Как подобрать мембранный бак аккумулятор и настроить систему водоснабжения.

Одной из самых неприятных бытовых проблем является отсутствие воды в кране. Легко пережить отсутствие света или газа, однако вода – это обязательный компонент жизни человека, и когда ее нет или мало, начинаются проблемы. Можно держать постоянно в доме несколько емкостей с водой, например пластиковые бутыли, однако куда практичнее определить, какой нужен накопительный бак для водоснабжения и схема системы для частного дома, чтобы не терять в комфорте и продолжать пользоваться бытовыми приборами и раковиной с ванной, как ни в чем не бывало.

Работа системы и бака в ней.

Первый запуск системы.
Водоразборный кран открыт. Давления нет, контакты реле давления замкнуты, питание через них поступает на погружной насос. Насос включается, забирает воду из скважины (колодца) и подаёт в дом. При первом пуске вода выдавливает воздух из пустой системы через открытый водоразборный кран. Когда весь воздух выйдет и из крана плотной струей пойдет вода — кран закрываем. Вода начинает заполнять мембранный расширительный бак, сжимая воздух в его воздушной части. Давление постепенно растёт, достигает заданного значения, контакты реле давления размыкаются и насос останавливается. Вода не может уйти назад, в скважину. Её не пускает обратный клапан.
Работа системы и бака в режиме эксплуатации.
Мы открываем водоразборный кран, например на кухне. Вода под действием сжатого воздуха воздушной части мембранного бака выдавливается из бака в кран. По мере расхода воды воздух расширяется, а его давление уменьшается. Когда это давление достигает нижнего значения настройки реле, контакты реле замыкаются, включается насос и начинает подпитывать бак. Подачи насоса хватает и на потребителей и на заполнение бака. Постепенно насос заполнит бак до нужного давления и реле разомкнётся. Насос остановится. Если мы продолжим пользоваться водой, то цикл будет повторяться.

Что такое тепловой аккумулятор

Тепловой аккумулятор – устройство, предназначенное для накопления тепловой энергии с целью ее использования в домах, зданиях, на промышленном производстве.
Тепловой аккумулятор или, как его иногда еще называют – буферная емкость – ни что иное, как обыкновенная бочка (круглая или квадратная). Но бочка эта не простая, а волшебная.

Она способна экономить ваши деньги и создавать комфортную температуру в доме. У самой простой модификации теплового аккумулятора два выхода вверху и два внизу. Что еще может быть проще? Про тепловой аккумулятор наслышаны многие, но когда и как его применить, сэкономив при этом на отоплении, знают далеко не все.

Объем бака.

Если бы бака не было, то давление в системе падало бы сразу при открывании крана и сразу же включался бы насос. Он так же быстро нагнетал бы высокое давление и останавливался. То есть при наполнении, например, ведра воды насос бы постоянно пускался и останавливался. Так же пульсировала бы и струя из крана. Бак помогает сделать пуски и остановки значительно реже, чем увеличивает ресурс насоса и комфортность эксплуатации системы. Чем больше бак, тем реже будет включаться насос. У насосов есть паспортное значение количества включений за один час. Эта величина приводится в документации на насосы, и часто составляет около 50
. Но обязательно смотрите инструкцию. Например, эта норма для Grundfos с двигателями MS 402 и MS 4000 равна 100 раз в час. Производители же баков указывают, что это обычно
12 – 15
.

Объем бака предлагается рассчитывать по формуле:

Рис.2. Формула расчета объёма бака аккумулятора. Формула сложная, легко ошибиться, поэтому я сделал для вас небольшой Exel файл. Вам останется просто подставить свои значения. Скачайте его себе вместе с методичкой.
n
– количество включений насоса в час, 1/час – берём из паспорта на насос;
Рmax
— установленное давление
отключения насоса,
бар;

Достоинства и недостатки отопления с теплоаккумулятором

Плюсами таких систем являются:

1. Снижение затрат на энергоносители.
2. Увеличение КПД отопительной системы.
3. Отсутствие перегрева.
4. Снижение количества (периодичности) загрузки твердого топлива в котел.
5. Тонкая настройка температурного режима в помещениях.
6. Возможность модернизации (совмещение с системой подачи горячей воды, использование альтернативных источников энергии вместо топлива).

