Гидроаккумулятор: схема подключения в системе автономного и централизованного водоснабжения

Монтаж системы водоснабжения из скважины

Помимо классификации скважин в зависимости от высоты шахты на абиссинские, песочные и артезианские виды, важным критерием для определения схемы водозабора служит расстояние от их водного зеркала до поверхности земли.

Если зеркало воды в шахте скважины больше 9 м от поверхности земли или его уровень понижается при водопотреблении, для водного забора используют погружные насосы. При водном зеркале выше 8 – 9 м и его неизменном статическом положении для всасывания воды чаще применяют насосные установки.

С погружным насосом

При использовании для забора глубинного скважинного насоса применяют два вида его обвязки.

Первый вариант состоит в устройстве кессонного колодца, в центре которого находится обсадная колонна с оголовком.

При втором варианте подключения электронасоса используется скважинный адаптер, вмонтированный сбоку верхней обсадной трубы. От нее на глубине ниже уровня промерзания почвы пластиковый трубопровод из полиэтилена низкого давления (ПНД) отходит в дом. При этом вся автоматика управления электронасосом, включающая гидробак, напорное и реле сухого хода, манометр, а также фильтры грубой очистки от песка и мелкоячеистые картриджные, размещаются в подвале дома или на его нижнем этаже.

Рис. 8 Варианты подключения погружного электронасоса к автоматике в кессонном колодце

Если обсадная колонна скважины спрятана в кессоне, то возможны два варианта размещения оборудования. При первом всю автоматику, как и при адаптерном подключении, размещают в доме. При втором варианте используют свободное пространство внутри кессонного колодца. В нем размещают фильтры, реле давления и сухого хода, гидроаккумулятор.

Разводку обычно делают отрезками полипропиленовых (ПП) или из полиэтилена низкого давления ПНД труб, соединяя первые пайкой, иногда применяют металлопластик.

Многие хозяева используют еще один вариант размещения скважины, после бурения сооружая на ее месте дом. При этом они забывают или не знают, что скважинные источники на песке часто нуждаются в прокачке и прочистке от образующегося на дне ила. А проведение этих процедур в доме сопряжено с немалыми трудностями, грязью и может быть просто технически нереализуемо.

Рис. 9 Автоматика с гидробаком для управления работой погружного насоса в доме

С поверхностной насосной станцией

При использовании насосной установки ее также размещают в доме или кессоном колодце. Если станция находится внутри здания, ее напорный трубопровод прокладывают под землей и заводят в скважину через адаптер.

Нередко встречается вариант, когда насосную станцию устанавливают в кессонном колодце. Такое размещение позволяет избежать шума в доме и экономит в нем жилую площадь.

Некоторые обходятся без кессонного колодца, устройство которого требует отнимает довольно много времени и средств. Они устанавливают насосную станцию на улице под навесом и протягивает от нее ПНД трубопровод в дом. К недостаткам такого метода относят плохую защищенность труб и насосной установки от промерзания в зимнее время. Выходом из положения служит помещение в напорный рукав саморегулирующегося нагревательного электрокабеля.

Рис. 10 Насосные станции дома и в кессоне

Используемая схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором и реле давления позволяет полностью автоматизировать процесс водозабора. Приборы могут устанавливаться как отдельно при использовании глубинного, поверхностного электронасоса, так и в одном блоке, если находятся в составе насосной станции.

Принцип работы гидроаккумулятора

Ту же самую роль в некоторых модификациях играет резиновая плоская мембрана. Грушевидные баллоны монтируются возле горловины. Диафрагма делит бак на две части. Она устанавливается горизонтально посередине бака. Одна часть объема заполняется водой, другой сжатым воздухом.

Гидробаки применяются в системах отопления, а также снабжения холодной и горячей водой. По принципу использования они различаются по цветам. Горячая вода и теплоноситель – бак красного цвета. Холодная вода – синего. Есть модели, которые представляют собой цилиндрический бак, устанавливаемый вертикально. Для удобства разработаны модификации, горизонтально сориентированные, которые монтируются на опорах.

