Ciśnienie w instalacji wodociągowej domu jednorodzinnego: specyfika systemów autonomicznych + sposoby normalizacji ciśnienia

Posiadanie na terenie prywatnej posesji lub w domku letniskowym autonomicznego źródła wody nie oznacza jeszcze, że z tej wody będzie można komfortowo korzystać, a wszystkie urządzenia hydrauliczne i armatura będą stabilnie włączać się i niezawodnie działać.

Konieczne jest jeszcze osiągnięcie takiego stanu, aby ciśnienie w instalacji wodociągowej domu jednorodzinnego mieściło się w optymalnych wartościach, z wymaganym dla potrzeb domowych i gospodarczych ciśnieniem. O tym, jak to osiągnąć, zostanie opowiedziane poniżej.

Charakterystyczne cechy autonomicznych wodociągów

Jedną z najważniejszych charakterystyk systemu wodociągowego jest ciśnienie wody. Od niego zależy nie tylko strumień w kranu, umożliwiający bezproblemowe wykonywanie codziennych zabiegów higienicznych, ale także sprawność wszystkich urządzeń i sprzętu zużywającego wodę.

Należy wziąć pod uwagę, że funkcjonowanie autonomicznego systemu wodociągowego różni się od centralnego zaopatrzenia w wodę w budynkach wielorodzinnych.

Przede wszystkim niezależny wodociąg to zespół specyficznych działań, bez realizacji nawet jednego z nich, schemat może w ogóle nie działać lub działać nie tak, jak należy.

Istnieją pewne cechy szczególne również w kwestiach utrzymania stabilnie optymalnego ciśnienia wody pozyskiwanej z autonomicznego źródła.

W skład systemu niezależnego korzystania ze źródeł zaopatrzenia w wodę domu podmiejskiego wchodzą wzajemnie powiązane elementy:

1. Rurociągi, złączki, manometry.
2. Pompa głębinowa lub powierzchniowa do podnoszenia wody ze źródła.
3. Pompy podnoszące ciśnienie, których może być kilka, lub stacja pomp z hydroakumulatorem do gromadzenia zapasu wody w celu dalszego nieprzerwanego jej zużycia.
4. Przekaźnik włączający i wyłączający pompę, w razie potrzeby.

W przeciwieństwie do mieszkańców bloków, właściciel domu jednorodzinnego musi samodzielnie rozwiązywać kwestie związane z prawidłową i efektywną współpracą wszystkich tych elementów.

Cecha #1 – podnoszenie wody ze studni

Pobór i transport wody odbywają się bezpośrednio ze źródła zaopatrzenia w wodę.

I tutaj może być kilka wariantów. Ale który z nich wybrać, zależy głównie od złożoności i kosztów prac związanych z podnoszeniem wody na powierzchnię. Najbardziej kosztowne są studnia artezyjska i studnia kopana.

Dla celów zaopatrzenia w wodę prywatnego gospodarstwa domowego lub domku letniskowego z reguły wybiera się stosunkowo dostępne źródła — studnię głębinową lub zwykłą studnię kopaną.

Pierwszy wariant — ze względu na konieczność głębokiego wiercenia przy użyciu specjalistycznego sprzętu, drugi — dzięki pracy ręcznej.

Studnia igłowa, czyli abiszyńska — najprostsze źródło do samodzielnego wykonania i najmniej kosztowne pod względem wyposażenia.

Każdy z tych wariantów ma swoje plusy i minusy, a wybór zależy nie tylko od ceny i złożoności prac, ale także od konkretnych warunków geologicznych terenu.

Cecha #2 – wydajność ujęcia wody

Wydajność pracy systemu zaopatrzenia w wodę i zastosowanie w nim sprzętu pompowego zależy od wydajności źródła wody.

Prawidłowe obliczenie wydajności pozwala racjonalnie wykorzystać to źródło i właściwie podejść do kwestii doboru pompy.

Im większy jest stosunek maksymalnie możliwej do wydobycia ze studni lub studni kopanej objętości wody do jednostki czasu, po którym źródło zostanie wyczerpane, tym wydajność ujęcia jest wyższa i odpowiednio mocniejsza powinna być pompa.

Do określenia wydajności źródła stosuje się dwa wskaźniki poziomu wody:

1. Statyczny — długość odcinka od poziomu gruntu do wody w źródle w stanie spoczynku.
2. Dynamiczny — odległość od powierzchni do ustalonego zwierciadła wody przy włączonym zespole pompowym.

