Подключение гидроаккумулятора в систему водоснабжения своими руками

Оглавление

Выбор мембранного бака со знанием дела

Гидробак – ёмкость, основным рабочим органом которой является мембрана. От её качества зависит, сколько времени прослужит устройство от момента подключения до первого ремонта.

Лучшими считаются изделия из пищевой (изобутированной) резины. Металл корпуса изделия важен только для расширительных баков. Там же, где вода содержится в груше, характеристики металла не имеют решающего значения.

Если не обратить особого внимания на толщину фланца вашего приобретения, то уже через год-полтора, а не через 10-15 лет, как вы планируете, придется покупать совершенно новое устройство или, в лучшем случае, менять сам фланец

Особое внимание при выборе устройства стоит сосредоточить на фланце, который, как правило, изготавливают из оцинкованного металла. Толщина этого металла очень важна

При его толщине всего в 1 мм срок эксплуатации изделия составит не больше 1,5 года, так как в металле фланца непременно образуется прореха, которая выведет из строя всё устройство.

При этом гарантия на бак составляет всего-то год при заявленном сроке эксплуатации в 10-15 лет. Так что дыра появится как раз после истечения гарантийного срока. И запаять или заварить тонкий металл будет невозможно. Можно, конечно, попытаться отыскать новый фланец, но, скорее всего, понадобится новый бак.

Чтобы избежать подобных напастей, следует искать бак, фланец которого сделан из нержавейки или из толстой оцинковки.

Устройство и принцип работы

От обычного накопителя гидроаккумулятор отличает более сложное устройство, которое заметно расширяет его функционал.

Он состоит из:

металлического корпуса;
внутренней мембраны;
ниппеля;
патрубка для воды.

Мембрана разделяет емкость на две части, одна предназначена для воды, а во вторую подкачивают воздух или инертный газ. В результате жидкость внутри устройства находится под определенным давлением. Это позволяет регулировать напор воды в системе.

О том, для чего нужен гидроаккумулятор, сможет рассказать каждый, кто хотя бы раз сталкивался с проблемой низкого напора в системе. Иногда задачу решают с помощью повышающего насоса, но ГА – более эффективный вариант.

Внутри гидроаккумулятора находится мембрана¸ которая разделяет устройство на две части: для воды и для воздуха, поэтому ГА также называют мембранным баком

Его устанавливают в системе после насоса на наружном или внутреннем водопроводе, конкретная схема зависит от характеристик системы. Вода поступает в емкость и накапливается там, при этом благодаря мембране внутри создается давление, необходимое для нормальной эксплуатации автономного водоснабжения с безотказной подачей воды в краны.

Обычный накопитель не гарантирует подходящих характеристик давления для водопровода, так как напор создается только из-за разницы в высоте расположения точки забора воды и емкости с водой. А вот с ГА не нужно поднимать бак на чердак или эстакаду, так как можно подкачать воздух, чтобы создать желаемый напор.

Современная техника, например, машинка-автомат, гидромассаж, джакузи, посудомоечная машина, способна функционировать только при нормативных значениях давления в водопроводной сети. Да и обычный душ удобнее принимать, когда поток воды достаточно сильный, а не течет слабой струйкой.

Гидроаккумулятор обязательно используют в комплекте с реле давления, которое управляет насосом, подающим воду из скважины, колодца и т.п., и манометром, предназначенным для контроля и отслеживания рабочих параметров независимого водоснабжения.

Реле давления и манометр нужны для автоматизации работы насоса¸ а фильтры очищают воду от ненужных примесей и защищают гидроаккумулятор от повреждений

Реле настраивают таким образом, чтобы по достижении выбранного пользователем давления насос включался и отключался. Когда в гидроаккумулятор наберется достаточное количество воды, и давление достигнет максимальной заданной точки, насос выключится. Этот показатель по понятным причинам называют давлением отключения.

В процессе использования воды давление в баке постепенно уменьшается. Когда оно достигает минимального заданного значения (это так называемое давление включения), насос начинает работать. Вода поступает в емкость, давление растет, достигает предела, после чего насос отключается.

