Jestem w trakcie budowy domu, który będzie zasilany wodą z własnej studni. W związku z tym muszę kupić hydrofor. Do tej pory nie wiedziałem nawet, że są ich jakieś rodzaje. Szczerze mówiąc, nadal nie bardzo rozumiem, czym się różnią (co z tych różnic wynika). Ponadto nie wiem, jaką wielkość wybrać, a widzę, że pojemnością różnią się nawet dziesięciokrotnie.
Hydrofor to urządzenie niezbędne w instalacjach wodnych zasilanych ze studni. Istnieją dwa główne typy zbiorników hydroforowych: bezprzeponowe i przeponowe. Zbiorniki bezprzeponowe są odporne na zanieczyszczenia, takie jak żelazo i mangan, ale wymagają częstego dopompowywania powietrza i są podatne na korozję. Zbiorniki przeponowe oddzielają wodę od powietrza za pomocą elastycznej membrany, co zmniejsza ryzyko korozji i konieczność dopompowywania powietrza, ale membrana może ulegać uszkodzeniom przez zanieczyszczenia. Hydrofor działa na zasadzie sprężonego powietrza, które wypiera wodę ze zbiornika pod ciśnieniem. Kiedy ciśnienie spada, pompa włącza się, uzupełniając wodę i podnosząc ciśnienie. Wyłącznik ciśnieniowy reguluje dolne i górne wartości ciśnienia, zapewniając automatyczne włączanie i wyłączanie pompy. Wybór wielkości zbiornika hydroforowego jest kluczowy dla efektywnego działania systemu. Większe zbiorniki, np. 150 litrów, są preferowane, ponieważ pozwalają na rzadsze włączanie pompy, co zwiększa jej trwałość i stabilizuje ciśnienie wody. Mniejsze zbiorniki, np. 24 litry, są stosowane głównie ze względu na ograniczoną przestrzeń lub niższą cenę, ale ich użycie może prowadzić do częstszego włączania pompy i większych wahań ciśnienia. Zbiorniki hydroforowe mogą być wykonane ze stali ocynkowanej lub stali nierdzewnej, przy czym te drugie są bardziej odporne na korozję, ale droższe. W instalacjach wodnych można stosować również pompy bez zbiorników, które dostarczają wodę bezpośrednio do instalacji, utrzymując stałe ciśnienie dzięki zaawansowanej automatyce. Jednak takie rozwiązania nie sprawdzą się w przypadku studni o niskiej wydajności, gdzie niezbędny jest zapas wody zgromadzony w zbiorniku. Reduktor ciśnienia pozwala utrzymać stabilne ciśnienie w instalacji domowej, niezależnie od wahań ciśnienia w zbiorniku hydroforowym. Ważne jest również odpowiednie ustawienie ciśnienia załączenia i wyłączenia pompy, aby zapewnić optymalne działanie systemu. Zbiorniki hydroforowe, zwłaszcza te bezprzeponowe, są również pomocne w procesie napowietrzania wody, co jest szczególnie istotne w przypadku wody zawierającej żelazo i mangan.
Zbiorniki hydroforowe dzielimy na dwa podstawowe typy. Bezprzeponowe są stosowane dłużej, jednak obecnie popularniejsze są zbiorniki przeponowe. Chociaż zasada ich działania jest taka sama, to istotnie różnią się budową, wymaganym zakresem bieżących czynności eksploatacyjnych oraz zalecanym zastosowaniem. Przede wszystkim zbiorniki bezprzeponowe są wciąż niezastąpione tam, gdzie woda zawiera dużo zanieczyszczeń, szczególnie żelaza i manganu.
Jak działa hydrofor?
Zasada działania każdego hydroforu jest bardzo prosta. W zbiorniku znajduje się nie tylko woda, ale również powietrze pod ciśnieniem (patrz: schemat otwierający artykuł). To sprężone powietrze wypiera wodę ze zbiornika, dlatego wypływa ona pod pewnym ciśnieniem, gdy tylko odkręcimy kran.
