Ekspanzijska posuda za vodoopskrbu: odabir, konstrukcija, ugradnja i priključivanje

Autonomni vodovod, koji samostalno dovodi vodu do točaka potrošnje poput gradskog stana, odavno je prestao biti čudo. To je norma seoskog života, koju jednostavno treba pravilno projektirati, sastaviti i opremiti opremom koja može pokretati i zaustavljati sustav prema korištenju slavina.

Stabilan rad neovisne mreže osigurat će ekspanzijska posuda za vodoopskrbu. Ona će zaštititi od hidrauličkih udara, značajno produžiti radni vijek crpne opreme, jamčiti redovito punjenje sustava vodom i osloboditi potrebe za nošenjem vode u kantama.

Drago nam je upoznati vas sa značajkama uređaja i principom rada hidroakumulatora. Kod nas su skrupulozno opisana pravila odabira membranske posude, specifičnosti montaže i priključka. Predložene informacije dopunili smo korisnim ilustracijama, shemama i video vodičima.

Karakteristike zatvorenih ekspanzijskih posuda

Hidrobak (ili hidroakumulator, ekspanzijska posuda) — to je metalna hermetička posuda koja služi za održavanje stabilnog tlaka u vodovodu i stvaranje rezervi vode različitih volumena.

Na prvi pogled, odabir i instalacija ovog uređaja ne bi trebala izazvati poteškoće — u bilo kojoj internetskoj trgovini možete vidjeti mnogo modela koji se samo malo razlikuju po obliku i volumenu, ali se bitno ne razlikuju po svojoj funkcionalnosti.

To uopće nije tako. U uređaju ekspanzijske posude i principu njezina rada ima mnogo nijansi.

Značajke uređaja i konstrukcije

Različiti modeli ekspanzijskih spremnika mogu imati ograničenja u načinu korištenja – neki su namijenjeni samo za rad s tehnološkom vodom, dok se drugi mogu koristiti za pitku vodu.

Prema konstrukciji, hidroakumulatori se razlikuju:

• spremnici sa zamjenjivim gumenim mjehurom;
• posude s fiksnom membranom;
• hidrobakovi bez membrane.

S jedne strane spremnika s uklonjivom membranom (kod spremnika s donjim priključkom – na dnu) nalazi se poseban prirubnik s navojem na koji se pričvršćuje gumeni mjehur. S druge strane nalazi se ventil za napuhivanje ili ispuštanje zraka, plina. On je predviđen za priključak na običnu automobilsku pumpu.

U spremniku sa zamjenjivim gumenim mjehurom voda se pumpa u membranu, ne dodirujući metalnu površinu. Zamjena membrane vrši se odvrtanjem prirubnice koju drže vijci. U velikim posudama, radi stabilizacije punjenja, stražnja stijenka membrane dodatno se pričvršćuje na ventil.

Vijek trajanja uklonjive gumene vreće ovisi o postavkama tlaka zraka u plinskom odjeljku hidroakumulatora. Ponekad, kako bi stvorio veću zalihu vode, korisnik smanjuje količinu zraka i povećava količinu vode u vreći. To dovodi do dodira membrane sa stjenkom spremnika i uzrokuje brzo trošenje.

Unutarnji prostor spremnika s fiksnom membranom podijeljen je njome na dva odjeljka. U jednom se nalazi plin (zrak), a u drugi ulazi voda. Unutarnja površina takvog spremnika prekrivena je bojom otpornom na vlagu.

Najčešće se spremnici s fiksnom membranom koriste za sustave grijanja. Budući da je membrana element koji otkazuje mnogo brže, vijek trajanja takvog spremnika je kraći nego kod uređaja sa zamjenjivim gumenim mjehurom.

Postoje također hidrobakovi bez membrane. U njima odjeljci za vodu i zrak nisu ničim odvojeni. Princip njihovog rada također se temelji na međusobnom tlaku vode i zraka, ali pri takvoj otvorenoj interakciji dolazi do miješanja dviju tvari.

