Хидрофорни уредби

Особености на работа

Правилно проектираните селищни и сградни водоснабдителни инсталации трябва да гарантират постоянен дебит на вода за всички потребители, независимо от броя на водочерпните устройства, дори когато всички те са включени. В практиката обаче това не винаги се получава, а причините може да са различни – надстрояване на сгради в места с ниско налягане на водата във водопроводната мрежа, невъзможност за включване на допълнителни сградни отклонения, малък диаметър на тръбите, увеличаване броя на потребителите и т.н. В такива случаи решение могат да дадат помпените станции за повишаване на налягането с хидрофорни уредби. Те са подходящи както за обекти, свързани със селищната водопроводна мрежа, така и за такива с междинни резервоари и с водоснабдяване от собствен водоизточник.

Загуба на налягане в сградната водопроводна система, малък дебит и пълна липса на вода са чести явления при експлоатиране на мрежи, които не са пригодени за конкретните потребителски нужди. За да се компенсира това, могат да се използват хидрофорни системи. Те са подходящи и за автономно водоснабдяване на отделни сгради, комплекси и селища при стабилни подпочвени води от собствени сондажи и за обекти, свързани със селищния водопровод.

Схемите, в които се включват хидрофорни уредби, са няколко. Те могат да служат за водоснабдяване от селищния водопровод и от собствен кладенец. Могат да бъдат и в схема с междинен, безнапорен резервоар, който се пълни от градския водопровод. Такъв резервоар може да се използва както при недостатъчно налягане, така и при режим на водата. Има и схеми, в които хидрофорите служат за водоснабдяване от собствен водоизточник и междинен резервоар, като резервоарът може да се пълни от собствения източник и от водопровода.

Същност на хидрофорните уредби
Хидрофорната инсталация представлява система от една помпа или няколко паралелно свързани помпени агрегати (обикновено с еднакъв размер), хидрофори – резервоари, разширителни съдове под налягане, тръбна система, управление, блокировки и допълнителни защити. Нейна задача е да подобри налягането във водоснабдителните системи в сгради, селища и напоителни системи, като компенсира хидравличните загуби, свързани с особеностите на водопроводите и осигури желания дебит до всеки кран в системата. Налягането в системата се стабилизира и помпите се предпазват от износване, свързано с честото им включване и изключване.

Защо да изберем хидрофорна система?
Предимство на фидрофорните системи е наличието на разширителен съд (хидрофор) за съхранение на вода под налягане от сгъстен въздух. Хидрофорът представлява буфер на вода под налягане в системата и позволява помпата да се включва по-рядко, като едновременно с това дебитът до всеки потребител се поддържа на нужното ниво. Така и в най-високите части на сграда мигновено можете да получите желаното налягане, без да се налага включване на помпата при всяко отваряне на крана.

Какво става, когато няма хидрофор? Независимо дали става въпрос за водоснабдяване от собствен сондаж, от безнапорен резервоар или чрез водопровод, консумацията на вода в сградата не е равномерно разпределена. Това налага много често включване и изключване на помпата в пикови моменти на консумация, което може да предизвика прегряване на двигателя и повреда. Именно тук идва ролята на хидрофора – да осигури достатъчен дебит на вода, удовлетворявайки търсенето на потребителите, в момент когато помпата почива.

Ако става въпрос за черпене на вода от кладенец за поливна система, може да не се наложи поставяне на хидрофор, защото помпите при това водоползване се управляват с по-продължителен режим на работа и липса на чести превключвания.

Как работи системата?
Хидрофорът, т.е. резервоарът за съхранение под налягане, се нарича още водно-въздушен. Това е свързано с факта, че над напомпаната в него вода има възглавница от сгъстен въздух. Ако във времето, когато помпата е изключена, се отвори кран в системата, се използва вода от хидрофора. Нейното подаване от хидрофора към потребителя обезпечава налягането на сгъстения въздух. С намаляване обема на вода в хидрофора, обемът на въздушната възглавница се увеличава. Това води до намаляване на налягането в нея и при достигане на зададено минимално ниво помпата се включва. Помпата работи до момента, в който въздухът, сгъстяващ се под напора на водата, не достигне определено максимално налягане. Тогава помпата се изключва.

