Принцип действия
В насосной станции есть гидроаккумулятор (герметичная емкость для жидкости), агрегат (насос вибрационного или центробежного типа), а также реле давление, которое регулирует работу этих частей.
Интересно, что принцип действия реле определяется схемой работы самой станции, которая складывается из нескольких этапов: включение насосного оборудования – заполнение емкости – выключение. А вот когда именно необходимо запускать и останавливать насос, определяет реле давления.
При этом, процедура принятия решения о запуске или остановке насоса делается на основе мониторинга таких данных: минимальное и максимальное давление в системе. Также на действие реле влияют такие величины, как разница между самым низким и самым высоким давлением, а также максимально возможное давление в накопительной емкости.
Минимальный показатель давления в большинстве случаев равен 1,5 атмосферам. Это значит, что если показатель опустится ниже заявленных 1,5 атмосфер, то реле путем замыкания контактов включит насос и начнет прокачку жидкости.
Что касается максимального давления, то этот показатель редко находится выше 4 атмосфер. Это значит, что при достижении этой отметки, в реле происходит размыкание контактов, и насос перестает активно работать.
Из этих двух величин мы может получить третью – разницу между самым низким и самым высоким давлением, которая составляет 2,5 атмосферы. В процессе регулировки надо ориентироваться именно на этот показатель, настраивая желаемую разницу от минимального давления.
Максимальным показателем давления в накопительной емкости будет 5 атмосфер. Это значит, что если давление дойдет до этого показателя, то насосное оборудование отключится самостоятельно, независимо от разницы давления.
Оптимальные показатели
Функционирование водопроводной сети и ресурс накопителя зависят от нескольких факторов:
- Правильность выбора максимального и минимального давления, при котором срабатывает автоматика включения насоса.
- Грамотная установка уровня давления воздуха в баке.
При выполнении самостоятельной проверки и регулировки показателей следует придерживаться рекомендаций специалистов. Основное правило – давление воздуха в гидроаккумулирующем баке должно быть ниже минимального давления включения насоса. Разница показателей составляет 10-12%. Соблюдение рекомендации позволяет сохранить небольшое количество воды до следующего включения агрегата. Пример: если насосная станция автоматически начинает работать при 2 бар, давление воздуха должно быть 2-0.2=1.8 бар.
Напор воздуха в аккумулирующем баке не зависит от его объема. Средний показатель для емкостей размером 24-150 л составляет 1,5 бар, 200-500 л – 2 бар. Исходная заводская закачка воздуха в 1,5 атмосферы в условиях небольшого водопотребления одноэтажного строения может быть снижена до 1 атмосферы. Низкий напор в трубах уменьшает износ системы, но ограничивает использование сантехнических приборов. Снижение давления до показателей менее 1 бар приведет к чрезмерному растягиванию резиновой груши. Возникнет соприкосновение мембраны с металлическим корпусом. Контакт приведет к ускоренному износу резины.
Избыточный напор воздуха (больше 1,5 бар) тоже не желателен. Он займет большую часть бака, сократив количество набираемой воды. Также возникнет повышенная нагрузка на трубы и узлы водопроводной системы.
Расчет давления
Для расчета оптимального давления воздуха в баке существует формула: P=(Hmax+6)/10, где
- P – давление воздуха в атмосферах;
- Hmax – расстояние до наивысшей точки домашней водопроводной сети.
Верхней точкой разбора является душ на последнем этаже здания. Измеряется расстояние от него до места установки напорной емкости. Чем больше промежуток, тем выше напор, требующийся для подъема воды. Наглядности расчету добавит использование чисел. Для здания высотой в 2 этажа значение Hmax составит 7 м. Давление будет P=(7+6)/10=1,3 атмосферы. Для высоты в 10 м потребуется напор в 1,8 атмосферы.
Перед покупкой гидроаккумулятора проводится расчет объема устройства. Вычисления учитывают:
- максимальный расход воды;
- количество включений насоса в час;
- давление воздуха в баке;
- нижний и верхний предел давления для срабатывания насоса;
- коэффициент, связанный с мощностью насоса.
После монтажа мембранного бака потребуется установить минимальный и максимальный порог срабатывания автоматики (реле давления). От разницы между максимальным и минимальным показателем зависит объем воды, поступающей из гидравлического аккумулятора. Увеличение параметра повышает эффективность устройства, но приводит к быстрому износу мембраны. Для частных домов рекомендуется разница в 1-1,5 бар.
