Гідроакумулятор для систем водопостачання: пристрій та принцип роботи, навіщо потрібен, та як правильно вибрати + схема, розрахунок, види

Гідроакумулятор для систем водопостачання: що це таке, для чого потрібен і як працює? Поради, як підібрати та підключити

Гідроакумулятор застосовується для підтримки сталості тиску та створення резервного запасу води в системах водопостачання житлових та господарських приміщень.

Спосіб регулювання тиску в гідроакумуляторі

Напір у системах водопостачання підтримується двома поширеними способами:

Застосування розширювального бака.

У багатоповерховому будинку мережевий насос закачує воду в розширювальний бак, розташований нагорі будівлі.
Вода споживачам подається з бака самопливом, тиск підтримується за рахунок тиску водяного стовпа.
При спустошенні бака напір у стояках знижується, і автоматика включає насос підкачування для його заповнення.
Прообразом такої системи подачі води є водонапірні вежі, що й досі використовуються в невеликих поселеннях.

При нижньому розведенні, а також в автономному житлі застосовуються такі варіанти підтримання тиску:

Напряму за допомогою постійно працюючого насоса. Це дуже неекономічний спосіб, так для його підтримки на постійному рівні підкачка має працювати безперервно.
Якщо насос оснащений автоматикою, при будь-якому короткочасному витраті (наприклад, відкритті змішувача у ванній) відбувається включення насоса на час споживання води.

Безперервний режим роботи насоса або робота з частими пусками призводить до перевитрати електроенергії та передчасного її зносу.

Для таких приміщень доцільно включити між стояком, що подає, і насосом демпфуючу ємність – гідроакумулятор (він же гідробак, або напірний бак).

Акумулятор виконує ті ж самі функції, що й розширювальний бак: автоматичну стабілізацію тиску.

Пристрій, принцип дії гідроакумулятора

Він являє собою металевий бак, розділений на дві камери суцільною міцною гумовою перегородкою – мембраною, закріпленою навколо горловини.

Мембрана може бути виконана у вигляді перегородки або у вигляді гумового мішка.
У водяну камеру через вхідний штуцер, врізаний у корпус бака, надходить вода від насоса.
Інший кінець мембранного мішка з’єднується з вихідним штуцером, через який вода подається до водопровідної мережі приміщення.
Об’єм заповненої та розтягнутої мембрани, залежно від моделі, коливається в межах від 25 до 100 л.
Зазвичай вода займає приблизно третину бака, решта об’єму відводиться під повітряну камеру
У міру заповнення мембрани водою вона розтягується і збільшується в обсязі. Це призводить до зростання тиску повітряної камери.
Тиск повітря в повітряній камері стискає мембранний мішок, створюючи тим самим напір у системі.
При досягненні певного рівня спрацьовує автоматика та відключає закачування води.
При споживанні води обсяг мішка і, відповідно, тиск у повітряній камері знижуються доти, доки знову не ввімкнеться підкачування.

У повітряну камеру вбудований ніпель, за допомогою якого, за необхідності, стравлюється надмірний тиск, або, навпаки, закачується повітря для збільшення напору. Підкачування повітря здійснюється ручним насосом або компресором.

В акумуляторах великого об’єму іноді вбудовується ніпель та у водяну камеру.

Справа в тому, що разом з водою в камеру надходить розчинене в ній повітря, яке, накопичуючись, зменшує корисний об’єм води в мембрані та створює непотрібний протитиск. Ось це повітря і стравлюється за допомогою додаткового ніпелю.

Гідробак, спільно з іншим обладнанням, виконує функції розширювального бака, оптимізує роботу насоса підкачування та значно скорочує витрати електроенергії.
Для регулювання мінімального та максимального тиску в повітряній камері застосовуються реле тиску з двома регульованими або програмованими уставками.
Уставка мінімального тиску включає насос, а максимального – відключає. Таким чином, підтримка напору в заданих межах.
Тиск повітряної камери вимірюється манометром, врізаним у стінку бака.
Деякі моделі гідробаків додатково оснащуються водяними фільтрами, що затримують дрібнодисперсні суспензії глини та піску, що засмоктуються зі свердловини.
Встановлення фільтрів продовжує термін служби сантехнічного обладнання – пральних машин, машин, кранів, змішувачів, водяних лічильників тощо.

