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:

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:

1. Ёмкость заполняется холодной водой.
2. Диафрагма (баллон) из резины расширяется, воздух сжимается, увеличивая натиск.
3. После достижения заданной отметки реле отключает помпу, подача прекращается.
4. 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.

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.

Рекомендации:

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.

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:

P = (7 + 7) / 10 = 1,4 атм.

Предварительный расчет ёмкости (объема) необходим перед подбором изделия, делается по формуле:

Поправочные коэффициенты для расчета объема гидроаккумулятора:

Пример определения минимально необходимого объема бака:

По начальному числу Бар в гидроаккумуляторной ёмкости и значениям пуска помпы, пользуясь таблицей фиксированных данных, выбирают объем.

Какой марки бак аккумулятор выбрать

Распространенные марки на рынке:

• ДЖИЛЕКС – недорогой бренд, имеющий вопросы по качеству. Часто требует кустарных усовершенствований, в частности уплотнения (встречаются неровности эмали в местах прижатия), подтяжки болтов фланца, который прогнивает. Плюсы: низкая цена;
• Aquasystem – производятся в России из итальянских комплектующих. Большой ассортимент, приемлемое качество, средняя цена. Часто мембрана из EPDM (этиленпропиленовый каучук), это стандарт, но есть материалы и лучше (бутилкаучук);
• WESTER аналог Аквасистем, иногда чуть дешевле. У Вестер отзывы схожие;
• Zilmet, Varem – зарекомендовали себя хорошо, высокий ценовой диапазон, бутиловая мембрана, что намного лучше. У Варем цена ниже;
• Reflex – позиционируется как немецкая марка, но гидроаккумуляторы собирают в РФ. У Рефлекс высокая цена, неплохое качество;
• Беламос – позиционируется как дешевый бренд, но в этом сегменте он лучше подобных;
• WWQ – твердый середнячок, несмотря на китайское изготовление, доступная стоимость;
• Калибр – есть замечания, но в целом отзывы не плохие, что вместе с низкой ценой делает покупку практичной;
• Unipump – сегмент средних цен. Отзывы о продукции Юнипамп разнятся;
• Cimm – надежная продукция в среднем ценовом сегменте.

Как выбрать:

• Гидроаккумулятор должен иметь гигиенические сертификаты, назначение для питьевой воды;
• мембраны из бутилкаучука лучше EPDM;
• желательно запасные мембраны, фланцы;
• качественный фланец – из оцинкованной или нержавеющей стали толще 1 мм. Впрочем, пластиковые элементы ставят и на качественные изделия, так как они не корродируют, но есть риск растрескивания;
• диаметр патрубка должен как можно точнее подходить для труб системы, но также используют переходники.

Схема обвязки гидроаккумулирующего бака

Стандартные элементы:

• насос;
• гидроаккумулятор;
• автоматика: реле давления (электрорегулятор уровня холодной воды);
• обратный клапан;
• фильтр (не всегда, но желательный).

Обычно для подключения используют 5-выводной штуцер под распространенные диаметры обвязки. Можно применить фитинги и отрезки труб, но это будет трудозатратнее.

К выводам подключают:

• 1” – для накручивания на ёмкость;
• 1/4” – для реле и манометра;
• остальные дюймовые – для трубы НС и разводки к потребителям.

Подключение к погружному насосу:

Схема с бойлером:

Варианты в упрощенном отображении:

В схеме с поверхностными аппаратами можно применить гибкий шланг в металлической обмотке с дюймовыми штуцерами, монтаж с ними проще. Погружной насос к ГА подсоединяют по стандартной схеме с учетом места нахождения и подачи питания. Гидроаккумулятор размещают в месте, куда заходят трубы от насоса.

Рекомендации по монтажу:

• можно объединить параллельно в батарею несколько ГА разного объема. Систему не придется перенастраивать – реле отслеживает параметры в той ёмкости, на которой смонтировано. Если повредится один ГА, будут работать другие. Есть финансовая выгода: 2 гидроаккумулятора по 50 л стоят дешевле одного на 100 л;
• место расположения бака – помещение с температурой от +5° C, чтобы вода не замерзла и не разорвала оборудование: подвалы, цоколи, первые этажи, технические комнаты, подсобки. Желательно с низкой влажностью;
• стандартно гидроаккумулятор монтируют около насоса, если он поверхностный, горизонтальные модели имеют крепления для него на своем корпусе. Высота размещения (в том числе ниже точки водозабора) не имеет значения;
• диаметр подводки не должен быть меньшим, чем у патрубков на корпусе. Подключение можно выполнить гибкими шлангами. Сразу после покупки проверяют манометром, обычно по ТД должно быть 1, 5 атм., возможны незначительные отклонения из-за длительного хранения.

