Гидроаккумулятор: принцип работы, устройство, схема, расчет, установка, подключение

Правильный подбор

Интересный нюанс: название данного оборудования зависит не от его конструкции, а от области применения. Если речь идёт о водоснабжении, бак называют гидроаккумулятором. А ёмкость, вмонтированная в отопление, с теми же конструкционными характеристиками будет называться мембранным или расширительным баком.

Но при этом важно учитывать информацию, указанную производителем. Каждое изделие имеет свою рабочую температуру и давление:

• до 4 атмосфер и до 120 градусов по Цельсию – для отопления;
• до 12 атмосфер и до 80 градусов – для водоснабжения.

По объёму подбирается не самый дешёвый бак, а соответствующий параметрам системы.

Для нормализации давления в системе отопления используется целых ряд устройств. Но важнейшим из них является или гидроаккумулятор. Его конструкция дает возможность в автоматическом режиме стабилизировать показатели давления теплоносителя при изменении температурного режима.

Назначение

Гидроаккумулятор устанавливается только для систем отопления закрытого типа. Они характеризуются высоким давлением воды, которое происходит вследствие ее нагрева. Поэтому при превышении допустимого показателя необходима система компенсации. Для этого и предназначен гидроаккумулятор.

Он представляет собой стальную конструкцию, которая внутри разделена на две камеры. Одна из них предназначена для заполнения водой из системы отопления, а вторая служит воздушным компенсатором. Для установки оптимального показателя давления в воздушной камере в гидроаккумуляторе предусмотрен клапан. С его помощью изменяют степень нагнетания воздуха, тем самым адаптируя устройство под параметры конкретной системы отопления.

Камеры разделяет эластичная мембрана или баллон из резины. При поднятии температуры воды в трубах выше критической происходит скачок давления. Жидкость, расширяясь, начинает давить на стенки разделительной мембраны. Она же, в свою очередь, под действием этой силы увеличивает объем заполнения водяной камеры. Это приводит к нормализации давления внутри всей системы.

Правила подключения, схема

При монтаже гидроаккумулятора следует руководствоваться определенными правилами. Прежде всего – необходимо выбрать участок в тепловой магистрали, где он будет установлен. Специалисты рекомендуют монтировать расширительный бак в обратную трубу с охлажденной водой. Но в то же время он должен быть установлен до насосного оборудования. Общая схема монтажа выглядит следующим образом.

Как видно, в качестве защиты магистрали от перепада давлений жидкости на выходе из отопительного оборудования установлен предохранительный клапан. Он выполняет те же функции, что и гидроаккумулятор, но рассчитан на более высокие скачки давления. Расширительный бак необходим для нормализации работы отопления при небольших перепадах давления.

Перед началом монтажа следует учесть следующие особенности:

• Выбор места установки. Основным требованием к нему является свободный доступ к устройству. В особенности это касается регулировочного клапана воздушной камеры.
• На участке между и расширительным баком не должно стоять другой запорной или регулирующей арматуры. Она может внести существенные изменения в гидравлическом сопротивлении.
• Температура в помещении, где устанавливается гидроаккумулятор, не должна быть ниже 0°С.
• Его поверхность не должна испытывать механические нагрузки или внешние воздействия.
• Срабатывание редуктора давления на выпуск воздуха из камер должно быть установлено согласно параметрам отопительной системы.

Руководствуясь этими правилами можно самостоятельно установить расширительный бак. Но при этом следует соблюдать правила подключения, использовать изделия из качественного материала и рассчитать оптимальный объем бака.

Для расчета необходимо знать общий объем системы отопления, оптимальную и максимальную величину давления в ней, а также коэффициент расширения воды. Формула для вычисления величины гидроаккумулятора мембранного типа:

• е – коэффициент расширения воды – 0,04318;
• С – общий объем системы отопления;
• Pi – начальное давление;
• Pf – максимальное давление.

Рассмотрим пример расчета для отопления с общим объемом 500 л, оптимальным показателем давления в 1,5 бар, а максимальным – 3 бар.

