С. Дейнеко
У зв'язку з поширенням висотного будівництва і подорожчанням енергоресурсів все більш актуальним стає питання установки в системі водопостачання регуляторів тиску. У ряді випадків це питання вирішується спільно з установкою фільтрів механічного очищення води з метою захисту сантехнічного та іншого обладнання.
Регулятори тиску - це пристрої, що служать для зменшення і підтримки тиску води до заданого значення на виході, незалежно від витрати. Такі пристрої ще називають клапанами зниження тиску або редукційними клапанами.
Пристрої запобігають негативний вплив значних коливань тиску води на вводі в систему і гідравлічних ударів. Це особливо актуально в умовах сучасної міської забудови, при сусідстві різновисотних будівель і з урахуванням нерівного рельєфу місцевості (рис. 1), в тому числі і до Києва, де через вказані причини тиск води в трубопроводах може досягати 12 бар.
Мал. 1. Вплив нерівності рельєфу і поширення висотного будівництва на тиск води в трубопроводах
Дуже великі навантаження на систему водопостачання, викликані зростанням тиску, можуть статися вночі при зменшенні водорозбору, у випадках великих коливань тиску або гідравлічного удару.
Регулятори встановлюють, якщо статичний тиск перевищує 5 бар. Це граничне значення відповідає європейській нормі DIN 4109. Крім того, необхідність застосування регулюючого обладнання виникає, коли робочий тиск перед запобіжним клапаном, наприклад, водонагрівача, може перевищити 80% тиску його спрацьовування. Так, якщо це значення становить 6 бар, регулятор тиску необхідно встановити і налаштувати на значення не більше 4,8 бар.
Регулятори тиску дозволяють зменшити витрату води, оскільки менша її кількість зливається в каналізацію до того, як відрегулює оптимальна температура води, необхідна споживачеві. Згідно з дослідженнями, редукування в системі тиску води з 6 до 3 бар дозволяє зменшити її споживання сім'єю з чотирьох осіб на 29%. На практиці оптимальним в житловому секторі є тиск не більше 2,5 бар.
Підтримує постійний тиск на виході, в свою чергу, зводить до мінімуму шум потоку води, підтримуючи цей параметр на рівні менше 20 дБ.
Отже, основні причини необхідності установки регуляторів:
- високий тиск води на вході в будівлю;
- економія води;
- гарантія постійного тиску води на виході, навіть в разі значних коливань тиску на вході;
- захист від гідроудару;
- зниження шуму, що викликається водяним потоком.
Ще один випадок застосування регуляторів: якщо в системах водопостачання багатоповерхових будинків встановлені загальні підвищувальні насоси, але, в той же час, необхідно забезпечити наявність зон з різним тиском. Наприклад, підвищений тиск води необхідно для пожежних гідрантів. Також у висотній забудові існує необхідність збалансувати тиск на всіх поверхах, тому на кожному з них доцільно встановлювати регулятор тиску.
Принцип дії
Для житлових будинків, як правило, застосовують регулятори тиску прямої дії (рис. 2, 3).
Вони працюють за принципом врівноваження зусиль (третій закон Ньютона), що діють на мембрану: з одного боку - сили напруги пружини, а з іншого - сили натиску після редукції. У разі виникнення зміни вхідного тиску рухливий шток регулятора стане в нове положення рівноваги для заданої настройки тиску і кількості споживаної води (компенсація вхідного тиску). Таким чином, навіть в разі сильних коливань вхідного тиску, воно швидко гаситься, і на виході регулятора тиск утримується на постійному рівні.
У разі припинення водорозбору регулятор повністю закривається. Компенсація вхідного тиску забезпечує незалежність відкриття і закриття клапана від моментального тиску на вході в регулятор. Таким чином, коливання тиску на вході не впливає на відрегульоване тиск на виході.
Такі регулятори містять систему «мембрана-пружина» (1-2), яка відкриває або закриває регулятор в залежності від величини тиску на виході з нього. Інші вузли регулятора - нерухоме сідло (3) і рухома мембрана (4). Тиск на вході діє на камеру I, а тиск на виході - докладено до камери II.
При відборі води тиск на виході, а, отже, зусилля, що розвивається мембраною, падає, при цьому виникає дисбаланс сил мембрани і пружини, що змушує клапан відкритися. Після цього тиск на виході (в камері II) зростає до тих пір, поки зусилля мембрани і пружини не зрівняються.
Регулятори підрозділяються на фланцеві і різьбові.
Фланцеві регулятори тиску (рис. 2), як правило, встановлюються на розгалуженнях трубопроводів на вводі в будинок. У них застосовується врівноважує поршень (5), площа якого дорівнює площі мембрани клапана (4). Сили, що створюються вихідним тиском на мембрані клапана і на врівноважують поршні, рівні. Однак вони спрямовані в протилежні одна одній боку і тому врівноважуються.
Схожа конструкція в різьбових клапанах (рис. 3), що застосовуються для індивідуального регулювання і на поверхах будівель. Завдання урівноваження тиску в них вирішується фіксацією мембрани клапана (4) і наданням рухливості сідла клапана в регулюючої втулки (6). При цьому, тиск на вході в рівній мірі докладено до верхньої і нижньої кільцевих поверхонь втулки.
