Гидроаккумулятор для систем водоснабжения Устройство и принцип работы

Децентрализованная подача питьевой воды имеет достаточно «подводных камней». Частые включения/выключения подающего воду насоса, необходимость стабилизации давления воды в сети, возможные гидроудары или перерывы в энергоснабжении жилья… Перечень можно продолжить, но и этого достаточно, чтобы принять решение об установке в принимающей сети устройства, которое предотвращало бы все вышеописанные ситуации. В роли такого устройства выступает гидроаккумулятор для систем водоснабжения, устройство и принцип работы которого, а также основные положения по подбору подходящей модели будут рассматриваться далее.

Что представляет из себя гидроаккумулятор, и как он работает?

Внешне устройство выглядит как бак с горизонтальной или вертикальной компоновкой, который устанавливается в подходящем для этого месте (об этом далее). Он соединяется, с одной стороны, с подающим воду насосом, а, с другой стороны – с реле давления и внутренним трубопроводом.

Типовой аккумулятор, предназначенный для работы с сетью питьевого водоснабжения, состоит из следующих элементов:

Рабочего бака с определённым объёмом.

Эластичной внутренней ёмкости, которая производится из высокопрочного бутилового каучука и герметично располагается во внутреннем объёме бака.

Пневматического клапана, устанавливаемого сверху эластичной ёмкости, который управляет изменениями давления закачиваемой туда воды.

Предохранительного клапана, регулирующего предельное значение давления воздуха.

Резьбового присоединительного патрубка, через который в гидроаккумулятор поступает вода.

Присоединительных кронштейнов, которыми производится монтаж устройства.

Опционально к гидроаккумулятору могут поставляться также манометр, соединительные патрубки, а также вентиль для сброса давления вручную.

Следует отметить, что один и тот же гидроаккумулятор невозможно использовать и для регулирования давления воды в сети холодного водоснабжения, и для применения с целью отопления или подогрева воды. Давления и температуры будут заметно разными, что может негативно повлиять на надёжность срабатывания элементов системы, и на долговечность самого гидроаккмулятора (точнее, эластичной мембраны).

Принцип работы гидроаккумулятора для системы водоснабжения заключается в следующем. Насос (погружной или поверхностный) подаёт воду под определённым давлением, которая поступает в эластичную ёмкость. Она расширяется, повышая тем самым давление воздуха, который находится в замкнутом пространстве между мембраной и внутренними стенками корпуса бака. Давление воздуха повышается, что служит основанием для отключения реле, управляющего работой насоса. Вода под установившимся давлением поступает в сеть дома к точкам её раздачи. По мере расходования, а также из-за сопротивлений в трубопроводах давление воды начинает снижаться. Соответственно, её объём в мембране уменьшается, что приводит к уменьшению давления воздуха. При достижении некоторого минимального уровня срабатывает реле давления, которое вновь включает насос, и цикл повторяется.

Конструкция устройства допускает его частичную разборку, что необходимо для профилактической очистки внутренних поверхностей от солевых отложений.

Классификация гидроаккумуляторов для систем водоснабжения

Известные конструкции рассматриваемых устройств различают по следующим показателям:

По ёмкости. Выпускаются гидроаккумуляторы небольшого (до 40…50 л.), среднего (до 120…150 л.) и большого (до 400 л.) объёма. Последние в бытовых сетях водоснабжения используются редко;
По компоновке. Различают устройства, устанавливаемые вертикально и горизонтально. Явных преимуществ одна компоновка перед другой не имеет. Например, вертикальные гидроаккумуляторы занимают меньше установочной площади, но зато несколько более трудоёмки в текущем регламентном обслуживании;
По материалу корпуса. Выпускаются устройства с корпусом из нержавеющей стали, но встречаются и более дешёвые исполнения, где корпус изготовлен из обычной стали с последующим эмалевым покрытием;
По способу стравливания воздуха для периодической корректировки давления в корпусе: это может быть специальный клапан, либо обычный кран (последний вариант предусматривается в гидроаккумуляторах, которые рассчитаны на небольшие объёмы воды);

Все составляющие конструкции должны обладать сертификатом гигиенического соответствия и иметь надёжную противокоррозионную защиту.

При выборе типоразмера гидроаккумулятора учитывается следующее:

Максимальная суточная потребность в питьевой воде. Поскольку на этот параметр влияет также и возможности подающего воду насоса, то эти элементы обустройства системы домашнего водоснабжения целесообразно подбирать одновременно.

Желаемое давление воды в сети, от чего будет зависеть объём устройства, а также прочностные характеристики материала корпуса. Например, в дешёвых гидроаккумуляторах они обычно не превышают 2 ат, что для некоторых ситуаций может оказаться опасным.

От типа насоса – погружной или поверхностный. В первом случае гидроаккумулятор необходимо устанавливать непосредственно на выходе насоса, чтобы предотвратить его излишне частое включение/выключение. Для поверхностных насосов, накачивающих воду в наполнительный бак, гидроаккумулятор монтируют рядом с ним. При этом, чем выше расположено устройство, тем меньшего объёма оно может быть. Для поверхностных насосов объём бака может приниматься меньшим, чем для погружных.

