Введение
Планируя систему индивидуального водоснабжения на основе скважины, помимо выбора насоса также возникает вопрос с выбором гидроаккумулятора. Ведь гидроаккумулятор в индивидуальной системе водоснабжения выполняет сразу три достаточно важных функции, каждая из которых является мотивом для установки этого устройства. Эти функции, в работе гидроаккумулятора можно разделить на три типа:
Если со вторым и третьим пунктом вроде бы все ясно, то на первом следует остановиться подробнее, тем более, что это одна из самых важных функций гидроаккумулятора.
Напор – это давление воды в трубах системы водоснабжения. Но вода практически не поддается сжатию, поэтому никакой насос не сможет создать стабильное давление (напор) в системе с нестабильным потреблением.
Почему так? Да потому, что производительность скважинного насоса в разы превышает расход воды в любом открытом кране, а все краны в доме бывают одновременно открытыми крайне редко.
Давайте представим, что происходит в системе водоснабжения, оборудованной скважинным насосом с системой автоматики, включающей насос по давлению при открытии любого крана в доме. Итак, предположим, что производительность насоса составляет 4 куб. метра в час. Любой кран или смеситель способен «отдать» не более 500 литров воды в час, т.е. 0,5 м.куб./час. Таким образом, открывая кран с водой, Вы делаете отбор воды из системы со скоростью 0,5 м.куб./час.
В первую секунду после открытия крана сработает автоматика и включит насос, который попытается «отдать» Вам не 0,5 м.куб./час, как Вам бы хотелось, а все 4 м.куб./час, «ненужные» же 3,5 м.куб./час создадут в системе избыточное давление. Поскольку трубы не эластичны, а вода в такой ситуации становится практически твердой средой, уже в следующее мгновение давление в системе превысит порог включения автоматики и произойдет гидроудар, а автоматика отключит насос. Как только давление снова упадет до порога включения насоса, автоматика вновь запустит насос. Это будет проходить на всем протяжении открытого крана несколько раз за секунду.
Результатом такой эксплуатации будет не только прерывистая струя воды из крана, но и повлечет вывод из строя не только насоса, но и в целом всей системы водоснабжения. В некоторых случаях чрезвычайно большая производительность насоса может просто вывести кран из строя, выпрямив у него гусак, а то и повредить новенький дорогостоящий смеситель. Для избегания таких непредвиденных ситуаций и служит гидроаккумулятор.
Такие ситуации происходят ввиду того, что вместе с большой производительностью насоса пропорционально растет и давление создаваемое им на выходе. Будьте внимательны подбирая насос с запасом.
Самая главная ошибка - подбор насоса с запасом. Насос должен подбираться из расчета на максимальное потребление и не более того. Это увеличит срок службы насоса и обезопасит Вашу систему водоснабжения.
Результат работы насоса с большой производительностью - не только гидроудары, это неизбежно ведет к уменьшению срока службы мотора, ведь максимальный износ любого двигателя происходит именно в момент пуска.
В таких ситуациях существует два варианта решения проблемы:
Какой вариант из двух выбрать – решать Вам, но важно понимать, что в любой системе индивидуального водоснабжения присутствует 80% вероятность гидроударов. Поэтому решаясь сделать систему водоснабжения с использованием скважинного насоса, сразу рассчитывайте на установку гидроаккумулятора.
Все гидроаккумуляторы помимо своих размеров и объемов отличаются конструкционным исполнением. Существует два вида конструкций:
Гидроаккумулятор – это устройство для накопления резервного объема воды и поддержания стабильного давления воды в системе водоснабжения.
Гидроаккумуляторы баллонного типа
Такой гидроаккумулятор представляет из себя толстостенный сосуд (бак), в который погружен эластичный каучуковый баллон. Пространство вокруг баллона накачивается воздухом под определенным давлением, в сам же баллон набирается вода (также под давлением). Поскольку воздух (в отличие от воды) отлично поддается сжатию, при наполнении баллона водой давление внутри бака растет, а воздух сжимается, и при первой же необходимости (когда давление в трубах падает), воздух вокруг баллона «выдавливает» из него воду в систему. При этом, общее давление в системе будет выравниваться, как только давление воздуха и воды в гидроаккумуляторе станут практически равны - давление в системе водоснабжения начнет падать, но происходить это будет постепенно, что обеспечит достаточно широкую «вилку» для пороговых значений давления в системе, определенных для включения и выключения автоматики.
