СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Гидроаккумуляторы являются необходимым элементом для длительной, надежной работы систем снабжения питьевой водой. Его назначение в том, чтобы аккумулировать создаваемое насосом давление, с которым питьевая вода доходит до конечного потребителя. В местах компактного проживания большого количества людей, в период, когда количество потребляемой воды наиболее велико (особенно летом), давление в местных системах водоснабжения может быть не достаточно для нормальной подачи воды в высотные или далеко отстоящие здания. Для гарантированной подачи воды у конечного потребителя, даже когда давление падает ниже минимально необходимого для нормального пользования, должен быть установлен насос возле главного потребителя. Учитывая нерегулярную потребность в подаче воды части потребителей, установка водяных баков позволит: • компенсировать разницу между количеством подаваемой насосом воды и максимальным водоразбором; • ограничивать число включений насоса при минимальном водоразборе. Так же как и в отопительных системах есть два типа баков: открытые и закрытые. Закрытые баки устанавливаются на первых этажах зданий. Посредством сжатия воздуха вода приобретает необходимое заданное давление для корректного питания сети. Сжатие воздуха может осуществляться: • непосредственно, с использованием компрессора или через аккумулирующий мембранный бак; • косвенно, через саму воду, закачиваемую в бак (без мембраны).
КОСВЕННО СЖАТЫЙ ВОЗДУХ
a) Va,Patm б) V2, р2 в) V1,p1
а) бак заполнен воздухом с атмосферным давлением patm, вода отсутствует, кроме днищевой части; б) р2- равен минимальному абсолютному рабочему давлению системы; в) p1 - равен максимальному абсолютному рабочему давлению системы.
p1 = p2+ (1...2) бapa
Функционирование системы в пределах двух граничных давлений контролируется датчиком давления, который регулирует работу насоса от давления р2 до давления р1. Давление р2 соответствует сумме дельт между самым невыгодным по отношению к насосу потребителем (находящемся на верхнем этаже здания), потерей потока при циркуляции, и дополнительным давлением, необходимым для того, чтобы обеспечить нормальное функционирование системы водоснабжения Давление р, представляет собой конструктивное сопротивление бака, его объем прямо пропорционален разнице ( p1 - р2 ). В баке без мембраны количество воды равно ( Va - V2 ) итак, это воздух и основной объем воды, развивающий минимальное давление (р2) необходимое для обслуживания всех потребителей.
НЕПОСРЕДСТВЕННО СЖАТЫЙ ВОЗДУХ
Непосредственно сжатым воздухом снабжаются системы с минимальным давлением воздуха р2. Без компрессора сжатие выполняется водой. Объем бака может быть уменьшен до ( Va - V2 ).
В водяном мембранном баке функции компрессора берет на себя воздушный буфер, который, кроме сохранения энергии путем исключения компрессора из схемы, препятствует контакту воды (коррозионной или известковой) с обоими газами и металлическими стенками бака. Важно помнить, что во время установки бака, первоначальное давление должно быть установлено на 0,2 бара ниже р2 начального давления включения насоса. Фактически, первоначальное давление воздуха в баке находится в прямой зависимости от наличия воды внутри бака: если оно будет больше чем р2 и бак опустеет, а части потребителей потребуется вода, насос не получит сигнал о включении.
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ ВЫБОР МЕМБРАННОГО БАКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОБЪЕМА ВОДЫ ПОСТУПАЮЩЕЙ В БАК
Перечень необходимых даннях: • Абсолютное минимальное давление на переключателе давления: р2 = 2 бара; • Абсолютное максимальное давление на переключателе давления: p1 = 4 бара; • Максимальный расход в системе в л/мин: Qmax = 170 л/мин; • Мощность насоса: Р = 4 кВт.
Расчет Для того чтобы избежать частого включения насоса, количество воды, которое должно находиться в баке соответствующее максимальному расходу, выраженному в л/мин, определяется мощностью насоса (Qmax* К). В данной таблице "К" коэффициент, зависящий от мощности насоса.
P, кВт |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
К |
0,25 |
0,33 |
0,42 |
0,50 |
0,58 |
0,66 |
0,83 |
1,00 |
В этом примере: объем воды поступающей в бак: R=170 • 0,50=85 л. Для получения точного точной вместительности бака, смотрим таблицу ниже. В соответствующей колонке, необходимо найти рабочее давление на переключателе давления (для этого примера, 2 и 4 бара), объем воды поступающей в бак берем ближайший относительно вычисленного в большую сторону из таблицы (90 литров). Затем смотрим необходимый объем бака в колонке слева: 200 литров.