Prednost takvih uređaja je odsustvo membrane ili gumenog mjehura, koji su slaba karika u uobičajenim hidroakumulatorima.

Izvana se hidroakumulatori mogu podijeliti samo na horizontalne i vertikalne modele, ali njihovi radni parametri mogu biti vrlo različiti

Difuzija vode i zraka uzrokuje da se spremnici moraju često servisirati. Otprilike jednom po sezoni potrebno je dopumpavati zrak koji se postupno miješa s vodom. Značajno smanjenje volumena zraka, čak i pri normalnom tlaku u spremniku, uzrok je čestog uključivanja pumpe.

Hidraulički akumulatori u sustavima vodoopskrbe smanjuju vjerojatnost pojave hidrauličkih udara, štite pumpe od prečestog uključivanja, omogućuju stvaranje zalihe vode i održavanje tlaka u krugu

Princip rada hidroakumulatora

Zatvoreni hidroakumulatori za vodoopskrbu rade na sljedeći način: pumpa dovodi vodu u gumenu membranu, postupno je puneći, membrana se povećava i dolazi do kompresije zraka koji se nalazi između membrane i metalnog kućišta.

Što više vode ulazi u membranu, to više ona pritišće zrak, a ovaj pak teži istisnuti je iz spremnika. Kao rezultat, tlak u spremniku raste, što dovodi do isključivanja pumpe.

Neko vrijeme, kada u sustavu dolazi do potrošnje vode, komprimirani zrak održava tlak. On istiskuje vodu u vodovod. Kada se količina vode u membrani smanji toliko da tlak padne na donju granicu, aktivira se relej, ponovno uključujući pumpu.

U hidroakumulatoru dolazi do stalne interakcije vode i plina, odvojenih jedan od drugog gumenom membranom. Volumen tekućine unutar uređaja regulira se količinom plina (njegovim tlakom) (+)

Klasifikacija prema području primjene

Ne smiju se miješati spremnici za vodoopskrbu i za sustav grijanja, stoga je pri odabiru potrebno znati njihovu namjenu. Radi jasne identifikacije, proizvođači bojaju hidroakumulatore za grijanje u crveno, a za vodoopskrbu u plavo.

Međutim, neki se ne pridržavaju takvog označavanja, pa razlikovna značajka uređaja mogu biti sljedeći podaci:

• za vodoopskrbu maksimalna temperatura uporabe hidroakumulatora iznosi do 70 °C, dopušteni tlak može doseći 10 bara;
• uređaji namijenjeni za sustav grijanja mogu podnijeti temperaturu do +120 °C, radni tlak ekspanzijskog spremnika često nije viši od 1,5 bara.

Svi najvažniji parametri navedeni su na ukrasnoj kapici (pločici s oznakama) koja pokriva ventil.

Uređaj namijenjen sustavu grijanja služi kao dodatni spremnik koji omogućuje da se medij za grijanje slobodno širi prilikom zagrijavanja. Bez njega je sustav osuđen na propast.

Popis funkcija koje hidroakumulator obavlja u sustavu hladnog vodoopskrbe (HV) mnogo je širi:

• Održavanje ravnomjernog i konstantnog tlaka u vodovodu. Zahvaljujući tlaku zraka, tlak se neko vrijeme održava čak i kada je crpka isključena, sve dok ne padne na postavljeni minimum i crpka se ponovno ne uključi. Na taj se način tlak u sustavu zadržava čak i pri istodobnom korištenju nekoliko vodovodnih uređaja.
• Zaštita od habanja crpne opreme. Zalihe vode sadržane u spremniku omogućuju korištenje vodovoda neko vrijeme bez uključivanja crpke. Time se smanjuje broj aktivacija crpke po jedinici vremena i produljuje njezin radni vijek.
• Zaštita od hidrauličkih udara. Nagli skok tlaka u vodovodu pri uključivanju crpke može dosegnuti 10 i više atmosfera, što negativno utječe na sve elemente sustava. Memtranski spremnik preuzima udarac, izjednačavajući tlak.
• Stvaranje zaliha vode. Prilikom nestanka struje, sustav vodoopskrbe će, iako kratko, ipak još neko vrijeme isporučivati vodu.

