Wykład 6 Strefowanie instalacji wodociągowych Stacje podwyższania ciśnienia

Wykład 6 Strefowanie instalacji wodociągowych Stacje podwyższania ciśnienia

Układy instalacji wodociągowych można podzielić: W zależności od sposobu rozprowadzenia wody W zależności od temperatury wody W zależności od ciśnienia gwarantowanego W zależności od wysokości podnoszenia wody

Biorąc pod uwagę sposób rozprowadzenia wody w instalacjach wewnętrznych wyróżniamy: układ z rozdziałem dolnym układ z rozdziałem górnym układ pierścieniowy- połączenie obu wcześniejszych systemów

Układ z rozdziałem dolnym 4 2 3 1 5 przyłącze wodociągowe wewnętrzna instalacja wodociągowa Schemat instalacji wodociągowej z rozdziałem dolnym 1- przewód rozdzielczy dolny, 2- pion wodociągowy, 3 odgałęzienie, 4- zawór czerpalny, 5- zawór przelotowy

Układ z rozdziałem górnym 2 Schemat instalacji wodociągowej z rozdziałem górnym 1- pion zasilający zbiornik górny 2- zbiornik górny otwarty z zaworem pływakowym, 3 zawór zwrotny prosty, 4- przewód rozdzielczy górny, 5- zawór przelotowy 6-pion wodociągowy 7-odgałęzienie 8- zawór czerpalny

Układ pierścieniowy Schemat instalacji wodociągowej pierścieniowej 1- pion zasilający zbiornik górny 2- zbiornik górny otwarty z zaworem pływakowym, 3 zawór zwrotny prosty, 4- przewody rozdzielcze górne, 5- zawór przelotowy 6- odgałęzienie 7- pion wodociągowy 8- zawór czerpalny 9- przewód rozdzielczy dolny

Biorąc pod uwagę temperaturę wody w instalacjach wewnętrznych wyróżniamy: instalacje wody zimnej instalacje wody ciepłej, które ze względu na sposób przygotowania cwu można podzielić na: instalacje z miejscowym przygotowaniem cwu instalacje z centralnym przygotowaniem cwu

Miejscowe przygotowanie cwu

centralne przygotowanie cwu

Rozpatrując układy wewnętrznych instalacji wodociągowych w aspekcie wymaganego ciśnienia wody można dokonać podziału na: instalacje zasilane bezpośrednio z przewodu wodociągowego sieci miejskiej instalacje zasilane z zastosowaniem dodatkowego urządzenia podnoszącego ciśnienie wody

Natomiast biorąc pod uwagę wysokość podnoszenia wody i dopuszczalną wysokość ciśnienia w instalacjach wodociągowych instalacje dzieli się na: instalacje jednostrefowe instalacje wielostrefowe

Podział wewnętrznych instalacji wodociągowych Zasilanie bezpośrednie, układ jednostrefowy

Podział wewnętrznych instalacji wodociągowych Z zastosowaniem SPC, układ jednostrefowy

Podział wewnętrznych instalacji wodociągowych układ dwustrefowy

Podział wewnętrznych instalacji wodociągowych układ wielostrefowy

STREFOWANIE INSTALCJI polega na podzieleniu budynku wielokondygnacyjnego na odrębne części (strefy) zasilania w wodę. Liczba stref zależy od wysokości budynku i od przyjętego układu wykonania instalacji z rozdziałem dolnym, bądź górnym.

Instalacje jednostrefowe Stosuje się gdy ciśnienie wody doprowadzanej do budynku jest wystarczające do zasilenia całego budynku, a jednocześnie nie przekracza 60 mh 2 O

Zasilanie jednostrefowe przy niewystarczającym ciśnieniu w sieci ulicznej SPC

Instalacje dwustrefowe Najpopularniejszy układ wielostrefowy Stosowane gdy: ciśnienie w przewodzie wodociągowym nie zapewnia dostawy wody dla kilku ostatnich kondygnacji budynku. zastosowane urządzenia hydroforowe lub pompy spowodują przekroczenie dopuszczalnego ciśnienia przed dowolnym punktem czerpalnym ponad 60 mh 2 O (6 bar). w wyniku przyłączenia nowego budynku spadek ciśnienia w sieci spowoduje brak dostawy wody do innych odbiorców (stare i niezmodernizowane instalacje)

W budynkach wielokondygnacyjnych, projektuje się strefowy układ instalacji. Zakłada się, że ciśnienie dla I strefy nie może przekraczać 6 bar.