КОЛИЧЕСТВО ВОДЫ ПОСТУПАЮЩЕЙ В МЕМБРАННЫЙ БАК
|
Абсолютное давление, бар |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
2,3 |
2,3 |
2,8 |
2,8 |
2,8 |
3,3 |
3,3 |
3,3 |
3,8 |
7,8 |
7,8 |
Абсолютное минимальное давление (насос включается), бар |
2 |
2 |
2 |
2,5 |
2,5 |
3 |
3 |
3 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
4 |
8 |
8 |
Абсолютное максимальное давление (насос выключается), бар |
3 |
3,5 |
4 |
3,5 |
4 |
4 |
4,5 |
5 |
4,5 |
5 |
5,5 |
5 |
11 |
17 |
Объем бака, л |
Количество поступающей воды, л |
5 |
1,5 |
1,9 |
2,3 |
1,3 |
1,7 |
1,2 |
1,6 |
1,9 |
1,0 |
1,4 |
1,7 |
1,0 |
|
|
8 |
2,4 |
3,1 |
3,6 |
2,1 |
2,8 |
1,9 |
2,5 |
3,0 |
1,7 |
2,3 |
2,7 |
1,5 |
|
|
16 |
4,8 |
6,2 |
7,2 |
4,2 |
5,5 |
3,7 |
5,0 |
6,0 |
3,4 |
4,5 |
5,4 |
3,0 |
|
|
19 |
5,7 |
7,3 |
8,6 |
5,0 |
6,6 |
4,4 |
5,9 |
7,1 |
4,0 |
5,4 |
6,5 |
3,6 |
|
|
20 |
6,0 |
7,7 |
9,0 |
5,3 |
6,9 |
4,7 |
6,2 |
7,5 |
4,2 |
5,7 |
6,9 |
3,8 |
|
|
24 |
7,2 |
9,3 |
10,8 |
6,3 |
8,3 |
5,6 |
7,5 |
9,0 |
5,0 |
6,8 |
8,2 |
4,6 |
|
|
35 |
10,5 |
13,5 |
15,8 |
9,2 |
12,1 |
8,2 |
10,9 |
13,1 |
7,3 |
9,9 |
12,0 |
6,7 |
|
|
40 |
12,0 |
15,4 |
18,0 |
10,5 |
13,8 |
9,3 |
12,4 |
14,9 |
8,4 |
11,3 |
13,7 |
7,6 |
|
|
50 |
15,0 |
19,3 |
22,5 |
13,1 |
17,3 |
11,7 |
15,6 |
18,7 |
10,5 |
14,1 |
17,1 |
9,5 |
|
|
60 |
18,0 |
23,1 |
27,0 |
15,8 |
20,7 |
14,0 |
18,7 |
22,4 |
12,6 |
17,0 |
20,6 |
11,4 |
|
|
80 |
24,0 |
30,9 |
36,0 |
21,0 |
27,6 |
18,7 |
24,9 |
29,9 |
16,8 |
22,6 |
27,4 |
15,2 |
|
|
100 |
30,0 |
38,6 |
45,0 |
26,3 |
34,5 |
23,3 |
31,1 |
37,3 |
21,0 |
28,3 |
34,3 |
19,0 |
26,6 |
51,6 |
200 |
30,0 |
77,1 |
90,0 |
52,6 |
69,0 |
46,7 |
62,2 |
74,7 |
41,9 |
56,6 |
68,6 |
38,0 |
53,2 |
103,2 |
300 |
90,0 |
115,7 |
135,0 |
78,9 |
103,5 |
70,0 |
93,3 |
112,0 |
62,9 |
84,9 |
102,9 |
57,0 |
79,8 |
154,9 |
500 |
150,0 |
192,9 |
225,0 |
131,4 |
172,5 |
116,7 |
155,6 |
186,7 |
104,8 |
141,4 |
171,4 |
95,0 |
133,0 |
258,1 |
750 |
225,0 |
289,3 |
337,5 |
197,1 |
258,8 |
175,0 |
233,3 |
280,0 |
157,1 |
212,1 |
257,1 |
142,5 |
199,4 |
387,1 |
1000 |
300,0 |
385,7 |
450,0 |
262,9 |
345,0 |
233,3 |
311,1 |
373,3 |
209,5 |
282,9 |
342,9 |
190,0 |
265,9 |
516,2 |
Для определения соотношения между количеством поступающей в бак воды и его вместимостью, которое относится к косвенно сжатому объему, заменяющему рatm с абсолютным зарядным давлением рpr и Va с Vt. В случае изотермического сжатия газа при местной температуре (такое допущение можно принять, учитывая замедленность процессов и отсутствие изоляции на стенках бака), с Vt являющейся общей вместимостью бака и R количеством поступающей воды, мы получим
