Ekspanzijska posoda za oskrbo z vodo: izbira, sestava, namestitev in priklop

Avtonomni vodovod, ki samostojno dovaja vodo do točk odvzema, kot v mestnem stanovanju, že dolgo ni več redkost. To je norma primestnega življenja, ki jo je treba preprosto pravilno načrtovati, sestaviti in opremiti z opremo, ki lahko zažene in zaustavi sistem, ko uporabljamo pipe.

Stabilno delovanje neodvisnega omrežja zagotavlja ekspanzijska posoda za oskrbo z vodo. Zaščiti pred vodnimi udari, bistveno podaljša delovno življenjsko dobo črpalne opreme, zagotavlja redno polnjenje sistema z vodo in odpravlja potrebo po nošenju vode z vedri.

Veseli smo, da vas lahko seznanimo s posebnostmi zgradbe in načelom delovanja hidroakumulatorja. Pri nas so natančno opisana pravila izbire membranske posode, specifike montaže in priključitve. Informacije, ki smo jih predložili v pregled, smo dopolnili s koristnimi ilustracijami, shemami in video navodili.

Značilnosti zaprtih ekspanzijskih posod

Hidroposoda (ali hidroakumulator, ekspanzijska posoda) je kovinska tesna posoda, ki služi za vzdrževanje stabilnega tlaka v vodovodu in ustvarjanje zalog vode različnih prostornin.

Na prvi pogled izbira in namestitev te naprave ne bi smeli povzročiti težav — v kateri koli spletni trgovini je mogoče videti številne modele, ki se le nekoliko razlikujejo po obliki in prostornini, vendar se bistveno ne razlikujejo po svoji funkcionalnosti.

To sploh ni tako. V zgradbi ekspanzijske posode in načelu njenega delovanja je veliko odtenkov.

Posebnosti zgradbe in konstrukcije

Različni modeli ekspanzijskih posod imajo lahko omejitve glede načina uporabe – nekatere so namenjene samo za delo s tehnično vodo, druge pa se lahko uporabljajo za pitno vodo.

Po konstrukciji ločimo hidroakumulatorje:

• rezervoarje z zamenljivo vrečko;
• posode s fiksno membrano;
• hidroakumulatorje brez membrane.

Na eni strani rezervoarja z odstranljivo membrano (pri rezervoarju s spodnjim priključkom – spodaj) je posebna prirobnica z navojem, na katero je pritrjena vrečka. Na nasprotni strani je nastavek za napihovanje ali izpust zraka ali plina. Namenjen je priključitvi na običajno avtomobilsko črpalko.

V rezervoarju z zamenljivo vrečko se voda črpa v vrečko, ne da bi prišla v stik s kovinsko površino. Zamenjava vrečke poteka tako, da odvijemo prirobnico, ki jo držijo vijaki. Pri večjih posodah je za stabilizacijo polnjenja zadnja stena vrečke dodatno pritrjena na nastavek.

Življenjska doba odstranljive vrečke je odvisna od nastavitev tlaka zraka v plinskem prostoru hidroakumulatorja. Včasih uporabnik za ustvarjanje večje zaloge vode zmanjša količino zraka in poveča količino vode v vrečki. To povzroči dotik vrečke s steno rezervoarja in je vzrok za hitro obrabo.

Notranji prostor rezervoarja s fiksno membrano je z njo razdeljen na dva oddelka. V enem je plin (zrak), v drugi pa priteka voda. Notranja površina takega rezervoarja je prekrita z vodoodporno barvo.

Najpogosteje se rezervoarji s fiksno membrano uporabljajo za ogrevalne sisteme. Ker je membrana element, ki odpove veliko hitreje, je tudi življenjska doba takega rezervoarja krajša kot pri napravi z zamenljivo vrečko.

Obstajajo tudi hidroakumulatorji brez membrane. Pri njih oddelka za vodo in zrak nista ničesar ločena. Načelo njihovega delovanja prav tako temelji na medsebojnem tlaku vode in zraka, vendar pri takšnem odprtem medsebojnem delovanju prihaja do mešanja obeh snovi.

Prednost takšnih naprav je odsotnost membrane ali vrečke, ki je šibki člen v običajnih hidroakumulatorjih.

Navzven lahko ekspanzijske posode razdelimo le na horizontalne in vertikalne modele, vendar se njihovi delovni parametri lahko zelo razlikujejo.

Difuzija vode in zraka zahteva dokaj pogosto vzdrževanje posod. Približno enkrat na sezono je treba podčrpati zrak, ki se postopoma meša z vodo. Znatno zmanjšanje prostornine zraka, tudi pri normalnem tlaku v posodi, povzroči pogosto vklapljanje črpalke.