Эта методика позволит правильно выбрать и подключить расширительный бак для системы отопления закрытого типа.

Водоснабжение без гидроаккумулятора

Если исключить гидроаккумулятор из схемы водоснабжения, то возможны два варианта:

• использование насоса для подачи воды к точкам водоразбора напрямую;
• подключение накопительного бака.

Оба варианта активно используются, но первый оптимален для систем полива с небольшим объемом жидкости, а второй наиболее целесообразен, когда нужно обеспечить водой душевую, кухонный кран – то есть потребителей внутри дома.

Вариант #1 – подключение насоса напрямую

Один из вариантов – расширенная система орошения приусадебного участка. Она полностью автоматизирована. Чтобы настроить время включения/выключения, подсоединяем контроллер. На каждой отдельной линии можно установить электромагнитные клапаны, чтобы они могли эксплуатироваться по отдельности.

Примерная схема автополива дачного участка. Транспортировка жидкости из скважины или колодца осуществляется по трубам с диаметром 19 мм (центральная) и 16 мм (ответвления) (+)

Датчик дождя делает систему орошения более эффективной: во время осадков насос не функционирует.

• размещаем трубы на поверхности земли по заранее составленной схеме, соединяем фитингами;
• устанавливаем дождеватели, капельную систему, шланги для полива;
• обустраиваем насосную группу – поверхностный агрегат и реле давления;
• подключаем подачу воды, тестируем систему на протечки;
• если все хорошо – выкапываем траншеи глубиной 30 см, из щебня и песка устраиваем дренажную подушку, укладываем трубопровод и засыпаем его;
• производим повторное тестирование для проверки герметичности, проверяем работоспособность всех линий;
• подключаем контроллер и датчик дождя;
• проверяем работу всех элементов системы.

Если пропускная способность небольшая, настраиваем поочередную эксплуатацию линий. Это сложная схема, требующая знаний по настройке оборудования. Наиболее простая представляет собой обычный насос типа «Малыш» с подключенным к нему шлангов для полива.

Вариант #2 – схема с накопительным баком

С появлением технологичных станций с гидроаккумулятором схема стала менее популярной, но все еще используется. Она проста и отличается тем, что между насосом и точками водоразбора находится накопительный резервуар.

Схема системы водоснабжения с накопительным баком. Для обеспечения движения воды по трубам с определенной скоростью и давлением установлен дополнительный циркулярный насос

Одно из условий эксплуатации системы – организация водоочистки. Первый фильтр устанавливается на всасывающей трубе у поверхностных насосов, на самом оборудовании – у погружных. Второй – на входе в дом. Лучше, если это будет комплект из двух фильтров, грубой и тонкой очистки.

После системы фильтрации устанавливают накопительный бак, и уже от него идет труба (или трубы) к точкам водоразбора.

По традиции бак устанавливают как можно выше – например, на чердаке. Высокое расположение повышает давление в системе, которая будет функционировать даже при отсутствии электроэнергии

Накопительный бак – любой резервуар, подходящий по объему. Раньше использовали металлические оцинкованные цистерны, сейчас – пластиковые емкости различной конфигурации. Они оснащены одним входящим патрубком, для подачи воды из скважины, и двумя выходящими – для разводки по потребителям и сливным.

Сверху бак прикрыт откидной крышкой, которая защищает жидкость от мусора и пыли. Убрав крышку, можно проанализировать состояние резервуара и воды, которая в нем хранится. При сильном загрязнении жидкость выпускают через сливной патрубок, а бак моют.

Главный контролирующий элемент – поплавковый механизм. Как только уровень воды достигает максимальной отметки, входной патрубок перекрывается, и подача в резервуар прекращается. При низком уровне, напротив, входное отверстие открывается и вода начинает поступать в бак.

