Давление в сети водопровода: показатели по СНиПу и способы определения

нормы и способы повысить давление

Для бесперебойного функционирования сантехнических приборов необходимо, чтобы давление воды в водопроводе соответствовало определенному показателю, который обычно рассчитывается индивидуально.

Но верные вычисления не гарантируют, что на практике напор воды будет оптимальным. Владельцы загородных домов чаще всего сталкиваются с проблемой малого напора воды в трубах. Решить ее возможно путем внедрения оборудования.

Предлагаем разобраться, каковы нормы давления в водопроводе частного дома и по каким причинам происходит снижение напора. Предложим действенные методы повышения эффективности водоснабжения. Материал мы дополнили подробными фото инструкциями и видео.

Содержание статьи:

Нормы давления в трубопроводе

Водопроводное давление измеряется в барах. Величина имеет альтернативное название – атмосферная единица. Под напором в 1 бар вода может подняться на высоту 10 м.

В обычно давление составляет 4-4,5 бара, чего хватает для обслуживания многоэтажных домов.

По нормативным документам, в частности указаниям сборника СНиП 2.0401-85, допустимое давление для холодной воды варьируется в пределах от 0.3 до 6 бар, для горячей – от 0.3 до 4.5. Но из этого не следует, что давление в 0.3 атмосферы будет оптимальным. Здесь приведены лишь допустимые границы напора.

Галерея изображений

Фото из

Низкое давление влияет на эксплуатацию

Затруднения с набором воды

Сложность приема процедур

Отключение стиральной машины

Угроза перегорания проточного водонагревателя

Последствия превышения давления

Излишний напор в точках водозабора

Выход из строя электронного управления

Жители частных домов вынуждены рассчитывать давление в водопроводе индивидуально. В случае, если система автономная, напор может превышать допустимые по нормативным документам границы. Он может колебаться в районе 2.5-7.5 бар, а иногда достигать и 10 бар.

Стандартными значениями для нормальной работы системы с считается интервал 1,4 – 2,8 бар, соответствующие заводской установке показателей реле давления.

Если обеспечить чрезмерно высокое давление в системе, то некоторые чувствительные приборы могут выходить из строя или некорректно работать. Поэтому в трубопроводе давление не должно превышать 6.5 бар.

Высокое давление в водопроводе может вызвать протекание трубы, поэтому важно предварительно рассчитывать оптимальный уровень напора самостоятельно

Фонтанирующие артезианские скважины способны выдать напор в 10 бар. Такое давление способны выдержать исключительно приваренные соединения, большинство же фитингов, запорно-регулирующих узлов под его действием разрушаются, в результате чего возникают течи на участках.

Определять, какое необходимо давление воды для нормального функционала водопровода загородного дома, необходимо с учетом используемых бытовых приборов. Некоторые виды сантехнических устройств не работают при низком давлении.

Например, для джакузи необходимо давление 4 бара,  для душа, системы пожаротушения – 1.5 бара, для стиральной машинки – 2 бара. Если предусматривать возможность полива газона, то здесь должен быть сильный напор в 4, иногда – в 6 бар.

Бытовые сантехнические приборы, подсоединенные к водопроводу, способны корректно работать исключительно от определенного давления, которое обычно составляет не меньше 1.5 бара

Оптимальным показателем давления для загородного дома будет отметка в 4 бар. Такого напора хватит для исправной работы всех сантехнических устройств. При этом большинство фитингов, узлов запорно-регулирующей арматуры способны его выдерживать.

Давление в 4 бар может обеспечить далеко не каждая система. Обычно для загородных домов давление в водопроводе составляет 1-1.5 бар, что соответствует самотеку.

Причины низкого напора в водоснабжении

В загородные дома вода в водопроводную сеть поступает из  или .

Если система полностью автономна, то для создания нужного напора нужно учитывать два момента:

• необходимость обеспечения подъема воды;
• важно производить верно гидравлический расчет и правильно его реализовать на практике – обеспечить необходимое давление в удаленных от водосбора точках и точках, располагающихся на разной высоте.

Из этого вытекает две основные проблемы индивидуальных водопроводов:

1. Не хватает ресурсов скважины – дебит отверстия не позволяет поддерживать нормальное давление, а , следовательно, повысить напор.
2. Воды в скважине достаточно много, поэтому насосы могут нагнетать высокое давление (до 6 бар), что может привести к разрывам соединений, протечкам, быстрому износу оборудования.

В первом случае насосы качают жидкость, создавая ее циркуляцию до возникновения определенного давления, однако со временем оно ослабевает. Во втором случае нужно подобрать насос с  производительностью, которая равна суточной норме потребления воды.

От дебита скважины напрямую зависит напор воды в трубопроводе и ее литраж, поставляемый за одну откачку

Тем не менее, большинство владельцев частных домов волнует вопрос, как грамотно повысить давление в собственном водопроводе, а не понизить его, ведь необходимым дебитом для создания высокого давления обладают лишь некоторые артезианские скважины.

Большинство же отверстий генерируют слабый напор воды, а то и вовсе не способны производить какое-либо давление.

Если в доме используются стандартные бытовые приборы, то достаточно поднять давление до 2.3-2.5 бар – этого волне хватит для их бесперебойного одновременного функционирования с хорошим напором. Если предусмотрена джакузи или система полива, то здесь необходимо более высокое давление.

Для измерения давление используется прибор манометр. Его покупают отдельно и встраивают на точке входа воды в дом. Также туда же устанавливают счетчик воды. Некоторое оборудование идет в комплектации с манометром. Например, обогревательный котел, если предусматривается ГСВ.

Принцип регулировки давления водопроводных сетей частных домов такой же, как и автономной системы, отличается сеть лишь размерами

Простой манометр имеет шкалу от 0 до 7, что позволяет установить его в квартире, частном доме.

Методы повышения давления в системе

Если давление в водопроводе низкое, то причина может заключаться в следующем:

1. Вода в трубопроводе есть, но отсутствует напор.
2. Вода в трубопроводе отсутствует на верхних этажах.

Для решения первой проблемы необходимо внедрить в систему , для решения второй – установить накопительную станцию.

Прежде чем внедрять технические средства в систему водоснабжения, следует сначала проверить сеть на предмет засорения:

Галерея изображений

Фото из

Проверка фильтра грубой очистки

Прочистка аэратора водопроводного крана

Контроль состояния запорной арматуры

Распространенная причина — трубы

#1: Внедрение насоса для повышения давления

Если вода в трубопроводе присутствует, но нет напора, то устанавливают нагнетательный насос. Также устройство можно внедрить в случае, если нет напора в квартире с централизованным отоплением.

Причина отсутствия давления может заключаться в следующем:

• скважина располагается отдаленно дома;
• мощности базового насоса не хватает, чтобы обеспечить подачу воды на верхние этажи.

Насос обычно монтируют на входе в домашнюю трубопроводную сеть перед коллектором или первым тройником.

Существует один недостаток центральных насосов – они создают разряжение, то есть могут качать насыщенную воздухом воду. Обычный нагнетательный центробежным насос чувствителен к содержанию воздуха в жидкости, поэтому стоит отдать предпочтение вибрационным модификациям.

Водяной насос работает от электродвигателя. Внутренний элемент вращается, тем самым увеличивая давление в трубах. Корпус прибора обычно выполнен из прочного пластика

Для установки прибора в многоквартирном доме важно выбрать модификацию верной мощности, иначе владелец “прокачанного” водопровода будет понижать давление в соседних квартирах. Рекомендуется ставить насос на трубу, ведущую к конкретному бытовому прибору.

В общем случае насос врезают в общую трубу, которая отвечает за подачу воды в квартиру или дом. Сам прибор довольно компактный и стоит недорого.

Галерея изображений

Фото из

Устройство для поддержки давления

Конструкция и принцип действия

Регулировка редуктора давления

Редуктор давления с рукояткой и шкалой

#2: Основные виды нагнетательных насосов

Существуют модели с сухим и мокрым ротором (проточные). Элементы насоса с мокрым ротором смазывает проходящая жидкость. Устройства этого класса не требуют дополнительного обслуживания, если изначально их подключить правильно.

Электрический насос, в отличие от вибрационного, устанавливается между водопроводом и источником воды

Хорошей мощностью обладает насос с сухим ротором, но он нуждается в регулярном обслуживании, выдает негромкие звуки при работе, напоминающие писк комара. Детали его ограждены водостойкой заслонкой, поэтому придется раз в месяц чистить прибор.

По типу работы насосы делятся на следующие виды:

• насос, повышающий давление в ручном режиме и имеющий ручное управление. Модель постоянно работает, автоматических переключателей не имеет. У прибора несложная понятная для простых обывателей конструкция; чаще всего устройство используется в системах “теплый пол”;
• автоматический насос – запускается лишь при включении крана или бытовых приборов. После их закрытия отключается.

Автоматический насос стоит дороже ручного, потребляет немного энергии, оперативно реагирует на изменения в давлении и сегодня является наиболее востребованным.

Выбрать нагнетательный насос довольно просто.

Важно определить следующее:

• на горячую или холодную воду будет устанавливаться прибор;
• необходимый уровень напора – чем выше показатель, тем большим будет давление в системе.

Соответственно, чем выше напор, тем больше необходимо мощности и пропускной способности оборудования.

Не менее важно выбрать нагнетательный насос с учетом бренда, поскольку в случае поломки не каждая ремонтная служба возьмется приводить в порядок модель производства неизвестной фирмы. Самые известные и всеми признанные производители – Грундфос, Wilo, Sprut. Каждая фирма специализируется на выпуске разных модификаций прибора.

Насос Wilo PB-401SEA предназначен для повышения напора в водопроводных сетях жилищного хозяйства. Может устанавливаться как на всасывающий, так и на подающий участок

Например, Грундфос выпускает циркуляционные насосы небольшого объема, Wilo разрабатывают модели со встроенным гидроаккумулятором.

Чтобы подключить циркуляционный нагнетательный насос нужно:

1. Перекрыть воду на участке.
2. Выпустить воду из трубопровода и системы в целом.
3. Отрезать часть трубы, в которой будет производиться установка.
4. Прикрепить фитинги и насадки на места стыков.
5. Врезать оборудование в водопровод.

Также допустимо использовать полипропиленовый или резиновый шланг для упрощения монтажа. В современных циркуляционных насосах такие трубы идут в комплекте.

#3: Повышение давления накопительным баком

Когда в доме трубопроводы стоят без воды или в случае, если на нижнем этаже вода присутствует, а до верхних не доходит, необходимо приобретать накопительную насосную станцию. Также ее внедряют в систему тогда, когда сетевое давление меньше 0.2 бара, а расход меньше 2 л/м.

Любая насосная станция работает по одному принципу. Монтируют ее в точке сопряжения внешней или внутренней ветки домашней трубопроводной сети

Принцип ее работы следующий. Насос закачивает жидкость в станцию (бак или гидроаккумулятор), который работает под давлением 1.5-2 бара. Вода поступает до момента, когда в баке появится напор в 1.5 или 2 бара. Если станция оборудована , то создаваемое давление может быть на порядок выше.

После генерации необходимого давления, насосная станция отключается автоматически.

В конструкцию накопительной станции внедрены специальные датчики давления. При падении напора до 1.5 бар главный насос включается, при возрастании до определенной отметки отключается.

Система с насосом и накопительным баком имеет множество узлов, что затрудняет ее самостоятельный монтаж. Чтобы оборудование работало правильно и бесперебойно, лучше обратиться к специалистам (+)

Насос в станции может быть одного из двух видов –  или вибрационным.

По типу всасывания различают:

• конструкции со съемным эжектором – способны генерировать давление в 5 бар. Эжектор погружают в скважину, а сам бак может располагаться дома, поскольку при работе практически не шумит. Преимущественно используется станция в случаях, если источник воды располагается глубоко, а ее недостатком является чувствительность к механическим элементам – песку, грязи и др.
• оборудование со встроенным эжектором – подходит для неглубоких (до 8 метров) скважин и колодцев, эффективно работает в грязной воде, не чувствительно к попаданию воздуха, но отличается высоким уровнем шума, поэтому обычно его устанавливают в специальных пристройках.

Модели с накопительным баком отличаются экономичностью (запуск происходит при опустошении бака), но имеют множество недостатков: генерируют малый напор, обладают большими габаритами, есть вероятность разрыва, в результате чего помещение может затопить.

Станции с накопительным баком сегодня практически не используют. На замену им пришли модели с гидроаккумулятором. Они обладают небольшими размерами, не шумят при работе.

Установить прибор можно в подвале, подсобке, отдельной пристройке. При этом минимизирован риск протечек. Но гидроаккумулятор имеет небольшой запас емкости (около 25 л) и его не используют для скважин с малым дебитом.

Насосные станции нередко используются в сложно-разветвленных и протяженных водопроводах в качестве повысительного оборудования, перекачивающего воду из накопительного бака в точкам водоразбора

Также разделяют станции на поверхностные (когда насос располагается на земле) и погружные (устройство погружается в воду), последние условно делятся на колодезные и скважинные.

Для повышения уровня напора воды в квартирном трубопроводе насосные станции не используют в силу особенностей конструкции и шума при работе.

Несмотря на свою внушительную стоимость, насосная станция имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• возможно установить любое желаемое давление в доме, что позволит использовать любые сантехнические приборы, в том числе и те, которые требуют для функционирования высокого давления;
• подача воды будет бесперебойной даже в случае, если она отсутствует в центральной магистрали (благодаря наличию накопительного бака).

Существуют у системы недостатки — она громоздкая, занимает много места.

Важно верно определить объем накопительной емкости. Берут эту величину с учетом среднесуточной нормы расхода воды. Если семья состоит из 3-4 человек, то в сутки хватит примерно 500 л воды.

При расчетах также важно учитывать, что воду время от времени нужно обновлять, чтобы избежать появления бактерий.

Если воды в баке достаточно (или давление в системе падает), то автоматически запускается насос, который нагнетает необходимое давление в сети, а после достижения определенной отметки отключается

Важно своевременно и регулярно производить очистку накопительной емкости, поскольку в ней скапливаются болезнетворные бактерии. Препятствуют их размножению небольшие мешочки с техническим серебром, помещенные вовнутрь бака.

Следует помнить, что на переливной трубе не должно быть запорной арматуры. Если поплавковый клапан выйдет из строя, то через нее будет происходить отвод воды.

