Подключение гидроаккумулятора в систему водоснабжения своими руками

Расчет гидроаккумулятора

Вместимость мембранного бака, подключаемого к системе отопления, должна соответствовать одной десятой от объема теплоносителя.

Объем водопроводного бака зависит от нескольких факторов и рассчитывается по формуле:

Vt = K * A max * ((Pmax+1) * (Pmin +1)) / (Pmax- Pmin) * (Pвозд. + 1).

где:

• Pmax и Pmin – соответственно давление включения и отключения насоса, атм.;
• Pвозд. – давление воздуха в гидроаккумуляторе, атм.;
• Amax — максимальный расход воды, измеряется в л/мин;
• К – коэффициент, зависящий от мощности электродвигателя насоса.

Необходимо учитывать, что объем, который указывается в паспорте устройства, является общим. Полезный же объем, то есть количество воды, которое может поместиться в бак при достаточном давлении воздуха, составляет только 50% от общего.

Отсутствие канализации в частном доме доставляет много неудобств, поэтому, начиная строительство дома, лучше заранее обдумать и устройство канализации. Устройство и монтаж канализации в частном доме своими руками — подготовка, разводка труб, система вентиляции, некоторые полезные советы.

Разновидности и особенности работы насосных станций рассмотрим в этом материале.

Как стравливать воздух

Создавая гидроаккумулятор своими руками, необходимо также знать правила его эксплуатации. Для небольших баков существует определенная система, позволяющая просто удалить излишки воздуха из емкости.

Некоторые системы предполагают подводить воду сверху. Такое бывает довольно редко. Такую систему лучше не обустраивать самостоятельно. Для нее, как утверждают эксперты, не потребуется стравливать воздух из бака. Но такая система усложняется наличием особых фильтров.

Для самодельного небольшого бака существует простая процедура устранения воздуха. В этом случае отключается подача электроэнергии. Кран смесителя открывается, бак опустошается. Затем кран закрывают и снова включают насос в сеть. Емкость наполняется водой. Избыточный воздух выходит вместе с жидкостью. Это необходимо делать не реже 1 раза в месяц.

Разновидности устройств

Мембранный накопитель

Различают ГА по месту расположения. Крупные емкости обычно ставят на чердаке частного дома или выше распределительного узла, чтобы сила гравитации воздействовала на жидкость, и она самотеком поступала в трубу. Есть модели гидроаккумуляторов, которые можно устанавливать в любом месте системы, даже ниже уровня водозабора. Процесс поступления жидкости в дом регулируется датчиками и не зависит от гравитации. Древний аналог емкости – водонапорная башня.

Одна из разновидностей ГА не предусматривает наличия внутри бака ничего, кроме воды и воздуха. Количество воздушной смеси нужно постоянно контролировать. Это не очень удобно, поэтому производители выпускают мембранные или баллонные модели.

Мембранные ГА

Внутри гидроаккумулятора расположена резиновая мембрана. По одну ее сторону находится жидкость, по другую – воздушная смесь. Поступление воды внутрь происходит до определенного момента, это зависит от настроек давления. По мере заполнения водного отсека воздух сжимается. Как только давление достигает критического уровня, срабатывает датчик и насос выключается. При открывании крана сначала расходуется жидкость из гидробака. Когда давление понижается, срабатывают нижние настройки и оборудование запускается снова.

Баллонные ГА

Баллонный гидроаккумулятор

Баллонные модели имеют внутри резиновую емкость, горловина которой герметично соединена с входным патрубком. Жидкость, поступающая внутрь, не контактирует со стенками емкости, а полностью находится в резиновой груше. Вторая половина бака заполнена сжатым воздухом. Далее принцип действия баллонного гидроаккумулятора повторяет мембранный способ регулировки включения и выключения насоса. Баки объемом свыше 100 литров имеют специальный клапан, через который можно периодически стравливать воздушную смесь.

Горизонтальные и вертикальные модели

Горизонтальное и вертикальное исполнение гидроаккумуляторов существует только для удобства пользования. Если емкость будет установлена в небольшой ванной комнате, лучше купить вертикальную модель, которая займет место до потолка. Есть специальные крепления, позволяющие монтировать ее к стене. Горизонтальные модели устойчивее, но требуют больше места. Их обычно ставят в подвалах или технических помещениях. Имеют ножки и отверстия для фиксации в полу.

Функции

Назначение гидроаккумулятора зависит от схемы его подключения.

Для комфортного пользования автономным водопроводом давление в нем должно поддерживаться в определенном диапазоне, который называется рабочим. Чтобы этого добиться, применяют реле давление – специальное устройство, которое включает и выключает насос при достижении соответственно минимального и максимального давления из заданного диапазона.