pрr • Vt = р2 • V2 р • V = const => pрг • Vt = p1 • V1
Количество поступающей в бак воды это разность между V2 и Vt:
R = V2 - V1 =ррг • Vt • ( 1 /р2 - 1 /p1 ) =ppr• Vt •[ ( p1 - р2 ) / р1• p2 ] => Vt = R • pl • p2 / ( ppr • ( p1 - p2 ) )
Уменьшение первоначального давления воздуха в баке по отношению к р2 ведет к увеличению общего объема Vt в сравнении с идеальным случаем ррг = р2. Разница в 0,2 бара является оптимальным компромиссом между необходимостью ограничить эту потерю и предотвращением полного опорожнения бака перед пуском насоса. В баке без мембраны давление воздуха равно атмосферному ( 1 бар ). Две нижеследующие таблицы, из которых первая такая же, как предыдущая, сравнивают общие объемы мембранных и баков без мембраны. Уменьшение заметно, потому что в мембранных баках значительная часть объема используется для обеспечения минимального давления р2 в системе.
КОЛИЧЕСТВО ВОДЫ ПОСТУПАЮЩЕЙ В МЕМБРАННЫЙ БАК
|
Абсолютное минимальное давление (насос включается), бар |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
Абсолютное максимальное давление (насос выключается), бар |
3,5 |
4,0 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
Объем бака, л |
Количество поступающей воды, л |
40 |
10,5 |
13,8 |
9,3 |
12,4 |
14,9 |
11,3 |
7,6 |
60 |
15,8 |
20,7 |
14,0 |
18,7 |
22,4 |
17,0 |
11,4 |
80 |
21,0 |
27,6 |
18,7 |
24,9 |
29,9 |
22,6 |
15,2 |
100 |
26,3 |
34,5 |
23,3 |
31,1 |
37,3 |
28,3 |
19,0 |
200 |
52,6 |
69,0 |
46,7 |
62,2 |
74,7 |
56,6 |
38,0 |
300 |
78,9 |
103,5 |
70,0 |
93,3 |
112,0 |
84,9 |
57,0 |
500 |
131,4 |
172,5 |
116,7 |
155,6 |
186,7 |
141,4 |
95,0 |
750 |
197,1 |
258,8 |
175,0 |
233,3 |
280,0 |
212,1 |
142,5 |
1000 |
262,9 |
345,0 |
345,0 |
311,1 |
373,3 |
282,9 |
190,0 |
КОЛИЧЕСТВО ВОДЫ ПОСТУПАЮЩЕЙ В БАК БЕЗ МЕМБРАНЫ
|
Абсолютное минимальное давление (насос включается), бар |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
Абсолютное максимальное давление (насос выключается), бар |
3,5 |
4,0 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
Объем бака, л |
Количество поступающей воды, л |
40 |
4,4 |
6,0 |
3,2 |
4,4 |
5,2 |
3,2 |
2,0 |
60 |
6,6 |
9,0 |
4,8 |
6,6 |
7,8 |
4,8 |
3,0 |
80 |
8,8 |
12,0 |
6,4 |
8,8 |
10,4 |
6,4 |
4,0 |
100 |
11,0 |
15,0 |
8,0 |
11,0 |
13,0 |
8,0 |
5,0 |
200 |
22,0 |
30,0 |
16,0 |
22,0 |
26,0 |
16,0 |
10,0 |
300 |
33,0 |
45,0 |
24,0 |
33,0 |
39,0 |
24,0 |
15,0 |
500 |
55,0 |
75,0 |
40,0 |
55,0 |
65,0 |
40,0 |
25,0 |
750 |
83,0 |
112,0 |
60,0 |
83,0 |
100,0 |
60,0 |
38,0 |
1000 |
111,0 |
150,0 |
80,0 |
111,0 |
130,0 |
80,0 |
50,0 | |