Устройство предполагает наличие ниппелей. Один из них находится сзади, и предназначен для закачивания воздуха. Другой – для стравливания. Изначально требуется, чтобы давление в воздушной камере было 1,5 бар. При этом происходит включение насосной станции. Модели отличаются в соответствии с тем, какое давление воздуха должно быть для его отключения. Обычно это 3,0 бар.

Схема работы следующая:

1. В воздушную камеру нагнетается воздух.
2. Давление выдавливает воду в систему, направляя ее к потребителю.
3. При расходе жидкости происходит падение давления воздуха, так как груша расширяется, а диафрагма выгибается.
4. Срабатывает реле, включается насос, пополняется запас воды, давление воздуха стабилизируется.

Циклы повторяются, и в итоге домовладелец всегда может пользоваться водой, не переживая, что напор станет недостаточным или слишком сильным.

Виды систем водоснабжения

Для автономного водоснабжения частного дома из скважины используют несколько вариантов с применением различных устройств. Так как вряд ли кто-то захочет включать и отключать насос, подающий воду в дом, вручную, в каждый из схем обязательно должен присутствовать прибор, проводящий данные операции в автоматическом режиме.

Рис. 3 Системы водообеспечения с накопительной емкостью

С накопительным баком

Для организации водоснабжения с накопительным баком на чердаке дома устанавливают резервуар большой емкости. От электронасоса, погруженного в скважину или находящегося на поверхности, к баку подводят трубопровод и заполняют его водой.

В резервуар помещают поплавковый выключатель, подсоединенный в цепь питания электронасоса. При наполнении емкости водой поплавок поднимается вверх и электронасос отключается, прекращая подачу воды.

В нижней части емкости помещают трубу, от которой вода поступает в водопроводную систему дома.

Чтобы избежать аварийных ситуаций, связанных с переполнением бака, в его верхней части в области горловины проделывают отверстие, вставляют в него трубу, второй конец которой выводят наружу за стены дома.

Водоснабжение без гидроаккумулятора в домах с малой этажностью не обеспечивает достаточно высокий напор, минимальное рекомендованное значение которого 1,5 бара. Чтобы получить давление в водопроводе хотя бы в 1 бар, бак необходимо поднять на высоту 10 м от водопроводной магистрали или использовать дополнительно повысительный электронасос (насосную станцию).

К тому же трубопровод, проходящий сверху вдоль стен, не способствует повышению внешнего эстетичного вида жилых помещений.

Системы водоснабжения дома без гидроаккумулятора ввиду относительно простой схемы монтажа чаще используют в доме или на даче с периодическим проживанием жильцов. В этом случае трубопровод подачи воды в расширительный бак размещают снаружи здания и используют насосное оборудование, которое можно быстро демонтировать (поверхностные насосы или насосные станции).

Стоит отметить, что не обязательно устанавливать накопительные баки вверху, они могут быть расположены и внизу в подвальных помещениях, как это нередко происходит при использовании водоочистных установок. Из накопительных резервуаров воду в водопроводную магистраль дома подают при помощи любого типа насосов, как поверхностных, так и погружных.

Рис. 4 Гидроаккумуляторная система водоснабжения с гидробаком и погружным насосом

С гидроаккумулятором

Система водоснабжения частного дома с гидравлическим аккумулятором в сравнении с накопительной емкостью используется намного чаще. Применение аккумуляторного бака напрямую связано с использованием гидрореле, последовательно подключенного в цепь питания электронасоса. Схема водоснабжения частного дома с гидроаккумулятором имеет следующие особенности:

• Позволяет задавать диапазон рабочих давлений в системе.
• Устраняет последствия гидроударов.
• Задает временные интервалы циклов включения-отключения электронасоса.
• Создает некоторый запас воды в системе.