Представим себе, что водопроводная система состоит только из труб, кранов и насоса.

Поскольку объем трубопроводов невелик, при открытии водоразборного крана давление в системе резко упадет и реле заставит насос включиться.

По той же причине – из-за небольшой емкости сети — он проработает совсем недолго и отключится, как только давление поднимется до максимального значения.

Но поскольку мы продолжаем умываться или мыть посуду, давление снова очень быстро упадет до минимального и насосу снова придется включаться. Любой электродвигатель в момент пуска испытывает перегрузки, поэтому при таком режиме насос, который обычно рассчитывается всего на 10 – 15 включений в час, быстро выйдет из строя.

Гидроаккумулятор с насосом в составе насосной станции

Очевидно, что система нуждается в неком устройстве, которое во время работы насоса могло бы накопить определенный запас воды и, что не менее важно, давления, а затем постепенно возвращало бы все это в систему, давая насосу необходимую передышку. Именно таким устройством и является гидроаккумулятор

Та его часть, которая подключена к водопроводу, играет роль резервуара для воды. А сжимаемый в другой части воздух является своего рода пружиной, которая аккумулирует нагнетаемое насосом давление в виде потенциальной энергии. Таким образом, когда мы откроем водоразборный кран, вода будет литься некоторое время с достаточным напором без участия насоса, вследствие чего частота его включений значительно сократится

Именно таким устройством и является гидроаккумулятор. Та его часть, которая подключена к водопроводу, играет роль резервуара для воды. А сжимаемый в другой части воздух является своего рода пружиной, которая аккумулирует нагнетаемое насосом давление в виде потенциальной энергии. Таким образом, когда мы откроем водоразборный кран, вода будет литься некоторое время с достаточным напором без участия насоса, вследствие чего частота его включений значительно сократится.

Для наглядности можно привести в пример аналог гидроаккумулятора – обычную водонапорную башню, которая применяется в централизованных водопроводных системах сельских населенных пунктов. Функцию она выполняет ту же самую, только вместо силы сжатого воздуха для создания напора используется гравитация.

Попутно гидроаккумулятор решает еще одну задачу. Находящийся в нем резиновый мешок или мембрана гасит гидроудары, возникающие в системе в момент запуска насоса. Это явление значительно сокращает срок эксплуатации труб, арматуры и санитарно-технических устройств.

С водонагревателями

Как известно, вода при нагреве увеличивается в объеме. Поскольку она является практически несжимаемым веществом, данное явление может вывести из строя различные элементы системы горячего водоснабжения.

Во избежание этого к системе подключают гидроаккумулятор, который выполняет функцию компенсатора, вбирая в себя излишки теплоносителя.

В отопительных контурах

Увеличение объема теплоносителя вследствие нагрева приходится компенсировать и в системах отопления. Раньше, когда они работали за счет конвекции и не имели избыточного давления, для этого использовался открытый расширительный бачок – простая емкость, подсоединенная к отопительному контуру и установленная выше всех его элементов.

В наши дни отопительные системы частных домов оборудуются циркуляционными насосами, которые перекачивают теплоноситель, создавая при этом избыточное давление.

Пользоваться открытым расширительным бачком в таких условиях нельзя, вместо него устанавливают мембранный гидроаккумулятор.

Эксплуатация и ремонт

По мере проникновения внутрь гидроаккумулятора вода приносит с собой воздух. Для предотвращения подобного предлагаемые сегодня модели оснащены клапаном стравливания. Для эффективной работы от пользователя требуется время от времени открывать его.

Знакомясь с инструкцией, можно заметить, что там могут быть предусмотрены и другие действия, которые должны быть выполнены владельцем.

Явной подсказкой о том, что гидроаккумулятор вышел из строя, может выступать наличие течи в виде маленьких или прерывистых струек, а также резких перепадов в показаниях манометра. В подобных ситуациях необходимо надавить на золотник, имеющий вид клапана, который определяет направление движения воды.

Обязательно нужно удалить остатки воздуха! Если видно, что стрелка изменила свое положение на нижнее, то это указывает на то, что количество воздуха небольшое. Если из оборудования был удалён весь воздух, но течь не прекращается, то можно сделать вывод, что причина неисправности заключается в поврежденной мембране.

Чтобы аппарат смог исправно выполнять свою задачу при наличии поврежденной мембраны или каучукового баллона, необходимо приобрести новое изделие. За покупкой подобных элементов следует обратиться в специализированные магазины, занимающиеся продажей гидроаккумуляторов.

