Гидроаккумулятор. Назначение, установка, 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 Zilmet.
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:
Vt = K x A max 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 0,5-40 У со следующими установками:
Pmax = 3,0 бар Pmin = 1,8 бар Pвозд = 1,6 бар А max = 2,1 м³/ч (35 л/мин) K = 0,25 (так как мощность насоса находится в диапазоне 0,75 – 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.
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.
Удачных покупок!
Источник
|