Показатель минимального давления в мембране (Pmin) должен быть на 10% выше аналогичного показателя воздуха в полости бака. Для устойчивой работы системы перепад давления должен составлять 0,5 бар и выше. Это значение учитывается при расчете Pmin. Верхний передел срабатывания (Pmax) вычисляется исходя из характеристик насоса – величину напора делят на 10. Расчетная величина не соответствует реальной из-за изменений заявленных параметров агрегата, связанных с износом. Рекомендуется принимать показатель верхнего уровня на 30% меньше характеристики напора.
Оптимальный объем бака
Чтобы выбрать нужный гидробак, следует определиться с его предназначением:Для предотвращения частого включения насоса.
Так как насос желательно включать не чаще 30 раз/ч., выбирать гидроаккумулятор следует, исходя из того, что в быту зачастую используют насосы, чья производительность составляет 30-40 литров воды в минуту. С учетом того, что вода в гидравлическом баке занимает до половины объема емкости, то агрегат с баком в 80-100 л полностью решит проблему частых включений.Для поддержания (при неработающем насосе) давления в системе.
Система работает в нормальном режиме даже с небольшим (24 литра) гидроаккумулятором. Место установки бака может быть любым, но чем он ближе к насосу, тем лучше система функционирует.Для резерва воды.
Если есть намерение использовать гидробак как резервный источник воды при пропадании электричества (а полезный объем гидробака составляет от 30 до 50% от всего объема бака), лучше приобретать гидроаккумулятор V ?100 л.Для компенсации пикового потребления воды.
При выборе гидравлического аккумулятора для компенсации пиковых значений потребления воды используют определенные формулы и коэффициенты. Но насколько это необходимо? Дело в том, что предлагаемые на рынке агрегаты выполнены по нескольким стандартным объемам, поэтому, вне зависимости от того, какой объем после расчета по формулам получится – 32,3 литра или 41,5 литра, все равно покупать придется гидравлический аккумулятор объемом 50 л.
Расчеты по коэффициентам и практика использования гидробаков свидетельствуют о следующем – в 95% водоснабжения частного дома:
для одного-двух потребителей достаточно гидробака объемом 24 л,
для двух-трех – 50 л,
для четырех и более – 80-100 л и т.д.
Гидроаккумуляторный бак (или гидроаккумулятор)
– это емкость для воды с эластичной резиновой мембраной в виде груши, расположенной внутри и герметично соединенной с металлическим корпусом гидробака фланцем, имеющим резьбовое соединение для подключения к водопроводной сети. Пространство между металлическим корпусом гидроаккумулятора и мембраной заполнено воздухом, давление которого составляет 1,5-2 бара. Гидроаккумуляторные баки применяются для смягчения гидравлических ударов и поддержания постоянного давления как в бытовых, так и в промышленных установках. Ведь именно гидроаккумулятор при выключенном насосе обеспечивает давление в системе водоснабжения. Об использовании гидроаккумулятора в составе я уже рассказывал. Остановимся подробнее на устройстве гидроаккумулятора и принципе его работы. Итак…
Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе: проверяем и настраиваем
Давление, которое необходимо установить в аппарате, к примеру, на 24 литра, зависит от места его расположения.
Если он находится на минус-первом этаже, то для расчета минимального значения необходимо к параметру высоты (вычисляется в метрах от максимальной точки вашей системы водоснабжения до агрегата) прибавить шесть и поделить на десять.
Для 2-этажного загородного коттеджа высота составит примерно 6 метров. Таким образом, в результате вычисления получаем 1,2 атмосферы. Если вы допустите, что давление будет ниже этой отметки, то вода не сможет стабильно циркулировать по всему зданию.
Изначальное значение, устанавливаемое на предприятии-изготовителе, как правило, составляет полторы атмосферы. Но в конкретном гидроаккумуляторе это значение может оказаться иным, поэтому его необходимо обязательно проверить. Сделать это необходимо при помощи обычного манометра.