Как выбрать гидроаккумулятор

Прежде всего, надо определиться для какой системы планируется использовать гидроаккумулятор.

• Для прибора, который будет следить за подачей холодной воды, надо исходить из количества человек, проживающих в доме и по нормам расхода холодной и питьевой воды на одного человека приобрести подходящий гидроаккумулятор.
• Агрегат, подающий горячую воду, также приобретается после расчета расхода горячей воды на одного человека в сутки.
• Гидроаккумулятор, обеспечивающий бесперебойную работу отопительной системы, выбирается исходя из площади отапливаемых помещений. В зависимости от этого выбирается емкость гидробака.

Также необходимо учесть, что работа всего агрегата основана на использовании мембранной емкости, которая находится внутри гидробака.

Выбор гидроаккумулятора

Именно от ее живучести зависит срок службы всей системы. Для холодной воды лучше приобрести бак с мембраной из изобутированной резины, вода из которой безопасна для использования при приготовлении пищи.

Далее, делая выбор, нужно уделить внимание фланцу, который обеспечивает крепление системы подачи воды. Его качество влияет на срок работы гидроаккумулятора

Фланец гидроаккумулятора

Чем качественнее фланец, тем дольше будет работать гидроаккумулятор. Изготавливается из оцинкованной стали, нержавейки или композиционной пластмассы.

Расчет оптимального объема гидробака

ГОСТа по объему гидробака не существует. Каждый выбирает емкость для использования воды индивидуально. Исходить надо из двух параметров.

Размеры гидробака

1. Размер подсобного помещения, куда будет устанавливаться как минимум один гидробак. Для примера, размер бака на 100 литров – это бочка, стоящая вертикально, высотой около 850 мм, и диаметром 450 мм.
2. Далее нужно просчитать потребляемое количество воды каждым членом семьи (примерно). Также, учесть расход воды при стирке, мойке посуды и других хозяйственных нуждах. В любом случае, даже если при расчетах была допущена ошибка, всегда можно заменить бак с увеличением его емкости.

Особенности установки

Схема подключения гидробака подразумевает использование следующего дополнительного оборудования:

• скважинный насос;
• реле;
• трубопровод для подачи воды от насосного оборудования к баку и от него к точкам водоразбора;
• обратный клапан;
• запорная арматура;
• фильтрующее приспособление для грубой очистки воды;
• дренаж в систему канализации.

Схема подключения к поверхностному насосу или насосной станции выглядит намного проще, поскольку выполняется блочная установка реле, то есть оно устанавливается в комплексе с насосным оборудованием, также имеется встроенный фильтр грубой очистки и обратный клапан.

Подключение гидроаккумулятора к системе

В стандартном варианте система водоснабжения загородного дома включает, помимо трубопровода, такие компоненты, как реле давления и , препятствующий току воды в колодец. В ней должны присутствовать манометр, насос и гидроаккумулятор.

Подключение к системе.

Особенности подключения всех указанных элементов сводятся к выбору соединения — со штуцером или более сложным способом.

С пятивыводным штуцером или без

Когда подключается поверхностный насос, то гидроаккумулятор необходимо установить около него, в то время как обратный клапан ставится на всасывающие трубы, а остальные перечисленные компоненты монтируются в 1 связке.

Соединение осуществляется с использованием пятивыводного штуцера. Он представляет собой устройство с выводами разного диаметра, соответствующими перечисленным выше элементам.

Но процесс может осуществляться и без штуцера, а вместо него будут использоваться фитинги и отрезки труб. Но такой вариант считается более трудоемким и менее надежным.

Выводом диаметра 1 дюйм штуцер устанавливается на бак, чтобы патрубок был направлен вниз, а устройства для контроля давления подключаются к выводам на 1/4 дюйма каждый. Затем добавляются оставшиеся элементы.

Как установить два гидробака на один насос

Иногда в процессе использования конструкции потребление воды увеличивается и обустроенного гидробака не хватает. В таких случаях можно параллельно монтировать еще 1 резервуар.

Перенастройки системы не требуется. Реле давления должно контролировать показатели в том гидроаккумуляторе, в котором было изначально поставлено. Зато повышается надежность системы — при выходе из строя 1 бака, 2-й продолжит работу.

Когда выполняется дополнительное подключение гидроаккумулятора, на вход уже имеющегося нужно установить тройник, к любому из его выходов подсоединить насос, а к 2-му — новый бак.

Комплект скважинного насоса

Эффективная эксплуатация системы индивидуального водоснабжения на даче обеспечивается оснащением насосного агрегата следующими элементами:

Подключение скважинного насоса: схемы с автоматикой, с реле и без вспомогательного оборудования

Комплект скважинного насоса.

