Накопительный бак для водоснабжения

Одной из самых неприятных бытовых проблем является отсутствие воды в кране. Легко пережить отсутствие света или газа, однако вода – это обязательный компонент жизни человека, и когда ее нет или мало, начинаются проблемы. Можно держать постоянно в доме несколько емкостей с водой, например пластиковые бутыли, однако куда практичнее определить, какой нужен накопительный бак для водоснабжения и схема системы для частного дома, чтобы не терять в комфорте и продолжать пользоваться бытовыми приборами и раковиной с ванной, как ни в чем не бывало.

Зачем нужен и как им пользоваться

Если по каким-то причинам не работает насос в системе автономного водоснабжения, или нет напора в централизованном городском водопроводе, то подавать ее в раковину или бачек унитаза можно из предварительно набранной резервной емкости. Проще говоря, лучше всегда иметь в доме запас питьевой воды и использовать ее в экстренных ситуациях.

Есть масса вариаций, как установить и подключить накопительную емкость, в зависимости от типа источника воды, возможного расположения емкости и даже планировки дома. Достаточно выбрать подходящий вариант и определиться с типом самого аккумулирующего бака.

Накопительной емкостью может выступать емкость с достаточным внутренним объемом, выполненная из материала стойкого к коррозии и безопасного для хранения питьевой воды. Используются такие материалы как:

• поливинилхлорид;
• сшитый полиэтилен высокого или низкого давления;
• полипропилен;
• нержавеющая сталь;
• сталь с покрытием водонепроницаемыми лаками и керамическими покрытиями.

Пластиковые баки

Оцинкованная сталь хоть и обладает стойкостью к коррозии и водонепроницаема, однако со временем защитный слой цинка может истончиться, особенно в местах соединения и сварки.

По конструкции выделают:

• открытые емкости, у которых имеется горловина с крышкой или без, но с герметичными стенками и дном;
• закрытые полностью герметичные емкости мембранного типа.

В первом случает все просто, весь внутренний объем заполняется водой и при необходимости сливается через патрубок, закрепленный в самой нижней точке.

В случае с мембранными аккумулирующими баками полезный объем как минимум на треть меньше объема всей конструкции. Часть объема отводится под воздушную камеру, отделенную от воды с помощью прочной эластичной мембраны. По мере наполнения емкости водой мембрана давит на воздушную камеру, создавая избыточное давление. Когда требуется получить воду обратно, открывается вентиль, и она поступает в водопровод под действием накопленного давления.

С нижним или верхним расположением

Есть три варианта подключения накопительной емкости и использования запаса воды:

• Верхнее расположение емкости. В этом случае забор воды осуществляется под действием силы гравитации. Чем выше расположен гидроаккумулятор по отношению к потребителю, тем сильнее напор воды. Каждые 10 метров высоты добавляют 0,1 атмосферу, или примерно 1 бар.
• Нижнее расположение простой накопительной емкости. Гравитация уже не поможет, и для подачи в водопровод используется насос, поднимающий давление до оптимального уровня.
• Аккумулирующие емкости мембранного типа сами по себе создают требуемое давление для подачи воды. Нижнее расположение на уровне потребителя для них является оптимальным, так как от установки на чердаке или вышке никакого преимущества не будет.

Как определить оптимальный вариант?

Если дом с несколькими этажами и есть возможность расположить накопительный бак на чердаке, то это позволит обойтись без дополнительной установки насоса, и не нужно тратиться на дорогостоящий мембранный бак. Фактически это аналог водонапорной башни. Однако поднять емкость так высоко, чтобы обеспечить комфортный напор на уровне 2-2,5 атм. все равно сложно. Тем более что встает вопрос об утеплении бака, чтобы в зимний период вода в нем не замерзала.

В случае аварийного отключения воды имеющегося давления в 0,2-0,3 атм. будет вполне достаточно, чтобы воспользоваться смесителем в раковине, унитазом или даже душем, однако не получится задействовать часть бытовой техники, например стиральную машинку или посудомойку, которым требуется большее давление для срабатывания электромагнитных клапанов.