Za povezivanje bojlera koriste se ekspanzijski spremnici koji mogu izdržati visoke temperature.

Materijali za hidropneumatsku opremu

Membrana ekspanzijskog spremnika izrađuje se od različitih materijala koji tijekom rada podnose različiti raspon temperatura.

U hidroakumulatorima se koriste:

• Prirodna kaučukova guma — NATURAL. Materijal može biti u kontaktu s pitkom vodom, koristi se za akumuliranje hladne vode. S vremenom može početi propuštati vodu. Podnosi temperaturu od -10 do 50 °C iznad nule.
• Sintetička butilna guma — BUTYL. Najsvestranija je, vodootporna, koristi se za stanice za vodoopskrbu, prikladna za pitku vodu. Radna temperatura može varirati od -10 do 100 °C.
• Sintetička guma od etilen-propilena — EPDM. Vodopropusnija je od prethodne, može biti u kontaktu s pitkom vodom. Raspon dopuštenih temperatura — od -10 do 100 °C.
• Guma SBR koristi se samo za tehničku vodu. Temperatura uporabe ista je kao i kod prethodnih marki.

Za organizaciju hladne vodoopskrbe potrebno je odabrati spremnike s kruškom izrađenom od gumene mase za hranu s poboljšanim elastičnim svojstvima, koja omogućuje bolje prigušivanje hidrauličkih udara i održavanje stabilnog tlaka vode u sustavu.

Kućište spremnika najčešće se izrađuje od legiranog čelika otpornog na koroziju, izvana premazanog lakom. U prodaji se također mogu naći spremnici od nehrđajućeg čelika, vrlo izdržljivi, ali skupi.

Proračun volumena posude prije odabira

U prodaju dolaze spremnici zapremine od 24 do 1000 L. Koji točno odabrati, pomoći će izračuni, čiji rezultat treba zaokružiti naviše. Pri odabiru spremnika s odvojivom membranom treba imati na umu da volumen vode zauzima 30% ukupnog volumena spremnika, odnosno u spremniku od 100 L zaliha vode bit će približno 30 L.

Tablica prikazuje odnos parametara tlaka zraka u plinskom odjeljku hidroakumulatora s postavkama releja i veličinom spremnika (+)

Osobitost malih spremnika je da često nemaju ventil za ispuštanje zraka iz gumene kruške. To može stvoriti neugodnosti tijekom rada. Veliki spremnici imaju takav ventil, te osim stvaranja veće zalihe vode, bolje održavaju stabilan tlak u sustavu.

Izračun ukupnog volumena hidrobaka za vodoopskrbu zatvorenog tipa izračunava se prema sljedećoj formuli:

Vt=K*Amax*((1+Pmax)*(1+Pmin))/(Pmax-Pmin)*(1+P_zrak),

gdje:

• Vt — ukupni volumen hidrobaka;
• Amax – maksimalna moguća potrošnja vode u minuti, litra;
• K – koeficijent (vidi tablicu), koji ovisi o snazi pumpe;
• P_max – postavke releja pri isključivanju opreme, bar;
• P_min – postavke releja pri pokretanju opreme, bar;
• P_zrak – tlak u hidrobaku (u njegovoj plinskoj šupljini), bar.