• Помпой погружного или поверхностного типа. Предназначением устройства является бесперебойная подача воды из глубинной шахты.
• Питающим кабелем. Длина электрического провода определяется дальностью размещения скважинного оборудования от места возможного подключения к сети. Безопасность обеспечивается наличием специальной заземляющей жилы.
• Гидроаккумулятором. Накопительный бак увеличивает ресурс насосного агрегата, компенсируя резкие перепады напора. Функционирует в паре с предыдущим элементом.
• Системой управления. Электронные приборы контролируют процесс эксплуатации помповой установки.

Минимальная заводская комплектация устройства не рассчитана на подсоединение насоса к автоматике. Накопительный резервуар для воды и управляющий блок считаются дополнительным оборудованием и приобретаются отдельно.

Подсоединение помпового агрегата к электрической сети осуществляется несколькими способами. Разница заключается в количестве монтируемых элементов. Существуют следующие варианты:

• Прямое подключение. Выполняется без установки дополнительных устройств. Необходимыми комплектующими деталями являются погружной насос и электрический кабель. Для защиты от пробоев тока провод оснащается заземляющей жилой.
• Гидроконтроллер. Блок автоматики предотвращает работу агрегата при прекращении подачи воды. Продлевает ресурс силовой установки.
• Подсоединение через реле давления. Позволяет запускать и останавливать оборудование при изменении напора.
• Комбинированный способ, совмещающий 2 предыдущих варианта. Применяется в загородных владениях с постоянной потребностью в питьевой или технической воде для хозяйственных нужд.

Виды мембранных баков

Гидробаки могут быть установлены в системе водоснабжения разного назначения.

В частности, речь идет о следующем:

• Обеспечение потребности в горячей и холодной воде.
• Системы отопления частного дома.

В первом случае мембранный бак позволяет продлить срок службы насосного оборудования за счет установленного режима включения и выключения и защищает систему от разрушительного воздействия гидроударов. Второй вариант предполагает использование гидробака в качестве расширителя, который вмонтирован в закрытую отопительную систему и является ее неотъемлемой частью.

По конфигурации гидробаки делятся на горизонтальные и вертикальные модели. Стоит отметить, что конфигурация емкости не оказывает влияния на принцип ее работы и подключение погружного насоса к гидроаккумулятору.

Отличительной особенностью гидробаков вертикального типа является специальный клапан, через который осуществляется стравливание лишнего воздуха. Причем в большинстве случаев клапаном оснащены модели объемом более 50 литров. Клапан вмонтирован именно в верхнюю часть емкости, так как воздух, поступающий в мембранный отсек вместе с водой, имеет свойство накапливаться вверху камеры.

В поисках ответа на вопрос, где установить гидроаккумулятор для систем водоснабжения, важно понимать, что устройства горизонтального и вертикального типа характеризуются одинаковой эффективностью и функциональностью

Поэтому при выборе устройства в первую очередь во внимание принимаются габариты помещения, где планируется установка устройства.

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.

Схема подключения гидроаккумулятора для систем водоснабжения

Способ подключения ГА будет зависеть от особенностей и назначения насосной станции. Рассмотрим три варианта.

Вариант 1

Насос подает воду из колодца, скважины или накопительной емкости, при этом организовано только холодное водоснабжение.

В этом случае ГА устанавливается внутри дома в любом удобном месте.

Обычно его, реле давления и манометр подключают с помощью пятивыводного штуцера — отрезка трубы с тремя отводами, который врезается в водопровод.

Чтобы обезопасить ГА от вибраций, к штуцеру его присоединяют гибким переходником. Для проверки давления в воздушной камере, а также для удаления воздуха, скопившегося в камере для воды, ГА необходимо периодически опорожнять. Воду можно сливать через любой водопроводный кран, но для удобства сливной вентиль можно через тройник врезать в подводящий трубопровод где-нибудь поблизости от резервуара.

Вариант 2

Дом подключен к централизованному водопроводу, а насосная станция используется для повышения давления. При таком способе применения станции ГА подключают перед насосом.

В данном случае он призван компенсировать снижение давления во внешней магистрали в момент запуска электродвигателя. При такой схеме подключения объем ГА определяется мощностью насоса и величины скачков давления во внешней сети.

Монтаж гидроаккумулятора — схема

Вариант 3

К водопроводу подключен накопительный водонагреватель. ГА следует подключать до бойлера. В этом варианте он может использоваться для компенсации увеличения объема воды в нагревателе, обусловленного температурным расширением.