Также необходимо установить байпас, чтоб в случае поломки станции была возможность отключить систему без полного отключения водоснабжения.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик №1. Как подобрать электрическую станцию. В видеоролике можно узнать об особенностях выбора электрической станции с гидроаккумулятором:

Ролик №2. Видео описывает основные моменты при установке нагнетательного насоса:

Как видим, поднять давление в водопроводе несложно. Для решения задачи используется нагнетательный насос или специальная насосная станция. Если монтаж насоса возможно осуществить своими силами, то доверить установку станции следует профессионалам.

У вас есть личный опыт по улучшению давления в водопроводе? Хотите поделиться действенными методами или задать вопросы по теме? Пожалуйста, оставляйте комментарии – форма для отзывов расположена ниже.

Давление воды в водопроводе — определение нормы + как повысить

В представлении обычных жильцов водопровод ассоциируется с системой труб, спрятанных в стенах или проложенных вдоль них, и кранов, при повороте которых начинает течь вода. Многие из рядовых обывателей даже не представляют всю сложность устройства этой сложной коммуникационной сети, имеющей ряд специфических особенностей, оказывающих влияние на состояние важных технических показателей при ее эксплуатации. Одним из главных параметров качественной работы системы считается давление воды в водопроводе, от величины которого  зависит работоспособность сантехнического оборудования и комфортное проведение гигиенических процедур.

Недостаточный напор, проявляющийся в слабо текущей струйке воды из-под крана, показывает о недостаточном давлении в водопроводной сети. Особенно актуальна данная проблема для владельцев городских квартир, расположенных на верхних этажах, а также для собственников загородных коттеджей. При слабом напоре отказываются работать стиральные и посудомоечные машины, душевые кабины и ванны-джакузи. Жильцы, столкнувшиеся с проблемой недостаточного напора воды, хотели бы знать, как повысить давление в водопроводе  раз и навсегда.

Монтаж приборов, обеспечивающих повышение давления в водопроводе  до необходимого уровня, является эффективным средством борьбы с этой проблемой. Правда, перед тем, как использовать современное оборудование, необходимо убедиться, что трубопровод не засорен.

Проблема устраняется одним из двух способов:

• установкой насосного аппарата, способствующего повышению давления;
• модернизацией водопровода с помощью монтажа насосной станции и установкой накопительного бака.

Какой способ выбрать, каждый собственник квартиры решает индивидуально, исходя из преследуемых целей и объема воды, необходимого для покрытия всех бытовых нужд  людей, проживающих совместно с ним.

Автономная водопроводная система загородного дома с насосной станцией, обеспечивающей достаточный напор воды в трубах

Какое давление в водопроводе является нормой?

За единицу измерения давления в водопроводной сети принято считать 1 бар или 1 атмосферу, которые из-за незначительных расхождений приравниваются друг к другу.

Один бар равен 1,0197 атмосфер (тех. параметр) или примерно 10 м водяного столба. Давление в городских водопроводных сетях регулируется требованиями строительных норм и правил, составляя на данный момент 4 атмосферы. Понять, какое давление в водопроводе существует на самом деле, можно лишь по измерительным приборам, которые устанавливаются для учета потребления воды. Согласно их показаниям, величина давления в водопроводе может находиться в диапазоне от 2,5-7,5 атмосфер.

Врезка насоса в водопроводную трубу для повышения уровня давления воды до оптимального значения

При достижении уровня давления в 6-7 атмосфер возможны сбои в работе сверхчувствительной сантехники, а также повреждения керамических вентилей и соединений в трубопроводе. Поэтому при покупке оборудования для последующего подключения к городской водопроводной сети необходимо выбирать модели с запасом прочности, позволяющим приборам выдержать гидроудары, то есть резкие скачки давления. Установленные смесители, краны, насосы, трубы должны выдерживать напор в 6 атмосфер, а в период ежегодной опрессовки системы – 10 атмосфер.

При каких значениях работает бытовая техника?

При покупке оборудования, необходимо поинтересоваться, какое давление воды в водопроводе будет достаточным для его нормальной работы. При поступлении воды под давлением в 2 атмосферы обеспечивается нормальная эксплуатация автоматической стиральной  машины, а для ванны-джакузи этого будет маловато, так как данная сантехника требует напора в 4 атмосферы. При таких же показателях будет корректно работать оборудование, используемое для полива приусадебного участка со всеми насаждениями.

Важно заметить, что в частном доме необходимо обеспечить такой напор воды, чтобы можно было без проблем включать одновременно несколько точек водопотребления. Это обеспечивается при минимальном давлении, равном 1,5 бар.

Для обеспечения хорошего напора воды во всех водораспределительных точках устанавливают насос

Владельцам загородных коттеджей также важно решить вопрос обеспечения объектов водой  для организации пожаротушения. Для таких строений достаточным будет напор, составляющий хотя бы 1,5 л/с.

Специфические особенности автономного водопровода

Главной особенностью автономно-эксплуатируемой системы водопровода, работающей от источника забора воды, независимого от центральных систем водоснабжения, является:

• необходимость подъема жидкости из шахтного колодца или из скважины;
• обеспечение хорошего напора в точках водоразбора, находящихся на любом этаже частного загородного дома, и на участке, в самых удаленных его точках.

Пользователи децентрализованной водопроводной сети напрямую зависят и от существующего напора, и от суточного расхода воды.

В процессе эксплуатации частной системы водопровода возможны два варианта стандартного развития ситуации, которые зависят от производительности (дебита) шахтного колодца или артезианской скважины:

• дебит шахтных колодцев и артезианских скважин, имеющих слабый напор, а также безнапорных скважин не способен покрыть суточную потребность в воде семьи, состоящей из трех-четырех человек. Напор падает по причине периодического опустошения источника. Как поднять давление в водопроводе в этом случае? Какие технические средства задействовать при этом? Вопросы не праздные для обитателей загородного дома.
• дебит напорной (артезианской) скважины значительно превышает необходимый расход воды в сутки, примерно составляющий 500 л. Насос, обладающий высокой производительностью, в таких условиях может создать предельно допустимый уровень давления, равный 6 атмосферам. Превышения давления способствует возникновению протечек в местах соединения, а также преждевременному износу сантехники.

При выборе насосного оборудования необходимо обращать внимание на его производительность, которая должна наиболее точно соответствовать дебиту скважины и планируемому расходу воды. Причем для ориентира берут суточный расход воды, характерный для летнего периода, являющегося самым напряженным интервалом по водопотреблению.

Встраиваемые в систему водопровода приборы позволяют контролировать уровень давления воды в трубах

Варианты повышения давления в водопроводе

Насос, врезку которого проводят прямо в трубу системы холодного водоснабжения непосредственно на входе общего водопровода в отдельную квартиру. Автономную сеть можно оборудовать  дополнительными насосами, повышающими давление, произведя их установку перед точками разбора. Работа компактных насосов регулируется вручную или автоматически с помощью системы контроля, которой оснащены большинство моделей. Однако подобные насосы подходят лишь тем жильцам, которые думают над тем, как увеличить давление в водопроводе до минимального значения, составляющего 1,5 атм.

Более глобальные проблемы способна решить насосная станция, оборудованная накопительной емкостью, которая необходима в случае чередования низкого давления воды в сети с полным ее отсутствием в трубах. Накопительный бак или гидроаккумулятор обеспечивает наличие водных запасов, покрывающих суточную потребность в воде.

Обслуживать насосную станцию тяжелее, чем насос, врезанный в систему. Ей необходимо больше пространства. Бак нуждается в регулярной очистке. Монтаж большого гидроаккумулятора можно выполнить в подвале, на крыше или, вообще, зарыть в землю.

Насосная станция с накопительным баком позволяет обеспечить суточную потребность в воде жителей квартиры или загородного дома

Профессиональную консультацию по поводу того, как произвести повышение давления воды в водопроводе, обоснованную наличием точных расчетов производительности оборудования, внедряемого в систему, способны дать проектировщики фирм, занимающихся разработкой и монтажом автономных коммуникаций. Модернизировать сеть по готовому проекту могут и сантехники из ЖЭУ. При наличии опыта подобную работу способен выполнить и собственник квартиры или дома.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Минимальный, максимальный и оптимальный напор воды в водопроводе

Минимальное давление воды в водопроводе

https://www.youtube.com/watch?v=Hy69V1IqfBg

Минимальное давление в системе водоснабжения равно одной атмосфере. В таком случае вода двигается в трубах только под действием силы гравитации — «самотеком».  Поэтому такой водопровод должен «питаться» от бака, расположенного на уровне чердака.

Но подобная схема затрудняет процесс монтажа системы водоснабжения и предъявляет особые требования к прочности и гидроизоляции чердачного перекрытия. Кроме того,   потребитель может забыть о возможности одновременного «включения» нескольких кранов.

Подведем итоги – при минимальном давлении вы сможете пользоваться только одним краном и забудете о разветвленной сети водоснабжения.

Максимальное давление воды в водопроводе

Верхний предел  ограничен производительностью насосов и кольцевой жесткостью арматуры. Поэтому максимальное давление в водопроводе теоретически доходит до 15 атмосфер. Ведь большие показатели не выдержат ни трубы, ни запорные вентили.

Но на практике максимальный показатель в городском водопроводе не превышает 7-10 атмосфер. И он  характерен лишь для внутренних сетей многоэтажных строений.

Ну а внутри квартиры или дома давление ограничивают на отметке 6-7 атмосфер, поскольку больший напор может повредить тонкую механику современных сантехнических приборов.

Таким образом, максимальное давление обеспечивает сильный напор и гарантирует бесперебойное водоснабжение многоэтажных строений. Однако при таком  показателе увеличивается риск повреждения «начинки» всех сантехнических приборов.

Оптимальное давление воды в водопроводе

Основной критерий, согласно которому можно определить оптимальное давление воды в водопроводе – нормы потребления жидкости. А согласно санитарным нормам на каждого человека приходится не менее 4,5 м3 воды в месяц. Но расходуем мы намного больше.

Поэтому с учетом пропускной способности стандартных полудюймовых труб внутренней разводки оптимальное значение приблизится к отметке 2-2,5 атмосферы. При таком давлении потребитель не заметить скачков напора при одновременно использовании крана и сливного бачка.

Но обилие потребляющих воду приборов заставляет нас завысить этот показатель до хотя бы 4 атмосфер. Поскольку при меньшем давлении невозможно одновременно пользоваться стиральной машинкой и душевой кабиной или посудомоечным агрегатом и обычным краном.

Итого, оптимальное давление в системе водоснабжения должно удерживаться на уровне 3,5-4 атмосфер. Однако любой бытовой трубопровод должен «держать» гидравлический удар, спровоцированный скачком  до 6-10 атмосфер (каким давлением испытывают водопровод в конкретном случае, решают только проектировщики системы).

Способы увеличения и уменьшения давления воды в водопроводе

Для понижения давления используют особые компенсаторы – предохранительные клапаны или редукторы, пружины которых настроены на определенный напор. Если давление в водопроводе превысило этот показатель, то клапан «стравливает» лишний объем жидкости в канализацию.

Обычно такие устройства монтируют только в промышленные и коммунальные водопроводы, а в бытовых инженерных сетях предохранительные клапаны встречаются нечасто. Но если ваш домашний водопровод запитан от магистрали, то предохранительный клапан будет далеко не лишним.

Ну а установку этого элемента проводят следующим образом:

• Если точка врезки расположена не под землей, а в колодце, то предохранительный клапан монтируют как отвод от подключаемой трубы, врезая его за точкой сопряжения магистрали и водопровода. В этом случае можно пренебречь утилизацией сбрасываемой жидкости – ее впитает грунт на дне колодца.
• Если точка врезки расположена в траншеи и уже недоступна, то предохранительный клапан монтируют за центральным вентилем, перекрывающим подачу воды в дом. И в этом случае вам придется позаботиться о линии, связывающей сливной патрубок клапана и канализацию или емкость для сбора стравленной жидкости.

Разумеется, такая система требует некоторых расходов, но керамические вентили современных смесителей, разрушаемые при давлении 7-8 атмосфер, стоят еще дороже.

Повышение давления воды в водопроводе реализуется более сложным способом. Для этого нам понадобится накопитель, в котором можно собрать запас воды, и особый насос, перекачивающий этот запас к потребителю.

То есть для повышения давления в системе вам придется сделать следующее:

• Установить на полу или настенной консоли 200-литровый накопитель.
• Соединить накопитель с центральным запорным вентилем или счетчиком воды шлангом.
• Установить внутри накопителя поплавковый датчик, отслеживающий наполнение этой  емкости. Причем датчик монтируют на входящей линии.
• Установить на «исходящий» штуцер накопителя насос для перекачки жидкости, управляемый датчиком давления, который срабатывает при открытии крана.
• Соединить свободный штуцер насоса с коллектором внутреннего водопровода шлангом.

Проделав эти манипуляции, вы «привяжите» давление в водопроводе к характеристикам насоса для перекачки жидкости, получив шанс уменьшать и увеличивать напор в системе, меняя производительность насоса и емкость бака.

Регулировка давления в системах автономного водоснабжения загородных домов

Система водоснабжения загородного дома, как правило, черпает воду от автономного источника – колодца или скважины. Поэтому за напор в таком водопроводе отвечает насосная станция – несложный агрегат, состоящий из гидроаккумулятора, насоса и блока управления.

Принцип работы такой станции заключается в следующем: насос закачивает воду в аккумулятор, который отдает жидкость потребителю, а блок управления включает или выключает двигатель насоса, реагируя на изменение давления в аккумуляторе. Проще говоря: если в аккумуляторе нет воды, то в аккумуляторе падает давление и насос работает, а если есть, то давление в накопителе повышается и насос отключается. Соответственно, открыв вентиль крана в доме, мы освобождаем аккумулятор от жидкости, попутно запуская насос станции.

Поэтому регулировка давления в системах автономного водоснабжения осуществляется путем калибровки блока управления, которому задают минимальный показатель – «стартовое» давление, включающее насос, и максимальный показатель – давление при котором насос отключится. Подняв стартовое давление, мы увеличиваем максимальный  напор в водопроводе. Соответственно, уменьшив максимальный показатель, мы снижаем пиковое давление в системе автономного водоснабжения.

