Давление в расширительном баке холодной воды

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.

P воздуха, бар	0,8	0,8	1,8	1,3	1,3	1,8	1,8	2,3	2,3	2,8	2,8	4,0
P вкл.нас., бар	1,0	1,0	2,0	1,5	1,5	2,0	2,0	2,5	2,5	3,0	4,0	5,0
P выкл.нас., бар	2,0	2,5	3,0	2,5	3,0	2,5	4,0	4,0	5,0	5,0	8,0	10,0
Общий объем бака, л	Запас воды, л
19	5,70	7,33	4,43	4,99	6,56	2,53	7,09	5,37	7,46	6,02	8,11	8,35
24	7,20	9,26	5,60	6,31	8,28	3,20	8,96	6,79	9,43	7,60	10,24	10,55
50	15,00	19,29	11,67	13,14	17,25	6,67	18,67	14,14	19,64	15,83	21,33	21,97
60	18,00	23,14	14,00	15,77	20,70	8,00	22,40	16,97	23,57	19,00	25,60	23,36
80	24,00	30,86	18,67	21,03	27,60	10,67	29,87	22,63	31,43	25,33	34,13	35,15
100	30,00	38,57	23,33	26,29	34,50	13,33	37,33	28,29	39,29	31,67	42,67	43,94
200	60,00	77,14	46,67	52,57	69,00	26,67	74,67	56,57	78,57	63,33	85,33	87,88
300	90,00	115,71	70,00	78,86	103,50	40,00	112,00	84,86	117,86	95,00	128,00	131,82
500	150,00	192,86	116,67	131,43	172,50	66,67	186,67	141,43	196,43	158,33	213,33	219,70
750	225,00	289,29	175,00	197,14	258,75	100,00	280,00	212,14	294,64	237,50	320,00	329,55
1000	300,00	385,71	233,33	262,86	345,00	133,33	373,00	282,86	392,86	316,67	426,67	439,39

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					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:

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».

Расширительный бачок почти незаменим в водоснабжении загородного дома. Он позволяет запастись дополнительным объемом воды на случай отключения, или избежать потери этой жидкости в момент ее нагревания бойлерной системой.

Функции расширительных баков для систем водоснабжения

Расширительный бачок с внутренним давлением универсален, поэтому использоваться может для нескольких целей. Первый способ применения – в системе нагрева воды бойлерами в качестве дополнительной емкости для отвода при тепловом расширении. Другой способ применения – гидроаккумулятор.

Несмотря на разные выполняемые функции, бак в обоих случаях имеет идентичную конструкцию. Состоит из стального корпуса закрытого типа с внутренним пространством, которое разделено пополам эластичной мембраной. В верхнем отсеке содержится сжатый воздух (иногда используется азот), а в нижний закачивается жидкость.

Расширительный бак как аккумулятор

Емкость подключается к системе с целью накопления дополнительной воды на тот случай, если водоснабжение прекратится. Принцип действия такой: бачок соединяется патрубком с трубами водопровода в любой точке, и при открытии крана вода начинает заполнять емкость. На соединении установлен обратный клапан, не позволяющий воде выливаться обратно.

Как только жидкость попадает внутрь, мембрана начинает двигаться вверх до тех пор, пока давление сжатого воздуха над ней не сравняется с давлением воды в системе. Стоит учитывать, что полезный объем бака составляет примерно половину от общего. В моменты отключения подачи водоснабжения, жидкость можно выкачивать из емкости через другой клапан.

Расширительный бак для бойлера

Вода имеет свойство расширяться при нагревании. Когда повышается ее температура, объем начинает возрастать. Так как емкость нагревательной системы изначально заполнена полностью, избыточная жидкость вытекает.

Чтобы избежать потерь воды, дополнительно используют расширительный бачок, устанавливаемый над бойлером. Он принимает в себя излишек. Полезное пространство внутри бака должно составлять примерно 10% от объема бойлера.

Нормальное давление

В руководстве к агрегату написано, какое давление должно быть в расширительном баке системы водоснабжения по умолчанию в данной конфигурации. Обычно оно составляет от 1 до 3 бар.

Необходимый показатель зависит еще от того, где бак находится относительно системы водоснабжения, к которой присоединен. По стандартным правилам в емкости должно быть на 0,2 атмосферы больше. Если они располагаются на одном уровне, достаточно будет этой разницы.

Если высота между расширительным бачком и системой отопления составляет 12 м, на каждые 10 метров нужно добавить дополнительную 1 атм. Получается, что для заданных условий нормальным будет давление внутри бака, которое выше водопроводного на 0,2 + 1,2 = 1,4 атмосферы.