Пластиковый накопительный резервуар, установленный на чердаке. Он легче по весу, чем металлическая емкость, поэтому монтировать его гораздо удобнее. Чтобы вода не замерзла, в северных районах стенки бака утепляют

Плюс использования накопительного бака: всегда есть запас воды, которая подается под небольшим давлением, даже если все насосы отключены. Минус – сложности в установке. Объемные баки требуют пространства и основания, которое выдержало бы их вес.

В случае устройства систем для круглогодичной эксплуатации, чердак или хотя бы сам бак, размещаемый в неотапливаемом чердачном пространстве, должен быть утеплен.

Во избежании перелива и затопления расположенных ниже этажей накопители в обязательном порядке снабжаются переливными трубками. В случае превышения допустимого объема вода через устроенное в верхней трети бака переливное отверстие будет стекать по подключенной к нему трубе в канализацию.

Рабочие элементы приспособления и функционирование

С точки зрения конструкционных особенностей реле является блоком небольших размеров, оснащенным специальными пружинами. Первая из них определяет границу максимального давления, а вторая – минимального. Настройка производится при помощи вспомогательных гаек, размещенных внутри корпуса.

Ознакомление с внутренним строением устройства

Рабочие пружины соединены с мембраной, которая реагирует на скачки давления тем либо иным образом. Превышение максимальных показателей приводит к сжатию спирали из металла, а уменьшение – к растяжению. Благодаря такому устройству, в контактной группе осуществляется смыкание и размыкание контактов в определенный момент.

Расположение прибора в общей схеме

Принцип работы реле давления для гидроаккумулятора заключается в следующем. В мембранный бак поступает вода до полного его заполнения, что приводит к росту давления. С достижением максимально допустимого уровня насос прекращает качать жидкость.

По мере расхода воды давление в системе падает. При преодолении нижнего уровня оборудование вновь включится. Циклы включения и выключения повторяются снова и снова, пока элементы системы будут находиться в рабочем состоянии.

Схема подключения при наличии сливного крана в системе

Обычно реле состоит из следующих элементов:

• корпуса из пластика;
• резиновой мембраны;
• поршня из латуни;
• мембранной крышки;
• шпилек с резьбой;
• металлической пластины;
• муфты для крепления кабеля;
• колодки для клемм;
• шарнирной платформы;
• регулировочных пружин;
• контактного узла.

С помощью манометра можно визуально определить давление

Дополнение! При работе на подвижную часть платформы давят регулировочные пружины, противодействующие усилию, создаваемому поршнем. Включение и выключение насоса зависит от степени их сжатия.

Выбор гидроаккумулятора

Как правильно выбрать гидроаккумулятор, знают немногие, поэтому после покупки сталкиваются с рядом проблем в его работе. На сегодняшний день производители данного оборудования выпускают огромный ассортимент гидроаккумуляторов, которые монтируются в водопровод различных размеров.

Рисунок 4. Схема подключения к водопроводу.

Первым и самым важным фактором при выборе устройства является объем воды, который требуется для обслуживания вашего дома или целого участка. Самый маленький объем бака в гидроаккумуляторах составляет 24 л. Этого вполне хватает, чтобы обеспечить водой семью из 2 человек с учетом кухни, душа, туалета и даже полива огорода

Если предусматриваются потребления воды в большем количестве, то можно обратить внимание на баки с объемом в 50 л

Важно просчитать, сколько бытовых устройств в вашем доме будет работать, потребляя воду, и приблизительное число жильцов, которые будут пользоваться водопроводом

Вторым не менее важным фактором является давление в водопроводной системе. В гидроаккумуляторе не должно быть давление ниже, чем в системе водоснабжения. Трубы высотой в 10 м дают давление в 1 бар, а кран работает нормально при 0,5 бар. Вам нужно, чтобы давление в гидроаккумуляторе не было меньше суммы вышеуказанных значений, то есть меньше 1,5 бар. Большинство современных производителей выпускает агрегаты, которые обеспечивают потребителям именно эту цифру.