Заводська настройка клапанів, як правило, 2,5-3 бар. Налаштування значення тиску споживачем здійснюється поворотом регулюючої ручки або гвинта.
Застосування з фільтрами
Абразивні включення (іржа, окалина, пісок) в воді, як і високе її тиск, роблять негативний вплив на стан трубопроводів і сантехнічного обладнання. Частинки іржі із загальної водопровідної системи, осідаючи на стінках труб і арматури, викликають їх корозію. Швидше зношуються змішувачі, водонагрівачі та інше обладнання, в тому числі і сам клапан зниження тиску.
Тому з метою забезпечення найвищої надійності системи водопостачання, регулятори тиску доцільно застосовувати спільно з фільтрами механічного очищення води.
У цьому випадку можливе використання комбінованих систем, що складаються з інтегрованого регулятора тиску і змінного фільтруючого елемента. Такі системи можуть встановлюватися при водопостачанні котеджів (після свердловинного насоса) і в квартирах висотних багатоквартирних будинків (після лічильника).
В якості змінного фільтруючого елемента зазвичай використовується сітка з нержавіючої сталі. Вона стійка до високого тиску води, добре затримує небажані включення і не впливає на хімічний склад і потік води. Розмір осередку сітки - від 20 до 500 мікрон, що дозволяє затримувати найдрібніші механічні домішки: волокна, крупиці піску, мул, частинки іржі.
Очищення фільтруючого елемента відбувається шляхом зворотного промивання. Деякі моделі пристроїв передбачають проведення даної операції в автоматичному режимі. При цьому включення приводів для промивання можливо як відповідно до заздалегідь встановленим часовим інтервалом, так і по сигналу від реле перепаду тиску при забрудненні фільтра. Це особливо актуально в разі несподіваного забруднення фільтра, наприклад, після аварії на трубопроводі.
На ринку України представлені регулятори тиску компаній: Bonomi, ICMA, IVR, Caleffi (всі -Італія), Danfoss (Данія), Watts (Німеччина), Honeywell (Німеччина) та інших виробників.
Класичним прикладом є модель D06F (рис. 4) виробництва компанії Honeywell. Це регулятори тиску зі збалансованим сідлом, номінальним діаметром DN 15-50. Робочий тиск на вході - до 25 бар. Діапазон регулювання (тиск на виході) -1,5-6,0 бар. Максимальна робоча температура - 70 ° С. Регулятор можна модернізувати в фільтр з розміром осередку 100 мкм і зі зворотним промиванням. Корпус клапана виготовлений з латуні, стійкої до вимивання цинку. Вставка захищена від впливу кавітації. Приєднання - зовнішня різьба. На регуляторі можлива установка манометра для візуального контролю тиску води на виході.
Вибір і монтаж регулятора
Основним визначальним чинником при виборі кнопки, що регулює тиск, є сумарний витрата, який потрібно відбирати на виході кожної регулюючої системи. У разі постачання водою житлових будинків слід дотримуватися місцеві нормативи і вимоги.
Також при виборі кнопки важливо правильно визначити його умовний діаметр. При цьому для забезпечення безперебійної роботи системи він не повинен бути просто рівним діаметру трубопроводу. В цьому випадку є ймовірність того, що буде обраний клапан завищеного діаметра. Тоді може виникнути ситуація, коли при малих витратах води регулятор буде працювати практично в закритому положенні, при якому можлива нестабільність його роботи і, відповідно, підтримки необхідного тиску в системі. Необхідне значення Ду визначають за таблицями, номограмами або спеціальними програмами виробників регуляторів, що враховує швидкість протоку і витрата.
Виходячи з особливостей конструкції регуляторів прямої дії, існує ряд положень, які слід враховувати при монтажі. Наприклад, клапани з Ду від 80 мм і більше слід встановлювати горизонтально, з вертикальним положенням пружини і штока. Адже чим більше діаметр, тим більше вага клапана і навантаження його на внутрішні частини. Якщо пружина і шток розташовані горизонтально, то вага припадає тільки на одну сторону ущільнень і направляючих пристроїв, а це веде до посилення зносу і передчасного виходу регулятора з ладу.
Основні правила в процесі монтажу:
- монтувати в «центральному» положенні, т. Е. В місці переходу від мережі постачання до внутрішньої системи або до спеціальних робочим секціях після вузла обліку витрати води;
- монтувати в місцях, захищених від мінусової температури, що запобігає ризику пошкодження або руйнування обладнання через розморожування. В інших випадках передбачити відповідну ізоляцію або підігрів корпусу; - після клапана передбачати прямолінійний ділянку трубопроводу, довжина якого дорівнює п'яти діаметрам встановленого регулятора. Це актуально при використанні регуляторів в більш складних системах водопостачання. Наявність прямолінійного ділянки в багатьох випадках дозволяє запобігти нестійку роботу і стабілізувати потік води.
Якщо необхідно зберегти безперебійну подачу води під час технічного обслуговування пристрою, можна передбачити установку декількох паралельно підключених регуляторів тиску.
Мал. 5. Схема установки регулятора тиску з фільтром на введенні води в приватному будинку
Мал. 6. Установка регуляторів тиску на вводі у багатоквартирний будинок і на поверхах будівлі