Давление воздуха в гидроаккумуляторе: специфические особенности, устройство и принцип работы

Гидроаккумуляторы в системе водоснабжения используются для того, чтобы обеспечить плавное изменение перепадов давления, происходящих во время работы насоса. Их установка дает возможность внедрить в систему датчики давления и реле, которые, в свою очередь, будут управлять работой насоса в автоматическом режиме.

Поскольку вода – несжимаемая среда, отсутствие специальных приспособлений способствует образованию скачкообразных изменений давления в водопроводной системе. При отсутствии специального накопительного гидробака реле давления срабатывало бы в режиме постоянного включения и выключения насоса. Такой процесс в итоге способствует перегреву двигателя, а затем и его окончательной поломке. Установка гидроаккумулятора обеспечивает сокращение числа кратковременных включений и выключений двигателя насосной станции – это очень важно для системы водоснабжения.

Зачем гидроаккумулятор нужен?

Обычно гидробаки предназначены для поддержания постоянного давления в системе водопровода. Они способствуют предупреждению преждевременного износа функциональных элементов насосной системы из-за возможных перепадов давления и разрушительных для системы гидроударов. В случае отключения электрического напряжения в емкости гидробака всегда остается небольшой запас воды.

Особенности устройства современных гидробаков

Сегодня для обеспечения полноценного водоснабжения используют поверхностные или погружные насосы. В зависимости от типа насоса гидробак может иметь горизонтальную или вертикальную компоновку. Конструктивные отличия влияют на способ удаления воздуха из полости для воды. Выбор подходящего агрегата зависит от места расположения насосной станции и мощности насоса.

Они могут различаться по видам и размерам, однако всегда имеют одинаковую функцию: накопление и отдача гидравлической энергии, подавление гидроударов и пульсаций, обеспечение корректной работы всей водопроводной системы. По многим критериям гидроаккумуляторы универсальны и поэтому нашли широкое применение во многих отраслях промышленного хозяйства. их используют в сухопутном, морском и воздушном транспорте.

Воздух в насосной системе

Снижение лишних нагрузок происходит благодаря особой конструкции емкости аккумулятора – при помощи специальной подвижной мембраны он разделен на водную и воздушную полости. Давление воздуха в гидроаккумуляторе обеспечивает смягчение гидроударов, неизбежных при работе насосной станции. Кроме того, он поддерживает заданное давление в насосной системе. Но как правильно выбрать устройство? Ведь назначение, настройка и выбор объема гидроаккумулятора играют далеко не последнюю роль в комфортном жизнеобеспечении дома.

Устройство и принцип действия агрегата

Основные части гидроаккумулятора - это:

• Металлический корпус.
• Специальная резиновая мембрана.
• Ниппель, через который воздух попадает в полость бака.
• Воздухоудалительный клапан.
• Фитинг, закрепляющий мембрану.
• Прочие конструкторские детали.

Жидкость, попадающая из скважины в емкость, растягивает резиновую мембрану, вытесняя тем самым воздух, находящийся в полости. Таким образом, давление воздуха в гидроаккумуляторе увеличивается. Когда воздух сжимается до определенной величины, включается датчик давления и реле автоматически отключает насос.

При этом сам воздух оказывает давление на стенки бака и резиновую мембрану, за которой находится вода. Когда мы открываем кран, жидкость, стремясь идти по пути наименьшего сопротивления, направляется наружу под напором. Освобождая емкость, вытекающая вода снижает давление на мембрану. Как только величина давления снизилась до заданной величины, срабатывает другой датчик и реле давления снова включает насос. Этот цикл постоянно повторяется.

Профилактика безотказной работы насосной системы

Рабочее состояние агрегата обеспечивается резиновой мембраной, которая постоянно находится под воздействием жидкости и воздуха. Несмотря на то что резина - эластичный и податливый материал, со временем она может немного деформироваться и тогда давление воздуха в гидроаккумуляторе может немного падать. Поэтому для безотказной работы системы необходимо хотя бы раз в год проводить профилактическую проверку устройства и контролировать, какое давление воздуха в гидроаккумуляторе присутствует в пустом баке.

В случае если присутствующее давление немного превышает допустимую норму, его можно снизить, добавив воздух в полость при помощи обычного автомобильного насоса через специально предусмотренный нипель.

Борьба с образованием воздушных пробок

В любых водопроводных системах обязательно присутствует растворенный в воде воздух. Попадая в накопительную емкость бака, он выделяется и скапливается. Это приводит к образованию воздушных пробок в самых разных частях системы.

Чтобы предотвратить появление воздушных пробок, в конструкции вместительных баков вводят специальные фитинги с клапанами. Технологию отвода лишнего газа принимают для баков вертикального типа от 100 литров - давление воздуха в гидроаккумуляторе, как давление воды в полости емкости, нормализуется. В агрегатах горизонтальной конструкции для удаления ненужного воздуха предусмотрен дополнительный узел трубопровода, включающий канализационный слив, выводной ниппель и шаровые краны.

Для небольших компактных устройств емкостью до 100 литров фитинги и дополнительные узлы не предусматриваются. Отвод лишнего газа и нормализация давления воздуха в гидроаккумуляторах на 24 литра, 50 или 80 литров производится во время ежегодного профилактического осмотра устройства при пустом баке.