Принимайте во внимание при выборе гидроаккумулятора место его нахождения, так как есть варианты со специальным креплением, горизонтальной и вертикальной компоновки

Важно обратить внимание и на то, из чего сделана мембрана, так как ее материал должен соответствовать нагрузке, которая будет создаваться. Для питьевых целей в гидроаккумуляторы вставляют один тип мембраны, а для отопительных приборов совершенно другой

Для питьевых целей в гидроаккумуляторы вставляют один тип мембраны, а для отопительных приборов совершенно другой.

Правила установки гидроаккумулятора

Перед покупкой и установкой гидроаккумулятора важно понимать, что устройство требует достаточно много пространства, а в процессе работы практически постоянно шумит и вибрирует. Именно поэтому прибор чаще всего приобретается для частных строений, где размещается в подвальных или полуподвальных помещениях

Стоит учесть, что после установки бака вокруг него должно оставаться еще достаточно места, чтобы свободно осматривать устройство, выполнять различные обслуживающие мероприятия, демонтировать и разбирать аппарат при необходимости.

Для уменьшения вибрации рекомендуется устанавливать гидроаккумулятор на прочном основании, к примеру, на бетонной плите. Необходимо обязательно провести выравнивание поверхности основания по уровню. Дополнительно между корпусом гидроаккумулятора и основанием устанавливаются резиновые прокладки, так же помогающие частично погасить вибрацию.

Гидроаккумулятор подсоединяется к водопроводу посредством специального штуцера на пять выходов. Разветвления необходимы для подключения к патрубку гидробака таких элементов системы, как:

• водопроводная труба;
• погружной насос (или иной источник забора воды);
• реле давления;
• манометр.

Штуцер может подключаться непосредственно к патрубку гидробака либо к переходному шлангу. Это зависит от места установки гидробака и удобства подводки к нему остальных коммуникаций. Реле давления, манометр и прочие элементы подключаются посредством резьбовых соединений, которые в свою очередь должны быть тщательно уплотнены и загерметизированы с применением ФУМ-ленты, льняной нити либо иного подходящего материала.

Подключение реле давления также производится к сети и к насосу, используемого для подачи воды. Именно для этой цели под крышкой корпуса устройства имеются контакты, отмеченные как «сеть» и «насос». При отсутствии этих отметок лучше не рисковать и обратиться за помощью к специалисту в области электромонтажных работ. Новый гидробак должен иметь полностью герметичные резьбовые соединения. Чтобы проверить это, достаточно пощупать патрубки штуцера после запуска устройства и убедиться, что они сохраняют сухость. При обнаружении, течи необходимо повторно провести мероприятия по герметизации и уплотнению соединений.

1 Описание датчика и насосной системы

Датчик давления воды – электрический прибор, обеспечивающий регулировку давления в гидроаккумуляторе для насосной станции. Также оно следит за напором жидкости в трубопроводе и включает, либо отключает подачу воды в бак гидроаккумулятора.

Происходит это благодаря замыканию проводов. Превышение допустимого порога размыкает контакты и реле отключает насос. Падение ниже установленного уровня замыкает контакт устройства, включая подачу воды. Вручную настроить можно как верхний, так и нижний пороги.

Схема работы реле давления

Основные понятия реле давления для системы с гидроаккумулятором:

• Рвкл – нижний порог давления, включение питания, в стандартных настройках равен 1.5 бар. Контакты соединяются, и подключаемый к реле насос начинает закачивать воду;
• Рвыкл – верхний порог давления, выключение питания реле, лучше устанавливать на 2.5-3 бара. Цепь разъединяется, и автоматический сигнал прекращает работу насосов;
• дельта Р (ДР) – показатель разницы давления между нижним и верхним порогами;
• максимальное давление – как правило, не превышает 5 бар. Это значение отображено в характеристиках устройства регулирования для систем водоснабжения и не изменяется. Превышение приводит к поломке оборудования или сокращению гарантийного эксплуатационного срока.