Установка емкости в уровень с потребителем подойдет в тех случаях, когда нет возможности поднять бак на чердак или хотя бы на этаж выше. Это же относится и установке накопительного бака в квартире. Потребуется небольшой насос для подачи воды в водопровод под давлением. Для обеспечения адекватного режима работы насосу потребуется расширительный мембранный бак.

Аккумулирующий бак с мембраной отлично подойдет для хранения запаса воды как при использовании централизованного водопровода, так и в автономной системе. При этом он не требует дополнительного оборудования или верхнего расположения. Однако его стоимость значительно выше, чем любой обычной накопительной емкости даже в сочетании с простым насосом.

Объем бака

В случае проблем на линии городского водопровода и отключения воды обычно ремонтные работы выполняются за день-два. Однако аварии случаются и на праздники, и в местах, где быстрый ремонт попросту невозможен, тогда придется ждать куда дольше. Оптимальным будет запас воды на 2-3 дня из расчета использования туалета, поддержания личной гигиены и приготовления пищи.

На семью из трех человек вполне достаточно 100 литров в день при использовании воды в эконом режиме. Для одной стирки требуется приблизительно 80 литров воды, точнее можно узнать в паспорте к стиральной машинке. Аналогично для посудомойки.

Получается, что на 2-3 дня при использовании бытовой техники надо искать накопительную емкость объемом не менее 500 литров, половина кубического метра.

Однако есть ряд ограничений:

• Чем больше объем воды и накопительной емкости открытого типа, тем быстрее она начнет зарастать осадком. Не рекомендуется использовать в быту емкости объемом больше 200-250 литров для долговременного хранения воды.
• Следует учитывать запас прочности перекрытия и несущих стен. Установку бака нужно закладывать еще на стадии проектирования дома.
• При использовании автономного водоснабжения объем накопительного бака, особенно мембранного типа, не должен превышать дебета скважины. Если это правило не получается соблюсти, то обязательно нужна защита насоса от холостого хода.

Накопительные баки мембранного типа ограничены в своем объеме и не способны отдать весь запас сохраненной жидкости. Для формирования запаса свыше 300 литров придется подключить несколько баков меньшей емкости параллельно друг другу.

Общие правила подключения

Устанавливается бак с водой на подготовленной площадке: бетонном основании, перевязанном с фундаментом, или усиленной металлической раме из профилированной трубы. Конструкция должна выдержать полуторный вес бака и воды в нем при полном заполнении.

Входной патрубок может быть любого подходящего диаметра, подача воды происходит под давлением. Выходной патрубок и трубу к водопроводу выбирают диаметром в полтора-два раза больше чем сечение основной линии. Оптимальный размер 32 мм.

Утепление даже самое качественное лишь замедляет снижение температуры в баке. Для предотвращения замерзания воды при установке емкости на неотапливаемом чердаке или на крыше следует использовать любую подходящую систему подогрева труб и самого накопителя.

С централизованным водоснабжением

Любой тип подключения накопительной емкости требует наличия обратного клапана на вводе в дом или квартиру. Именно клапан будет препятствовать вытеканию запасенной воды обратно в трубопровод, а не к потребителю.

Верхнее подключение

Бак устанавливается под потолком первого этажа, этажом выше санузла и кухни или на чердаке. У бака должен быть штуцер в верхней части для подачи воды, еще один чуть выше для сброса в канализацию при переполнении и штуцер в самой нижней части для забора воды.

Уже после ввода фильтра грубой очистки запорного вентиля, счетчика и обратного клапана устанавливается тройник, от которого труба идет к входному патрубку бака, перед штуцером устанавливается запорный вентиль или управляемый клапан.

К выходному штуцеру подсоединяется запорный вентиль и опускается труба обратно к водопроводу, с которым соединяется посредством тройника.

Шланг для сброса излишков опускается в канализацию или выводится за пределы дома в палисадник или дренажную систему.

Для контроля наполнения используется механический клапан с поплавком, аналогичный тем, что используются в бачке унитаза.

Чтобы воспользоваться запасенной водой, достаточно открыть выходной вентиль.