Технически процесс регулировки выглядит как ослабление или затягивание двух подпружиненных винтов, скрытых в кожухе блока управления. Причем подробная инструкция по регулировке прилагается к комплекту документации каждой насосной станции.

Кроме того, корректировку напора в автономном водопроводе можно выполнить с помощью настройки гидроаккумулятора. Для этого нужно сделать следующее:

• Наос станции отключается, после чего нужно открыть краны в доме, стравив воду из аккумулятора.
• Далее к ниппелю аккумулятора подключается обычный велосипедный или автомобильный  насос, с помощью которого можно поднят давление в пустой части аккумулятора, отделяемой от заполняемой области мембраной.
• После подкачки воздуха на ниппель аккумулятора монтируют манометр, стравливая давление до нужной величины (обычно до 1,5-2 атмосфер).

Проделав эти действия можно изменить напор в водопроводе без сложной регулировки блока управления. Поэтому большинство владельцев насосных станций прибегают именно к этой методике калибровки напора в своих системах автономного водоснабжения.

Как нормализовать давление в трубопроводе в квартире и частном доме

Немало неприятностей может принести слишком низкое или слишком высокое давление в водопроводной сети – невозможность использования бытовой техники, протечки, отсутствие воды на верхних этажах – это далеко не полный перечень проблем, возникающих при недостаточном или избыточном напоре.

Какое давление необходимо?

Стабильность оптимальных показателей и отсутствие гидроударов – залог бесперебойной и долговременной работы бытовой техники. Расчет показывает, что давление или, как иногда говорят, напор воды для использования стиральной и посудомоечной машин обычно не превышает 2 атм, для джакузи и гидромассажа этот параметр следует увеличить в 2 раза, то есть давление в 4 атм обеспечит полноценное и комфортное проживание. В некоторых случаях устанавливают более высокие показатели, но максимальное значение для автономных систем не превышает 5–6 атм.

В централизованных сетях водопровода нормы давления также не превышают 6 атм, но в реальности показатели могут изменяться от 2 до 8 атм. Во время проведения тестирования (опрессовки) величина напора может достигнуть 10 атм, что, несомненно, может вывести из строя дорогостоящую бытовую технику, подключенную к водопроводу, или спровоцировать протечки. Для решения подобных проблем существует несколько способов.

Повышение давления

Проблема повышения давления во внутренней сети водопровода имеет несколько решений. Способ во многом зависит от источника водоснабжения и состояния трубопроводов.

Квартира

В квартире многоэтажки, подключенной к центральной трубе, снижение давления может иметь различные причины:

1. Засорился фильтр на входе в квартиру.
2. Снизилась пропускная способность труб из-за отложений на стенках.
3. Неэффективная работа центральной системы.

Первая причина устраняется прочисткой фильтра или его заменой. Во втором случае рекомендуется заменить внутренние магистрали, при этом лучше использовать пластиковые и комбинированные материалы, не накапливающие отложений – полипропилен или металлопластик.

Самым сложным является общение с водоснабжающей организацией, так как уговорить ее руководителей принять меры для устранения проблемы не всегда получается. Поэтому приходиться использовать дополнительное оборудование в виде специального насоса. Устройство монтируется после приборов учета, возможна установка на отводе для бытовой техники. Насос для повышения давления может его увеличить на 1–3 атм. Различают модели с автоматическим, ручным или комбинированным способом включения. В автоматическом режиме насос включается при возникновении потока – открытия крана или набора воды техническим устройством.

Использование подобного насоса не всегда корректно по отношению к соседям, так как вода до них может вообще не доходить. Более щадящий вариант – установка в квартире накопительной емкости, которая позволит в часы пиковой нагрузки получать воду с достаточным давлением.

Частный дом

В частном доме, который снабжается водой из скважины или колодца, стабильность обеспечивает гидроаккумулятор и комплект автоматики. Необходимого напора можно добиться соответствующей настройкой реле. При достижении определенных значений закачивающее воду устройство (погружной насос или насосная станция) отключаются, включение производиться при падении параметра до нижнего предела.

Снижение давления

Уменьшение напора особенно актуально для потребителей централизованного водоснабжения. Различные испытания и эксперименты наших «славных» сантехников зачастую приводят к печальным результатам. Не менее заинтересованы уменьшением напора и хозяева глубоких скважин, вода из которых поступает под большим давлением. Исключить риск позволяет недорогое и несложное устройство – регулятор (редуктор) давления. Различают 3 типа этих устройств – поршневые, мембранные и проточные.

Поршневые	Поршневые редукторы отличаются простотой конструкции, регулировка механизма производится с помощью винта, винт воздействует на поршень через пружину, а поршень уменьшает или увеличивает проходное отверстие, обеспечивая рабочее давление. Главным недостатком этого типа является чувствительность к загрязнению, засор приводит к выходу редуктора из строя. Поэтому при установке требуется предварительная очистка поступающей воды.
Мембранные	Мембранные системы неприхотливы и надежны, запорный механизм устройства связан с подпружиненной мембраной через шток, мембрана находится в герметичной камере. Степень ее воздействия на клапан определяет параметры давления и расход поступающей в магистраль воды.
Проточные	Проточные регуляторы не имеют подвижных деталей, благодаря такой конструкции они долговечны и надежны. Процесс регулирования основан на потере скорости течения при прохождении через лабиринт каналов редуктора, на выходе каналы соединяются в единый поток с заданным давлением.

Установка регулятора

Установка редукторов очень проста и почти не отличается от установки обычного сетчатого фильтра. Их рекомендуется устанавливать перед счетчиком воды или на горизонтальных участках трубы, с учетом доступности к регулирующему элементу механизма. По отношению к направлению потока прибор монтируется в соответствии с обозначением – стрелка на боковой поверхности. Для поршневых устройств необходимо предварительно установить фильтрующую систему.

Несколько слов о гидроударе

Суть гидроудара в образовании и быстром перемещении области с более плотной жидкостью. Такая область образуется при резком изменении скорости потока. Скорость, с которой перемещается ударная волна имеет прямую зависимость от материала трубопровода, например, в трубах из чугуна с диаметром 50 мм скорость распространения достигает 1348 м/сек, а в резиновом шланге всего 30 м/сек. Опасность гидроудара в его разрушительном воздействии на насос, трубы или сантехнические приборы.

Возникновение этого явления связано с резким включением насоса, срабатыванием обратного клапана или другого запорного устройства. Исключить гидроудар помогут клапаны-гасители. Их устанавливают рядом с обратным клапаном. Действие приборов основано на увеличении пространства за счет жесткой мембраны, которая изгибается под воздействием излишнего давления гидроудара.

В качестве дополнительных мер против гидроудара можно назвать:

• установку труб большего диаметра;
• наличие эластичных участков перед запорной арматурой;
• ввод в схему водопровода компенсирующих емкостей, способных принять в себя излишки жидкости.

Оптимизация давления в пределах отдельно взятой локальной сети – процесс необходимый. При определенных навыках выполнить эту работу можно своими силами, в противном случае придется обращаться к профессиональным сантехникам. Главное – установить причину нестабильности и подобрать соответствующий способ решения проблемы.

Давление в водопроводной трубе: как определить

Как правило, слабое давление в водопроводе несет за собой некоторые последствия, например некоторое производственное оборудование, может работать только на высоком давлении в водопроводе. Кроме того организации должны строго следить за показателями системы, и обеспечивать быстрое реагирование при нештатной ситуации.

Давайте рассмотрим некоторые значения, которые считаются в пределах нормы. Так же можно будет рассмотреть некоторые варианты, каким образом повысить или понизить давление и привести его в разряд нормы.

Какие аспекты учитываются при расчете

СНиП определил оптимальный показатель давления в трубах, и он равен 2.04.2-84. В этом же акте прописаны не только нормы давления в трубах, но и некоторые аспектные особенности, которые нужно учесть, еще до того как вы начали прокладывать трубы водоснабжения:

• На вводе в квартиру или дачный домик, когда вода потребляется максимально, то показатель должен показывать количество потребляемой воды в месяц,
• Все виды оснащения, подключаемые к водопроводу, обладают некоторыми данными потребления воды, так наименьший беспрепятственный напор для отдельных видов систем состоит: Душ или ванна 0.3 атм., унитаз, раковина 0.2 атм.
• Как раз эта цифра является, по мнению профессионалов за базу при проведении вычисленных занятий по проекту коммуникаций. От верного коэффициента употребления в значительной мере зависит правильность вычисленных работ
• Все перечисленные выше притязания неизбежны как для концентрированных, так и для самостоятельных систем. То есть, учреждение подачи воды из колодца или выработки также обязана заранее рассчитываться для того, чтобы гарантировать подходящей характеристики для наилучшей работы оснащения.как увеличить давление воды в квартире

Важно!

• При расчете рационального напора в жилище с персональной подачей воды надлежит учесть и глубину выработки.
• Ведь мотонасосной машине надо не только обезопасить безусловное давление, но и давать воду с немаленьких глубин.
• Глубинные насосы размещаются в глубине под грунтом, потому для предоставления пригодного напора должны быть весьма мощными.

Методы установления давления и виды его регулирования

Стоит обозначить, что установления подачи воды должны подходить нормам ГОСТ, в каких написано число в 4 атмосферы. В действительности же коммуникации смогут быть давними и не гарантировать необходимых характеристик. В этом часу будет необходимо решать, как увеличить натиск воды в водопроводе.

Практически характеристики могут покачиваться в больших границах, дозволенный интервал собирает от 2 до 6 атмосфер. При 2-х атмосферах впору довольно удобно применять ванну и рукомойник, применять душ и гарантировать работу стиральной и посудомойной машины.

как снизить давление воды в квартире

Как определить давление

Нужно купить манометр, который продается в специализированных магазинах и стоит недорого.

Бывает целостный ряд методов описания напора, мы разбираем очень незамысловатый и верный из них с применением манометра, его впору обрести в любом бутике техники. Лучше всего приобретать товар со спектром от нуля до 10-и атмосфер, сего довольно для установления давления в конструкции.

Практическое управление по проведению замеров собственными руками:

• Узел уточняется очень недалеко к установлению трубы в комнате, совершенно, в случае если за главным краном учрежден многоходовой узел тогда на него фиксировать манометр на непрерывной основе и вести замеры по мере потребности.

давление водопроводной сети

Особенный многоходовой кран имеет станцию под сборку микроманометра

• Для предельно буквальных расчетов замеры следует делать 4 раза на дню: по разу в каждый период времени в течение 24 часов. Делать это надо в течение многих дней, чтобы извлечь предельно полную и правильную картину.

• Из приобретенных итогов можно установить, какие наименьшие и наибольшие значительности случаются в течение суток и необходимы ли какие-либо занятия для регулирования.

давление воды в водопроводе

Увеличение напора

Задача, как по увеличению давления в коммуникациях волнует большинство обывателей. И тут впору, распределить некоторое количество путей, разрешения данной проблемы, разберем наиболее известные из них.

Если первопричина невысокого напора плохое содержание труб, то метод работ последующий:

• Для начала нужно хорошо провыть систему подачи воды. Для того чтобы эта процедура была успешной, надо купить специальный состав.

Если трубы железные, то ржавчина, которая образуется в железных трубах, может полностью забить трубу по подаче воды

• Если этот метод не помог, то тогда необходимо выбрасывать все эти коммуникации и монтировать новые, иначе не исправить никак.

как определить давление воды в водопроводе без манометра

Совет!

Лучше устанавливать конструкцию из ПВХ труб, тони обладают очень гладкой плоскостью, на коей не оседает налет и не формируется накипь.

• если с трубами все в распорядке и отличия от установления не слишком велики, то применяется другая разновидность проверки:
• применяется малогабаритный совершенствующий насос, какой выделяется незначительными величинами и бесшумностью службы. Его продуктивность мала, но увеличить натиск на 0.5-1 атмосферу ему совершенно по силам.
• водворяется оснащение на вводе в жилплощадь или дом, для этого вырезается участок трубы и путем резьбовых составлений или сварки вводится насос.какое должно быть давление в водопроводе в квартире

Совершенствующий насос впору поместить действительно везде

Более плодотворный вариант это применение центростремительного насоса с гидроаккумулятором. С его помощью можно как повысить давление в акведуке на даче, так и повысить давление в жилплощади:

• механическая система самостоятельно удерживает давление в дюкере.

• присутствие особой емкости дает возможность гарантировать резерв воды и не работать машине каждый день.

• огромный минус большой уровень гула при работе.

оптимальное давление в системе водоснабжения частного дома

Вывод:

Мы обсудили, как уменьшить напор воды в акведуке и как повысить его, это дозволяет значительно улучшить качество снабжения водой и гарантировать трудоспособность всей техники.

Как повысить давление воды в системе водоснабжения?

Владельцы загородной недвижимости, жильцы многоквартирных домов, промышленные предприятия и многие другие пользователи часто сталкиваются с такой проблемой, как плохой напор воды.

Причиной данной проблемы является низкое давление в сети водоснабжения, а основным способом для его повышения выступает использование нагнетательных устройств — отдельных насосов или комплексных насосных станций.

Причины низкого давления

Основными причинами плохого напора в сети могут ступать следующие факторы:

• Удаленность объекта от центральной трубопроводной магистрали, обуславливающая необходимость транспортировки воды на значительное расстояние.
• Необходимость подъема воды на большую высоту (особенности рельефа, многоэтажные здания).
• Неисправности трубопровода или наличие различных факторов, осложняющих транспортировку воды (отложения на стенках труб, засорение фильтра, поломки запорной арматуры и прочее).
• Недостаточное количество перекачиваемой среды (например, истощены ресурсы скважины). 
• Ошибки, допущенные при проектировании системы водоснабжения.

Нормы давления

Давление воды в водопроводных системах измеряется в барах. В системе городского водоснабжения уровень давления, как правило, варьируется в диапазоне 4-4,5 бар, что является оптимальным показателем для обеспечения нормального напора для зданий различной высоты, включая многоэтажные строения.

Показатели давления в централизованном водопроводе регламентируются актуальными нормами и должны составлять:

• Для холодного водоснабжения от 0,3 до 6 бар.
• Для горячего водоснабжения от 0,3 до 4,5 бар.

Стоит отметить, что давление по нижним границам нормы не является оптимальным и не способно обеспечить эффективное водоснабжение.

