Бак гидроаккумулятор: как работает, назначение, расчет и выбор, установка, отличие от накопительных, расширительных ёмкостей
Гидроаккумуляторный бак холодного водоснабжения предназначен для стабилизации давления, защиты от гидроударов. В ёмкости содержится резерв, обеспечивающий временное, аварийное водоснабжение. Важна правильная обвязка и расчет мембранного бака под параметры трубопровода.
Бак гидроаккумулятор холодной воды (другие названия: гидро-, мембранный или напорный) следует отличать от инерционных, расширительных, накопительных ёмкостей. Суть работы гидроаккумуляторной ёмкости: накопление и раздача жидкости в нужный момент. Функционирует с внешними или погружными насосами.
Для чего нужен бак аккумулятор холодной воды
Гидроаккумулятор (ГА) используется в водоснабжении домов с насосами, скважинами, в схему с ним может включаться бойлер, накопительные ёмкости.
Функции и цели бака аккумулятора холодной воды:
- выравнивание напора, защита от гидроударов;
- небольшой резерв при отключении водоснабжения, электроэнергии для помп;
- оптимальные условия для:
- насосной станции (НС), чтобы не включалась каждый раз при открытии кранов, что быстро сокращает срок ее эксплуатации;
- всего оборудования – помпа создает гидроудары, толчки, повышения/снижения нагрузок. Если же вода поступает через ГА, то поток стабильный.
Принцип работы гидроаккумулирующего бака
Конструкция гидроаккумулирующей ёмкости:
- округлый корпус – производятся аккумуляторные баки для холодной воды из нержавейки:
- горизонтальные – менее эргономичные, но удобные, на корпус крепят поверхностный насос;
- вертикальной установки – для экономии места, часто применяют под погружные помпы. С дополнительным стравливающим клапаном в верхней части;
- на ёмкости:
- ножки, подставка, сверху у горизонтальных – крепление для компактной НС;
- патрубок с фланцем (сталь, пластик) для закачивания/выталкивания жидкости;
- внутри ёмкость делится эластичной мембраной, зафиксированной у горловины крепежами, на 2 сегмента (в груше вода, снаружи выталкиватель – воздух, азот). Варианты:
- мембрана радиальная (реже, риск коррозии выше);
- баллон (груша) – более распространён, надежный, простая замена;
- золотник с ниппелем (пневмоклапан), выступает регулятором давления при закачке/спуске воздуха;
- дополнительный предохранительный, стравливающий клапан – чаще у моделей вертикальных, с большим объемом;
- на обвязке: реле (узел автоматики управления насосом), фильтр (не всегда), обратный и предохранительный клапан. У сосудов от 100 л – слив в канализацию.
Разница между вариантами форм конструкции баков аккумуляторов:
Вертикальные | Горизонтального размещения |
Воздух в верхнем сегменте, поэтому там расположен дополнительный ниппель для устройства стравливания. | Стравливание сложнее. Потребуется ниппель, шаровой кран, слив. Для небольших гидроаккумуляторов (до 100 л) проще: отключают питание, открывают смеситель, ждут опустошения, закрывают кран, снова подключают и заполняют. |
Часто горизонтальный ГА и помпа соединяются в модульном варианте или продаются так изначально с манометром, реле (автоматическая насосная установка с гидроаккумуляторным баком).
Работа гидроаккумуляторного мембранного бака:
- Ёмкость заполняется холодной водой.
- Диафрагма (баллон) из резины расширяется, воздух сжимается, увеличивая натиск.
- После достижения заданной отметки реле отключает помпу, подача прекращается.
- Далее, работает ГА: груша сжимается, выталкивает жидкость. Но сам прибор не создает давление и не качает, все это делает НС. Напор по мере расходования постепенно понижается до заданного минимума, реле реагирует, замыкает контакты, включающие помпу – цикл повторяется.
Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе
Первоначально внутреннее давление в баке гидроаккумулятора устанавливает производитель на заводе (1,5 – 2 атм.). Пользователь может его корректировать.
Давление воздуха в пустом баке гидроаккумулятора должно быть ниже минимума для старта помпы на 10 – 12%, что обеспечит небольшой резерв до следующей активации. Если НС включается при 3 барах, то потребуется 3 – 0,3 = 2,7 бар. Иногда поступают иначе: оставляют заводскую настройку в 1,5 атм., а для включения выставляют 2 – 2,5 атм., то есть добавляют указанный процент к изначальному уже установленному значению.
Нет прямой зависимости давления внутри изделия с его объемом, на рамки больше влияют характеристики мембраны. Обычно производитель устанавливает для 24 – 150 л: 1,5 атм., 200 – 500 л: 2 атм.
Накачивают воздух в гидроаккумуляторный бак через золотник автомобильными, велосипедными насосами, через него же уменьшают число атмосфер. Проверяется величина обычным манометром при пустом резервуаре.
Придерживается определенный баланс величины давления воздуха в баке, пример для изделия с 1,5 атм.:
- при небольшом потреблении одноэтажного здания, если есть потребность в большем резерве, допускается понижать, но только до 1 атм. Низкий показатель лучше, снижается нагрузка, износ труб, но напор также ослабнет;
- чрезмерное уменьшение нежелательное: груша растягивается, соприкасается с металлическими стенками, что сокращает ее срок службы;
- избыточный напор (выше 1,5 – 2 или 3 атм.) также вреден: резиновая диафрагма сжимается сильнее, уменьшается полезный объем, возникнет повышенная нагрузка.