Нижнее подключение

Подключение выполняется идентично первому варианту. Однако на выходе необходимо установить насос для создания в водопроводе дополнительного давления. Перед каждым использованием воды придется включить предварительно насос.

Упростить жизнь поможет готовая насосная станция или дополнение насоса расширительным баком мембранного типа и реле давления.

Нижнее подключение накопительного бака с мембраной

Для подключения бака используется всего одна труба, подсоединенная к водопроводу через тройник с вентилем. Врезка осуществляется так же после фильтра, счетчика и обратного клапана.

Перед использованием необходимо настроить давление в воздушной камере. Делать это необходимо строго в соответствии с инструкцией к выбранной модели. Предварительно изучается нормальное давление в водопроводе, притом с учетом колебаний в течение суток. Берется в итоге среднее значение, которое используется для настройки бака. Только так получится использовать максимум полезного объема бака.

Для автономного водоснабжения

Как и в случае с централизованным водопроводом имеется несколько вариантов подключения.

Водонапорная башня

Накопительный бак устанавливается на уровне 15-20 метров над уровнем земли на укрепленной вышке или чердаке. Вода от скважинного насоса или насосной станции подается непосредственно в бак, а уже с него раздается в санузел и на кухню в доме. Давление в системе обеспечивается перепадом высот между уровнем воды в баке и краном смесителя в доме.

Недостатком является постоянный проход через бак воды, что вызовет со временем накопление осадка, даже если предварительно установить фильтрующую систему.

Преимущество в простоте конструкции и минимуме дорогостоящих элементов, за исключением самой конструкции башни и обязательного утепления бака для защиты от замерзания даже при его размещении на чердаке.

Нижнее подключение накопительного бака

Емкость устанавливается вровень с насосной станцией или на первом этаже в доме. Наполняется она во время обычной работы насоса за счет воды из скважины. Ограничителем является поплавковый выключатель.

Подобный вариант спасает при чрезмерном потреблении воды и снижении уровня воды в скважине или колодце. Однако бесполезен при выключении электричества, так как для подачи конечному потребителю воды из запаса требуется насос.

Схема нижнего подключения накопительного бака

Мембранный аккумулирующий бак

Мембранный бак для хранения запаса воды устанавливается после насосной станции и обратного клапана, с нижним подключением. Если насосная станция по какой-то причине не работает и не поддерживает давление в системе, то вода поступает с аккумулирующего бака.

Схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором

Скважинное водоснабжение в отсутствии центральной водоподающей магистрали позволяет обеспечить жилье намного более чистой водой, чем из колодца, и с меньшими финансовыми затратами на один погонный метр. Перед проведением всех работ по водообеспечению должна быть составлена схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором или расширительным баком.

Чтобы выбрать оптимальный вариант водоснабжения частного загородного дома коттеджного типа или дачи, не помешает изучить особенности, преимущества и недостатки каждого из двух вариантов. Также полезно знать конструктивное устройство и принцип работы оборудования, используемого при организации водообеспечения индивидуальных домов.

Рис. 1 Конструктивное устройство гидравлического аккумулятора

Что такое гидроаккумулятор и реле давления

Гидравлический аккумулятор представляет собой бак из металла, внутри которого помещена каучуковая мембрана. При заполнении резервуара водой мембрана растягивается и давит на водные массы, создавая в магистрали определенный напор. С другой стороны гидробака помещен ниппель, через который в него накачивают воздух.

При использовании мембранного бака в системе водоснабжения его готовят соответствующим образом, то есть создают напор воздуха изнутри, на 10% меньше порога срабатывания гидрореле. Для этого воздух накачивают велосипедным или автомобильным насосом через ниппель или спускают его, контролируя показания манометром.

Основное отличие выпускаемых промышленностью гидроаккумуляторов заключается в их объеме, для бытовых систем водоснабжения в основном используют гидробаки емкостью от 20 до 50 литров.

Рис. 2 Конструкция реле давления и сухого хода, схема их подключения

Реле давления (гидрореле) представляет собой прибор в закрытом корпусе, внутри которого размещена контактная пара. Она связана с герметичной резиновой мембраной, находящейся за резьбовым патрубком, которая через толкатель управляет замыканием и размыканием контактов.