Hidravlični akumulatorji v sistemih oskrbe z vodo zmanjšujejo verjetnost pojava vodnega udara, varujejo črpalke pred preveč pogostimi vklopi, omogočajo oblikovanje zaloge vode in vzdržujejo tlak v krogu.

Načelo delovanja hidroakumulatorja

Zaprti hidrobaki za oskrbo z vodo delujejo po naslednji shemi: črpalka dovaja vodo v mehur, ga postopoma polni, membrana se povečuje in pride do stiskanja zraka, ki je med mehurjem in kovinskim ohišjem.

Več kot vode vstopa v mehur, bolj ta pritiska na zrak, ta pa si prizadeva iztisniti vodo iz posode. Posledično se v rezervoarju poveča tlak, kar povzroči izklop črpalke.

Nekaj časa, ko v sistemu prihaja do porabe vode, stisnjen zrak vzdržuje pritisk. Iztiska vodo v vodovod. Ko se količina vode v membrani zmanjša toliko, da tlak pade na spodnjo mejo, se sproži rele in ponovno vklopi črpalko.

V hidrobaku poteka stalno medsebojno delovanje vode in plina, ločenih drug od drugega z gumijasto membrano. Količina tekočine v napravi se uravnava s količino plina (njegovim tlakom) (+)

Razvrstitev po področju uporabe

Ne smemo zamenjati posod za oskrbo z vodo in za ogrevalni sistem, zato je treba pri izbiri ugotoviti njihov namen. Za jasno identifikacijo proizvajalci barvajo hidroakumulatorje za ogrevanje v rdečo, za oskrbo z vodo pa v modro.

Vendar se nekateri ne držijo takšnega označevanja, zato so lahko razlikovalne značilnosti naprav naslednji podatki:

• za oskrbo z vodo bo najvišja temperatura uporabe hidroakumulatorja do 70 °C, dovoljeni tlak lahko doseže 10 bar;
• naprave, namenjene ogrevalnemu sistemu, lahko prenesejo temperaturo do +120 °C, delovni tlak ekspanzijske posode pogosto ne presega 1,5 bar.

Vsi najpomembnejši parametri so navedeni na okrasnem pokrovčku (šildiku), ki pokriva nastavek.

Naprava, namenjena ogrevalnemu sistemu, služi kot dodatni rezervoar, ki omogoča toplotnemu nosilcu prosto širjenje pri segrevanju. Brez njega je sistem obsojen na uničenje.

Seznam funkcij, ki jih hidrobak opravlja v sistemu hladnega vodovoda (HV), je precej obsežnejši:

• Vzdrževanje enakomernega in stalnega pritiska v vodovodu. Zaradi zračnega tlaka se pritisk nekaj časa ohranja tudi, ko je črpalka izklopljena, dokler ne pade na določen minimum in se črpalka ponovno vklopi. Tako se pritisk v sistemu ohranja tudi ob sočasni uporabi več sanitarnih naprav.
• Zaščita pred obrabo črpalne opreme. Zaloge vode v posodi omogočajo nekaj časa uporabo vodovoda brez vklopa črpalke. To zmanjša število vklopov črpalke na časovno enoto in podaljša njeno življenjsko dobo.
• Zaščita pred vodnimi udari. Nenaden skok tlaka v vodovodu ob vklopu črpalke lahko doseže 10 ali več atmosfer, kar negativno vpliva na vse elemente sistema. Membranska posoda prevzame udarec in izenači tlak.
• Ustvarjanje zaloge vode. Ob izpadu električne energije bo sistem oskrbe z vodo, čeprav za kratek čas, vseeno še nekaj časa dovajal vodo.

Za vezavo grelnika vode se uporabljajo ekspanzijske posode, ki lahko prenesejo visoke temperature.

Materiali za hidropnevmatsko opremo

Membrana ekspanzijske posode je izdelana iz različnih materialov, ki med uporabo prenašajo različna temperaturna območja.

V hidroakumulatorjih se uporabljajo:

• Naravni kavčuk — NATURAL. Material lahko pride v stik s pitno vodo, uporablja se za akumuliranje hladne vode. Sčasoma lahko začne prepuščati vodo. Prenese temperature od -10 do 50 °C.
• Sintetični butilni kavčuk — BUTYL. Najbolj univerzalen, vodoodporen, uporablja se za vodovodne postaje, primeren za pitno vodo. Temperatura uporabe lahko niha od -10 do 100 °C.
• Sintetični kavčuk iz etilen-propilena — EPDM. Bolj prepusten za vodo kot prejšnji, lahko pride v stik s pitno vodo. Razpon dovoljenih temperatur je od -10 do 100 °C.
• Kavčuk SBR se uporablja le za tehnično vodo. Temperatura uporabe je enaka kot pri prejšnjih vrstah.