Przy tym ciśnienie wody zmienia się w pewnym zakresie. Jest najwyższe, gdy zbiornik jest pełen, maleje zaś w miarę jego opróżniania. Po prostu, gdy ubywa wody, poduszka gazowa ulega rozprężeniu, zajmując tę wolną przestrzeń. W efekcie powietrze jest sprężone w mniejszym stopniu, działa więc z mniejszą siłą, a więc także ciśnienie wypływającej wody się obniża. Dlatego właśnie w pewnym momencie potrzebne staje się uruchomienie pompy. Uzupełnia ona wodę, która równocześnie znów "ściska" w ten sposób poduszkę gazową, podnosząc ciśnienie w zbiorniku.
Zbiorniki bezprzeponowe
Zbiorniki bezprzeponowe nie mają wewnątrz bariery rozdzielającej wodę od poduszki sprężonego powietrza. Woda wypełnia zbiornik od dołu, maksymalnie do ok. 2/3 jego wysokości. Natomiast jego górną część (ok. 1/3) zajmuje powietrze. Króćce doprowadzenia oraz wypływu wody zwykle znajdują się w dolnej części zbiornika, tak aby zawsze były zalane wodą i zamiast niej do rur nie trafiało zgromadzone w zbiorniku powietrze. Natomiast u góry umieszcza się zawór umożliwiający dopompowywanie powietrza. Z kolei u dołu, w dnie, znajduje się korek lub zawór spustowy, umożliwiający całkowite opróżnienie z wody. Zwykle w bocznej ściance zbiornika jest ponadto szerszy, szczelnie zamykany otwór służący do czyszczenia jego wnętrza.
Taka budowa powoduje, że wewnętrzna strona ścianek zbiornika ma ciągły kontakt zarówno z wodą, jak i z powietrzem. W związku z tym musi on być odporny na korozję. Najczęściej takie zbiorniki wykonuje się więc ze stalowej blachy ocynkowanej. Stąd też popularnie są nazywane po prostu hydroforami ocynkowanymi.
Ponadto część powietrza rozpuszcza się w wodzie oraz wchodzi w reakcje z zawartymi w niej substancjami. W efekcie co pewien czas trzeba go dopompowywać do zbiornika.
Schemat budowy układu z hydroforem bezprzeponowym
Zbiorniki przeponowe
Odmienność zbiorników przeponowych polega na tym, że woda i powietrze są w nich rozdzielone elastyczną gumową przeponą. Obecnie najczęściej robi się je tak, że wewnątrz metalowego zbiornika znajduje się "balon" z wodą w środku. Natomiast powietrze zostaje ściśnięte pomiędzy tą elastyczną membraną oraz sztywną stalową ściankami zbiornika.
W zbiorniku przeponowym woda gromadzona jest wewnątrz gumowego balonu. Woda i powietrze zostają więc rozdzielone cienką, bardzo elastyczną przegrodą. Jednak zasada działania hydroforu pozostaje niezmieniona - to powietrze pod ciśnieniem wypiera wodę.
W efekcie woda nie styka się ze stalowymi ścianami zbiornika. Te nie muszą być więc zabezpieczone przed korozją, a więc wykonuje się je ze zwykłej taniej blachy (tzw. czarnej), jedynie pomalowanej od zewnątrz.
Powietrze również zostaje oddzielone od wody, nie rozpuszcza się więc w niej, ani nie wchodzi w reakcje chemiczne z jej składnikami. Chociaż należałoby raczej napisać, że takie zjawiska zachodzą, ale w minimalnym stopniu. Gumowa membrana nie jest bowiem w 100% gazoszczelna. Ostatecznie jednak w zbiornikach przeponowych kontrola ciśnienia i dopompowywanie powietrza potrzebne są jedynie sporadycznie.
Niezbędnym elementem każdego zestawu hydroforowego jest wyłącznik ciśnieniowy. Ustawiamy za jego pomocą zawsze dwie wartości ciśnienia.
Ciśnienie załączenia, czyli dolne - gdy ciśnienie wody w zbiorniku spadnie do tego poziomu pompa włącza się i zaczyna wtłaczać do niego wodę. Najczęściej ustawia się je na ok. 1,7 bara (17 m słupa wody). Do takiego ciśnienia są też zwykle fabrycznie napompowane zbiorniki przeponowe.
Ciśnienie wyłączenia, inaczej górne, po osiągnięciu którego pompa zostaje automatycznie wyłączona. Zwykle wynosi ono do 3 barów (30 m słupa wody).
