Аккумуляторы в системах горячего водоснабжения
Назначение аккумуляторов — устранение или сглаживание эксплуатационного противоречия между неравномерным режимом потребления воды и предпочтительным для тепловой сети равномерным режимом подачи теплоты на ГВ.
Выше баки-аккумуляторы уже неоднократно упоминались в сложившейся классификации систем горячего водоснабжения. По месту расположения баки различают верхние и нижние, по конструкции — открытые и закрытые. В закрытых баках сохраняется напор водопровода, а в открытых он полностью теряется. Но открытый бак более безопасен, так как не является сосудом под давлением. Кроме того по режиму работы различают баки: с переменной температурой и постоянным объемом (t h 
сonst; V = сonst); и, соответственно, с постоянной температурой и переменным объемом (t h = сonst; V сonst). Кроме того, бак может быть только аккумулятором (рис.18), а может одновременно служить емкостным водонагревателем (рис.1.19).
 |
 |
Некоторые из указанных режимов допускают трактовку. Так, в варианте рис.1.18-в при шаровом клапане циркуляция не может быть организована и при отсутствии водоразбора вода в баке остывает (t h сonst) в зависимости от качества тепловой изоляции бака. При автоматическом регуляторе уровня или уравнительном баке соблюдается условие t h = сonst.
В открытом баке с верхней подачей холодной воды ее перемешивание достаточно интенсивное при любом режиме водоразбора. Поэтому для этого варианта всегда характерно t h сonst. В закрытом емкостном водонагревателе (в отечественном теплотехническом обиходе он нередко ошибочно называется «бойлером») при возрастающем или равномерном водоразборе каждый последующий слой воды контактирует с теплообменником менее продолжительное время и нагревается меньше. Поэтому перемешивание слоев незначительно и соблюдается условие t h = сonst. Принцип выталкивания нагретой воды поступающей снизу холодной водой без их перемешивания используется в бытовых водонагревателях местного горячего водоснабжения (так наз. «колонках»). При незначительном или падающем водоразборе нижние слои холодной воды контактируют с теплообменником дольше и инициируют гравитационное перемешивание в объеме бака (t h сonst).
1.9-1. Определение объема баков-аккумуляторов
Требуемый объем бака-аккумулятора удобно определять по интегральному графику расхода воды. Он, в свою очередь, строится с использованием суточного графика, базирующегося на среднестатистических данных по расходу воды для данного типа потребителей. Суточный график представляет собой гистограмму (столбчатую диаграмму) и может строится как в тепловых единицах, так и непосредственно в м 3 .
Линия потребления показывает потребление теплоты или воды нарастающим итогом к текущему моменту времени. Характеристикой текущего расхода теплоты является tg угла наклона лини потребления к горизонтали.
Линия подачи показывает количество теплоты подаваемой со средним часовым расходом, то есть равномерно (наиболее предпочтительно для источника теплоты и тепловой сети).
Линия подачи не может пересекать линию потребления, поскольку это означает недоподачу расчетного количества теплоты в данный момент. Если такое происходит по характеристикам потребителя, то линия подачи поднимается параллельно до касания наиболее высокой точки линии потребления. Очевидно, что разница между линией потребления и выше лежащей линией подачи представляет собой количество теплоты, накапливаемое к данному моменту в баке. Тогда Аmax не что иное, как требуемая тепловая емкость бака-аккумулятора. Если график строится в единицах расхода воды, то интегральный график дает непосредственно требуемый объем бака в м 3 . Если линия потребления переносилась по указанным причинам, то имеющаяся на 24 часа
 |
 |
разность Аост — это остаток в баке-аккумуляторе, который будет расходоваться с начала новых суток.
