Гидроаккумуляторы: как выбрать, принципы работы

Основой работы автоматических станций и систем водоподачи на базе скважин с погружными или поверхностными насосами является поддержание в трубах стабильного напора. Эту задачу выполняют гидроаккумуляторы для водоснабжения. Для правильного выбора и установки прибора необходимо определиться с его параметрами, учитывая характеристики оборудования.

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

Предназначение мембранного бака: компенсация, выравнивание, обеспечение автономности водоподачи с созданием определенного резерва воды. С этим агрегатом водопровод будет функционировать при отключенном питании и при отсутствии доступа к источнику воды

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 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

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

Варианты с горизонтальной установкой специалисты рекомендуют для систем с наружными насосами. Вертикальные механизмы лучше подойдут в комплекте со скважинами с погружными устройствами для частных домов. Для них выделяют небольшое помещение (подвал, цоколь) или монтируют все вместе с насосной станцией в приямке около дома

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

Специалисты рекомендуют к полученному при расчете результату добавить 10 – 15 л. Если же уже установленного объема недостаточно, то можно смонтировать еще один прибор

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.

Верхняя планка давления, которую может выдержать мембранный бак, должна превышать таковую в сети, к которой он подключен

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

Общие принципы эксплуатации

Гидроаккумулятор для скважины ставят всегда там, где заходят трубы от насоса. Некоторые специалисты рекомендуют его устанавливать ближе к станции с нагнетателем, хотя, это не имеет особого значения. Перед подключением регулируется необходимое давление, затем, агрегат через тройник подсоединяется к трубе – все готово к работе.

Перед стартом манометром проверяется количество бар.

Если внутри 1,5, то в системе должно быть не меньше, чем 1,6 (значение выставляют на реле). Этого будет достаточно для одноэтажного здания, для двухэтажного дома эту цифру придется повысить. Если есть много точек, то значение определяют опытным путем. Настроить его можно, периодически стравливая воздух или накачивая велосипедным насосом, но следует учесть, что значение не может быть выше, чем допустимое для хотя бы одного бытового прибора, иначе он выйдет из строя.

Можно подключить неограниченное число приборов параллельно на одной трубе. Существуют системы с 3 – 5 устройствами, смонтированными в ряд. Такая конструкция идеальна для настройки и регулировки. Ее элементы можно включать или выключать в нужном количестве, тем самым выставляя необходимую мощность

Рекомендации по эксплуатации:

• периодически необходима регулировка: нужно проверять давление (2 – 3 раза в год) и стравливать воздух, понижая его. Если оно чрезмерно высокое, то уменьшается полезное внутреннее пространство емкости
• при разрыве груши и наличии аппарата со съемным фланцем эти детали можно заменить самостоятельно, купив новые в специализированном магазине
• часто схема включает в себя водонагреватель
• желательно приобретать аппараты со съемными стальными фланцами

Подбор гидроаккумулятора нужно осуществлять из расчета, чтобы он компенсировал работу насоса и тот включался не более 30 раз в час. Чем меньше, тем лучше. Не беда, если стоит меньший бак – можно поставить еще один. Дополнительный плюс таких систем: если выйдет из строя один, то будет действовать другой. Единственный недостаток больших аппаратов – застаивание неиспользованной воды.