О давлении воды в трубах

Водоснабжение частного дома

Основными причинами выхода из строя системы водоснабжения в частном доме является коррозия, отложение солей или повышенное давление. Если брать во внимание, что в последние годы вместо металлических труб во вновь строящихся домах и коттеджах в основном применяют пластмассовые трубы, которые не подвержены коррозии, то остается только две причины выхода системы водоснабжения из строя.

Схема водоснабжение частного дома

Схема водоснабжение частного дома: 1. Погружной скважинный насос. 2. Кессон. 3. Гидроаккумулятор с реле давления. 4. Блок управления насосом. 5. Фильтр механической очистки. 6. Фильтр обезжелезиватель. 7. Фильтр умягчитель. 8. Фильт механический предохранительный. 9. Раствор для регенерации умягчителя. 10. Ультрафиолетовый стерилизатор. 11. Водонагреватель. 12. Система подготовки питьевой воды. 13. Локальные очистные сооружения.

Приобретая трубы, по техническому паспорту на них убедитесь, на какое допустимое давление они рассчитаны и какое давление рекомендуется реально поддерживать в системе, где они будут применены. Учтите, что неоправданное повышение давления в системе водоснабжения в связи с увеличением расхода воды в процессе ее эксплуатации приведет и к неоправданным затратам на электроэнергию для насоса, обеспечивающего подачу воды в систему.

Давление воды в системе водоснабжения

Строительная организация, с которой заключают договор на строительство коттеджа, наверное, предложит свои услуги и по монтажу системы водоснабжения. Прежде чем соглашаться, поинтересуйтесь, есть ли у нее опыт выполнения подобных работ и какое количество их уже выполнено. Не поленитесь и поговорите с хозяевами, которые пользовались до вас услугами этой организации.

Важным показателем в системе водоснабжения является рабочее давление в трубах.

Схема устройство водоснабжение

Схема устройство водоснабжение.

Так, для нормальной работы крана на кухне среднее давление должно быть не менее 0,5 бар. В зависимости от типа трубопровода и материала труб, давление в системе может незначительно отличаться от среднего показателя. При приемке системы водоснабжения обязательно убедитесь, какое рабочее давление в системе и соответствует ли оно установленным требованиям.

Если же монтаж системы вы планируете выполнить самостоятельно, то, прежде чем приступать к работам, следует познакомиться с основными требованиями к системам водоснабжения и правилами ее монтажа, которые обеспечат выполнение этих требований.

Гидроаккумуляторы и расширительные баки

Для создания водопровода в частном доме необходим гидроаккумулятор

Для создания водопровода в частном доме необходим гидроаккумулятор.

Наверное, на усадьбе будет предусмотрена не только система водоснабжения дома. При проектировании водопровода следует предусмотреть и систему пожаротушения, горячего водоснабжения, фильтрацию отработанной бытовой воды. Здесь будет и отдельный рукав для полива огорода, и, уж точно, отопительная система. В самой системе водоснабжения, в системах пожаротушения и фильтрации должны быть установлены гидроаккумуляторы, а в остальных системах расширительные баки. Кроме того, в местах отбора горячей и холодной воды и на выходе горячей воды из котла отопительной системы должны быть установлены расширительные баки, предназначенные для компенсации возможных гидроударов.

Расширительные баки в системе снабжения горячей водой, так же как и предохранительные клапаны, предназначены для защиты бойлера от избыточного давления. В системе пожаротушения гидроаккумуляторы используют для хранения дополнительного объема воды на случай пожара. В системе бытового водоснабжения гидроаккумуляторы должны быть рассчитаны на давление до 6 бар, что соответствует подъему воды на высоту до 60 м.

Ранее было сказано о том, что система обогрева должна быть оборудована защитными устройствами. Считаем необходимым рассказать в этой статье и о них.

Мембранные гидроаккумуляторы разных размеров

Гидроаккумуляторы бывают разных размеров, поэтому прежде, чем приступить к созданию водопровода, нужно определить, какой размер гидроаккумулятора вам подойдет.

В отопительной системе теплоноситель, поступающий из обратки в котел для нагрева, с изменением температуры на каждые 10°С увеличивается в объеме на 0,3 %, то есть, например, при нагреве теплоносителя на 70°C, его объем станет больше почти на 3 %. Вследствие того что жидкость несжимаема, такое расширение, в отсутствие компенсационного расширительного бака, обязательно приведет к разрушению трубопровода. Не рекомендуем устанавливать компенсационный бак открытого типа.

