В связи с распространением высотного строительства и удорожанием энергоресурсов все более актуальным становится вопрос установки в системе водоснабжения регуляторов давления. В ряде случаев этот вопрос решается совместно с установкой фильтров механической очистки воды в целях защиты сантехнического и другого оборудования
Регуляторы давления – это устройства, служащие для уменьшения и поддержания давления воды до заданного значения на выходе, вне зависимости от расхода. Такие устройства еще называют клапанами понижения давления или редукционными клапанами.
Устройства предотвращают негативное воздействие значительных колебаний давления воды на вводе в систему и гидравлических ударов. Это особенно актуально в условиях современной городской застройки, при соседстве разновысотных зданий и с учетом неровного рельефа местности (рис. 1), в частности и для Киева, где по указанным причинам давление воды в трубопроводах может достигать 12 бар.
Рис. 1. Влияние неровности рельефа и распространения высотного строительства на давление воды в трубопроводах
Очень большие нагрузки на систему водоснабжения, вызванные ростом давления, могут произойти ночью при уменьшении водоразбора, в случаях больших колебаний давления или гидравлического удара.
Регуляторы устанавливают, если статическое давление превышает 5 бар. Это предельное значение соответствует европейской норме DIN 4109. Кроме того, необходимость применения регулирующего оборудования возникает, когда рабочее давление перед предохранительным клапаном, к примеру, водонагревателя, может превысить 80 % давления его срабатывания. Так, если это значение составляет 6 бар, регулятор давления необходимо установить и настроить на значение не более 4,8 бар.
Регуляторы давления позволяют уменьшить расход воды, поскольку меньшее ее количество сливается в канализацию до того, как отрегулируется оптимальная температура воды, необходимая потребителю. Согласно исследованиям, редуцирование в системе давления воды с 6 до 3 бар позволяет уменьшить ее потребление семьей из четырех человек на 29 %. На практике оптимальным в жилом секторе является давление не более 2,5 бар.
Поддержание постоянного давления на выходе, в свою очередь, сводит к минимуму шум потока воды, поддерживая этот параметр на уровне менее 20 дБ.
Итак, основные причины необходимости установки регуляторов:
– высокое давление воды на входе в здание;
– экономия воды;
– гарантия постоянного давления воды на выходе, даже в случае значительных колебаний давления на входе;
– защита от гидроудара;
– снижение шума, вызываемого водяным потоком.
Еще один случай применения регуляторов: если в системах водоснабжения многоэтажных зданий установлены общие повысительные насосы, но, в то же время, необходимо обеспечить наличие зон с разным давлением. Например, повышенное давление воды необходимо для пожарных гидрантов. Также в высотной застройке существует необходимость сбалансировать давление на всех этажах, поэтому на каждом из них целесообразно устанавливать регулятор давления.
Принцип действия регулятора давления
Для жилых зданий, как правило, применяют регуляторы давления прямого действия (рис. 2, 3).
Рис. 2. Устройство фланцевого клапана прямого действия
Они работают по принципу уравновешивания усилий (третий закон Ньютона), действующих на мембрану: с одной стороны – силы напряжения пружины, а с другой – силы напора после редукции. В случае возникновения изменения входного давления подвижный шток регулятора станет в новое положение равновесия для заданной настройки давления и количества потребляемой воды (компенсация входного давления). Таким образом, даже в случае сильных колебаний входного давления, оно быстро гасится, и на выходе регулятора давление удерживается на постоянном уровне.
В случае прекращения водоразбора регулятор полностью закрывается. Компенсация входного давления обеспечивает независимость открытия и закрытия клапана от моментального давления на входе в регулятор. Таким образом, колебания давления на входе не влияет на отрегулированное давление на выходе.
Такие регуляторы содержат систему «мембрана–пружина» (1–2), которая открывает или закрывает регулятор в зависимости от величины давления на выходе из него. Другие узлы регулятора – неподвижное седло (3) и подвижная мембрана (4). Давление на входе действует на камеру I, а давление на выходе – приложено к камере II.
При отборе воды давление на выходе, а, следовательно, усилие, развиваемое мембраной, падает, при этом возникает дисбаланс сил мембраны и пружины, заставляющий клапан открыться. После этого давление на выходе (в камере II) возрастает до тех пор, пока усилия мембраны и пружины не сравняются.
Регуляторы подразделяются на фланцевые и резьбовые.
Фланцевые регуляторы давления (рис. 2), как правило, устанавливаются на разветвлениях трубопроводов на вводе в здание. В них применяется уравновешивающий поршень (5), площадь которого равна площади мембраны клапана (4). Силы, создаваемые исходным давлением на мембране клапана и на уравновешивающем поршне, равны. Однако они направлены в противоположные друг другу стороны и поэтому уравновешиваются.
Схожая конструкция в резьбовых клапанах (рис. 3), применяемых для индивидуального регулирования и на этажах зданий. Задача уравновешивания давления в них решается фиксацией мембраны клапана (4) и приданием подвижности седлу клапана в регулирующей втулке (6). При этом, давление на входе в равной мере приложено к верхней и нижней кольцевым поверхностям втулки.
Рис. 3. Резьбовой клапан
Заводская настройка клапанов, как правило, 2,5–3 бар. Настройка значения давления потребителем осуществляется поворотом регулирующей ручки или винта.
Применение с фильтрами
Абразивные включения (ржавчина, окалина, песок) в воде, как и высокое ее давление, оказывают негативное воздействие на состояние трубопроводов и сантехнического оборудования. Частички ржавчины из общей водопроводной системы, осаждаясь на стенках труб и арматуре, вызывают их коррозию. Быстрее изнашиваются смесители, водонагреватели и другое оборудование, в том числе и сам клапан понижения давления.
