Який має бути тиск в трубах водопостачання – правила розрахунку

Зміст:

Тиск води у водопроводі
Гідроакумулятори та розширювальні баки
Різновиди розширювальних баків водопостачання
Влаштування гідроакумуляторів
Розрахунок тиску води в трубах
Експлуатація труб водопостачання
Гідравлічні удари в трубах водопостачання

Система водопостачання виходить з ладу з трьох основних причин – вплив корозії, нашарування різних відкладень або занадто високий внутрішній тиск. Фактор корозії у світлі останніх тенденцій можна не розглядати, оскільки в приватному будівництві на сьогодні переважно використовуються полімерні вироби, що не піддаються корозійному впливу. Залишається лише дві причини, через яких водопровід може вийти з ладу.

Однією з цих причин є високий тиск у трубах водопостачання. При покупці труб потрібно обов'язково вивчити прикладену до них документацію, щоб знати, при якому робочому рівні тиску їх можна експлуатувати. Крім ризику пошкодження труб, перевищення тиску тісно пов'язане з підвищеною витратою води, тому фінансові витрати теж збільшаться.

Тиск води у водопроводі

Систему водопостачання можна прокладати як самостійно, так і за допомогою фахівців. Більшість фірм, що займаються будівництвом, пропонують свої послуги з монтажу водопроводу. Перш ніж погодитися на такий варіант, варто дізнатися, наскільки якісно були виконані попередні роботи цих спеціалістів.

У будь-якому випадку, хто б не займався прокладанням водопостачання, результат має бути однаковим – а для цього потрібно знати, який тиск має бути в трубах водопостачання. Середній тиск, необхідний для роботи водопровідних кранів, становить 0,5 бар. Зрозуміло, ця величина може дещо змінюватись у залежності від різних факторів – наприклад, тип трубопроводу і матеріал виготовлення труб сильно впливають на тиск в системі.

Щоб система водопостачання могла нормально функціонувати, перед її облаштуванням потрібно розібратися в принципах її роботи та вимогах, що пред'являються до даного виду систем. Крім того, потрібно точно знати, в чому вимірюється тиск води в трубах і як проводити розрахунок водопровідної системи.

Гідроакумулятори та розширювальні баки

Проєктуючи приватний будинок або житло на заміській ділянці, потрібно враховувати масу факторів, окрім систем водопостачання. Наприклад, обов'язково потрібна система відведення стоків, водопровід з гарячою водою, система пожежогасіння та інші. Крім того, на заміських ділянках найчастіше прокладається окрема гілка водогону, що дозволяє поливати сад і город. Про необхідність встановлення опалення можна взагалі не говорити – без нього комфортне життя в будинку просто неможливе.

Для функціонування водопостачання, пожежогасіння та фільтраційної системи потрібні гідроакумулятори, а для інших систем необхідні розширювальні баки. У місцях забору води на виході розігрітої води з опалювального обладнання також потрібні розширювальні баки, які зможуть компенсувати виникаючі в системах гідроудари.

Розширювальний бак, підключений до водопроводу з гарячою водою, виконує функцію запобіжника – зайвий тиск буде стравлюватись саме в нього, захищаючи систему від пошкоджень. Система пожежогасіння використовує гідроакумулятор, так і мета його інша – в ньому міститься резервна вода, необхідна для гасіння пожежі. Стандартні побутові гідроакумулятори витримують тиск до 6 барів.

Осібно стоїть система опалення приватного будинку. Теплоносій, що знаходиться в трубах, проходить шлях від виходу з котла до входу через зворотний контур. Перебуваючи в котлі, теплоносій розігрівається, збільшуючись в обсязі. Як правило, в якості теплоносія використовується вода, яка при розігріві до робочої температури збільшується в обсязі більш ніж на 3%.

Теплове розширення рідини обов'язково призведе до пошкодження трубопроводу, аж до повної стійкої втрати ним працездатності. Щоб цього не сталося, а також щоб не виникало падіння тиску в трубопроводі, систему необхідно додатково оснащувати розширювальним баком, який компенсує збільшений об'єм теплоносія.