Jeśli ilość wody wypompowywanej ze źródła jest stabilna na poziomie jego uzupełniania, to można mówić, że wydajność ujęcia odpowiada mocy pompy. Przy dobrej wydajności źródła różnica między tymi dwoma poziomami nie powinna przekraczać 1 metra.

Wydajność źródła określa się jako stosunek wydajności pompy – V l, do różnicy między poziomem dynamicznym a statycznym, pomnożony przez wysokość odcinka L — od filtra do poziomu wody w stanie spoczynku źródła.

Wydajność pompy nie powinna być wyższa od wydajności źródła. W przeciwnym razie możliwa jest sytuacja, w której po wypompowaniu całej wody zwykła pompa będzie pracować „na sucho”. A to grozi jej uszkodzeniem.

Pompę zaleca się instalować z dala od filtra, ale tak, aby nad nią zawsze pozostawał poziom wody wynoszący co najmniej 1 m.

Cecha #3 – transport wody do odbiorców

Korzystanie z niezależnego źródła wymaga zainstalowania urządzeń pompujących nie tylko do podnoszenia wody z warstwy wodonośnej, ale także do wytworzenia ciśnienia wystarczającego do pompowania jej przez rurociągi i późniejszej dystrybucji w domu na różnych poziomach.

Nie należy zapominać o systemach nawadniania i gaszenia pożarów, których działanie musi być zapewnione przy odpowiednim ciśnieniu.

Wybierając zestawy pompowe, należy uwzględnić opór hydrauliczny rur, który zmniejsza ciśnienie i bezpośrednio wpływa na prędkość przepływu wody. Im dłuższa trasa komunikacyjna od źródła do domu i końcowego odbiorcy, tym większy staje się ten opór.

Dodatkowymi przeszkodami dla wody, obniżającymi ciśnienie w systemie, są zakręty rur, kształtki systemu rurociągów, filtry i armatura odcinająca.

Dlatego dla autonomicznego wodociągu należy uwzględniać nie tylko wartość ciśnienia roboczego, tj. rejestrowanego w standardowych warunkach w systemie zaopatrzenia w wodę w domu, ale także ciśnienie obliczeniowe – maksymalne nadciśnienie.

Na podstawie wartości obliczanego ciśnienia dobierane są rury wodociągowe o odpowiednich średnicach i grubościach ścianek. Wszystko to wpływa na niezawodność, efektywność i trwałość pracy zdecentralizowanego systemu zaopatrzenia w wodę.

Podstawowe standardy dotyczące ciśnienia wody

Wartości ciśnienia w wodociągu, zarówno zimnej, jak i gorącej wody, są regulowane specjalnym zbiorem przepisów i SNiP. Nie istnieją oddzielne standardy ciśnienia wody na wejściu do domu lub w punktach poboru, stosowane wyłącznie do domów prywatnych.

Zgodnie z ogólnymi zasadami dolna granica ciśnienia na poziomie pierwszego piętra domu powinna wynosić 1 atmosferę lub 1 bar. Wartość ta odpowiada ciśnieniu pozwalającemu na wytworzenie 10-metrowego słupa wody.

Jeśli dom ma kilka pięter, to do obliczenia ciśnienia wejściowego na każde piętro dodaje się 4 m słupa wody lub 0,4 atm.

Tak na przykład dla 2-piętrowego domku jednorodzinnego minimalne ciśnienie na wejściu do domu będzie wynosić 10 m + 4 m na 2. piętro = 14 m lub 1,4 atm.

Należy wiedzieć, że urządzenia pracujące z wodą, przyrządy i sprzęt sanitarny mają indywidualne standardy określające minimalne wartości ciśnienia wody, przy których zapewnione jest normalne funkcjonowanie tych urządzeń.

Sprzęt sanitarny:

• 0,2 atm – umywalka, toaleta;
• 0,3 atm – wanna, kabina prysznicowa, bidet;
• 0,4 atm – jacuzzi i hydromasażowe urządzenia.

Sprzęt domowy:

• 1,5 atm – zmywarka do naczyń;
• 2 atm – pralka.

Inni odbiorcy wody:

• 1,5 atm – system gaśniczy
• 2 atm – kocioł grzewczy, z uwzględnieniem parametrów systemu grzewczego;
• 3,5 atm – system nawadniający.

Aby urządzenie nie pracowało na granicy swoich parametrów i działało prawidłowo, należy do nominalnych wartości z dokumentacji fabrycznej dodać jeszcze 0,5 atm.