Затем вода снова убывает из бака, когда хозяева дома открывают кран, давление падает, реле запускает насос и т.д. Если исключить из этой цепочки ГА и реле, насосное оборудование будет включаться каждый раз при открывании крана. Такое использование дорогостоящей техники нерационально, поскольку ресурс ее работы ограничивается определенным количеством включений-выключений.

Гидробак может поставляться как отдельный агрегат или в составе насосной станции. В первом случае его подключают к погружному насосу через реле давления

Кроме того, насос подает воду стремительно, что может обернуться таким явлением как гидроудар. Для водопровода этакие нагрузки нежелательны, они могут повредить трубы. А гидроаккумулятор – это прочное устройство, которое станет буфером и защитит систему от нежелательного воздействия.

Наконец, гидробак позволяет создать некоторый запас воды. Даже при отсутствии электроэнергии какое-то время можно будет пользоваться водой, хранящейся в ГА. Конечно, это не такой большой запас, как в накопителе, но и он может оказаться очень полезным.

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.

Устройство гидроаккумулятора

Что бы не возникало лишних вопросов при сборке гидроаккумулятора своими руками нужно понимать как он устроен. Так как жидкости не сжимаются, в устройстве гидроаккумулятора используется газ.

Он разбивается на 2 части в одной у нас будет вода, а во второй обычный воздух. Между ними устанавливается резиновая мембрана. Накачиваем одну часть воздухом до определенного давления. Далее подаем воду в гидравлический бак, происходит повышение давления и мембрана начинает давить и сжимать воздух. Продолжаем подавать воду пока в гидравлическом баке не создастся нужное нам давление. Далее, если мы откроем кран, то вода польется, так как на воду будет давить сжатый воздух.

Как видно устройство гидравлического бака очень простое. Единственным узким местом при создании такого агрегата в домашних условия является мембрана, ее самостоятельное изготовление в домашних условиях весьма проблематично. Не у каждого под рукой есть резина нужной формы и качества, да и закрепить ее так чтобы она выдерживала давление весьма проблематично. Но выход есть! Мембрана вовсе и не нужна, мы просто закачиваем сверху воздух под определенным давлением, а так как воздух моментально не смешивается с жидкостью роль мембраны будет выполнять граница между воздухом и водой.

Монтаж и регулировка гидробака

Разберём, где ставить гидробак, чтобы избежать проблем с его обслуживанием и, при необходимости, ремонтом. Поскольку устройство при работе сетевого насоса подвержено вибрации, основание для него должно быть прочным и плотным. Сам водный аккумулятор следует закреплять прочно, чтобы вибрационные колебания от него не передавались зданию, трубам, и не создавали излишний шум. Для этих же целей, между устройством и поверхностью, к которой оно крепится, можно поместить шумопоглощающую прокладку из мягкой резины.

Место для гидробака лучше определить непосредственно после сетевого насоса – в подвальном или цокольном этаже. Главное условие, чтобы даже в зимние морозы в помещении была плюсовая температура. В противном случае вода в накопительной ёмкости перемёрзнет, что может привести к выходу прибора из строя, и к прекращению водоснабжения.
Перед подключением аккумулятора к сети, нужно замерить показатель внутреннего давления в воздушной камере. Стандартно оно должно равняться 1,5 барам, однако, с течением времени часть воздуха может выйти из ёмкости, и реальное давление будет ниже полагающегося. В таком случае потребуется подкачать воздух с помощью насоса через имеющийся в баке ниппель.
К трубопроводу гидробак подсоединяется через входные и выходные штуцеры. Для этого рекомендуется использовать гибкие шланги в металлической оплётке. Их можно, в случае необходимости, легко отсоединить. Они обладают хорошим запасом прочности и долговечны в эксплуатации. Если же подсоединять устройство напрямую к водопроводу, например, через жёсткие полипропиленовые переходники, могут возникнуть затруднения при его демонтаже.
Перед первым заполнением необходимо стравить воздух из водяной камеры. Затем аккуратно заполнить её, не открывая на полную мощность запорный кран между сетевым насосом и гидробаком. Это необходимо, чтобы уберечь резиновую мембрану от разрыва вследствие резкого увеличения давления. Последним шагом потребуется отрегулировать манометр, чтобы он запускал питающий насос по достижении определённого показателя.

