Utrzymanie jednolitego ciśnienia w układzie sieci wodociągowej, wymaga zastosowania nowoczesnych urządzeń, regulujących je na podstawie prostych zjawisk fizycznych.
Do grupy tych urządzeń należy między innymi hydrofor, który pomimo skomplikowanej skądinąd budowy, wykorzystuje proste zjawiska fizyczne.
W poniższym artykule przeanalizujemy sposób działania hydroforu, jego budowę, a także możliwość zastosowania go w instalacji wodnej domu jednorodzinnego.
Sprawdzimy też, jakie są korzyści takiej – ewentualnej – inwestycji i jakie koszty trzeba byłoby z jej tytułu ponieść.
Zasada działania hydroforu
Jak działa hydrofor? Hydrofor, to w dużym uproszczeniu metalowy, cylindryczny zbiornik, który częściowo wypełniony jest wodą.
Jego zadaniem, jest utrzymanie odpowiedniej wartości ciśnienia w układzie sieci wodociągowej. Zasada działania hydroforu polega na wykorzystaniu zależności pomiędzy wodą i powietrzem które zawiera zbiornik ciśnieniowy.
Oczywiście sam hydrofor do wody to nie wszystko.
Hydrofor musi współpracować w obrębie całego zestawu hydroforowego; zestaw hydroforowy to:
Hydroforowe pompy wody wtłaczają wodę bezpośrednio do zbiornika hydroforowego. Niezmienne warunki pracy pomp kontroluje urządzenie branżowo nazywane presostatem.
Dokonuje ono pomiarów ciśnienia wewnątrz zbiornika hydroforowego i na podstawie uzyskanych w ten sposób danych (jeśli jest ono za małe), dopompowuje do niego wodę.
W zbiorniku hydroforu zaznaczone są dwa poziomy graniczne – minimalny i maksymalny. Jeśli poziom wody spada do minimum, ciśnienie powietrza znajdującej się nad wodą “bańki powietrza” zaczyna stopniowo maleć.
W tym momencie presostat włącza pompę, zwiększając tym samym ilość wody w zbiorniku, a przez to – również ciśnienie powietrza.
W zbiorniku ciśnieniowym zamontowana jest pompa hydroforowa, która przy zbyt wysokim ciśnieniu (czyt. poziom wody jest maksymalny) jest wyłączana, a ze zbiornika woda usuwana jest w naturalny sposób.
Zestaw hydroforowy pracuje w trybie ciągłym, utrzymując stałe ciśnienie powietrza, co oznacza, że powyższy cykl zachodzi przez cały czas.
Hydrofor może pracować zarówno w miejskich instalacjach wodociągowych, jak również w układach domowych, leżących w obrębie określonego gospodarstwa domowego.
Najważniejsze parametry hydroforów
Pracę hydroforu definiuje się na podstawie jego najważniejszych parametrów technicznych. Mają one bezpośredni wpływ na wydajność jaką charakteryzuje się zestaw hydroforowy:
| Długość przewodu zasilającego | Standardowo hydrofor ma przewód w okolicach 1 – 2 metrów. To od niego zależy, w którym miejscu będzie można podłączyć hydrofor do domowej sieci elektrycznej. |
| Liczba wirników | Określa liczbę elementów, które są bezpośrednio odpowiedzialne za wtłaczanie wody do wnętrza zbiornika. Im jest ich więcej, tym płynniejsza jest praca hydrofora. Hydrofor do zastosowań domowych powinien mieć ich 5. |
| Maksymalne ciśnienie | Parametr ten określa maksymalne ciśnienie, jakie może pojawić się w zbiorniku z wodą. Jeśli przekroczy ono wspomnianą wartość, może dojść do przerwania zaworu bezpieczeństwa i usunięcia nadmiaru wody. |
| Maksymalna wydajność pompy wody | Parametr ten określa, ile litrów wody może zostać przepompowanych do zbiornika w jednostce czasu (najczęściej jednej godzinie). W przypadku dobrych hydroforów, wartość ta powinna oscylować w okolicach 5 000 litrów/h. |
| Maksymalna wysokość pompowania | To parametr definiujący maksymalną wysokość słupa cieczy pompowanej przez hydrofor. W praktyce oznacza to maksymalną wysokość, na którą została poprowadzona instalacja wodna. |
| Moc nominalna | To uśredniona wartość mocy, jaką hydrofor pobiera bezpośrednio z sieci elektrycznej. W przypadku większości dobrych hydroforów, parametr ten oscyluje w okolicach 1 000 – 1 500 W. |
| Napięcie zasilania | Wbrew pozorom, jest to bardzo ważny parametr pracy. Na rynku istnieją bowiem urządzenia zasilane zarówno z obwodów trójfazowych (400V), jak również z instalacji jednofazowych (230V). |
| Pojemność zbiornika roboczego | Parametr ten powinien być dobrany przede wszystkim na podstawie zapotrzebowania gospodarstwa domowego na wodę. Standardem jest hydrofor o pojemności zbiorników rzędu 50 litrów. Mniejsza pojemność wymuszałaby na układzie znacznie częstszą prace, co przedkładałoby się na zwiększenie poboru mocy przez urządzenie. |
| Rozmiar i liczba przyłączy ssących i tłocznych | Większość hydroforów posiada po jednym przyłączu ssącym i tłocznym. Jeśli są to urządzenia przeznaczone wyłącznie do użytku domowego, standardowy rozmiar przyłącz powinien wynosić 1 cal. W przypadku hydroforów większej mocy, przeznaczonych do zasilania np. kilku budynków, rozmiar przyłącz powinien być zdecydowanie większy. |
Hydrofory rodzaje
Hydrofory różnią się między sobą przede wszystkim konstrukcją zbiornika.
