Hydroakumulátor: účel, nastavení, volba objemu.

Hydraulický akumulátor (expanzní membránová nádrž) slouží k udržení tlaku v tlakovém vodovodním systému a ve spojení s tlakovým spínačem umožňuje vytvořit automatickou stanici na bázi ponorného nebo povrchového čerpadla. Hlavním účelem hydraulického akumulátoru v systému je udržovat a plynule měnit tlak kapaliny v systému.

Další funkce prováděné hydraulickým akumulátorem jsou následující:

• Ochrana proti vodnímu rázu (změny tlaku kapaliny způsobené okamžitou změnou její rychlosti)
• Zajištění minimální dodávky vody
• Omezení přerušovaného spouštění čerpadla

Je to tedy hydraulický akumulátor, který umožňuje použití tlakového spínače a automatizaci procesu dodávky vody. Bez hydraulického akumulátoru nemůže relé správně fungovat, protože okamžitá změna tlaku v systému (v okamžiku otevření kohoutku, odpojení nebo připojení nových spotřebičů, zapnutí nebo vypnutí čerpadla atd.) by způsobila, že relé neustále fungovat. A to zase vede k nestabilitě napájení, přehřátí nebo poruše elektromotoru a poruše relé.

Protože voda je prakticky nestlačitelná, zapnutí čerpadla v systému s tlakovým relé, ale bez hydraulického akumulátoru, by způsobilo okamžitý nárůst tlaku v systému a relé by na to okamžitě reagovalo a čerpadlo by vypnulo. Na druhou stranu při otevření kohoutku by okamžitě poklesl tlak a relé by zareagovalo a zapnulo čerpadlo.

Koeficient stlačitelnosti vody = 5 x 10^10 1/ Pa. Tito. Zvýšení tlaku vody (tlaku vytvářeného čerpadlem) prakticky nezpůsobí změnu jejího objemu (jedná se o setiny procenta). Proto by se tlak v systému měnil vysokou rychlostí, což by způsobilo neustálou činnost relé.

Je třeba jasně chápat, že hydraulický akumulátor nevytváří žádný tlak a nečerpá vodu samotnému spotřebiteli – to vše provádí čerpadlo. Udržuje pouze tlak kapaliny, který v ní vytváří čerpadlo, a dodává vodu v tu chvíli, kdy je kohoutek spotřebitele otevřený a čerpadlo není zapnuté. Například otázka „Jaký objem hydraulického akumulátoru potřebuji, když mám dvě sprchy?“ ne zcela správně. Protože při použití sprchy (jedna nebo dvě) dodává hydroakumulátor vodu pouze do zapnutí čerpadla a poté po zbývající dobu používání dodává vodu pouze čerpadlo. A zastaví se až poté, co se zavřou všechny kohouty a tlak v nádrži stoupne na vypínací tlak.

Někdy se stává, že se čerpadlo vypne, i když spotřebitelé spotřebovávají vodu. Tento provozní režim je však nežádoucí (protože po krátké době se čerpadlo bude muset znovu zapnout) a naznačuje, že výběr čerpadla a/nebo nastavení celého systému jsou nesprávné (ve většině takových případů je nutné změnit nastavení tlakového spínače).

Jakýkoli hydraulický akumulátor je membránou rozdělen na dvě dutiny: vzduch a vodu. Přiváděním vody pod tlakem do vodní dutiny nádrže se membrána roztahuje a stlačuje vzduch ve vzduchové dutině. Membrána je tedy vyvážena tlakem na obou stranách (P1V1 = P2V2). Tlak se bude zvyšovat, dokud se čerpadlo nevypne při nastavení tlakového spínače (tlak na uzavření čerpadla). V okamžiku, kdy začne proudit voda, vzduch tlačí na membránu a tím vytlačuje vodu z akumulátoru. Tlak vody pomalu klesá a po dosažení aktivačního tlaku čerpadla relé sepne kontakty a čerpadlo se spustí. Toto je schematický diagram automatického provozu čerpadla spolu s hydraulickým akumulátorem a tlakovým spínačem.

Jaký by měl být tlak vzduchu ve vzduchové dutině akumulátoru?

Tlak ve vzduchové dutině hydraulického akumulátoru by měl být o 10 % nižší než aktivační tlak čerpadla.

