Принцип работы гидроаккумулятора и зачем он нужен гидроаккумулятор в системе водоснабжения

Роль гидроаккумулятора в водопроводной сети

Казалось бы, устройство просто пропускает через себя воду. Можно было бы обойтись и без него? На самом деле именно с помощью гидробака в системе водопровода сохраняется стабильное давление.

Если по какой-либо причине напряжение в электросети пропадёт, небольшой «аварийный» запас воды в баке поможет решить первоочередные хозяйственные задачи.

Уточним перечень преимуществ, которые обеспечивает это довольно простое устройство:

• Преждевременный износ насоса. В мембранном баке имеется некоторый запас воды. Она удовлетворяет первоочередные потребности владельцев коттеджа. И только тогда, когда запас иссякнет, включится насос. Следует отметить, что все насосы имеют норму включений на протяжении часа. При наличии гидроаккумулятора этот показатель не будет превышен, и агрегат прослужит дольше.
• Стабилизация давления в системе. Если одновременно включить два крана, например, в ванной комнате и на кухне, перепады напора могут повлиять на температуру воды. Это очень неприятно, особенно для тех домочадцев, которые в этот момент принимают душ. Благодаря гидроаккумулятору таких недоразумений можно избежать.
• Гидроудары. Эти явления, которые способны навредить трубопроводу, могут возникать в момент включения насоса. С гидробаком риск возникновения гидроудара практически исключен.
• Запас воды. В загородном доме проблема водоснабжения стоит особенно остро. Если произошло внезапное отключение электричества, и насос не может выполнять свои функции, то для решения неотложных проблем больше не надо хранить запас воды в ведре или другом резервуаре. В ёмкости гидроаккумулятора она имеется и регулярно обновляется.

Очевидно, что наличие этого устройства в независимой от централизованных сетей системе водоснабжения не случайно. Оно необходимо и полезно.

Гидроаккумулятор в контуре водоснабжения выполняет ряд значимых функций: защищает технику от гидроударов, обеспечивает запас воды, формирует условия для автоматизации ее забора

Когда гидробак не нужен

В системах полива гидроаккумулятор не нужен, так как при постоянном открытом кране насос будет работать без выключения. Если в данной схеме присутствует накопительная емкость, оборудование будет часто включаться, что приведет к преждевременной выработке ресурса.

При покупке насоса с автоматической системой, предполагающей плавный запуск двигателя, ГА также не нужен. Гидроудар трубам не грозит, так как поток жидкости движется медленно.

Подключение гидроаккумулятора

Перед подключением гидроаккумулятора к системе необходимо измерить в нем давление. Этот параметр необходим для установки реле срабатывания датчика давления.

На заводе в баке устанавливается 1,5 Атм. Для этого можно использовать автомобильный манометр при отсутствии другого. Для замера этого параметра в нижней части гидробака (от 100 литров) есть специальный вход.

• При использовании насоса поверхностного типа, установите его около гидробака. Обратный клапан устанавливается на подающем воду трубопроводе.
• Установку всех устройств, необходимых для работы гидроаккумулятора лучше производить, используя для обвязки в схеме пятивыводной штуцер.
• Наличие выводов с разными диаметрами делает его использование незаменимым при установке гидроаккумулятора в водопроводной системе.

Пятивыводной штуцер

Но это необязательное требование. Кто-то любит делать все по старинке, используя фитинги и обрезки труб.

Схема подключения гидроаккумулятора к насосу и системе водоснабжения

Схема подключения

После установки гидроаккумулятора нужно установить оптимальное рабочее давление в системе водоснабжения и отрегулировать срабатывание реле. Нормальную работу бытовой техники обеспечивает давление 1,4-2,8 Атм. Для сохранения мембраны, давление в системе должно быть больше, чем в гидробаке на 0,1-0,2 Атм.

Например, если давление в гидробаке 1,5 Атм, то показатель этого параметра в системе водопровода должен быть не менее 1,6 Атм. Для регулировки реле используется это значение, оно оптимальное для водоснабжения небольшого одноэтажного коттеджа.

Если дом больше – два или три этажа, для него потребуется повысить давление в гидробаке, делая расчет оптимального давления с помощью формулы: V=(H+6)/10, где Н – значение самой высокой в доме точки водоразбора. Вставив его в формулу, можно узнать какое давление необходимо установит в гидробаке.

Вот основные моменты, которые надо учитывать при прокладывании трубопровода и монтаже гидроаккумулятора в домашний водопровод. Правильная установка – залог долгой и исправной работы всей системы водоснабжения.