Как измерить давление в расширительном бачке

Существует два способа узнать, под каким давлением газ находится внутри. Если к расширительному бачку с внешней стороны прикреплен манометр, его шкала покажет данные показатели. Желательно убедиться, что устройство работает правильно. Предварительно перекройте клапаны, чтобы отмежевать емкость от системы водоснабжения. Спустя 10 минут нужно сперва накачивать, а потом снова спустить воздух в баке, при этом наблюдая за поведением стрелки. Если она смещается, а движения ее плавные, то все в порядке.

Если на баке отсутствует встроенный манометр, необходимо воспользоваться портативным аналогом. Съемное устройство для измерения давления имеет такой же разъем, какой есть на выпускном клапане расширительного бачка в верхней части. Его нужно надеть и плотно закрепить. Затем открыть клапан, чтобы манометр с баком стали одной системой. Стрелки устройства покажут текущее внутреннее давление.

Регулировка показателей

Временами давление в расширительном бачке падает, поэтому его нужно периодически подкачивать, чтобы эффективность устройства оставалась на прежнем уровне. На каждой мембранной емкости есть золотник. К нему можно подключить велосипедный или автомобильный насос, либо баллон со сжатым газом.

Накачать мембранный бак водоснабжения можно вручную или с использованием автоматического насоса. Если используете баллон со сжатым воздухом, дополнительные усилия не требуются. Нужно соединить его с емкостью специальным шлангом. Затем открыть на баллоне клапан, выпускающий газ, который под давлением сам наполнит закрытый расширительный бачок.

Необходимо внимательно следить за показаниями манометра, чтобы вовремя закрутить клапан, как только внутри установится правильное давление.

Автономной системой подачи воды сегодня уже никого не удивить. Такие конструкции очень удобны и практичны, однако для их функционирования, зачастую, требуются устройства, о которых человек, пользующийся только централизованным водопроводом, может просто не знать. К примеру, автономная система подачи воды будет длительное время бесперебойно работать только в случае, если в нее включен расширительный бак для водоснабжения. Современная промышленность выпускает множество самых разных моделей таких устройств. Чтобы подобрать для себя оптимальный вариант, необходимо ориентироваться в типах оборудования и хорошо представлять себе принцип его работы.

Устройство и функции этого оборудования

Расширительный бак предназначен для поддержания давления в системе подачи воды. Чаще всего для водоснабжения используется закрытое оборудование мембранного типа. Оно представляет собой емкость, внутри которой установлена резиновая мембрана. Она делит устройство на две камеры: воздушную и водную. После запуска системы электронасос заполняет последнюю водой. Объем воздушной камеры при этом уменьшается. Чем меньше объем воздуха в баке, тем выше давление.

В качестве расширительного бака для системы водоснабжения используется конструкция мембранного типа. Резиновая диафрагма делит устройство на две камеры: воздушную и водную

Как только оно превысит запрограммированную отметку, насос будет автоматически отключен. Включится же он только после того, как давление упадет ниже минимальной запрограммированной отметки, при этом вода начнет поступать из водяной камеры бака. Цикл «выключение-включение» повторяется автоматически. Давление в системе можно проверить по манометру, который может быть установлен на оборудовании. Устройство можно настроить, выбрав предпочитаемый диапазон рабочего давления.

Установленный в системе водоснабжения мембранный расширительный бак выполняет сразу несколько функций:

• Поддерживает давление при отключенном насосе.
• Защищает систему от возможного гидравлического удара, спровоцированного перепадами напряжения в сети или попаданием в трубопровод воздуха.
• Сохраняет под давлением некоторое количество воды.
• Защищает насосное оборудование от преждевременного износа.

Использование расширительного бака дает возможность при малом водопотреблении не включать насос, а покрывать потребности в воде за счет жидкости, хранящейся в баке.

Вам также может быть полезен материал том, как правильно регулировать давление воды в системе водоснабжения с помощью реле: https://aqua-rmnt.com/vodosnab/nasos/nasos-stancii/regulirovka-rele-davleniya-dlya-nasosa.html

Типы мембранных баков

Существует два основных типа расширительного мембранного оборудования.

Прибор со сменной мембраной

Главная отличительная особенность – возможность замены мембраны. Она вынимается через специальный фланец, который держится на нескольких болтах. При этом нужно учесть, что в приборах большого объема для стабилизации мембраны ее дополнительно закрепляют задней частью к ниппелю. Еще одна особенность устройства в том, что вода, заполняющая бак, остается внутри мембраны и не контактирует с внутренней частью бака. Что оберегает металлические поверхности от коррозии, а саму воду от возможного загрязнения и существенно продляет срок эксплуатации оборудования. Выпускаются такие модели, как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении.

Устройство со стационарной диафрагмой

В таких устройствах внутренняя часть бака разделена на две части жестко закрепленной мембраной. Она не подлежит замене, следовательно, при выходе ее из строя, оборудование придется менять. В одной части устройства содержится воздух, в другой – вода, которая напрямую контактирует с внутренней металлической поверхностью прибора, что может провоцировать ее быструю коррозию. Для предотвращения разрушения металла и загрязнения воды внутренняя поверхность водной части бака покрывается специальной краской. Однако такая защита не всегда долговечна. Выпускаются устройства горизонтального и вертикального типов.

