Введение в физику водопровода.

Говоря о водопроводе, мы имеем в виду то, что у нас есть водопроводный вентиль и когда мы его отворачиваем у нас из него льется вода. Причем, заметьте, современный водопровод должен отвечать некоторым требованиям. Так, вода должна литься ровно, она не должна шуметь в трубах, не должна содержать воздуха и посторонних включений, способных сломать наши современные керамические вентили и другие приборы. Вода должна находиться в трубах под определенным давлением. Минимум этого давления составляет 1,5 атмосферы. Это минимум, который позволяет работать современным стиральным и посудомоечным машинам. Кроме того, воды должно быть достаточно. То есть, нас волнует не только давление, но и расход воды. Образно говоря, нам нужно чтобы мы могли мыться, пока вторая половина моет посуду или наоборот. Самое приятное, что современные насосные станции позволяют спроектировать эти характеристики водопровода перед его созданием и в конечном итоге создать водопровод с такими характеристиками, которые нам нужны.

С древних времен для создания водопровода использовались водонапорные башни. Такая башня хранит воду на определенной высоте и эта вода из нее льется по трубам уже под давлением, используя принцип сообщающихся сосудов. Нам с вами интуитивно понятно, что давление тем больше, чем больше разница высот между поверхностью воды и тем местом, где мы это давление меряем. Так, например, если водонапорная башня имеет высоту 15 метров (это высота пятиэтажного дома) и заполнена полностью, то на поверхности воды мы получим давление 1,5 атмосфер, а на втором этаже нашего дома всего 1 атмосферу и так далее. Не трудно посчитать, что для получения давления в 4 атмосферы, а именно такое давление нам нужно, например, для полива огорода с использованием современных импульсных дождевателей нам нужно построить водонапорную башню высотой 40 метров, что приблизительно равно по высоте дома в 13 этажей. Заметьте, что для достижения давления совершенно все равно, какой бак стоит на вершине нашей трубы в 40 метров. Там может быть бак размером в одну, или две, или пять тонн, а давление во всех случаях будет ровно 4 атмосферы. Так вот. Первый вывод, который следует сделать начинающему водопроводчику. Давление может быть указано как в атмосферах, так и в метрах. Если ваш погружной насос поднимает воду на 30 метров, то это значит, что он развивает давление воды на выходе ровно 3 атмосферы. Если у вас скважина глубиной 10 метров, то значит давление воды на поверхности земли будет 2 атмосферы, или еще 20 метров подъема.

Разберемся теперь с расходом воды. Он измеряется в литрах в час. Из этого легко получить литры в минуту. Так 6 000 литров в час составляет 100 литров в минуту или в 60 раз меньше. Заметьте, что расход воды и давление находятся в зависимости. Чем больше давление тем больше скорость воды и, следовательно, больше ее расход. В случае нашего погружного насоса чем глубже он погружен в скважину, тем меньше расход воды на поверхности. График, который связывает эти величины, обычно приводится в инструкции к насосу.

С расходом воды и давлением связано еще много всяких тонкостей. Так, например, чем выше давление и расход воды, тем выше скорость воды в трубах и тем шумнее она по этим трубам течет. Трубы вообще являются весьма объемной темой. Поговорим о них позже.

Вернемся к нашей основной теме. Для создания давления можно устроить у себя дома маленькую водонапорную башню, а именно, расположить некий бак на чердаке. Посчитайте сами, какое вы получите при этом давление. Заметьте, оно не увеличится, если вы затащите к себе на чердак железнодорожную цистерну на 64 тонны воды. Вариант неприемлимый, если вы хотите получить водопровод с минимальными нужными характеристиками, и я об этом уже писал. Что же делать?

Можно сделать так, нужна нам вода - включили насос, не нужна - выключили. Хорошо, но есть одна тонкость. Насос включается резко, в следствие чего происходит так называемый гидравлический удар, который может здорово повредить нам всю систему водопровода, включая всю нашу сантехнику и сам насос. Для того, чтобы удара не было и был придуман мембранный бак, или так называемый аквааккумулятор.

Вот что он из себя представляет.


Цифрами я обозначил следующее

1. Корпус бака. Чаще всего бывает синим (холодная вода), но бывает и красным, не обязательно для горячей воды.

2. Внутренний бак, сделанный из пищевой резины.

3. Ниппель. Точно как в автомобильной шине.

4. Фитинг для подсоединения к водопроводу. Чаще всего дюймовый.

5. Воздушное пространство. Воздух под давлением.

6. Вода, которая находится внутри резинового бака.

7. К потребителям воды.

8. Подача воды от насоса.

Как это работает

Слева в бак закачивается воздух, справа в бак поступает вода. Интуитивно понятно, что давление воздуха слева сглаживает гидравлический удар справа. Вот и все.

Согласитесь, что для сглаживания гидравлических ударов нам нужен очень маленький бак. Однако, на практике хозяева предпочитают использовать баки емкостью от 50 до 200 и выше литров. Зачем это нужно? Дело в том, что этот бак не зря называется аквааккумулятором. Он способен сохранять, аккумулировать в себе некоторое количество воды. При этом мы, кроме хранения некоторого запаса воды под давлением еще и бережем асинхронный двигатель нашего насоса, которому противопоказан режим слишком частого включения-выключения. Таким образом, насосная станция не работает постоянно. Насос включается по достижению давления включения, например 3 атмосфер и работает до достижения в водопроводе давления выключения, например, 4 атмосфер. При этом в аквааккумуляторе накапливается некоторое количество воды. Это количество воды расходуется уже после выключения насоса. Это очень полезная функция. У меня, например, общий литраж аквааккумуляторов составляет 85 литров. Был случай, когда я мылся в душе, и только когда вытерся узнал, что выключилось электричество. То есть мне хватило воды, которая скопилась в баке.

Бак на 60 литров не может содержать в себе 60 литров воды. Там ведь есть еще и воздух. Для того, чтобы наиболее эффективно использовать аквааккумулятор, давление включения должно быть вдвое меньше давленя выключения. В этом случае все равно в баке будет накапливаться воды не больше половины полезного объема бака. То есть, если давление включения равно 2-м атмосферам, а выключения 4-м атмосферам, то в баке на 60 литров будет реально накапливаться примерно 25 литров воды. При этом давление воздуха в баке должно составлять 1,8 атмосфер.

Ничего не мешает подключать баки последовательно друг другу в любом количестве. У меня, например два бака. Один на 25 литров, я купил его, когда не работал и усиленно экономил, а потом докупил к нему второй, на 60 литров.

Баки практически не нуждаются в обслуживании. Их нужно где-то раз в год подкачивать обычным автомобильным насосом.

Согласитесь, что для поддержания постоянного давления в системе водоснабжения насос должен автоматически, при падении давления включаться, и при достижении нужного давления отключаться. Эту функцию в насосной станции выполняет специальное реле. Реле вкручивается в водяную трубу на участке от насоса до аквааккумулятора (хотя на самом деле, не слишком важно, на каком участке трубы оно подключается) и позволяет включать и выключать насос по достижению определенного давления. Точнее, отдельно регулируется давление включения и давление выключения насоса. Чем ближе реле подсоединено к выходной трубе насоса, тем точнее оно будет реагировать на давление.

Источник: belkin-labs.ru

По материалам сайта: http://santexproect.web-box.ru