Принцип работы гидроаккумулятора и его назначение

Что такое гидроаккумулятор и где используется

Гидроаккумулятор (или мембранный бак) — это герметичная стальная емкость, предназначенная для поддержания стабильного давления в системе водоснабжения и создания запаса жидкости. Особенность устройства заключается в том, что внутри него находится резиновая мембрана (груша), которая разделяет гидробак на две камеры: водяную и воздушную.

В баллонных моделях вода никогда не соприкасается со стальными стенками бака — она находится только внутри пищевой резины. Пространство между мембраной и корпусом заполнено сжатым газом (азотом или обычным воздухом).

Это решение позволяет закрыть две задачи: защитить металл от коррозии, обеспечить упругое давление на жидкость для гашения гидроударов, создания равномерного напора воды.

В диафрагменных (мембранных) моделях внутри установлена плоская эластичная перегородка, которая разделяет бак на две камеры: водяную и воздушную.

Гидробаки бывают синего и красного цвета. Синие гидроаккумуляторы предназначены для холодной питьевой воды, красные расширительные баки — для систем отопления (в них используется техническая резина, непригодная для питья). Это два разных прибора, которые нельзя путать.

Области применения

• Частные дома и дачи. При заборе жидкости из скважины или колодца гидробак выполняет роль буферной емкости. Без него насос будет включаться каждый раз, как только вы откроете кран. Это приведет к быстрому износу оборудования, так как ресурс насосного устройства сильно сокращается при частых циклах пуск/остановка.
• Насосные станции. Гидроаккумулятор — неотъемлемая часть стандартных готовых насосных станций. Он сглаживает пульсации, поддерживает автоматическую работу реле.
• Квартиры с низким давлением. В многоквартирных домах небольшой гидробак (5-24 литра) устанавливают перед проточным водонагревателем или стиральной машиной для защиты от скачков давления, гидроударов.
• Повысительные насосные станции. Когда нужно поднять воду на верхние этажи зданий, гидроаккумуляторы могут использоваться как промежуточные накопители для снижения нагрузки на насосное оборудование.

Устройство гидроаккумулятора

Основные части

Любой гидроаккумулятор состоит из пяти обязательных элементов.

• Металлический корпус. Обычно изготавливается из высококачественной углеродистой стали с антикоррозийным покрытием или из нержавейки. Корпус должен выдерживать рабочее давление до 6-10 бар.
• Мембрана или баллон (груша). Самый важный элемент. Для питьевой воды используется бутилкаучук либо EPDM (этилен-пропиленовый каучук) — эти материалы инертны, не передают воде запах или привкус.

Мембрана разделяет среды (воду и воздух), а воздушная подушка принимает на себя гидроудары и пульсации жидкости, продлевая срок службы бака. Мембрана — это расходник. Она стареет и рвется каждые 3-5 лет (в жестких условиях этот срок может быть меньше), после чего ее нужно заменить.

• Фланец. Съемный диск с резьбой (обычно латунный или оцинкованный), через который присоединяется труба водопровода. Это самое слабое место конструкции, так как фланец может течь из-за коррозии или заводского брака.
• Ниппель (золотник). Расположен с противоположной от жидкости стороны (часто сверху или сбоку). Он полностью аналогичен автомобильному — через него закачивают воздух для создания начального давления.
• Опоры и заглушки. Для вертикальных моделей — это ножки, для горизонтальных — плоское основание.

Типы гидроаккумуляторов

По типу накопителя

В моделях с вытеснителем (баллонные) внутри корпуса установлена резиновая груша, напоминающая бутылку. Жидкость поступает внутрь груши, воздух находится между грушей и стенками. При замене поврежденной груши не нужно менять весь бак.

Внутри баков с диафрагмой (мембранных) установлена плоская резиновая перегородка. Вода давит на мембрану с одной стороны, воздух — с другой. Такие гидробаки дешевле, но при разрыве мембраны заменить ее сложнее.

По ориентации в пространстве

Вертикальные: занимают меньше места, часто имеют встроенный клапан для стравливания воздуха, который со временем скапливается в верхней части бака. Этот воздух можно выпустить без отключения системы.

Горизонтальные чаще используются в паре с поверхностными насосами, которые ставятся на гидробак. Такие конструкции удобно использовать при монтаже под потолком или в узких нишах.

Принцип работы гидроаккумулятора

Принцип работы гидроаккумулятора основан на разной сжимаемости воды и воздуха. Вода практически не сжимается, а воздух сжимается легко и при этом накапливает энергию.

В пустом баке вся полость заполнена воздухом. Через ниппель в бак предварительно закачивают воздух до давления 1.5-1.8 бар. Это нужно, чтобы гидробак был готов к приему жидкости.

Когда насос включается, вода поступает внутрь мембраны. Вода несжимаема, поэтому она растягивает мембрану. Объем воздуха снаружи мембраны уменьшается, воздух сжимается, его давление растет.

За давлением следит специальное реле. Когда показатель достигает верхнего заданного предела (например, 3.0 бара), реле отключает насос. В этот момент в баке максимальный объем жидкости, а воздух сжат сильнее всего.

Когда пользователь открывает кран, сжатый воздух давит на мембрану, вытесняя воду в трубы. Насос при этом остается выключенным. Давление плавно снижается.