Navíc tlak vzduchu je třeba měřit pouze s nádrží odpojenou od systému (bez tlaku vody). Tlak vzduchu je nutné pravidelně monitorovat a v případě potřeby vrátit do normálu, čímž se výrazně prodlouží životnost membrány. Za stejným účelem se nedoporučuje příliš velký tlakový rozdíl mezi zapnutím a vypnutím čerpadla. Optimální rozdíl je 1,0-1,5 atm. Větší rozdíly membránu více natahují (zatěžují) a tím snižují její životnost a navíc velké tlakové rozdíly nejsou pohodlné při použití vody.

Hydraulické akumulátory se doporučuje instalovat v místech, která nejsou vystavena zaplavení as nízkou vlhkostí. V tomto případě příruba akumulátoru vydrží mnohem déle. Vzhledem k tomu, že nádrž nenese žádné zatížení, není potřeba další upevnění. Hydraulický akumulátor lze jednoduše nainstalovat na podlahu na standardní podpěry.

Při výběru konkrétní značky hydraulického akumulátoru byste měli věnovat pozornost materiálu membrány, dostupnosti certifikátů a sanitárních a hygienických certifikátů osvědčujících, že je hydraulický akumulátor určen pro použití v systémech pitné vody. Je také dobré se ujistit, že máte náhradní membrány a příruby, abyste v případě problémů nemuseli kupovat úplně novou nádrž.

Maximální tlak, pro který je akumulátor dimenzován, by neměl být nižší než maximální možný tlak v systému (například při poruše tlakového spínače). To je důvod, proč je většina nádrží navržena pro tlak 10 barů.

Často vyvstává otázka, kolik vody je v akumulátoru?

Pokud například vypadne proud, kolik litrů vody lze použít?

Tato hodnota závisí na nastavení tlakového spínače. Jak asi tušíte, čím vyšší je tlakový rozdíl mezi zapnutím a vypnutím čerpadla, tím více vody vnikne do akumulátoru, nicméně tento rozdíl je nutné z výše uvedených důvodů omezit.

Jako příklad uvádíme tabulku plnicí kapacity hydraulických akumulátorů.

Podle této tabulky ve 200litrovém hydraulickém akumulátoru s následujícím nastavením tlakového spínače:
Aktivace čerpadla – 1,5 bar
Vypnutí čerpadla – 3,0 bar
Tlak vzduchu – 1,3 bar

Zásoba vody bude 69 litrů, což je přibližně třetina celkového objemu.

Na závěr pár slov o požadovaném objemu hydraulického akumulátoru.

Minimální doporučený objem se vypočítá podle následujícího vzorce:

A_max — odhadovaný maximální průtok vody (litr/min)
K – koeficient v závislosti na výkonu motoru čerpadla (viz tabulka níže)
P_max — vypínací tlak čerpadla, bar
P_min — tlak aktivace čerpadla, bar
P_vzduch — tlak ve vzduchové dutině hydraulického akumulátoru, bar

Zvolíme minimální požadovaný objem hydraulického akumulátoru pro vodovodní systém na bázi čerpadla Aquarius BTsPE 0,5-50 U s následujícím nastavením:

P_max = 3,0 bar
P_min = 1,8 bar
P_vzduch = 1,6 bar
А_max = 2,1 m³/h (35 l/min)
K = 0,25 (protože výkon čerpadla je v rozsahu 0,55–1,5 kW)

Vybíráme další nejbližší objem hydraulického akumulátoru – 35 litrů.

Všimněte si, že objem nádrže 24-50 litrů je ve výborné shodě s jinými metodami výpočtu hydraulických akumulátorů pro domácí vodovodní systémy a empirickými doporučeními různých výrobců čerpací techniky.

Větší objem je vhodné zvolit při častých výpadcích proudu, ale je třeba pamatovat na to, že v každém případě voda naplní přibližně třetinu celkového objemu (viz tabulka obsazenosti výše). A samozřejmě, čím výkonnější čerpadlo je v systému instalováno (relevantní pro čerpadla s výkonem 1,1 kW a vyšším), tím větší velikost hydraulického akumulátoru by měla být upřednostňována, čímž se sníží počet opakovaných krátkodobých startuje a prodlužuje životnost motoru čerpadla.

Při nákupu velkoobjemových hydraulických akumulátorů si musíte uvědomit, že vodu je nutné používat pravidelně, protože při delší nečinnosti se její kvalita začíná zhoršovat. Využít veškerou vodu z hydraulického akumulátoru o objemu 24 nebo 50 litrů je totiž mnohem jednodušší a rychlejší než ze 100 nebo 200 litrového.

Modely a ceny hydraulických akumulátorů naleznete v sekci „Příslušenství čerpadel“.