W tradycyjnych, elektromechanicznych wyłącznikach, te dwie wartości ciśnienia ustawia się za pomocą dwóch śrub regulacyjnych, odpowiadających za wstępne napięcie wbudowanej sprężyny. Konkretne wartości ciśnienia trzeba odczytywać na osobnym manometrze, założonym w instalacji.
Można kupić także wyłącznik elektroniczny, w którym wartości ciśnienia ustawiamy przyciskami, a ich wartości prezentowane są na wyświetlaczu. Wyłącznik elektroniczny może też mieć wbudowane zabezpieczenie, uniemożliwiające uruchomienie pompy po spadku ciśnienia poniżej pewnej minimalnej wartości. To zabezpieczenie przed tzw. suchobiegiem, czyli pracą pompy bez wody. Mogłoby do niego dojść np. w wyniku uszkodzenia instalacji i wycieku wody.
Górne i dolne ciśnienie
Ostatecznie jednak każda instalacja wodna z hydroforem będzie działać prawidłowo tylko wówczas, gdy prawidłowo ustawimy obie wartości ciśnienia.
Górne, czyli ciśnienie wyłączenia, nie może być wyższe niż maksymalne ciśnienie wody, które jest w stanie zapewnić pompa. To zaś zależy zarówno od cech samej pompy, jak i od głębokości, na której znajduje się lustro wody w studni oraz tego, jak wysoko ponad nim znajduje się zestaw hydroforowy. Trzeba pamiętać o tym, że zarówno maksymalna wysokość ssania i podnoszenia pompy oraz jej maksymalna wydajność (przepływ) nie są wartościami stałymi. Wydajność pompy bardzo spada, gdy musi ona pokonywać duże opory, szczególnie gdy typowa pompa musi zasysać wodę z dużej głębokości. Poza tym pompa nie powinna pracować na granicy swoich możliwości. W takich warunkach jej mechanizmy są bardzo obciążone i zużywa ona dużo energii. Ponadto jeżeli np. poziom wody w studni się obniży, pompa nie będzie mogła już prawidłowo działać bez korekty nastaw wyłącznika ciśnieniowego.
Ustawienie bardzo niskiej wartości ciśnienia dolnego także jest niewskazane. Może odbić się negatywnie na komforcie, szczególnie jeżeli w domowej instalacji wodnej są elementy, wymagające wysokiego ciśnienia do prawidłowego działania, np. bicze wodne w kabinie prysznicowej. Jeżeli zaś różnica pomiędzy górnym i dolnym ciśnieniem będzie bardzo duża, to po prostu odczujemy wahania ciśnienia wody, choćby w trakcie trwającego kilka minut prysznica.
Natomiast gdy różnica pomiędzy górnym i dolnym ciśnieniem będzie mała, poniżej 1 bara, to pompa będzie musiała często się załączać. Taka praca w krótkich cyklach może wpłynąć negatywnie na jej trwałość. Ponadto jeżeli pompa znajduje się w budynku, nie zaś wewnątrz studni, to hałas towarzyszący jej działaniu może być uciążliwy.
Reduktor ciśnienia
Zestaw ze zbiornikiem hydroforowym nieuchronnie pracuje przy zmiennym ciśnieniu wody - jest ono najwyższe przy maksymalnym napełnieniu zbiornika i spada aż do momentu osiągnięcia dolnej granicy ciśnienia, kiedy to następuje ponowne uruchomienie pompy.
Jednak ciśnienie po stronie instalacji domowej, za hydroforem, można ustabilizować. Umożliwia to reduktor ciśnienia, założony na wylocie wody ze zbiornika. Jeżeli ustawimy na nim ciśnienie na poziomie dolnego ciśnienia w zbiorniku (ciśnienia załączenia ok. 1,7 bara), to będzie on niejako równał w dół ciśnienie w instalacji domowej, niezależnie od jego okresowych wahań w zbiorniku.
Wielkość zbiornika i wydajność pompy
Jeżeli bierzemy pod uwagę tylko względy techniczne, to korzystniejsze jest założenie dużego zbiornika hydroforowego, np. 150 l, niż małego, np. 24 l. Stosowanie małych zbiorników należałoby traktować raczej jako konieczność - ze względu na brak miejsca oraz niższą cenę.