Гидроаккумуляторы мембранного типа
Принципиальным отличием мембранного гидроаккумулятора от баллонного является то, что пространство бака в мембранном гидроаккумуляторе разделено на две части эластичной герметичной мембраной, при этом в одну часть бака закачивается воздух, в другую – вода. Принцип тот же, что и у баллонного – сжатый воздух через мембрану «выдавливает воду из бака. Однако, в таких гидроаккумуляторах мембрана не сменная, а вода находится внутри металлического баллона.
Исходя из конструкции обоих типов гидроаккумуляторов, баллонные гидроаккумуляторы более практичны и долговечны - баллон (груша) подлежит замене в домашних условиях, при этом вода (агрессивная среда) контактирует только с заменяемым баллоном (мембраной из резины в виде груши).
В мембранных гидроаккумуляторах появляется дополнительное слабое место - металл, из которого сделан сам бак. Поскольку вода контактирует непосредственно со стенками бака, создается реальная угроза коррозии. Кроме того, мембранные гидроаккумуляторы необходимо чистить, в то время как замена груши в баллонном решает сразу и эту проблему.
Таким образом, баллонный гидроаккумулятор конструктивно надежнее и проще в эксплуатации, нежели мембранный. Все зависит от качества исполнения конкретного экземпляра.
Важно знать, что некоторые производители не делят гидроаккумуляторы на тип мембранный или баллонный и баллонные гидроаккумуляторы называют мембранными (что в целом верно, если говорить о принципе действия), поэтому при поиске подходящего Вам гидроаккумулятора нужно уточнять конструкцию конкретного изделия.
Тем не менее, принципиальное отличие состоит в том, что в баллонных гидроаккумуляторах вода контактирует только с «грушей» из каучука, в то время как в мембранных напорных баках имеет место контакт воды с металлическими стенками бака, что создает угрозу коррозии.
Кроме того, «груша» (баллон) в баллонных гидроаккумуляторах является сменным элементом и ее замена не требует никаких специальных знаний и приспособлений, поэтому баллонные гидроаккумуляторы считаются гораздо более практичными – они дольше служат и их проще (и дешевле) обслуживать.
Таким образом, баллонный гидроаккумулятор в общем случае является оптимальным выбором для индивидуальных систем водоснабжения.
Теперь Вы знаете различия между мембранным и баллонным гидроаккумулятором, но существуют также и различия по исполнению монтажа - вертикальное и горизонтальное исполнение.
На самом деле, принципиальной разницы в форм-факторе гидроаккумулятора в данном случае для потребителя практически не существует. Покупать нужно гидроаккумулятор того типа, который удобнее установить в доме, в планируемом месте. Традиционно, горизонтальные гидроаккумуляторы чаще выбирают для насосных станций (их проще крепить на насосе), вертикальные – для скважинных насосов (их проще надежно закрепить в помещении).
В мировой интернет паутине Вы найдете множество сложных коэффициентов и формул, с помощью которых можно точно рассчитать минимально необходимый объем гидроаккумулятора. Нужна ли эта арифметика? Конечно же нужна, но только при больших промышленных объемах. Для индивидуального водоснабжения такими расчетами можно пренебречь.
Дело в том, что гидроаккумуляторы, предлагаемые на рынке имеют всего несколько стандартных объемов, а поэтому, независимо от того, получится ли у Вас минимальный объем 29,4 л. или 37,8 литра. Вам все равно придется покупать гидроаккумулятор объемом в 50 литров.
Давайте рассмотрим стандартные варианты выбора гидроаккумуляторов. Такой подход является наиболее простым в плане выбора объема гидроаккумулятора. Исходя из практики использования и расчётов по коэффициентам, выходит примерно следующая картина:
Другое дело, если кроме поддержания постоянного давления в системе, на гидроаккумулятор возлагается также функция хранения резервного запаса воды на случай отключения электроэнергии, либо экономических соображений. Если такие отключения бывают часто и Вам в такой ситуации не комфортно, тогда, конечно же, запас в "сотню литров" воды лишним не будет.
