Особенности выбора элементов систем водоснабжения: насосов, мембранных баков, труб, коллекторов

Расширительный бак для водоснабжения в различных системах схемы монтажа

Помимо работы в качестве оборудования для автономного водопровода, мембранный расширительный бак для водоснабжения нередко используют в других целях, устанавливая его в отопительные, водосборные и водоснабжающие системы различного инженерного исполнения. При этом основные критерии выбора – температурные характеристики внутренней оболочки, объем бака и способ его размещения на поверхности.

Рис. 11 Гидробак с бойлером косвенного нагрева – схема и пример размещения

Обвязка бойлера косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева предназначен для создания запасов горячей воды в доме, конструктивно он выполнен в виде металлического утепленного резервуара для сбора воды, внутри которого находится отопительный трубопровод. Поступающая в бойлер холодная вода нагревается трубами, по которым циркулирует теплоноситель системы отопления – таким образом установка не потребляет электроэнергию, а потребитель всегда имеет запас горячей воды. Также петлевая схема подключения трубопровода бройлера с рециркуляцией не позволяет остывать воде в трубах.

Общеизвестно, что при нагреве вода расширяется и в закрытом бройлере из-за этого повышается давление. Для компенсации к нему подключают вертикально установленный расширительный бак для систем водоснабжения, оболочка которого принимает на себя возросшее давление воздуха.

Рис. 12 Вертикальные расширительные баки для накопления воды в системах обезжелезивания

Запас воды

Для обеспечения автономного водоснабжения вовсе не обязательно устанавливать погружные или поверхностные электронасосы в водные источники и производить непрерывный водозабор. Альтернативный метод – кратковременный сбор воды и хранение ее запасов в накопительной емкости. Для его реализации на чердаке дома устанавливают накопительный бак, наполняют его водой из любого источника с помощью электронасоса, предусматривая разрыв цепи электропитания поплавковым выключателем, установленным на стенке накопительной емкости.

Недостатком способа сбора жидкости в накопительную емкость является неудобство ее размещения на чердаке, а также низкий напор без мембраны при малой высоте расположения (1 бар на 10 метров вертикального водного столба), не всегда достаточный для комфортного водопотребления.

Альтернатива данному варианту – использование накопительного гидробака большой емкости. Его можно разместить в любом месте дома и даже в подвале, а элементом, управляющим электронасосом, служит реле давления. В этом случае подобранный гидробак обеспечит значительно больший напор воды во внутреннем водопроводе по сравнению с накопительной емкостью на чердаке

Его второе немаловажное преимущество – нахождение внизу, благодаря этому подключаемый трубопровод не будет портить дизайн и эстетичный вид дома в отличие от накопительного бака, к которому придется протягивать линию по верху

Рис. 13 Схема монтажа гидроаккумулятора в системе со скважинным насосом

Забор воды из скважины

Технология подключения гидроаккумулятора к магистрали автономного водоснабжения с подачей воды из скважины была рассмотрена выше, в этом случае гидроаккумулятор обычно используют в составе насосной станции или размещает его отдельно, рядом со скважинным насосом. Бак также может находиться в доме, намного реже его помещают на поверхности в отдельной пристройке.

Забор воды из емкости

Не всегда водозабор производят для бытовых нужд и питья, нередко вода нужна в хозяйстве для полива огородов, автомоек, наполнения бассейнов или рукотворных прудов. В этом случае ее чистота не играет большой роли, и она может быть взята из различного вида источников или емкостей – озер, прудов, крыниц, бочек для сбора дождевых осадков. Использование поверхностных насосов при этом требует постоянного надзора, поэтому рационально применять для водосбора автоматически отключаемые насосные станции, в состав которых обязательно входит горизонтальный гидробак. Прибор предотвратит нежелательные гидравлические удары и обеспечит работу отключающей автоматики от реле давления, если оно не подходит, его отсоединяют от питания, меняют на реле сухого хода или на входе напорной трубы ставят переходник с реле протока.