Видео: Какой объем гидроаккумулятора нужен для дома ?

Характеристика гидроаккумулятора

Для начала перечислим основные моменты, благодаря которым гидроаккумуляторы являются настолько значимыми – то, для чего рассматриваемые устройства нужны. Прежде всего, они необходимы для эффективной реализации следующих задач:

• накопление резервного запаса живительной влаги, которым можно воспользоваться в случае возникновения непредвиденной ситуации;
• надежное предохранение трубопровода от гидроударов, появляющихся вследствие включения насоса;
• стабилизация избыточного напора в системе;
• продление бесперебойной работы насоса (помповый механизм активируется исключительно при необходимости);
• «выравнивание» напора воды при интенсивном ее потреблении;
• поддержка неизменного давления в трубах, когда насос отключен.

Что же касается конструкции устройства для водоснабжения, то она предусматривает наличие следующих элементов:

Схема устройства гидроаккумулятора

• платформа;
• корпус, изготавливаемый из прочной нержавеющей стали;
• мембрана;
• фланец с клапаном для закачки воды;
• ниппель для подачи воздуха.

Как видно, гидроаккумулятор является не только крайне важным, но и не самым простым с технической точки зрения устройством. Работает он много и интенсивно, а потому удивляться неисправностям, появляющимся в нем с течением времени, не следует. При этом, быстрый его выход из строя не является нормой, так как качественные гидроаккумуляторы, которые выпускаются в соответствии с действующим стандартам, обладают солидным эксплуатационным ресурсом.

Зачем нужен гидроаккумулятор его отличие от расширительного бака

Для примера можно рассмотреть систему водоснабжения в частном доме, подача воды в которую осуществляется с помощью электрического насоса.

При внешней схожести формы двух гидротехнических приборов, они имеют разные функции, различающиеся не только по цвету – гидроаккумуляторы синие, а расширительные баки красные – но и выполняющие разную работу.

Гидроаккумулятор и расширительный бак

Оба устройства работают по схожему принципу и работают с одной целью – бесперебойная работа домашнего водопровода и отопительной системы.

Расширительный бак используется в основном в системах отопления и несет в себе функцию снижения давления жидкости, тем самым предохраняя трубы и соединительные детали от преждевременного выхода из строя, приводящей к их замене.

В расширительном баке емкость для жидкости разделена пополам с помощью подвижной перегородки. В одной части находится воздух, а в другой вода.

При нагревании вода, расширяясь, давит на мягкую перегородку, сжимая воздух, находящийся с другой стороны, снимая тем самым избыточное давление в отопительной системе.

При понижении температуры происходит обратный процесс – сжатый воздух толкает воду в систему, предотвращая образование воздушной пробки.

Гидроаккумулятор используется при монтаже домашнего трубопровода. Емкость гидроаккумулятора внутри тоже разделена на два резервуара, но по другому принципу.

Вода в ней не контактирует со стенками, поскольку находится в специальной мембранной камере, которая окружена сжатым воздухом. Мембрана выполнена из полимерных материалов, стойких к высоким и низким температурам и химическому воздействию.

В чем достоинства насосной установки с гидробаком

Насосный агрегат является неотъемлемой частью автономной системы водоснабжения. Он обеспечивает подачу воды из скважины либо колодца, водораздача которой дальше по коттеджу осуществляется за счет работы самого насоса, использования водонапорного бака либо применения гидроаккумулятора.

Гидропневматическая водоподъемная установка и водонапорная емкость предназначены для поддержания постоянного давления во внутридомовой системе водоснабжения

Использование при раздаче воды по коттеджу только одного насоса сопряжено с множеством проблем. При такой компоновке автономного водоснабжения насосное оборудование вынуждено постоянно включаться/выключаться, из-за чего его срок службы резко сокращается. А в ситуации с отключением электроснабжения жилище вовсе остается без воды.

Чтобы уменьшить износ насосов и обезопасить дом на случай аварий на электрических сетях, в систему водоснабжения дома включается дополнительный накопитель. Это может быть водонапорный бак на чердаке, из которого вода до сантехнических приборов течет самотеком, либо поддерживающий напор в сети искусственным путем гидроаккумулятор (он же мембранный бак или гидробак).