Poniżej przedstawiamy kilka najpopularniejszych rodzajów hydroforów.
Hydrofor z tradycyjnym, ocynkowanym zbiornikiem
Hydrofor, który ma ocynkowany zbiornik ciśnieniowy to najpopularniejsza konstrukcja tego urządzenia.
Jego cechą charakterystyczną, jest bezpośrednia styczność zbiornika i wody.
Tym samym zbiornik ciśnieniowy musi być zabezpieczona warstwą cynku przed działaniem rdzy.
W tego typu urządzeniach bardzo ważne jest wytworzenie odpowiedniej poduszki powietrznej, która będzie wykorzystywana do pomiarów ciśnienia wody.
Zaleca się, by ciśnienie wspomnianej poduszki oscylowało w okolicach co najmniej 1.5 bara.
Z tego typu zbiornikami współpracują najczęściej zatapialne pompy hydroforowe, które są włączane lub wyłączane za pośrednictwem sterownika.
Zbiorniki o tej konstrukcji mają jedną, istotną zaletę. Jest nią pojemność zbiornika, która może sięgać nawet 1500 litrów!
Zdarza się, że na specjalne zamówienie budowany jest hydrofor o pojemności sięgającej nawet 10 000 litrów. Ma on jednak przede wszystkim zastosowanie przemysłowe.
Jakie są wady takiego rozwiązania?
Przede wszystkim konieczność zabezpieczenia określonej ilości przestrzeni i odpowiedniego utwardzenia nawierzchni na której stanie hydrofor.
Należy również pamiętać o tym, że taki hydrofor nie jest mobilny, przez co nadaje się tylko i wyłącznie do zastosowań stacjonarnych (na dużą skalę).
Hydrofory ze zbiornikiem przeponowym
Hydrofory przeponowe to udoskonalona wersja konstrukcji ocynkowanych. Ich cechą charakterystyczną jest posiadanie specjalnej membrany. To właśnie w membranie znajduje się woda.
Między nią a ściankę zbiornika wtłaczane jest powietrze, którego ciśnienie jest odpowiednio regulowane. Dzięki temu można stosunkowo łatwo sterować ciśnieniem w zbiorniku.
Jakie zalety ma hydrofor przeponowy?
Przede wszystkim hydrofory przeponowe są mobilne i wygodne w użyciu. Specyfika konstrukcji urządzenia, umożliwia montaż pompy bezpośrednio nad zbiornikiem.
Takie rozwiązanie pozwala zaoszczędzić sporo miejsca i korzystnie wpływa na zmniejszenie gabarytów całego układu.
Przy okazji warto dodać, że w układach membranowych woda nie ma bezpośredniej styczności ze ściankami zbiornika.
Dzięki temu zbiornik ciśnieniowy nie będzie korodował.
Kolejnym atutem hydroforów przeponowych, jest brak konieczności dopompowywania powietrza do wspomnianej poduszki, co jest wymagane w przypadku zbiorników ocynkowanych.
Jakie są wady takiego układu?
Przede wszystkim hydrofor przeponowy ma małą pojemność, która w największych konfiguracjach może wynieść około 100 litrów.
Jest to zdecydowanie za mało, jeśli chodzi o duże budynki i pomieszczenia użyteczności publicznej.
Ponadto w hydroforach przeponowych trzeba dosyć często wymieniać membranę, która przez cały czas swojej pracy, jest narażona na silne oddziaływania mechaniczne.