Рис. 14 Схемы насосных станций для дома

Фильтр

Фильтр сетчатый  – элемент трубопроводной обвязки, задерживающий загрязнения в рабочей среде (рисунок 9).

Рисунок 9. Фильтр сетчатый

Для чего нужен фильтр

Для предотвращения попадания загрязнений в элементы системы, применяется сетчатый фильтр для грубой очистки охлаждающей жидкости.

Очистка происходит за счет прохождения рабочей среды через установленную в корпусе фильтра сетки. В зависимости от типа и диаметра ячеек, фильтр может задерживать частицы от 50 до 500 мкм.

Для определения засорения сетки устанавливаются манометры до и после фильтра

Монтаж фильтра выполняют перед насосом с учетом движения рабочей среды, которое должно совпадать с направлением стрелки, указанной на корпусе. Дренажное отверстие направляется вниз для полного опорожнения фильтра при обслуживании или ремонте.

Особенно важным является точный выбор фильтрующего элемента, от которого зависит корректность работы насоса с соответствующей производительностью.

Пример подбора фильтра

Сетчатые фильтры подбирают по проходному сечению, давлению трубопровода и требуемой пропускной способности.

Исходные данные:

• Тип крепления – фланцевый,
• Максимальное давление в системе 3 бар,
• Проходное сечение присоединяемых трубопроводов 50 мм.,
• Температура перекачивания жидкости от 4 до 40 С,
• Материал – сталь нержавеющая,
• Производительность насоса – 25м3/час,
• Рабочая среда – вода.

Алгоритм подбора фильтра:

Для выбора сетчатого фильтра обратимся к каталогу марки Danfoss (рисунок 10), данный производитель предлагает два типа моделей FVF на давление 16 бар и 25 бар,  в нашем случае система рассчитана на давление 3 бар, поэтому выбираем ближайшую с запасом прочности по давлению (16 бар) модель FVF 065B7745.  Данный выбор удовлетворяет условиям исходных данных.

Рисунок 10. Каталог дисковых затворов Danfoss

При высоком перепаде давления на фильтре циркуляционный насос будет работать со  сниженной производительностью и напором, а в некоторых случаях будет останавливаться по защите датчика сухого хода.

При расчете и подборе фильтра для насоса требуется учитывать сопротивления чистого фильтра определяемого по формуле:

\

бар, где

G – расчетный расход жидкости в м3/ч,

К_vs  – условная пропускная способность фильтра в м3/ч.

Затворы (краны, задвижки)

Затвор дисковый – трубопроводная арматура у которой запирающий элемент выполнен в форме диска, вращающийся вокруг оси (рисунок 6).

Рисунок 6. Затвор дисковый

Для чего нужен затвор дисковый

В системах холодоснабжения для перекрытия потоков жидкости широкое распространение получили дисковые затворы, благодаря их преимуществу перед задвижками – меньшие габаритные размеры, они легче и дешевле. В дисковых затворах  перекрытие потока происходит за счет перемещения затвора в форме диска.

Затворы такого типа относят к запорно-регулирующей арматуре. Вращением рукоятки таких устройств можно менять объем проходящей жидкости или полностью останавливать поток.  Устанавливают такие устройства на входе и выходе из каждого насоса или гидромодуля, с учетом что положение затвора может быть вертикальными и горизонтальным с любым направлением потока рабочей среды.

Подбор дискового затвора

Исходные данные:

• Тип крепления – межфланцевый,
• Максимальное давление в системе 3 бар,
• Проходное сечение присоединяемых трубопроводов 50 мм.,
• Температура перекачивания жидкости от 4 до 40 С,
• Материал – сталь нержавеющая,
• Класс герметичности – А по ГОСТ 9544-2015,
• Рабочая среда – вода.

Алгоритм подбора дискового затвора:

Перед выбором укажем, что диаметр затвора принимается равным проходному сечению трубопровода.

Учитывая исходные данные, рассмотрим каталог марки Danfoss (рисунок 7). Ближайшая модель по давлению и подходящая по условному проходу VFY 065В7410.