INSTALACJE DWUSTREFOWE Rys. Schemat wewnętrznej dwustrefowej instalacji wodociągowej (pierwsza strefa zasilana bezpośrednio z zewnętrznej sieci wodociągowej- układ instalacji z rozdziałem dolnym, druga strefa zasilana przy pomocy zestawu podwyższającego ciśnienie- układ instalacji z rozdziałem dolnym) 1. przewód rozdzielczy dolny( w pierwszej strefie), 2. zawór zwrotny 3. zestaw podwyższający ciśnienie 4. zawór przelotowy 5. pion wodociągowy (pierwsza strefa) 6. odgałęzienie 7. zawór czerpalny 8.pion zasilający instalacje wodociągową drugiej strefy 9. przewód rozdzielczy w drugiej strefie

Przewody rozdzielcze instalacji z rozdziałem dolnym wody dla I strefy są prowadzone pod stropem w piwnicy, natomiast dla następnych stref, pod stropem najwyższej kondygnacji strefy poprzedniej.

INSTALACJE DWUSTREFOWE Rys. Schemat wewnętrznej dwustrefowej instalacji wodociągowej (pierwsza strefa bezpośrednio zasilana z zewnętrznej sieci wodociągowej- układ instalacji z rozdziałem dolnym, druga strefa zasilana przez zestaw do podwyższania ciśnienia- układ z rozdziałem górnym)1.przewód rozdzielczy dolny (w pierwszej strefie), 2. zawór zwrotny, 3. zestaw do podwyższania ciśnienia, 4.zawór przelotowy, 5. pion wodociągowy (pierwszej strefy), 6. odgałęzienie, 7. zawór czerpalny, 8. pion zasilający drugą strefę,9.przewód rozdzielczy górny, 10.zawór przelotowy11. pion wodociągowy drugiej strefy, 12.zawór odcinający( oddziela układy zasilane- przepływ wody w pionie pierwszej strefy od drugiej strefy)

INSTALACJE WIELOSTREFOWE projektujemy w budynkach, w których zaprojektowanie instalacji dwustrefowej spowodowałoby przekroczenie dopuszczalnych ciśnień

INSTALACJE WIELOSTREFOWE Rys. Schemat wielostrefowej i wewnętrznej instalacji wodociągowej 1.przewód rozdzielczy dolny (pierwsza strefa zasilania), 2.pion wodociągowy (pierwsza strefa) 3. odgałęzienie 4. zawór czerpalny 5. pion zasilający druga strefę 6. przewód rozdzielczy dolny (drugiej strefy) 7. pion zasilający trzecia strefę 8. przewód rozdzielczy dolny( trzeciej strefy) 9. zespół podwyższania ciśnienia dla pierwszej strefy 10. zespół podwyższania ciśnienia dla drugiej strefy 11. zespół podwyższania ciśnienia dla trzeciej strefy

STACJE PODWYŻSZANIA CIŚNIENIA

Kiedy należy projektować? W przypadku zasilania wody z ujęcia własnego (studni) lub gdy ciśnienie w sieci wodociągowej jest zbyt niskie, aby doprowadzić wodę do n.p.cz. w instalacji, wówczas taką instalację nazywamy instalacją typu pośredniego i projektujemy dodatkowe urządzenia podwyższające ciśnienie do wymaganego dla zaprojektowanej instalacji wewnętrznej.