При всех достоинствах отопительное оборудование такого типа имеет и недостатки:

1. Мощность установленного котла позволяет отапливать площадь, вдвое больше, чем требуется (запас мощности).
2. Система долго запускается из холодного состояния до вхождения в нормальный рабочий режим.
3. Ввиду громоздкости оборудования и большого числа комплектующих усложняется транспортировка, размещение и монтаж.
4. Сохраняется необходимость топливного склада в непосредственной близости от котельной.
5. Стоимость оборудования и отсутствие быстрой окупаемости затрат, особенно при замене котла.

Последний недостаток успешно решается, если смонтировать теплоаккумулятор своими руками.

Типы отопительных систем с теплоаккумулятором и разным количеством змеевиков

Змеевик играет роль теплообменника, то есть жидкости различных систем не смешиваются между собой, а передача тепла происходит через стенки этой спирали. Изготавливается из меди или нержавеющей стали. Иногда используется черный металл что бы удешевить конструкцию.

Различают четыре основных типа систем:

Без змеевика. Вместо него может быть вмонтирован дополнительный бак меньшего диаметра, подключенный к малому контуру. Передача тепла происходит благодаря физическим свойствам, при котором она поднимается вверх, а холодный теплоноситель опускается в нижнюю часть емкости. Такая система является самой простой и работает только с одним потребителем, например системой отопления и одним источником. Это может быть как твердотопливный котел так и солнечный коллектор. Особенности – минимальная себестоимость, простота монтажа.

С одним змеевиком. Спираль находится внутри основного бака, по ней циркулирует теплоноситель от источника. Энергия передается в накопительную емкость откуда и циркулирует далее к потребителю. Особенности такой системы является не смешивание различных теплоносителей

Это может быть важно если они имеют различные химические составы

Система может работать и в обратном порядке, через змеевик может бить запитана система отопления или ГВС.

С двумя змеевиками. Дополнительный малый контур теплообменника запитан в систему, подключенную к альтернативному источнику энергии. Эта система позволяет использовать более широкий спект оборудования для нагрева теплоносителя.

С тремя спиралями. Предполагается, что в единый отопительный комплекс входит котел на твердом топливе и два альтернативных источника, например, солнечная и геотермальная батареи. Максимальная экономия твердого топлива. Котел может использоваться как дополнительный (резервный).

С дополнительным баком. Существуют системы, в которых включен еще один контур с теплообменником для того, чтобы горячая вода в кране появлялась сразу же после запуска котла, не дожидаясь выхода в оптимальный режим обогрева. Однако в таких системах, запас горячей води ограничен, по его истечению дальнейший прогрев будет проходить медленнее чем через змеевик.

Применение различных типов систем

Отопительные системы, в состав которых входят только твердотопливные котлы применяются, как правило, для обогрева частных домов. Необходимость сооружать угольный (дровяной) склад доставляет неудобство, но такой конфигурации достаточно для отопления в самые суровые морозы.

Системы отопления, в которые включен солнечные коллекторы позволяют экономить до 30% затрат на энергоносители, но не заменить твердотопливный котел. Поэтому ее используют как вспомогательную, тем более что солнце светит не всегда. А вот для того, чтобы дома всегда была вода, мощности достаточно (замещает на 50-90%).

Совмещенные конфигурации предполагают применение газового и твердотопливного котлов. Это удобно при запуске системы в промерзшем здании. Если газовый агрегат подключить к системе горячего водоснабжения, то вода будет всегда. При этом не нужно подбрасывать дрова, достаточно нажать пусковую кнопку газовой горелки. а основную задачу по нагреву води возьмет на себя твердотопливный котел.

Как настроить систему водоснабжения.

Рекомендую Рmax = 4 бара.
Если выставить меньше, то насос будет пускаться чаще. Выше ставить тоже не нужно, потому что при использовании бойлера давление в системе может подниматься выше предельных значений.
Рmin
– установленное абсолютное давление включения насоса, бар; Рекомендую
Рmin
= 2 бара. Если давление пуска сделать меньше, то струя из крана в конце цикла будет заметно слабее чпм в его начале. Это будет заметно и при пользовании душем, так как низкое давление воды будет с трудом преодолевать обратный клапан бойлера. Вы будете чувствовать не только ослабление струи, но и уменьшение температуры воды в ду́ше.