Такой бак делает систему обогрева открытой, то есть работающей при низком давлении, и, следовательно, малоуправляемой. В ней происходит испарение теплоносителя. Из-за доступа кислорода через открытый бак металлические трубы интенсивнее коррозируют. Закрытый компенсатор можно установить в любом месте отопительной системы, а открытый - только в самой верхней ее части, следовательно, бак необходимо утеплять. Все это делает открытый бак дорогостоящим удовольствием.

Схема устройство гидроаккумулятора

Схема устройство гидроаккумулятора.

В гидроаккумуляторах создается определенный запас воды, который при необходимости можно подать в систему водоснабжения. Они могут быть закрытого или открытого типа, и все недостатки компенсационных баков открытого типа, указанные для баков системы отопления, присущи и открытым гидроаккумуляторам. Баки обеспечивают защиту системы водоснабжения от опасного для нее явления, каким является гидроудар. Гидроудар может возникнуть при аварийном отключении питания двигателя насоса, а также при резком открывании и закрывании крана для отбора воды.

При этом явлении возникающие динамические нагрузки могут многократно превысить нагрузки статические, рассчитанные для конкретной системы водоснабжения. В местах отбора воды рекомендуют устанавливать небольшие расширительные баки стандартной емкости, равной 0,2 л.

Конструкция гидроаккумулятора

Основным элементом гидроаккумулятора закрытого типа является мембрана.

Принцип работы мембраны внутри бака состоит в следующем. Мембранная камера внутри бака заполнена воздухом. При первом включении насоса по мере наполнения бака водой объем газа в мембранном баллоне уменьшается, а его давление, соответственно, возрастает. Это усилие передается на реле давление, управляющее включением и отключением насоса. Реле рассчитано на определенную величину, превышение которого приводит к отключению насоса.

Принцип работы гидроаккумулятора

Принцип работы гидроаккумулятора.

При естественном отборе воды из системы водоснабжения давление уменьшается и реле снова включает насос. Если же в системе нарушена герметичность трубопровода и давление окажется меньше установленного, то это реле, имея нормально разомкнутые контакты, не будет включать насос. Для предотвращения аварийной ситуации реле с нормально замкнутыми контактами будет отключать насос, если давление в мембранной части бака превысит установленное максимальное значение.

Таблица объемов гидроаккумуляторов

Таблица объемов гидроаккумуляторов.

Правильный подбор объема гидроаккумулятора существенно влияет на длительность его эксплуатации, ибо от этого зависит частота срабатывания мембраны. Практикой установлено следующее: если в системе водоснабжения не более трех точек отбора воды, достаточно одного гидроаккумулятора с баком емкостью 24 л; если больше 3 точек отбора, достаточно бака емкостью 50 л. Если в доме имеется канализация, ванная и другие устройства, потребляющие воду, то необходимо рассчитать объем бака.

Примечание. При расстоянии от уровня воды до гидроаккумулятора, не превышающем 8 м, можно воспользоваться насосной станцией, которая обеспечит и подачу воды, и регулировку давления в системе водоснабжения. А насосная станция, оборудованная насосом с инжектором, обеспечит доставку воды с глубины, не превышающей 40 м.

Давление воды в трубах

Расчет давления

Манометр для измерения давления воды в водопроводе

Чтобы измерить давление в трубах, можно использовать манометр для измерения давления воды в водопроводе.

Обозначим максимальное и минимальное давление в мембранном объеме бака как Рmax и Рmin соответственно. Их разность, ΔР, будет пропорциональна максимальному объему воды, поступающей из гидроаккумулятора. Чем больше разность, тем эффективнее работа гидроаккумулятора. Но следует иметь в виду, что с увеличением ΔР возрастает вероятность разрыва мембраны.

Давление воздуха в мембранной камере должно обеспечивать подъем воды на максимальную высоту трубопровода в коттедже. Если эта высота составляет 10 м, то соответствующее ей давление равно 1 бар. Минимальное давление для включения насоса должно быть на 0,2 бар больше, то есть Рmin=1,2 бар.

Для обеспечения надежного отбора воды в самой верхней точке отбора измеряем расстояние от нее до места установки гидроаккумулятора (например, 10 м или 1 бар) и учитываем, что перепад давления в кране должен быть не менее 0,5 бар. То есть, Рmin=1+0,5=1,5 бар, а не 1,2 бар, как ранее было определено.

Для определения Рmax необходимо исходить из напорной характеристики насоса, учесть гидравлическое сопротивление трубопровода, учесть возможные вариации напряжения сети, влияющие на производительность насоса, и учесть изменение производительности насоса в процессе эксплуатации.