Elementy składowe SPC (zestawu hydroforowego) Pompa (pompy) Zbiornik ciśnieniowy (wodno-powietrzny) Urządzenia sterujące Zawór bezpieczeństwa

Przykładowe ZH dla instalacji w domku jednorodzinnym

Przykładowe ZH dla większych instalacji

Schemat tradycyjnego urządzenia hydroforowego z jedną pompą 1-przewód dopływowy, 2-zespół pompowy, 3-zbiornik hydroforowy, 4-przewód odpływowy, 5-sprężarka, 6-odolejacz, 7-zawór bezpieczeństwa, 8-manometr, 9-wodowskaz, 10-stycznik, 11-wyłącznik ciśnieniowy, 12- przewód sprężonego powietrza, 13-właz, 14-spust; Hmax.- wysokość ciśnienia maksymalnego, Hminwysokość ciśnienia minimalnego,

Schemat kompaktowego zestawu hydroforowego

Pompa (pompy) w zestawie hydroforowym Stosowane są pompy wirowe, w których łopatkowy wirnik zwiększa moment pędu cieczy powodując efekt ssania we wlocie i nadwyżkę ciśnienia po stronie tłocznej pompy; Standardowo w układach z kilkoma pompami roboczymi pompy połączone są równolegle.

Główną charakterystyką pracy pompy wirowej jest charakterystyka przepływu H=f(Q)

Zbiornik ciśnieniowy - hydrofor Jest to zamknięty zbiornik o zmiennej pojemności podzielony membraną na dwie części: jedna zawiera poduszkę z gazem pod ciśnieniem odpowiadającym warunkom pracy zbiornika druga część, połączona z przewodem zasilającym, wypełniona jest wodą

Hydrofor: Zapobiega uderzeniom hydraulicznym w systemie, Zmniejsza częstotliwość włączania pompy, wyrównując niewielkie pobory wody zgromadzonym zapasem, Wyrównuje zmiany objętości wody w systemie wynikające ze zmiany temperatury

Zadaniem zestawu hydroforowego jest zapewnienie nieprzerwanej dostawy wody do wszystkich punktów czerpalnych przy stałym ciśnieniu.

Zasada działania Pompa pracuje okresowo w zależności od aktualnego poboru wody w instalacji. Zadanie pompy to przetłoczenie wody z ujęcia (wodociąg, studnia) do zbiornika ciśnieniowego, w którym ciśnienie musi być co najmniej takie, aby zapewnić pobór wody z najniekorzystniejszego punktu czerpalnego instalacji.

Zasada działania W czasie pracy pompy poziom wody w zbiorniku rośnie powodując sprężenie poduszki powietrznej, aż do momentu osiągnięcia w zbiorniku ciśnienia maksymalnego (pmax), wtedy pompa wyłącza się, a woda znajdująca się z zbiorniku pod ciśnieniem sprężonego powietrza może być pobierana z dowolnego p.cz. instalacji.

Zasada działania W czasie poboru wody obniża się jej poziom w zbiorniku, powietrze rozpręża się, a tym samym ciśnienie w zbiorniku i instalacji obniża się. Kiedy ciśnienie osiągnie wartość najniższą (pmin), przy której jeszcze n.p.cz. może mieć dostarczoną wodę z odpowiednim ciśnieniem wylotowym, wówczas pompa zostaje uruchomiona i praca ZH zaczyna się od nowa.

DOBÓR ZESTAWU HYDROFOROWEGO Pierwszym etapem doboru ZH jest wyznaczenie obliczeniowego punktu pracy urządzenia: 1. Wymaganego ciśnienia podnoszenia zestawu p p p = p + p min p min ss 2. Obliczeniowej wydajności Q o Q 0 q

DOBÓR ZESTAWU HYDROFOROWEGO Ustalenie ciśnienia włączenia pompy w zestawie hydroforowym (pmin) p = h g + p + min g,tł str,tł p wyp [kpa] h g,tł różnica wysokości między osią kolektora tłocznego zestawu hydroforowego a najniekorzystniej usytuowanym punktem czerpalnym w instalacji [m] p str,tł suma liniowych i miejscowych strat ciśnienia w przewodach i urządzeniach od zestawu hydroforowego (ZH) do najniekorzystniej usytuowanego punktu czerpalnego (n.p.cz.) p = Σ str, tł ( pl + pm ) ZH n. p. cz. [kpa]