Способы повышения давления в водопроводе

Выбор оптимальных вариантов для улучшения напора зависит от параметров и характеристик самой водопроводной системы. К наиболее распространенным вариантам можно отнести следующее:

• Врезка повысительного насоса в трубопроводную магистраль.
• Обустройство насосной станции повышения давления.

Установка повысительного насоса

Этот вариант наиболее часто используется для улучшения напора при водообеспечении частных домов. Оптимальным типом устройств для решения такой задачи являются центробежные насосы, которые подключаются к магистрали и, в зависимости от поставленных задач, могут устанавливаться как на основную трубу, так и на участок, отвечающий за подвод воды к конкретному прибору или системе.

Центробежные насосы для повышения давления могут использоваться:

• В системах горячего и холодного водоснабжения.
• В отопительных системах.
• В технологических системах.
• В системах циркуляции и пожаротушения.

Центробежные повысительные насосы: особенности и преимущества

Центробежное насосное оборудование, используемое в качестве повысительных механизмов (например, насосы типа IN-LINE и другие), отличается следующими преимуществами:

• Высокий КПД, при правильном подборе насоса позволяющий получить оптимальные параметры давления в трубопроводе.
• Простой процесс монтажа.
• Высокая энергоэффективность, обеспечивающая экономичность в эксплуатации.
• Длительный срок службы.
• Разнообразие конфигураций: благодаря обширному ассортименту пользователь может купить насос, оптимально соответствующий поставленным задачам и требованиям системы.
• Малый уровень шума, минимальные вибрационные воздействия.

Насосные станции

Для обеспечения оптимального напора в системах водоснабжений предприятий, высотных зданий, поселков и других масштабных объектов используется не отдельный насос, а автоматизированные насосные станции повышения давления. По своему устройству такое оборудование представляет собой комплексную систему, состоящую из насосов, количество которых подбирается индивидуально в соответствии с потребностями и параметрами самой установки, сети трубопроводов, накопительного резервуара, арматуры, измерительных, контрольных и управляющих приборов.

Управление повысительными станциями осуществляется автоматически и предусматривает следующий порядок действий:

• Наличие датчика давления, установленного на напорном коллекторе и оценивающего текущие параметры в системе водоснабжения.
• Автоматический запуск насоса при снижении давления ниже установленных показателей.
• Подключение дополнительных насосов при последующем падении давления с целью стабилизации показателей.

Основным преимуществом использования насосных станций повышения давления является обеспечение стабильного напора в сети, без активного участия оператора и с минимальным количеством возможных сбоев в функционировании (при условии правильного подключения и настройки).

Качественные насосы и насосные стации для повышения давления в системе водоснабжения

Эффективно решить проблему нестабильного водоснабжения предлагает российская компания «JETEX», которая предоставляет широчайший выбор насосного оборудования типовой конфигурации, а также осуществляет производство устройств и станций по индивидуальным требованиям. Все оборудование сертифицировано и соответствует наиболее строгим критериям качества, а привлекательные цены на его приобретение обеспечивают доступность широкому кругу потребителей.

Чтобы получить консультацию о способах модернизации своей системы водоснабжения, свяжитесь с техническими экспертами производителя любым удобным способом, оставив заявку на официальном сайте, по контактному телефону или электронной почте.

Измерить давление воды в квартире самостоятельно

Вступление

Проблемы с давлением воды, горячей и/или холодной, чаще видны «невооружённым» взглядом. Плохой напор воды виден по слабой струе воды льющейся из крана, по долгому набору воды в ёмкость, по слабому душу. Визуально, менее понятен избыточный напор воды, который тоже может быть в квартирном водопроводе.

Однако не всегда слабое, не нормативное давление воды можно увидеть и почувствовать онлайн. Для споров с управляющими компаниями, а также для подключения некоторых бытовых и сантехнических приборов нужно точно измерить давление воды в квартире. Как это сделать в этой статье.

Примечание: Как мне кажется проблема избыточного напора воды не так актуальна, как недостаток напора. Поэтому в статье будет больше говорить о недостатке давления.

Про давление воды и его измерение – теория

Давление воды или её напор, в теории, показывает насколько может быть поднят столб воды от точки его измерения. Измеряется давление воды в барах. 1 бар давления воды, может поднять её столб на высоту 10 метров. Применительно к водяным насосам, насос в 3 бара, в идеальных условиях, может поднять воду с глубины в 30 метров.

Прибор для измерения давления воды в любой необходимой точки водопроводной сети называется манометр. Он круглой формы со шкалой в барах и стрелкой. Для подключения манометра у него есть специальных вводной штуцер с наружной резьбой.

Примечание: Важно понимать, что давление воды в водопроводе уменьшается по мере движения воды по трубе. Влияют на это уменьшение ряд факторов:

• Сопротивление стенок трубы,
• Повороты трубы;
• Сужения и расширения диаметров труб водопровода;
• Уклоны и подъёмы трассы.

Где измерять давление

Учитывая факторы влияющие на уменьшение давления воды в водопроводе, важно понимать, что давление воды на входе в квартиру может отличаться от давление воды у водоприёмников. Скорее всего это изменение будет незначительным, но будет.

Поэтому, для споров с управляющей компанией нужно измерять давление воды на вводе водопровода в квартиру. Для исследования условий подключения нового бытового или сантехнического прибора нужно измерять давление воды в месте подключения этого прибора.

Например, вы хотите купить стиральную машину, которая может работать только на давлении воды в 1,6 бара. В идеале, измерять давление воды нужно у места подключения стиральной машины, а не на водопроводном вводе.

Три метода самостоятельно измерить давление воды в квартире

Посмотрим на три способа самостоятельно измерить давление воды в вашей квартире.

Метод 1, постоянный

Если установить манометры в вводной водопроводный узел, то вы сможете постоянно контролировать давление воды в системе ГВС и ХВС. Давление воды будет измеряться именно на вводе воды в квартиру.

Устанавливаются манометры на горячий и холодный водопровод, после главных запорных кранов квартиры, после грубого фильтра очистки воды, после обратного клапана, ДО счётчиков учёта расхода воды.

Если в водопроводном узле предусмотренны фильтры тонкой очистки, то манометры лучше поставить после них, а ещё лучше купить тонкие фильтры с манометрами.

несколько манометров в узле

Важно отметить, что обычно, для экономии места и удобства монтажа, манометры ставятся в комплекте с редукторами давления.

манометр с редуктором давления

Примечание: установка редуктора давления не обязывает ставить манометр и наоборот. Это просто удобно.

Метод 2, точный исследовательский метод измерить давление воды в квартире

Для этого способа нужно изготовить контрольный прибор для измерения давления воды.

Не всегда есть возможность установить манометры давления в уже ранее собранный вводной водопроводный узел квартиры. В этом случае, а также для измерения давления у водозабора нужно изготовить простой контрольный прибор.

Для его изготовления понадобиться:

• Манометр на макс. давление 10-25 бар.

Здесь важно понимать, что у манометров могут быть разные присоединительные резьбы штуцеров.

По ГОСТ 2405-88 штуцера манометров должны иметь метрические резьбы (Приложение 4, Таб. 12): М10х1 (D диаметр шкалы=40 мм), М12х1,5 (D шкалы =50, 60, 63 мм), чаще М20х1,5 (D шкалы=100, 150, 160 мм).

Если у вас манометр с резьбой М20х1,5 для его подключения вам понадобится, переходник с метрической резьбы М20х1,5 на трубную дюймовую G½».

Для удобства подключения возможно понадобится удлинитель G½» ВН (внутренняя резьба–наружная резьба). Если наворачивать манометр придётся на водорозетку с наружной резьбой, то нужен удлинитель G½» ВВ (внутренняя резьба–внутренняя резьба).

Далее нужно собрать это устройство, обязательно на льняной уплотнитель или ФУМ–ленту. После сборки можно самостоятельно измерить давление воды в квартире в любом нужном месте.

подключение манометра через тройник

Совет: Для получения более точного давления воды на входе, измеряйте давление воды на водорозетке (или трубе) подвода воды к унитазу. Как правило он ближе всего расположен к распределительному узлу.

Метод 3, совсем приблизительный метод измерить давление воды в квартире

Если вы хотите качественно оценить давление вводы на уровне «хорошо–плохо» попробуйте засечь время набора ёмкости водой.

Например, возьмите 3-х литровую кастрюлю. Наполните её водой при полном открытии крана ХВС или ГВС и замерьте время полного наполнения.

Если время наполнения 3 литровой ёмкости более 8 секунд, давление воды в системе меньше нормативного 0,3 бар. При этом кран не должен иметь аэратор (сетку), а трубы не должны иметь сужений по трассе. Сужение трубопровода значительно увеличивает скорость движения воды и такие измерения будут некорректны.

Примечание

Не забывайте, что превышение давления воды в системе, ещё хуже чем его нехватка. Напомню, что верхний порог ХВС – 6 бар, а ГВС – 4,5 бара.

Вывод

Прочитав статью вы наверняка сможете самостоятельно измерить давление воды в квартире. Успехов.

©elektriksan.ru

Связь между энергией и давлением в системе водоснабжения | Водоснабжение

Хотя вода, несомненно, необходима для жизни на Земле, проблема нехватки питьевой воды с годами обострилась из-за изменения климата, а также чрезмерной эксплуатации и загрязнения грунтовых вод. Водосбережение и эффективность имеют решающее значение для борьбы с глобальным водным кризисом. Всемирный экономический форум 2011 объявил прогноз на следующие два десятилетия, в котором предсказывалось увеличение на 20-50% по сравнению с текущим уровнем использования воды и энергии (Mosalam & El-Barad 2020).Принимая во внимание принцип Европейской водной хартии (1998 г.), гласящий, что «каждый обязан использовать воду бережно и экономно», темы, связанные с потерей воды, со временем становятся все более актуальными.

Потери воды в системе водоснабжения — серьезная проблема, с которой сталкиваются все компании водоснабжения. Ежегодно более 32 миллиардов кубометров очищенной воды физически вытекают из городских систем водоснабжения по всему миру (Kingdom et al. 2006). Высокий уровень потерь потенциально может вызвать различные проблемы, такие как нехватка воды и ограничения, которые могут быть ограничивающим фактором для дальнейшего роста и прогресса заселения. Но главная проблема заключается в том, что из-за высокого уровня потерь извлекается, обрабатывается и транспортируется гораздо больше воды, чем требуется потребителям, что дополнительно приводит к более высокому уровню потребления энергии.

Водоканалы используют большое количество энергии для работы водоочистных сооружений, в результате чего большая часть их эксплуатационных расходов приходится на счета за электроэнергию (Hasan et al. 2020). Потребление энергии в системах водоснабжения, наряду с высоким процентом потерь, еще больше усложняет управление водоснабжающей компанией. Более того, потребление воды и энергии следует учитывать при разработке политики одновременно для достижения сбалансированного освоения ресурсов (Sun et al. 2018).

Кроме того, в эпоху повышения экологической осведомленности и защиты окружающей среды в мире наблюдается тенденция к снижению потребления всех видов энергии; то есть сохранить его.В ЕС существует инициатива по созданию сети районов с положительной энергией, которая, помимо увеличения производства собственной энергии, также потребует минимизации потребляемой энергии для того, чтобы баланс был положительным. Одной из задач должна быть оптимизация систем водоснабжения для удовлетворения растущего спроса на воду и, в то же время, для решения связанных с энергетикой экологических проблем (Vakilifard et al. 2018).

Энергия, используемая для целей распределения воды, оценивается в 7% мирового потребления энергии (Coelho & Andrade-Campos, 2014).Энергия требуется для подъема воды с одной отметки на другую, для распределения воды, а также для компенсации потерь в системе. Только часть энергии, поступающей в систему водоснабжения, доставляется потребителям (Dziedzic & Karney, 2014). Так же, как утечка воды, энергия рассеивается в местах утечки соответственно (Karney & Filion 2003). Несмотря на то, что утечка является основным критерием при выборе подходящих методов контроля потерь воды, следует также учитывать общее потребление энергии в системах водоснабжения.Цели, направленные исключительно на сокращение потерь воды в системе распределения или только на поддержание энергии в них, не будут достигнуты, если не будет учтена сложная связь между потреблением энергии и утечкой воды в системе (Пулео и др. 2015). Поиск оптимальной конфигурации распределительных систем для минимизации потребления энергии стал предметом многих исследований (Ramos et al. 2012; Moreira & Ramos 2013; Bolognesi et al. 2014; Mundt & Dodenhoff 2015). Эффективное управление энергопотреблением так же важно, как и управление водными ресурсами.

В этой статье обобщены результаты обширных исследований взаимосвязи между энергией системы (то есть энергией, необходимой для работы системы водоснабжения) и потерями в системе водоснабжения. Моделирование потерь в системе водоснабжения проводилось в программе EPANET.Исследование показывает, как и в какой степени снижение потерь в системе повлияло на уменьшение энергии, необходимой для распределения воды. Это становится еще более важным, поскольку в EPANET нет отчета об энергии для гравитационных систем, а есть только для насосных систем (Gómez et al. 2016).

Методы и инструменты оптимизации систем водоснабжения в том смысле, что экономия воды и энергии достигается устойчивым образом, были предметом многих исследований.В соответствии с этим одним из важнейших компонентов управления водными и энергетическими ресурсами является регулирование давления. Авторы статьи (Wu et al. 2020) считают, что регулирование давления подразумевает поддержание высокого давления для обеспечения необходимого водоснабжения потребителей и, в то же время, снижение как утечки, так и риска разрыва труб. Управление давлением считается эффективным методом уменьшения утечек (Назиф и др. 2010). Снижение утечки может привести к достижению значительной экономии энергопотребления (Ociepa et al. 2019). Поскольку мировые потери воды оцениваются в 30%, это означает, что теряется такая же часть энергии (Feldman 2009). Согласно тематическому исследованию, высокие годовые затраты на электроэнергию можно снизить до 22%, если применять стратегии управления спросом (Hasan et al. 2020).