Za organizacijo hladnega vodovoda je treba izbrati posode s hruško, izdelano iz živilskega kavčuka z izboljšanimi elastičnimi lastnostmi, ki bo omogočala boljše blaženje vodnih udarov in vzdrževanje stabilnega pritiska vode v sistemu.

Telo posode je najpogosteje izdelano iz legiranega jekla, odpornega proti koroziji, z zunanjim barvnim premazom. V prodaji lahko najdemo tudi posode iz nerjavnega jekla, zelo trpežne, a drage.

Izračun prostornine posode pred izbiro

V prodajo prihajajo rezervoarji s prostornino od 24 do 1000 litrov. Katerega izbrati, vam bodo svetovali izračuni, katerih rezultat je treba zaokrožiti navzgor. Pri izbiri rezervoarja s snemljivo membrano ne pozabite, da voda zavzema 30 % celotne prostornine posode; torej bo v 100-litrskem rezervoarju zaloga vode približno 30 litrov.

Tabela prikazuje medsebojno povezavo parametrov zračnega tlaka v plinski komori hidroakumulatorja z nastavitvami releja in velikostjo rezervoarja (+).

Značilnost majhnih rezervoarjev je, da pogosto nimajo ventila za izpust zraka iz gumijaste hruške. To lahko povzroči težave pri uporabi. Velike posode imajo tak ventil in poleg zagotavljanja večje zaloge vode bolje vzdržujejo stabilen tlak v sistemu.

Skupno prostornino hidrobaka za zaprti sistem oskrbe z vodo izračunamo po naslednji formuli:

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

kjer:

• Vt – polna prostornina hidrobaka;
• Amax – največja možna poraba vode na minuto, liter;
• K – koeficient (glej tabelo), odvisen od moči črpalke;
• P_max – nastavitve releja ob izklopu opreme, bar;
• P_min – nastavitve releja ob vklopu opreme, bar;
• P_zrak. – tlak v hidrobaku (v njegovi plinski komori), bar.

Koeficient K lahko določite po naslednji tabeli:

Tabela koeficienta K, ki je odvisen od moči črpalke, za izračun skupne prostornine hidrobaka zaprtega tipa za oskrbo z vodo

Nekateri proizvajalci izračunavajo prostornino hidrobaka tudi drugače:

Podjetje Džileks, ki se ukvarja s proizvodnjo široke palete opreme za sisteme oskrbe z vodo in ogrevanja, ponuja še eno formulo za hitro določanje prostornine hidrobaka.

Vodoravna in navpična usmeritev

Izbira med vertikalnim in horizontalnim rezervoarjem je odvisna od značilnosti prostora. Če je soba majhna ali je prostornina posode impresivna, se za prihranek prostora vgradi vertikalni rezervoar.

Horizontalni rezervoar ima manjšo kapaciteto, lahko se obesi na steno ter služi kot opora za namestitev površinske črpalke. Za njegovo montažo so predvidena posebna pritrdila. Veliki rezervoarji se izdelujejo le v vertikalni izvedbi in se namestijo na nogice.

Če povzamemo vse zgoraj navedeno, lahko ugotovimo, da je treba izbrati hidroakumulator med naslednjimi značilnostmi:

• delovni tlak;
• država proizvajalca;
• večji ali manjši volumen;
• zamenljiva ali ne gumijasta membrana;
• membrana za tehnično ali pitno vodo;
• material ohišja – nerjavno ali emajlirano jeklo.

Da v prihodnosti ne bi bilo težav z zamenjavo komponent, je bolje izbrati najbolj priljubljene modele naprav. Gumijaste hruške zanje so vedno v prosti prodaji; če je potrebna nujna zamenjava, vam ne bo treba dolgo čakati na dobavo.

Sheme priključitve hidroposod

Za sistem tople sanitarne vode se namestitev ekspanzijske posode izvede na odseku obtočnega voda, sesalnega voda črpalke, bližje bojlerju.

Rezervoar je opremljen z:

• manometrom, varnostnim ventilom, odzračevalnikom – varnostna skupina;
• zapornim ventilom z napravo, ki preprečuje nenamerno zaprtje.

V vodovodnem sistemu, kjer je prisotna oprema za ogrevanje vode, naprava prevzame funkcije ekspanzijske posode.

Shema namestitve v sistemu tople vode: 1 – hidrorezervoar; 2 – varnostni ventil; 3 – črpalna oprema; 4 – filtrirni element; 5 – povratni ventil; 6 – zaporni ventil.