Рисунок 7. Каталог дисковых затворов Danfoss

Дополнительное преимущество дисковых затворов и данной модели заключается в возможности регулирования расхода жидкости, который можно настроить в зависимости от поворота рукоятки затвора (рисунок 8).

Рисунок 8. Диаграмма пропускной способности дисковых затворов Danfoss

Крепления для стены

Стандартные наборы для крепления расширительных баков к стене выдерживают вес до 50 кг. Они включают кронштейн или скобу, стальные хомуты, пластиковые дюбеля и стальные шурупы. Если нет возможности приобрести готовый комплект, детали для монтажа покупают и по отдельности.

Определившись с местом расположения, и убедившись, что стена выдержит вес устройства, приступают к крепежу. Для начала отмечают карандашом будущие отверстия для кронштейна. Затем берут сверло (8 мм) и сверлят углубления для дюбелей. Дюбеля забивают в отверстия и крепят скобу с помощью шурупов. В специальные отверстия кронштейна продевают стальные хомуты и фиксируют бак.

Преимущества и недостатки коллекторной системы водоснабжения

Прежде чем купить коллекторы, нужно проанализировать их основные преимущества. Они заключаются в следующем:

• нормализация уровня давление в трубопроводах;
• обеспечение параллельного снабжения водой нескольких пользователей;
• предотвращение возникновения гидроударов;
• практически полное предотвращение уменьшения напора воды;
• возможность отключение сантехнических приборов, сохранив водоснабжения других приспособлений.

Коллектор водоснабжения можно установить не только в доме, но в разнообразные общественных заведениях. К их недостаткам специалисты относят такие особенности, как:

• значительная стоимость самого устройства и большого количества трубопроводов;
• потребность скрытой прокладки труб, так как большое их количество на стене в ванной или же кухне – это излишество.

Несмотря на определенные недостатки, все же коллекторы пользуются соответствующей популярностью. Чаще всего их монтируют при осуществлении капитального ремонта в помещениях здания. Это может быть как жилое, так и общественное сооружение.

Популярные производители баков

1. Баки Wester для отопления признаны одними из лучших в России для домашнего использования. Отечественный производитель выпускает вертикальные и горизонтальные модели в расчете на объем от 8 до 500 л. У них резина сделана из особо прочного термостойкого материала, выдерживающего нагревание до 100 °C. Плюс к тому, расширительный бак комплектуется сменной мембранной, что увеличивает срок эксплуатации. Корпус изготовлен из прочной стали. Наиболее тяжелые бочки оснащены опорами. Гарантия распространяется на 3 года. Цена Wester WRV 80,наиболее востребованной модели, — около 2 500 рублей.

2. Следующая интересная марка – Reflex германского производителя. Отличается высокой прочностью и продолжительным сроком эксплуатации – до 12 лет. Расширительный бак Reflex для отопления любой модели изготовлен по знаменитой технологии династии Крупп, прославившиеся высококачественной сталью.

Объемы – самые различные: от 8 до 1 000 л. Бак оснащен сменной мембраной, рассчитанной температуру до 70 °C. Стоимость этой линейки от 1 520 рублей.

3. Очень часто встречается в продаже серия китайского производителя Zilmet CAL-PRO. На рынке предлагаются баки с емкостью от 4 до 900 л. Их корпус, сделанный из углеродистой стали, либо окольцован, либо соединен сваркой. Мембрана изготовлена из синтетического каучука. Прибор может работать при температуре от – 10 до 100 °C.

Стоимость мембранной расширительной емкости серии CAL-PRO для отопления начинается от 1 170.

Как выбрать для дома

При нагревании до 70-90 °C вся вода увеличивается в объеме на 4-5 %. Без буфера она создает высокое давление в трубах, из-за которого они могут лопнуть. Поэтому правильный выбор мембранного бака для отопительной системы очень важен. Его следует делать исходя из того, что расширитель должен взять на себя весь лишний объем жидкости. Поэтому перед покупкой необходимо верно рассчитать это количество, а ещё лучше проконсультироваться у проектировщиков.

Также желательно следить, чтобы бак был изготовлен из высококачественных материалов, иначе он просто не выдержит нагрузок.