Как только напор в магистрали повышается, мембрана вдавливается внутрь, сдвигает металлический толкатель в виде диска с двумя заостренными выступами по краям. Выступы в свою очередь давят на металлическую пластину, которая через связанный с ней пластмассовый элемент замыкает контакты.

На металлической пластине размещается винт с резьбой и пружиной, прижимное усилие которой регулируется гайкой. При ее вращении задают верхний порог срабатывания реле, то есть устанавливают давление, при котором контакты срабатывают и размыкают цепь электропитания насоса.

Также в гидрореле имеется вторая резьбовая шпилька с пружиной меньшего диаметра и регулировочной гайкой. С ее помощью задают разницу (дельту) между максимальным и минимальным давлением, регулируя таким образом нижний порог срабатывания реле.

Также внутри корпуса реле находятся находятся две пары клеммных колодок, к одной из которых подключают кабель цепи питания электронасоса.

Стоит отметить, что менее часто используемое в водоподающей линии реле защиты от сухого хода имеет абсолютно схожее с гидрореле конструктивное устройство, за исключением того, что в нем не требуется регулировка разницы между порогами срабатывания. Поэтому в его конструкции присутствует только одна большая пружина на резьбовой шпильке с гайкой, которая задает порог его включения-отключения.

Датчик давления воды в системе водоснабжения: назначение, принцип работы, регулировка. В отдельной статье подробно рассказывается про реле давления, в системе водоснабжения, как оно устроено, принцип работы, выбор и подключение.

Виды систем водоснабжения

Для автономного водоснабжения частного дома из скважины используют несколько вариантов с применением различных устройств. Так как вряд ли кто-то захочет включать и отключать насос, подающий воду в дом, вручную, в каждый из схем обязательно должен присутствовать прибор, проводящий данные операции в автоматическом режиме.

Рис. 3 Системы водообеспечения с накопительной емкостью

С накопительным баком

Для организации водоснабжения с накопительным баком на чердаке дома устанавливают резервуар большой емкости. От электронасоса, погруженного в скважину или находящегося на поверхности, к баку подводят трубопровод и заполняют его водой.

В резервуар помещают поплавковый выключатель, подсоединенный в цепь питания электронасоса. При наполнении емкости водой поплавок поднимается вверх и электронасос отключается, прекращая подачу воды.

В нижней части емкости помещают трубу, от которой вода поступает в водопроводную систему дома.

Чтобы избежать аварийных ситуаций, связанных с переполнением бака, в его верхней части в области горловины проделывают отверстие, вставляют в него трубу, второй конец которой выводят наружу за стены дома.

Водоснабжение без гидроаккумулятора в домах с малой этажностью не обеспечивает достаточно высокий напор, минимальное рекомендованное значение которого 1,5 бара. Чтобы получить давление в водопроводе хотя бы в 1 бар, бак необходимо поднять на высоту 10 м от водопроводной магистрали или использовать дополнительно повысительный электронасос (насосную станцию).

К тому же трубопровод, проходящий сверху вдоль стен, не способствует повышению внешнего эстетичного вида жилых помещений.

Системы водоснабжения дома без гидроаккумулятора ввиду относительно простой схемы монтажа чаще используют в доме или на даче с периодическим проживанием жильцов. В этом случае трубопровод подачи воды в расширительный бак размещают снаружи здания и используют насосное оборудование, которое можно быстро демонтировать (поверхностные насосы или насосные станции).

Стоит отметить, что не обязательно устанавливать накопительные баки вверху, они могут быть расположены и внизу в подвальных помещениях, как это нередко происходит при использовании водоочистных установок. Из накопительных резервуаров воду в водопроводную магистраль дома подают при помощи любого типа насосов, как поверхностных, так и погружных.