Как отрегулировать датчик давления, подробно описано в техпаспорте. Для этого нужно снять корпус прибора. Под ним располагаются две регулировочные пружины. Одна, большего размера, предназначена для выставления минимального показателя давления в баке. При падении напора до этой отметки, реле запустит сетевой насос, и бак начнёт заполняться водой. Вторая пружина, меньшего размера, отмечает верхний порог, при достижении которого контакты электропитания разомкнутся, и насос автоматически выключится. Наименьший показатель лучше выставить в положении в 1 бар, а верхний – около 3-х бар.

После заполнения ёмкости и регулировки манометра, устройство полностью готово к использованию. Благодаря внутреннему давлению, оно будет поддерживать необходимый напор в системе домашнего водоснабжения. В целом, установка водяного аккумулятора не столь сложное дело, и произвести её можно самостоятельно, не привлекая специалистов-сантехников. Главное – следовать схеме монтажа и подключения, которые имеются в прилагаемой к прибору инструкции.

Принцип работы типового гидробака

Разберём, для чего гидроаккумулятор в водопроводной системе, и рассмотрим принцип работы этого устройства. В бытовой водопроводной сети должно иметься определённое давление, обеспечивающее функционирование бытовых приборов и сантехнических устройств.

Например, стиральные автоматы или посудомоечные машины будут действовать только при определённом показателе напора в сети. То же можно сказать и о бытовой сантехнике: для нормальной работы смесителей душа, джакузи или унитаза необходимо наличие давление в водопроводной системе. Оно создаётся самостоятельно, под действием гравитационных сил, если в доме выполнена верхняя разводка с расположением расширительного бака для воды в верхней точке здания.

Тогда жидкость, подчиняясь силе тяжести, самостоятельно стекает в систему, создавая в ней определённый напор. Но чаще встречается конструкция автономного водопровода с нижней разводкой. В этом случае вода подаётся в дом снизу, и для создания давления в трубопроводе необходима работа вспомогательных агрегатов.

Рассмотрим, как работает гидроаккумулятор, более подробно. Гидробак подключается к водопроводу после сетевого насоса. При закачке им внутридомовой системы из скважины или колодца, вода изначально поступает в гидроаккумулятор, заполняя его. После этого, по достижении в системе установленного показателя давления, насосное оборудование автоматически отключается. Вся дальнейшая ответственность за поддержание необходимого уровня напора в домашнем трубопроводе ложится на гидробак.

Подача воды из гидробака в домовой водопровод обеспечивается внутренним давлением, создающимся внутри устройства сжатым воздухом. При включении сетевого насоса, бак заполняется из скважины, и находящийся внутри него, в отдельной камере, воздух начинает сжиматься. В результате в гидробаке создаётся давление, достаточное для поддержания необходимого напора в домовом водопроводе.

Когда включается источник водопотребления – душ, стиральная или посудомоечная машина, – давление воды в сети падает. Вода из бака, под действием сжатого воздуха и силы упругости растянутой мембраны, начинает поступать в домовую водопроводную систему. Когда показатель давления достигает необходимого уровня, система уравновешивается, и подача прекращается.

Данная последовательность действий повторяется всё время, пока внутри гидробака имеется необходимое количество воды. Как только она подходит к концу, и устройство не может более обеспечивать необходимый уровень давления в водопроводе, включается сетевой насос, заполняя бак водой из скважины.

Сетевой насос работает в паре с манометром и реле. Когда вода в ёмкости бака подходит к концу, и внутреннее давление падает, датчик запускает его в работу. Вода из скважины заполняет ёмкость аккумулятора до той поры, пока давление в нём не достигнет положенного значения. После этого реле отключает питающий насос.

Как выбрать подходящий гидробак?