DOBÓR ZESTAWU HYDROFOROWEGO Minimalne ciśnienie zasilania zestawu hydroforowego: p min ss = h g,ss g + p str,ss H wgw g [kpa] H wgw wysokość gwarantowanego ciśnienia w wodociągu zewnętrznym [m] h g,ss - różnica wysokości między osią wodociągu a osią kolektora ssawnego zestawu hydroforowego [m] p str,ss suma liniowych i miejscowych strat ciśnienia w przewodach i urządzeniach od wodociągu (W) do zestawu hydroforowego (ZH) p str,ss = Σ( p l + p m ) W ZH. + p wod + p p wod strata ciśnienia na wodomierzu głównym [kpa] p ZA strata ciśnienia na zaworze antyskażeniowym [kpa] p F strata ciśnienia na filtrze wody [kpa] ZA + p F [kpa]

pwyp pstr,tł pmin min pss hg,tł pstr,ss Hwgw ZH W hg,ss

p max ciśnienie maksymalne (wyłączenia pompy w zestawie) wyznaczane z zależności: 1) p max p dop czyli p max 600 kpa 2) =, =0,5 0,8 P ciśnienie absolutne: P=p+98,1 kpa 3) p max = p min + 10 20 mh 2 O co najmniej

Wykres pracy zestawu Potencjalna wysokość podnoszenia (przy zerowej wydajności): w momencie włączenia pompy: H p1 w momencie wyłączenia pompy: h p = g, ss + min H wgw H p2 h h p = g, ss + + max H wgw h różnica wysokości między kolektorem ssawnym i tłocznym dobranego zestawu

w momencie otwarcia zaworu bezpieczeństwa H pzb h = g, ss + h + p ZB H wgw p ZB ciśnienie otwarcia ZB: p = 1, 1 ZB p dop

Wyznaczenie charakterystyk rurociągu współpracującego z pompą Charakterystyki rurociągu współpracującego z pompą w ZH wyznaczyć należy dla charakterystycznych momentów pracy pompy (moment włączenia, wyłączenia i otwarcia zaworu). W tym celu punkty do naniesienia na wykres pracy pompy wyznacza się wg zależności: pstr, ss Q p = + 9,81 Q o 2 H p

podstawiając za: Q - dowolną wartość przepływu Q 0 - obliczeniową wydajność pompy p str,ss - całkowitą stratę ciśnienia w rurociągu współpracującym z pompą H p odpowiednią wartość policzonej wysokości potencjalnej

U CWU ZB ZH Z

Przykładowy wykres pracy ZH 40 35 30 pompa punkt obliczeniowy włączanie pompy wyłączanie pompy otwarcie ZB punkt pracy w momencie włączenia 25 20 15 10 5 0 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 3,6 4 4,4

Zasady doboru ZB Każdy ZH musi być zabezpieczony na wypadek wzrostu ciśnienia powyżej dopuszczalnego za pomocą ZB umieszczonego po stronie tłocznej ZH. PN-82/M-74101 Armatura przemysłowa. Zawory bezpieczeństwa. Wymagania i badania Aby dobrać ZB należy określić: 1. Ciśnienie otwarcia zaworu p ZB = 1,1p dop 2. Przepustowość ZB G ZB odczytuje się z wykresu pracy ZH w miejscu przecięcia charakterystyki pompy z charakt. rurociągu współpracującego z pompą w momencie otwarcia ZB

Przykładowy wykres pracy ZH

UWAGA! Jeśli charakterystyki nie przecinają się wówczas zgodnie z wymaganiami UDT należy dobrać najmniejszy możliwy ZB. 3. Określić pole wypływu ZB: F ZB G = 1414,5 α ZB p ZB [ m ρ UWAGA! G ZB podstawiać w kg/s p ZB podstawiać w MPa α =0,9 α rz - współczynnik wypływu α rz współczynnik dla danego typu zaworu wg katalogu producenta ρ= 998 kg/m3 gęstość wody w temperaturze 10 C 2 ]

4. Określić średnicę gniazda ZB: 4 FZB d0 = [ m] π Następnie dla obliczonej wartości d 0 dobiera się ZB.

UWAGA! Po sporządzeniu wykresu pracy ZH należy odczytać rzeczywistą wydajność, jaką będzie miała pompa w momencie włączenia i sprawdzić, czy dobrany wodomierz, filtr, zawór antyskażeniowy oraz średnice na odcinkach W- ZH przy rzeczywistej wydajności pompy są dobrane prawidłowo. Jeśli nie należy dobrać urządzenia w oparciu o nowy przepływ.