В обоих случаях насос включается для формирования запаса воды в емкости. Только во втором случае запас создается в автоматическом режиме системой управления по параметрам давления. При этом, накопительный бачок позволяет создать резерв воды на случай отключения электропитания, а система с гидробаком без электроэнергии не будет работать вообще. Однако накопитель в наполненном состоянии отличается немалым весом и при установке в пределах чердака требует укрепления перекрытия и теплоизоляции.

Вариант с мембранным баком более удобен и практичен. Принцип работы системы водоснабжения с такой насосной станцией основан на искусственном поддержании водного напора в трубах. Сам насос, качающий воду из водозабора, включается только для заполнения емкости. Далее ее подача в систему осуществляется при помощи сжатого воздуха.

Гидронасос устанавливаемой в подвале насосной станции работает на всасывание, что позволяет ее использовать только при неглубоких водоносных слоях или со скважинами с естественным подпором воды

В отличие от варианта с расширительным баком гидропневматическая установка более компактна. Плюс использование гидроаккумулятора мембранного типа гарантирует отсутствие гидравлических ударов в сети и постоянный напор в трубах водопровода, а также упрощает обслуживание системы водообеспечения потребителей в частном доме.

Единственный недостаток насосных станций с гидроаккумулятором – это энергозависимость. Аккумулирующий воду бак часто имеет небольшие размеры в 25–50 литров. Насосу для его заполнения приходится включаться часто, а при отключении света резерва воды хватает не слишком надолго. Для того чтобы исключить подобные ситуации желательно запастись автономным генератором.

Устройство типового гидроаккумулятора

Конструкционно гидробак состоит из нескольких технических элементов. В него входят:

1. Накопительная ёмкость.
2. Резиновая мембрана, разделяющая накопитель на две камеры – водяную и воздушную.
3. Штуцеры для подключения к трубопроводу.
4. Ниппель для закачки воздуха.
5. Манометр с реле давления.
6. Фильтровальные устройства (на некоторых моделях могут отсутствовать).

Основным элементом конструкции является собственно бак-накопитель, в который закачивается вода из источника водоснабжения. Снаружи он выполняется из металла, и может иметь различный объём. В продаже есть модели, вмещающие в себя от 15 до 150 и более литров. Выбор конкретной модификации зависит от количества жильцов и точек водоразбора в доме.

Внутри накопительный бак разделён на две камеры водонепроницаемой мембранной перегородкой, выполненной из прочной, но эластичной резины. Одна из камер предназначается для заполнения водой, а во второй содержится воздух. При заполнении бака, водяная камера увеличивается в объёме, и резиновая мембрана выгибается. В результате воздух сжимается, создавая внутреннее давление. Как только оно достигает определённого уровня, сетевой насос отключается, и поступление воды в гидробак прекращается.

В металлическом баке имеется три отверстия:

• Для закачки воды в ёмкость из скважины.
• Для подачи её из гидроаккумулятора в домовой водопровод.
• Ниппель для закачки воздуха в воздушную камеру.

Ниппель находится в корпусе устройства со стороны воздушной камеры. Он необходим для регулирования давления внутри гидробака. Если уровень его недостаточен, через ниппель закачивается дополнительная порция воздуха, позволяющая увеличить объём камеры и напор в ней. На моделях, имеющих большой объём накопителя, устанавливается ниппель для стравливания воздуха из водяной полости. Он попадает туда вместе с закачиваемой водой, и накапливается внутри. В результате полезный объём ёмкости уменьшается, а при попадании воздуха в трубопровод, он может создавать пробки.

В металлическом баке имеются ещё два технологических отверстия. Одно предназначается для заполнения его полости водой, а второе – для подачи её во внутридомовую систему. Оба отверстия снабжены резьбовыми штуцерами для подсоединения к ним водопроводных труб. Кроме того, многие модификации оснащаются кранами для аварийного сброса воды в канализацию. Такая необходимость может возникнуть, например, при проведении ремонтных работ трубопровода или сетевой аппаратуры.

Стабильность и автономность работы гидроаккумуляторов обеспечивается манометром, связанный с реле. С помощью данного устройства запускается в действие сетевой насос, наполняющий ёмкость гидробака. В процессе водоразбора, убывающее количество воды в системе компенсируется поступлением её из гидроаккумулятора. Как только давление в баке падает ниже определённого уровня, реле включает в работу сетевой насос, и ёмкость вновь наполняется.