Как только значение падает до нижнего предела (например, 1.5 бара), реле снова включает насос. Нижний предел всегда выше нуля — это нужно, чтобы обеспечить минимальное давление в кранах для комфортного пользования водой и защитить насосное оборудование от работы всухую. Уточним, что насос от сухого хода защищает не сам бак, а автоматика, реле или контроллер.

Весь объем жидкости, который расходуется от выключения насоса до его повторного включения, берется из гидроаккумулятора. Чем больше объем гидробака, тем дольше насосное оборудование остается выключенным.

Принцип работы в системе водоснабжения

Если гидробака нет, насос будет включаться/выключаться при каждом открытии крана. Такие частые циклы включения/выключения способны привести к значительному износу оборудования за считанные месяцы. Гидроаккумулятор же отдает воду из своего запаса (от 2 до 15 литров в зависимости от размера бака, настроек). Насосное оборудование начнет работать только тогда, когда вы израсходуете эти несколько литров.

Кроме того, бак гасит гидроудары — резкие скачки давления, возникающие при запуске мощного насоса или при резком закрытии шарового крана. Для пластиковых трубопроводов и паяных фитингов гидроудар особенно опасен, потому что, в отличие от металлических труб и резьбовых фитингов, при быстром изменении давления они могут лопнуть.

Для чего нужен гидроаккумулятор

Основные функции

• Защита центробежного насоса от частых пусков, преждевременного износа, замены.
• Предотвращение гидроударов в системе водоснабжения. Смягчение резких перепадов давления спасает сантехнику (смесители, унитазы), соединительные шланги стиральных, посудомоечных машин.
• Создание аварийного запаса воды. При отключении электричества и остановке насосного оборудования из гидробака можно взять некоторый объем жидкости. Для семьи из 3-4 человек при баке на 100 литров реальный доступный запас составит около 30-40 литров.
• Поддержание стабильного давления в системе. С баком давление плавно меняется в заданном диапазоне (например, 1.5-3.0 бар), позволяя с комфортом принять душ и обеспечить безопасную работу бытовой техники без частых пусков/выключений насоса.

Преимущества использования

• Увеличивается срок службы насосного оборудования.
• Вода идет ровной струей, без пульсаций.
• Стиральная и посудомоечная машины не выдают ошибку по давлению жидкости.
• Можно подключить автоматику (реле давления, сухого хода) и забыть о ручном управлении насосом.
• При коротких отключениях света вы продолжаете пользоваться водой из крана.

Как выбрать гидроаккумулятор

Объем и давление

Жестких правил выбора объема нет, но есть проверенные рекомендации:

• 24 литра — для 1-2 человек, 1 точки водоразбора (например, только раковина + унитаз);
• 50 литров — для семьи из 2-3 человек, 2-3 крана (душ, раковина, кухня);
• 80-100 литров — для 3-4 человек, достаточно для дома с ванной, стиральной машиной, поливом огорода;
• более 100 литров — для больших домов с несколькими санузлами, частым разбором воды.

Предварительное давление воздуха в пустом баке выставляют на 0.2-0.3 бара ниже порога включения насосного оборудования. Максимальное рабочее давление бака обычно составляет 10 бар. Важно, чтобы насос не превышал этот предел. Давление воздуха нужно проверять раз в полгода или при выявлении частых включений насоса.

Материалы и качество

Корпус должен быть из нержавейки или толстой качественной стали с порошковым покрытием. Фланец — литой из латуни или нержавейки. Мембрана для питьевой воды — только бутилкаучук или EPDM.

Совместимость с системой

Для погружного насоса в скважине удобнее вертикальный бак. Он занимает меньше места на полу, воздух из него стравливается проще.

Для поверхностного насоса логичнее использовать горизонтальный бак. На него часто крепят сам насос сверху или ставят в паре с насосной станцией.

Советы от экспертов ROMMER

Насосное оборудование и бак создают вибрацию. Поставьте резиновые прокладки под ножки или закрепите гидробак через амортизирующие вставки. Иначе гул разойдется по перекрытиям.

Обратный клапан обязателен. Он ставится на трубе сразу после насоса (перед гидробаком). Без него вода из мембраны при выключении насосного оборудования утечет обратно в скважину, а насос будет включаться каждую минуту. Обратный клапан обязательно должен быть с латунным или нержавеющим золотником, так как пластиковые быстро выходят из строя.

Перед баком или сразу после него смонтируйте шаровый сливной кран. Он нужен для периодической проверки давления, замены мембраны.

Не используйте пластиковые трубы ПНД без усиления сразу после насоса (можно ставить металлопластик на пресс-фитинках или армированный ПНД). На участке «насос — гидроаккумулятор» лучше использовать металлопластик, металл или качественные полимерные трубы. Их нужно жестко закрепить сразу после выхода из скважины и установить виброгасящие вставки. Это исключит передачу вибрации на трубу и фитинги.

100-литровый бак, заполненный жидкостью, весит порядка 120-130 кг + сам корпус. Вешать его на пластиковый дюбель или тонкую фанерную стену нельзя. Только бетонное основание или мощные кронштейны.

После монтажа откройте кран на слив, включите насос. Из крана сначала пойдет воздух, смешанный с жидкостью. Когда пойдет ровная струя — система прокачана и готова к работе.