Установка гидроаккумулятора

Агрегат подходящей формы подбирают исходя из особенностей технического помещения, в котором он будет установлен. Особое значение конструкции при этом не придают – главное, чтобы габариты помещения и самого устройства обеспечивали его удобное техническое обслуживание. Следует также помнить, что чем ближе к насосу находится гидробак, тем эффективнее будет работа водопроводной системы.

Исходя из того, что гидроаккумулятор работает практически беспрерывно, а мембрана гидробака постоянно подвергается воздействию воды и воздуха, при монтаже этого агрегата следует учитывать необходимый запас прочности, воздействие шума и вибрации.

Чтобы исключить разрушения конструкции, как, впрочем, и помещения, емкость прикрепляется к полу через резиновые прокладки, а соединительные гибкие резиновые переходники от бака к трубопроводу системы – ее неотъемлемая часть.

К водопроводной системе предъявляются особые требования – она должна быть не только стабильной и комфортной в эксплуатации, но и быть надежной и безопасной. Поэтому монтаж гидроаккумулятора следует доверить профессиональным рабочим. При самостоятельной установке система может выйти из строя из-за какой-нибудь, на первый взгляд, незначительной мелочи (например, из-за небольшого несоответствия диаметров трубопровода или плохо отрегулированного давления).

При выборе подходящего гидроаккумулятора необходимо обратить особое внимание на его объем. Ведь именно от этого показателя зависит эффективная и комфортная работа водопроводной системы.

Расчет объема бака

Чтобы правильно рассчитать подходящую емкость гидроаккумулятора, необходимо четко понимать, для каких целей он будет установлен. Его могут использовать, например, для исключения частого включения насоса системы, поддержания необходимого давления при выключении насоса, резервации воды или компенсации пиковых значений во время использования системы.

Если предполагается использование гидроаккумулятора в качестве накопительного резервуара для некоторого количества воды (например, на случай отключения электричества), емкость бака будет зависеть от конкретной ситуации.

В случае если планируется исключить слишком частое включение насоса, необходимо учитывать, что двигатель всасывающего устройства не должен запускаться чаще одного раза в минуту. В бытовых условиях обычно используются насосы со средней производительностью 30 л/мин, поэтому гидробак емкостью 50-80 литров вполне может справиться с поставленной задачей. Для производственных целей потребуется более вместительный гидроаккумулятор для систем водоснабжения. Давление воздуха в таком устройстве будут иметь уже совершенно другие показатели.

Для компенсации пиковых значений расхода воды следует учитывать характеристики ее потребления в домашнем хозяйстве или производственном процессе.

Расчет давления воздуха в гидроаккумуляторе насосной станции

Однако как правильно рассчитать требуемое значение давления воздуха в гидробаке и каково его минимально необходимое или предельно допустимое значение?

Чтобы подсчитать, какое давление воздуха в гидроаккумуляторе насосной станции необходимо для данного строения, следует ориентироваться на высоту подъема воды в метрах. Есть специальная формула расчета давления в гидробаке:

Ратм. = (максимальная высота + 6) / 10, где Ратм. – это минимально допустимое значение давления воздуха в гидробаке, а максимальная высота - наивысшая точка водозабора, измеряемая в метрах.

Если по факту давление в устройстве окажется меньше полученного показателя, то жидкость просто не будет подниматься в верхние участки водопроводной системы частного дома или производственного помещения.

Какое значение давления воздуха должно быть в гидробаке

В обычных бытовых условиях подходят стандартные заводские настройки, обычно они составляют 1,5 атмосферы. В принципе, давление не зависит от емкости бака, поэтому давление воздуха в гидроаккумуляторе на 50 литров будет таким же, как и давление воздуха в гидроаккумуляторе 80 литров или 150 литров. Изменения этого параметра может происходить за счет технических характеристик мембраны, которые будут указаны в паспорте агрегата.

Если гидробак планируется использовать в комплексе с насосом, то значение давления в нем должно соответствовать нижнему пределу включения насоса. Не стоит забывать, что накопительная емкость гидробака всегда заполнена жидкостью минимум на треть. Нижние и верхние пределы включения/выключения насоса регулируются при помощи настроек реле давления.

Проверка давления в гидробаке

Обычно для проверки давления используют самый обычный манометр. Это может быть электронное, механическое или пластиковое приспособление. Известно, что даже незначительные отклонения давления оказывают отрицательное воздействие на работу водопроводной системы. Поэтому основное требование к манометру – точность и минимум погрешностей.

Если в полости гидроаккумулятора присутствует небольшое количество воздуха, значит, резервуар заполнен водой. Однако разница между давлениями воздуха в опустошенном или заполненном гидробаке может быть весьма существенной. Поэтому, чтобы определить действительное значение давления воздуха в гидроаккумуляторе, его измеряют только после слива всей воды.

Подведем итоги

Вышеизложенная информация служит своеобразной инструкцией при выборе подходящего гидроаккумулятора. Руководствуясь предложенными данными, несложно определить, какое давление воздуха в гидроаккумуляторе на 50 литров, 80 или 150 литров потребуется для конкретной водопроводной системы. Более того, правильно подобранный гидробак обеспечит максимально комфортную и эффективную эксплуатацию водопроводной системы, продлит срок службы насоса и технологических узлов системы, послужит необходимым резервуаром воды при сбоях электроэнергии, сгладит пиковые перегрузки системы и разрушительные гидроудары.