Hydrofory ze zbiornikiem o stałym ciśnieniu
Na chwilę obecną hydrofory ze zbiornikiem o stałym ciśnieniu to najbardziej zaawansowane układy hydroforów.
Taki hydrofor posiada dwa osobne zbiorniki, z których jeden jest zasilany specjalną sprężarką a drugi – pompą wody.
Dzięki jednoczesnej pracy obydwu urządzeń, istnieje możliwość łatwego i bardzo dokładnego wyregulowania poziomów poszczególnych czynników roboczych – to optymalny układ urządzeń.
Jakie zalety ma hydrofor ze zbiornikiem o stałym ciśnieniu?
Najważniejszą zaletą jest to, że w ten sposób można stosunkowo łatwo utrzymać stałe ciśnienie.
Ze względu na zamontowanie bardzo dokładnych urządzeń pomiarowych, nawet najmniejsze zmiany ciśnienia będą odpowiednio korygowane.
Warto też dodać, że tak skonstruowany układ będzie charakteryzował się znacznie niższym (niż obydwa powyższe układy) zużyciem energii.
Jak podłączyć hydrofor we własnym domu?
Zestawy hydroforowe, to urządzenia o bardzo złożonej konstrukcji i szerokim spektrum pojemności zbiorników.
Można je montować zarówno w instalacjach wodociągowych (do zasilenia całych bloków), a także w instalacjach przydomowych.
Po co instalować hydrofor w domu jednorodzinnym?
Zestaw hydroforowy w domu jednorodzinnym sprawdzi się zwłaszcza wtedy, gdy zależy nam na własnym przyłączu wody.
Jeśli więc mamy własną studnię i chcemy czerpać wodę ze studni niezależnie od sieci wodociągowej, konieczny będzie hydrofor.
Jednak instalacja zestawu hydroforowego wewnątrz domu jednorodzinnego nie zawsze jest zasadna.
Niemniej, warto się na niego zdecydować, jeśli posiadamy własne przyłącze wody i korzystamy z niego w typowo domowych zastosowaniach.
W instalacji bez hydroforu, jednorazowe pobory wody (np. poprzez krany), byłyby częste, ale też i krótkotrwałe.
Wymuszanie na pompie wody ciągłych zmian stanu pracy i to z dużą częstotliwością, doprowadziłoby do jej znacznie szybszego zużycia, a nawet zniszczenia.
Dzięki wprowadzeniu hydroforu, układ instalacji domowej wymusza włączenie się pompy tylko wtedy, gdy ciśnienie wewnątrz urządzenia zaczyna spadać poniżej określonej wartości krytycznej.
Dlatego zasadne jest, by hydrofor do zastosowań domowych był w miarę duży, co pozwoli na zmniejszenie liczby uruchomień pompy, kosztem wydłużenia czasu jej pracy.
Kiedy nie warto instalować hydroforu we własnej sieci wodociągowej?
Przede wszystkim wtedy, gdy nie jest ona podłączona do domowej sieci wodociągowej, lecz np, do instalacji podlewającej ogród. W tym przypadku można zdecydować się na ogrodowy zestaw hydroforowy.
W takiej sytuacji, praca pompy i tak jest stosunkowo długa i nie ma potrzeby, by ją jeszcze wydłużać.
Z drugiej strony, podlanie tak dużego obszaru jakim jest ogród, z pewnością doprowadziłoby do zużycia wody w średniej wielkości zbiorniku.
Montaż hydroforu: problemy
Jeśli zależy nam na zmontowaniu układu hydroforu na własnym ujęciu wody, istnieje ryzyko dość dużych wahań ciśnień, związanych ze specyfiką pracy urządzenia.
Problem ten można co prawda częściowo rozwiązać poprzez wprowadzenie do układu większego zbiornika, ale przy dużym poborze, zjawisko to i tak będzie się nasilać.
Należy również zwrócić uwagę na fakt, że takie wahania mogą doprowadzić do zwiększonego zapotrzebowania na wodę.
Szacuje się, że wzrost ten może wynieść nawet 25 procent!
Kolejną trudnością, związaną z niestabilnym ciśnieniem wody w układzie, będzie jej zróżnicowana temperatura.
Zjawisko to ma miejsce wtedy, gdy woda jest ogrzewana poprzez urządzenia przepływowe.
Mniejsza jej ilość, która w danej jednostce czasu przepłynie przez układ grzewczy, zagrzeje się o wiele szybciej, niż wtedy, gdyby w układzie panowało normalne ciśnienie.
Montaż hydroforu – krok po kroku
Montaż hydroforu w domu jednorodzinnym powinniśmy rozpocząć od przygotowania ujęcia wody a następnie zabezpieczenia go za pomocą zaworu zwrotnego.