Однако следует учесть, что слишком большой запас воды в гидроаккумуляторе даст эффект застоя воды. Таким образом, подбирая объем гидроаккумулятора не стоит брать запас более, чем в 2 объема от минимально необходимого, в противном случае Вам придется периодически сталкиваться с застоявшейся водой в гидроаккумуляторе. Так как в гидроаккумуляторе всегда присутствует объем, который не вытесняется мембраной в систему водоснабжения.
В случае же, когда электроснабжение относительно стабильно и отключения – редкий случай, тратить деньги на дополнительный объем гидроаккумулятора в большинстве случаев просто не имеет смысла. Тем более, что объем гидроаккумулятора всегда можно увеличить, подключив параллельно еще один или несколько. При этом, место в доме, где устанавливается гидроаккумулятор, не имеет никакого принципиального значения.
Некоторое уменьшение или увеличение допустимо, но не желательно, поскольку ведет к сокращению срока службы мембраны (груши). Важно понимать, что давление включения насоса должно на 0,3 Атм выше, чем рабочее давление воздуха в гидроаккумуляторе. Если гидроаккумулятор планируется установить в подвале двухэтажного дома, то минимальное давление в системе водоснабжения должно составлять примерно 2 Атм. Из них 1 Атм обеспечит подъем воды на высоту 9,5 метров. Обычно примерно таков перепад высот между гидроаккумулятором в подвале и самым высоким потребителем. (например душ на втором этаже дома.) Также следует учесть, что оставшееся давление в 1 Атм обеспечивает необходимый напор в кране для бытового использования. А это значит, что рабочее давление в гидроаккумуляторе должно составлять 1,5 Атм.
Нужно отметить, что давление включения и отключения насоса – это программируемые параметры автоматики реле давления. От них зависит частота включения насоса, давление в водопроводных трубах, а также степень наполняемости гидроаккумулятора.
Нормальным считается уровень наполнения гидроаккумулятора до 50% его номинального объема (в момент выключения насоса).
Для эффективной работы гидроаккумулятора разница между давлением включения и давлением выключения насоса должна составлять 1,5-2,8 Атм. Исходя из этого, для двухэтажного дома нужен гидроаккумулятор с рабочим давлением 1,5 Атм и максимальным - не менее 4,5 Атм.
Большинство гидроаккумуляторов на рынке соответствуют этому условию. Самый распространенный вариант с рабочим давлением 1,6 Атм или 2 Атм и максимальным рабочим давлением в 6 Атм или 10 Атм.
Впрочем, если Вы не планируете использовать воду из системы в пищевых целях, либо если после гидроаккумулятора планируется установить серьезную систему водоподготовки (фильтрации), параметром безопасности можно относительно пренебречь. Надежность (долговечность) же в принципе не настолько критична – баллон в гидроаккумуляторе, также как и фланец , является заменяемым элементом, причем его замена рекомендуется не реже, чем раз в 4 года, независимо от производителя.
На этом, в принципе, критичные для потребителя параметры заканчиваются, сам бак, как правило, достаточно качественный у всех производителей, а мелочи типа клапанов всегда можно заменить.
- Поддержание стабильного давления воды в системе и защита насоса от частых включений.
-
Хранение резервного объема воды на случай отключения электроэнергии.
- Защита системы водоснабжения от гидроудара, связанного с перепадами напряжения или попаданием воздуха в водопровод.
Если со вторым и третьим пунктом вроде бы все ясно, то на первом следует остановиться подробнее, тем более, что это одна из самых важных функций гидроаккумулятора.
Напор – это давление воды в трубах системы водоснабжения. Но вода практически не поддается сжатию, поэтому никакой насос не сможет создать стабильное давление (напор) в системе с нестабильным потреблением.
Почему так? Да потому, что производительность скважинного насоса в разы превышает расход воды в любом открытом кране, а все краны в доме бывают одновременно открытыми крайне редко.
Давайте представим, что происходит в системе водоснабжения, оборудованной скважинным насосом с системой автоматики, включающей насос по давлению при открытии любого крана в доме. Итак, предположим, что производительность насоса составляет 4 куб. метра в час. Любой кран или смеситель способен «отдать» не более 500 литров воды в час, т.е. 0,5 м.куб./час. Таким образом, открывая кран с водой, Вы делаете отбор воды из системы со скоростью 0,5 м.куб./час.
