Давление воздуха в гидроаккумуляторе: особенности, устройство и принцип работы

Оптимальные показатели

Функционирование водопроводной сети и ресурс накопителя зависят от нескольких факторов:

• Правильность выбора максимального и минимального давления, при котором срабатывает автоматика включения насоса.
• Грамотная установка уровня давления воздуха в баке.

При выполнении самостоятельной проверки и регулировки показателей следует придерживаться рекомендаций специалистов. Основное правило – давление воздуха в гидроаккумулирующем баке должно быть ниже минимального давления включения насоса. Разница показателей составляет 10-12%. Соблюдение рекомендации позволяет сохранить небольшое количество воды до следующего включения агрегата. Пример: если насосная станция автоматически начинает работать при 2 бар, давление воздуха должно быть 2-0.2=1.8 бар.

Напор воздуха в аккумулирующем баке не зависит от его объема. Средний показатель для емкостей размером 24-150 л составляет 1,5 бар, 200-500 л – 2 бар. Исходная заводская закачка воздуха в 1,5 атмосферы в условиях небольшого водопотребления одноэтажного строения может быть снижена до 1 атмосферы. Низкий напор в трубах уменьшает износ системы, но ограничивает использование сантехнических приборов. Снижение давления до показателей менее 1 бар приведет к чрезмерному растягиванию резиновой груши. Возникнет соприкосновение мембраны с металлическим корпусом. Контакт приведет к ускоренному износу резины.

Избыточный напор воздуха (больше 1,5 бар) тоже не желателен. Он займет большую часть бака, сократив количество набираемой воды. Также возникнет повышенная нагрузка на трубы и узлы водопроводной системы.

Расчет давления

Для расчета оптимального давления воздуха в баке существует формула: P=(Hmax+6)/10, где

• P – давление воздуха в атмосферах;
• Hmax – расстояние до наивысшей точки домашней водопроводной сети.

Верхней точкой разбора является душ на последнем этаже здания. Измеряется расстояние от него до места установки напорной емкости. Чем больше промежуток, тем выше напор, требующийся для подъема воды. Наглядности расчету добавит использование чисел. Для здания высотой в 2 этажа значение Hmax составит 7 м. Давление будет P=(7+6)/10=1,3 атмосферы. Для высоты в 10 м потребуется напор в 1,8 атмосферы.

Перед покупкой гидроаккумулятора проводится расчет объема устройства. Вычисления учитывают:

• максимальный расход воды;
• количество включений насоса в час;
• давление воздуха в баке;
• нижний и верхний предел давления для срабатывания насоса;
• коэффициент, связанный с мощностью насоса.

После монтажа мембранного бака потребуется установить минимальный и максимальный порог срабатывания автоматики (реле давления). От разницы между максимальным и минимальным показателем зависит объем воды, поступающей из гидравлического аккумулятора. Увеличение параметра повышает эффективность устройства, но приводит к быстрому износу мембраны. Для частных домов рекомендуется разница в 1-1,5 бар.

Показатель минимального давления в мембране (Pmin) должен быть на 10% выше аналогичного показателя воздуха в полости бака. Для устойчивой работы системы перепад давления должен составлять 0,5 бар и выше. Это значение учитывается при расчете Pmin. Верхний передел срабатывания (Pmax) вычисляется исходя из характеристик насоса – величину напора делят на 10. Расчетная величина не соответствует реальной из-за изменений заявленных параметров агрегата, связанных с износом. Рекомендуется принимать показатель верхнего уровня на 30% меньше характеристики напора.

Каким должно быть давление воздуха в воздушной полости гидроаккумулятора?

Давление в воздушной полости гидроаккумулятора должно быть на 10% меньше давления включения насоса.

Причем давление воздуха нужно измерять только на отключенном от системы баке (без давления воды). Давление воздуха нужно регулярно контролировать и по необходимости приводить в норму, это заметно продлит жизнь мембране. С этой же целью не рекомендуется делать перепад давления между включением и выключением насоса слишком большим. Оптимальным является перепад в 1,0-1,5 атм. Бóльшие перепады сильнее растягивают (нагружают) мембрану, тем самым уменьшая её срок службы, и более того, большие перепады давления не комфортны при пользовании водой.

Гидроаккумуляторы рекомендуется устанавливать в местах не подверженных затоплению и с невысокой влажностью. В этом случае фланец гидроаккумулятора прослужит намного дольше. Поскольку никаких нагрузок баком не воспринимается, нет необходимости в дополнительном креплении. Гидроаккумулятор можно просто устанавливать на пол на штатные опоры.

При выборе конкретной марки гидроаккумулятора следует обратить внимание на материал мембраны, наличие сертификатов и санитарно-гигиенических заключений, удостоверяющих, что гидроаккумулятор предназначен для использования в системах с питьевой водой. Также не лишним будет убедиться в наличии запасных мембран и фланцев, чтобы в случае проблем не пришлось покупать полностью новый бак

Максимальное давление, на которое рассчитан гидроаккумулятор, не должно быть меньше максимально возможного давления в системе (например, при поломке реле давления). Именно поэтому большинство баков рассчитаны на давление в 10 бар.