Види баків гідроакумуляторів

Напірні баки випускаються як вертикального, так і горизонтального виконання. Як правило, горизонтальні мають ємність до 50 л, вертикальні – понад це значення.

На верхній поверхні деяких горизонтальних моделей передбачено місце встановлення водяного насоса. Вертикальні баки мають кріплення для підвішування їх на стіни.

Баки, що використовуються для холодного ХВС та гарячого ГВП водопостачання, відрізняються матеріалом мембрани. Вона завжди виготовляється з харчової гуми, відмінність полягає лише у стійкості до дії води, яка має різну температуру.

Характеристики мембранної гуми

Каучукова, найеластичніша, температурна стійкість – від 0 до +50°С;
Бутилова гума довговічніша за каучукову, але менш еластична. Допустима температура – від – 10 до +100 ° С;
Етилен-пропіленова гума має найбільший термін служби, що витримує температуру від -50 до +130°С

Баки, призначені для ГВП, підключаються до водогрійних котлів або бойлерних, для ХВС – до свердловинних насосів або насосів підкачування.

Зовні баки для ХВС забарвлюються у синій колір, для ГВП – у червоний.

Потрібно мати на увазі, що використання баків для не призначених цілей скоротить термін їхньої служби або призведе до пошкодження мембрани.

Вибір гідроакумулятора

Одним із найважливіших параметрів акумуляторів є ємність бака.

Визначити її можна за формулою, яка використовується для практичних розрахунків:

Vб = К*Амакс*((Pмакс+1)х(Pмін+1))/(Pмакс — Pмін)*(Pповіт + 1), де:

Амакс – найбільша витрата вод, л/хв;
Pмакс – тиск, при якому вимикається насос, бар;
Pмін – тиск, за якого включається насос, бар;
Pвоз – тиск у повітряній камері при незаповненому баку, бар;
К – коефіцієнт поправки, що враховує потужність насоса
Поправочний коефіцієнт враховує взаємозв’язок між обсягом бака та потужністю насоса.

З аналізу формули випливає, що для забезпечення високого ступеня стабілізації напору (мінімальний перепад Pмакс – Pмин) також потрібне застосування більш ємних баків.

Цю різницю рекомендується вибрати так, щоб увімкнення насоса відбувалося не частіше ніж один раз на дві хвилини. Для цього на практиці задаються перепадом 1,0 – 1,5 бар.

Тиск повітря при порожньому баку встановлюють в межах 0,8 – 0,9 від Pмин, зазвичай він дорівнює 1,5 бар.

Витрати води орієнтовно можна порахувати, виходячи з таких середніх даних:

В туалеті витрачається приблизно 1,3 л/хв;
Витрата на душу – 8 -10 л/хв;
Для кухні потрібно 8,5 л/хв;

Отриманий обчисленнями обсяг округляють у бік більшого значення. Наприклад, якщо він дорівнює 28,7 літрів, то потрібно придбати акумулятор зі стандартним об’ємом 35 літрів.

При розрахунку та виборі обладнання потрібно виходити з реальних можливостей.

Для побутових потреб при невеликій витраті води практично вистачає ємності 25 – 50 літрів, розрахунки можна і не проводити.

Типові несправності

Найчастіше зустрічається розрив мембрани. Ознакою пошкодження є різка зміна показань манометра, пов’язана з попаданням води в повітряну камеру.

Щоб остаточно переконатися в цьому, потрібно попередньо стравити повітря. Якщо при цьому разом з ним витікає і вода, це свідчить про необхідність заміни мембрани.

Для цього потрібно відкрутити болти горловини, витягнути пошкоджену мембрану і замінити її такою ж. Затяжку болтів робити поступово, по колу горловини, не допускаючи перекосів нової мембрани.

З метою безпеки ремонт слід проводити, попередньо відключивши бак від водопроводу та електромережі.

Позитивні якості гідроакумуляторів

Застосування акумуляторів має значні переваги:

Автоматичне підтримання тиску води при непрацюючому насосі;
При відключенні електроенергії та насосів підкачування є деякий резервний запас води;
Скорочення кількості запусків підкачування зменшує знос насоса та його електродвигуна;
Суттєво знижується витрата електроенергії;
Тиск у системі підтримується на стабільному рівні, виключаються гідроудари;
За рахунок непостійної роботи насоса знижується рівень шуму та вібрацій.