Было проведено несколько тематических исследований по измерению потребления воды и энергии до и после снижения давления, и авторы сообщили о значительной экономии воды и энергии.В своем тематическом исследовании Xu et al. (2014) обнаружил, что снижение входного давления на 5,6 м привело к экономии воды 62 633 м ³ / год на 1 км трубы, а также к соответствующей экономии 1,1 × 106 МДж энергии. Zhao et al. (2018 г.) продемонстрировал фактическое значение 14 773 м 3 ³ воды (снижение на 11,9%) и 15 955 кВт · ч экономии энергии в год после реализации мероприятия по модернизации редукционных клапанов (ПРВ) патрубка. Monsef et al. (2018) в своем исследовании предложили меры для достижения равномерного распределения давления и снижения избыточного давления в течение всего дня, соответственно уменьшая утечку воды и потребление энергии.Результаты их тематического исследования показали, что фоновая утечка в сети и потребление энергии снизились на 41,72% и 28,4% соответственно.

Результаты всех этих исследований продвигают управление давлением как отличный инструмент для уменьшения утечек и связанных с этим энергетических преимуществ. Они показали числовые значения того, насколько снижение давления влияет на энергосбережение, на основе измеряемых данных в реальных системах.Хотя взаимосвязь между потреблением энергии и давлением в системах водоснабжения была предметом многих исследований, методология предварительной оценки экономии энергии (которая происходит из-за снижения давления в системе) еще не предложена.

В этом документе предлагается методология, которая позволит руководству предприятия водоснабжения заранее оценить энергосбережение в системе водоснабжения на основе гидравлической модели системы, реализованной в программном обеспечении EPANET.Представлена ​​методика расчета общей необходимой энергии в системе водоснабжения, основанная на знании основных данных о ней: конфигурации системы, расхода воды и количества потерь воды в системе. Кроме того, цель состоит в том, чтобы показать изменение энергии системы, которое происходит в результате изменений скорости утечки, и, как следствие, возможность экономии энергии для улучшения управления энергией и водными ресурсами.

Общую энергию, поступающую в системы водоснабжения, можно разделить на потенциальную энергию и кинетическую энергию.Потенциальная энергия — это энергия, которая вводится в систему через резервуары и резервуары. Кинетическая энергия вводится в систему через насосы.

Характерно, что в системе водоснабжения энергия объединяет два ключевых параметра системы: давление и расход. Он был рассчитан с использованием уравнения (1) Dziedzic & Karney (2014): (1) где: В соответствии с Законом сохранения энергии количество энергии, поступающей в систему, равно количеству энергии, которое она уходит, поэтому общая поданная энергия ( E _{поставлено} ) преобразуется в:

• энергия, рассеиваемая в трубах, насосы и клапаны из-за трения и неэффективности ( E _{рассеивается} ),

• потери энергии из-за утечки воды под давлением ( E _потеря ) и

• энергия, подаваемая в виде давления ( E _{доставлено} ),

, как указано в уравнениях (2) — (5), Dziedzic & Karney (2014): (2) Рассеиваемая энергия рассчитывается по формуле: (3) где: Потери энергии рассчитываются с помощью уравнения: (4) где:

• ΔH — разница напора между внутренней и внешней стороной трубы (м),

• Q _утечка — расход утечки (м ³ / с).

Доставленная энергия рассчитывается по формуле: (5) где:

• H _узел — напор доставлен в узел (м),

• Q _{доставлен} — поток, доставленный в узел (м ³ / с).

Как видно из уравнений (3) и (4), минимизация потерь в системе напрямую вызывает уменьшение рассеиваемой энергии и потерь энергии.Из уравнения (5) можно сделать вывод, что снижение давления в системе (и, следовательно, уменьшение напора, подаваемого в узел), приводит к уменьшению передаваемой энергии. Основным преимуществом и причиной реализации стратегии управления давлением является уменьшение утечки (Garmendia и др. 2019), но, как видно, снижение давления повлияет на уменьшение общей поставляемой энергии в системе. Поэтому снижение давления было выбрано в процессе анализа связи между энергией в системе и утечкой в ​​ней.

Системы водоснабжения — сложные системы, и поэтому ими очень сложно управлять. Проектирование моделей системы, моделирование различных сценариев системы водоснабжения, а затем адекватный анализ результатов моделирования могут оказаться большим подспорьем для принятия правильных решений в управлении системой. С этой целью была спроектирована гипотетическая система водоснабжения и проанализировано влияние снижения давления на снижение общей энергии в системе.Это дает некоторое представление о возможности экономии энергии наряду с сокращением потерь воды. Экономию энергии можно рассчитать для каждого сценария снижения потерь воды.

Гипотетическая система водоснабжения, используемая для моделирования, достаточно хорошо представляет реальную систему с учетом параметров реальных систем, в первую очередь — утечки, а также изменения спроса в течение дня. В то же время теоретическая система понятна в том смысле, что в ней можно отобразить метод оценки энергии.Он моделируется программным обеспечением EPANET, в котором модель утечки создается с использованием программной функции, так называемых «излучателей». Эта опция физически вводит вымышленную трубу между узлом и вымышленным резервуаром. Напор вымышленного резервуара на самом деле представляет собой высоту узла. Потери потерь рассчитываются как поток через фиктивную трубу.

В программном обеспечении EPANET общая утечка рассчитывается как сумма утечек всех узлов в соответствии с уравнением (6) 🙁 6) где:

• Q _утечка — расход утечки (м ³ / с),

• n — количество узлов в модели,

• C _i — коэффициент излучения,

• P — давление в узле (м),

• N ₁ — показатель степени.

Значения C _i и N ₁ не являются постоянными для данной системы, а зависят от давления, при котором они оцениваются (Van Zyl & Cassa 2014).

Система состоит из 45 узлов и 62 труб одинаковой длины и длиной 200 м. Схема системы с обозначенными диаметрами труб (в миллиметрах) представлена ​​на рисунке 1.Высота узлов системы приведена в таблице 1. Вода в систему подается цистерной, ее высота составляет 100 м. Потери воды в системе моделируются программной функцией «Emitters». Это означает, что потребление в каждом узле увеличивается из-за наличия утечек. Значение коэффициента «Эмиттер» 0,225 принято для каждого узла, так что участие потока утечки (полученного из уравнения (6)) в общем потоке потребления составляет 58%.

Таблица 1

Значения давления в узлах до и после снижения давления

17

ID узла .	Высота (м) .	Напор до редукции (м) .	Напор после редукции (м) .	ID узла .	Высота (м) .	Напор до редукции (м) .	Напор после редукции (м) .
1	42	59,69	60.18	24	38	52,75	55,62
2	40	58,74	59,87	25	39			902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902	61,02	26	36	54,79	57,62
4	37	60,89	62,22	27	37	82	56,64
5	38	59,23	60,72	28	18	76,37	29,83
									79,53	32,90
7	33	63,67	65,29	30	16	78,37	31.83
8	35	60,70	62,58	31	19	75,31	28,80
9	38		9	38		27,80
10	37	56,76	58,99	33	19	75,31	28,80
11	11	96	65,53	34	18	76,28	29,79
12	38	56,94	59,08	35										56,76	58,86	36	19	75,28	28,79
14	37	57,17	59.34	37	21	69,37	31,90
15	39	52,23	54,94	38	20	70,22		20	70,22			54,82	39	20	70,23	32,82
18	37	54,04	56,78	40	19	33,78
19	37	53,98	56,74	41	18	72,14	34,77
19							71,14	33,77
21	35	56,06	58,81	43	19	71,17	33.79
22	39	52,11	54,86	44 ​​	18	72,17	34,78
23	3612 902 902 902 902	23	3612 902 902 902 902	32,77

31 90217

ID узла .	Высота (м) .	Напор до редукции (м) .	Напор после редукции (м) .	ID узла .	Высота (м) .	Напор до редукции (м) .	Напор после редукции (м) .
1	42	59,69	60,18	24	38	52,75	55,62
2	4021174	59,87	25	39	51,79	54,63
3	38	59,66	61,02	26									60,89	62,22	27	37	53,82	56,64
5	38	59,23	60.72	28	18	76,37	29,83
6	38	58,84	60,40	29	15	902 902 902 902 902 902 902 902	65,29	30	16	78,37	31,83
8	35	60,70	62,58	31	19	28,80
9	38	57,04	59,04	32	20	74,31	27,80
10
10		75,31	28,80
11	29	62,96	65,53	34	18	76,28	29.79
12	38	56,94	59,08	35	19	75,28	28,79
13	38			38		28,79
14	37	57,17	59,34	37	21	69,37	31,90
15	11 15	1123	54,94	38	20	70,22	32,81
16	39	52,10	54,82	39		902 902	39			902	54,04	56,78	40	19	71,17	33,78
19	37	53,98	56.74	41	18	72,14	34,77
20	36	54,97	57,73	42	19	71,14			71,14	19	71,14	58,81	43	19	71,17	33,79
22	39	52,11	54,86	44 ​​	18 72	34,78
23	36	54,90	57,69	45	20	70,14	32,77

Рисунок 1

Схема гипотетической системы с позициями PRV.

Рисунок 1

Схема гипотетической системы с позициями PRV.

Анализ взаимосвязи между снижением потерь воды и снижением давления был предметом многих исследований.Уменьшение утечки рассчитывается как функция снижения давления в соответствии с общепринятым уравнением (Lambert 2001): (7) где:

• P ₀ — начальное давление (м),

• Q ₀ — начальный расход утечки (м ³ / с),

• P ₁ — скорректированное давление (м),

• Q ₁ — скорректированный расход утечки (м ³ / с),

• N — показатель степени.

Большинство математических моделей приняли уравнение (7) в качестве основы для моделирования утечек, приняв различные значения показателя степени N . Показатель степени N зависит от типа отверстия и гибкости материала трубы. В приведенных выше уравнениях показатель степени N может находиться в диапазоне от 0,50 до 2,50, в зависимости от преобладающего типа утечек, а также от комбинации типов утечек (Lambert 2001).В нашем моделировании используется значение 0,5, поскольку лабораторные испытания конкретных утечек в трубах, проведенные другими исследователями, показали, что для круглых отверстий показатель утечки близок к 0,5 независимо от материала трубы или размера отверстия (Van Zyl & Malde 2017), или даже форма отверстия (De Paola & Giugni 2012).

Давления в узлах гипотетической системы водоснабжения до понижения давления приведены в таблице 1.

Высокие напоры (более 60 м) получены в узлах с 28 по 45. По этой причине снижение давления выбрано как мера уменьшения утечки. Снижение давления достигается за счет введения PRV в модели системы EPANET. Клапаны PRV расположены на трубах, по которым вода попадает в зоны с высоким давлением. Предлагаемые положения PRV показаны на рисунке 1.

Следовательно, давление снизилось; то есть в некоторых частях системы показатели давления были снижены до 60% (Таблица 1).

Энергия подается в систему через резервуар. Впоследствии она распределяется в сети в различных формах: рассеиваемая энергия, потеря энергии и доставка энергии. На основе указанных ранее уравнений, а также результатов, полученных при моделировании системы в программном обеспечении EPANET, были получены значения этих форм энергии в двух сценариях до и после снижения давления.

Значения для E _{поставлено} и E _{рассеяно} получены на основе выходных результатов программного обеспечения EPANET с использованием уравнений (3) и (5). Оценка потерь E основана на уравнении (4). Также предлагается новое уравнение, по которому задается соотношение между E _{потерянным} до и после снижения давления.

Потери энергии зависят от потока утечки и давления потока. Поток утечки для каждого из узлов в системе был рассчитан на основе разницы между потребностью в каждом узле системы с моделируемой утечкой (путем введения коэффициента эмиттера для каждого узла) и потребностью в каждом узле системы без моделирования утечки. . Все данные о спросе на узлы (в обоих сценариях) были получены из модели EPANET.Обработка результатов модели позволяет получить поток данных для каждого узла в обоих сценариях, то есть поток с включенной утечкой и поток без нее. Для каждого узла разница расхода с включенной утечкой и расхода без нее представляет собой поток утечки для узла.

Поток утечки всей системы получается как сумма потоков утечки всех узлов в системе (уравнение (8)) 🙁 8) где:

• Q _утечка — расход утечки (м ³ / с),

• Q _{потребность + утечка} — расход и утечка (м ³ / с),

• Q _спрос — поток спроса (м ³ / с),

• n — количество узлов в модели.

После снижения давления расход утечки ( Q _утечка ) уменьшается. Следовательно, потеря энергии также уменьшается с помощью уравнения (4).

Согласно уравнению (4), потеря энергии пропорциональна разнице напора между внутренней и внешней стороной трубы, ΔH , что на самом деле является давлением потока (Karney & Filion 2003).Принимая во внимание это вместе с уравнениями (4) и (7), предлагается новое уравнение (9), по которому соотношение между потерями энергии до и после снижения давления представляется следующим образом: (9) где:

• E _lost1 — потеря энергии после понижения давления (кВтч),

• E _lost0 — потеря энергии до понижения давления (кВтч),

• P ₀ — начальное давление (м),

• Q ₀ — начальный расход утечки (м ³ / с),

• P ₁ — пониженное давление ( м),

• Q ₁ — скорректированный расход утечки (м ³ / с).

Оценка потерь E основана на данных EPANET для потока утечки и давления потока.

Исследование снижения энергии в системе включало анализ следующих форм энергии: энергия, рассеиваемая в трубах (из-за трения и неэффективности), энергия, теряемая из-за утечки, и энергия, подаваемая в виде давления.Уменьшение каждой формы энергии в системе регистрируется в результате падения давления с помощью различных уравнений.

Потери энергии получают по новой описанной методике, которая основана на определении расхода утечки каждого узла и давления в нем. Также определено новое уравнение (9), которое показывает, как изменение давления влияет на E _{потерянный} .

На рисунке 2 на диаграмме представлены изменения энергии, потерянной в течение дня в двух сценариях: до и после снижения давления.Уменьшение суточных потерь энергии, рассчитанное по сценарию после снижения давления, составляет 32,4% от значения суточных потерь энергии.

Рисунок 2

Изменение энергии в течение дня (до и после снижения давления в системе).

Рисунок 2

Изменение энергии в течение дня (до и после снижения давления в системе).

Рассеиваемая энергия определяется на основе потерь напора для каждой трубы в системе, рассчитанных в EPANET.Это зависит от шероховатости трубы, диаметра трубы и скорости потока. Снижение давления приводит к уменьшению потока через трубы, а также к уменьшению рассеиваемой энергии. Рассеивание энергии изменяется в течение дня в двух сценариях до и после снижения давления, как показано на диаграмме (Рисунок 2).