Рmax

и
Рmin
настраиваем на реле давления.
Рmin
гайкой на большой пружине, Рmax гайкой перепада давления на малой пружине.
Рис.3. Настройка реле давления.

Когда выгодно выполнить монтаж теплового аккумулятора:

— у вас стоит твердотопливный котел;

— вы отапливаетесь электричеством;

— в помощь к отоплению добавлены солнечные коллекторы;

— есть возможность утилизировать тепло от агрегатов и машин.

Самый распространенный случай применения теплового аккумулятора, когда в качестве источника тепла используется твердотопливный котел. Тот, кто пользовался твердотопливным котлом для отопления своего дома знает, какого комфорта можно добиться с помощью подобной отопительной системы. Затопил – разделся, прогорел – оделся. По утрам в доме с таким источником тепла не хочется вылазить из-под одеяла. Регулировать процесс горения в твердотопливнос котле очень трудно.Топить нужно и при +10С, и при -40С. Горение и количество выделяемого тепла будет одинаковым, только вот этого самого тепла нужно совсем по-разному. Что же делать? О каком КПД может идти речь, когда при плюсовой температуре приходится открывать окна. Ни о каком комфорте и речи быть не может.

Схема монтажа твердотопливного котла с тепловым аккумулятором – идеальное решение для частного дома, когда хочется и уюта, и экономии. При подобной компановке вы растапливаете твердотопливный котел, нагреваете воду в тепловом аккумуляторе и получаете столько тепла, сколько вам нужно. При этом котел будет работать на максимальной мощности и с наибольшим КПД. Сколько тепла дадут дрова или уголь, столько и запасете.

Второй вариант. Монтаж теплового аккумулятора с электрокотлом. Данное решение сработает, если у вас имеется двухтарифный электросчетчик. Запасаем тепло по ночному тарифу, расходуем и днем, и ночью. Если вы решили применить такую систему обогрева, лучше поискать тепловой аккумулятор с возможностью установки электротена прямо в бочку. Электротен стоит дешевле электрического котла, да и материала для обвязки котла не потребуется. Минус работа по монтажу электрокотла. Представляете сколько можно сэкономить?

Третий вариант, когда имеется солнечный коллектор. Весь избыток тепла можно скидывать в тепловой аккумулятор. В демисезонье получается отличная экономия.

Начальное давление в баке.

Рб
– начальное давление газовой подушки в баке, бар. Производители баков рекомендуют устанавливать его на 0,5 бара ниже давления пуска насоса (Рmin). Это соответственно на 0,5 бара меньше, чем давление срабатывания реле. Нам нужно 1,5 бара. Обычно заводское давление 1,5 бара, поэтому проверьте его фактическое значение перед монтажом в систему. Например автомобильным насосом. Рис.4. Ниппель на расширительном баке.

q

— расчетный расход, л/сек. При расчете q пользуйтесь этой таблицей. Вставляйте в Exel файл значения л/мин, а он посчитает какой нужен объём бака. В Exel файле она тоже есть.
Рис.5. Таблица потребления воды. Источник таблицы: https://ibuildrussia.ru/kak-vybrat-elektricheskij-protochnyj-vodonagrevatel

Типы

Накопительной емкостью может выступать емкость с достаточным внутренним объемом, выполненная из материала стойкого к коррозии и безопасного для хранения питьевой воды. Используются такие материалы как:

• поливинилхлорид;
• сшитый полиэтилен высокого или низкого давления;
• полипропилен;
• нержавеющая сталь;
• сталь с покрытием водонепроницаемыми лаками и керамическими покрытиями.

Пластиковые баки
Оцинкованная сталь хоть и обладает стойкостью к коррозии и водонепроницаема, однако со временем защитный слой цинка может истончиться, особенно в местах соединения и сварки.