Jednak lepiej jest założyć zasobnik wody o większej pojemności, jeżeli mamy taką możliwość. Dzięki temu pompa załącza się rzadziej i pracuje w dłuższych cyklach, co jest korzystne dla jej trwałości. Ponadto zmiany ciśnienia wody w instalacji są mniej odczuwalne, gdyż pojemny zbiornik opróżnia się wolniej, pełniąc rolę swoistego bufora.
W dużym zbiorniku możemy też gromadzić znaczną rezerwę wody, co przydaje się przy studniach o bardzo małej wydajności. Tu także zbiornik hydroforowy jest swego rodzaju buforem. Jego trwające stosunkowo długo napełnianie małym strumieniem wody (nawet ok. 20 l/min) nie jest problemem, gdyż dzięki nagromadzeniu zapasu, możemy w instalacji domowej korzystać przez pewien czas ze znacznie większego strumienia wody.
Generalnie obowiązuje zasada, że wydajność pompy nie może przekraczać wydajności studni. Zbyt szybkie wysysanie wody ze studni grozi pracą pompy na sucho i jej zniszczeniem. Im mniej wydajna jest studnia, tym bardziej pożądany staje się jednak duży zbiornik wody, do gromadzenia jej zapasu.
Natomiast zdecydowanie złym pomysłem jest łączenie pompy osiągającej dużą wydajność z bardzo małym zbiornikiem hydroforowym. Taka para będzie działać źle, gdyż pompa w kilka chwil napełni zbiornik, po czym będzie musiała się wyłączyć. Nawet niewielki pobór wody wymusi zaś jej kolejne krótkotrwałe włączenie. Pracując w ten sposób, typowa pompa szybko się zużyje.
Wysokość ssania to różnica wysokości pomiędzy pompą i lustrem wody w studni, a nie głębokością, na której znajduje się kosz ssawny. Im jest większa, tym mniejsza staje się wydajność pompy.
Bez zbiornika
W instalacji wodnej ostatecznie to pompa zarówno pobiera wodę ze studni, jak i nadaje jej odpowiednie ciśnienie. Zbiornik tak naprawdę pełni rolę pomocniczą, zapobiegając zbyt częstemu załączaniu pompy i utrzymując ciśnienie wody w akceptowalnych, w miarę stałych granicach - pomiędzy ciśnieniem włączenia i wyłączenia.
Taki zestaw może być z powodzeniem zastąpiony przez pompę, która podaje wodę wprost do instalacji domowej, a nie do zbiornika. Musi być ona jednak specjalnego rodzaju, tak aby bez szwanku mogła znosić częste włączanie i wyłączanie. Ponadto jej pracą musi sterować automatyka, która na bieżąco dostosowuje prędkość obrotową wirnika pompy do chwilowego zapotrzebowania na wodę. Dzięki temu leci ona z kranu ze stałym ciśnieniem, niezależnie od tego czy jedynie myjemy ręce nad umywalką, czy korzystamy z prysznica o dużym przepływie wody.
Takie pompy są dostępne w naszym kraju od niedawna i nie są jeszcze zbyt popularne. Producenci określają je przy tym mianem hydroforów, chociaż z racji braku ciśnieniowego zbiornika wody, ta nazwa jest myląca. Zasadniczymi zaletami takich urządzeń są małe rozmiary, cicha praca i zdolność do utrzymywania stałego zadanego ciśnienia, niezależnie od zmian przepływu wody.
Trzeba jednak pamiętać, że w ich przypadku nie ma pełniącego rolę bufora zasobnika wody. Nie sprawdzą się więc w przypadku studni o bardzo małej wydajności, gdyż strumień wody wykorzystywanej w instalacji nigdy, nawet na chwilę, nie może być większy od strumienia wody czerpanego ze studni.
Sterowana elektronicznie pompa może zasilać instalacje wodociągową bezpośrednio. Dopasowuje ona wydajność i ciśnienie do chwilowych zmian zapotrzebowania na wodę. (fot. Grundfos)
Zanieczyszczenia
Zwykle brak bezpośredniego kontaktu pomiędzy powietrzem tworzącym poduszkę gazową oraz wodą zgromadzoną w zbiorniku traktuje się jako zaletę. Powietrze nie rozpuszcza się wówczas w wodzie i nie reaguje z zawartymi w niej substancjami, dzięki czemu nie trzeba go często dopompowywać.