Різновиди розширювальних баків водопостачання

Порада: Використовуйте наші будівельні калькулятори онлайн, і ви виконаєте розрахунки будівельних матеріалів або конструкцій швидко та точно.

Існує два види розширювальних баків:

1. Відкриті. При використанні таких баків виходить відкрита опалювальна система, що працює в умовах низького тиску. З'єднання з атмосферою дозволяє теплоносію вільно виходити з системи та підвищує вплив корозії на металевий трубопровід. Відкриті розширювальні баки вкрай не рекомендується використовувати в опалювальних системах.
2. Закриті. Даний вид розширювального бака, на відміну від попереднього, можна підключати до трубопроводу в будь-якому місці, тому його не потрібно утеплювати. Всі інші недоліки пристроїв відкритого типу в такому випадку недоречні, тому закриті пристрої використовуються практично повсюдно.

Розширювальні баки, підключені до водопостачання, забезпечують конструкції надійний захист від гідроудару, який зазвичай виникає в результаті аварійного відключення насоса або при різкому відкритті водозабірного крана. Таке динамічне навантаження може в кілька разів перевищити звичайний тиск, що стабільно знаходиться в системі.

Класифікація гідроакумуляторів виглядає точно так само – є відкриті та закриті пристрої. Негативні якості відкритих баків властиві також відкритим гідроакумуляторам. Самі по собі гідроакумулятори, як випливає з їх назви, містять у собі запас рідини, яку при необхідності можна запустити в систему.

Влаштування гідроакумуляторів

Головним робочим елементом будь-якого гідроакумулятора є мембрана, а саме обладнання працює за наступним принципом:

• В мембранній камері бака знаходиться повітря, яке при запуску насоса під час заповнення камери водою зменшується в об'ємі, тобто його тиск збільшується;
• Створений тиск передається на реле, що забезпечує запуск та відключення насоса;
• Коли тиск у системі стає надлишковим, реле відключає насос, тим самим зупиняючи процес підвищення тиску;
• Вода в трубопроводі водопостачання поступово забирається, і тиск стабілізується, в результаті чого реле автоматично запускає насос;
• Порушення герметичності трубопроводу і супутнє йому постійне зниження тиску не дозволить реле запустити насос заново, а при дуже високому тиску насос буде відключатися.

При виборі гідроакумулятора потрібно відштовхуватися в першу чергу від його об'єму. Річ у тому, що цей показник безпосередньо впливає на довговічність пристрою – чим частіше доводиться спрацьовувати мембрані, тим раніше гідроакумулятор вийде з ладу.

Як показує практика, для водопроводу, до якого підключено три водозабірних точки, цілком вистачає одного гідроакумулятора об'ємом 24 л, а для всіх інших випадків підійде 50-літровий бак. Втім, найкраще перед вибором бака розрахувати його об'єм, який залежить від кількості сантехнічних пристроїв, що споживають воду. Читайте також: "Чому гудуть водопровідні труби – причини та способи усунення шуму".

Розрахунок тиску води в трубах

Для розрахунку водопроводу потрібно знати, в чому вимірюється тиск води в трубопроводі й які використовуються позначення. Максимальне і мінімальне значення тиску в баку позначаються як Pmax і Pmin. Різниця між цими величинами завжди має пряму залежність від об'єму води, який надходить в систему з гідроакумулятора. Високе значення різниці двох тисків говорить про те, що ККД бака досить високий, але при цьому занадто велика різниця створює ймовірність прориву мембрани.

Розрахунок максимального і мінімального тиску в трубах водопостачання здійснюється згідно з наступними правилами:

1. Зусилля в мембранній камері повинно бути достатнім для підйому води на максимальну висоту розташування труб в будівлі. Наприклад, для системи висотою 10 м потрібен тиск, що дорівнює 1 бар. Щоб насос запускався, до розрахункової величини Pmin потрібно додавати 0,2 бара, тобто в результаті мінімальний тиск буде дорівнювати 1,2 бара.
2. Щоб досягти нормального водозабору, потрібно виміряти відстань між розташуванням верхньої водозабірної точки та гідроакумулятором. З урахуванням перепаду тиску в кранах, який повинен становити не менше 0,5 бар, виходить, що мінімальний тиск для системи висотою 10 м становить 1,5 бара.
3. Максимальний тиск вираховується в залежності від експлуатаційних показників насоса, гідравлічного опору в трубах водопостачання та стабільності електромережі, яка також впливає на роботу насоса.

