Как рассчитать объем гидроаккумулятора

Гидробаки в системах индивидуального водоснабжения выполняют сразу несколько важных функций. Чтобы все они нормально работали, важно правильно подобрать этот агрегат, учитывая множество исходных данных. Например, максимальный расход воды при одновременном пользовании несколькими приборами, рекомендованное количество включений насоса в час и других.

Поэтому знать, какой гидроаккумулятор для систем водоснабжения лучше выбрать, должен каждый владелец загородного дома. О параметрах выбора, основанных на конструкции и принципе действия этого устройства, и поговорим ниже.

Зачем нужен гидроаккумулятор

Есть несколько причин, которые заставляют нас использовать гидроаккумулятор для снабжения водой загородного дома из автономного источника с помощью насоса. Вернее, заставить вас никто не может, но преимуществ это устройство дает немало, и не воспользоваться ими было бы глупо.

В их числе:

• Возможность поддержания давления воды в системе на определенном уровне даже при неработающем насосе;


• Возможность накапливать некий объем жидкости, и использовать её при отключении электроэнергии или поломке насоса;
• Возможность гасить избыточное давление в водопроводной системе и предотвращать разрушительные последствия гидроударов (см. Гидроудар в системе водоснабжения: отчего возникает и как избежать);
• Возможность не давать насосу включаться при каждом открытии водоразборного крана.

Обратите внимание. Любой насос рассчитан на определенное количество циклов включений и отключений в единицу времени. Если таких циклов будет больше, техника быстро исчерпает свой ресурс и выйдет из строя. А гидробак сокращает количество циклов, продлевая тем самым срок службы насоса.

Что нужно знать об особенностях гидроаккумулятора

Чтобы нормально и стабильно работало водоснабжение, рассчитать объем гидроаккумулятора – одна из первых задач. Решить её правильно помогают знания о том, что представляет собой этот агрегат, как он функционирует и как его настроить на оптимальный режим.

Конструкция

Это металлический бак, внутри которого находится резиновый баллон (груша), в котором аккумулируется вода. Между стенками бака и баллона закачан воздух.

Обратите внимание. В некоторых моделях, баллон заменяет диафрагма (мембрана), разделяющая внутренний объем бака на две полости – воздушную и водяную.

Гидробак оснащается фильтром и выводами для воды и воздуха. Как правило, штуцер для подключения к водопроводу ставится в нижней части емкости, а золотник с ниппелем для накачивания или стравливания воздуха в верхней. Но возможны и другие варианты конструкции.

Принципиальной разницы между двумя этими конструкциями нет. Единственное, на что стоит обратить внимание при выборе – на возможность замены внутренней мембраны своими руками в случае её износа.

В этом отношении, бак с резиновой грушей предпочтительнее. Чтобы сменить её, достаточно снять фланец, удерживающий баллон в металлическом корпусе.

Назначение

Подобные резервуары устанавливают не только в системах водоснабжения. Используются они и в автономном теплоснабжении от котла с насосом (см. Твердотопливный котел на отопление и водоснабжение в вашем доме).

Важно знать, что баки для тепловых систем окрашиваются в красный цвет, а для водяных преимущественно в синий, но могут быть и другие варианты – зеленый, хромированный.

В чем разница между ними:

• В расширительном баке для тепломагистралей, установлена мембрана, изготовленная из технической резины, способной выдерживать высокие температуры. Конструкция обычно неразборная, поэтому при повреждении внутреннего резервуара менять приходится бак целиком.
• Баллон в водяных гидробаках, сделан из пищевой резины, не оказывающей негативного влияния на вкус и свойства питьевой воды. Конструкция может быть как со съемной, так и с фиксированной мембраной.

Для справки. Баки с фиксированной мембраной стоят дешевле и обладают большим запасом прочности, но, в случае появления дефектов на резине, они подлежат замене. Тогда как гидроаккумуляторы со сменной мембраной или баллоном дороже, но при их повреждении достаточно поменять только внутренний резервуар.

Материал внутреннего резервуара

Пищевая резина, как материал для изготовления мембраны, тоже может быть разной и отличаться составом, устойчивостью к высокой или низкой температуре, долговечностью.

• Натуральная каучуковая резина очень эластична, но обладает низкой стойкостью к диффузии воды. Она выдерживает температуру от 0 до +50 градусов.
• Искусственная бутиловая резина менее эластична, но более долговечна. Рабочий диапазон температур от -10 до +100 градусов.
• Искусственная этилен-пропиленовая резина самая долговечная и надежная. Если инструкция к гидроаккумулятору содержит сведения о том, что мембрана изготовлена из пищевой резины EPDM, то можете быть уверены, что прослужит она долго даже при очень интенсивной эксплуатации. Критические рабочие температуры -50 и +130 градусов.

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.

