Зависимость между водой, воздухом и давлением в напорном баке насосной станции
Необходимость в накопительном резервуаре для Вашей системы водоснабжения зависит от несколькихфакторов:
- Способность источника воды обеспечить макси-мальное водопотребление
- Экономичность системы водоснабжения(затраты на приобретение+ расходы на эксплуатацию)
- Надежность электроснабжения(в зависимости от требуемой надежности системы водоснабжения)
- Возможность пожаротушения(в случае возникно-вения повреждения в системе электропитания).
Если источник воды не может полностью обеспечить максимальное водопотребление, необходимо установить резервуар для воды, из которого она будет доставляться при пиковой нагрузке. Для небольших пиковых нагрузок, составляющих 0–10 м3/ч, наиболее удобным вариантом будет напорный бак большого объема с предварительно сжатым воздухом.
Чтобы понять преимущества такого бака, сначала посмотрим, как работает напорный бак без сжатого воздуха. Насос, подающий воду, начинает работать при давлении включения, равном 2 бара, и останавливается при давлении отключения 3 бара. Из рисунка видно, что при давлении 3 бара 75% объема бака заполнено водой, и воздух был сжат до 25% объема.
Во время пользования водой из бака воздушная подушка будет давить на воду, пока2/3 бака заполнены водой, а 1/3 занята воздухом. Когда давление упадет до 2 бар, насос начнет работать. Если производительность насоса ниже, чем количество воды, забираемое из бака, запасы емкости будут уменьшаться, пока объем воздуха в баке не увеличится и давление не упадет до уровня ниже необходимого давления в кранах. Затем необходимо восстановить баланс между потреблением и доставкой воды.
В напорном баке без контроля уровня воды необходимо каждые 6 месяцев производить ее слив, чтобы обновлять в нем воздух, так как происходит постепенное растворение его в воде. Если объем бака составляет 1 м3 и минимальное допустимое давление в кранах для нормальной работы соответствует 1 бару, запас воды должен составлять 16,7% от объема бака, т.е. 167 литров. Такого количества воды недостаточно, чтобы покрыть разницу между производительностью насоса и максимальным водопотреблением. Необходимо установить бак большего объема, но предпочтительно, чтобы он был с предварительно сжатым воздухом.
Бак с предварительно сжатым воздухом предназначен для поддержания необходимого давления в системе. Чтобы контролировать объем воздуха, необходимо установить устройство контроля уровня воды (ниже середины бака) и воздушный компрессор.
Если устройство контроля установлено таким образом, что в баке находятся равные части воздуха и воды при давлении включения, напорная производительность бака между остановкой и пуском насоса увеличится до 50–100%, в зависимости от перепада давления.
Если устройство контроля установлено таким образом, что в баке находятся равные части воздуха и воды при давлении отключения, напорная производительность бака между остановкой и пуском насоса увеличится до 100–150%, в зависимости от манометрической разницы.
Идеальный контроль за уровнем воды в баке может быть обеспечен следующими двумя способами:
1. Установка автоматического контроля воздуха для насосов, всасывающих воду с некоторой глубины.
2. Установка электрического устройства контроля уровня воды и воздушного компрессора для насосов, не всасывающих воду с нижнего уровня, таких как погружные насосы.
Устройство автоматического контроля воздуха
Во время пуска насоса во всасывающей камере об-разуется вакуум. Вакуум передается через медную соединяющую трубку в полость, где находится пружина, и вытягивает мембрану, преодолевая сопротивление пружины. Таким образом, происходит всасывание атмосферного воздуха через форсунку и щелевой клапан в камеру.
При остановке насоса давление в баке передается во всасывающую камеру и во всасывающий клапан. Это означает, что в камерах давление одинаковое. Это позволяет пружине давить на мембрану в противоположном направлении и выталкивать воз-дух через форсунку и щелевой клапан в напорный бак.Это происходит тогда, когда в баке очень много воды и поплавок находится либо в горизонтальном положении, либо поднимается вверх. Когда в бак нагнетается очень много воздуха, так, что поплавок опускается ниже горизонтального положения, то открывается щелевой клапан, и устройство автоматического контроля воздуха втягивает воздух в форсунку вместо форсунки. Таким образом, воздух попадает в бак и выводится из него, и в случае, если уровень воды такой низкий, что поплавок находится ниже горизонтали, воздух из атмосферы никогда в бак не попадет.
Для того чтобы устройство автоматического контроля воздуха могло работать, между насосом и напорным баком не устанавливают обратный клапан. При этом высота всасывания должна быть около 2 метров, и необходимый подпор должен обеспечиваться закрытием клапана, установленного на всасывающем трубопроводе.
Электрический регулятор уровня воды и воздушный компрессор
Вода в напорном баке будет поглощать кислород из воздушной подушки, которая постоянно пополняется компрессором. Компрессор должен быть подсоединен таким образом, чтобы он включался только во время работы насоса, во избежание разрыва бака или трубы. Это может быть достигнуто с помощью поплавкового выключателя, указывающего на очень высокий уровень воды в баке.
Резервуар
Если источник воды имеет производительность на-много ниже максимального потребления, например, если четырехдюймовая скважина используется как для снабжения питьевой водой, так и для поливки в сухой период, необходимо установить резервуар, который сможет уравнять разницу между недостаточной производительностью источника и максимальным водопотреблением.
Объем резервуара может быть рассчитан по следующей формуле:Объем резервуара = кол-во часов макс. водопотребления х(Qмакс. потр.– Qист. воды)
Экономичность системы водоснабжения
Если объем источника воды соответствует максимальному водопотреблению и не требуется установки бака для воды, например, для пожаротушения, нужно только установить оборудование для регулирования количеств пусков и остановов насоса.
Для дачных участков, к примеру, требуется гидростат или небольшой 15–24-литровый мембранный бак с реле давления, чтобы обеспечить идеальное водоснабжение при непродолжительной сезонной работе. Для бытового применения в течение года необходи-мо установить мембранный бак объемом 24 литра или 65–130 литров. Для животноводческих ферм необходимо установить мембранный напорный бак с объемом не менее 130 литров.
В многоэтажных зданиях с несколькими рабочими насосами рекомендуется устанавливать частотно-регулируемые насосы со шкафом управления для точного регулирования давления в системе. Для экономичной работы давление воды должно быть как можно более низким, но таким, при котором все потребители воды могут нормально работать. Если в определенные периоды требуется очень высокое давление, например, для мойки транспортных средств, хорошим решением будет подключение отдельного повысительного насоса (моющей установки).
Всегда следует монтировать обратный клапан в разъем, к которому обычно подключаются такие повысительные насосы. Это предотвратит загрязнение системы водоснабжения.
Водоснабжение в случае выхода из строя системы электропитания
Если вода необходима даже в случае аварии в энергосистеме, например, для пожаротушения, нужно предварительно предпринять следующие меры:
1. Необходимо установить резервуар с водой на достаточно высоком уровне(водонапорной башне).
2. Установить насос с двигателем, работающим на горючем топливе, или от генератора, который включается автоматически, в случае перебоев электропитания.
Необходимо изолировать резервуар с водой и входные и выходные трубы, чтобы избежать их размораживания в зимний период и предотвратить от сильного перегрева в жаркий сезон. Объем бака должен содержать такое количество воды, чтобы обеспечить пожаротушение в течение 30 минут при подключении всех шлангов. Установка такого резервуара также необходима, когда производительности источника недостаточно при максимальном водопотреблении.