Гидроаккумуляторная система работает по следующему принципу.

При включении электронасоса идет наполнение водой водопроводной магистрали и бака, пока давление в системе не достигнет, к примеру, 3-х бар. При этом напоре мембрана гидрореле настолько втягивается внутрь, что срабатывают его внутренние контакты и цепь питания насоса прерывается.

При потреблении воды из водопровода напор в системе постепенно падает, и когда он достигает значения в 1,5 бара, внутренние контакты реле замыкаются и на электронасос вновь подается питающее напряжение. В водопроводную магистраль вода закачивается до тех пор, пока давление в 3 бара вновь не отключит электронасос через реле.

Схема с гидроаккумулятором более гибкая, она позволяет регулировать напор в водопроводе при помощи гидрореле, связанного с гидробаком.

К примеру, в доме с этажностью не более одного на реле устанавливают диапазон рабочих давлений от 1,5 до 3 бар. Для зданий в три этажа требуется больший напор воды и можно установить диапазон его изменений от 3 до 5 бар.

Рис. 5 Оборудование и комплектующие для обеспечения водоснабжения из скважины глубиной 50 м

Объем бака основной критерий выбора

Самый важный вопрос – как выбрать объем гидроаккумулятора для систем водоснабжения. Чтобы ответить на него, нужно свести воедино множество данных. Это и производительность насоса, и оснащенность дома водопотребляющим оборудованием, и количество постоянно живущих в доме людей, и многое другое.

Но в первую очередь, нужно определиться, нужен ли вам этот резервуар только для стабилизации работы системы в целом, или есть необходимость в запасе воды на случай отключения электроснабжения.

Внутренние баллоны разного объема

Если дом небольшой и оборудован только умывальником, унитазом, душем и поливочным краном, а живете вы в нем не постоянно, сложных расчетов можно не производить. Достаточно купить бак объемом 24-50 литров, его хватит для того, чтобы система работала нормально и была защищена от гидроударов.

В случае же с загородным домом для постоянного проживания семьи, оборудованным всем необходимым для комфортного быта, желательно подойти к вопросу более ответственно. Вот несколько способов, с помощью которых вы сможете определиться с размером гидроаккумулятора.

По характеристикам насоса

Параметры, влияющие на выбор объема бака, это производительность и мощность насоса, а так же рекомендованное количество циклов его включения/выключения.

• Чем выше мощность агрегата, тем больше должен быть объем гидробака.
• Мощный насос накачивает воду быстро и быстро выключается, если объем резервуара небольшой.
• Достаточный объем позволит сократить количество повторно-кратковременных включений, тем самым продлив срок службы электродвигателя.

Для расчета вам потребуется определить примерный расход воды в час. Для этого составляется таблица, в которой перечисляются все потребляющие воду приборы, их количество и нормы расхода. Например:

Таблица определения максимального расхода воды

Так как одновременно воспользоваться всеми приборами практически невозможно, для определения реального расхода применяется поправочный коэффициент 0,5. В итоге получим, что в минуту вы в среднем тратите 75 литров воды.

Как рассчитать объем гидроаккумулятора для водоснабжения, зная эту цифру, производительность насоса и учитывая, что включаться он должен не чаще 30 раз в час?

• Допустим, производительность равна 80 л/мин или 4800 л/час.
• А в пиковые часы вам нужно 4500 л/час.
• При безостановочной работе насоса его мощности вполне хватает, но вряд ли он проработает долго в таких экстремальных условиях. А если он будет включаться чаще 20-30 раз в час, то ресурс его иссякнет ещё быстрее.
• Поэтому и нужен гидробак, объем которого позволит отключать оборудование и давать ему передохнуть. При указанной частоте циклов, запас воды должен быть минимум 70-80 литров. Это позволит насосу одну минуту из каждых двух не работать, предварительно заполнив резервуар.

