, поэтому люк закрывают листами рубероида или крышкой из пластика. На рынке представлены интересные варианты от дизайнеров, которые маскируют различные виды люков. Они изготовлены в виде растений, грибов или камней.

Спускаться в такой колодец можно по лестнице, которая закреплена на его стене. Необходимо соблюдать все условия размещения насосного оборудования. Главными из них являются:

• безопасное освещение;
• надежная вентиляция;
• канализационный слив;
• хорошее утепление.

Нужно запомнить, что электрический двигатель гидрофора плохо защищен от грибка и влаги, поэтому довольно опасен для человека. Все вышеперечисленные условия необходимо учесть еще при выборе и покупке насосной станции.

Автоматика для насоса с гидроаккумулятором и реле давления

Автоматические приборы для регулирования работы насосной станции позволяют минимизировать присутствие человека во время работы системы. В данном случае необходимо правильно настроить реле на подачу нужного давления в систему (эти операции мы рассматривали выше).

Гидроаккумулятор в системе водоснабжения

Как отмечают эксперты, основной причиной сокращения продолжительности жизни насоса считается так называемый сухой ход, когда устройство работает без воды. Такое явление может происходить при частых отключениях электроэнергии. Точками риска с возможным возникновением сухого хода принято считать:

• Неправильный подбор рабочих параметров насоса, который используется для откачки воды со скважины или колодца, а особенно при засушливом лете, когда падает уровень грунтовых вод;
• Выход воды из накопительной ёмкости. В данном случае необходимо срочно выключить насос.

Для защиты от возможности появления сухого хода используется автоматика:

• Поплавковый выключатель — это сравнительно недорогой прибор, который применяется для перекачки жидкости из колодцев или резервуаров. На практике используют два основных вида поплавков. Первый тип автоматики останавливает насос при полном заполнении ёмкости, когда вода доходит до уровня поплавка и размыкает контакты. Во втором случае кабель прибора подключают в разрыв электропроводки для запитывания насоса. Остановка насоса происходит при опускании уровня жидкости ниже критического уровня;
• Специальное реле давления выставляется на отключение насоса производителем. Размыкание контактов прибора происходит при понижении давления в системе до показателей в 0,4…0,6 бар. Запускается насос вручную после устранения причины сухого хода.

Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе и как накачать

Как мы уже говорили, основным предназначением гидроаккумулятора считается уменьшение количества запусков насоса, что в конечном итоге приведёт к увеличению срока его службы, защиты системы от гидроударов. Чтоб установленное оборудование работало правильно нужно знать, какое давление должно быть в гидробаке.

Важно! Следует понимать, что гидроаккумулятор накачивают во время отсутствия воды в резервуаре.
Подключение к насосу

Существует несколько формул для расчёта давления в расширительном баке. По мнению экспертов, эти показатели должны быть меньшими от параметров давления, при которых происходит запуск насоса. Если оборудование работает в диапазоне 1,5…3 бара (что рекомендовано производителем), то гидроаккумулятор нужно будет накачать до 1,3 бар, т.е. на 0,2 бар меньше, чем нижнее давление реле.

Обычно производители поставляют оборудование с накаченным расширительным баком. Давление в ёмкости должно находиться в пределах 1,5 бара, но иногда оно падает. Перед первым запуском насосной станции нужно проверить давление воздуха специальным манометром, при необходимости подсоединить автомобильный насос к ниппелю и подкачать. Также можно добавлять давление, при помощи ручного насоса, периодически проверяя его параметры манометром.

Необходимо проводить периодический осмотр установленного оборудования для подачи воды. Дело в том, что в воде всегда имеется определённый запас сжатого воздуха, присутствие которого уменьшает полезный объём мембраны. В баках с объёмом от 100 литров для стравливания лишнего воздуха присутствуют специальные клапана, в меньших по объёму резервуарах такие приспособления не предусматриваются.

Для отвода лишнего воздуха из груши проводят следующие действия. Отключаем насос и сливаем всю жидкость из расширительного бачка методом включения одного из кранов. Подобную работу проводим несколько раз подряд, что будет способствовать отводу лишнего воздуха из водопроводной системы.

Тип источника воды

Приобретение насосной станции для частного дома зависит от типа источника питьевой воды, которым может быть:

• глубокая скважина;
• колодец;
• водоем;
• центральный водопровод;
• большой резервуар.

Двигатель гидроаккумулятора способен создавать большое давление, за счет которого происходит всасывание воды, но он имеет некоторые ограничения. Нужно учитывать не только глубину скважины, но и горизонтальную протяженность системы. Специалисты приравнивают 9 метров горизонтальной трубы к 1,5 метрам вертикальной.

Если уровень воды очень низкий, то насосную станцию стоит установить непосредственно в скважине, сделав площадку на нужной высоте. Большая влажность даже при качественной гидроизоляции может привести к быстрой поломке гидрофора, именно поэтому подобный метод применяют очень редко. Лучшим вариантом для установки является теплое и сухое подвальное помещение.

Судя по опыту, в маленьких домах гидрофоры довольно часто ломаются. Это случается из-за того, что количество отключений и включений устройства большое, потому что питьевую воду набирают довольно часто, но в маленьком объеме. У любой модели насоса существует показатель наибольшего количества включений за час, к примеру, до 35 включений в час.

Небольшие дома, которые располагаются в городской черте, обычно подключены к центральной системе водоснабжения. Но из-за слабого напора вода плохо поступает на верхние этажи здания. Именно поэтому для создания принудительной подачи нужно устанавливать насосную станцию. Ее с вихревым насосом и грибом нужно подключать непосредственно к водопроводу. Для того чтобы было хорошее давление, стоит приобрести инверторный двигатель.

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.