Поставляемая энергия зависит от потребности в воде и давления потока. Снижение давления приводит к уменьшению утечки в узле ( Q _{i, утечка} ), что затем приводит к снижению общего потребления в узле ( Q _{i, утечка + спрос} ).Затем утечка во всей системе уменьшается в соответствии с уравнением (8), а также снижается подаваемая энергия. На рисунке 2 диаграмма иллюстрирует изменения энергии, поставляемой в течение дня в двух сценариях, до и после снижения давления.

В случае гипотетической системы водоснабжения после падения давления самая высокая скорость снижения регистрируется в компоненте потери энергии.Это можно объяснить высокими уровнями потерь и высоким давлением, которые преобладают в системе до снижения давления.

Кроме того, нельзя пренебречь сокращением поставляемой и рассеиваемой энергии. Чтобы представить схему общего снижения энергии в системе за счет снижения давления в ней, обзор общего изменения энергии в течение дня в двух сценариях представлен на Рисунке 3.Основываясь на анализе гипотетической системы водоснабжения, снижение давления приводит к снижению потребления энергии на 22% в день, в то время как экономия воды составляет 9%.

Рисунок 3

Общее изменение энергии в течение дня (до и после снижения давления в системе).

Рисунок 3

Общее изменение энергии в течение дня (до и после снижения давления в системе).

Различные положения и характеристики PRV в системе приведут к другому процентному снижению энергии системы.Для экономии энергии оптимальное положение PRV в системе — это такое, которое приводит к максимальной экономии энергии. Расположение PRV необходимо выбирать с учетом ограничений по доступности воды на каждом узле и минимально необходимого давления.

Целью данной проверки является применение метода к реальной системе водоснабжения и сравнение результатов с измеренными данными.

Метод применяется к части торговой сети города Подгорица (Черногория).Насосы из пяти скважин поднимают воду из-под земли и сбрасывают ее прямо в распределительную систему. Трубы изготавливаются из полиэтилена, их диаметр составляет от 90 до 200 мм. Общая длина труб составляет около 35 км. Количество подключений приблизительно 9760. Высокие потери воды в сети (55%). Система смоделирована в EPANET, и ее схема показана на рисунке 4.

Рисунок 4

Схема системы.

Рисунок 4

Схема системы.

Данные о давлении берутся из базы данных измерительной станции (в составе насосной станции), а также данные о потреблении энергии. Для дальнейшего анализа были выбраны почасовые данные о давлении в течение двух характерных дней: День 1 — когда давление было выше; День 2 — когда напор был ниже (рисунок 5).

Рисунок 5

Изменение давления в течение дня 1 и дня 2.

Рисунок 5

Изменение давления в течение дня 1 и дня 2.

Измеренное потребление энергии за одни и те же дни, почасово, показано на рисунке 6. Кроме того, на диаграмме также представлены расчетные энергозатраты для более высокого и низкого давления, основанные на предлагаемом методе. Согласно анализу реальной системы, снижение давления приводит к снижению энергии на 16% в день.

Рисунок 6

Сравнение измеренного и расчетного энергопотребления.

Рисунок 6

Сравнение измеренного и расчетного энергопотребления.

При сравнении измеренного с расчетным потреблением энергии заметна разница, которая составляет до 7%. Это может быть следствием исходных данных для моделирования реальной системы:

• выбранное значение показателя утечки Н ₁ ;

• выбранное значение коэффициента «Эмиттер» C _i ;

• точные позиции утечки могут быть неизвестны, хотя в EPANET утечка назначается каждому узлу пропорционально потребности узла;

• Хотя реальный спрос может изменяться из-за давления, в модели предполагается, что спрос останется неизменным.

Предполагается, что такие отклонения могут быть сведены к минимуму с помощью калибровки модели, поэтому предлагаемый метод можно рассматривать как достаточно точный для прогнозирования энергосбережения из-за снижения давления.

Предлагаемый метод дает возможность водоканалам заранее оценить экономию энергии за счет снижения давления.Таким образом, руководство может заранее протестировать различные сценарии снижения давления (снижение давления в разных зонах, разные местоположения PRV, различные степени снижения и т. Д.) И получить разную экономию энергии для каждого из них. После этого можно выработать лучшую стратегию экономии воды и энергии. Такой анализ может быть использован для предварительного определения зон, наиболее пострадавших с точки зрения энергоэффективности.

Кроме того, что касается управления давлением, известно, что разделение системы на области (области управления давлением — PMAs) позволяет более эффективно контролировать давление и упрощает мониторинг системы.Предлагаемый метод получения данных по энергосбережению может быть полезен для создания дополнительных критериев для определения этих территорий. Таким образом, разделение распределительной сети на более мелкие подсети приведет не только к управлению потерями, но и к управлению энергопотреблением. Дальнейшие исследования могут быть направлены на оценку весовых коэффициентов в многокритериальном анализе, которые будут присвоены этим дополнительным критериям.

Наконец, применение предложенной методологии в программном обеспечении, используемом для моделирования систем водоснабжения, может быть полезным, поскольку в таком программном обеспечении, как EPANET, нет отчета об энергии для самотечных систем, а есть только для насосных систем.Уравнения, предложенные в этой статье, могут стать основой для улучшения программного обеспечения. В связи с этим для гидравлической модели системы будут доступны данные о потреблении энергии (потеря энергии, рассеиваемая энергия и доставленная энергия). Это означает, что данные об энергосбережении можно легко получить для каждого изменения параметров системы (давление, потребность, утечка и т. Д.).

Управление давлением в системах водоснабжения с целью снижения энергопотребления и фоновых утечек | Журнал водоснабжения: исследования и технологии-Aqua

Из-за увеличения спроса на воду в городских сообществах, а также из-за сокращения водных ресурсов, управление водными потерями является одной из основных проблем, с которыми сталкиваются инженеры в наши дни.Отчеты показывают, что около 30% или даже больше от общего количества воды, поступающей в распределительную сеть, тратится впустую (Арауджо и др. 2006). Существует множество факторов, влияющих на количество утечек в системах водоснабжения (WDS), таких как давление воды, возраст трубы, качество фитингов, характеристики почвы вокруг трубы и т. Д. Из-за прямой зависимости между давлением и утечки, управление давлением — один из эффективных методов уменьшения утечки в WDS.

WDS предназначен для подачи потребителям достаточного количества воды с минимально допустимым давлением в течение всего времени работы, особенно в часы пик в пиковые дни. В другое время работы, «когда потребность в воде ниже», узловое давление в сети превышает минимально допустимое давление. Это вызывает увеличение фоновой утечки, выход из строя трубы, а также потери энергии (чтобы создать избыточное давление на WDS).Следовательно, регулирование давления в WDS может сыграть важную роль в снижении потерь воды и энергии, что влияет на устойчивость потребления и защиту окружающей среды. Редукционный клапан (PRV) и насос переменной скорости (VSP) чаще всего используются для управления давлением WDS. Предохранительные клапаны, независимо от изменения входного давления или расхода, могут снизить входное давление до стабильно более низкого установленного давления. PRV можно контролировать с помощью различных подходов, таких как гидравлические или электронные контроллеры (Vicente 2016).PRV с электронным контроллером могут идеально использоваться в системах диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) в соответствии с текущими условиями эксплуатации. ВСП — это насосы с частотно-регулируемым приводом (VSD). VSD регулирует скорость вращения электродвигателя насоса, изменяя частоту входной мощности. Изменение скорости электродвигателя может изменить гидравлические характеристики насоса (например, потребляемую мощность, расход на выходе и давление).

Было представлено много статей о методах управления давлением в WDS.Germanopoulos и Jowitt (1989) описали взаимосвязь между давлением в сети и потерями на утечку и оценили влияние контроля давления на утечку в сети водоснабжения. Они представили метод линейной теории для поиска оптимальных настроек регулирующего клапана для минимизации узлового избыточного давления, а также утечки воды. Уставка регулирующего клапана должна быть отрегулирована таким образом, чтобы давление в критической точке (соединение с самой высокой отметкой или на дальнем конце водопроводной сети) оставалось в пределах допустимого диапазона.

Araujo et al. (2006) представила модель для определения оптимального количества, расположения и выходного давления регулирующих клапанов, чтобы минимизировать давления и, как следствие, утечку WDS. Они использовали генетические алгоритмы, чтобы найти коэффициенты шероховатости трубопроводов, чтобы минимизировать избыточный узловой напор. Трубы с более высоким коэффициентом шероховатости являются потенциальными точками для установки регулирующего клапана.Они оптимизировали уставку регулирующих клапанов, чтобы уменьшить утечку в сети.

В тематическом исследовании Marunga et al. (2006) уменьшил фоновую утечку WDS города Мутаре в Зимбабве, используя управление давлением. Они снизили минимальный ночной поток (MNF) примерно на 25% с уменьшением узлового давления с 77 м до 50 м за счет регулирования давления на выходе PRV.

Николини и Зоватто (2009) предложили многоцелевой метод оптимизации для поиска оптимального количества, местоположения, а также заданного значения установленных PRV.Первая целевая функция в их исследовании заключалась в минимизации общего количества установленных PRV, в то время как вторая целевая функция заключалась в минимизации общей утечки в WDS. Они достигли фронта Парето, который показывает общую утечку в зависимости от количества установленных PRV.

Skworcow et al. (2009) предоставил метод управления энергией и давлением в WDS, чтобы минимизировать эксплуатационные расходы. Они изменили расписание работы насосов (определение количества насосов с фиксированной скоростью в рабочем состоянии) и скорость VSP, а также уставки PRV, чтобы уменьшить избыточное давление и зависимую утечку.Их метод был применен к WDS среднего масштаба, и было показано, что ежедневные затраты на электроэнергию были снижены примерно на 34%.

Баккер и др. (2013) представила модель активного контроля давления для управления давлением на выходе насосной станции в соответствии с прогнозом автономной потери давления в магистральных трубопроводах. Модель представляет собой комбинацию прогнозирующего контроллера и контроллера обратной связи. Их результаты показали снижение потребления энергии насосами на 31% и снижение потерь воды на 20% за счет применения модели на насосной станции водоочистных сооружений на Среднем Западе Польши.

Tricarico et al. (2014) предложил новую методологию управления давлением WDS. Они использовали турбины вместо обычных PRV, чтобы снизить давление в сети и одновременно вырабатывать электричество. Минимизация затрат на эксплуатацию насосов за счет снижения избыточного давления в водопроводной сети, а также одновременное увеличение вырабатываемой электроэнергии с помощью турбин также являлись целями их исследования.

Pecci et al. (2015) исследовал метод математического программирования, чтобы найти оптимальное место для PRV и управление их работой, чтобы снизить избыточное давление в WDS при множественных сценариях спроса.

Во всей ранее упомянутой литературе должен быть известен профиль спроса, чтобы определять состояние насосов и настройки клапанов для управления давлением и контроля утечек.Из-за влияния температуры окружающей среды, даты, культуры жителей и других параметров на мгновенное потребление воды использование фиксированного дневного или сезонного профиля потребления во многих случаях может не соответствовать действительности. В этой статье представлен метод управления утечкой с обратной связью, чтобы минимизировать фоновую утечку и потребление энергии в WDS путем управления давлением на выходе PRV и скоростью VSP, по отдельности или вместе.

В этом методе количество мгновенных запросов оценивается с помощью кода оптимизации, который был основан на данных, переданных от установленных датчиков на WDS.Чтобы проанализировать влияние устройства управления (PRV / VSP) на утечку и снижение энергии в тематическом исследовании, метод был запущен три раза: (1) управление с помощью PRV, (2) управление с помощью VSP и (3) управление с PRV и VSP одновременно.

В этом исследовании измеренное давление в одной или нескольких точках WDS, где были установлены манометры, было использовано в качестве входных данных для кода средства оценки потребности, чтобы найти множитель мгновенной потребности.Затем оцененный мгновенный множитель используется в качестве входного параметра другой процедуры оптимизации, чтобы уменьшить избыточное узловое давление в WDS, чтобы уменьшить фоновую утечку и потребление энергии. Для этого код оптимизации должен найти оптимальные уставки установленных PRV и оптимальную скорость VSP соответственно. На рисунке 1 показана блок-схема этой методологии.

Рисунок 1

Блок-схема процесса оптимизации.

Рисунок 1

Блок-схема процесса оптимизации.

В описанном выше методе учитываются следующие допущения:

1. Гидравлическая модель откалибрована.

2. Ошибка датчика давления игнорируется.

3. Структура спроса всех узлов потребления одинакова.

В первой части этого исследования для оценки множителя мгновенного спроса был разработан код оптимизации с использованием алгоритма дифференциальной эволюции (DE) в программном обеспечении MATLAB на основе алгоритма, предоставленного Storn & Price (1997). Гидравлический решатель EPANET 2.0 (Россман 2000) использовался в качестве гидравлического решателя и был связан с кодом оптимизации. Узловое давление одной или нескольких точек WDS (в зависимости от сложности сети) через текущие настройки PRV и VSP используется в качестве входных данных для кода оптимизации.Множитель спроса был рассмотрен в качестве проектной переменной в процедуре оптимизации. Кроме того, в качестве целевой функции рассматривалась минимизация разницы между измеренным и рассчитанным узловым давлением «в узлах, где установлены датчики давления». Код может найти фактический множитель спроса с минимальной ошибкой из-за передачи данных из WDS.

В следующей части был представлен другой код оптимизации с использованием алгоритма DE, чтобы найти оптимальную уставку установленных PRV (давление на выходе) и VSP (скорость насоса).Целью этого раздела является управление давлением WDS для уменьшения фоновых утечек и потребления энергии. В представленном коде предполагаемый множитель потребления используется в качестве входных данных модели, давление на выходе PRV и / или скорость VSP являются проектными переменными и минимизируют математическую сумму общей узловой утечки и потребления энергии (в том же порядке величины) — целевая функция.

Из-за обратной зависимости между потреблением воды и давлением в сети давление на WDS в часы непиковой нагрузки превышает минимально допустимое давление, а большее избыточное давление увеличивает утечку в WDS.Связь между утечкой и давлением часто описывалась уравнением (1) (Thornton & Lambert 2005): (1) где — поток утечки в узле i , — постоянный коэффициент утечки узла i , который зависит от длины и количество труб, подключенных к узлу, — узловое давление узла и , а n — фиксированный параметр от 0,5 до 2,5, который зависит от типа утечки.