По формуле минимального рекомендуемого объема

Чтобы воспользоваться этой формулой, нужно знать установки реле давления, которое включает и выключает насос. Разобраться поможет следующая картинка:

Изменения давления в гидроаккумуляторе при включении и отключении насоса

• 1 – начальное давление Pвозд (при выключенном насосе);
• 2 – поступление воды в резервуар при включении насоса;
• 3 – достижение максимального давления Pmax и отключение насоса;
• 4 – расход воды при отключенном насосе. Когда давление достигает минимума Pmin, насос включается.

Формула же выглядит так:

• V = K x A x ((Pmax+1) x (Pmin +1)) / (Pmax — Pmin) x (Pвозд. + 1), где
• А – это расчетный расход воды (л/мин);
• К – поправочный коэффициент из таблицы, определяемый в зависимости от мощности насоса.

Таблица для определения поправочного коэффициента

Значения минимального (пускового) и максимального (выключающего) давления на реле, вы должны установить сами, в зависимости от того, какой напор в системе вам нужен. Он определяется по самой дальней от гидроаккумулятора, и высоко расположенной точке водоразбора.

Примерные соотношения установок реле давления

Чтобы выполнить регулировку реле давления, необходимо знать, как накачать гидроаккумулятор для систем водоснабжения воздухом, или стравить лишний. Для этого потребуется автомобильный насос, который подключается к баку через золотник.

Теперь можно вычислить объем. Для примера возьмем:

• А = 75 л/мин;
• Мощность насоса 1,5 кВт, соответственно К = 0,25;
• Pmax = 4,0 бар;
• Pmin = 2,5 бар;
• Pвозд. = 2,3 бар.

Получаем V = 66,3 литра. Ближайшие по объему стандартные гидроаккумуляторы, имеют объем 60 и 80 литров. Выбираем тот, что больше.

Это интересно: Как выбрать дровокол (видео)

Устройство и назначение гидробака

Гидроаккумулятор, который иначе называют гидробаком или мембранным баком, — это герметичная металлическая ёмкость, в которую помещена частично заполненная водой эластичная мембрана грушевидной формы. По сути, мембрана, помещенная в корпус гидробака и прикрепленная к его корпусу фланцем с патрубком, разделяет его ёмкость на две части: водную и воздушную.

При увеличении объема воды в гидробаке естественным образом уменьшается объем воздуха. В результате повышается давление в поставляющей воду системе. При достижении заданных пользователем параметров давления оно фиксируется реле, которое планомерно подает команду на отключение насоса.

Галерея изображений
Фото из

Гидроаккумулятор — металлический бак, внутрь которого помещена эластичная мембрана в форме колбы, заполняемая водой. Остаток пространства между колбой и корпусом занимает газ или воздух

Изменение объема воды в колбе и воздуха в корпусе фиксируется автоматикой, которая контролирует циклы включения/отключения насоса

Гидробаки используются как в составе систем с погружным насосом, так и в паре с поверхностным. В обоих случаях они требуются для автоматизации работы системы

Гидроаккумуляторы устанавливают либо на входе водопровода в дом, либо возле водозаборной скважины непосредственно в кессоне

На входном патрубке в гидробак устанавливается обратный клапан, предотвращающий отток воды обратно в выработку после остановки насоса

Оптимальным местом для установки манометра считается выход из гидроаккумулятора, требующийся для контроля параметров давления в системе

В обустройства дач и небольших загородных домов используются гидробаки емкостью от 12 до 24 л. Для работы в паре с погружными насосами объем берут больше, рассчитывают исходя из технических характеристик конкретного агрегата

Если для нормальной работы автономной системы требуется резерв воды в 300 — 500л, то схему с гидробаком дополняют большим гидроаккумулятором, готовым или самодельным накопителем

Компоненты системы водоснабжения с гидробаком

Гидоаккумулятор в составе насосной станции

Установка гидроаккумулятора в кессоне

Гидроаккумулятор на вводе водопровода в дом

Расположение обратного клапана

Место установки манометра

Стандарты объема гидроаккумулятора

Система для резервного запаса воды

Корпус бака выполнен из металла, но вода не контактирует с ним: она заключена внутрь камеры-мембраны, которую производят из прочного резинового бутила. Этот стойкий к воздействию бактерий материал помогает воде не терять тех качеств, которые предъявляются к ней санитарными и гигиеническими нормами. Питьевая вода при взаимодействии с резиной сохраняет все свои замечательные свойства.