Один из важнейших показателей при выборе гидроаккумулятора – количество воды, которую он может вместить. Для этого можно воспользоваться следующей формулой:

Выбирая гидроаккумулятор, следует вычислить подходящий объем устройства. Слишком маленький гидробак не обеспечит потребности системы, а слишком большой приведет к неоправданным затратам

А из этой таблицы можно взять значение поправочного коэффициента в зависимости от мощности насоса:

Рассчитывая объем гидроаккумуляторного бака для системы водоснабжения, следует использовать специальный поправочный коэффициент, который учитывает мощность водяного насоса

Для бытовых нужд обычно достаточно устройства, емкость которого составляет около 25-50 литров. Конечно, расчетное значение редко совпадает с реальными объемами типовых моделей гидроаккумуляторов.

В таком случае просто берут бак с немного большим объемом. Например, если по формуле вычислено значение 32,5 л, то можно смело приобретать бак емкостью 35 литров.

Следует помнить, что наружные размеры бака и объем воды, который он может вместить, это разные цифры. Обычно вода занимает примерно треть общего объема гидроаккумулятора. Из формулы становится ясно, что чем более мощный насос используется для автономного водоснабжения в доме, тем более емкий гидробак следует приобрести.

Частое отключение электроэнергии в местности, где расположен дом, это хорошая причина, чтобы выбрать бак побольше. Таким образом, в распоряжении семьи будет небольшой запас воды.

Однако не стоит усердствовать и выбирать слишком крупный гидроаккумулятор. В таком устройстве вода будет заменяться слишком медленно, а это приведет к ухудшению ее качества.

В этой таблице подробно представлены сведения о том, какой именно объем воды можно хранить в гидроаккумуляторе с конкретными характеристиками

Именно поэтому при расчетах учитывают максимальный объем воды, которая проходит через водопроводную систему. Еще один важный момент относится к моделям иностранного производства. Такие устройства не всегда можно без проблем соединить с водопроводными системами в России или на территории ближнего зарубежья.

Правильная настройка нового устройства

Новый гидробак следует проверить на то, каков уровень его внутреннего давления. Предполагается, что он должен составлять 1,5 атм. Но в процессе транспортировки изделия от места производства до склада и во время хранения могла произойти утечка, снизившая на момент продажи этот важный показатель. Проверить давление можно, сняв колпачок на золотнике и выполнив замеры.

Для измерения давления можно использовать манометры разных видов:

Электронные. Это дорогие приборы. На результат их работы может оказать влияние температура и заряд батареи.
Механические. Выпускаются в корпусе из металла, называемые по-другому автомобильными. Если этот прибор успешно прошел проверку, то лучше него не найти. Чтобы получить наиболее точное значение, поскольку измерять нужно будет всего-то 1-2 атм., лучше купить прибор с большим количеством делений на измерительной шкале.

Недорогие насосные станции и насосы-автоматы чаще всего укомплектовываются манометрами в пластиковом корпусе. Погрешность в показаниях таких китайских моделей слишком велика.

Если в баке будет меньший объём воздуха, чем нужно, его место займет вода. Это повлияет на напор воды в водопроводе. При высоком давлении и напор постоянно будет высоким. Большее давление обеспечит меньший запас воды в мембранной груше, поэтому насосу придется чаще включаться. Если света не будет, запаса воды может не хватить на все нужды.

Поэтому-то иногда разумнее будет пожертвовать давлением для достижения других важных целей. Впрочем, ниже рекомендованных значений давление лучше не снижать, как и не превышать предельных характеристик. Недостаток давления может привести к контакту поверхности груши с корпусом бака, что нежелательно.

Для измерения давления можно использовать разные устройства, но оптимальным является относительно недорогой автомобильный манометр с корпусом из металла и достаточно развернутой шкалой результатов замеров

Гидроаккумулятор – устройство и назначение

Современный гидравлический аккумулятор функционирует совместно с ГСВ и используется для скапливания энергии посредством особого насоса при его недогрузке с последующей отдачей всего накопленного потенциала или его части за непродолжительный период времени, в течение которого на насос приходятся нагрузки, превышающие его мощность.