Очень часто неопытные или недобросовестные продавцы-консультанты пытаются продать клиентам устройства, предназначенные для водоснабжения вместо требуемых, полагая, что разницы между ними практически нет, разве что в цвете (синий и красный). На самом деле, гидроаккумуляторы применяются в системах отопления разве что по недосмотру. В этом случае, так как их резина не предназначена для того, чтобы выдерживать нагревание, они быстро выходят из строя.

Краткая инструкция по установке своими руками

1. Для начала необходимо определиться с расположением прибора. По инструкции расширительный бак можно устанавливать в любом месте системы отопления, но во избежание резких скачков давления лучше поместить его сразу за циркулярным насосом.
2. Ставить прибор надо так, чтобы оставался доступ к воздушному клапану, сливному крану, запорной арматуре и другим важным деталям.
3. Во время монтажа в помещении должно быть не ниже 0 °C. Предохранительный клапан необходимо ставить по ходу течения.
4. В самой установке нет ничего сложного, надо лишь следовать инструкции и использовать надлежащие инструменты, в частности ключ для металлопластиковых труб и разъемов. Патрубок должен совпадать с трубопроводом.
5. Баки с большой емкостью необходимо крепить на дополнительные кронштейны. Для этого сначала размечают место, затем сверлят отверстие и прикрепляют подвесы анкерными болтами.
6. После того, как оборудование закреплено, к нему подводят трубу так, чтобы она не мешала и не оказывала давление на бак.
7. Затем монтируется редуктор давления, он должен быть установлен после счетчика.
8. Если все сделано верно, можно приступать к наладке – закачать воздух и воду, наблюдая за давлением. Когда оно будет уравновешено, можно начинать включать отопление.
9. Монтаж бака в многокотельной системе лучше доверить специалистам, которые прошли тестирование и получили соответствующую лицензию.

Цены по Москве

Купить мембранный расширительный бачок можно по ориентировочной стоимости, указанной в таблице.

Марка	Стоимость, рубли
Объем, л	8	12	18	24	35	50	80	100	150	200	300	500
Wester	790	860	900	1 000	1 650	1 900	2 500	3 500	5 200	9 500	11 500	18 100
Объем, л	8	12	18	25	33	60	80	100	140	200	300	500
Reflex	1 520	1 600	1 980	2 300	3 070	4 900	5 900	6 700	9 060	10 860	15 000	23 000
Объем, л	8	12	18	25	35	50	80	105	150	200	250	500
Zilmet CAL-PRO	1 170	1 230	1 300	1 630	2 100	3 100	4 200	6 100	7 600	9 480	12 200	22 200

Правила монтажа систем отопления

В системах отопления применяют два коллектора – подающий и обратный. Если систему предполагается балансировать вручную, к патрубкам подающего коллектора подсоединяют регулирующую арматуру и балансировочные расходомеры, а на обратном – устанавливают запорную арматуру.

Теоретически вместо регулирующей арматуры можно применять более дешевую запорную – с ее помощью также можно изменять величину расхода среды. Но в этом случае она быстро выйдет из строя, так как не рассчитана на такой режим работы.

Коллекторная система отопления

При наличии в системе отопления термостата вместо ручных кранов на подающий коллектор устанавливают арматуру с сервоприводами. В этом случае регулировка потока теплоносителя через каждый радиатор будет осуществляться автоматически.

Подающий коллектор следует располагать выше обратного. Сами же трубы можно прокладывать как угодно.

Если в традиционной схеме подключения радиаторов подающая магистраль обязательно должна быть выше обратной, то в коллекторной их расположение не имеет никакого значения. Поэтому трубы чаще всего прокладывают внутри пола.

Что такое и для чего нужен коллектор водоснабжения

Коллектор водоснабжения – это приспособление, которое разделяет один значительный поток воды на несколько меньших. Для обеспечения при этом достаточного напора в устройстве радиус входа примерно на 20-40% больше, чем выхода.

