Kiedy trzeba instalować hydrofor?

Czego dowiesz się z artykułu?

• Jak działa hydrofor?
• Co charakteryzuje zbiorniki bezprzeponowe?
• Co charakteryzuje zbiorniki przeponowe?
• Jakie jest zadanie wyłącznika ciśnieniowego w zestawie hydroforowym?
• Jak ustawić górne i dolne ciśnienie w instalacji wodnej z hydroforem?
• Czym ustabilizować ciśnienie w instalacji domowej?
• Jaką wybrać wielkość zbiornika hydroforowego?
• Czy instalacja wodna może działać bez hydroforu?
• Jak usunąć zanieczyszczenia w hydroforach?
• Czy hydrofory są zabezpieczone antykorozyjnie?
• Jakie elementy są niezbędne do poprawnego działania zestawu hydroforowego?

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.

Może cię zainteresować

Wszystko o rurach spustowych Pompy głębinowe w technologii DRYRUN PRO. Co to jest suchobieg? Jak działa pompa abisynka? Jak podłączyć pływak do pompy wody? Instalacje sanitarne w nowym domu. Co musisz wiedzieć? Jak działa przewód grzewczy z termostatem? Ochrona rur z wodą przed zamarzaniem MultiSkin PUSH - idealne rozwiązanie do instalacji wody użytkowej i systemów grzewczych w budynkach mieszkalnych Jak zamontować przydomową oczyszczalnię ścieków na kopcu nasypowym? Co to jest norma ISO 9001:2015 i jakie są korzyści z certyfikacji dla klientów firmy? Jak zabezpieczyć pompę do wody przed pracą na sucho? Jak długo pompa może pracować na sucho? Jak zapewnić stabilne ciśnienie wody w domu? Jak zapewnić szczelność połączeń w instalacjach sanitarnych? Jak montuje się szybkozłączkę do szamba w ogrodzeniu? Rekuperatory do odzysku ciepła z wody szarej: oszczędność i ekologia Dlaczego w instalacji c.o. warto stosować filtr magnetyczny? Co powinieneś wiedzieć o programie dofinansowania Moja Woda? ESYBOX MAX - hydroforowa technologia przyszłości! Czym się różni anoda magnezowa od tytanowej? Jakie powinno być ciśnienie w instalacji wodnej w domu i jak je zapewnić? Co jest potrzebne do poboru wody ze studni? Jakie są średnice rur odpływowych z PVC w kanalizacji zewnętrznej? Polietylenowa czy kauczukowa - którą izolację rur wybrać? Przydomowa oczyszczalnia ścieków na każde warunki gruntowe Jak przebiega montaż sygnalizatora szamba? Kiedy trzeba zamontować reduktor ciśnienia wody w domowej instalacji?

Zobacz więcej Zwiń

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.

Schemat budowy układu z hydroforem przeponowym

Wyłącznik ciśnieniowy

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