Показатели давления воды на глубине

Изменение давления в автономной системе водоснабжения ↑

Прежде чем выявлять отклонения давления в трубопроводе, необходимо узнать об оптимальных величинах.

Считается, что для комфортного потребления воды в частном доме достаточно 2,5-4 бар. Допустимо повышение давления до 6 бар. В характеристиках к каждому сантехническому изделию указывают минимальную и максимально допустимую величину этого показателя. Слишком высокое давление может привести к быстрому износу и выходу из строя особо чувствительной сантехники.

Если насос создает на выходе давление в 2 бара, то этого вполне достаточно для привычных процедур: принятия душа, умывания, мытья посуды, стирки и т. д. Но вот для джакузи или полива больших участков, понадобится 4 бара.

Точки водоразбора в системе водоснабжения дома

Учтите и тот момент, что домочадцы и гости могут использовать одновременно несколько точек водоразбора. По этой причине в каждой из них рекомендуется поддерживать значение в 1,5 бара.

Давление может понизиться по многим причинам. Некоторые из них:

• Активное водопотребление в жаркое время года.
• Малый дебит скважины. В этом случае не происходит своевременного восполнения в ней запасов воды.
• Использование слишком мощного насоса.

Способов решения проблем несколько. Это может быть замена имеющегося насоса (коррекция его мощности), установка повысительного насоса, установка насосной станции с гидроаккумулятором. Первые два способа не решат проблему, если она заключается в малом дебите скважины. В этом случае рекомендуется использовать расширительный мембранный бак.

Насос для повышения давления

Мембранный бак (гидроаккумулятор) предназначен для поддержания оптимального давления в напорной системе водоснабжения загородного дома. Добавьте к нему реле давления – вот вам и насосная станция

Обратите внимание, гидроаккумулятор не создает, а именно поддерживает давление, создаваемое насосом

Что представляет собой мембранный бак? Это емкость, внутреннее пространство которой разделено на две части мембраной. Одна часть заполнена воздухом, а в другую подается вода.

Заполнение бака водой

Когда вода заполняет предназначенную для нее половину, то имеет место сжимание воздуха во второй камере. Это продолжается до тех пор, пока на определенном значении не сработает реле давления и не отключит насос. Контролировать состояние системы можно с помощью манометра.

Работа мембранного бака

Когда в точке водоразбора открывается кран, воздух начинает давить на мембрану бака, выталкивая из него имеющуюся воду.

Использование гидроаккумулятора позволяет накапливать запас воды до тех пор, пока ее уровень в скважине не восстановится до рабочей отметки, когда насос беспрепятственно сможет ее выкачивать. В связи с этим мембранный бак имеет различные объемы. Выбирая изделие, ориентируйтесь на свои потребности в воде, мощность установленного насоса и данные в паспорте скважины.

Расширительные мембранные баки различного объема

Иногда давление в системе может быть слишком сильным. Такая ситуация возникает в случаях, когда при мощном насосе потребление воды скудное, точек ее забора мало. Решить проблему помогут редукционные клапаны или, как их называют в простонародье, редукторы. Путем снижения давления в трубопроводе они предотвращают возникновение гидроударов и существенно продляют срок эксплуатации установленной сантехники.

Редукторы врезаются в систему соответственно направлению движения воды. Они имеют два патрубка – входной и выходной. К первому вода поступает под большим давлением, а из второго – выталкивается с меньшей силой. Такой эффект достигается за счет выравнивания усилий установленной внутри редуктора надстроечной пружины и мембраны.

Редуктор давления воды

Таким образом, приобретая насос или устанавливая целую насосную станцию, необходимо тщательно производить расчеты. Учтите объем потребления воды, количество точек водопотребления, глубину скважины, ее дальность от дома и т.д. Неправильные или несвоевременные подсчеты приведут вас к незапланированным и в большинстве случаев необоснованным тратам.

Не можете справиться самостоятельно? Пригласите специалистов. Они выполнят не только все расчеты, но и помогут подобрать гидротехническое оборудование, установят его должным образом.

Какая мощность в системе ГВС и ХВС?

Давление воды в многоэтажных домах, подключенных к центральной водопроводной сети, не постоянно.

Оно зависит от таких факторов, как этажность дома или время года, — так в летний сезон, особенно в многоэтажных домах становиться особо ощутима нехватка холодной воды, которая в это время идет на полив придомовых или приусадебных участков.

Муниципальные службы на практике стараются держать уровень на средних показателях в 3-4 атмосферы, правда, не всегда успешно. Минимальные показатели, при котором трубопровод дома может функционировать (и для ХВС, и для ГВС), составляют 0.3 бара на один этаж.

Объясняется это просто – холодная вода используется активней, поскольку нужна для функционирования канализации. Поэтому максимальные показатели для ХВС будут 6 атмосфер, а для ГВС – 4.5 атмосферы.