Рис. 4 Гидроаккумуляторная система водоснабжения с гидробаком и погружным насосом

С гидроаккумулятором

Система водоснабжения частного дома с гидравлическим аккумулятором в сравнении с накопительной емкостью используется намного чаще. Применение аккумуляторного бака напрямую связано с использованием гидрореле, последовательно подключенного в цепь питания электронасоса. Схема водоснабжения частного дома с гидроаккумулятором имеет следующие особенности:

• Позволяет задавать диапазон рабочих давлений в системе.
• Устраняет последствия гидроударов.
• Задает временные интервалы циклов включения-отключения электронасоса.
• Создает некоторый запас воды в системе.

Гидроаккумуляторная система работает по следующему принципу.

При включении электронасоса идет наполнение водой водопроводной магистрали и бака, пока давление в системе не достигнет, к примеру, 3-х бар. При этом напоре мембрана гидрореле настолько втягивается внутрь, что срабатывают его внутренние контакты и цепь питания насоса прерывается.

При потреблении воды из водопровода напор в системе постепенно падает, и когда он достигает значения в 1,5 бара, внутренние контакты реле замыкаются и на электронасос вновь подается питающее напряжение. В водопроводную магистраль вода закачивается до тех пор, пока давление в 3 бара вновь не отключит электронасос через реле.

Схема с гидроаккумулятором более гибкая, она позволяет регулировать напор в водопроводе при помощи гидрореле, связанного с гидробаком.

К примеру, в доме с этажностью не более одного на реле устанавливают диапазон рабочих давлений от 1,5 до 3 бар. Для зданий в три этажа требуется больший напор воды и можно установить диапазон его изменений от 3 до 5 бар.

Рис. 5 Оборудование и комплектующие для обеспечения водоснабжения из скважины глубиной 50 м

Схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором

Гидробак используют вместе с электронасосами любых типов, при этом он может помещаться совсем рядом в одном блоке или находиться на определенном расстоянии от всасывающего воду агрегата.

Гидроаккумулятор с погружным насосом

Для автоматизации работы погружного насоса наряду с гидроаккумулятором и гидрореле используют манометр и обязательно реле защиты от сухого хода.

Понятно, что манометр должен присутствовать в системах водоснабжения для настройки параметров реле и контроля напора. Необходимость применения реле сухого хода вызвана невозможностью функционирования глубинных электронасосов без водяного охлаждения. Конструктивно реле сухого хода не сильно отличается от напорного реле, основная разница состоит в принципе их работы.

Если гидрореле отключают воду при достижении максимального напора в магистрали, то реле сухого хода прерывают цепь питания электронасоса при падении напора ниже определенного порога. То есть, как только насос перестает закачивать воду, реле сухого хода, последовательно включенное в цепь его питания, прерывает подачу электроэнергии на обмотку электродвигателя.

Если водоснабжение организовано из колодца или скважины на песке, в линию водоподачи обязательно включают фильтры грубой очистки от песка, и за ними водоочистные магистральные картриджные фильтры в колбах. В системах водоподачи из артезианских скважин с прозрачной чистой водой достаточно одного картриджного фильтра.

Рис. 6 Обвязка поверхностного насоса с гидробаком в системе водообеспечения

Гидробак с поверхностным насосом

Если водное зеркало источника расположено от поверхности земли на расстоянии не более 8 — 9 м, для водозабора используют поверхностные электронасосы.

Агрегаты могут быть центробежного или вихревого принципа действия, при этом для их охлаждения в задней части корпуса устанавливается крыльчатка. Поэтому они могут функционировать довольно длительный временной интервал без воды, и необходимость использования реле сухого хода в цепи их питания отпадает.

Обычно для автоматизации работы поверхностных электронасосов используют наряду с гидроаккумулятором реле давления и манометр.

Гидравлический аккумулятор в составе насосной станции

Для водоснабжения частного дома из колодца или неглубокой скважины с зеркалом воды не более 8 — 9 м от поверхности земли, самый оптимальный вариант — применение насосной станции.

В установке все узлы находятся в одном блоке. Обычно на гидроаккумулятор, расположеный горизонтально, помещают электронасос и соединяет его гибкой или жесткой подводкой с входным патрубком гидробака.

Также в любой насосной станции обязательно присутствуют гидрореле и манометр, которые размещают на входе гидроаккумулятора или электронасоса.