Uniemożliwi on cofanie się wody ze zbiornika z powrotem do wnętrza studni.
Tuż za zaworem powinniśmy zamontować filtr chroniący zbiornik ciśnieniowy hydroforu przed działaniem piasku.
Pobieranie dużych ilości wody ze studni, może doprowadzić do częściowego jej zamulenia.
Stąd też konieczność jej przefiltrowania i w ten sposób zabezpieczenia całej instalacji.
Przewód wychodzący z filtra, montujemy bezpośrednio na króćcu ssawnym hydroforu, zamykając z tej strony cały obwód.
Z kolei do króćca tłocznego podpinamy przewód, który będzie doprowadzał wodę bezpośrednio do kranu.
Zaraz za króćcem montuje się tak zwany hydrostop, czyli mówiąc prościej – wyłącznik otwierający obwód zasilenia pompy w przypadku, gdy w układzie nie będzie znajdować się woda.
Zaraz za wyłącznikiem montujemy zawór kulowy, który będzie odcinał całą instalację, zabezpieczając ją w przypadku np. awarii kranu.
Potem montujemy już tylko przyłącze do kranu.
Jak ustabilizować ciśnienie wody?
Zamontowanie zestawu hydrofora nie daje pewności, że całość systemu będzie stabilizować ciśnienie wody na odpowiednim poziomie.
Dlatego tak ważne jest, by zadbać o jeszcze jeden element a mianowicie – o reduktor ciśnienia. Będzie on zamontowany tuż pomiędzy hydroforem a domową instalacją wodną.
Jego zaletą jest praca bez konieczności doprowadzenia do niego zewnętrznego zasilania. Reduktor będzie działał w pełni poprawnie o ile zostanie do niego doprowadzona woda o nieco wyższym ciśnieniu.
Jak zamontować reduktor ciśnienia?
Najlepiej wykorzystać do tego celu śrubunki mocowane na rurze, tuż za zbiornikiem hydroforowym a instalacja domową.
Przed reduktorem warto zamontować wspomniany filtr antypiaskowy, dzięki któremu maksymalnie wydłużymy jego bezawaryjną pracę.
Ponadto zamontowanie filtra ograniczy ryzyko wypaczenia pracy reduktora, poprzez pojawienie się w jego układzie różnych zanieczyszczeń.
Na koniec należy również pamiętać o tym, by zarówno za jak i przed filtrem wody zamontować zawory kulowe.
Dzięki nim, możliwe będzie okresowe usuwanie zabrudzeń z filtra, bez konieczności likwidacji całej sieci dopływowej.
Wprowadzenie takiego układu, pozwoli na redukcję zużycia wody z sieci wodociągowej i zwiększenie komfortu jej użytkowania (zwłaszcza w kontekście ogrzewania domu).
Gdzie stosuje się hydrofory?
Zastosowanie hydroforów w instalacjach wodociągowych jest bardzo zróżnicowane i wynika przede wszystkim z ich mocy i pojemności zbiornika.
| W instalacjach domowych | W instalacjach domowych, które do celów konsumpcyjnych wykorzystują wodę z zewnętrznych przyłączy, takich jak np. studnie głębinowe. |
| W instalacjach wodociągowych, do zasilania dużej liczby budynków, bądź mieszkań | W układach tych zestawy hydroforowe mają bardzo dużą pojemność, dzięki czemu można nimi jednocześnie zasilać stosunkowo dużą liczbę odbiorców. |
| Do obsługi imprez, bądź innych, plenerowych wydarzeń | W takich sytuacjach, stosuje się najczęściej układy membranowe, charakteryzujące się stosunkowo niewielkimi rozmiarami i dużą mobilnością. |
| Do obsługi urządzeń podlewających zieleń | Jedynym przypadkiem, w którym opłaca się montaż takiego układu, są instalacje pobierające z otoczenia np. deszczówkę a następnie magazynujące je w specjalnie przygotowanych zbiornikach. Wprowadzenie pojemnego hydroforu, pozwoli na korzystanie z deszczówki, bez konieczności wykorzystywania w tym celu wody z wodociągów. |
| W instalacjach należących do dużych przedsiębiorstw produkcyjnych, korzystających z zewnętrznych przyłączy wodnych | Takie rozwiązanie pozwala na uzyskanie bardzo dużych oszczędności finansowych, wynikających z bardzo dużego zużycia wody przez przemysł wytwórczy. |
Koszt instalacji hydroforu
Zanim przeanalizujemy łączny koszt instalacji systemu hydroforu, sprawdźmy czym sugerować się, chcąc wybrać odpowiedni produkt dla siebie.