Koeficijent K može se odrediti prema sljedećoj tablici:

Tablica koeficijenta K koji ovisi o snazi pumpe za izračun ukupnog volumena hidrobaka zatvorenog tipa za vodoopskrbu

Neki proizvođači također izračunavaju volumen hidrobaka na drugi način:

Tvrtka Džileks, koja se bavi proizvodnjom široke linije opreme za sustave vodoopskrbe i grijanja, nudi još jednu formulu za brzo određivanje volumena hidrobaka

Horizontalna i vertikalna orijentacija

Izbor između vertikalnog i horizontalnog spremnika ovisi o karakteristikama prostorije. Ako je prostorija mala ili je obujam spremnika velik, kako ne bi zauzimao puno mjesta, ugrađuje se vertikalni spremnik.

Horizontalni spremnik ima manji kapacitet, može se objesiti na zid, a također može poslužiti kao potpora za ugradnju površinske pumpe. Za njegovu montažu predviđeni su posebni nosači. Veliki spremnici proizvode se samo u vertikalnoj izvedbi i postavljaju se na nogice.

Sumirajući sve gore navedeno, može se primijetiti da izbor hidroakumulatora treba napraviti između sljedećih razlikovnih svojstava:

• radni tlak;
• zemlja proizvođač;
• veći ili manji obujam;
• izmjenjiva ili ne gumena membrana;
• membrana za tehničku ili pitku vodu;
• materijal kućišta — nehrđajući ili emajlirani čelik.

Kako u budućnosti ne bi bilo poteškoća s zamjenom dijelova, bolje je odabrati najtraženije modele uređaja. Gumene kruške za njih uvijek su slobodno dostupne; ako bude potrebna hitna zamjena, neće se dugo čekati na dostavu.

Sheme priključka hidroakumulatora

Za sustav opskrbe toplom vodom ugradnja ekspanzijskog spremnika provodi se na dijelu cirkulacijskog voda, usisne linije crpke, bliže grijaču vode.

Spremnik se oprema:

• manometrom, sigurnosnim ventilom, odzračivačem zraka — sigurnosna grupa;
• zapornim ventilom s uređajem koji sprječava slučajno zatvaranje.

U vodovodnom sustavu gdje postoji oprema za grijanje vode, uređaj preuzima izvršavanje funkcija ekspanzijskog spremnika.

Shema ugradnje u sustavu PTV: 1 – hidrospremnik; 2 – sigurnosni ventil; 3 – crpna oprema; 4 – filtarski element; 5 – povratni ventil; 6 – zaporni ventil

U sustavu HLV glavno je pravilo pri ugradnji hidroakumulatora — montaža na početku spoja, bliže crpki.

U shemi priključivanja obavezno su prisutni:

• povratni i zaporni ventil;
• sigurnosna grupa.

Sheme spajanja mogu biti vrlo različite. Spojeni hidrobak normalizira rad opreme, smanjujući broj uključivanja crpke u jedinici vremena i time produžujući njezin vijek trajanja.

Shema montaže u sustavu hladne vode s bušotinom: 1 – spremnik; 2 – povratni ventil; 3 – zaporni ventil; 4 – rele za podešavanje tlaka; 5 – uređaj za upravljanje crpnom opremom; 6 – sigurnosna grupa

U shemi s potisnom crpnom stanicom jedna od crpki radi stalno. Takav sustav se ugrađuje za kuće ili zgrade s visokom potrošnjom vode. Hidrobak ovdje služi za neutralizaciju skokova tlaka, a za akumuliranje vode ugrađuje se spremnik što većeg volumena.

Izvođenje instalacije ekspanzijske posude

Prije početka rada provjerava se hidroakumulator na odsutnost oštećenja. Ugradnja uređaja provodi se u zvučno izoliranoj prostoriji, pri pozitivnoj temperaturi. Kako bi se imao pristup slavini za ispuštanje, zapornoj armaturi i sl., udaljenost od spremnika do stropne konstrukcije i zidova ostavlja se najmanje 0,6 m.