Възможности за управление
Включването и изключването на помпата може да се управлява от реле за налягане (пресостат), което е свързано с хидрофора. Релето включва или изключва електрическия контур при достигане на определено повишаване или понижаване на налягането на работния флуид. Максималното налягане в хидрофора се регулира от неговия производител, а налягането при което релето включва и изключва помпата се регулира от потребителя.

При използване на механичен пресостат може да се получи задоволителна енергийна ефективност на ниски цени, но надеждността е слаба. Тя може да се повиши с електронна защита за изключване на помпата под определен дебит. Системите с електронен пресостат са компактни и с висока надеждност, но пък с ниска енергийна ефективност.

Друг начин за регулиране работата на помпата е с честотни преобразуватели. При включване на такава система има плавно ускорение, без голяма стартова консумация на ток. Честотното регулиране предлага енергийно ефективна работа на помпите според потреблението с гарантирано постоянно налягане на изхода. Това регулиране дава най-постоянно налягане, при минимални експлоатационни разходи и висока надеждност, но цената е по-висока. В системата с честотно регулиране, освен помпения възел и хидрофора, участват честотен конвертор, манометър и сензор за налягане. Сензорът е свързан чрез тръбна връзка с въздушната част на хидрофора. Той следи за движението на налягането и контролира работата на помпата.

За да се намалят разходите за системата, може да се използват паралелни помпи с механични пресостати в комбинация с честотно регулирана помпа. Така енергийната ефективност е почти на нивото на честотното регулиране, налягането малко варира, но цената е по-добра.

В хидрофорните уредби се използват специализирани контролери за управление. С клавиатурата операторът избира с колко и с кои помпи да се извършва контрола на налягането. Продължителността на работа на помпите се следи, запаметява се и се управлява така, че да е еднаква за отделните помпи. Системите имат термични защити (при нулев дебит) и защити от суха работа (когато помпата няма вода, а се върти), при сработването на които помпите спират.

Хидрофор с мембрана или без?
Произвеждат се два вида хидрофори – без мембрана, при които водата е в директен контакт с въздуха, и по-съвременни – с херметична мембрана, напълно отделяща водата от сгъстения въздух. В действителност, във втория случай водата се намира в синтетична вътрешна обвивка на хидрофора и няма контакт със стените му. Безмембранните хидрофори обикновено са вертикално разположени цилиндри с обем не по-малък от 100л. Възможен проблем в работата на хидрофори без мембрана е загубата на въздух, причинена от постепенно разтваряне на кислород във водата. В резултат на това се налага често превключване на помпата, което може да доведе до преждевременното є износване. Затова често в такива резервоари е необходимо добавяне на въздух към въздушната възглавница.

Друг проблем е развитие на гниене в резервоара, което отново е възможно за безмембранните хидрофори. Това става, ако водата съдържа органични примеси (обикновено, ако се приема от кладенци) и се задържа в резервоара. Такава ситуация може да възникне, например, когато помпената станция се използва като резервно захранване по време на прекъсване на доставките на вода от водопровода. За да не се развиват микроорганизми във водата, хидрофорът трябва периодично да се изпразва и почиства.

Мембранните хидрофори имат по-компактна структура в сравнение с безмембранните. Обикновено размерът им е от 20 до 60 литра, въпреки че има и по-големи модели - 80 и 100 литра. Те най-често се използват в комбинация със самозасмукващи помпи и от едната страна имат нипел за регулиране на налягането в камерата за въздух, а от другата - тръба, която ги свързва към помпата. Те произвеждат по-малко шум по време на работа и са по-удобни за използване.

Малките хидрофори се монтират предимно на обща носеща рамка с помпения агрегат, докато по-големите се инсталират отделно. Стената на хидрофора и мембраната могат да бъдат изработени от различни материали. Това зависи от производителя. На някои хидрофори мембраната е сменяема, а на други - не. Материалът на мембраната и вътрешната повърхност на хидрофора трябва да удовлетворяват изискванията за материали, които влизат в контакт с питейна вода.

Размерът на хидрофора зависи от търсенето на вода и налягането, създадено от помпата. Капацитетът (обемът) на хидрофора може да се избере с помощта на таблица на производителя. При различните производители принципите на подбора може да са различни. Работното налягане трябва да се избират така, че да съответства на изискванията на производителите на домакински уреди. Като цяло големината на хидрофора е определяща за ефективната работа на помпата. Колкото по-голям е той, толкова по-рядко се включва помпата и моторът се запазва. Специалисти препоръчват като най-добър вариант до 20-30 включвания на час за помпи за еднофамилни къщи. За различни помпи това число варира.