Jednak w pewnych okolicznościach te zachodzące samorzutnie reakcje są pożądane. Tak jest przede wszystkim w przypadku wody zawierającej zbyt dużo żelaza i manganu. Utlenienie tych pierwiastków powoduje bowiem ich wytracenie się z wody (w postaci brunatnych kłaczków). Znaczna część odżelaziaczy wymaga do działania wstępnego napowietrzenia wody, co najczęściej odbywa się właśnie w bezprzeponowym zbiorniku hydroforowym. Proces może być ponadto wspomagany dzięki zamontowaniu napowietrzacza (aeratora) wody po stronie jej dopływu. Ewentualnie sam dopływ może być doprowadzony do górnej części zbiornika, gdzie dodatkowo znajduje się rozbijający strugę wody perlator. Działa on tak samo jak ten umieszczony na wylewce kranu. Chodzi o to żeby do zbiornika woda nie wpływała zwartą strugą, lecz rozbita na krople - dodatkowo ulegała napowietrzeniu, przechodząc przez warstwę sprężonego powietrza w górnej części zbiornika.
Natomiast użycie hydroforu przeponowego z zamontowanym napowietrzaczem (aeratorem) na dopływie jest złym rozwiązaniem, w przypadku wody zażelazionej lub silnie zanieczyszczonej w inny sposób. Takie substancje często działają niszcząco na elastyczną membranę. Ponadto wytrącając się pozostają wewnątrz tego gumowego balonu, skąd trudno je usunąć (trzeba wyjąć membranę). Natomiast w hydroforach bezprzeponowych utlenione zanieczyszczenia samoistnie opadają na dno zbiornika. Można je stamtąd usunąć korzystając z korka spustowego w dnie oraz otworu wyczystkowego w ściance bocznej.
Zamiast zwykłej stali
Hydrofory przeponowe najczęściej zabezpieczone są antykorozyjnie tylko od zewnątrz, za pomocą farby. Od środka bowiem i tak woda nie ma kontaktu ze ściankami zbiornika. Wszystko działa dobrze tak długo, jak membrana nie ulegnie uszkodzeniu. Gdy straci szczelność i trzeba ją wymienić niejednokrotnie okazuje się, że stal jest już mocno naruszona przez rdzę.
Natomiast zbiorniki bezprzeponowe koniecznie wymagają obustronnego zabezpieczenia antykorozyjnego, dlatego najczęściej są ocynkowane. Można też użyć niewrażliwej na korozję stali nierdzewnej. Jednak nie jest to popularne ze względu na wyższą cenę. Użycie bardziej odpornego materiału może być jednak konieczne, gdy woda ze studni ma bardzo niekorzystny skład. Stal nierdzewną czasem stosuje się też do wyrobu zbiorników przeponowych. Ich trwałość i chemiczna odporność przydają się, jeżeli są umieszczone w wilgotnym środowisku - np. zawilgoconej piwnicy.
Warto wiedzieć, że rolę zbiornika hydroforowego może pełnić każdy zbiornik nadający się do kontaktu z wodą pitną, jeżeli tylko ma wystarczającą pojemność oraz odporność na ciśnienie. Może to być np. zbiornik służący pierwotnie jako zasobnik ciepłej wody użytkowej. Te są zaś pokrywane wewnątrz bardzo odporną chemicznie emalią ceramiczną, warstwą specjalnego tworzywa sztucznego, albo wykonywane są ze stali nierdzewnej.
Niezbędne elementy
Nieprzypadkowo na początku tekstu opisaliśmy zasadę działania zestawu hydroforowego. Jej zrozumienie znakomicie ułatwia bowiem skompletowanie potrzebnych elementów, złożenie i wyregulowanie instalacji. Chociaż trzeba mieć świadomość, że wraz z zamieszczonymi rysunkami jest to tylko ideowy schemat. O dobrym lub wadliwym działaniu całości mogą zdecydować szczegóły, np. sposób ułożenia rur.
Cztery najważniejsze, absolutnie niezbędne elementy to:
pompa wody - samozasysająca lub umieszczona w głębi studni;
zbiornik wody;
wyłącznik ciśnieniowy;
zawór zwrotny, uniemożliwiający cofnięcie się wody ze zbiornika do pompy.