Основное преимущество насосной станции заключается в том, что не надо подыскивать опорную конструкцию, монтировать на ней трубопровод и подключать к нему реле и гидробак. Напорный патрубок из скважины подсоединяют непосредственно ко входу насосной установки, а к ее выходу подключают внутридомовой водопровод.

Рис. 7 Вариант обвязки насосной станции в системе водообеспечения

Схема подключения гидроаккумулятора к насосу в системе водоснабжения. Возможно, что схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором не обойдется без подключения гидроаккумулятора, а о подключении гидроаккумулятора к насосу можно почитать в отдельной статье.

Монтаж системы водоснабжения из скважины

Помимо классификации скважин в зависимости от высоты шахты на абиссинские, песочные и артезианские виды, важным критерием для определения схемы водозабора служит расстояние от их водного зеркала до поверхности земли.

Если зеркало воды в шахте скважины больше 9 м от поверхности земли или его уровень понижается при водопотреблении, для водного забора используют погружные насосы. При водном зеркале выше 8 — 9 м и его неизменном статическом положении для всасывания воды чаще применяют насосные установки.

С погружным насосом

При использовании для забора глубинного скважинного насоса применяют два вида его обвязки.

Первый вариант состоит в устройстве кессонного колодца, в центре которого находится обсадная колонна с оголовком.

При втором варианте подключения электронасоса используется скважинный адаптер, вмонтированный сбоку верхней обсадной трубы. От нее на глубине ниже уровня промерзания почвы пластиковый трубопровод из полиэтилена низкого давления (ПНД) отходит в дом. При этом вся автоматика управления электронасосом, включающая гидробак, напорное и реле сухого хода, манометр, а также фильтры грубой очистки от песка и мелкоячеистые картриджные, размещаются в подвале дома или на его нижнем этаже.

Рис. 8 Варианты подключения погружного электронасоса к автоматике в кессонном колодце

Если обсадная колонна скважины спрятана в кессоне, то возможны два варианта размещения оборудования. При первом всю автоматику, как и при адаптерном подключении, размещают в доме. При втором варианте используют свободное пространство внутри кессонного колодца. В нем размещают фильтры, реле давления и сухого хода, гидроаккумулятор.

Разводку обычно делают отрезками полипропиленовых (ПП) или из полиэтилена низкого давления ПНД труб, соединяя первые пайкой, иногда применяют металлопластик.

Многие хозяева используют еще один вариант размещения скважины, после бурения сооружая на ее месте дом. При этом они забывают или не знают, что скважинные источники на песке часто нуждаются в прокачке и прочистке от образующегося на дне ила. А проведение этих процедур в доме сопряжено с немалыми трудностями, грязью и может быть просто технически нереализуемо.

Рис. 9 Автоматика с гидробаком для управления работой погружного насоса в доме

С поверхностной насосной станцией

При использовании насосной установки ее также размещают в доме или кессоном колодце. Если станция находится внутри здания, ее напорный трубопровод прокладывают под землей и заводят в скважину через адаптер.

Нередко встречается вариант, когда насосную станцию устанавливают в кессонном колодце. Такое размещение позволяет избежать шума в доме и экономит в нем жилую площадь.

Некоторые обходятся без кессонного колодца, устройство которого требует отнимает довольно много времени и средств. Они устанавливают насосную станцию на улице под навесом и протягивает от нее ПНД трубопровод в дом. К недостаткам такого метода относят плохую защищенность труб и насосной установки от промерзания в зимнее время. Выходом из положения служит помещение в напорный рукав саморегулирующегося нагревательного электрокабеля.

Рис. 10 Насосные станции дома и в кессоне

Как найти воду на участке для скважины – народные и научные способы. Возможно будет интересно почитать расширенную статью про варианты самостоятельного и с привлечением специалистов воды на участке для бурения скважины или рытья колодца.

Используемая схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором и реле давления позволяет полностью автоматизировать процесс водозабора. Приборы могут устанавливаться как отдельно при использовании глубинного, поверхностного электронасоса, так и в одном блоке, если находятся в составе насосной станции.