Хидрофорни помпи
Една помпа може да се нарече хидрофорна, когато работи в комплект с хидрофор и съответната окомплектовка към него. За такова приложение се избират помпи, подходящи за питейна и чиста вода до 700С, без абразивни частици и химически агресивни към материала им вещества. Хидрофорните помпи трябва да са надеждни и с комфортно използване. Избор на помпа - самозасмукваща или центробежна, се прави в зависимост от начина на ползване. За ежедневно ползващи се системи не са подходящи малки периферни помпи. Различните типове помпи имат различна дълбочина на засмукване - периферните и центробежните засмукват до 7m, а самозасмукващите до 9m дълбочина, което трябва да се вземе предвид при избора.

За водоснабдяване от сондаж с хидрофор се използват потопяеми или самозасмукващи помпи. Необходимият напор на помпата се получава като се прибавят 15m. към денивелацията между помпата и най-отдалечения кран. Ако максималният напор на помпата се раздели на 10, ще се получи максималното є налягане в атмосфери. Работното налягане се контролира чрез настройка в контролния панел, като пресостата или сензорът за налягане следят налягането и контролират работата на помпата.

В частите от водопроводната мрежа с налягане над 6bar и за съгласуване на хидравличните параметри на поливни системи се налага използване на регулатори на налягането. Например, в многоетажни сгради, за да се гарантира налягане на горните етажи, се налага монтиране на регулатор на налягане до 6bar на първите етажи. В противен случай може да се повредят домакински уреди. Този регулатор не повишава налягането, а само го намалява в частта от водопровода след него.

Особености при монтажа на хидрофорни уредби
В най-общите случаи монтирането на хидрофор се налага, когато по една или друга причина количеството на хидравличните загуби се увеличи и дебитът в крайните точки на градската водопроводна мрежа е недостатъчен за потребителите. Причините за промените в налягането могат да бъдат различни: строеж на нови сгради, надстрояване на съществуващи, промяна на предназначението (от жилищни към търговки площи, например) и др.

В случаи като тези се налага монтиране на хидрофор с междинен резервоар, тъй като монтаж на хидрофор с директно водочерпене е недопустимо и забранено. Вторият вид хидрофори биха увеличили хидравличните загуби и понижили налягането в мрежата. Вторият основен случай, който налага монтирането на хидрофорни уредби е, когато към водопроводна мрежа с малък диаметър се присъединят много консуматори. В този случай е наложително да се монтира хидрофор с междинен резервоар.

Когато в границите на населеното място или в близост до него има голямо количество подпочвени води с нужния дебит, има възможност да се използва хидрофорна уредба. След химичен анализ на вода, който да удостоверява годността є, следва да се издаде сертификат за водочерпене посредством хидрофор. В този случай себестойността на вода е по-ниска от тази в градската водопроводна мрежа.

Монтирането на хидрофори с междинен резервоар се налага и в случаи , когато в зони с по-ниско налягане се строят високи сгради. В този случай високите сгради увеличават хидравличните загуби и консуматорите след тях няма да имат нужното предвидено налягане.

Преди да се спрете на хидрофор
Както стана ясно изборът на хидрофор и съпътстващо оборудване зависи от много показатели и при него трябва да се консултирате с компании, специализирани в предлагането на такъв тип уредби, както и фирми за проектиране и монтаж на водопроводни инсталации. Преди да изберете хидрофор, обаче, трябва да се изясни дали за конкретния проект монтирането на хидрофор ще реши проблема с налягането.

Има случаи, когато сградните водопроводи са с много малък диаметър или е направено надстрояване с включване на много повече консуматори. Друг проблем е сградно отклонение с тънка тръба и водомер с малък дебит. Тогава дори при достатъчно налягане на захранващия водопровод, при включване на повече консуматори налягането при най-високо разположените ще спада, поради хидравличните загуби.

Решение може да е подмяна на сградното отклонение с тръби с по-голям диаметър и монтиране на водомер с по-голям дебит, както и допълнителни хоризонтални и вертикални отклонения за отделните части на сградата. Във всички случаи, преди да се спрете на хидрофор, потърсете консултации със специализирани фирми, така че закупуването и монтирането на хидрофорна уредба наистина да реши проблема с непостоянното налягане във водоснабдителната система.