Natomiast ciśnienie w systemie wodociągowym można określić za pomocą manometrów. Urządzenia te mogą być instalowane na wejściu do domu, a także są w nie wyposażone stacje pomp, o których będzie mowa poniżej.

Monitorowanie ciśnienia wody w swoim domu odbywa się na podstawie odczytów manometrów, którymi bezwzględnie powinien być wyposażony system wodociągowy.

Metody zwiększania ciśnienia

Budowa wodociągu, jak każda inna budowa, zaczyna się od projektu. Dlatego kwestię wyposażenia systemu w niezbędne pompy i inne urządzenia do utrzymania optymalnego ciśnienia lepiej dopracować i obliczyć na etapie projektowania.

Jeśli natomiast spadek ciśnienia w systemie wodociągowym nastąpił w trakcie jego eksploatacji, przede wszystkim należy ustalić możliwe przyczyny usterki.

W tym celu przeprowadza się przegląd wewnątrz obiegu i głównych elementów schematu wodociągowego w celu wykrycia wad lub błędów.

Do takich mogą należeć:

• nieprawidłowy dobór pod względem wydajności urządzeń pompujących;
• błędy konstrukcyjne popełnione podczas montażu systemu;
• przecieki i nieszczelności w samych rurociągach lub w miejscach ich połączeń;
• zmniejszenie światła rur z powodu osadów powstałych w wyniku długotrwałej eksploatacji;
• zanieczyszczenie elementów filtrujących;
• uszkodzenia armatury odcinającej.

W celu wymuszonego zwiększenia ciśnienia wody w prywatnym wodociągu, zarówno nowobudowanym, jak i istniejącym, istnieje kilka sposobów.

Metoda #1 – zastosowanie pompy cyrkulacyjnej

Ta metoda da pożądany efekt, jeśli ciśnienie w wodociągu trzeba podnieść o 1-2 atm. Do jej realizacji trzeba dodatkowo zakupić pompę obiegową.

Zasada działania takiego urządzenia polega na wytwarzaniu różnic ciśnienia w komorze pompy za pomocą siły odśrodkowej, w wyniku czego woda przez otwór wylotowy pompy trafia do systemu już z podwyższonym ciśnieniem. Proces odbywa się z ciągle powtarzającą się cyklicznością.

Do tego stosuje się zwykłe pompy obiegowe. Można je montować zarówno na wejściu do domu lub na wspólnym pionie wodociągowym, jak i bezpośrednio przed odbiornikami wody.

Główne cechy, na które należy zwrócić uwagę przy wyborze takiego urządzenia, to:

• ciśnienie wody na wyjściu;
• możliwość pracy w trybie ręcznym i automatycznym;
• poziom hałasu;
• typ wirnika.

Ze względu na zasadę działania wirników urządzenia dzielą się na pompy typu mokrego i suchego.

W pierwszym przypadku ruch wody w systemie realizowany jest za pomocą obracających się łopatek wirnika zamontowanego na wale wirnika. Chłodzenie i smarowanie elementów roboczych pompy odbywa się naturalnie dzięki przepływowi wody.

Ta cecha daje urządzeniu duże przewagi nad pompami innych typów.

Cicha praca pompy przepływowej z mokrym wirnikiem umożliwia instalację urządzenia wewnątrz łazienek i kuchni, bez odczuwania niedogodności związanych z hałasem podczas ciągłej pracy.

Sprawność agregatu z mokrym wirnikiem nie jest bardzo wysoka – 45%, ale do użytku domowego to urządzenie jest w pełni godnym wyborem.

W drugim wariancie na wspólnym przewodzie instalowana jest bardziej wydajna pompa suchego typu.

Silnik pompy montowany jest poza rurą i nie ma kontaktu z cieczą. Jest chłodzony powietrzem. Takie agregaty mogą różnić się między sobą typem połączenia z silnikiem oraz miejscem jego instalacji.

Sprawność pompy tego typu jest znacznie wyższa – około 70%, co uzasadnia jej zastosowanie, gdy konieczne jest wytworzenie w systemie wyższego ciśnienia oraz gdy wydajność pompy przepływowej jest niewystarczająca.

Decydując się na agregat suchego typu, należy pamiętać, że będzie on nie tylko większy gabarytowo, ale także głośniejszy podczas pracy. Dlatego do instalacji takich pomp zaleca się przeznaczenie oddzielnego pomieszczenia, izolowanego od pomieszczeń mieszkalnych.

Podsumowując, do niewielkiego zwiększenia ciśnienia wody, w tym na dopływie do pojedynczego urządzenia domowego lub sanitarnego, warto zastosować mniej wydajny agregat przepływowy.