Распределительный коллектор водоснабжения – это полая цилиндрическая конструкция, которая используется для корректного и одинакового распределения жидкости между различными потребителями. Данное устройство используется при параллельном разветвлении труб. Приспособление позволяет нормализовать давление, тем самым предотвращая возникновение гидроударов.

Считается, что коллекторная система намного более эффективна, нежели классическая, состоящая из стояков и тройников. Несмотря на это, стоимость такой конструкции намного выше. Именно поэтому, прежде чем отдавать предпочтение тому или иному варианту, необходимо разобраться во всех особенностях работы коллектора и правилах его монтажа.

Товары на рынке

В каталогах аксессуаров для коллекторной водопроводной системы предусмотрено большое разнообразие не только гребенок, но и их комплектующих.

• Разделители без кранов стоят гораздо дешевле. Они позволяют собрать такое устройство, которое будет максимально подходить к объекту. Такой вариант предпочтителен, так как позволяет легко заменить только вышедший из строя кран. В то время как цельная конструкция потребует полной замены.
• Устройства с запорной арматурой значительно упрощают монтаж коллектора водоснабжения. Они  упрощают сборку узла — нет необходимости в установке кранов.
• Принадлежности позволяют адаптировать систему в соответствии с пожеланиями: вентили, насосные группы, заглушки, клапаны, кронштейны, муфты, оконечники, сервоприводы, штуцеры.
• Отдельно продаются коллекторные шкафы, которые монтируются в стену и обеспечивают эстетичный внешний вид, а также доступ к инженерному узлу.

Устройство коллектора и принцип действия

Непосредственная функция коллектора в системе водоснабжения — распределение одного водяного потока на несколько одинаковых по давлению потоков.

В продаже есть гребенки с двумя, тремя и четырьмя выходами. При необходимости большего количества ответвлений, распределители соединяются между собой. Таким образом собирается коллектор водоснабжения на необходимое количество отводов.

Коллектор подключается непосредственно к стояку. На двух противоположных сторонах устройства предусмотрено резьбовое соединение (с одной стороны внутренняя резьба, с другой — наружная) для подключения к магистрали и соединения гребёнок между собой.

На свободный конец коллектора устанавливается заглушка или дополнительный сантехнический прибор, например, мембранный гаситель гидроударов.

Диаметр вводного отверстия на 20-40% больше, чем выходных. Например, на стандартном коллекторе, для монтажа водопровода в квартире, диаметр вводного отверстия — 3/4 дюйма, выходных — 1/2 дюйма.

1. Коллектор с вентилями. 2. Коллектор с шаровыми кранами.

На выходных отверстиях могут быть установлены как шаровые краны, так и вентиля, позволяющие не только открывать и закрывать водяной поток, но и регулировать мощность потока на этом участке.

Предохранительный клапан

Предохранительный клапан (защитный клапан) – устройство для защиты от повреждения и разрушения элементов гидравлической системы от превышения избыточного давления (рисунок 13).

Рисунок 13. Защитный клапан

Для чего нужен предохранительный клапан

В случае превышения давления в системе выше установленного открывается защитный клапан и сбрасывает избыток давления во внешнюю среду, предотвращая разрушение элементов циркуляционного контура.

Основной причиной повышения давления являются гидравлические удары. Они могут возникнуть при остановке насосов или быстром перекрытии задвижек, что в последствии прекращает перемещение жидкости от насоса, которая начинает двигаться в обратном направлении и происходит удар перед обратным клапаном или задвижкой.

В корпусе клапана установлено запирающее устройство – затвор, которое прижимается пружиной к проходу жидкости. При нормальном давлении в системе клапан закрыт, в случае превышения давления пружина отжимается поднимая затвор и открывая доступ жидкости к выходу из клапана.

Такое устройство рекомендуется устанавливать на линии в расширительный бак (рисунок 1).

Пример подбора предохранительного клапана

Исходные данные:

• Тип крепления – фланцевый,
• Максимальное давление в системе 3,0 бар,
• Проходное сечение присоединяемых трубопроводов 50 мм.,
• Материал – сталь нержавеющая,
• Рабочая среда – вода.