По конструкции выделают:

• открытые емкости, у которых имеется горловина с крышкой или без, но с герметичными стенками и дном;
• закрытые полностью герметичные емкости мембранного типа.

В первом случает все просто, весь внутренний объем заполняется водой и при необходимости сливается через патрубок, закрепленный в самой нижней точке.

В случае с мембранными аккумулирующими баками полезный объем как минимум на треть меньше объема всей конструкции. Часть объема отводится под воздушную камеру, отделенную от воды с помощью прочной эластичной мембраны. По мере наполнения емкости водой мембрана давит на воздушную камеру, создавая избыточное давление. Когда требуется получить воду обратно, открывается вентиль, и она поступает в водопровод под действием накопленного давления.

Контроль за баком и его обслуживание.

Если насос стал запускаться и останавливаться заметно чаще, значит, из бака вытек воздух, или прохудилась мембрана. Открутите колпачок ниппеля бака и нажмите на шток. Если пошла вода, то порвана мембрана и бак нужно заменить. Если ничего не пошло, или зашипел воздух – значит нужно его подкачать: • отключите насос от питания. • откройте любой кран холодной воды и дождитесь, когда струя иссякнет. Горячую воду жалко тратить. • подкачайте давление, например автомобильным насосом, • закройте клан. • включите питание насоса.

Зачем нужен и как им пользоваться

Если по каким-то причинам не работает насос в системе автономного водоснабжения, или нет напора в централизованном городском водопроводе, то подавать ее в раковину или бачек унитаза можно из предварительно набранной резервной емкости. Проще говоря, лучше всегда иметь в доме запас питьевой воды и использовать ее в экстренных ситуациях.

Для удобства пользования резервным запасом воды накопительную емкость необходимо интегрировать в водопровод так, чтобы она или автоматически использовалась в отсутствии внешнего напора, или ее можно было задействовать простым поворотом вентиля.

Есть масса вариаций, как установить и подключить накопительную емкость, в зависимости от типа источника воды, возможного расположения емкости и даже планировки дома. Достаточно выбрать подходящий вариант и определиться с типом самого аккумулирующего бака.

Общие правила подключения

Устанавливается бак с водой на подготовленной площадке: бетонном основании, перевязанном с фундаментом, или усиленной металлической раме из профилированной трубы. Конструкция должна выдержать полуторный вес бака и воды в нем при полном заполнении.

Входной патрубок может быть любого подходящего диаметра, подача воды происходит под давлением. Выходной патрубок и трубу к водопроводу выбирают диаметром в полтора-два раза больше чем сечение основной линии. Оптимальный размер 32 мм.

Утепление даже самое качественное лишь замедляет снижение температуры в баке. Для предотвращения замерзания воды при установке емкости на неотапливаемом чердаке или на крыше следует использовать любую подходящую систему подогрева труб и самого накопителя.

Как сделать теплоаккумулятор для котлов отопления своими руками?

Простейшая схема сборки базируется на стальной бочке, если ее нет, можно самостоятельно сварить емкость аналогичной формы из листов нержавейки (толщина материала должна превышать 2 мм). Если используется открытая отопительная система, буферным резервуаром может служить прямоугольный бак из стали, для закрытых вариаций такой вариант не подойдет из-за высокого риска скачков давления.

Теплоаккумулятор для котлов отопления — схема

В качестве нагревательного элемента умельцы используют медную трубку: заготовку длиной 8-15 м и диаметром 2-3 см скручивают в спираль и помещают в резервуар. Сбор тепла будет осуществляться в верхней части емкости: в этой зоне обустраивается отводной патрубок, через который будет выводиться горячая вода, снизу предусматривают такой же элемент для поступления холодной. Чтобы контролировать поступление среды в накопительную зону, на отводы устанавливаются краны.

Бак проверяют на герметичность, если все швы выполнены качественно, приступают к формированию утеплительного слоя. Поверхность бака зачищают, обезжиривают, грунтуют, покрывают термостойкой порошковой краской (здесь она выступает в качестве защиты от коррозии).

Далее заготовку оборачивают рулонной базальтовой ватой, фиксируя ее скотчем или шнуром. Желательно также обернуть бак фольгированной пленкой или листовым металлом. Пенопласт и пенополистирол могут стать объектом интереса грызунов, поэтому не стоит использовать их в качестве утеплителя.