Был выбран реальный WDS для применения вышеупомянутой методологии с целью уменьшения утечки воды и потребления энергии.Система распределения воды Mehr (MWDS) расположена на севере Ирана в городе Рашт и обслуживает до 44 000 человек. Площадь, покрываемая этой сетью, составляет 144 акра, а ее среднесуточная потребность составляет 366 м ³ в час. Перепад высот MWDS составляет около 4 метров, он имеет 371 трубу длиной 33 километра, 366 стыков, один резервуар, два PRV и насосную станцию ​​с тремя насосами. Эта сеть состоит из восьми имеющихся в продаже размеров труб (от 90 до 500 мм). Из-за наличия в квартирах этого района бытовой емкости для воды и насосной системы минимально допустимое давление во всех узлах было принято равным 20 метров.Конфигурация трубы и высота MWDS показаны на Рисунке 2.

Рисунок 2

Конфигурация трубопровода (слева) и отметка земли (справа) MWDS.

Рисунок 2

Конфигурация трубопровода (слева) и отметка земли (справа) MWDS.

Согласно профилю потребности MWDS, при отсутствии контрольного оборудования, такого как PRV или VSP, минимальное и максимальное узловое давление при максимальном времени потребности (21:00) составляет 23 и 49 метров соответственно, а минимальное и максимальное давление при минимальном времени потребления (3 часа) составляет 45 и 55 метров соответственно.Согласно уравнению (1), расчетная утечка в максимальное и минимальное время пиковой нагрузки составляет 83,36 м ³ / ч (22,77% средней часовой потребности) и 115,41 м ³ / ч (31,53% средней часовой потребности). Кроме того, потребляемая мощность насосной станции в пиковое и непиковое время составляет 135,16 кВт и 158,82 кВт соответственно. Целью данного тематического исследования является минимизация фоновой утечки и потребления электроэнергии MWDS в любое время суток за счет использования данных, передаваемых от установленного датчика давления в сети.

Для проверки кода оценки множителя спроса было сгенерировано более 100 случайных множителей в диапазоне от 0,4 до 1,4. Гидравлическая модель запускается для анализа узлового давления в сети после применения каждого сгенерированного множителя. Расчетное давление в средней точке города (точка, где установлен манометр) использовалось в качестве входного параметра кода сметчика вместо передаваемых данных с установленного манометра.Сравнение вводимых данных и оцененного множителя спроса показывает приемлемую точность. Выбор начальной совокупности 10 и номера поколения 40 для процедуры оценки приводит к точности 99,9% в течение 6 секунд для каждого множителя на ПК с 8 ГБ ОЗУ и процессором Intel i7 2,4 ГГц. Этот результат гарантирует, что величина потребления в любой данный момент будет правильно представлена ​​в коде оптимизации управления давлением. Для управления давлением MWDS были реализованы три различных состояния следующим образом:

• Состояние 1: Индивидуальный поиск оптимальных уставок PRV (давления на выходе).

• Состояние 2: Индивидуальный поиск оптимальных уставок VSP (доля скорости в процентах).

• Состояние 3: Совместное определение оптимальных уставок PRV и VSP.

В состоянии 1 в качестве проектных переменных использовались уставки двух установленных PRV. В состоянии 2, независимо от PRV, уставки трех VSP использовались в качестве проектных переменных. В состоянии 3 уставки PRV и VSP использовались вместе как проектные переменные.Во всех вышеупомянутых состояниях целевые функции оптимизации минимизировали математическую сумму общей узловой утечки и потребления энергии в WDS. Первоначальная популяция, а также номер поколения процедуры оптимизации DE составляли 100 и 150 соответственно. На рисунке 3 показан график оптимального распределения давления для MWDS в различных состояниях в непиковое время (3:00 утра) вместе с графиком распределения давления в неконтролируемом режиме.

Рисунок 3

Распределение давления MWDS в 3:00 а.м. (непиковое время): без контроля давления (вверху слева), с контролем PRV (вверху справа), с контролем VSP (внизу слева) и с одновременным контролем PRV и VSP (внизу справа).

Рисунок 3

Распределение давления MWDS в 3 часа ночи (непиковое время): без контроля давления (вверху слева), с контролем PRV (вверху справа), с контролем VSP (внизу слева) и с одновременным PRV и управление ВСП (внизу справа).

Результаты показывают, что использование PRV для управления давлением в WDS (состояние 1) может значительно снизить фоновую утечку, но не может снизить потребление электроэнергии насосной станцией.Использование ВСП для регулирования давления в WDS (состояние 2) дает лучшие результаты из-за одновременного снижения утечки и потребления электроэнергии. Совместное использование PRV и VSP при управлении давлением в сети (состояние 3) дает наилучший результат.

Чтобы исследовать влияние упомянутого метода на управление давлением в течение всего дня, к коду оптимизации был применен указанный множитель спроса (рис. 4).Эта информация может быть отправлена ​​SCADA, системой телеметрии или кодом оценки множителя спроса в центральный блок управления. На рисунке 5 показаны утечка, потребление энергии, минимальное / максимальное узловое давление и уставка PRV / VSP в различных состояниях в зависимости от времени.

Рисунок 4

Зависимость множителя спроса от времени в MWDS.

Рисунок 4

Зависимость множителя спроса от времени в MWDS.

Рисунок 5

Фоновая утечка, потребление энергии, минимальное / максимальное узловое давление и уставка PRV / VSP в различных состояниях в зависимости от времени.

Рисунок 5

Фоновая утечка, потребление энергии, минимальное / максимальное узловое давление и уставка PRV / VSP в различных состояниях в зависимости от времени.

Результаты, показанные на Рисунке 5, показывают, что снижение потребления воды в ночное время приведет к увеличению давления, утечек и энергопотребления в неконтролируемом режиме. В состоянии 1 наилучшая уставка PRV была показана в разное время, чтобы снизить минимальное узловое давление и удалить избыточное давление.Ночью PRV (особенно PRV2) испытали самое низкое выходное давление. В этом состоянии фоновая утечка значительно снизилась, но потребление энергии насосами не уменьшилось. В состоянии 2 уставка ВСП (процент скорости насоса), рассчитанная с помощью кода оптимизации в разное время, путем применения упомянутой уставки к гидравлической модели вызвала снижение минимального узлового давления до минимально допустимого давления. В результате утечки и потребление энергии насосом снизились одновременно.В состоянии 3 уставки PRV и VSP показаны в разное время. Результаты показали, что фоновая утечка и потребление энергии уменьшились в большей степени, чем в двух предыдущих состояниях.

Кроме того, результаты показывают, что, в отличие от неконтролируемого состояния, узловое давление и утечка в непиковые моменты состояний 1, 2 и 3 меньше узлового давления и утечки в пиковые моменты времени. Причиной этого явления является снижение избыточного давления в сети в непиковые часы с помощью PRV и VSP, что снижает давление и фоновую утечку в WDS.Следует отметить, что снижение избыточного давления не повышает качество обслуживания клиентов.

Таким образом, одновременное использование PRV и VSP для управления давлением WDS позволит достичь наилучших результатов в снижении фоновой утечки и энергопотребления. В этом состоянии расчетная утечка при максимальной и минимальной пиковой нагрузке составляет 65,51 м ³ / ч (17,9% от средней часовой потребности) и 48.56 м ³ / ч (13,27% от средней часовой потребности). Кроме того, потребляемая мощность насосной станции в периоды максимальной и минимальной пиковой нагрузки составляет 126,09 кВт и 76,18 кВт соответственно. Эти значения значительно лучше, чем в неконтролируемом состоянии. Обобщенные результаты полного дня показаны в Таблице 1.

Таблица 1

Снижение утечки и потребления энергии за полный день для MWDS с разными состояниями

341 902 902 902 902 9011 9011 9011 9011 902 2,524

.	Полная утечка (M 3 / день) .	Уменьшение утечки (%) .	Энергопотребление (кВт · ч) .	Энергопотребление. снижение (%) .
Без давления man.	2,390	—	3,507	—
Штат 1	1,403	41/30	3,506	0/03	28/03
Штат 3	1,393	41/72	2,511	28/40

12

.	Полная утечка (M 3 / день) .	Уменьшение утечки (%) .	Энергопотребление (кВт · ч) .	Энергопотребление. снижение (%) .
Без давления man.	2,390	—	3,507	—
Штат 1	1,403	41/30	3,506	0/03
9011 9011 9011 9011 902 2,524	28/03
Штат 3	1,393	41/72	2,511	28/40

Падение давления в системах питьевой воды в Вайоминге и на землях племен в регионе EPA 8

Потеря давления

Распределительные системы могут терять давление по разным причинам, включая обрывы водопровода, отказы оборудования, потери мощности и т. Д.Потеря давления в системе распределения питьевой воды может вызвать чистое движение воды из-за пределов трубы внутрь через трещины, разрывы или стыки в системе распределения. Обратное сифонирование также является результатом низкого давления или его отсутствия. Такие системные сбои несут в себе высокий потенциал фекального заражения или попадания других болезнетворных организмов в систему распределения и могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем у людей, которые пьют зараженную воду. Потеря давления определяется как давление в распределительной системе менее двадцати (20) фунтов на квадратный дюйм (psi).

Меры, принимаемые в случае частичной или полной потери давления в системе коммунального водоснабжения

Реакция на потерю давления и последующие корректирующие действия будут зависеть от ситуации. Однако ниже перечислены действия, которые оператор должен предпринять в случае потери давления в системе распределения, которая может длиться более одного часа:

1. Если область потери давления можно отсечь с помощью клапана и ограничить ее, следует изолировать эту область от остальной системы.Это может ограничить степень загрязнения и количество сервисных соединений, на которые влияет потеря давления.
   
2. Незамедлительно сообщите в Программу по обеспечению питьевой водой 8-го региона Агентства по охране окружающей среды.
   • Системы общественного водоснабжения (PWS) в Вайоминге: позвоните по телефону 303-312-6791
   • Tribal PWS в Юте, Вайоминге или Колорадо: звоните 406-457-5009
   • Tribal PWS в Монтане: звонок 406-457-5009
   • Tribal PWS в Северной Дакоте, Южная Дакота: звоните 605-945-1192
   • В нерабочее время звоните по круглосуточному номеру: 303-312-6327
   • Будьте готовы описать: что произошло, когда, где и масштаб проблемы (если известно).
     
3. Мы рекомендуем вам уведомить лабораторию, которую вы используете, чтобы предупредить их о чрезвычайной ситуации и получить емкости для бактериологических проб, материалы и инструкции (для взятия специальных бактериологических проб).
   
4. Чтобы защитить своих клиентов, немедленно выпустите публичное уведомление уровня 1 (PN), которое включает рекомендацию о потере давления кипящей воды . Эта форма также доступна в формате MS Word, формат . Если кипячение воды является проблемой для клиентов, подумайте о том, чтобы предоставить клиентам воду в бутылках или другой альтернативный источник воды.
   
5. Найдите / определите и устраните проблему, которая вызвала потерю давления.
   
6. Когда давление в системе восстановится до нормального, продезинфицируйте и промойте пораженную распределительную систему в соответствии со стандартом AWWA C651.99, если это необходимо.
   
7. После того, как избыток хлора будет смыт из системы водоснабжения, соберите и отправьте в лабораторию бактериологические образцы Total Coliform (TC) как выше, так и ниже по потоку от пораженной зоны распределительной системы.Поддерживайте рекомендацию по кипячению воды до тех пор, пока в течение двух дней подряд не будут собраны «безопасные» пробы TC или пока EPA не уведомит вас о том, что порядок кипячения может быть отменен. Эти образцы должны быть обозначены / помечены как «специальные» в лабораторном листе, если они не предназначены для использования в качестве стандартных образцов в соответствии с пересмотренным правилом общего количества кишечных палочек.
   
8. Измерьте и задокументируйте результаты остаточного хлора во время и в месте сбора бактериологических проб. Остаточный хлор в пробах необходимо будет вернуть к нормальному уровню, прежде чем рассматривать возможность возврата системы к нормальному режиму работы.

EPA может издать Чрезвычайный административный приказ (EAO) для инцидентов, которые могут привести к загрязнению в общественной системе водоснабжения или вблизи нее, что может представлять «неминуемую и существенную» угрозу для здоровья человека. Если EAO выдается владельцу системы, оператор должен соблюдать все требования (например, выпустить публичное уведомление уровня 1, выполнить корректирующие действия, дезинфицировать и промыть систему, собрать специальные общие образцы кишечной палочки), перечисленные в нем.

Приготовьтесь к неожиданностям

У каждого предприятия водоснабжения должен быть план реагирования на чрезвычайные ситуации (ERP), который учитывает чрезвычайные ситуации, такие как потеря давления, с контрольным списком шагов, которые необходимо предпринять.ERP необходимо периодически проверять, чтобы с ней был ознакомлен весь обслуживающий персонал. Регулярное обслуживание и своевременное выполнение рекомендаций санитарного обследования также может помочь в предотвращении или сокращении аварийных ситуаций.

Управление давлением | Бесконечные преимущества

Управление давлением считается самым выгодным и рентабельным мероприятием по управлению утечками. Большинство разрывов труб происходит не только из-за высокого давления, но, скорее, из-за постоянных колебаний давления, вынуждающих трубы непрерывно расширяться и сжиматься, что приводит к трещинам под напряжением.Однако существует физическая зависимость между скоростью потока утечки и давлением. Чем выше или ниже давление, тем выше или ниже скорость утечки. Таким образом, давление должно быть минимальным, не затрагивая потребности потребителей.

Водоканалы измеряют свое качество, помимо прочего, тем, есть ли у потребителя достаточное давление. Поэтому коммунальные предприятия часто используют постоянное давление на входе в отдельные зоны / районы, чтобы обеспечить потребителям достаточное давление в любое время дня.

Уровень давления у потребителей

Давление у потребителей зависит от трения в подающей магистрали. Для компенсации трения давление на входе обычно выше требуемого минимального давления.