От наличия или отсутствия обратного клапана в системе внутридомового водоснабжения. Если такой клапан отсутствует, то гидроаккумулятор придётся устанавливать перед разветвлением водоподающего контура, и обязательно снабжать манометром.

Наибольшая допустимая частота включений (для погружных насосов), которая не должна быть больше 25…30 в час.

Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе?

Существует несколько методик точного подбора вместимости бака гидроаккумулятора, но главным считается принцип выбора по ёмкости накопительного резервуара. Исходными данными служат количество и характер точек водопотребления, мощность и тип насоса, максимально допустимое число его включений, желаемое давление воды в сети. Важно также, какой объём воды из бака можно использовать до следующего включения насоса, а также при перебоях в подаче электричества. Допустимая разница в давлениях воды устанавливается в процессе настройки реле давления.

Запас воды в гидроаккумуляторе (который обычно составляет до половины его общей ёмкости) можно с достаточной точностью определить по теоретической ёмкости бака и перепаду давлений в нём:

Для бака до 50 л, при разнице давлений до 1 ат — 15,0…12,5;
Для бака до 100 л, при разнице давлений до 1 ат — 30,0…16,5;
Для бака более 100 л, при разнице давлений до 1 ат — 70,0…55,0;
Для бака до 50 л, при разнице давлений до 1,5 ат – 13,5…8,0;
Для бака до 100 л, при разнице давлений до 1,5 ат — 25,0…20,0;
Для бака более 100 л, при разнице давлений до 1,5 ат — 55,0…40,0.

Объём ёмкости гидроаккумулятора с достаточной точностью определяется по следующим практическим соотношениям:

Для поверхностных насосов с мощностью до 1 кВт – не менее 25 л;
Для поверхностных насосов с мощностью более 1 кВт – не менее 50 л;
Для погружных насосов с мощностью до 1 кВт – не менее 20 л;
Для погружных насосов с мощностью до 1,5 кВт – не менее 50 л;
Для погружных насосов с мощностью до 5 кВт – не менее 100 л.

Вместимость бака гидроаккумулятора зависит также от количества точек разбора воды и числа проживающих в доме. Например, для небольшой семьи со скромными потребностями (по одному крану на кухне и в душевой, +санузел) достаточно будет 50 л, а при наличии ванной потребуется ёмкость не менее 100 л.

Ёмкость рассматриваемого устройства зависит также и от места его установки. Гидроаккумулятор вертикального исполнения, который смонтирован в верхней точке водозабора (например, на высоте 4,5…5 м), добавляет примерно треть к проектному значению давления, что позволит насосу включаться реже. При этом, однако, следует учесть, что помещение для монтажа гидроаккумулятора должно иметь минимальный перепад температур, т. е., либо хорошо утепляться, либо быть постоянно отапливаемым в холодное время года. Минимальными должны быть и колебания относительной влажности.

Привычка подбирать всё с запасом для объёма гидроаккумулятора не годится. Дело в том, что, если объём воды в баке подолгу застаивается, то, во-первых, страдает внутренняя поверхность ёмкости, а, во-вторых, ухудшается качество самой воды (особенно, если при монтаже схемы водоснабжения не предусмотрели установку фильтров биологической очистки). В таком случае придётся часто сливать воду из ёмкости, а толку от габаритного гидроаккумулятора окажется мало.

Большинство производителей заявляет о возможности корпуса и соединительной арматуры выдерживать постоянные эксплуатационные давления не ниже 10 ат. При выборе учитывается также номинальное превышение температуры воды, которое допускает материал мембраны. Для качественных материалов он не может быть меньше 70…1000С.

Производитель подобной продукции в нашей стране — торговая марка Jeelex. Популярны также гидроаккумуляторы от Aquasystem (Италия) и Reflex (Германия).

Установка, тестирование, подключение

Обычно монтаж устройства производит фирма, продавшая технику, при этом гарантируется более высокое качество работ. После установки гидроаккумулятора в требуемом месте его подключение производится в следующей последовательности:

Проверяется состояние устройства, в частности, имеется ли внутри воздух под давлением. Для этого используется обычный автомобильный манометр с подходящим измерительным диапазоном. Давление не должно быть ниже 1 ат.

Присоединяют гидроаккумулятор к выходной магистрали насоса и к входной магистрали водоснабжения. При этом обязательно следует установить предохранительный клапан. В ходе монтажа надёжно крепят устройство, используя пружинные компенсаторы (пригодятся при частых включениях насоса).

Настраивают реле давления соответственно вышеприведённым рекомендациям.

Заполняют гидроаккумулятор водой. Делать это следует осторожно, чтобы не разорвать мембрану. При этом следят за показаниями манометра, заодно контролируя и правильность установки реле давления. Бак заполняют чуть более половины, при давлении в пределах 1,5…2 ат.

Включают насос, и следят за изменениями давления: оно при пуске должно снизиться не более, чем на 10%. Обычный перепад давления воздуха не должен превышать 1,0…1,2 ат; в противном случае долговечность мембраны не будет высокой.

В профилактических целях, следует не реже раза в месяц производить проверку состояния устройства и устранять мелкие неполадки. Содержание регламентных работ приводится в инструкции производителя.