Как выбрать гидроаккумулятор для скважины

Зачем бак в системе со скважиной

В инструкции одного из производителей назначение гидроаккумулятора описано тремя пунктами:

• он снижает вероятность гидроударов в системе;
• предохраняет насос от частого включения и этим уменьшает его износ;
• даёт небольшой запас воды под давлением при отключении электричества.

Главная задача — вторая. Без бака насос включался бы каждый раз, когда кто-то открывает кран, даже на секунду. Сколько пусков в час выдерживает насос, зависит от мотора: в таблицах одного производителя разница между моделями — в десятки раз. Поэтому допустимое число пусков смотрят в паспорте своего насоса.

Цикл работы выглядит так. Насос включается, когда давление в системе падает до нижнего порога реле, и наполняет мембрану водой. Воздух в баке сжимается, давление растёт, и на верхнем пороге реле выключает насос. Когда вы открываете кран, сжатый воздух выталкивает воду из мембраны, давление снова падает, и цикл повторяется. Пока в баке есть вода выше нижнего порога, насос стоит.

Гидроаккумулятор нельзя путать с атмосферной накопительной ёмкостью. Ёмкость — резервуар без давления, для неё нужен отдельный насос, и применяют её, когда скважина не успевает за пиковым расходом дома. Эта схема описана на странице о водоснабжении дома.

Почему 100 литров не дают 100 литров

Объём на корпусе — это объём всего бака вместе с воздухом. Воды в нём всегда меньше, а между включениями насоса бак отдаёт ещё меньше. Это можно посчитать.

Воздух в баке подчиняется простому правилу: при постоянной температуре давление, умноженное на объём, остаётся постоянным. Считать нужно в абсолютных давлениях: к тому, что показывает манометр, прибавляют атмосферное давление, около 1 бар.

Пример с условными вводными. Бак 100 литров. Давление воздуха в пустом баке — 1,3 бар по манометру. Насос включается при 1,5 бар и выключается при 3,0 бар.

Между выключением и включением насоса бак отдаст 42,5 − 8 = 34,5 литра. Это примерно треть объёма корпуса. Расчёт упрощённый: он не учитывает нагрев воздуха при сжатии и упругость мембраны, поэтому годится как ориентир, а не как точная величина.

Тот же расчёт показывает, почему важно давление воздуха. Если воздух частично ушёл и в пустом баке осталось 0,5 бар, то при тех же настройках реле в момент включения в баке будет 40 литров воды, при выключении — 62,5 литра, а между пусками бак отдаст только 22,5 литра. Воды внутри больше, а полезный запас меньше, и насос включается чаще.

Отсюда и расхождение цифр в статьях. В инструкции, на которую мы опирались, сказано, что воды в баке около 40–50 % общего объёма при стандартных настройках реле. Это близко к 42,5 литра из примера, но относится к максимальному наполнению, а не к тому, что бак отдаёт между пусками насоса. Другие авторы называют 30–40 % или около четверти. Без давлений, при которых получены эти проценты, сравнивать их бессмысленно.

Чтобы пересчитать для своей системы, подставьте в таблицу объём бака, давление воздуха и давления включения и выключения из настроек реле.

Давление воздуха в баке

Давление воздуха задают по инструкции конкретного бака, относительно давления включения насоса. В инструкции, которую мы читали, сказано так: номинальное давление воздуха должно быть на 0,2–0,3 бар меньше давления включения насоса. У другой модели правило может быть иным.

Проверяют давление в пустом баке. Та же инструкция описывает порядок: отключить питание насоса, слить воду в самой нижней точке системы и проверить давление автомобильным манометром через воздушный клапан. Как часто это делать, указано в инструкции модели; для этой модели — не реже раза в квартал.

Настройку бака и реле согласуют вместе. Как это сделать, рассказано в материале о реле давления.

Как выбрать объём

Для бака в системе с механическим реле нужны подача насоса в рабочем диапазоне, допустимое число пусков из его инструкции и давления включения/выключения. В руководстве Grundfos Hydro Pack выбор гидробака также связан с подачей и частотой пусков. Приведённые там пределы относятся к той станции; для другого насоса берут его паспорт.

Учебный пример: 80 или 100 литров

Все вводные ниже условные: насос при рассматриваемых давлениях подаёт 40 л/мин, его допустимый предел принят равным 20 пускам в час. Бак настроен как в предыдущем примере: воздух в пустом баке 1,3 бар, включение 1,5 бар, выключение 3,0 бар. Эти настройки не назначаются вашему оборудованию.

По расчёту выше полезная доля между пусками равна 0,345 объёма корпуса. Значит, бак 80 л отдаёт 27,6 л, бак 100 л — 34,5 л.

Для упрощённого постоянного расхода q, когда он меньше подачи насоса Q, цикл состоит из двух частей:

• насос выключен: t₁ = ΔV / q;
• насос включён и одновременно питает дом: t₂ = ΔV / (Q − q).

Здесь ΔV — полезный объём в литрах, расходы — в л/мин, время — в минутах. Число пусков за час: N = 60 / (t₁ + t₂). В этой модели самый короткий цикл получается при q = Q/2.

При q = 20 л/мин:

При принятых вводных 80 л не укладываются в условный предел 20 пусков, 100 л укладываются. Это объясняет способ сравнения номиналов; готовым подбором для дома пример не служит.

На практике подача меняется с давлением, расход прерывистый, у мотора могут быть ограничения по минимальному времени работы и другим режимам. Монтажник проверяет весь диапазон и методику изготовителя, а после пуска — фактическую частоту включений. Утечку или повреждённую мембрану увеличением бака не исправляют.

Конструкция и место установки

Если бак собираются ставить в кессон, проверьте, разрешает ли это инструкция вашей модели.

Можно ли обойтись без бака

Есть электронные блоки управления и частотные преобразователи, которые работают с маленьким баком или без него. Можно ли так в вашей системе, определяет инструкция конкретного блока. Обычное механическое реле давления рассчитано на работу вместе с гидроаккумулятором. Подробнее — в материале об автоматике.

Признаки неисправности

Инструкция производителя связывает неполадки с понятными причинами:

Частые включения могут быть вызваны и утечкой в доме или неисправным обратным клапаном. Перед любыми работами с баком отключите питание насоса и сбросьте давление в системе. Если давление воздуха сильно упало, инструкция советует обратиться в сервисный центр.

О подключении бака к насосу рассказано в материале о подключении насоса, о выборе насоса — о скважинном насосе.