Pojemność zbiornika
Jest to najważniejsza kwestia, gdyż to od niej zależy częstotliwość włączania się poszczególnych pomp. W przypadku dużych domów jednorodzinnych, w których będzie korzystało się wyłącznie z własnych przyłączy wodnych, koniecznie będzie posiadanie zbiornika o pojemności 100 litrów.
Jeśli mieszkamy w mniejszym domu, w którym z hydroforu będziemy korzystać okazyjnie, dobrym pomysłem będzie montaż urządzenia ze zbiornikiem o pojemności 50 litrów.
Orientacja zbiornika
Pod względem kształtu, hydrofory produkowane są w dwóch podstawowych orientacjach – poziomej i pionowej. Sama orientacja zbiornika nie ma większego wpływu na jego działanie. Niemniej ma to ogromne znaczenie w kontekście pomieszczenia, w którym hydrofor ma zostać zamontowany.
Jeśli jest to np. duża piwnica i jej wymiary na to pozwolą, orientacja urządzenia również nie będzie miała znaczenia w kontekście jego pracy.
Rodzaj pompy
Znacznie większe znaczenie niż kształt zbiornika, będzie miało to, jaką pompę zainstalujemy przy zbiorniku.
Pompy głębinowe sprawdzą się w sytuacjach, gdy lustro wody znajduje się na głębokości niższej, niż 8 metrów.
Z kolei pompę powierzchniową warto wybrać wtedy, gdy głębokość ta będzie mniejsza.
Nie wolno również zapominać o tym, że nasza pompa hydroforowa musi mieć wydajność większą, niż nasze łączne, zapotrzebowanie na wodę (w tej samej jednostce czasu).
Hydrofor cena
Jeśli chcemy zamontować hydrofor w domu jednorodzinnym, dobrym rozwiązaniem będzie wybór mobilnych urządzeń membranowych.
Niewielki hydrofor o pojemności około 20l, uszczupli nasz portfel o około 200 – 300 zł.
Za znacznie większy, bo aż 60 l hydrofor, przyjdzie nam zapłacić około 400 – 500 zł.
Jeśli chcemy korzystać wyłącznie ze zbiornika hydroforu, konieczny będzie zakup hydroforu, który ma pojemność zbiornika około 100l.
Jego cena wzrośnie około dwukrotnie i wyniesie od 800 do nawet 1000 zł.
To jednak nie wszystko.
Łączny koszt całej instalacji hydroforowej wzrośnie o dodatkowe 500 – 1000 a nawet 2000 zł, w zależności od stopnia złożoności całego układu i rodzaju pompy wody (możemy wybrać pompę powierzchniową lub głębinową).
Za zwykły filtr zabezpieczający hydrofor przed piaskiem i innymi zanieczyszczeniami, będziemy musieli zapłacić około 60 złotych.
Zakup zaworów kulowych będzie znacznie większą niewiadomą.
W klasycznym układzie który opisaliśmy powyżej, konieczne będzie zabudowanie trzech takich zaworów.
Ich cena za sztukę może być bardzo zróżnicowana i wynieść od 50 zł, (w przypadku najprostszych elementów) do nawet 200 złotych (z metalową rączką).
Ile zapłacimy za pozostałe elementy?
Relatywnie tani będzie zawór zwrotny, który można kupić już za kilkanaście złotych.
Na rynku można jednak znaleźć znacznie większe zawory, których cena (w przypadku układu 2 – calowego) wyniesie nieco ponad 100 złotych.
Powyższe ceny obejmują wyłącznie samodzielny montaż.
Jeśli zależy nam na pomocy fachowca, do wszystkich powyższych kosztów trzeba będzie doliczyć (w zależności od miasta) od 450 do nawet 600 złotych.
Oczywiście łączny koszt robocizny będzie w tym przypadku zależny od stopnia zaawansowania robót i ich uciążliwości.
Podsumowanie
Hydrofor w domu jednorodzinnym to z pewnością wygoda i komfort bieżącego użytkowania skądinąd darmowej i czystej wody.
Niestety, inwestycja w hydrofor wiąże się z poważnymi wydatkami i – najczęściej – koniecznością poproszenia fachowca o pomoc.
Nie zapominajmy, że w/w przypadku opisaliśmy jedynie prosty układ hydrofora, który nie ingeruje w instalację wodociągową. Bardziej złożone sieci, umożliwiające przełączanie się pomiędzy wodą z wodociągu a dodatkowym przyłączem, będą o wiele bardziej kosztowne i skomplikowane.
Niemniej, niezależnie od poniesionych kosztów, inwestycja w hydrofor może się zwrócić już po kilku latach.