Главным элементом реле давления для гидроаккумулятора является мембрана, реагирующая на давление воды. Она изгибается в зависимости от напора и сообщает механизму о том, насколько поднимается или опускается давление воды в насосной станции. Изгиб переключает контакты внутри реле. Противодействует натиску воды специальная пружина (которая затягивается для регулировки). Пружина поменьше определяет дифференциал, то есть разницу между нижним и верхним порогом давления.

Реле могут быть двух видов. Первый, силовой, напрямую действует на контакты насоса. Управляющий тип взаимодействует с автоматикой станции и уже через неё влияет на работу насоса.

Гидроаккумулятор и реле давления образуют надёжную систему по обеспечению водоснабжения любых помещений, хозяйственных построек, полей и другого. Автоматика для насоса также необходимая часть – благодаря ей становится максимально просто контролировать сбор воды и быстро накачивать жидкость в бак и в трубы.

Устройство реле давления насосной станции

1.1 Регулировка реле давления для гидроаккумулятора

Прежде чем присоединять оборудование к баку, следует проверить работоспособность реле и отрегулировать его. Снимать показания рекомендуется механическим манометром. Он более точек и менее подвержен внутренним поломкам, из-за которых его показания могут не соответствовать действительности.

Далее будет следовать инструкция, как правильно настроить реле давления. В первую очередь, необходимо ознакомиться с паспортом устройства, насоса и бака гидроаккумулятора, чтобы выяснить пределы давления для этих элементов насосной станции. Целесообразней всего при покупке заранее ознакомиться с данными параметрами и подстроить их друг под друга.

Далее следует действовать в следующем порядке:

1. Открыть потребление воды (кран, шланг, вентиль), чтобы благодаря манометру увидеть давление, при котором срабатывает реле и включается насос. Обычно это 1.5-1 бар.
2. Потребление воды отключается, чтобы поднять давление в системе (в баке гидроаккумулятора). Манометром фиксируется предел, при котором реле отключает насос. Обычно это 2.5-3 бара.
3. Отрегулировать гайку, присоединённую к большой пружине. Она определяет значение, при котором включается насос. Чтобы увеличить порог включения надо затянуть гайку по часовой стрелке, чтобы уменьшить – ослабить (против часовой стрелки). Повторять предыдущие пункты до момента, когда давление включения не будет соответствовать желаемому.
4. Регулировка датчика выключения происходить гайкой на малой пружине. Она отвечает за разницу между двумя порогами и принцип настройки такой же: чтобы повысить разницу (и увеличить давление выключения) – затянуть гайку, чтобы уменьшить – ослабить.
5. Не рекомендуется за один раз делать поворот гайки более чем на 360 градусов, поскольку они очень чувствительные.

Порядок действий

Всего есть несколько вариантов подключения, которые зависят от типа используемого насоса:

• погружной вариант, который необходимо разместить в воду;
• поверхностный, крепящийся ближе к гидроаккумулятору.

За счет особенностей их конструкции разнятся схемы подключения накопительных систем.

Так, используя поверхностный насос, порядок действий будет следующим:

1. Сначала производится измерение давления воздуха в состоянии, когда мембрана пустая.

   Показатели не должны быть выше, чем давление, при котором может включаться насос.

   Второй показатель необходимо задавать на реле управления, устанавливая его на одну атмосферу больше, чем полученное значение от уровня давления воздуха.

2. Далее начинается сама сборка. Прежде всего монтируется коллектор, имеющий 5 разъёмов, к фланцевому штуцеру бака.
3. Теперь последовательно подключается сначала труба, идущая от насоса, во второй включается сам водопровод. Далее реле управления, манометр и к последнему штуцер гидробака (он уже должен быть подключен).

Все резьбовые соединения садятся на ФУМ-ленту, согласно общепринятым правилам для таких соединений. После этого можно начинать эксплуатацию установленного гидроаккумулятора.

Примите во внимание: желательно устанавливать такие агрегаты ближе к насосным станциям, для большей эффективности.