При построении в тепловых единицах и при работе в режиме t h = сonst; Vconst
, м 3
При работе в режиме t h сonst; V = сonst
, м 3
По формуле СНиПа
где Т -продолжительность расчетного периода (сутки, смена), час;
j — относительная величина аккумулирующего объема, определяемая по формулам СНиПа или по [1, Прилож. 7,8], в зависимости от коэффициента часовой неравномерности потребления теплоты
и коэффициента часовой неравномерности подачи теплоты
,
где 
— расчетная мощность водонагревателя системы ГВ
1.9-2. Основные правила установки и обвязки баков
Логична и экономически оправдана установка баков-аккумуляторов в системах ГВ с кратковременным сосредоточенным расходом воды. Это, как правило, системы бытового ГВ на промпредприятиях, где основная доля суточного расхода приходится на время окончания смен.
В системах с непосредственным водоразбором не рекомендуется устраивать баки открытого типа. Исключение составляют случаи, когда необходим большой запас воды (бани, душевые, прачечные).
Для обеспечения возможности ремонта количество баков принимается не менее двух по 50% требуемого объема. Баки устанавливаются в освещаемом помещении с положительной температурой высотой ³2,2м с возможностью свободного доступа для осмотра всей поверхности. Для этого между баком и строительными конструкциями предусматривается проход не менее 0,7 м, а со стороны поплавкового клапана — не менее 1,0 м. От поддона до дна бака должно быть не менее 0,5 м, а от верха бака до перекрытия — не менее 0,6 м. Бак теплоизолируется.
Наиболее сложна обвязка открытого бака (рис. 1.22). Сам бак устанавливается над поддоном (для сбора возможных переливов). В общем случае открытый бак оборудуется следующими трубопроводами:
— спускным (для промывки, ремонта);
— отводным из поддона.
При соответствующем обосновании подающий и расходный трубопроводы разрешается объединять с установкой на расходном обратного клапана.
Источник
Аккумуляторный бак для водоснабжения: 3 способа применения
Автономное водоснабжение с аккумулирующим баком для воды
Сегодня нам с уважаемым читателем предстоит выяснить, как может использоваться водяной аккумуляторный бак в системе водоснабжения. Мы рассмотрим три метода его подключения и использующуюся при этом вспомогательную запорно-регулирующую арматуру. Итак, приступим.
Огласите весь список
Вначале давайте, извините за невольный каламбур, определимся с определениями. Под аккумулирующей емкостью для водоснабжения зачастую понимаются абсолютно разные устройства.
Вот их перечень:
| Изображение | Описание |
| Накопительная емкость для воды. Применяется для создания ее запаса на случай длительных отключений или при подаче по графику (что типично для многих садовых товариществ). Обеспечивает избыточное давление в системе водоснабжения только за счет высоты водяного столба (читай — расположения бака на чердаке дома, на крыше или на возвышении рельефа участка). | |
|
Гидроаккумулятор в системе водоснабжения частного дома | Гидроаккумулятор — мембранный бак, в котором избыточное давление обеспечивает воздушный резервуар. В отличие от жидкостей, воздух прекрасно сжимается. Задача гидроаккумулятора — сглаживать скачки давления в системе водоснабжения и увеличивать периоды простоя насоса при автономном (с подачей воды из колодца или скважины) водоснабжении. |
|
Настенный электрический бойлер | Бойлер, или накопительный водонагреватель — теплоизолированная емкость с собственным нагревателем или подключенная к внешнему источнику тепла (котлу, колонке, тепловому насосу и т.д.). Его задача — обеспечивать бесперебойную подачу горячей воды в пиках водоразбора при ограниченной мощности источника тепла. |
Теперь — подробнее о каждом решении.
Накопительная емкость
Для начала выясним, какие именно емкости можно использовать в качестве резервуаров для воды.
Устройство
В роли накопительных баков применяются:
- Стальные баки и цистерны;
- Полиэтиленовые емкости для питьевой воды;
Если емкость стоит под открытым небом, ее стенки не должны быть прозрачными. Инструкция связана с тем, что на свету вода начинает цвести — в ней интенсивно размножаются бактерии и простейшие одноклеточные водоросли.
На фото — полиэтиленовые емкости для питьевой воды
- Пластиковые и металлические бочки.
