Для начала разберемся, что же такое мембранный бак для системы холодного водоснабжения.
Корректно называть этот элемент системы гидроаккумулятором. Он разделен на 2 герметичные части эластичной мембраной. В одной части находится полезный объем воды, а в другой – газ под давлением. При необходимости вода из гидроаккумулятора подается потребителям автоматически под действием той самой эластичной мембраны.
Гидроаккумулятор необходимо настраивать одновременно с пусконаладочными работами установки повышения давления, потому что они работают в связке. Предварительная заводская настройка давления в баке обычно около 1,5-2 бар, что практически всегда меньше, чем требуется для современного многоэтажного строительства. Поэтому, чтобы настроить и в дальнейшем поддерживать требуемое давление в баке, необходимо иметь на объекте электронный высокоточный манометр и компрессор (для баков объемом более 50 л), а также 2-3 раза в год проводить тех. обслуживание.
С конструкцией разобрались, теперь поговорим о назначении.
Гидроаккумулятор применяется в 2-х случаях:
- когда подбор насосной установки выполняется на максимальный часовой расход, то задача мембранного бака – компенсировать разницу между максимальным часовым и максимальным секундным расходом.
- если подбор насосной установки выполнен на максимальный секундный расход, то единственная задача бака – сгладить просадку давления до момента выхода насоса на рабочий режим.
Рассмотрим первый случай.
Нормативная документация РФ, а точнее СП 30.13330.2020 (п.14.8), требует использование гидроаккумулятора в том случае, когда насосная установка рассчитывается на расход не менее максимального часового.
Цель установки такого бака – компенсация «пиковых» расходов воды в период максимального водопотребления, когда фактический расход в системе существенно превышает расчетные часовые значения. Например, когда все жители многоквартирного дома пришли после работы и пошли готовить еду, мыть посуду, принимать душ и стирать бельё.
Рассмотрим расчет и экономическую целесообразность такого решения.
В том же п.14.8 есть простая и понятная формула для расчета регулирующего объема бака:
W = qhrsp/4n,
где qhrsp - часовой расход воды в м3, подаваемый насосной установкой;
n - допустимое число включений насосной установки за 1 ч, принимаемое для установок с гидропневматическим баком – 6-10.
Рассмотрим пример:
Есть гидравлический расчет для 1 корпуса 25 этажей:
Максимальный часовой расход Qmax ч = 13,2 м3/ч
Максимальный секундный расход Qmax сек = 5,14 л/с = 18,5 м3/ч
Требуемый напор для 2-й зоны Hтр = 90 м
Согласно СП 30.13330.2020 п. 13.9 "Производительность хозяйственно-питьевых и производственных насосных установок следует принимать:
- при отсутствии регулирующей емкости - не менее максимального секундного расхода воды;
- при наличии водонапорного или гидропневматического бака и насосов, работающих в повторно-кратковременном режиме, - не менее максимального часового расхода воды."
При помощи программы search.antarus подберем 1 вариант – насосную установку на максимальный секундный расход.
Это будет установка повышения давления ANTARUS стоимостью 1 300 тыс. руб. с небольшим мембранным баком объемом 8 л в комплекте.
Теперь 2 вариант – насосную установку на максимальный часовой расход и гидроаккумулятор.
Нам подойдет насосная установка повышения давления ANTARUS стоимостью 1 054 тыс. руб.
Рассчитаем объем бака: W = qhrsp/4n = 12,3/4*10 = 0,33 м3 = 330 л
При этом, как мы с вами помним, гидроаккумуляторы только частично (на 50 – 70%) заполнены водой, а частично воздухом/газом. Таким образом, регулирующим объемом будут максимум 70% гидроаккумулятора, а полный необходимый объем бака будет не менее 470 л (330/70%).
Берем ближайший подходящий бак объемом 500 л с рабочим давлением 16 бар. Его стоимость 180 тыс. руб.
Итого общая стоимость в обоих случаях:
1 вариант – 1 300 000 руб.
2 вариант – 1 234 000 руб.
Разница в чистой стоимости оборудования всего 5% или 66 000 рублей.
Но давайте вернемся к СП 30.13330.2020 п. 14.5 "Расстояния между водонапорными баками и строительными конструкциями должны быть не менее 0,7 м."
Значит, при диаметре бака объемом 500 л = 780 мм минимальное свободное пространство в помещении насосной станции для его размещения должно быть не менее 700+780+700 = 2180х2180 мм. При нынешней стоимости квадратного метра полезной площади можете представить, как дорого стоит гидроаккумулятор на самом деле. И не забывайте, что для его настройки необходимо дополнительное оборудование и время на регулярное обслуживание, поэтому те 5% стоимости просто растворятся в расходах на этот «золотой» бак.
Как производитель, мы часто встречаем ситуации на объектах, где применено оборудование по 2-му варианту с установкой и баком. При диагностике выявляется, что гидроаккумулятор по факту не настроен и стоит как декоративный элемент стоимостью 200 000 рублей, не выполняя своих основных функций. Как вам такая «экономия»?
Теперь рассмотрим второй случай.
При подборе установок на максимальный секундный расход часто применяют мембранный бак небольшого объема до 40 л. Его использование не требуется нормативной литературой, но он помогает избежать резких перепадов давления в системе и ускоряет выход насоса на рабочую точку. Для расчета мембранного бака производителями изобретена формула, которая учитывает все параметры установки. В первоначальном виде она выглядит так:
где:
V0 – номинальный объем гидроаккумулятора
kQ – отражает расход, при котором насос работает в режиме вкл/выкл (только под управлением частотного преобразователя) = 0,1
Q – максимальный секундный расход, на который подобрана насосная установка, м3/ч
pset – напор после насосной установки (потребный напор), бар
N – максимальное количество включений насоса в час
kf – давление настройки гидроаккумулятора, 0,7 для установок с частотными преобразователями
kH – разница между давлением включения и выключения, 0,15 бар
Мы производим установки повышения давления с частотным преобразователем на каждый насос. Поэтому упростим эту формулу именно для наших решений:
Например, для системы с расчетным расходом 10 м3/ч и потребным напором 70 м:
Если бы потребный напор был 40 м, то:
А если 120 м, то:
То есть в среднем на каждые 10 м3/ч расхода нужен бак на 35 л или на 1 м3/ч расхода 3,5 л объема бака.
Такой бак не является обязательным для насосных установок с частотным преобразователем на каждый насос и параллельной регулировкой частоты вращения электродвигателей рабочих насосов. Поэтому, например, в установках повышения давления ANTARUS 2.0 в стандартной комплектации идет бак 8 л только до диаметра коллекторов Dy80.
Подведем итоги всего вышесказанного.
Самое лучшее решение – подбор насосной установки с частотными преобразователями для каждого насоса на расчетный максимальный секундный расход.
А гидроаккумуляторы можно оставить в прошлом, и быть уверенными, что все потребители обеспечены водой.
Татьяна Колегова,
ведущий инженер направления «Водоснабжение и канализация»,
компания «Элита»