V sistemu hladne vode je glavno pravilo pri namestitvi hidroakumulatorja – montaža na začetku napeljave, bližje črpalki.

V shemi priključitve so nujno prisotni:

• povratni in zaporni ventil;
• varnostna skupina.

Sheme priključitve so lahko zelo različne. Priključen hidrobak normalizira delovanje opreme, zmanjšuje število vklopov črpalke na enoto časa in s tem podaljšuje njeno življenjsko dobo.

Shema montaže v sistemu hladne vode z vodnjakom: 1 – rezervoar; 2 – povratni ventil; 3 – zaporni ventil; 4 – tlačno stikalo za uravnavanje tlaka; 5 – krmilna naprava za črpalno opremo; 6 – varnostna skupina

V shemi z črpalno postajo ena od črpalk deluje stalno. Tak sistem se namesti za hiše ali stavbe z visoko porabo vode. Hidrobak tu služi za nevtralizacijo tlačnih sunkov, za akumulacijo vode pa se namesti rezervoar s čim večjo prostornino.

Izvajanje namestitve ekspanzijske posode

Pred začetkom del preverijo hidroakumulator glede odsotnosti poškodb. Namestitev naprave se izvede v zvočno izoliranem prostoru pri pozitivni temperaturi. Da bi imeli dostop do pip za izpust, zapornih ventilov ipd., pustijo razdaljo od rezervoarja do stropne konstrukcije in sten najmanj 0,6 m.

V prostoru je treba predvideti tudi možnost polnjenja rezervoarja in izpusta vode. Pritrdilni elementi in mesto za montažo morajo vzdržati 100-odstotno napolnjenost posode.

Za ekspanzijske rezervoarje s prostornino do 30 litrov se uporablja stensko pritrjevanje, večje posode se namestijo na nogice.

Hidroakumulator ne sme biti izpostavljen mehanskim in statičnim obremenitvam, nezaželeno je dopustiti vpliv cevi in agregatov nanj. Rezervoar se privijači na tla z uporabo gumijastih podlog. Na vhodu v hidrobak se namesti povratni ventil in pipa za izpust.

Našteti koraki so bili potrebni za izvedbo vezave hidroakumulatorja, ki so jo izvedli na dnevni površini. Za nadaljnje ukrepe se je treba premakniti v keson.

Po končni montaži sistema je treba opraviti kontrolne preizkuse in zagnati krog oskrbe z vodo.

Posebnosti uravnavanja hidroakumulatorja

Ekspanzijske posode za oskrbo z vodo so v prodaji s standardnimi nastavitvami proizvajalca — pogosto je tlak v zračnem predelu že nastavljen na vrednost 1,5 bara. Dovoljeni tlak je vedno naveden na etiketi in proizvajalec ne priporoča odstopanja od nastavljenih parametrov, zlasti v smeri njegovega povečanja.

Preden začnete z nastavitvijo, sistem izključite iz električnega omrežja in zaprite zaporne ventile. Membransko posodo popolnoma izpraznite tako, da izpustite vodo — natančen tlak lahko izmerite le, če je predel za vodo prazen.

Nato odčitajte tlak s pomočjo natančnega manometra. Za to z nastavka odstranite okrasni pokrovček in prislonite merilnik. Če tlak odstopa od zahtevanega, ga uskladite tako, da načrpate ali spustite odvečni zrak.

Glede na to, da je proizvajalec proti odstopanjem od priporočenih vrednosti tlaka, je treba že v fazi načrtovanja izbrati primerno opremo, katere parametri ne bodo v nasprotju med seboj.

Pri nastavitvi tlaka v plinskem predelu posode proizvajalec napolni posodo z inertnim plinom, na primer s suhim dušikom. To preprečuje korozijo notranje površine. Zato se uporabnikom priporoča tudi uporaba tehničnega dušika za povečanje tlaka.

Nastavitev tlaka posode v sistemu oskrbe z vodo

Tlak v zaprti posodi je vedno nastavljen nekoliko nižje (za 10 %) od tlaka ob zagonu črpalke. Z uravnavanjem tlaka v napravi lahko prilagodite tlak vode. Manjši kot je tlak plina v hidrobaku (vendar ne manjši od 1 bara), več vode bo lahko zadrževal.

Pri tem bo tlak postal neenakomeren – močan, ko je rezervoar poln, in vedno šibkejši, ko se prazni. Da bi zagotovili močan in enakomeren tok vode, nastavite tlak v zračni ali plinski komori v območju 1,5 bara.