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:

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.

Это важно! Имейте в виду, что общий объем гидроаккумулятора и максимальный объем воды в нем далеко не равны. Вода занимает только примерно треть внутреннего пространства резервуара.

По формуле минимального рекомендуемого объема

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

• 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.

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.

Совет. Перепад между максимальным и минимальным значениями должен составлять 1-1,5 атм. А начальное давление Pвозд должно быть на 10-20% меньше, чем Pmin.

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.

Форма, габариты

Возможно, для вас может иметь значение форма бака – вертикальная или горизонтальная. Например, если место для его установки ограничено по площади или высоте.

Кроме того при использовании резервуара большого объема убедитесь заранее, что по своим габаритам он элементарно пройдет в дверной проем или выберите другую модель. Сделать это несложно, так как выбор гидроаккумуляторов от разных производителей на нашем рынке довольно большой.

Заключение

Теперь вы имеете представление, как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения. Видео в этой статье тоже поможет произвести нужные расчеты и определиться. Если же вам не хочется глубоко вникать в этот вопрос, или вы не надеетесь на собственные знания, обратитесь к специалисту по водоснабжению.

moikolodets.ru

Указания по монтажу

1. Мембранный бак должен устанавливаться в месте, доступном для обслуживания,  в котором бак будет защищен от механических повреждений, вибраций и атмосферных воздействий.

2. К верхнему патрубку бака рекомендуется присоединить группу безопасности, включающую предохранительный клапан, воздухоотводчик и манометр

3. Подключающий трубопровод должен подходить к баку снизу..

4. Пример установки  мембранного бака показан на рисунке.

5. Перед сдачей системы в эксплуатацию система подлежит гидравлическому испытанию. Каждый гидроаккумулятор проходит заводское испытание давлением, в 1,5 раза превышающее рабочее. Продолжительность заводского испытания повышенным давлением составляет 30 мин. Если при гидравлическом испытании системы предусматривается  превышение параметров, то перед испытаниями бак должен быть отсоединен от системы и подводящий трубопровод заглушен.

6. Перед монтажом бака необходимо проверить манометром давление мембраны.

Указания по эксплуатации и техническому обслуживанию

При эксплуатации мембранного бака необходимо не реже 1 раза в месяц проверять давление газовой подушки. В случае отклонения от расчетных данных, давление следует откорректировать.

        В случае необходимости в замене мембраны, работы надлежит выполнять в следующей последовательности:

перекрыть участок системы, на котором находится бак, и слить с него воду;

отсоединить бак от подводящего трубопровода;

разболтить контрфланец и снять его;

через открывшееся отверстие бака вынуть мембрану;

продуть внутреннюю полость бака сжатым воздухом;

подготовить к установке новую мембрану, для чего присыпать его наружную поверхность тальком;

установить новую мембрану таким образом, чтобы фартук мембраны  плотно прилегал к фланцу бака;

установить на место контрфланец и заболтить его;

произвести подкачку воздуха  газовой подушки до  расчетного значения, и присоединить бак к системе.

vodateplonn.ru

Расчёт гидроаккумулятора

В системах водоснабжения, с помощью гидроаккумулятора решают массу задач, и расчёт для каждого из случаев выполняется по различным методикам. Выше приведенный алгоритм расчёта гидроаккумулятора позволяет подобрать баки для решения двух наиболее популярных задач и определяет начальное давление газового пространства, давление включения и отключения насоса.

Первый вариант расчёта гидроаккумулятора – с приоритетом частоты включения насоса. В системах с бустерными станциями, скважинными и повысительными насосами, бак гидроаккумулятор необходим для снижения частоты включения насоса.

Вода – жидкость несжимаемая, поэтому даже кратковременное открытие одного водоразборного крана в многоквартирном доме, может стать причиной включения насоса. Частое включение насоса приводит к быстрому его износу и выходу из строя.

Частота включения связана с электрической мощностью насоса, так, например, насосы мощностью более 8 кВт рекомендуется включать не более 10 раз в час, насосы мощность которых менее 5 кВт – не более 20 раз в час, а насосы мощность которых попадает в диапазон от 5 до 10 кВт не более 15 раз в час. Эта зависимость и лежит в основе вышеприведенного алгоритма расчёта.

Кроме мощности насоса, на допустимую частоту включения влияет ещё множество факторов, так например, чем больше масса подвижных частей, тем ниже допустимая частота включения. Поэтому обращайте внимание на соответствие значений частоты включения полученной в результате подбора гидроаккумулятора и оптимальной частоты для выбранного ранее насоса, а при необходимости повторите расчёт бака.

Второй вариант расчёта гидроаккумулятора – с приоритетом запасённого объёма воды. Рекомендуется для систем, в которых не допускается прекращение подачи воды, но случаются перерывы в подаче электроэнергии или воды из систем централизованного водоснабжения.