Схема пружинного и мембранного манометра

Схема пружинного (слева) и мембранного (справа) манометра. Пружинный; 1. Полая трубка, 2. Стрелка, 3. Зубчатый сегмент, 4. Рычаг; 5. Штуцер. Мембранный: 1. Пластинка-мембрана, 2. Стержень, 3. Зубчатый сегмент, 4. Зубчатое колесо со стрелкой, 5. Циферблат.

Это достаточно сложный расчет, но практикой проверено, что в системах водоснабжения таких строений, как коттеджи, достаточно, чтобы ΔР было равно 1 или 1,2 бар. Следовательно: Рmax=Рmin +1.2=1,5+1,2=2,7 бар. Рекомендуют также, чтобы максимальное значение напора было на 30 % меньше напора насоса. Следовательно, исходя из выполненного расчета, необходимо выбирать насос, обеспечивающий минимальный напор воды, равный: Рнас=1,3 Рmax=1,3∙2,7≈3,5 бар. Определить, какое давление в системе, можно с помощью манометра.

Желательно измерять динамическое давление, то есть давление во время движения воды по трубам. Для этого они должны быть максимально открытыми, минимум два крана, и из них должна течь вода. Большие изменения динамического давления в течение суток свидетельствуют о каких-то отклонениях от нормального функционирования водопровода. Давление в системе горячего водоснабжения зависит от температуры воды и может существенно отличаться от динамического давления холодной воды.

Измеряя давление, следует учитывать и погрешность, которую допускает измерительный прибор. Погрешность зависит от класса прибора, который указывают на приборе. Например, высоким считают класс 0,6, что соответствует пределам допускаемой погрешности, равной 0,6 % от показания прибора. Для бытовых нужд достаточно и класса 1,5.

Указания по эксплуатации

Схема погружного насоса

Схема погружного насоса.

Проверку работоспособности системы и состояния оборудования необходимо проводить не реже 1 раза в год. В первую очередь проверяют наличие утечек. После их устранения, по манометру, находящемуся на основном (нижнем) гидроаккумуляторе, проверяют давление. Оно должно быть равно Рmin. Если давление меньше требуемого значения более чем на 10 %, то с помощью любого компрессора увеличиваем давление до значения, при котором реле включения должно включить насос. В момент срабатывания реле (отключения насоса) замеряем давление отключения.

Оно не должно отличаться от Рmax более чем на 10 %. Теперь открываем один из кранов и снова проверяем давление, при котором насос включился, и, закрыв кран, фиксируем давление, при котором насос отключился.

Опасность гидравлических ударов

Несколько подробнее нужно рассказать о причинах возникновения гидроудара и его последствиях. Движущаяся в трубах вода, как любая масса, обладает инерцией, и в результате резкого перекрытия пути движения передние слои начинают уплотняться под действием массы воды, которая еще продолжает двигаться.

Таблица диаметров труб для водоснабжения

Таблица диаметров труб для горячей и холодной воды.

Давление воды на стенки труб (ударная волна), возрастая, постепенно перемещается в трубах в сторону, обратную движению воды. Когда процесс сжатия прекратится, начнется процесс движения ударной волны в обратном направлении. Не приводя расчетов, отметим, что скорость распространения ударной волны зависит от материала трубы, ее диаметра и толщины. Например, в чугунных трубах с диаметром, равным 50 мм, и толщиной 7 мм скорость распространения составляет 1348 м/с, а в трубах с диаметром 600 мм и толщиной 18 мм скорость равна 913 м/с.

Таблица расчета пропускной способности стальных труб

Таблица расчета пропускной способности стальных труб.

Для сравнения: скорость распространения ударной волны в резиновых трубках составляет всего 30 м/с. Интересно знать не эти величины, а последствия, возникающие после воздействия ударной волны, например, на насос. Вполне реальная ситуация: остановка насоса, подававшего воду в резервуар, расположенный выше него. Продолжая движение вверх, зона повышенной плотности будет удаляться от насоса, и вблизи него образуется пространство, в котором вода будет менее плотной.

Далее, отразившись от резервуара, зона с повышенной плотностью возвратится к насосу. Если не предусмотреть защиты в виде обратного клапана, то насос начнет вращаться в обратном направлении. Здесь подстерегает новая опасность, заключающаяся в том, что если обратный клапан закроется очень быстро, то снова возникнет ударная волна, но распространяющаяся в обратном направлении.

Для исключения возникновения обратной волны время закрытия клапана (Т) должно быть соизмеримо с временем движения волны до и от резервуара, то есть T = 2L/V, где L - расстояние от насоса до резервуара, м; V - скорость распространения ударной волны, с, которая, как нам известно, зависит от материала и размеров труб, а для гибкого шланга составляет 30 м/с. Чтобы уменьшить скорость срабатывания обратного клапана, применяют клапаны-гасители.

Похожие статьи:
×
Top