Монтируется гидроаккумулятор в непосредственной близости от заднего левого колеса на рукаве. Сверху агрегат закрыт тонкостенным кожухом, внутри которого находится подвижной цилиндр, поршень, зафиксированный на штоке, подсоединённом к передней крышке, и пружина, поджимающая цилиндр.

В нижней части гидроаккумулятора имеется небольшое отверстие, используемое для сливания излишков рабочей жидкости и закрытое пробкой. На кожух приварена специальная скоба для крепления гидроаккумулятора. Масса устройства без рабочей жидкости составляет чуть более 5,5 кг.

Поскольку аккумуляторная пружина сжимается до усилия в 200 кгс, при отворачивании болтов на передней крышке следует удерживать аккумулятор строго в горизонтальном положении и направлять крышку от себя.

Виды гидроаккумуляторов

Можно выделить ряд ключевых параметров, на основании которых все предлагаемые сегодня гидроаккумуляторы можно классифицировать на ряд видов:

На основании такого признака, как вариант монтажа, современные гидроаккумуляторы могут быть классифицированы на:

горизонтальные;
вертикальные.

В конструкционном плане подобные устройства довольно схожи. Это же можно отметить и в отношении их принципа работы. Особенностью горизонтальных моделей является наличие крепления для наружного насоса. Что же касается устройств с вертикальным методом монтажа больших объемов, то в их конструкции предусмотрен клапан, обеспечивающий удаление воздуха из системы водоснабжения. Принимать решение в пользу того или иного варианта гидроаккумулятора следует, ориентируясь на размеры помещения, которое выбрано для размещения подобного оборудования.

Исходя из метода накопления энергии, гидроаккумуляторы могут быть классифицированы на:

модели, оснащенные пневматическим накопителем. Их действие основывается на сжатии газа под давлением воды. В рамках этих устройств можно выделить мембранные, с баллоном и поршневые. Последний тип гидроаккумуляторов отличается доступной ценой и в то же время может обрабатывать значительные объемы воды (до 600 литров). Модели мембранного типа демонстрируют большое удобство в эксплуатации, что связано с их небольшими габаритами. Если говорить про баллонную разновидность этого оборудования, то именно эти модели получили наибольшее распространение среди покупателей. Причина этого заключается в том, что при возникновении необходимости в замене емкости подобного оборудования и резиновой груши эту работу владелец может выполнить с минимальными затратами времени и не прибегая к помощи специалистов. Другим важным достоинством следует называть отсутствие проблем в эксплуатации и длительный срок службы;
модели, оснащенные механическим накопителем. В рамках этой категории устройств можно выделить грузовые и пружинные. Действие этих аппаратов основывается на использовании кинетической энергии груза или пружины. Среди минусов, которыми обладает подобные агрегаты, следует выделить инерционность системы, громоздкость конструкции. В то же время они могут исправно выполнять свои задачи без необходимости использования внешних источников питания и зарядки;

Если исходить на основании такого признака, как объем, то все модели гидроаккумуляторов можно подразделить на устройства емкостью 2, 5, 24, 50, 80, 100, 150, 200, 300, 500 литров. Если оборудование приобретается для большого дома, то следует рассматривать модели, емкость которых составляет 80 или 100 литров. Оборудование объемом 50 литров прекрасно справится со своей задачей по поддержанию необходимого давления в системе водоснабжения стандартных квартир. Предлагаемые сегодня гидроаккумуляторы 50 литров отличаются своей стоимостью. Причем на цену оказывает влияние и производитель. Любой специализированный магазин сегодня может предложить подобное оборудование требуемой емкости;

Исходя из назначения, можно выделить следующие модели:

для холодной воды;
гидроаккумуляторы для горячей воды;
расширительный бак для отопления, предназначенный для обеспечения стабильного давления в системе трубопровода.

Помните! Для нормальной работы каждая отопительная система должна предусматривать расширительный бак. Только при условии, что гидроаккумулятор будет грамотно подобран и настроен, можно гарантировать ее безаварийную работу и комфортное проживание в загородном доме.

Схемы подключения гидроаккумулятора в систему водоснабжения