Подбор гидроаккумулятора

Объём выбранного бака гидроаккумулятора должен быть больше или равен, объёму полученному в результате расчёта. Негативных последствий от завышения объёма гидроаккумулятора, сверх расчётного значения — нет, независимо от того на сколько он превышен.

Подбирая гидроаккумулятор, следует учесть его температурные и прочностные характеристики. Максимальное давление бака должно быть больше или равно максимальному давлению в месте его подключения.

Если установка гидроаккумуляторов предусматривается в помещении, то следует учесть что баки с диаметром более 750 мм и высотой более 1,5м могут не пройти в дверной проём, а для их перемещения потребуются средства механизации. В таком случае лучше отдать предпочтение не одному, а нескольким бакам гидроаккумуляторам меньшей ёмкости.

При выборе гидроаккумулятора, следует помнить, что объём воды запасённой в нём, составляет в среднем 40-50% от объёма бака.

Настройка давления в гидроаккумуляторе

Перед подключением в систему водоснабжения необходимо установить давление газового пространства в баке гидроаккумуляторе Pг в соответствии со значением, приведенным в результатах расчёта. Для этого может потребоваться сбросить или накачать бак с помощью компрессора, в зависимости от предустановленного в заводских условиях давления газового пространства. После создания начального давления газового пространства следует подключить бак к системе водоснабжения.

Автоматику управления насосом следует настроить таким образом, чтобы давление включения и давление отключения насоса соответствовали расчётным значениям.

Максимальное давление воды Pmax принимается не более 4,5 бар, в отдельных случаях 6 бар. В качестве минимального Pmin, принимается такое давление, при котором избыточное давление у верхнего водоразборного крана составляет минимально допустимую величину, обычно это (0,2-1,0 бар).

www.ktto.com.ua

Выбираем тип конструкции

По расположению бака различают два вида гидроаккумуляторов.

• Вертикальные – подходят для установки в узком пространстве, занимают  мало места в ширину даже при большом объеме. Еще одной особенностью является расположенный сверху корпуса ниппель, через который легко стравливать излишний воздух из резервуара. Как правило, такие модели приобретают для работы с погружными насосами.
• Горизонтальные – идеально подходят для поверхностных насосов, так как предусмотрена возможность их крепления сверху резервуара. Несмотря на то что в помещении такой бак занимает больше места, чем вертикальный, подобный способ монтажа все равно экономит место. Вопрос удаления излишнего воздуха решается следующим образом: монтируется дополнительный участок трубопровода, в котором присутствует выводной ниппель, шаровой кран и слив.

Стоит отметить, что ниппель для стравливания воздуха предусмотрен только в гидроаккумуляторах большого объема, как правило, от 100 л. Если же вы покупаете резервуар на 24 или 50 л, выбор в пользу вертикального или горизонтального устройства делайте с ориентацией только на удобство монтажа. Удаление воздуха в таких баках происходит за счет полного опустошения – в систему дополнительно встраивается шаровой кран.

Учитываем давление

Рекомендованным давлением в гидроаккумуляторе считается значение, которое  на 0,1 – 0,5 бар меньше давления включения автоматики насоса. Так, например, для насоса с минимальным значением давления при запуске автоматики в 1,6 бар нормальным значением давления в баке будет 1,3 – 1,5 бар. Это минимальное давление воздуха. Производители указывают и максимальное давление, возможное при работе оборудования. У разных моделей оно может составлять от 6 до 10 бар.

При покупке резервуара проверьте значение давления в нем с помощью манометра. Для его присоединения в корпусе бака есть специальный ниппель. У некоторых моделей манометр уже установлен. Убедитесь, что давление соответствует необходимому значению – исходить нужно из данных включения насоса. Важно понимать, что вода поступает не в сам бак, а в мембрану. Если давление меньше рекомендованного, мембрана будет заполняться водой больше, чем положено, – насос станет включаться реже, но это может привести к разрыву мембраны. Поэтому так важно каждые полгода проверять давление в баке. При пониженном значении требуется закачать воздух с помощью автомобильного насоса. Но не нужно слишком усердствовать – превышение допустимого давления скажется на уменьшении возможного запаса воды в мембране, а значит, насос будет включаться чаще. Поддержание рекомендуемого  значения является залогом безотказной работы водопровода.

Рассчитываем объем резервуара

Данный этап является, пожалуй, самым ответственным. Ведь от выбранного объема будет зависеть как эффективность функционирования системы водоснабжения, так и затраченные средства на покупку резервуара – чем он больше, тем дороже. К тому же объем определяет и габариты устройства: для больших баков нужно больше места при установке. Таким образом, следует рационально подойти к этому вопросу, чтобы не возникло ни проблем с установкой, ни необоснованных финансовых затрат.