В первую секунду после открытия крана сработает автоматика и включит насос, который попытается «отдать» Вам не 0,5 м.куб./час, как Вам бы хотелось, а все 4 м.куб./час, «ненужные» же 3,5 м.куб./час создадут в системе избыточное давление. Поскольку трубы не эластичны, а вода в такой ситуации становится практически твердой средой, уже в следующее мгновение давление в системе превысит порог включения автоматики и произойдет гидроудар, а автоматика отключит насос. Как только давление снова упадет до порога включения насоса, автоматика вновь запустит насос. Это будет проходить на всем протяжении открытого крана несколько раз за секунду.
Результатом такой эксплуатации будет не только прерывистая струя воды из крана, но и повлечет вывод из строя не только насоса, но и в целом всей системы водоснабжения. В некоторых случаях чрезвычайно большая производительность насоса может просто вывести кран из строя, выпрямив у него гусак, а то и повредить новенький дорогостоящий смеситель. Для избегания таких непредвиденных ситуаций и служит гидроаккумулятор.
Такие ситуации происходят ввиду того, что вместе с большой производительностью насоса пропорционально растет и давление создаваемое им на выходе. Будьте внимательны подбирая насос с запасом.
Самая главная ошибка - подбор насоса с запасом. Насос должен подбираться из расчета на максимальное потребление и не более того. Это увеличит срок службы насоса и обезопасит Вашу систему водоснабжения.
Результат работы насоса с большой производительностью - не только гидроудары, это неизбежно ведет к уменьшению срока службы мотора, ведь максимальный износ любого двигателя происходит именно в момент пуска.
В таких ситуациях существует два варианта решения проблемы:
- Первый (классический) – водонапорный бак с поплавковой системой (по аналогии с бачком унитаза) устанавливается в самой высокой точке дома. Насос накачивает воду в бак, откуда вода самотеком или с использованием поверхностного насоса с реле давления, насосной станцией разводится к потребителям (кранам). При падении воды в баке ниже определенного уровня насос снова включается и заполняет бак доверху.
- Второй (оптимальный) – установка в систему водоснабжения специального напорного устройства – гидроаккумулятора. Гидроаккумулятор способен накапливать гидравлическую энергию (если проще – давление) и отдавать ее в систему постепенно, не вызывая при этом необходимости в слишком частых включениях насоса. Также при очень большой производительности насоса, установка одного или нескольких гидроаккумуляторов в паре позволит немного сгладить эффект гидроудара и позволит настроить автоматику.
Какой вариант из двух выбрать – решать Вам, но важно понимать, что в любой системе индивидуального водоснабжения присутствует 80% вероятность гидроударов. Поэтому решаясь сделать систему водоснабжения с использованием скважинного насоса, сразу рассчитывайте на установку гидроаккумулятора.
Все гидроаккумуляторы помимо своих размеров и объемов отличаются конструкционным исполнением. Существует два вида конструкций:
- Баллонный гидроаккумулятор - гидроаккумулятор с мембраной в виде груши.
- Мембранный гидроаккумулятор - гидроаккумулятор с мембраной в виде перегородки, делящей рабочую область и область с воздухом.
Мембранный или Баллонный гидроаккумулятор.
Гидроаккумулятор – это устройство для накопления резервного объема воды и поддержания стабильного давления воды в системе водоснабжения.
Гидроаккумуляторы баллонного типа
Такой гидроаккумулятор представляет из себя толстостенный сосуд (бак), в который погружен эластичный каучуковый баллон. Пространство вокруг баллона накачивается воздухом под определенным давлением, в сам же баллон набирается вода (также под давлением). Поскольку воздух (в отличие от воды) отлично поддается сжатию, при наполнении баллона водой давление внутри бака растет, а воздух сжимается, и при первой же необходимости (когда давление в трубах падает), воздух вокруг баллона «выдавливает» из него воду в систему. При этом, общее давление в системе будет выравниваться, как только давление воздуха и воды в гидроаккумуляторе станут практически равны - давление в системе водоснабжения начнет падать, но происходить это будет постепенно, что обеспечит достаточно широкую «вилку» для пороговых значений давления в системе, определенных для включения и выключения автоматики.