Вода в мембранный бак попадает через присоединительный патрубок, снабженный резьбовым соединением. Напорный патрубок и выход соединительного водопровода должны, в идеале, иметь одинаковые диаметры. Это условие позволяет избегать дополнительных гидравлических потерь внутри трубопровода системы.

В тех гидроаккумуляторах, которые входят в состав бытовых систем водоснажбения, используется воздух. Если же это устройство предназначено для производственного применения, в него закачивают газ

Чтобы регулировать давление внутри устройства, в воздушной камере предусмотрен специальный пневмоклапан. Воздух накачивается в отведенный для него отсек через обычный автомобильный ниппель. Кстати, через него можно не только докачать воздух, но, при необходимости, и стравить его излишки.

Закачивают воздух внутрь мембранного бака, используя для этой цели компактный автомобильный или простой велосипедный насос. При поступлении воды в резиновую грушу сжатый воздух оказывает её напору сопротивление, не позволяя мембране прорваться. Давление внутри гидроаккумулятора тоже регулируется с помощью сжатого воздуха.

Гидроаккумулятор состоит из следующих элементов: 1 – металлический корпус, 2 — резиновая мембрана, 3 – фланец, снабженный клапаном, 4 – ниппель, через который можно закачать воздух, 5 – воздух под давлением, 6 – ножки, 7 – установочная платформа для насоса

Устройство и виды

В самом простом исполнении гидроаккумулятор (ГА) представляет собой емкость, установленную на определенной высоте (выше любого из потребителей) и оборудованную датчиками уровня.

Примером такого устройства является водонапорная башня, питающая водопроводную сеть в каком-нибудь сельском населенном пункте.

В автономных системах водоснабжения частных домов такой ГА обычно устанавливают на чердаке.

Напор в кранах обеспечивается весом столба жидкости, датчики уровня или поплавковый выключатель управляют работой насоса.

В современных насосных станциях применяются более совершенные ГА, которые могут устанавливаться на любом уровне – даже ниже точек водоразбора. Объем такого устройства разделен на две части: в одну закачивается вода из водопровода, в другой содержится воздух с некоторым избыточным давлением (накачивается насосом через обычный золотник).

Обе части разделены эластичным элементом, поэтому при заполнении одной из них водой объем второй уменьшается, соответственно давление находящегося в ней воздуха возрастает. Именно давление воздуха выполняет в таком ГА ту же функцию, что и гравитация в водонапорной башне, — обеспечивает напор в системе.

Конструктивно ГА делятся на две разновидности:

1. Мембранные: объемы для воды и для воздуха в таких резервуарах разделены резиновой мембраной. Существуют мембранные баки, предназначенные для применения в закрытых системах отопления. Они рассчитаны на меньшее давление, чем ГА для водоснабжения, к тому же в них используется техническая, а не пищевая резина. Чтобы избежать путаницы, ГА для отопления принято окрашивать в красный цвет, а для водоснабжения – в синий.
2. Баллонные: внутрь такого накопителя вставляется резиновый мешок с фланцем, который и подключается к водопроводу. Таким образом, в баллонных ГА вода с металлическими стенками корпуса вообще не контактирует. Кроме того, замена баллона не представляет никакой сложности и легко может быть осуществлена пользователем, в то время как для замены мембраны в некоторых моделях приходится обращаться в сервисный центр.