Важно понять, что не совсем правильно отталкиваться от необходимого запаса воды. Многие покупатели так и полагают: чем больше бак, тем больше жидкости в запасе, следовательно, при отсутствии электроэнергии и отключении насоса можно будет расходовать эту воду. Скажем прямо: накопление воды не основная функция гидроаккумулятора – для этого есть накопительные баки. Это лишь средство компенсации давления в системе и сокращения числа включений насоса – в этом состоит главная цель. Вести расчет мы будем именно из данных соображений.

Существуют приблизительные рекомендации выбора по нескольким параметрам. Например, по количеству водоразборных точек: для 1 – 2 точек необходим бак объемом до 50 л, для 3 – 4 точек – объемом в 80 – 100 л, для 4 – 5 точек – объемом в 150 – 200 л. Данный параметр определяют и исходя из мощности насоса: для 0,5 кВт – 24 л, 1 кВт – 50 л, 1,5 кВт – 100 л. Эти значения приблизительны и лишь отражают зависимость объема гидроаккумулятора от мощности насоса и расхода воды. Предлагаем вам более точный алгоритм расчета.

Для начала определим суммарный коэффициент потребления воды (Су) в доме. Для этого нужно составить список всех водоразборных точек и указать их количество. Чтобы алгоритм был более понятным, будем вести расчет на примере.

В доме есть:

• смесители – 2 шт. (мойка и душ),
• унитаз – 1 шт.,
• стиральная машина – 1 шт.

Расчет будем вести по формуле: Су = Сх*n, где Сх – коэффициент использования, n – количество водоразборных точек. Определить коэффициент использования вам поможет таблица № 1.

Отталкиваясь от нашего примера, получим следующее: Су мойки = 2, Су душа = 2, Су унитаза = 3, Су стиральной машины = 2. Общий коэффициент Су = 2+2+3+2=9. Исходя из этого значения мы определяем максимальный расход воды, Аmax. В этом поможет таблица № 2.

Так как для нашего примера значение Су = 9 и по таблице мы можем приблизить его к 8, суммарный расход воды составит примерно 24 л/мин.

Теперь приступим к расчету необходимого объема, Vt. Для этого воспользуемся формулой:

Vt=K*Amax*(((Pmax⁡+ 1)*(Pmin+1))/((Pmax-Pmin)*(Pprec+1))), где

• Vt – объем гидроаккумулятора, л;
• K – коэффициент, соответствующий мощности насоса;
• Amax – максимальный расход воды, л/мин;
• Pmax – максимальное значение давления для отключения насоса, бар;
• Pmin – минимальное значение давления для запуска насоса, бар;
• Pprec – начальное давление в гидроаккумуляторе, бар.

Определить коэффициент К поможет таблица № 3.

Показатель Р – это мощность насоса, которую можно узнать в его техническом паспорте или инструкции. Допустим, что в нашем случае он будет составлять 1 кВт. Следовательно, К = 0,25.

Расход воды мы уже подсчитали, поэтому Amax=24 л/мин.

Что касается давления, для расчета возьмем следующие показатели включения автоматики: Рmin = 1,6 бар, а Рmax = 2,7 бар. Узнать их вы можете в паспорте насоса или блока автоматики. Pprec = 1,5 бар.

Получаем:

Vt=0,25*24*(((2,7+⁡1)*(1,6+1))/((2,7-1,6)*(1,5+1)))=6*((3,7*2,6)/(1,1*2,5))= 6*(9,62/2,75)=6*3,5=21

По нашим расчетам выходит, что объем гидроаккумулятора должен быть не меньше 21 л. Можно приобрести резервуар на 24 л, так как модели такого объема широко представлены на рынке. Приведенная формула помогает определить минимальное значение объема. В зависимости от своих нужд вы можете смело увеличить его в большую сторону, купив бак объемом и в 50, и в 80 л.

Чтобы определить объем резервуара для вашей системы водоснабжения, воспользуйтесь приведенным алгоритмом, взяв параметры вашего насоса, автоматики, количества водоразборных точек. Рассмотренный нами пример доказывает, что произвести необходимые расчеты не так уж и сложно. Надеемся, что информация этой статьи поможет сделать все правильно.

Купить гидроаккумулятор вы можете в нашем интернет-магазине. Мы предлагаем вертикальные и горизонтальные модели объемом от 24 до 200 л, поэтому вы легко подберете подходящую модель. Для оформления заказа воспользуйтесь сервисом «Купить в 1 клик» или позвоните менеджеру по телефону 8-800-333-83-28.

www.vseinstrumenti.ru

Другие статьи по теме:

Насос малютка Автоматика для глубинного насоса Насос для воды для дома Насос повышающий давление Насос помпа для воды Регулировка насоса малыш зазоры