Алгоритм подбора предохранительного клапана:

В системах циркуляции холодоносителя используется упрощенная схема выбора предохранительного клапана основанная на требуемом давлении открытия, которое рассчитывается исходя из следующих условий:

• При давлении в системе до Р_с≤2,5 бар – открытие клапана Р_с+15%,
• При давлении в системе до Р_с≥2,5 бар – открытие клапана Р_с+10%.

Используя исходные данные, находим требуемое давление настройки клапана

Р_н=3,0+0,3= 3,3 бар.

Поиск подходящей модели в каталоге марки Valtec привел к выбору клапана VT.0490 с давлением полного открытия 3,3 бар (Рисунок 12).

Рисунок 14. Каталог предохранительных клапанов Valtec

Коллекторы без кранов

Не всегда в доме или квартире требуется регулирование потока воды в трубах, идущих от распределения воды до сантехнических приборов. Более того при небольшом количестве приборов не обязательно иметь возможность по отдельности отключать эти приборы.

В этом случае можно уйти от коллекторов с регулирующими вентилями, и использовать упрощенную схему коллекторного  водоснабжения, применяя коллекторы без кранов.

Главная функция таких коллекторов — выравнивание давления в распределительном водопроводе останется прежней, а вот задачи мониторинга отпадут.

Например, у вас в квартире большое количество потребителей воды: стиральная машина, водонагреватель, унитаз, кухонная мойка, душ в ванной, раковина в ванной, душ в туалете. При таком и большем количестве потребителей, последовательная (тройниковая) схема может быть не эффективна и использование нескольких приборов может быть затруднительно.

Если в квартире (доме) нормальное давление воды, то решить проблему комфортного использования могут простейшие распределительные коллекторы без кранов. Они не подходят для системы теплый пол, однако отлично справятся с задачей в водопроводе и отоплении.

Расположение водяных резервуаров

Месторасположение бака определяет тип водопроводной разводки и оборудования, которое требуется для надежной и беспрерывной работы автономной системы.

Современная накопительная емкость для водоснабжения дома и бани имеет два варианта установки – верхнее и нижнее положение.

Верхнее

Подобная схема предусматривает установку накопительной емкости на максимально допустимой высоте – террасе, втором этаже, чердаке, на кровле или под потолком. Высота расположения пропорциональна силе напора – на каждые 10 метров добавляется по 1 бару давления.

При эксплуатации гидроаккумулятора в зимний период, устройство дополнительно утепляется.

Верхнее расположение обеспечивает лучший забор воды даже без использования насосной станции, а также простую и безопасную эксплуатацию емкости.

Нижнее

Такой способ установки накопительного резервуара предусматривает рациональное использование свободной площади. В этом случае для подачи воды в дом или баню требуется наличие насоса или насосной станции.

При нижнем размещении, при помощи насоса производится нагнетание воды в накопитель, в результате чего образуется особая воздушная прослойка. При достижении определенного уровня воды в резервуаре, воздух с максимальной силой выталкивает ее к заборным точкам.

Зачастую, для достижения оптимального давления при подаче воды, применяется погружной дренажный насос с поплавком, установленный внутри бака.

Если резервуар для воды нижнего размещения планируется использовать в зимний период, тогда он должен быть заглублен в почву на глубину ниже уровня ее промерзания.

Дополнительно предусматривается надежное утепление. При установке летней системы водоснабжения, накопитель может располагаться на глубину до 45 см от верхнего уровня почвы.

Вывод специалистов, цены

Создать в доме нормально действующую и удобную систему в управлении можно только путем правильного выбранного насоса

Рекомендуется, кроме рабочих характеристик, также брать во внимание и материал изготовления насоса, чтобы он работал более длительный период

Также, современный насос для циркуляции воды снабжается автоматической системой контроля. Ее наличие будет повышать стоимость изделия, но это дает большое преимущество покупателю.

Датчики и контроллеры в системе водопровода – это не только эргономика и удобство, но и увеличение уровня безопасности оборудования.

Купить циркуляционный насос для водоснабжения можно от 2000 р. — 10000 р.