U prostoriji također treba predvidjeti mogućnost punjenja spremnika i ispuštanja vode. Pričvrsni elementi i mjesto za montažu moraju izdržati 100% ispunjenost spremnika.

Za ekspanzijske spremnike volumena do 30 litara koristi se zidni nosač, veći spremnici se ugrađuju na nogice.

Hidroakumulator ne smije biti izložen mehaničkom i statičkom opterećenju, nepoželjno je dopustiti utjecaj cijevi i agregata na njega. Spremnik se pričvršćuje na pod pomoću gumenih podložaka. Na ulazu u hidrobak ugrađuje se povratni ventil i slavina za ispuštanje.

Navedeni koraci bili su potrebni za izradu priključka hidroakumulatora, koji je izveden na površini. Za daljnje radnje potrebno je premjestiti se u keson.

Nakon završnog sastavljanja sustava preostaje provesti kontrolna ispitivanja i pokrenuti krug vodoopskrbe.

Značajke podešavanja hidroakumulatora

Ekspanzijski spremnici za vodoopskrbu dolaze u prodaju sa standardnim postavkama proizvođača – često je tlak u zračnom odjeljku već podešen na vrijednost od 1,5 bara. Dopušteni tlak uvijek je naveden na etiketi i proizvođač ne preporučuje odstupanje od zadanih parametara, osobito u smjeru povećanja.

Prije nego što pristupite podešavanju, isključite sustav s električne mreže i zatvorite zaporne ventile. Membranski spremnik potpuno ispraznite ispuštanjem vode – točan podatak o tlaku može se izmjeriti samo kad je odjeljak za vodu prazan.

Zatim očitajte tlak pomoću preciznog manometra. Za to skinite ukrasni kapak s ventila i prinesite instrument. Ako se tlak razlikuje od potrebnog, uskladite ga napuhavanjem ili ispuštanjem suvišnog zraka.

S obzirom da je proizvođač protiv odstupanja od preporučenih vrijednosti tlaka, potrebno je već u fazi projektiranja odabrati odgovarajuću opremu čiji parametri neće biti u sukobu jedni s drugima.

Pri podešavanju tlaka u plinskom odjeljku spremnika proizvođač ga puni inertnim plinom, npr. sušenim dušikom. To sprječava koroziju unutarnje površine. Stoga se korisnicima također preporučuje korištenje tehničkog dušika za povećanje tlaka.

Podešavanje tlaka posude u sustavu vodoopskrbe

Tlak u spremniku zatvorenog tipa uvijek se postavlja nešto niže (za 10%) od razine tlaka pri pokretanju pumpe. Podešavanjem tlaka u uređaju može se korigirati tlak vode. Što je manji tlak plina u hidroakumulatoru (ali ne manji od 1 bar), to će više vode moći primiti.

Tlak će pritom postati nejednak — jak kad je spremnik pun, a sve slabiji kad se prazni. Kako bi se osigurao snažan i ravnomjeran protok vode, postavlja se tlak u komori sa zrakom ili plinom u granicama od 1,5 bara.

Tlak vode u vodovodu se postavlja pomoću tlačnog prekidača. Pri podešavanju tlaka u ekspanzijskoj komori potrebno je uzeti u obzir ove vrijednosti.

Podešavanje hidroakumulatora u sklopu bojlera

Ekspanzijski spremnik koji se koristi za opskrbu toplom vodom u početku ne smije sadržavati vodu. Tlak u uređaju se postavlja na vrijednost koja je za 0,2 veća od gornjeg praga isključenja pumpe.

Na primjer, ako je tlačni prekidač podešen na isključivanje opreme pri očitanjima tlaka od 4 bara, tada se tlak u plinskom odjeljku ekspanzijskog spremnika treba postaviti na vrijednost od 4,2 bara.

Spremnik ugrađen u priključak grijača vode ne služi za održavanje tlaka. Namijenjen je kompenzaciji širenja kada se voda zagrijava. Ako se tlak u njemu postavi na nižu vrijednost, u spremniku će se stalno nalaziti voda.