В новых слоях формируют зазоры для отводных патрубков, подключают емкость к системе отопления. Буферный резервуар оснащают термометром, взрывным клапаном и датчиками давления, позволяющими управлять степенью прогревания среды.

Коротко о главном

Накопительный бак обеспечивает постоянное водоснабжение в частном доме в случае планового или внезапного отключения центрального водопровода или поломки автономной системы. Он устраняет проблемы сбоя водоснабжения, связанные с рядом следующих причин – низкая производительность скважины, поломка оборудования, заиливание источника, отключение электроэнергии и проч. Кроме того, он снижает нагрузку на оборудование и трубы, продлевает срок их службы.

Стандартный водяной накопитель состоит из следующих элементов:

• Корпуса.
• Входной, выходной и сливной трубки.
• Поплавкового механизма.
• Фильтра.
• Люка.
• Дренажного патрубка.
• Рассеивателя.
• Вентиляции.

Классифицируется резервуар по нескольким признакам – форме, конструкции, материалу, объему, предназначению, способу монтажа. При его выборе в первую очередь учитывается объем и материал. Установка возможна как в автономную систему, так и совместно с централизованным водопроводом. В каждом случае есть несколько способов монтажа.

Конструкция

Накопители для водоснабжения изготавливают из пищевой «нержавейки» (марка стали – 12Х18Н10Т) либо из пищевой пластмассы.

Материал обязательно должен быть качественным, иначе в воду будут попадать нежелательные химические соединения, что вредно для здоровья людей, потребляющих данную воду.

Особенности конструкции:

1. На входной трубе устанавливают поплавковый кран из тех, какие применяют в бачках унитазов. Если вода в бак закачивается из собственной скважины или колодца, вместо крана устанавливают поплавковый выключатель для насоса.
2. На случай поломки поплавкового механизма ниже входного отверстия врезают переливную трубу, подсоединенную к канализации.
3. Также на входе необходимо поставить фильтр. Существует несколько разновидностей: сетчатые (грязевики), циклоны и центробежные фильтры-насосы. Первая группа применяется при относительно чистой воде, остальные две – при высокой загрязненности. Сетчатый фильтр следует установить и на выходной трубе. Лучше, если он будет расположен на вводе главной трубы в дом непосредственно перед разводкой.
4. В бак с непрозрачными стенками врезают уровень. Он поможет определить, хватит ли воды, к примеру, для стиральной машины.
5. Необходимо обеспечить возможность удаления осадка. Подземные емкости, как уже было сказано, чистятся через расположенный сверху люк. Баки, предназначенные для установки наверху, оснащаются дренажной трубой, которая врезается у самого днища.
6. Заполнение бака следует осуществлять чрез рассеиватель — насадку для душа или садовой лейки. Это предотвратит перемешивание воды с придонным слоем, содержащим осадок.
7. Сверху в емкость врезается вентиляционная труба (дыхало). Она должна быть изогнута так, чтобы входное отверстие было направлено вниз. На входе в вентиляционную трубу следует закрепить сеточку, предотвращающую попадание внутрь бака мусора и насекомых.

Труба для вентиляции должна иметь достаточно большой диаметр. Также необходимо следить, чтобы ее фильтр не был забит всевозможным мусором, например, тополиным пухом. Если слить воду из бака без доступа воздуха, атмосферное давление может сплющить его, как консервную банку.

Монтаж водопровода

Устройство водопроводной сети выполняется поэтапно.
Если вода добывается из скважины, на ней устанавливается насос.

Его тип зависит от глубины источника:

• до 8 м – поверхностный насос;
• от 8 до 20 м – поверхностный насос с выносным эжектором;
• свыше 20 м – погружной насос.

Всасывающий трубопровод поверхностного насоса должен оснащаться обратным клапаном. Если применяется погружной насос, обратный клапан устанавливают на ведущем к дому трубопроводе.