Разновидность прибора с жестко закрепленной мембраной. Конструкция предполагает, что вода соприкасается со стенками оборудования

Как правильно подобрать прибор?

Основной характеристикой, на основании которой выбирается оборудование, является его объем. При этом обязательно учитываются такие факторы:

• Количество людей, использующих систему водоснабжения.
• Число водозаборных точек, в количество которых входят не только душ и краны, но и бытовые приборы, например, стиральная и посудомоечная машины.
• Вероятность, что вода будет расходоваться несколькими потребителями одновременно.
• Предельное количество циклов «пуск-стоп» за один час для установленного насосного оборудования.

Специалисты рекомендуют в качестве ориентира при выборе расширительного бака использовать такие показатели:

• Если количество потребителей не превышает трех человек, а установленный насос имеет производительность до 2куб. м в час, выбирается бак объемом от 20 до 24 л.
• Если число потребителей от четырех до восьми человек и производительность насоса в пределах 3,5 куб. м в час устанавливается бак объемом в 50 л.
• Если количество потребителей свыше десяти человек и производительность насосного оборудования составляет 5 куб. м в час, выбирают расширительный бак на 100 л.

При подборе нужной модели устройства стоит учитывать, что чем меньше объем резервуара, тем чаще будет включаться насос. А так же тот факт, что чем меньше объем, тем больше вероятность скачков давления в системе. Кроме того оборудование является и резервуаром для хранения определенного запаса воды. Исходя из этого корректируется и объем расширительного бака. Следует знать, что конструкция прибора позволяет установку дополнительного резервуара. Причем это можно сделать в ходе эксплуатации основного оборудования без проведения трудоемких демонтажных работ. После монтажа нового прибора объем резервуара будет определяться совокупностью объемов установленных в системе емкостей.

Кроме технических характеристик выбирая расширительный бак, особое внимание следует обращать на его производителя. Погоня за дешевизной может вылиться в гораздо более существенные расходы. Чаще всего для производства привлекающих своей стоимостью моделей используются самые дешевые материалы, а они, как показывает практика, не всегда качественные. Особенно важно качество каучука, из которого изготавливается мембрана. От этого напрямую зависит не только срок службы бака, но и безопасность воды, которая из него поступает.

При покупке бака со сменной мембраной обязательно нужно уточнить стоимость расходного элемента. Очень часто в погоне за прибылью не всегда добросовестные производители существенно завышают цену сменной мембраны. В таком случае будет более целесообразным подобрать модель другой компании. Чаще всего крупный производитель готов отвечать за качество своей продукции, поскольку дорожит репутацией. Таким образом, стоит в первую очередь рассматривать модели именно таких брендов. Это Джилекс и Elbi (Россия) и Reflex, Zilmet, Aquasystem (Германия).

Объем расширительного бака для водоснабжения может быть разным, он выбирается исходя из потребностей пользователей. Если впоследствии потребуется больший объем, можно будет установить дополнительный прибор

Особенности самостоятельной установки

Все расширительные баки можно разделить на две группы, определяющиеся способом подключения. Различают вертикальные и горизонтальные модели. Особых различий между ними не существует. При выборе руководствуются параметрами помещения, где будет размещено оборудование. В процессе монтажа следует придерживаться таких рекомендаций:

• Расширительный бак устанавливается таким образом, чтобы к нему можно было обеспечить беспрепятственный доступ для обслуживания.
• Необходимо предусмотреть возможный впоследствии демонтаж соединительного трубопровода для замены или ремонта оборудования.
• Диаметр присоединяемого водопровода не может быть меньше, чем диаметр патрубка.
• Нужно заземлить устройство, так можно избежать электролитической коррозии.

Монтаж прибора проводится со стороны всасывания насоса. На отрезке между насосным оборудованием и местом подключения нужно исключить все элементы, которые способны внести значительное гидравлическое сопротивление в систему. Линию подпитки подсоединяем к циркуляционному контуру всей системы.

По типу установки различают расширительные баки горизонтального и вертикального подключения

Обратите также внимание на материал о том, какие неисправности чаще всего возникают в насосных станциях, и как их устранить самостоятельно: https://aqua-rmnt.com/vodosnab/nasos/nasos-stancii/remont-nasosnoj-stancii-svoimi-rukami.html

Расширительный бак – неотъемлемая часть автономной системы водоснабжения. Он поддерживает необходимое давление в системе, предотвращает преждевременную порчу насоса и сохраняет определенный запас воды. Однако все эти функции выполняются только при условии грамотного подбора и правильно монтажа конструкции. Поэтому при отсутствии опыта лучше не увлекаться самодеятельностью, а найти квалифицированных специалистов, которые качественно установят любое устройство.