Какой объем должен иметь аккумулирующий бак для системы водоснабжения? Расчет минимально необходимой емкости предельно прост: она равна суточному потреблению воды, умноженному на максимальную продолжительность ее отключения в сутках. Так, при типичном для садовых кооперативов графике подачи воды для полива (два раза в неделю) вам необходим запас на четыре дня.
Санитарной нормой потребления воды считаются 200 литров на человека в сутки. В описанном выше сценарии для двух человек, постоянно обитающих на участке, понадобится бак в 200х2х4=1600 литров.
Расход воды некоторыми сантехническими приборами
Подключение
Как установить и подключить на водоснабжение аккумулирующие баки?
Подключение к водопроводу — проще некуда: он заводится в нижнюю часть бака через дно или боковую стенку. Из арматуры желательна лишь установка отсекающего крана, позволяющего полностью перекрыть водоснабжение.
Водопровод подключен к баку через отсекающий шаровый кран
Как своими руками врезать водопровод в стальную или пластиковую емкость:
- В случае пластиковой емкости для питьевой воды не нужно изобретать велосипед: для слива воды в нижней части бака предусмотрена штатная латунная резьба размером 1/2 — 1 дюйм в зависимости от объема;
- В прочих случаях в просверленное или вырезанное в стенке отверстие устанавливается сгон (желательно — латунный) с парой контргаек, широких нержавеющих шайб и резиновых прокладок соответствующего размера.
Латунь, в отличие от стали, прекрасно переносит длительный контакт с водой
Как автоматизировать набор воды в резервную емкость и исключить ее переполнение?
- В боковой стенке бака чуть ниже горловины сверлится отверстие;
Если у вас нет сверла нужного диаметра, просверлите стенку тем, что есть, и расширьте отверстие до нужного размера шарошкой по металлу (в случае стальной емкости) или острым ножом (если речь идет о пластиковой бочке).
- В отверстие устанавливается заливной клапан от бачка унитаза. Когда уровень воды поднимется до уровня поплавка, тот самостоятельно перекроет ее подачу.
Латунный заливной клапан отвечает за автоматическое наполнение бака
Для параноиков: если накопительная емкость стоит на чердаке и вы опасаетесь затопления дома — врежьте чуть выше поплавкового клапана дренажную трубку и отведите ее в канализацию или на улицу.
Гидроаккумулятор
Гидроаккумуляторы для водоснабжения — баки, предназначенные для создания запаса воды и ее подачи с избыточным давлением. При этом гидроаккумулятор, в отличие от накопительного бака, может быть установлен в любой точке контура водоснабжения (в том числе ниже точки водоразбора).
Устройство
Как устроены мембранные баки для водоснабжения — гидроаккумуляторы?
Внутри стальной емкости находится упругая резиновая мембрана, отделяющая водяной резервуар от воздушного. Часть бака заполнена воздухом или азотом; давление в ней можно стравить или увеличить с помощью обычного велосипедного насоса или автомобильного компрессора через золотник.
Устройство мембранного гидроаккумулятора
Эффективный объем гидроаккумулятора (то есть запас хранящейся в нем воды) заметно отличается от его полного объема, указываемого производителем. Например, гидробаки для систем водоснабжения 100 литров вмещают лишь 30-45 литров воды в зависимости от давления в водопроводе.
Эффективная емкость гидроаккумулятора в зависимости от давлений включения и выключения насоса
Подключение
Установка гидробака систем водоснабжения возможна в любой их точке. Единственное ограничение — монтаж гидроаккумулятора в непосредственной близости от насоса (менее 8 диаметров водопровода) нежелателен, поскольку возникающие при работе крыльчатки турбулентности будут вызывать непрерывную вибрацию упругой мембраны и тем самым заметно уменьшат ее ресурс.
Схема автономного водоснабжения с насосом и гидроаккумулятором
Кроме собственно гидроаккумулятора, схемы водоснабжения с гидробаком включают:
Поверхностные насосы проще в обслуживании, но могут поднять воду с глубины не больше 7-8 метров. Это ограничение вытекает непосредственно из законов физики: перепад давления в одну атмосферу (то есть между атмосферным воздухом и гипотетическим абсолютным вакуумом во всасывающем патрубке насоса) способен поднять водяной столб на высоту в 10 метров. Поскольку создаваемое крыльчаткой разрежение не дотягивает до вакуума, фактический результат несколько меньше теоретически возможного.