Часто возникает вопрос о том, сколько воды находится в гидроаккумуляторе?

Например, если отключат электричество, сколько литров воды можно будет использовать?

Это значение зависит от установок реле давления. Как нетрудно догадаться, чем выше разница по давлению, между включением и выключением насоса, тем больше воды войдет в гидроаккумулятор, однако эту разницу необходимо лимитировать по причинам изложенным выше.

В качестве примера мы приводим таблицу заполняемости гидроаккумуляторов.

Согласно этой таблице, в 200 литровом гидроаккумуляторе при следующих установках реле давления: Включение насоса — 1,5 бар Выключение насоса — 3,0 бар Давление воздуха — 1,3 бар

Запас воды составит 69 литров, что составляет примерно треть от всего объема.

В заключение несколько слов о необходимом объеме гидроаккумулятора.

Минимальный рекомендуемый объем вычисляется по следующей формуле:

A_max — расчетный максимальный расход воды (литр/мин) К — коэффициент, зависящий от мощности электродвигателя насоса (см. таблицу ниже) P_max —давление выключения насоса, бар P_min — давление включения насоса, бар P_возд. — давление в воздушной полости гидроаккумулятора, бар

Мощность насоса, кВт

Выберем минимально необходимый объем гидроаккумулятора для системы водоснабжения на базе насоса Водолей БЦПЭ 0,5-50 У со следующими установками:

P_max = 3,0 бар P_min = 1,8 бар P_возд. = 1,6 бар А_max = 2,1 м³/ч (35 л/мин) K = 0,25 (так как мощность насоса находится в диапазоне 0,55–1,5 кВт)

Выбираем следующий ближайший объем гидроаккумулятора — 35 л.

Отметим, что объем бака на уровне 24-50 литров прекрасно согласуется с другими методиками расчета гидроаккумуляторов для бытовых систем водоснабжения и эмпирическими рекомендациями различных производителей насосного оборудования.

Бóльший объем следует выбирать в том случае, если имеют место быть частые выключения электроэнергии, однако надо помнить, что в любом случае вода заполняет примерно треть общего объема (см. выше таблицу заполняемости). И конечно, чем более мощный насос установлен в систему (актуально для насосов мощностью 1,1 кВт и выше), тем больший размер гидроаккумулятора необходимо предпочесть, это сократит число повторно-кратковременных включений и продлит срок службы электродвигателя насоса.

Покупая гидроаккумуляторы больших объемов, надо отдавать себе отчет в том, что водой надо регулярно пользоваться, поскольку при длительном простое, её качество начинает ухудшаться. Ведь использовать всю воду из гидроаккумулятора объемом 24 или 50 литров гораздо проще и быстрее, чем из 100 или 200 литрового.

С моделями и ценами на гидроаккумуляторы можно ознакомиться в разделе «Принадлежности к насосам ».

Как купить насос Водолей?

Недостатки

1. Обладает низким уровнем энергоемкости.
2. Присутствует довольно высокая инерционность.
3. Имеет большие размеры.
4. Давление в аппарате довольно низкое.
5. Надежность устройства очень мала и существует вероятность течи уплотнения поршня.

1. Давление напрямую зависит от того, какая пружина установлена в данном аппарате. На сей показатель влияет также объем заполнения.
2. Рабочий объем сравнительно небольшой.
3. Имеется некоторая инерционность.
4. Очень низкая надежность. Велика вероятность течи уплотнения, а также неисправности пружины.

Давление в аппарате изменяется нелинейно по отношению к объему заполнения и зависит от его скорости.

Гидроаккумуляторы применяются, как в быту, так и в промышленности. Наиболее популярным среди этих устройств является пневмогидравлический аккумулятор, который представляет собой емкость со специальной эластичной мембраной, расположенной внутри аппарата. Указанный элемент предназначен для поддержания оптимального давления воды, которая находится в системе водоснабжения дома.

Гидроаккумуляторы чаща всего эксплуатируются, как составляющие автономных систем водообеспечения на дачных участках и в загородных домах.

В упомянутых случаях использования данного устройства необходимо помнить о том, что городской водопровод имеет давление, которое составляет полторы атмосферы. А значит, гидроаккумулятор должен быть отрегулирован под этот показатель, чтобы обеспечить нормальный режим работы.

Безусловно, одной атмосферы для наполнения резиновой емкости также будет достаточно. Но это спровоцирует изменение режима функционирования, которое связано с разным давлением. Во избежание подобных последствий, гидроаккумулятор, установленный на даче, должен быть подвергнут регулировке.

Перед тем, как приступить к настройке прибора, надо проверить давление воздуха. Для достижения этой цели подойдет банальный автомобильный манометр. Единственное требование — он должен иметь минимальное значение градуированной шкалы. Чтобы выполнить указанную задачу, требуется просто подключить манометр к золотнику гидроаккумулятора.