Cała reszta pełni rolę pomocniczą. Tak naprawdę ich obecność nie jest konieczna. Chociaż są bardzo pożądane i często znakomicie ułatwiają montaż, konserwację i obsługę. Na przykład, dzięki odpowiednio rozmieszczonym zaworom odcinającym można choćby wyczyścić filtr lub wymienić uszkodzony element bez opróżniana całej instalacji z wody. Natomiast śrubunki umożliwiają łatwe rozmontowanie poszczególnych fragmentów instalacji. To gdzie je umieścić jest kwestią indywidualnej decyzji.
Ponadto niektóre elementy da się zastąpić innymi, uzyskując równoważne, tak samo dobre rozwiązanie. Przykładem może być zawór pięciodrożny, powszechnie stosowany w gotowych zestawach hydroforowych.
To po prostu kształtka zawierająca aż 5 przyłączy:
do pompy (dopływ wody);
do zbiornika ciśnieniowego;
do instalacji domowej (wypływ wody);
do wyłącznika ciśnieniowego;
do manometru (wskaźnika ciśnienia).
Jarosław Antkiewicz Na schemacie otwierającym: Zasada działania zbiornika hydroforowego jest bardzo prosta. Poza wodą zawiera on powietrze pod ciśnieniem, które wypycha wodę. W zbiorniku bezprzeponowym powietrze i woda stykają się bezpośrednio.
FAQ Pytania i odpowiedzi
Jakie są rodzaje zbiorników hydroforowych i czym się różnią?
Zbiorniki hydroforowe dzielą się na bezprzeponowe i przeponowe. Zbiorniki bezprzeponowe mają wewnętrzny kontakt powietrza z wodą i są odporne na zanieczyszczenia, takie jak żelazo i mangan. Zbiorniki przeponowe mają elastyczną membranę oddzielającą wodę od powietrza, co minimalizuje konieczność dopompowywania powietrza i korozję zbiornika.
Jak działa hydrofor?
Hydrofor działa na zasadzie sprężonego powietrza, które wypiera wodę ze zbiornika pod ciśnieniem. Gdy ciśnienie spada poniżej pewnego poziomu, pompa włącza się, uzupełniając wodę i podnosząc ciśnienie.
Jakie są zalety i wady zbiorników bezprzeponowych?
Zalety zbiorników bezprzeponowych to możliwość stosowania w wodzie z dużą ilością zanieczyszczeń oraz łatwość czyszczenia wnętrza. Wady to konieczność częstego dopompowywania powietrza i wyższe ryzyko korozji.
Jakie są zalety i wady zbiorników przeponowych?
Zalety zbiorników przeponowych to mniejsze ryzyko korozji oraz rzadsza konieczność dopompowywania powietrza. Wady to możliwe uszkodzenia elastycznej membrany przez zanieczyszczenia oraz wyższa cena w porównaniu do zbiorników bezprzeponowych.
Jaką wielkość zbiornika hydroforowego wybrać i dlaczego?
Lepsze jest stosowanie większego zbiornika, np. 150 l, zamiast małego, np. 24 l. Większy zbiornik pozwala na rzadsze włączanie pompy, co zwiększa jej trwałość i stabilizuje ciśnienie wody. Mały zbiornik może być stosowany jedynie w sytuacjach ograniczonej przestrzeni lub niższej ceny.
Człowiek wielu zawodów, instalator z powołania i życiowej pasji. Od kilkunastu lat związany z miesięcznikiem i portalem „Budujemy Dom”. W swojej pracy najbardziej lubi znajdywać proste i praktyczne rozwiązania skomplikowanych problemów. W szczególności propaguje racjonalne podejście do zużycia energii oraz zdrowy rozsądek we wszystkich tematach związanych z budownictwem.
W wolnych chwilach, o ile nie udoskonala czegoś we własnym domu i jego otoczeniu, uwielbia gotować albo przywracać świetność klasycznym rowerom.
Komentarz dodany przez Krzysztof Wieliński: Bardzo dobry artykuł przedstawiający w sposób przystępny, na co należy zwrócić uwagę przy planowaniu wyboru hydroforu.
1