Устройство и принцип действия реле давления воды
Конструктивно реле выполняется в виде компактного блока с пружинами максимального и минимального давления, натяжение которых регулируется гайками. Мембрана, связанная с пружинами, реагирует на изменение силы давления. При достижении минимального значения пружина ослабевает, при максимальном уровне – сжимается сильнее. Воздействие, оказываемое на пружины, вызывает размыкание (замыкание) контактов реле, выключая или включая насос.
Наличие в водопроводе реле позволяет обеспечивать в системе постоянное давление и необходимый напор воды. Насос управляется автоматически. Правильно выставленные уровни минимального и максимального давления обеспечивают его периодическое отключение, что способствует значительному увеличению срока безаварийной службы.
Последовательность работы насосной станции под управлением реле следующая:
- Насос закачивает воду в бак.
- Давление воды постоянно увеличивается, что можно отследить по манометру.
- При достижении установленного предельного верхнего уровня давления срабатывает реле и отключает насос.
- По мере расходования воды, закаченной в бак, происходит снижение давления. Когда оно достигнет нижнего уровня, насос вновь включится и цикл повторится.
Основные параметры работы реле:
- Нижнее давление (уровень включения). Контакты реле, включающие насос, замыкаются, и в бак поступает вода.
- Верхнее давление (уровень выключения). Контакты реле размыкаются, насос выключается.
- Диапазон давлений – разность двух предыдущих показателей.
- Значение максимально допустимого давления выключения.
Давление воздуха в гидроаккумуляторе
Те, кто уже хорошо представляют устройство гидроаккумулятора , знают, что внутри мембраны находится вода под давлением, а снаружи мембраны закачан воздух.
Давление воды внутри мембраны создается насосом и только насосом, а с помощью реле давления или блоков автоматики задается диапазон по давлению (Р вкл. и Р выкл.) в котором и функционирует вся система водоснабжения.
Максимальное давление воды, на которое рассчитан гидроаккумулятор, указывается на его шильде. Как правило, это давление составляет 10 бар, что вполне достаточно для любой бытовой системы водоснабжения. Давление воды в гидроаккумуляторе зависит от гидравлической характеристики насоса и настроек системы, а вот давление воздуха между мембраной и корпусом является характеристикой самого гидроаккумулятора.
Заводское давление воздуха:
Каждый гидроаккумулятор поступает с завода с предварительной закачкой воздуха. В качестве примера приводим значения заводской закачки воздуха для гидроаккумуляторов итальянской фирмы Aquasystem:
Фактическое значение давления предварительной закачки воздуха также указывается на этикетке гидроаккумулятора (pre-charge pressure).
Так какое конкретно давление воздуха должно быть в гидроаккумуляторе?
Для систем водоснабжения с реле давления:
Давление воздуха в гидроаккумуляторе должно быть на 10% ниже, чем давление включения насоса.
Выполнение данного предписания гарантирует наличие минимального остатка воды в гидроаккумуляторе на момент включения насоса, обеспечивая неразрывность потока.
Например, если насос включается при 1,6 бар, давление воздуха в гидроаккумуляторе должно быть около 1,4 бар. Если насос включается при 3 бар, давление воздуха должно быть около 2,7 бар.
Для систем водоснабжения с преобразователем частоты:
Давление воздуха в гидроаккумуляторе должно быть на 30% ниже, чем постоянное давление поддерживаемое преобразователем частоты.
Получается, что давление заводской закачки воздуха не является универсальным для всех систем, ведь давление включения насоса может регулироваться пользователем индивидуально и производитель баков не может его предугадать. Поэтому давление воздуха необходимо отрегулировать в каждой конкретной системе в соответствии с вышеуказанными рекомендациями.
Методика контроля и регулировки давления воздуха в гидроаккумуляторе
Проконтролировать и подкачать давление воздуха можно стандартным автомобильным насосом или компрессором, подсоединив его к ниппелю, который обычно располагается под пластмассовым защитным колпачком.
Чем больше объем бака, тем дольше приходится его накачивать. Для гидроаккумуляторов объемом от 50 литров настоятельно рекомендуем использовать компрессор.
При изменении (увеличении или уменьшении) давления включения насоса, не забывайте также изменить давление воздуха в гидроаккумуляторе. И не путайте данную процедуру с настройкой реле давления.
Со временем давление в воздушной полости гидроаккумулятора может снизиться, поэтому рекомендуется его регулярная проверка.