Воду в баллонный ГА при первом запуске следует подавать очень осторожно. Стенки резинового мешка могут немного склеиться, тогда сильный напор разорвет его

По объему ГА могут сильно отличаться – от 24 до 1000 л и более. При этом надо учитывать, что в паспорте приводится общий объем бака включая воздушную камеру.

Так, при настройках реле 1 атм/2 атм (давление включения/отключения) и давлении воздуха 0,8 атм (проверяется при пустом баллоне) в 100-литровом ГА поместится 30 л воды.

Если давление отключения поднять до 2,5 атм, вместимость накопителя увеличится до 38,5 л.

В ГА объемом свыше 100 л в верхней части камеры для воды устанавливается клапан для сброса воздуха, который выделяется из жидкости в процессе эксплуатации и постепенно накапливается. Баки с меньшим объемом такого клапана не имеют и чтобы избавиться от накопившегося воздуха, их приходится периодически опорожнять.

ГА может иметь горизонтальное и вертикальное исполнение. Устройство и принцип действия у обеих разновидностей полностью идентичное, выбор той или иной модели зависит исключительно от удобства установки.

Как правильно выбрать гидробак

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

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.

Расчет параметров гидробака

В большинстве случаев включений, гидробаки для водоснабжения устанавливают по принципу: чем больше объем, тем лучше. Но слишком большой объем не всегда оправдан: гидробак займет много полезного места, вода в нем будет застаиваться, и если перебои с электроэнергией бывают очень редко, в нем просто нет необходимости. Слишком маленький гидробак также неэффективен – если используется мощный насос, то он будет часто включаться и выключаться и быстро выйдет из строя. Если возникает ситуация, когда пространство для монтажа ограничено или финансовые средства не позволяют приобрести накопительный бак большой емкости – можно рассчитать его минимальный объем по приведенной ниже формуле.

Как правильно в системе водоснабжения рассчитать объем гидробака

В последнее время на рынке появились современные высокотехнологичные электронасосы с плавным пуском и остановкой, частотным регулированием скорости вращения рабочих колес в зависимости от водопотребления. В этом случае необходимость в гидравлическом баке с большим объемом отпадает – плавный пуск и регулировка не вызывают гидроударов, как в системах с обычными электронасосами. Автоматические блоки управления высокотехнологичных устройств с частотным управлением имеют встроенный гидробак очень маленького объема, рассчитанный на свою насосную группу.

Таблица рассчитанных значений давления и объема гидробака в зависимости от режимов работы поставляющей воду линии

Процесс подключение гидроаккумулятора

Если гидроаккумулятор правильно подключить, то всё дальнейшее техническое обслуживание можно делать самостоятельно. Поэтому, правильно подключите данной устройство, чтобы потом не мучатся во время его работы.

Для подключения гидроаккумулятора надо использоваться обратный клапан. Подключается аккумуляторный бак к погружному насосу, поэтому клапан не позволит течь воде. Также можно выбрать глубинный насос марки Джилекс, который можно опускать на дно . Конечно, есть и другие виды насосов. Ведь насосный аппарат также способен закачать воздух для . Разберём обычный случай монтажа гидроаккумулятора.

Механизм подключения гидроаккумулятора:

1. Измеряем габариты гидроаккумулятора;
2. Достаём схему труб водоснабжения и отопления;
3. Ищем свободное место для установки согласно габаритам;
4. Из найденных вариантов для установки оставляете место, которое ближе всего к насосу;
5. Соединяем погружной насос с гидроаккумулятором.

Таким образом, вы вычислите место для установки гидроаккумулятора.

Устройство должно находиться на максимально близком расстоянии с водным насосом. Как правило, аккумуляторы в этом случае располагаются на входе в дачный дом. Чтобы в последствие обслуживать гидроаккумулятор, надо рассчитать его интеграцию в систему холодной и горячей воды. Такая необходимость связана со сбрасыванием воды из бака. Поэтому внимательно относитесь к месту установки.