Далее, учитывая предпочтенный режим функционирования устройства, производится либо подкачка, либо спуск воздуха из бака

Во время данной операции важно внимательно следить за уровнем давления — оно должно оставаться в пределах от 1 и до 1,5 атмосферы, дабы исключить возможность повреждений

Реле давления можно настроить таким образом, чтобы оно включало и выключало насос при строго определенных значениях указанной величины. Регулировка связана с воздействием на пружинные регуляторы. Один из них, тот, который большой, фиксирует нижний предел давления, который определяет включение насоса. Второй, который поменьше, фиксирует разницу между верхней и нижней границами данной величины.

Когда все изменения будут завершены, выполняется подключение гидроаккумулятора непосредственно к функционирующей системе, после чего осуществляется его запуск.

Основные элементы системы автономного водоснабжения

Завершается регулировка следующими манипуляциями:

1. Во время работы насоса необходимо определить то значение давления, которое будет наиболее приемлемым в конкретном случае.
2. Выключить насос и посредством маленького регулятора уменьшать разницу границ давления до тех пор, пока не сработает реле.
3. Открыть кран и сливать, имеющуюся в системе, воду, наблюдая, при этом, за шкалой манометра. Как только включится насос, необходимо сразу же снять показания с манометра. Это значение является нижней границей уровня давления.
4. Посредством большого регулятора надо выставить нижнюю границу.
5. Подключить насос к сети и дождаться, пока давление поднимется до нужной отметки.
6. После этого настроить маленький регулятор.

Наряду с этим, существует вероятность, что придется отсоединять насос от сети в ручном режиме. Такая ситуация возможна при достижении устройством рабочего давления и при образовании в насосе такого напора, который превышает предельно допустимые нормы.

Следует учитывать, что необходимо очень внимательно сверять данные, полученные при использовании манометра и показатели, опубликованные в техническом паспорте самого гидроаккумулятора. Превышение значений рабочего, а также предельного давления категорически недопустимо.

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.

Назначение и принцип работы

Основная задача, которая ложится на гидробаки для систем водоснабжения – накапливать некоторый объем жидкости и отдавать ее в водопроводную систему при падении давления в трубах. Таким образом, в системе есть запас воды и при кратковременных открытиях кранов (набрать воды в чайник или сполоснуть руки) насос не срабатывает, так как вода поступает из гидробака.

Конструктивно гидробак представляет собой герметичный полый цилиндр из металла. Внутри находятся мембрана, которую еще называют «груша», из специальной резины – бутила или синтетического этилен-пропиленового каучука. Эти материалы прочны, соответствуют всем санитарно-гигиеническим требованиям и устойчивы к бактериям. Мембрана разделяет полость на две части, в одной из которых накапливается вода. Вторая занята сжатым воздухом, который и выталкивает воду из гидробака в систему при открытии крана.

Аппарат состоит из полого цилиндра и гибкой мембраны внутриИсточник homius.ru

 Работа гидроаккумулятора происходит циклично:

1. При уменьшении давления воды в системе (когда вода из гидробака уже выбрана) срабатывает датчик давления, и происходит запуск насоса для подачи воды.
2. «Груша» заполняется водой, ее объем увеличивается. Воздух сжимается, давление в баке растет.
3. Реле давления подает сигнал, и насос прекращает свою работу.
4. При потреблении воды вновь срабатывает реле давления и цикл повторяется.

Начало и конец рабочего цикла гидроаккумулятораИсточник nts-sk.ru

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)

Давление в гидроаккумуляторе

В воздушной камере гидроаккумулятора давление должно быть на 10 % ниже, чем давление при включении насоса.

Точный показатель давления воздуха можно измерить, лишь при отключенном от системы водопровода баке, при отсутствии давления воды. Давление воздуха необходимо постоянно держать под контролем, по необходимости регулировать, что прибавит мембране срок жизни. Также для продолжения нормального функционирования мембраны нельзя допускать большой перепад давления, когда включается и выключается насос. Нормальным является перепад в 1.0-1.5 атм. Более сильные перепады давления уменьшают срок службы мембраны, сильно растягивая ее, к тому же, такие перепады давления не дают возможности комфортного пользования водой.

Гидроаккумуляторы можно устанавливать в местах с невысокой влажностью, неподверженных затоплению, чтобы фланец устройства успешно служил много лет.

Выбирая марку гидроаккумулятора, необходимо обратить особое внимание на качество материала, из которого выполнена мембрана, проверить сертификаты и санитарно-гигиенические заключения, удостоверившись, что гидробак предназначен для систем с питьевой водой. Также нужно убедиться в наличии запасных фланцев и мембран, которые должны быть в комплекте, чтобы в случае возникшей проблемы не пришлось покупать новый гидробак. Предельное давление гидроаккумулятора, на которое он рассчитан, должно быть не меньшим, чем максимальное давление в системе водопровода

Поэтому большинство устройств выдерживают давление 10 атм

Предельное давление гидроаккумулятора, на которое он рассчитан, должно быть не меньшим, чем максимальное давление в системе водопровода. Поэтому большинство устройств выдерживают давление 10 атм.