У некоторых моделей, комплектация включает в себя водяные фильтры. Они бывают грубой или тонкой очистки. Первые задерживают крупные частицы, содержащиеся в подаваемой из скважины или из колодца воде – глину, песок, мелкий мусор. Фильтр тонкой очистки позволяет задерживать невидимые глазу элементы: окислы металлов, мелкодисперсные взвеси, а иногда даже патогенные микроорганизмы. Использование фильтров позволяет не только улучшить качество воды, но и продлить срок эксплуатации бытовых приборов и сантехники, подключённой к водопроводу.

Некоторые виды ремонтных работ

Некоторые действия по ремонту насосной станции своими руками интуитивно понятны. Например, почистить обратный клапан или фильтр не составит труда, но вот заменить мембрану или грушу в гидроаккумуляторе может быть без подготовки сложно.

Замена «груши» гидроаккумулятора

Первый признак того, что мембрана повредилась — частые и кратковременные включения насосной станции, причем вода подается рывками: то сильный напор, то слабый. Чтобы убедиться в том, что дело в мембране, снимите заглушку на ниппеле. Если из него выходит не воздух, а вода, значит мембрана порвалась.

Устройство мембранного бака пригодится при замене груши

Чтобы начать ремонт гидроаккумулятора, отключите систему от электропитания, сбросьте давление — откройте краны и подождите, пока стечет вода. После этого его можно отключать.

Далее порядок действий такой:

• Ослабляем крепление фланца в нижней части бака. Дожидаемся, пока стечет вода.
• Откручиваем все болты, снимаем фланец.
• Если бак от 100 литров и больше, в верхней части бака откручиваем гайку держателя мембраны.
• Вынимаем мембрану через отверстие в нижней части емкости.
• Бак промываем — в нем обычно много осадка ржавого цвета.
• Новая мембрана должны быть точно такой же как поврежденная. Вставляем в нее штуцер, которым верхняя часть крепится к корпусу (закручиваем).
• Устанавливаем мембрану в бак гидроаккумулятора.
• Если есть, устанавливаем гайку держателя мембраны в верхней части. При большом размере бака рукой вы не достанете. Можно привязать держатель к веревке и так установить деталь на место, навернув гайку.
• Горловину натягиваем и прижимаем фланцем, устанавливаем болты, последовательно подкручивая их на несколько оборотов.
• Подключаем в систему и проверяем работу.

Замена мембраны насосной станции закончена. Дело несложное, но нюансы знать надо.

Давление в гидроаккумуляторе

Знание устройства гидроаккумулятора позволяет избежать серьезных ошибок при самостоятельном решении задачи, как настроить реле давления воды (прочитайте: «Как выбрать и установить гидроаккумулятор для систем водоснабжения, принцип работы»).

Гидробаки делятся на два типа: одни оснащены резиновой вставкой в форме груши, другие оснащены резиновой мембраной. В обоих случаях этот элемент предназначен для разделения емкости на две не сообщающиеся части. Чаще всего одна часть наполняется водой, другой отсек заполнен воздухом.

Принцип работы в обоих случаях одинаковый: вода, поступающая в гидробак, оказывает давление на резиновую вставку, что обеспечивает перемещение воды в системе водоснабжения. По этой причине в гидроаккумуляторе всегда должно присутствовать определенное давление. Его значение может меняться в зависимости от объема воды и воздуха в камерах. Когда выполняется установка гидроаккумулятора для систем водоснабжения своими руками, все это нужно обязательно учитывать.

Корпус бака в большинстве случаев оснащен автомобильным ниппелем, через который можно закачать или спустить воздух в процессе регулировки рабочего давления внутри гидробака.

Для измерения давления в гидробаке пользуются обычным автомобильным манометром. При этом рекомендуется брать прибор, на шкале которого установлен минимальный шаг градации. В этом случае можно получить более точные результаты измерений, до 0,1 бар. Кстати манометр, который идет в комплекте с насосным оборудованием, также должен соответствовать этому параметру.

Если производитель укомплектовал насос недорогим прибором, то при установке лучше выполнить замену манометра на более качественный и надежный прибор.

Что касается автомобильных манометров, то многих потребителей не устраивает их внешний вид. Хотя стоит отметить, что именно они помогут точно определить давление в емкости. Если есть желание приобрести электронный прибор измерения, то лучше сделать выбор в пользу более дорогого варианта от проверенного производителя. В этом случае простенькая пластиковая модель не гарантирует точные данные и может выйти из строя в любой, даже самый неподходящий, момент.

Измерение давления в гидробаке выполняют по довольно простой схеме: к ниппелю на емкости присоединяется манометр и замеряются показания. Если полученные значения находятся в пределах от 1 до 1,5, то такое давление можно считать нормальным.