Така методика розрахунку не відрізняється простотою, але її можна спростити. Достатньо знати, що різниця тиску в трубопроводі заміського будинку повинна перебувати в межах 1-1,2 бара. Якщо знати це правило, то розрахувати тиск у трубопроводах водопостачання стає дуже просто – до мінімального значення додається різниця тисків (у цьому разі підсумкове значення максимального тиску становить 2,7 бара).

Фахівці в області прокладки водопровідних мереж радять при розрахунку максимального значення тиску в системі враховувати потужність насоса, яка повинна бути на 30% більше Pmax. Тобто достатньо підібрати насос, який забезпечить мінімальний напір води.

Щоб виміряти тиск в трубах водопостачання, використовується звичайний манометр. Вимірювання краще проводити в динаміці, коли вода рухається по трубах. Для забезпечення коректності вимірів варто відкрити хоча б два крани до упору.

Якщо динамічний тиск протягом доби серйозно змінюється, то можна говорити про порушення роботи водопроводу. Також потрібно знати, що дані, отримані при вимірі системи гарячого водопостачання, можуть сильно відрізнятися від показань водопроводу, транспортуючого холодну воду.

Важливою є і похибка пристроїв, що використовуються для проведення вимірювань. Досить гарним є клас приладу 0,6, похибка якого становить 0,6%. Втім, для побутового використання цілком підійдуть пристрої класу 1,5.

Експлуатація труб водопостачання

Будь-який водопровід потребує якісного і регулярного обслуговування. Першою чергою система перевіряється на герметичність. Після усунення протікання, якщо таке є, необхідно виміряти тиск у системі за допомогою манометра. При вимірах повинне вийти значення, рівне Pmin.

Якщо результат вимірювань на 10% нижче, ніж мінімальне розрахункове значення тиску, то потрібно скористатися компресором і збільшити тиск до значення, необхідного для запуску насоса. Коли насос вимкнувся, потрібно знову виміряти тиск, але на цей раз його потрібно порівнювати з Pmax при тій самій похибці. Залишається тільки відкрити та закрити кран, щоб упевнитися в коректній роботі системи водопостачання.

Гідравлічні удари в трубах водопостачання

Вода, яка транспортується по трубах, має певну інерцію, тому при різкій зупинці рідина починає ущільнюватися в результаті тиску, що чиниться тією частиною води, яка продовжує рух. В результаті з'являється сильна ударна хвиля, спрямована в протилежну течії води бік.

Для різних матеріалів швидкість поширення ударної хвилі буде відрізнятися, але ця величина завжди досить небезпечна. Наприклад, у тому випадку, якщо насос припинив подачу води в розташований над ним резервуар, вода піде вниз і тим самим створить зону підвищеного тиску.

Ця зона рано чи пізно все-таки досягне резервуара, але піде ним у бік насоса, який через гідравлічний удар може почати працювати у зворотний бік. Навіть якщо встановити зворотний клапан, проблема все одно буде виникати – ущільнена вода все одно вдарить в одну зі слабких точок системи.

Щоб таке явище не виникало, необхідно використовувати зворотний клапан, час спрацьовування якого залежить від часу переміщення води до резервуара і від нього. Вийде формула вигляду T = 2L/V, в якій L – відстань між насосом і резервуаром, а V – швидкість руху ударної хвилі.

Використовуючи цю формулу і відомі значення швидкості поширення ударної хвилі, можна нівелювати вплив гідроударів на систему водопостачання. Для зменшення швидкості спрацьовування зворотних клапанів використовуються додаткові клапани-гасники, за рахунок яких і забезпечується захист системи.

Висновок

Правильний тиск в трубах водопостачання – це один з найважливіших параметрів даної системи, що безпосередньо впливає на її ефективність і довговічність. Розраховувати тиск в трубах водопостачання у квартирі та приватному будинку необхідно, щоб знизити ймовірність ушкодження системи та подальшого ремонту.