Расчет высоты водяного столба при перепаде давлений в одну атмосферу
- Обратный клапан. Он монтируется в нижней точке водозабора (на всасывающем патрубке поверхностного насоса или непосредственно на погружном насосе). Задача клапана — перекрыть воде путь из водопровода;
- Реле управления насосом с датчиком давления. При расходе воды (и связанном с ним падении давления в гидроаккумуляторе и в водопроводе в целом) реле включает насос, а при достижении давлением заданного уровня (обычно 3-5 атмосфер) — выключает.
Электронный блок управления погружным скважинным насосом
Бойлер
Горячее водоснабжение с баком — аккумулятором позволяет сгладить пики потребления воды и ограничить мощность нагрева, тем самым снизив нагрузку на энергосеть или другой источник тепла. Как устроен накопительный водонагреватель?
Узнать больше о том, где и как выполняется установка гидробака для водоснабжения, вам поможет видео в этой статье.
Устройство
Бак изготавливается из нержавеющей стали или, что бывает куда чаще, из более дешевой черной стали с антикоррозионным покрытием — эмалевым или стеклокерамическим.
Максимальная надежность: бак изготовлен из нержавейки
Подача холодной и отбор горячей воды реализован просто и остроумно: приточный патрубок открывается в нижнюю часть емкости, а отбирающий нагретую воду — в верхнюю. Поскольку горячая вода вытесняется именно вверх, температура на выходе бойлера начинает падать только при опустошении большей части его объема.
За нагрев воды отвечают:
- В электрическом бойлере — один или несколько ТЭНов (трубчатых электрических нагревателей) с термостатом, выключающим питание при достижении заданной температуры;
Любопытно: ТЭН может быть мокрым (контактирующим с водой) и сухим (помещенным в герметичную колбу). Сухой ТЭН не страдает от образования накипи и не требует для замены слива воды из бойлера, зато в среднем менее долговечен из-за более высокой эксплуатационной температуры.
Замена сухого ТЭНа электрического бойлера
- В бойлере косвенного нагрева — теплообменник, через который циркулирует теплоноситель.
Устройство бойлера косвенного нагрева
Подключение
Как подключить накопительный бак для горячей воды:
- Бойлер подключается между водопроводами холодного и горячего водоснабжения;
Схема подключения к водопроводу резервного электрического бойлера
- Электрический прибор запитывается от обычной розетки с заземлением: потребляемая мощность накопительного водонагревателя не превышает 2,4 — 3 КВт, а у младших моделей и вовсе укладывается в 1,3 — 1,5 киловатта;
- Теплообменник бойлера косвенного нагрева разрывает розлив системы отопления или собственный контур с теплоносителем. Непрерывную циркуляцию в нем обеспечивает циркуляционный насос.
Бойлер косвенного нагрева в контуре отопления с твердотопливным котлом
Из обвязки бойлеру необходимы:
- Обратный клапан. Он не дает нагретой воде сливаться из бака при отключении холодного водоснабжения;
Устройство пружинного обратного клапана
- Предохранительный клапан. Его функция — сброс давления при его опасном увеличении внутри бака. Дело в том, что при нагреве в полном соответствии с законами физики вода расширяется; поскольку это происходит в замкнутом объеме, ограниченном баком, водопроводом ГВС и обратным клапаном, давление растет очень быстро.
Устройство предохранительного клапана: при достижении критического давления вода сжимает удерживающую клапан пружину и сбрасывается в дренаж
Любопытно: как правило, оба элемента обвязки объединяются в единственном устройстве, которое продается под названием «группа безопасности бойлера». Группа безопасности монтируется на входном патрубке накопительного водонагревателя.
Группа безопасности бойлера
Заключение
Надеемся, что нам удалось удовлетворить любознательность читателя. Успехов!
Источник