При более высоких показателях обеспечивается хороший напор в системе, однако при этом снижается запас воды. Нельзя допускать работу системы под слишком высоким давлением, которое заставляет работать все части оборудования под нагрузкой. Результатом таких действий становится быстрый износ деталей агрегата. Для поддержки высокого давления в системе требуется постоянное пополнение запаса воды в гидробаке, следовательно, увеличивается нагрузка на насос и повышается расход электроэнергии.

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 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.

Принцип работы насоса с гидроаккумулятором

Емкость мембранного бака подбирается с учетом объема водопотребления. Семейной паре вполне хватит варианта в 25–40 литров, а для семейства в несколько человек придется подбирать устройство от 100 литров. Баки менее 15 л и вовсе покупать рекомендуется только для сезонного использования на даче. Из-за постоянной подкачки воды мембрана в них быстро изнашивается.

В гидробак в исходном состоянии через ниппель (воздушный клапан) закачан воздух, создающий давление в 1,5 атм. Во время работы в мембрану под давлением закачивается вода, сжимающая воздушный «запас». При открытом кране сжатый воздух выталкивает воду

Считается, что чем больше емкость, тем дольше прослужит насосное оборудование, потому что численность циклов включения/выключения сократиться. Однако бак большой вместительности стоит немало. По правилам гидробак подбирают на основании расчетов, исходя из указанных производителем значений давления включения и выключения, реального расхода воды при включенных одновременно водозаборных точках.

Резерв жидкости в гидравлическом баке обычно составляет около трети от общего объема емкости. Все оставшееся пространство отдано под сжатый воздух, который нужен для поддержания постоянного напора воды в трубах.

Если гидроаккумулятор в систему водоснабжения встраивается для минимизации связанных с гидроуарами рисков, то бак можно подбирать небольшого размера. В этом случае важен не объем емкости, а наличие мембраны и воздуха за ней. Именно они в случае чего примут на себя удар, сгладив его последствия.

Производительность насоса должна соответствовать объему мембранного бака (для емкости 20–25 л рекомендуется брать гидронасос на 1,5 м3/ч, для 50-ти литров – 2,5 м3/ч, а для резервуара на 100 л – не менее 5 м3/ч)

Работает автоматическая насосная станция в два цикла:

1. Сначала в гидроаккумулятор закачивается вода насосом из водозабора, создавая в нем избыточное давление воздуха.
2. При открытии крана в доме мембранный бак опустошается, после чего автоматика вновь запускает насосное оборудование.

Устройство гидроаккумлятора для насосной станции водоснабжения предельно просто. Он состоит из металлической корпуса и герметичной мембраны, которая разделяет все пространство внутри на две части. В первой из них находится воздух, а во вторую подкачивается вода.

При пустом баке мембранная перегородка сминается и прижимается к фланцу входного патрубка. После включения гидронасоса мембрана расправляется водным давлением, сжимая воздушную часть и повышая в ней давление уже воздуха. Именно это взаимодействие газ-жидкость через изменяющийся барьер и лежит в принципе работы мембранного бака насосной станции.

Насос закачивает жидкость в мембранный бак только тогда, когда давление в системе падает до показателей в районе 1,5 атм, при достижении заданного предельно высокого значения давления, станция отключается

После заполнения гидроаккумулятора реле отключает насос. Открытие крана в умывальнике приводит к тому, что выдавливаемая нажимом воздуха на мембрану вода начинает постепенно перетекает в систему водоснабжения. В какой-то момент бак опустошается до такой степени, что напор ослабевает. После этого опять включается насос, запуская цикл работы насосной станции по новой.

Если давление «скачет»

Как настроить давление в насосной станции, если оно постоянно меняется без видимых причин, а само оборудование включается и выключается слишком часто или при каждом использовании сантехнических приборов? Для начала нужно понять, почему это происходит.

Причины могут быть следующими:

Разрыв резиновой мембраны или камеры-груши внутри гидроаккумулятора, что приводит к заполнению водой всего бака, в том числе и той его части, в которой должен находиться сжатый воздух, обеспечивающий давление. Нарушение целостности мембраны легко обнаружить, нажав на штуцер для закачки воздуха. Если при этом из него начнет капать вода – это оно. Так как увеличить давление воды в насосной станции при неисправном гидроаккумуляторе (см. Гидроаккумулятор для скважины: виды оборудования и способы его использования) невозможно, то нужно заменить резиновую камеру.