Интервалы контроля давления воздуха:
- Если вы пользуетесь системой водоснабжения только в теплый период года
, то контроль рекомендуется производить перед началом каждого нового сезона
. - Если вы пользуетесь системой водоснабжения круглогодично, то проверку рекомендуется производить 2-3 раза в год
.
Можно относиться к этой несложной процедуре как к плановому тех. обслуживанию, которое вполне реально продлит жизнь мембране.
Если вы заметили какие-либо странности в работе системы водоснабжения, имеет смысл сделать внеплановый контроль давления воздуха в гидробаке, а также давления включения и отключения насоса (контролируется по водяному манометру).
Кстати, стабильность давления воздуха в гидроаккумуляторе с течением длительного времени является одним из важных показателей его качества.
Правильная регулировка реле давления для гидроаккумулятора возможна лишь после того, как вы детально ознакомитесь с конструкцией и принципом действия системы. От этой, небольшой по размерам детали, зависит правильность работы целой насосной станции.
Когда давление в гидроаккумуляторе сильно снижается, то реле приводит в действие насос, соответственно оно и выключает оборудование при достижении критической отметки давления. В результате, даже маленький сбой в работе детали скажется на функциональности целой системы подачи воды в дом. К счастью, это не критично, и любой сбой можно будет устранить самостоятельно при помощи регулировки. Поэтому необходимо детально разобраться в особенностях процесса регулировки, подключения и стандартной настройки реле.
Некоторые неисправности реле давления
- Реле включается, но не выключается.
- Если давление растет и становится достаточно большим, то необходимо прочистить канал между реле и фитингом. Открутите накидную гайку крепления реле. Используйте иголку или стальную проволоку, и прочистите отверстие. При наличии металлических труб в системе это отверстие засоряется мелкими частицами и ржавчиной.
- Если давление не растет, и остановилось, на каком-то значении, меньше чем максимальное, то проверьте работу насоса. Часто при использовании погружных насосов, изнашиваются резиновые клапаны (вибрационные насосы). Мощности насоса не достаточно и он не справляется с задачей. Необходимо провести обслуживание насоса.
- Третий вариант – это утечка воды в водопроводе. Разрыв гибкого шланга подключенного к насосу. Или утечка в водопроводной сети.
- Возможно залипание контактов в реле давления. Попробуйте отключить вручную. Будьте осторожны, не делайте этого под напряжением.
- Частая сработка реле.
- Необходимо проверить параметры регулировки прибора.
- Если давление растет слишком быстро и так же быстро уменьшается, то нарушена герметичность резиновой мембраны. По этому возможен разрыв либо попадание в нее воды. Необходимо снять фланец бака, извлечь грушу и при необходимости выполнить замену.
- Реле совсем не работает. Нужно зачистить контакты, так как возможно произошло их окисление.
При соблюдении рабочих параметров реле давления для гидроаккумулятора может прослужить много лет. Следует только периодически выполнять проверку значения на манометре устройства и техническое обслуживание механизма.
Особенности крепления бойлера на тонкую стену
В идеале водонагреватель следует крепить на прочные кирпичные, бетонные или блочные стены, поскольку прибор вместе с водой имеет довольно большой вес. Но иногда устройство нужно повесить на тонкое гипсокартонное, каркасное, деревянное, газобетонное или пеноблочное основание.
Для начала её нужно хорошо заизолировать от нагрева, например, профильным железом, которое используется для кровли.
В остальных случаях используются специальные крепления:
- спиралевидные нейлоновые дюбели;
- металлический крепёж для монтажа бойлеров ёмкостью от 100 литров.
Если планируется вешать водонагреватель на стену из пенобетонных блоков, то потребуются металлические дюбели или специальные химические (клеевые) анкеры для пенобетона.
Распорный дюбель удерживается в стене за счёт сил трения в распорном соединении, а химический анкер — за счёт адгезии специального клеевого состава.
Крепление на клеевой анкер производится следующим способом:
- Высверливается отверстие с расширением канала путём вращения дрели под углом в разные стороны.
- Из отверстия удаляется бетонная пыль.
- Отверстие заполняется быстротвердеющей смесью, в которую вставляется крепёжная втулка или шпилька с резьбой.