Резиновые мембраны для гидробаков могут иметь различные формы и размеры. При замене мембраны следует использовать изделие, предназначенное для конкретной модели гидробака

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.

Распечатать

Что собой представляет гидроаккумулятор и как он работает?

Перед принятием решения о выборе предпочтительной модели нелишним будет получить представление о самом гидроаккумуляторе и особенностях его работы.

Что такое гидроаккумулятор?

Это емкость для воды, снабжённая мембраной из резины с высокой эластичностью, располагающейся внутри устройства. Она герметично соединена с корпусом резервуара. При помощи фланца с резьбой обеспечивается подключение гидробака к устройству водопровода. Между мембраной и корпусом гидравлического бака имеется полость, заполненная сжатым воздухом. В ней давление составляет 2 бара.

Основное использование гидроаккумулятора:

• поддержание стабильного давления;
• создание резерва воды при использовании системы водоснабжения в быту или в промышленных условиях.

Именно благодаря ему обеспечивается поддержка требуемого в системе давления при отключенном насосе.

гидроаккумулятора Принцип действия

Если говорить о составных частях гидроаккумулятора, то выделим следующие:

• корпус;
• мембрана;
• ниппель, через который обеспечивается передача воздуха в полость;
• воздухоудалительный клапан;
• фитинг.

Если подробно говорить о принципе работы гидроаккумулятора, то в общих чертах он заключается в следующем.

Подаваемая из колодца или скважины вода поступает в бак. При этом происходит увеличение мембраны благодаря тому, что это изделие является довольно эластичным. Оно растягивается, в результате объем воздуха между стенками бака и мембраной уменьшается. Благодаря этому обеспечивается высокое давление. Когда этот параметр достигает требуемого значения, срабатывает датчик давления. Контакты, которые идут на насос, размыкаются. В результате происходит отключение оборудования.

Воздух, находящийся внутри бака, оказывает давление на воду. Когда человек открывает кран, она под напором стремится наружу, следуя наименьшему сопротивлению. При этом происходит падение внутри бака давления на мембрану. Когда оно доходит до своих минимальных значений, то насосное оборудование начинает работать. Таким образом, цикл повторяется.

Как видно, для того чтобы обеспечить рабочее давление в системе, в баке располагаются вода и воздух, разделителем между которыми выступает эластичная мембрана. По той причине, что резина — материал достаточно податливый, со временем может происходить падение давления в полости бака.

Поэтому во избежание таких ситуаций необходимо с периодичностью один раз в год выполнять проверку давления воздуха в устройстве при откаченной воде. Если выяснится, что этот параметр превышает нормативы, то необходимо через ниппель добавить небольшое количество воздуха, пользуясь для этого обычным автомобильным насосом. При этом необходимо помнить о том, что вода полностью не заполняет объем бака.

От ряда факторов зависит реальное количество воды:

• форма гидроаккумулятора;
• изначальное давление воздуха;
• пределы реле давления.

Расчет гидроаккумулятора

Чтобы определить, какой запас воды можно использовать из гидроаккумулятора при выключении электричества, когда насос прекратит качать воду из системы водоснабжения, можно использовать таблицу заполняемости мембранного бака. Запас воды будет зависеть от настройки реле давления. Чем выше разница давлений при включении и выключении насоса, тем больший запас воды будет в гидроаккумуляторе. Но эта разница лимитируется по изложенным выше причинам. Рассмотрим таблицу.

Здесь мы видим, что в мембранный бак объемом 200 л при настройках реле давления, когда показатель включение насоса составляет 1.5 бар, выключение насоса – 3.0 бар, давление воздуха составляет 1.3 бар, запас воды будет всего 69 л, что равно примерно трети общего объема бака.

Расчет необходимого объема гидроаккумулятора

Чтобы выполнить расчет гидроаккумулятора, используют следующую формулу:

Vt = K * A max * ((Pmax+1) * (Pmin +1)) / (Pmax- Pmin) * (Pвозд. + 1),

где

• Amax – максимальный расход литров воды в минуту;
• К – коэффициент, который зависит от мощности двигателя насоса;
• Pmax – давление при выключении насоса, бар;
• Pmin – давление при включении насоса, бар;
• Pвозд. – давление воздуха в гидроаккумуляторе, бар.

В качестве примера подберем необходимый минимальный объем гидроаккумулятора для водопроводной системы, взяв, например, насос Водолей БЦПЭ 0,5-40 У с такими параметрами:

Pmax (бар)	Pmin (бар)	Pвозд (бар)	A max (куб.м/час)	K (коэффициент)
3.0	1.8	1.6	2.1	0.25

Используя формулу, вычисляем минимальный объем ГА, который равен 31.41 литра.

Поэтому выбираем следующий ближайший размер ГА, который равен 35 л.

Объем бака в диапазоне 25-50 литров идеально согласуется со всеми методиками расчета объема ГА для бытовых водопроводных систем, а также с эмпирическими назначениями разных производителей насосного оборудования.

При частом выключении электроэнергии целесообразно выбирать бак большего объема, но в это же время следует помнить, что вода сможет заполнить бак лишь на 1/3 общего объема. Чем мощнее установлен насос в системе, тем больший должен быть объем гидроаккумулятора. Это соответствие размеров сократит количество коротких включений насоса и продлит срок эксплуатации его электродвигателя.

Если вы купили гидроаккумулятор большого объема, нужно знать, что если водой не пользоваться регулярно, она застаивается в баке ГА и ее качество ухудшается. Поэтому, выбирая в магазине гидробак, нужно учитывать, максимальный объем используемой воды в системе водопровода дома. Ведь при небольшом расходе воды использовать бак объемом 25-50 л намного целесообразнее, чем 100-200 л., вода в котором будет пропадать зря.