Стандартно технические характеристики корпуса бытовых изделий должны выдерживать 10 бар и выше, но обязательно не меньше максимума, на который рассчитан трубопровод.
Гидроаккумулятор и расширительный бак — в чем разница
Отличие расширительного бака от гидроаккумулятора в назначении, материалах, отдельных аспектах работы. Конструкции схожие, но это разные устройства, нельзя заменять одно другим.
Параметры | Изделие | |
Гидроаккумулятор | Расширительный (компенсационный) | |
Цвет (если иной, надо уточнять назначение) | Синий | Красный |
Назначение |
|
|
Как работает |
|
|
Материалы мембраны – основное отличие | Пищевая резина (эластичность, нейтральность). Чаще используется баллон, груша. | Технические полимеры (термостойкость). Чаще применяют радиальную мембрану. |
Особенности в работе | Может быть резервуаром. Рабочий порог нагрузок выше, (от 10 атм.). Корпус из пищевой нержавейки, подобных безопасных материалов. | Не для хранения запаса. Использовать расширительный бак как гидроаккумулятор нельзя, он не для питьевого ресурса (будет привкус резины), хотя технически его можно использовать. |
От ГА также надо отличать инерционные аккумулирующие сосуды (часто серые) оснащения с котлами, тепловыми насосами, оборудования холодильного, охлаждения, кондиционирования, задачи которых: вывод излишнего тепла, увеличение инерции и уравновешивание нагрева.
Гидроаккумулятор или накопительный бак — что лучше
Накопитель, это простая ёмкость для резерва. Уместнее вопрос, какое устройство (или два одновременно) требуется.
Пример, что выбрать для скважины. Ставят погружной насос, автоматику и, если дебет положительный – ГА; низкий – накопитель. Если нагнетатель мощный и после 20 мин. нет подсасываний, то отдача положительная, хватит небольшого ГА (24 – 30 л). Если же дебет минусовый, а также, если на участке нужен значительный расход, например, на полив, то ставят накопитель, но все-таки к нему желательно добавить гидроаккумулятор.
ГА | Накопитель |
Под давлением, накапливает гидравлическую энергию, возвращает ее при заданных условиях. | Без накопления гидроусилий. Жидкость подает самотеком (башня Рожновского) или посредством электромеханических приборов. |
Основательный водопровод частных домов с внешними НС с положительным дебетом для всех нужд. | При маломощном оснащении, например, для скважин с погружными помпами. Где не особо требуется защита от гидроударов, стабилизация, а нужен только резерв до возобновления водяного столба. |
Затребован везде, где нужен хороший, стабильный напор. | При низком дебете и высоком моментальном расходе. Чтобы помпа не выключалась при холостом ходе. |
ГА имеют меньший объем (средний максимум 100 – 200 л), поэтому там, где периодически выключают снабжение, ставят накопитель на 1000 – 1500 л |
Уместен также вопрос, чем лучше обеспечить запас жидкости. Дополнительный объем гидроаккумулирующего мембранного бака для систем холодного водоснабжения не значительно влияет на его работу. Основная цель не накопление, а поддержание стабильности и напора. Если нужен резерв, лучше интегрировать в схему накопитель, нет смысла покупать увеличенный ГА. Хотя это можно сделать, если пользователь решит объединить все функции в одном приборе.
С другой стороны, если часто выключают электроэнергию или надо максимально сократить число циклов НС, то большой ГА оправдан. Также надо помнить, что количество воды в баке, это примерно треть ГА. Груша всегда рассчитана на меньшую массу жидкости, например, на 80 – 100 л в ёмкости на 150 л.
Идеальный вариант для частного дома: небольшой ГА плюс два накопителя – для полива (на высоте для самотека) и для хозяйственных нужд. Вариант практичной схемы системы водоснабжения с применением мембранного бака гидроаккумулятора: погружной нагнетатель из скважины наполняет накопитель, а из него в систему дома подает ресурс поверхностный с ГА.
Изделие | Недостатки | Преимущества |
Гидроаккумулятор |
|
|
Накопители |
|
|
Для ГА важна герметичность, выдерживание нагрузок, поэтому материалы корпуса не полимеры, пластик, а углеродистая сталь (безопасная для питьевого ресурса). Снаружи – специальная полимерно-эпоксидная краска, изнутри защитный слой, полипропиленовый вкладыш.
Накопитель дешевле, так как особых требований к нагрузкам нет, варианты материала бака:
- поливинилхлорид;
- сшитый полиэтилен высокого или низкого давления;
- полипропилен;
- более дорогие: сталь нержавеющая или простая, внутри с покрытием лаками, биостеклофарфором, эмалью.
Расчет бака аккумулятора холодной воды
Определяют нужное количество бар или атм. по формуле:
Пример расчета, если принять для 2-х этажного здания Hmax – 7 м:
Предварительный расчет ёмкости (объема) необходим перед подбором изделия, делается по формуле:
Поправочные коэффициенты для расчета объема гидроаккумулятора:
Мощность насоса, кВт | 0,55 – 1,50 | 2,20 – 3,00 | 4,00 – 5,50 | 7,50 – 9,00 |
Коэффициент | 0,25 | 0,375 | 0,625 | 0,875 |
Пример определения минимально необходимого объема бака:
Исходные данные | Расчет |
|
|
По начальному числу Бар в гидроаккумуляторной ёмкости и значениям пуска помпы, пользуясь таблицей фиксированных данных, выбирают объем.
Таблица заполняемости гидроаккумуляторов