Накопительная схема с насосной станцией и гидроаккумуляторами

В автоматическом режиме включение и отключение насоса осуществляется согласованными сигналами трех элементов:

• датчика уровня, установленного в скважине;
• реле защиты от сухого хода;
• поплавкового выключателя, установленного в накопителе.

Гибким армированным шлангом диаметром в 1» насос подключается к полиэтиленовому трубопроводу (наружный диаметр – 32 мм), проложенному до накопителя.

Если бак имеет большой объем и устанавливается на междуэтажном перекрытии, под него следует уложить настил из толстых досок, который распределит весовую нагрузку на большую поверхность.

Водоснабжение дома из скважины с накопительным баком

Монтаж поплавкового крана выполняют в следующем порядке:

1. На хвостовик клапана надевается шайба, после чего он вставляется во входное отверстие.
2. Затем с внутренней стороны на хвостовик одеваются: пластина жесткости, вторая шайба и фиксирующая гайка.
3. Теперь с наружной стороны к хвостовику необходимо прикрутить переходник, к которому будет подсоединяться подающий трубопровод.
4. Аналогично устанавливается поплавковый выключатель для насоса.

При верхней установке бак остается подключить к канализации и водопроводной сети. Если бак расположен под землей, необходимо установить и подключить насосную станцию с мембранным гидроаккумулятором. Как и скважинный насос, станция должна иметь защиту от сухого хода, которая отключит ее как только бак опустеет.

Объем и материал емкости

При выборе накопителя помимо прочих технических нюансов в первую очередь необходимо определить, из какого материала должен быть его корпус и каким должен быть его полезный объем для повседневных нужд.

Пластиковая емкость может устанавливаться на улице без дополнительной защиты Источник sovet-ingenera.com

Материал

Чаще всего в качестве материалов при изготовлении корпуса бака используются:

1. Поливинилхлорид.
2. Полипропилен.
3. Полиэтилен сшитого типа.
4. Нержавейка.
5. Сталь, покрытая слоем водостойкого покрытия – лак, керамика.
6. Оцинковка.

Для оснащения питьевого водоснабжения и сопутствующих бытовых нужд (мытья посуды, приема душа и т. д.) для частного дома чаще всего выбираются емкости из пищевого пластика. Главные его преимущества перед металлическими аналогами – это инертность, безопасность (не выделяет вредных компонентов), стойкость к коррозии, долговечность, малый вес – что удобно в транспортировке, монтаже и обслуживании.

Купить или изготовить самостоятельно?

Это вопрос касается, в первую очередь, рисков, а не расходов. Отопительное оборудование представляет собой сбалансированную систему, и внедрение компонента, не прошедшего заводские испытания, о параметрах производительности которого есть лишь ориентировочное представление, может стать причиной поломки всей цепи. Экономия, проявившаяся в результате собственноручной сборки, нивелируется потенциальными расходами на отладку и ремонт дорогостоящих агрегатов.

Тепловой аккумулятор У200 Прометей – бюджетное решение для небольших систем

Профессиональный расчет теплового аккумулятора позволит приобрести модель, оптимально соответствующую эксплуатационным условиям и запросам жильцов. В этом случае следует ожидать снижения расходов на энергоресурсы, что более существенно, по сравнению со стоимостью аппарата.

Видео описание

Видео-инструкция, как сделать напорное водоснабжение дома и участка через мембранный накопитель:

• Нижнее.

Емкость устанавливается на полу или на грунте. Заполняется под действием давления насоса. Для эксплуатации системы также требуется постоянная работа оборудования. Что делает водоснабжение полностью энергозависимым.

Вариант идеален при низкой производительности скважины. Сначала бак закачивается со скоростью, ограниченной параметрами источника, а затем расходуется – по мере потребительских нужд.

• Мембранный акваккумулятор.

Это еще один способ водоснабжения из нижнего расположения накопительного бака, когда система не оснащена насосом. Изначально вода набирается в емкость из скважины, а затем поступает и распределяется по внутреннему водопроводу под действием давления, образуемого мембранным аккумулятором.

На заметку! При размещении резервуара на чердаке, вышке, подвале и любом другом не отапливаемом месте обязательно требуется утепление и подходящая система обогрева – как выходных и выходных труб, так и корпуса.