Однако трение зависит от расхода и, следовательно, зависит от расхода. Постоянное давление на входе означает, что давление у потребителей меняется в течение дня. Фактически, это означает, что давление у потребителей будет самым высоким в то время, когда они меньше всего нуждаются в воде, и самым низким, когда они фактически потребляют много воды.г. утром и вечером.

22 часа при слишком высоком давлении?

Чтобы гарантировать, что у потребителя никогда не будет слишком низкого давления, давление на входе обычно устанавливается на основе пиков потребления.

Типичная структура потребления воды показывает, что потребление является высоким только в течение короткого времени в течение дня. Конечно, могут быть исключения — как если бы, например, в этом районе есть промышленность, потребляющая воду, — но обычно при высоком потреблении не более двух часов в день.

Постоянное давление на входе на самом деле приводит к тому, что давление оказывается выше необходимого в течение 22 часов в день.

Высокое давление оказывает огромное влияние на распределительную сеть. Это касается общего срока службы компонентов и количества трещин и разрывов труб. Узнайте больше о преимуществах использования регулирующих клапанов.

Более низкое давление снижает разрывы труб и утечки, а значит, и воду, не приносящую дохода.

Существует прямая зависимость между давлением и количеством разрывов трубы.Международное исследование показало, что снижение среднего давления на 37% приводит к сокращению количества разрывов труб на 51% (источник).

Кроме того, высокое давление также приводит к увеличению потерь воды из-за протечек. Это связано с тем, что утечка из отверстий в трубопроводе сильно зависит от давления. Если, например, имеется отверстие диаметром 5 мм при давлении 5 бар, потеря воды составит 11 520 м ³ в год. Если, с другой стороны, давление понижается до 4 бар, годовые потери воды уменьшатся на 11%, что соответствует 1 267 м ³ (источник (датский)).Потеря воды также означает повышенное потребление энергии. В пересчете на кВтч это соответствует прибл. Экономия 267 кВтч на отверстие в трубопроводе диаметром 5 мм (на основе потребления Grundfos CR32-4 при давлении 5 бар) (источник).

См. Примеры применения регулирующих клапанов.

Эффективное управление давлением в зависимости от времени или расхода

Имеет смысл снизить давление в распределительной сети, и это легко сделать без ущерба для качества. За счет снижения входного давления в периоды с низким потреблением поддерживается приемлемое минимальное давление у потребителей, в то время как перерывы и неудобства из-за разрывов и разрывов труб сокращаются.Кроме того, потребители в целом будут испытывать более равномерное давление в течение дня.

Установка регулирующего клапана на входе в район или зону может помочь достичь очень эффективного контроля давления в зависимости от времени или расхода. Ознакомьтесь с нашим широким ассортиментом регулирующих клапанов.

Управление давлением по времени

Управление давлением на основе времени позволяет регулировать давление в районе / зоне на основе заданных значений.Таким образом, клапан может понижать давление в периоды ожидаемого низкого потребления и снова повышать его, когда потребление увеличивается. Таким образом можно значительно снизить среднее давление.

Управление давлением на основе расхода

С точки зрения клиента, управление давлением на основе расхода — лучший способ регулирования давления. Регулировка использует сигнал от расходомера для регулировки давления на выходе регулирующего клапана в соответствии с потребляемым током. Это снизит среднее давление, и давление у потребителей станет более стабильным.Такое регулирование учитывает изменения в потреблении, выходящие за пределы нормального диапазона, такие как периоды отпусков, потребление воды через пожарные гидранты и другие аномальные модели потребления.

Системы водоснабжения — обзор

Модель WSS

Системы водоснабжения — это сети, краями и узлами которых являются напорные трубы и соединения труб, источники воды или конечные пользователи, соответственно. Их функция — обеспечивать конечных потребителей питьевой водой с достаточным уровнем давления.WSS можно разбить на иерархически расположенные уровни. Первый слой собирает все трубы в главном распределении, которые (в городских районах) следуют по основным дорогам и передают основной поток воды. Обычно это проектируется с использованием топологии типа сети с резервированием, чтобы гарантировать надежное соединение субкомпонентов. Последние следуют по дорогам более низкого порядка и имеют более уязвимую древовидную топологию (но состоят из более легко ремонтируемых труб меньшего диаметра и обслуживают меньшие потребности, тем самым ограничивая влияние прерывания обслуживания).

Диаграмма классов для WSS показана на рис. 18.5 вместе с диаграммой для EPN. И WSSedge , и WSSnode являются абстрактными классами. Кромки могут быть как трубами, так и туннелями. Узлы могут быть узлами потребления, насосными станциями или источниками воды. Последние могут быть источниками постоянного напора (например, река или плотина) или источниками переменного напора (например, резервуар). Это различие влияет на решение уравнений потока.

Примеры основных атрибутов и методов включают, например, на уровне WSS атрибут waterEquipment , в котором хранится оборудование для ежедневного полива на человека в исследуемом регионе, параметр, используемый методом computeDemand для оценивать потребности в узлах спроса, исходя из совокупности подчиненных ячеек.Еще два метода — это computeFlow и discretiseEdge , которые собирают и решают уравнения потока в функциональной модели и автоматически разделяют ребра на сегменты меньшей длины, чтобы обеспечить предопределенную максимальную длину сегмента, соответственно.

Как обсуждалось также в Разделе 18.7, уязвимые компоненты в системе могут быть двух типов: точечные и линейные компоненты. Первые обычно имеют модели хрупкости в виде набора функций хрупкости, каждая из которых описывает вероятность достижения или превышения заранее определенного предельного состояния или уровня производительности в зависимости от скалярного или векторного IM.Напротив, линейные компоненты обычно имеют модели хрупкости в виде пуассоновского распределения повреждений на единицу длины со скоростью, которая снова является функцией скаляра или вектора IM. В рамках системы водоснабжения и водоотведения трубы имеют линейную модель хрупкости, в то время как другие компоненты, такие как плотины (Lupoi and Callari, 2011), резервуары или насосные станции, имеют точечные модели хрупкости. Для длинных труб, проходящих через разные грунтовые условия и на разном расстоянии от эпицентра, замеряется ли IM и, следовательно, скорость повреждений (разрывы и / или утечки) в одной точке (центроид) или во многих точках вдоль линии. (центроиды автоматически сгенерированных меньших сегментов) явно влияет на прогнозируемое распределение повреждений.Другие атрибуты труб включают глубину (полученную из значений соединенных узлов), диаметр, шероховатость, количество разрывов и утечек и площадь утечки (равную общей площади, если есть хотя бы разрыв).

Функциональная модель этой сети состоит из нелинейных уравнений потока N + E (Houghtalen и др. ., 2009):

[18.1] {ANTq − Q (hN) = 0R | q | q + (ANhN + AShS) = 0

, где N , E и S — количество внутренних (не исходных) узлов, ребер и источников, соответственно.Первые уравнения N выражают баланс потоков на внутренних узлах (сумма входящих и исходящих потоков равна нулю или потребностям в узлах конечного пользователя), а следующие уравнения E выражают гидравлическое сопротивление кромок.

Матрицы E × N и E × S A _N и A _S являются субматрицами E × ( N + S ) матрица Матрица , которая содержит члены 0, 1 и -1 в зависимости от связности сети.Векторы N × 1 и S × 1 h _N и h _S являются соответствующими разделами вектора ( N + S ) × 1 h собирает N неизвестных головок во внутренних узлах и S известных головок в узлах источников воды. Вектор E × 1 q собирает неизвестные потоки в каналах E , а R представляет собой диагональную матрицу сопротивления E × E с членами r _i = u _i L _i , где u _i = β D ⁻⁵ (согласно закону Дарси) и L _i — это длина i -го звена.На рис. 18.6 (вверху) показан образец WSS с тремя узлами и тремя ребрами, а также соответствующие уравнения. Как показано на рисунке, есть пять уравнений с пятью неизвестными. Два уравнения выражают баланс в узлах спроса 2 и 3. Следующие три уравнения выражают рассеяние энергии во время потока по трубам с 1 по 3. Заинтересованный читатель должен проконсультироваться с недавними учебниками, такими как Houghtalen и др. . (2009) или Swame and Sharma (2008) для углубленного анализа анализа водных систем.

18.6. Элементарные WSS (вверху) и (EPN) внизу и соответствующие уравнения потока.

Можно заметить, что в приведенной выше системе уравнений требования конечного пользователя Q ( h _N ) записаны как функции неизвестных головок во внутренних узлах. Решение системы в этой форме называется «управляемым напором» и является предпочтительным для возмущенных сейсмических условий, когда удовлетворение предписанных требований не гарантируется. Обычно при анализе WSS требования конечного пользователя Q рассматриваются как фиксированные граничные условия (система должна быть пропорциональной, чтобы удовлетворить их).Решение системы с Q независимо от h _N называется «управляемым спросом».

Набор нелинейных уравнений выполняется в так называемых стационарных условиях, то есть предполагает, что потребности конечного пользователя остаются неизменными во времени. Это упрощение, и оно действительно до тех пор, пока граничные условия плавно меняются со временем (т.е. квазистационарные условия). В сейсмических условиях это не тот случай, когда резкие колебания потребности в воде из-за разрывов труб и утечек вскоре сменяются новым стационарным состоянием.

Системы водораспределения — обзор

Введение

В системе водораспределения станции повышения давления хлора используются для закачки хлора в стратегические места, помогая поддерживать уровни остаточного хлора, которые могут предотвратить повторный рост патогенных микроорганизмов. Установки повышения давления хлора обычно устанавливаются на насосных станциях или других объектах, но также могут быть добавлены по всей системе распределения воды. Хотя повышение уровня хлора может улучшить качество воды, при взаимодействии хлора с различными химическими веществами могут образовываться вредные побочные продукты дезинфекции.Было предложено несколько методов оптимизации для размещения подкачивающих станций и планирования операций подкачки для целей качества воды [например, Boccelli et al., 1998, Kang and Lansey, 2010, Maheshwari et al., 2018]

Цели водной безопасности также могут использоваться для определения местоположения подкачивающих станций. В случае инцидента загрязнения эффективный план аварийного реагирования может включать закачку хлора в стационарные места установки дожимного компрессора для инактивации или уничтожения потенциально опасного загрязнителя.В отличие от размещения бустерной станции для целей качества воды, оптимальное размещение бустерной станции для обеспечения водной безопасности должно учитывать широкий спектр возможных сценариев нагнетания загрязнения и задержки, связанные с обнаружением загрязнения и запуском бустерной установки.

Подкачивающие станции эффективны при реагировании на случаи загрязнения воды только в том случае, если способность загрязняющего вещества причинять вред может быть уменьшена хлором. Многие биологические загрязнители инактивируются в присутствии достаточного количества хлора; это означает, что они убиты или повреждены до такой степени, что не могут вызвать болезнь или смерть человека.Некоторые химические загрязнители окисляются в присутствии хлора, снижая токсичность загрязнителя. Однако в этой реакции могут образовываться вредные побочные продукты дезинфекции. Например, хлор может реагировать с некоторыми фосфорорганическими пестицидами с образованием оксонов, которые могут быть более токсичными, чем исходное соединение. Понимание этих сложных реакций очень важно. Однако при ограниченных знаниях на этапе планирования необходимо было бы сделать разумные предположения, чтобы приблизительно оценить реакцию между хлором и неизвестным загрязнителем.Кроме того, во время реальных случаев заражения вид загрязняющего вещества обычно неизвестен на момент обнаружения. По этой причине точную реакцию между загрязнителем и хлором, как правило, невозможно смоделировать на ранней стадии реакции.

Ограниченное количество исследований посвящено оптимизации дожимных станций с целями водной безопасности. Остфельд и Саломонс [2006] использовали генетический алгоритм для минимизации разницы между концентрацией хлора и верхним пределом остаточного хлора.Islam et al. [2017] сочетали моделирование нескольких видов с генетическим алгоритмом для оптимизации местоположения и дозировки бустеров для минимизации воздействия Escherichia coli ( E. coli ). Сет и др. [2017] использовали смешанную целочисленную линейную программу (MILP) для определения местоположений бустерных станций, которые минимизировали массу, потребляемую населением. Этот метод упростил кинетику реакции, предполагая, что любое загрязнение полностью нейтрализуется при контакте с хлором.

В этой статье представлен новый метод оптимизации бустерной станции, который использует модель реакции ограничивающего реагента и сравнивает результаты с методом из Seth et al.[2017]. Практический пример используется для изучения влияния оптимально размещенных подкачивающих станций на снижение загрязнения в системах распределения воды. Размещение бустеров дополнительно оценивается с учетом ряда стехиометрических соотношений, чтобы определить, как эти методы могут быть использованы для разработки планов действий по реагированию.

JIEA-Vol.6 № 10 2016.pdf

% PDF-1.4 % 1 0 объект > / Метаданные 11 0 R >> эндобдж 12 0 объект > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > ручей 2016-10-24T15: 42: 54 + 08: 002016-10-24T15: 42: 54 + 08: 00PDF24 Создатель

JIEA-Vol.6 No 10 2016.pdf

sara

конечный поток эндобдж 13 0 объект > / Содержание [24 0 R 25 0 R 26 0 R] / TrimBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / BleedBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / ArtBox [0 0,194641 594,96 841,725] / Аннотации [27 0 R] >> эндобдж 14 0 объект > / Содержание 31 0 руб. / TrimBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / BleedBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / ArtBox [0 0,194641 594,96 841,725] >> эндобдж 15 0 объект > / Содержание 36 0 руб. / TrimBox [0 0,31463623 594.959961 841.845337] / BleedBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / ArtBox [0 0,194641 594,96 841,725] >> эндобдж 16 0 объект > / Содержание 41 0 руб. / TrimBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / BleedBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / ArtBox [0 0,194641 594,96 841,725] >> эндобдж 17 0 объект > / Содержание 46 0 руб. / TrimBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / BleedBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / ArtBox [0 0,194641 594,96 841,725] >> эндобдж 18 0 объект > / Содержание 51 0 руб. / TrimBox [0 0.31463623 594.959961 841.845337] / BleedBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / ArtBox [0 0,194641 594,96 841,725] >> эндобдж 19 0 объект > / Содержание 56 0 руб. / TrimBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / BleedBox [0 0,31463623 594,959961 841,845337] / ArtBox [0 0,194641 594,96 841,725] >> эндобдж 20 0 объект > / Содержание 61 0 руб.