Pravila održavanja hidroakumulatora

Planirani pregled ekspanzijskog spremnika sastoji se od provjere tlaka u plinskom odjeljku. Također je potrebno pregledati ventile, zapornu armaturu, odzračnik, provjeriti rad manometra i tlačnog prekidača vode. Kako bi se uvjerili u cjelovitost spremnika, provodi se vanjski pregled.

Tijekom preventivnog održavanja treba mjeriti tlak u hidrospremniku i prilagođavati ga ako je potrebno.

Unatoč svoj jednostavnosti uređaja, ekspanzijski spremnici za opskrbu vodom ipak nisu vječni i mogu se pokvariti. Tipični uzroci su puknuće membrane ili gubitak zraka kroz nastavak. Znakove kvarova moguće je prepoznati po učestalom uključivanju pumpe, pojavi buke u sustavu vodovoda. Razumijevanje principa rada hidroakumulatora prvi je korak prema ispravnom održavanju i otklanjanju kvarova.

Montaža hidroakumulatora otvorenog tipa

Uređaj otvorenog tipa sve se rjeđe koristi jer zahtijeva stalnu intervenciju korisnika u njegov rad. Otvoreni ekspanzijski spremnik je spremnik koji nije hermetički zatvoren, služi za stvaranje tlaka u vodovodu, akumulaciju vode, a također služi kao ekspanzijska komora.

Na spremnik se spajaju: slavina za ispuštanje, priključci za recirkulacijsku i dovodnu cijev, kontrolna i preljevna cijev.

Spremnik se postavlja iznad najviše sanitarne točke, na primjer, na tavanu, voda u sustav dolazi gravitacijom. Svaki metar za koji se uređaj podigne povećava tlak u vodovodu za 0,1 atmosfere.

Kako bi se automatizirao proces opskrbe vodom, spremnik se oprema plovnim prekidačem i ugrađuje automatski relej koji će uključivati i isključivati pumpu.

Spremnik se montira u prostoriji koja se ne smrzava, pokriva se poklopcem od prašine i otpadaka, a stjenke se omotaju mineralnom vunom ili drugim izolacijskim materijalom.

Takav način organizacije vodoopskrbe zahtijeva redovitu kontrolu korisnika, inače voda pri negativnim temperaturama može smrznuti (ako se prostorija ne grije). Tekućina će isparavati, pa će se morati stalno dolijevati.

Osim toga, takav spremnik je glomazan i neestetski, za njega je nužno imati tavanski prostor u kući. No glavni nedostatak uređaja je taj što spremnik nije prilagođen radu u uvjetima visokog tlaka vode u sustavu.

Zaključci i koristan video na temu

Video #1. Sve o ekspanzijskim spremnicima — klasifikacija, namjena, podešavanje i znakovi kvarova:

Video #2. Neispravan rad crpne stanice često je povezan s kvarovima hidroakumulatora:

Video #3. Nijanse odabira hidrospremnika za vodoopskrbu:

Već u fazi planiranja i razvoja vodovodnog sustava potrebno je promisliti sve bitne trenutke i izračunati sve parametre. Ako niste sigurni u nepogrešivost svojih izračuna i pravilan odabir hidrospremnika za vodoopskrbu, bolje je obratiti se stručnjacima.

Većina tvrtki koje prodaju profesionalnu opremu pružaju savjetovanje ili čak provode izračune besplatno. To će pomoći u izbjegavanju pogrešaka i nepotrebnih troškova.

Očekujemo vaše komentare s pričama o vlastitom iskustvu u korištenju ekspanzijskog spremnika, s pitanjima koja su se pojavila tijekom upoznavanja s predstavljenim informacijama. Zanimaju nas vaše primjedbe i mogući prijedlozi. Materijal možete komentirati u bloku koji se nalazi ispod.