Montaż pomp cyrkulacyjnych w systemie wodociągowym nie stanowi większych trudności. Najważniejsze, aby instalacja odbywała się zgodnie z kierunkiem pracy wirnika wskazanym na urządzeniu – zgodnie z przepływem wody.

Na współczesnym rynku popularne są pompy marek Wilo, Grundfos, Oasis, Dżileks. Duża liczba ofert pozwala za akceptowalną cenę wybrać agregat o odpowiednich parametrach ciśnienia, wydajności, wymiarów, hałasu i innych wskaźników.

Króćce wszystkich urządzeń są ujednolicone do montażu w rosyjskich sieciach wodociągowych.

Metoda #2 – wyposażenie w stację wodociągową

Wyposażenie domowej stacji pomp jest droższe, ale nowoczesne i z pewnością rozwiąże problem zaopatrzenia w wodę z optymalnym ciśnieniem dla domu prywatnego lub wiejskiego.

Taka stacja może podnosić wodę z autonomicznego źródła i nieprzerwanie dostarczać ją do wszystkich punktów poboru, a także zapewniać podniesienie ciśnienia w systemie do optymalnych wartości.

Instalacja wodociągowa składa się z pięciu głównych elementów:

1. Silnik elektryczny.
2. Pompa samozasysająca.
3. Zbiornik akumulacyjny.
4. Przekaźnik ciśnienia.
5. Zawór zwrotny.

Aby stworzyć zapas wody, do systemu można włączyć zwykły zbiornik wyrównawczy lub fabryczny hydroakumulator typu membranowego.

Stacja pomp ze zbiornikiem – ten wariant jest nieco przestarzały i nie do końca wygodny ze względu na konieczność posiadania w składzie stacji zbyt pojemnego zbiornika. Co więcej, ciśnienie wody, pobieranej grawitacyjnie, będzie zależeć od wysokości umieszczenia zbiornika.

Pociąga to za sobą problem wyboru miejsca do umieszczenia zbiornika z wodą na poddaszu lub na piętrze wyższym niż odbiorcy wody. Oprócz niedogodności montażowych, wzrasta również ryzyko zalania niżej położonych pomieszczeń w przypadku jakiejś awarii.

Mimo wymienionych wad, taki system podnoszenia ciśnienia w wodociągu przez długi czas jest używany w domach prywatnych, a także znajduje szerokie zastosowanie przy budowie nowej instalacji wodociągowej.

Schemat wyposażenia stacji ze zwykłym zbiornikiem jest prosty. Zainstalowany na maksymalnej możliwej wysokości zbiornik przez pompę jest podłączany do wodociągu.

Za napełnianiem zbiornika przy poborze wody czuwa przekaźnik, który automatycznie uruchamia pompę, gdy poziom spada, a tym samym ciśnienie wody w zbiorniku spada do określonej wartości. Po uzupełnieniu zapasu wody ciśnienie w zbiorniku wzrasta i po osiągnięciu granicznej wartości zadanej pompa wyłącza się. Cykl się powtarza.

Domowa stacja z hydroakumulatorem. To bardziej zaawansowane i nowoczesne urządzenie w autonomicznym wodociągu. W zestawie stacji koniecznie występuje hydroakumulator, inna nazwa – zbiornik membranowy.

Budowa zbiornika membranowego. Hermetyczna obudowa składa się z dwóch komór oddzielonych elastyczną membraną z wytrzymałej gumy – butylu. W jednej części zbiornika znajduje się powietrze pod ciśnieniem, w drugiej, membranowej, akumulowana jest woda z systemu wodociągowego.

Materiał membrany jest bezpieczny sanitarnie i zgodnie z normami higieny nadaje się do przechowywania wody pitnej. W zasadę działania hydroakumulatora wbudowano możliwość zwiększania objętości membrany pod ciśnieniem wody wtłaczanej przez pompę, zwiększając tym samym ciśnienie powietrza w drugiej komorze.

Po wzroście ciśnienia do wartości progowej, przekaźnik wyłącza pompę. Spadek ciśnienia w komorze przy poborze wody powoduje ponowne uruchomienie pompy przez przekaźnik.

Zbiornik membranowy ma zawór powietrzny, którego ciśnienie powinno wynosić 1,5-2 atm. Zawór jest zbudowany na wzór zwykłego samochodowego wentyla, co umożliwia ręczną regulację ciśnienia w komorze powietrznej.