Поэтому с целью обеспечения наивысшей надежности системы водоснабжения, регуляторы давления целесообразно применять совместно с фильтрами механической очистки воды.
В этом случае возможно использование комбинированных систем, состоящих из интегрированного регулятора давления и сменного фильтрующего элемента. Такие системы могут устанавливаться при водоснабжении коттеджей (после скважинного насоса) и в квартирах высотных многоквартирных домов (после счетчика).
В качестве сменного фильтрующего элемента обычно используется сетка из нержавеющей стали. Она устойчива к высоким давлениям воды, хорошо задерживает нежелательные включения и не влияет на химический состав и поток воды. Размер ячейки сетки – от 20 до 500 микрон, что позволяет задерживать мельчайшие механические примеси: волокна, крупицы песка, ил, частицы ржавчины.
Очистка фильтрующего элемента происходит путем обратной промывки. Некоторые модели устройств предусматривают проведение данной операции в автоматическом режиме. При этом включение приводов для промывки возможно как в соответствии с заранее установленным временным интервалом, так и по сигналу от реле перепада давления при загрязнении фильтра. Это особенно актуально в случае неожиданного загрязнения фильтра, например, после аварии на трубопроводе.
На рынке Украины представлены регуляторы давления компаний: Bonomi, ICMA, IVR, Caleffi (все –Италия), Danfoss (Дания), Watts (Германия), Honeywell (Германия) и других производителей.
Классическим примером является модель D06F (рис. 4) производства компании Honeywell. Это регуляторы давления со сбалансированным седлом, номинальным диаметром DN 15–50. Рабочее давление на входе – до 25 бар. Диапазон регулирования (давление на выходе) –1,5–6,0 бар. Максимальная рабочая температура – 70°С. Регулятор можно модернизировать в фильтр с размером ячейки 100 мкм и с обратной промывкой. Корпус клапана изготовлен из латуни, устойчивой к вымыванию цинка. Вставка защищена от влияния кавитации. Присоединение – наружная резьба. На регуляторе возможна установка манометра для визуального контроля давления воды на выходе.
Рис. 4. Регулятор давления D06F (Honeywell)
Выбор и монтаж регулятора давления
Основным определяющим фактором при выборе клапана, регулирующего давление, является суммарный расход, который требуется отбирать на выходе каждой регулирующей системы. В случае снабжения водой жилых зданий следует соблюдать местные нормативы и требования.
Также при выборе клапана важно правильно определить его условный диаметр. При этом для обеспечения бесперебойной работы системы он не должен быть просто равным диаметру трубопровода. В этом случае есть вероятность того, что будет выбран клапан завышенного диаметра. Тогда может возникнуть ситуация, когда при малых расходах воды регулятор будет работать практически в закрытом положении, при котором возможна нестабильность его работы и, соответственно, поддержания необходимого давления в системе. Необходимое значение Ду определяют по таблицам, номограммам или специальным программам производителей регуляторов, учитывающим скорость протока и расход.
Таблица. Рекомендуемый диаметр регулятора давления при заданных расходах воды в системе водоснабжения
|
Условный диаметр |
Пиковый расход |
|
|
Ду |
л/с |
м3/час |
|
15 |
0,5 |
1,8 |
|
20 |
0,8 |
2,9 |
|
25 |
1,3 |
4,7 |
|
32 |
2,0 |
7,2 |
|
40 |
2,3 |
8,3 |
|
50 |
3,6 |
13,0 |
|
65 |
6,5 |
23,0 |
|
80 |
9,0 |
32,0 |
|
100 |
12,5 |
45,0 |
|
125 |
17,5 |
63,0 |
|
150 |
25,0 |
90,0 |
|
200 |
40,0 |
144,0 |
|
250 |
75,0 |
270,0 |
Исходя из особенностей конструкции регуляторов прямого действия, существует ряд положений, которые следует учитывать при монтаже. Например, клапаны с Ду от 80 мм и более следует устанавливать горизонтально, с вертикальным положением пружины и штока. Ведь чем больше диаметр, тем больше вес клапана и нагрузки его на внутренние части. Если пружина и шток расположены горизонтально, то вес приходится только на одну сторону уплотнений и направляющих устройств, а это ведет к усилению износа и преждевременному выходу регулятора из строя.
Основные правила в процессе монтажа:
– монтировать в «центральном» положении, т. е. в месте перехода от сети снабжения к внутренней системе или к специальным рабочим секциям после узла учета расхода воды;
– монтировать в местах, защищенных от минусовой температуры, что предотвращает риск повреждения или разрушения оборудования из-за размораживания. В других случаях предусмотреть соответствующую изоляцию или подогрев корпуса;– после клапана предусматривать прямолинейный участок трубопровода, длина которого равна пяти диаметрам установленного регулятора. Это актуально при использовании регуляторов в более сложных системах водоснабжения. Наличие прямолинейного участка во многих случаях позволяет предотвратить неустойчивую работу и стабилизировать поток воды.
Если необходимо сохранить бесперебойную подачу воды во время технического обслуживания устройства, можно предусмотреть установку нескольких параллельно подключенных регуляторов давления.
Рис. 5. Схема установки регулятора давления с фильтром на вводе воды в частном доме
Рис. 6. Установка регуляторов давления на вводе в многоквартирный дом и на этажах здания
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 12 726
