Гидроаккумулятор - назначение, настройка, выбор объема.

Гидроаккумулятор (расширительный мембранный бак) служит для поддержания давления в напорной системе водоснабжения, и при использовании совместно с реле давления позволяет создать автоматическую станцию на базе погружного или поверхностного насоса. Основное назначение гидроаккумулятора в системе — поддержание и плавное изменение давления жидкости в системе.

 Дополнительные функции, которые выполняет гидроаккумулятор, следующие:

• Защита от гидроудара (изменения давления в жидкости, вызванного мгновенным изменением её скорости)
• Обеспечение минимального запаса воды
• Ограничение повторно-кратковременных включений насоса

Таким образом, именно гидроаккумулятор позволяет сделать возможным использование реле давления и автоматизировать процесс подачи воды. Без гидроаккумулятора, реле не может работать корректно, поскольку мгновенное изменение давления в системе (в момент открытия крана, отключения или подключения новых потребителей, включения или выключения насоса и т.п.) вызывало бы постоянное срабатывание реле.
А это, в свою очередь, ведет к нестабильности подачи, перегреву или поломке электродвигателя, поломке реле.

 Так как вода практически не сжимаема, то включение насоса в системе с реле давления, но без гидроаккумулятора, вызвало бы мгновенное увеличение давления в системе и реле тут же среагировало бы на это и отключило насос. С другой стороны, при открытии крана давление тут же упало бы и реле среагировав, включило насос. Коэффицент сжимаемости воды = 5 x 10^10 1/ Па. Т.е. увеличение давления воды (напора, создаваемого насосом) практически не вызывает изменения её объема (это сотые доли процента).

Поэтому давление менялось бы в системе с большой скоростью, что вызывало бы постоянное срабатывание реле. Надо четко уяснить, что гидроаккумулятор никакого давления не создает и потребителю воду сам не качает — все это делает насос. Он только поддерживает то давление жидкости, которое в нем создано насосом и подает воду в тот момент времени, пока открыт кран потребителя и насос не включился. Например вопрос «Какой объем гидроаккумулятора мне нужен если у меня два душа?» не совсем корректен.

Потому что при пользовании душем (одним или двумя), гидроаккумулятор подает воду только до момента включения насоса, а затем все оставшееся время пользования воду подает только насос. И остановится он только после того, как все краны перекроются и давление в баке поднимется до давления выключения. Иногда бывает так, что насос выключается даже в то время, когда потребители пользуются водой. Однако такой режим работы нежелателен (поскольку через короткое время насосу опять придется включиться) и говорит о том, что подбор насоса и/или настройки всей системы выполнены неправильно (в большинстве таких случаев надо изменить настройки реле давления).

 Любой гидроаккумулятор разделен мембраной на две полости: воздушную и водяную. За счет подачи воды под давлением в водяную полость бака, мембрана расширяется и сжимает воздух в воздушной полости. Тем самым мембрана уравновешена давлением с двух сторон (P1V1 = P2V2). Давление будет расти до тех пор, пока насос не отключится по уставке реле давления (давление отключения насоса). В момент начала расхода воды, воздух давит на мембрану, тем самым, выталкивая воду из гидроаккумулятора. Давление воды медленно падает и при достижении давления включения насоса, реле замкнет контакты и насос запустится. Такова принципиальная схема автоматической работы насоса совместно с гидроаккумулятором и реле давления. 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: Vt = K x Amax x ((Pmax+1) x (Pmin +1)) / (Pmax - Pmin) x (Pвозд. + 1) Amax — расчетный максимальный расход воды (литр/мин) К — коэффициент, зависящий от мощности электродвигателя насоса (см. таблицу ниже) Pmax —давление выключения насоса, бар Pmin — давление включения насоса, бар Pвозд. — давление в воздушной полости гидроаккумулятора, бар Мощность насоса, кВт 0,55-1,5 2,2-3,0 4,0-5,5 7,5-9,0 Коэффициент К 0,25 0,375 0,625 0,875 Выберем минимально необходимый объем гидроаккумулятора для системы водоснабжения на базе насоса Водолей БЦПЭ 0,5-50 У со следующими установками: Pmax = 3,0 бар Pmin = 1,8 бар Pвозд. = 1,6 бар Аmax = 2,1 м³/ч (35 л/мин) K = 0,25 (так как мощность насоса находится в диапазоне 0,55–1,5 кВт) Vt = 31,41 литр 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.