Zalety stacji pomp z hydroakumulatorem:

• możliwość instalacji na dowolnym poziomie domu prywatnego;
• zwiększenie żywotności pompy;
• tworzenie stosunkowo stałego ciśnienia w wodociągu;
• gromadzenie zapasu płynu na wypadek awaryjnego wyłączenia prądu.

Podczas montażu stacji pomp pożądane jest umieszczenie hydroakumulatora w taki sposób, aby zapewnić do niego swobodny dostęp, umożliwiający przeprowadzanie konserwacji lub napraw bez spuszczania wody z systemu.

Więcej informacji o tym, jak wybrać stację pomp do domu prywatnego, proszę przeczytać dalej.

Stabilizacja ciśnienia w wodociągu

Aby system wodociągowy domu podmiejskiego działał w stabilnym, równomiernym pod względem ciśnienia trybie, samo posiadanie w schemacie zbiornika membranowego bywa niewystarczające, a prawdopodobieństwo uderzeń hydraulicznych pozostaje duże.

Uderzenie hydrauliczne bardzo często staje się przyczyną awarii rurociągów, urządzeń pompowych, zaworu zwrotnego i innego kosztownego wyposażenia

Kolejnym powodem uzasadniającym potrzebę wymuszonej stabilizacji ciśnienia wody jest możliwość jego wzrostu w różnych punktach poboru wody systemu podczas ich jednoczesnej pracy. W tym celu można zastosować przetwornicę częstotliwości.

Na przykład, przy braku urządzenia wyrównującego ciśnienie wody, jeśli jedna osoba będzie brać prysznic, a druga w tym czasie podlewać ogród, to ciśnienie wody podzieli się na pół.

Zalety przetwornicy częstotliwości:

• ciśnienie wody utrzymuje się na stałym poziomie przez cały czas poboru wody;
• pompa pracuje w płynnych trybach rozruchu i zatrzymania, co zwiększa jej żywotność 1,5-krotnie;
• ochrona pompy przed suchobiegiem;
• tryb uśpienia znacznie oszczędza energię elektryczną;
• możliwość zmniejszenia objętości zbiornika membranowego prawie 10-krotnie.

Oprócz oszczędności miejsca, mały zbiornik eliminuje nieprzyjemne zapachy związane z zastojem wody. Nowoczesne pompy i stacje można kupić już z wbudowaną przetwornicą częstotliwości.

Rozwiązać problem niestabilnego ciśnienia wody, chronić rury i urządzenia przed uderzeniami hydraulicznymi, zapobiegać gwałtownym skokom napięcia przy włączaniu i wyłączaniu pompy pozwala nowoczesne urządzenie – przetwornica częstotliwości, która czyni system wodociągowy inteligentnym.

Jednak nawet zakupioną oddzielnie przetwornicę dość łatwo zintegrować z systemem wodociągowym. Najważniejsze przy jej doborze uwzględnić kompatybilność z takimi parametrami istniejącego już urządzenia, jak moc, napięcie zasilania i natężenie prądu.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Film, którego autor dzieli się poradą dotyczącą zwiększenia ciśnienia wody w domu prywatnym za pomocą wykonanej własnoręcznie stacji pomp ze zbiornikiem akumulacyjnym:

Film o niuansach podłączenia hydroakumulatora do systemu wodociągowego domu prywatnego i ustawienia w nim ciśnienia powietrza:

Film opowiadający o zaletach przemiennika częstotliwości w systemie zaopatrzenia w wodę, wraz z instrukcją obsługi i opisem jego trybów pracy:

Normalne ciśnienie wody w autonomicznym systemie jest istotnym warunkiem komfortowej i niezawodnej eksploatacji wodociągu. Zamieszkiwanie we własnym domu lub na daczy narzuca warunki, w których zwykły człowiek musi być specjalistą w wielu dziedzinach.

Znajomość prostych podstaw teorii dotyczącej ciśnienia wody w niezależnym systemie zaopatrzenia w wodę i stosowanie się do przedstawionych porad, jak uczynić je stabilnym, przyniesie tylko pozytywne rezultaty. Pozwoli to uniknąć ewentualnych błędów na etapie planowania i podczas prac związanych z urządzaniem autonomicznego wodociągu, a także pomoże właściwie zdecydować o zakupie niezbędnego sprzętu.

Jeśli chcesz zadać pytanie na temat artykułu lub posiadasz cenne informacje, które pomogą znormalizować ciśnienie wody w systemie, prosimy o pozostawienie komentarza w bloku poniżej.