Гидроаккумуляторы мембранного типа
Принципиальным отличием мембранного гидроаккумулятора от баллонного является то, что пространство бака в мембранном гидроаккумуляторе разделено на две части эластичной герметичной мембраной, при этом в одну часть бака закачивается воздух, в другую – вода. Принцип тот же, что и у баллонного – сжатый воздух через мембрану «выдавливает воду из бака. Однако, в таких гидроаккумуляторах мембрана не сменная, а вода находится внутри металлического баллона.
Исходя из конструкции обоих типов гидроаккумуляторов, баллонные гидроаккумуляторы более практичны и долговечны - баллон (груша) подлежит замене в домашних условиях, при этом вода (агрессивная среда) контактирует только с заменяемым баллоном (мембраной из резины в виде груши).
В мембранных гидроаккумуляторах появляется дополнительное слабое место - металл, из которого сделан сам бак. Поскольку вода контактирует непосредственно со стенками бака, создается реальная угроза коррозии. Кроме того, мембранные гидроаккумуляторы необходимо чистить, в то время как замена груши в баллонном решает сразу и эту проблему.
Таким образом, баллонный гидроаккумулятор конструктивно надежнее и проще в эксплуатации, нежели мембранный. Все зависит от качества исполнения конкретного экземпляра.
Важно знать, что некоторые производители не делят гидроаккумуляторы на тип мембранный или баллонный и баллонные гидроаккумуляторы называют мембранными (что в целом верно, если говорить о принципе действия), поэтому при поиске подходящего Вам гидроаккумулятора нужно уточнять конструкцию конкретного изделия.
Тем не менее, принципиальное отличие состоит в том, что в баллонных гидроаккумуляторах вода контактирует только с «грушей» из каучука, в то время как в мембранных напорных баках имеет место контакт воды с металлическими стенками бака, что создает угрозу коррозии.
Кроме того, «груша» (баллон) в баллонных гидроаккумуляторах является сменным элементом и ее замена не требует никаких специальных знаний и приспособлений, поэтому баллонные гидроаккумуляторы считаются гораздо более практичными – они дольше служат и их проще (и дешевле) обслуживать.
Таким образом, баллонный гидроаккумулятор в общем случае является оптимальным выбором для индивидуальных систем водоснабжения.
Теперь Вы знаете различия между мембранным и баллонным гидроаккумулятором, но существуют также и различия по исполнению монтажа - вертикальное и горизонтальное исполнение.
На самом деле, принципиальной разницы в форм-факторе гидроаккумулятора в данном случае для потребителя практически не существует. Покупать нужно гидроаккумулятор того типа, который удобнее установить в доме, в планируемом месте. Традиционно, горизонтальные гидроаккумуляторы чаще выбирают для насосных станций (их проще крепить на насосе), вертикальные – для скважинных насосов (их проще надежно закрепить в помещении).
Как подобрать объем гидроаккумулятора?
В мировой интернет паутине Вы найдете множество сложных коэффициентов и формул, с помощью которых можно точно рассчитать минимально необходимый объем гидроаккумулятора. Нужна ли эта арифметика? Конечно же нужна, но только при больших промышленных объемах. Для индивидуального водоснабжения такими расчетами можно пренебречь.
Дело в том, что гидроаккумуляторы, предлагаемые на рынке имеют всего несколько стандартных объемов, а поэтому, независимо от того, получится ли у Вас минимальный объем 29,4 л. или 37,8 литра. Вам все равно придется покупать гидроаккумулятор объемом в 50 литров.
Давайте рассмотрим стандартные варианты выбора гидроаккумуляторов. Такой подход является наиболее простым в плане выбора объема гидроаккумулятора. Исходя из практики использования и расчётов по коэффициентам, выходит примерно следующая картина:
- Если количество потребителей (смеситель, унитаз, стиральная и/или посудомоечная машины и т.д.) в системе не превышает 3-х точек, а производительность насоса, соответственно, не превышает 1,5-2 м.куб./час – для этой системы более чем достаточно гидроаккумулятора с объемом 24-35 литров.
- Если количество потребителей составляет 4-8 точек, а производительность насоса не превышает 4 м.куб./час – достаточно гидроаккумулятора объемом 50-100 литров.
- Гидроаккумуляторы объемом в 150 литров и более необходимы в случаях, когда количество потребителей превышает 8 точек, а производительность насоса более – 4,5 м.куб./час.