Tlak vode v vodovodu se nastavi s pomočjo stikala. Pri nastavitvi tlaka v ekspanzijski komori je treba upoštevati te vrednosti.

Uravnavanje hidroposode v vezavi grelnika vode

Ekspanzijska posoda, ki se uporablja za oskrbo s toplo vodo, na začetku ne sme vsebovati vode. Tlak v napravi se nastavi na vrednost, ki je za 0,2 višja od zgornje meje izklopa črpalke.

Na primer, če je stikalo nastavljeno na izklop opreme pri tlaku 4 bar, mora biti tlak v plinskem delu ekspanzijske posode nastavljen na vrednost 4,2 bara.

Posoda, nameščena v sklopu grelnika vode, ne služi za vzdrževanje tlaka. Namenjena je kompenziranju raztezanja, ko se voda segreva. Če v njej nastavite nižji tlak, bo voda v posodi stalno prisotna.

Pravila vzdrževanja hidroposode

Redni pregled ekspanzijske posode obsega preverjanje tlaka v plinskem delu. Prav tako je treba pregledati ventile, zaporne armature, odzračevalnik, preveriti delovanje manometra in tlačnega stikala vode. Za preverjanje celovitosti posode se opravi vizualni pregled.

Med preventivnim vzdrževanjem je treba izmeriti tlak v hidroakumulatorju in ga po potrebi prilagoditi.

Kljub preprostosti naprave ekspanzijske posode za oskrbo z vodo niso večne in se lahko pokvarijo. Značilni vzroki so pretrganje membrane ali izguba zraka skozi nastavek. Znake okvar je mogoče prepoznati po pogostem vklopu črpalke, pojavu hrupa v vodovodnem sistemu. Razumevanje načela delovanja hidroakumulatorja je prvi korak k pravilnemu vzdrževanju in odpravljanju napak.

Montaža hidroposode odprtega tipa

Naprava odprtega tipa se uporablja vse redkeje, saj zahteva stalno posredovanje uporabnika pri delovanju. Odprta ekspanzijska posoda je netesna posoda, ki služi za ustvarjanje tlaka v vodovodu, akumuliranje vode ter tudi kot ekspanzijska komora.

Na posodo se priključijo: pipa za izpust, priključki za recirkulacijsko in dovodno cev, kontrolna in prelivna cev.

Rezervoar je nameščen nad najvišjo sanitarno točko, na primer na podstrešju, voda v sistem priteka samotežno. Vsak meter, za katerega se naprava dvigne, poveča tlak v vodovodu za 0,1 atmosfere.

Za avtomatizacijo postopka oskrbe z vodo se rezervoar opremi s plovnim stikalom in namesti avtomatski rele, ki bo vklapljal in izklapljal črpalko.

Posodo namestite v nezmrzljiv prostor, pokrijte s pokrovom za zaščito pred prahom in smeti, stene ovijte z mineralno volno ali drugim izolacijskim materialom.

Takšen način organizacije oskrbe z vodo zahteva redno kontrolo uporabnika, sicer lahko voda pri nizkih temperaturah zmrzne (če prostor ni ogrevan). Tekočina bo izparevala, zato jo bo treba stalno dolivati.

Poleg tega je takšna posoda okorna in neestetska, zanjo je nujno potrebno imeti v hiši podstrešni prostor. Toda glavna pomanjkljivost naprave je, da rezervoar ni prilagojen za delo v pogojih visokega vodnega tlaka v sistemu.

Zaključki in koristen video na to temo

Video #1. Vse o ekspanzijskih rezervoarjih — klasifikacija, namen, nastavitev in znaki težav:

Video #2. Nepravilno delovanje črpalne postaje je pogosto povezano z okvarami hidroakumulatorja:

Video #3. Podrobnosti izbire hidrorezervoarjev za oskrbo z vodo:

Že v fazi načrtovanja in razvoja vodovodnega sistema je treba premisliti o vseh bistveno pomembnih trenutkih in izračunati vse parametre. Če niste prepričani v nezmotljivost svojih izračunov in pravilno izbiro hidrorezervoarja za oskrbo z vodo, je bolje, da se obrnete na strokovnjake.

Večina podjetij, ki prodajajo profesionalno opremo, nudi svetovanje ali celo brezplačno izvaja izračune. To bo pomagalo preprečiti napake in nepotrebne stroške.

Pričakujemo vaše komentarje z zgodbami o lastnih izkušnjah pri uporabi ekspanzijskega rezervoarja, z vprašanji, ki so se pojavila med seznanjanjem s predstavljenimi informacijami. Zanimajo nas vaše pripombe in morebitni predlogi. Material lahko komentirate v spodnjem bloku.