Образовавшаяся конусообразная заглушка обеспечивает довольно высокую прочность крепления. Для установки в пустотелые конструкции в отверстие вставляется анкерная гильза, а уже в неё закручивается шпилька
Оптимальное давление внутри гидравлического бака
Любой гидроаккумулятор внутри имеет резиновую мембрану, которая разделяет пространство на две камеры. В одной из них содержится вода, а в другой – сжатый воздух. Благодаря такому строению удается создавать нужное давление при наполнении и опустошении резиновой емкости.
Наглядно показано устройство гидравлического аккумулятора
Чтобы продлить срок службы приспособления, необходимо знать, какое давление должно быть в гидроаккумуляторе. Оно во многом зависит от показателей, выставленных для включения насоса. Давление внутри бака должно быть приблизительно на 10 процентов меньше.
Проверка давления в баке
К примеру, если включение установлено на 2,5 бар, а выключение – на 3,5 бар, то следует давление воздуха внутри емкости настроить на 2,3 бар. Готовые насосные станции обычно не требуют дополнительной регулировки.
Устройство насосной станции
Чтобы правильно отрегулировать данное насосное оборудование, необходимо иметь хотя бы минимальное представление о том, как оно устроено и по какому принципу работает. Главное предназначение насосных станций, состоящих из нескольких модулей – это обеспечение питьевой водой всех точек водозабора в доме. Также данным агрегатам под силу автоматически повышать и поддерживать давление в системе на необходимом уровне.
Ниже приведена схема насосной станции с гидроаккумулятором.
В состав насосной станции входят следующие элементы (см. рисунок выше).
- Гидроаккумулятор. Выполнен в виде герметичного бака, внутри которого находится эластичная мембрана. В некоторых емкостях вместо мембраны установлена резиновая груша. Благодаря мембране (груше) гидробак делится на 2 отсека: для воздуха и для воды. Последняя закачивается в грушу или в часть бака, предназначенную для жидкости. Подключение гидроаккумулятора происходит на отрезке между насосом и трубой, ведущей к точкам водозабора.
- Насос. Может быть поверхностным или скважинным. Тип насоса должен быть либо центробежным, либо вихревым. Вибрационный насос для станции использовать нельзя.
- Реле давления. Датчик давления автоматизирует весь процесс, при котором вода подается из скважины в расширительный бак. Реле отвечает за включение и выключение двигателя насоса при достижении в баке необходимой силы сжатия.
- Обратный клапан. Препятствует вытеканию жидкости из гидроаккумулятора при отключении насоса.
- Электропитание. Чтобы подключить оборудование к электрической сети, для него требуется протянуть отдельную проводку с сечением, соответствующим мощности агрегата. Также в электрической цепи должна быть установлена система защиты в виде автоматов.
Данное оборудование работает по следующему принципу. После открытия крана в точке водозабора вода из гидроаккумулятора начинает поступать в систему. Одновременно в баке происходит снижение сжатия. Когда сила сжатия снизится до величины, установленной на датчике, происходит замыкание его контактов, и двигатель насоса начинает работать. После прекращения потребления воды в точке водозабора, или при повышении силы сжатия в гидроаккумуляторе до необходимого уровня, происходит срабатывание реле на отключение насоса.
Цель работы гидроаккумуляторов
Устройство гидроаккумуляторов
Чтобы обеспечить дом водой полноценно используют погружные или поверхностные насосы. От типа насоса гидроаккумулятор может быть горизонтальным или вертикальным. От конструкции зависит как из воды будут удаляться пузырьки воздуха. А от места расположения насосной станции и мощности насоса будет зависеть выбор подходящего устройства.
Устройства имеют различия по видам и размерам, но обладают одинаковыми функциями, а именно:
- Накапливают и отдают гидравлическую энергию;
- Подавляют гидроудары и пульсаций;
- Способствует нормальной работе всей системе водопровода. Гидроаккумуляторы универсальны и по этой причине широко применяются в большинстве отраслей промышленности. Так же их применяют в морском, воздушном и морском транспорте.
Воздух в гидроаккумуляторе
За счёт особой конструкции ёмкости гидроаккумулятора происходит снижение нагрузок. Гидробак разделён на две части (водную и воздушную) мембранной. Давление, которое находиться в гидроаккумуляторе смягчает гидроудары, которые неизбежны при работе станции. Также гидроаккумулятор способен сохранять давление в системе насоса.