Важно установить бак в положении без малейших перекосов (проверяют уровнем) во избежание воздушных пробок. Для гашения вибрации использовать резиновые прокладки.

Правила эксплуатации баков аккумуляторов холодной воды

После установки необходимо отрегулировать реле давления на баке для срабатывания (вкл./выкл.) НС. Большой пружиной с гайкой – нижний предел (отключения), малой – отметку включения, разницу между мин. и макс. значением.

Пружины регулируют, поворачивая гайки ключом. По ч. с. – сжатие, увеличение порога вкл.; против ч. с. – ослабление, снижение отметки срабатывания. Схема настройки:

1. Проверяют манометром, если нужно, накачивают бак гидроаккумулятор или спускают.
2. Гайку большой пружины поворачивают в нужном направлении.
3. Открывают смеситель, напор понижается, в определенный момент срабатывает помпа. Отметку стрелки манометра фиксируют.
4. Разницу значений и точку отключения регулируют более чувствительной малой пружиной. Поворачивают на половину или четверть оборота.
5. Краны должны быть закрытыми, насос включен. Манометр покажет, когда контакты размыкаются (помпа при этом выключится). Если больше 3 атм., пружину следуют ослабить.
6. Делают слив, снова запускают ГА, процедуру повторяют до достижения нужных параметров.

От разницы (включение – выключение) зависит выдавливаемый объем жидкости, чем она больше, тем гидроаккумулятор эффективнее, но изнашивается мембрана, работа может быть некомфортной. Система стабильная при минимальном зазоре в 0,5 бар, для частного жилья рекомендуют 1 – 1,5 атм. Данная величина учитывается при определении Pmin.

Заводская регулировка датчика давления (реле) отображена в паспорте устройства, это основа. Средняя отметка старта: 1,4 – 1,8 бар, отключения: 2,5 – 3 бар.

Разница между отметкой для отключения и давлением воздуха в гидроаккумуляторе должна составлять не меньше 10%.

Максимум для срабатывания P_max исчисляется по характеристикам насоса – значение напора делят на 10. Результат корректируется из-за изменений, связанных с износом. Рекомендовано принимать верхний предел на 30% ниже напора.

Рекомендации по использованию:

• первичное заполнение производят медленно, чтобы резкий поток не повредил мембрану. Перед заполнением надо полностью удалить воздух из части, куда подают жидкость;
• раз в 3 месяца делают осмотр, проверку манометром значений реле. Отклонения свидетельствуют о неисправностях, негерметичности гидроаккумулятора, а чаще об износе резинового вкладыша. Самостоятельно заменить грушу можно своими руками, но если действует гарантия, лучше использовать сервисное обслуживание. Защитная окраска должна быть целой, при обнаружении сколов ее надо восстановить;
• обеззараживание воды в баке делается, если происходит застаивание, образуется налет, а это наблюдается, если есть рассинхрон с НС из-за неправильно установленных пределов вкл./выкл. или выбран чрезмерно большой объем (еще одна причина ставить накопители для резерва). Обычно помогает пропуск воды или более основательная процедура: разбор ёмкости и чистка от налета.

Поломки гидроаккумулятора:

• порвана мембрана (решение – замена):
  • кран «плюется»;
  • манометр фиксирует резкое снижение;
  • на ниппеле или воздушном клапане обнаруживается течь после стравливания;
• эти же признаки характерны при нарушении герметичности самого сосуда, он редко когда подлежит ремонту – его заменяют полностью. Но также проблема может быть во фланце. Проверяют плотность прилегания, часто наблюдается ослабление крепежа, повреждения материала детали (подтянуть болты, поставить новый уплотнитель, заменить);
• часто включается помпа – разрыв мембраны или недостаточное количество бар (делают подкачку);
• низкий напор жидкости – нужна подкачка.

Груша для гидроаккумулирующего бака (мембрана, баллон) изнашивается, требует периодической замены. Процедуру можно осуществить самостоятельно, купив в магазине. Замена груши в баке: открутить фланец (закручивают постепенно крест-накрест), крепления мембраны, вставить новую, собрать в обратном порядке.