Запас объема гидроаккумулятора.
Другое дело, если кроме поддержания постоянного давления в системе, на гидроаккумулятор возлагается также функция хранения резервного запаса воды на случай отключения электроэнергии, либо экономических соображений. Если такие отключения бывают часто и Вам в такой ситуации не комфортно, тогда, конечно же, запас в "сотню литров" воды лишним не будет.
Однако следует учесть, что слишком большой запас воды в гидроаккумуляторе даст эффект застоя воды. Таким образом, подбирая объем гидроаккумулятора не стоит брать запас более, чем в 2 объема от минимально необходимого, в противном случае Вам придется периодически сталкиваться с застоявшейся водой в гидроаккумуляторе. Так как в гидроаккумуляторе всегда присутствует объем, который не вытесняется мембраной в систему водоснабжения.
В случае же, когда электроснабжение относительно стабильно и отключения – редкий случай, тратить деньги на дополнительный объем гидроаккумулятора в большинстве случаев просто не имеет смысла. Тем более, что объем гидроаккумулятора всегда можно увеличить, подключив параллельно еще один или несколько. При этом, место в доме, где устанавливается гидроаккумулятор, не имеет никакого принципиального значения.
Номинальное давление в гидроаккумуляторе.
Некоторое уменьшение или увеличение допустимо, но не желательно, поскольку ведет к сокращению срока службы мембраны (груши). Важно понимать, что давление включения насоса должно на 0,3 Атм выше, чем рабочее давление воздуха в гидроаккумуляторе. Если гидроаккумулятор планируется установить в подвале двухэтажного дома, то минимальное давление в системе водоснабжения должно составлять примерно 2 Атм. Из них 1 Атм обеспечит подъем воды на высоту 9,5 метров. Обычно примерно таков перепад высот между гидроаккумулятором в подвале и самым высоким потребителем. (например душ на втором этаже дома.) Также следует учесть, что оставшееся давление в 1 Атм обеспечивает необходимый напор в кране для бытового использования. А это значит, что рабочее давление в гидроаккумуляторе должно составлять 1,5 Атм.
Нужно отметить, что давление включения и отключения насоса – это программируемые параметры автоматики реле давления. От них зависит частота включения насоса, давление в водопроводных трубах, а также степень наполняемости гидроаккумулятора.
Нормальным считается уровень наполнения гидроаккумулятора до 50% его номинального объема (в момент выключения насоса).
Для эффективной работы гидроаккумулятора разница между давлением включения и давлением выключения насоса должна составлять 1,5-2,8 Атм. Исходя из этого, для двухэтажного дома нужен гидроаккумулятор с рабочим давлением 1,5 Атм и максимальным - не менее 4,5 Атм.
Большинство гидроаккумуляторов на рынке соответствуют этому условию. Самый распространенный вариант с рабочим давлением 1,6 Атм или 2 Атм и максимальным рабочим давлением в 6 Атм или 10 Атм.
Эпилог
- Съемный фланец, установленный на баллоне («груше»). Эти фланцы изготавливают чаще всего из нержавеющей или оцинкованной стали, но встречаются экземпляры с пластиковым фланцем. Фланец из нержавейки прослужит намного дольше, поскольку не подвержен коррозии. При этом, фланец является съемным и легкозаменяемым элементом, поэтому, покупая гидроаккумулятор, обязательно уточните, где и за сколько Вы сможете приобрести подходящий фланец в будущем.
- Каучуковый баллон («груша»), в который набирается и в котором хранится вода. Именитые производители могут гарантировать качество и безопасность для здоровья материала, из которого изготовлена груша (EPDM резина), поскольку они вкладывают огромные деньги в свои бренды.
Впрочем, если Вы не планируете использовать воду из системы в пищевых целях, либо если после гидроаккумулятора планируется установить серьезную систему водоподготовки (фильтрации), параметром безопасности можно относительно пренебречь. Надежность (долговечность) же в принципе не настолько критична – баллон в гидроаккумуляторе, также как и фланец , является заменяемым элементом, причем его замена рекомендуется не реже, чем раз в 4 года, независимо от производителя.
На этом, в принципе, критичные для потребителя параметры заканчиваются, сам бак, как правило, достаточно качественный у всех производителей, а мелочи типа клапанов всегда можно заменить.