Подключение с использованием погружного насоса происходит таким образом:

1. Прежде всего сам насос необходимо погрузить в воду. После этого напорный шланг, идущий от него подключается к реле давления воды в такой же, как было описано выше, коллектор.
2. Далее от этого же коллектора делаем отвод для гидроаккумулятора.
3. Последний этап заключается в подключении еще одного патрубка к водопроводу, а остальные к системе управления насосом.

Необходимо между коллектором и насосом разместить обратный клапан, для предотвращения сливания воды обратно в скважину после выключения подачи воды.

Смотрите видео, в котором специалист разъясняет, как осуществить установку гидроаккумулятора для системы водоснабжения своими руками:

Оптимальное давление воздуха

Чтобы бытовая техника работала нормально, давление в гидробаке обязано находиться в интервале 1,4-2,8 атм. Для лучшей сохранности мембраны необходимо, чтобы давление в системе водопровода на 0,1-0,2 атм. превышало давление в баке. Например, если внутри мембранного бака давление составляет 1,5 атм., то в системе оно должно быть 1,6 атм.

Именно это значение и следует выставить на реле водяного давления, которое работает совместно с гидроаккумулятором. Для одноэтажного загородного дома такая настройка считается оптимальной. Если же речь идёт о двухэтажном коттедже, давление придется повышать. Для расчета его оптимального значения применяют следующую формулу:

Vатм.=(Hmax+6)/10

В этой формуле V атм. – оптимальное давление, а Hmax – высота наиболее высоко расположенной точки водоразбора. Как правило, речь идёт о душе. Чтобы получить нужное значение, следует высчитать высоту нахождения лейки душа относительно гидроаккумулятора. Полученные данные вводятся в формулу. В результате расчета будет получено оптимальное значение давления, которое должно быть в баке.

Обратите внимание, что полученное значение не должно превышать максимально допустимые характеристики для прочих бытовых и сантехнических приборов, иначе они попросту выйдут из строя. Если говорить о независимой системе водоснабжения дома упрощенно, то её составными элементами являются:

Если говорить о независимой системе водоснабжения дома упрощенно, то её составными элементами являются:

• насос,
• гидроаккумулятор,
• реле давления,
• обратный клапан,
• манометр.

Последний элемент используется для того, чтобы можно было оперативно контролировать давление. Постоянное нахождение его в системе водоснабжения не обязательно. Он может быть подключен только в тот момент, когда производятся тестовые замеры.

Как видите, именно на этой схеме манометр не отображен, но это не значит, что он вообще не нужен. Просто его включат в момент выполнения контрольных замеров

При участии в схеме поверхностного насоса, гидробак монтируют рядом с ним. Обратный клапан при этом устанавливают на всасывающем трубопроводе, а остальные элементы образуют единую связку, соединяясь между собой с помощью пятивыводного штуцера.

Пятивыводное устройство безупречно подходит для этой цели, поскольку имеет выводы различных диаметров. Входящий и исходящий трубопроводы и некоторые другие элементы связки могут соединяться со штуцером с помощью американок, чтобы облегчить профилактические и ремонтные работы на отдельных участках водопровода.

Впрочем, этот штуцер можно заменить кучей соединительных элементов. Но зачем?

На этой схеме порядок подключения хорошо виден. Когда происходит подключение штуцера к гидроаккумулятору, необходимо удостовериться в герметичности соединения

Итак, к насосу гидроаккумулятор подключается следующим образом:

• один дюймовый вывод присоединяет сам штуцер к патрубку гидробака;
• к выводам на четверть дюйма подключаются манометр и реле давления;
• остались два свободных дюймовых вывода, к которым монтируются труба от насоса, а также разводка, идущая к потребителям воды.

Если в схеме работает поверхностный насос, то соединять с ним гидроаккумулятор лучше с помощью гибкого шланга, имеющего металлическую обмотку.

К тем частям, которые заканчиваются муфтами, будут присоединяться труба от насоса и разводка водопровода, которая пойдет к потребителям воды

К погружному насосу гидроаккумулятор подключается точно так же. Особенностью этой схемы является местоположение обратного клапана, не имеющее никого отношения к вопросам, которые мы сегодня рассматриваем.