Давление на разных высотах

В начале урока возникла проблема: у мальчиков, живущих в одном доме, приборы показывают разные давления. На первом этаже – 760 мм рт. ст., на девятом – 757,5 мм рт. ст.

Давление воздуха на разных высотах Источник

Давление воздуха пропорционально зависит от его плотности. Плотность же атмосферного воздуха заметно изменяется с изменением высоты. На уровне моря воздух обладает плотностью примерно 1033 г/м3, на высоте от 5 до 6 км плотность становится 400 г/м3, на высоте 20 км – уже 43 г/м3. Соответственно и атмосферное давление становится меньше.

На высотах, близких к Земле, наблюдается следующая зависимость. Через каждые 12 м атмосферное давление изменяется на 1 мм рт. ст. или на 133,28 Па. На высотах от 2 до 6 км на 1мм рт. ст. давление меняется через каждые 15 м, от 6 до 10 км – каждые 20 м. Это достаточно приближенные значения, так как изменить показатели давления могут бури, циклоны, ветра. На состояние атмосферы оказывает влияние даже время суток и года, географическая широта местности, влияние Солнца. В данных примерах рассматривается атмосфера в нормальных условиях (температура 0о С и давление 760 мм рт. ст.). Но в таком состоянии атмосфера бывает очень редко.

Теперь ясно, почему приборы на разных этажах дома показали неодинаковые давления воздуха. Высота девятого этажа по сравнению с первым около 30 м. Делим 30 м на 12 м (каждые 12 м дают изменение давления на 1 мм рт. ст.). Получается, что давление должно отличаться на 2,5 мм рт. ст. Значит, оба мальчика определили давление правильно.

Интересно, какие приборы они использовали? Атмосферное давление можно измерить ртутным барометром. Использование его небезопасно и неудобно. Чаще применяют барометр – анероид (слово «анероид» означает безжидкостный):

Барометр – анероид  

Внешний вид барометров различен. Корпус делают в виде пластмассовых или деревянных коробок, которые имеют разные формы и цвета. Главные же элементы у приборов присутствуют всегда и находятся внутри.

Схема устройства барометра – анероида Источник

Принцип работы прибора не сложен. Пустая металлическая коробочка 1 имеет очень тонкие стенки. Ее видно через стекло прибора (чем-то напоминает небольшую консервную банку). Коробочка соединена передаточным механизмом 3 с пружинкой 2 и стрелкой – указателем 4. Стрелка движется над шкалой.

Атмосферное давление, повышаясь, давит на тонкие стенки коробочки. Коробочка слегка сжимается, с помощью передаточного механизма действует на стрелку, заставляя ее поворачиваться и показывать давление на шкале. Пружинка не дает стрелке падать до конца шкалы. Если давление уменьшается, коробочка расширяется, передаточный механизм поворачивает стрелку в обратную сторону. Стрелка указывает на новое значение давления.

Безжидкостный барометр менее точен, чем ртутный, но удобнее в использовании. На больших высотах используются приборы, в которых на основе давления указывается высота над уровнем Земли. Сейчас используются карманные устройства или устройства, похожие на ручные часы.

Высотомер парашютистов Источник                           Карманный барометр Источник

Статический и динамический уровень воды

Подобные сведения вы также можете узнать из паспорта на скважину, который, как правило, выдают по завершении работ по бурению. Основываясь на эти показатели, можно определить расстояние от устья скважины до воды. По этим данным можно узнать, на какую глубину придется опускать скважинный насос. Причем этот показатель должен учитываться не в первоначальном значении, а с небольшой корректировкой: к нему придётся прибавить 3-5 метров, учитывая, что скважинный насос придется располагать ниже зеркала воды.

При этом, естественно, следует учесть и колебания уровня воды, обусловленные сезонным фактором. Скажем, в летний период может наблюдаться опускание уровня воды в пределах от 1 до 5 метров. Точное значение зависит от самой скважины, а также конкретной территории

Иными словами, чтобы не ошибиться при выборе насосной установки, вам следует обращать внимание на минимальный уровень воды, наблюдаемый в течение года

Скажем, для скважины, пробуренной на глубину 50 метров, у которой показатель статического уровня равен 15 м, а динамического уровня — 20 м, расстояние от зеркала воды до устья скважины будет равно 20 м. Этому значению будет соответствовать давление в 2 атмосферы.

Выбор скважинного насоса

После того, как мы узнали необходимые сведения и характеристики нашей системы, перед нами остается нерешенной лишь одна проблема — выбор скважинного насоса. Допустим, что расчетные данные оказались следующими:

1. Глубина трубы — 50 метров.
2. Диаметр — 133 мм.
3. Уровень производительности — 3 куб.м/час.
4. Показатель динамического уровня — 20 м.
5. Удаленность скважины от дома — 15 м.
6. Емкость гидробака — 100 литров (при работающем насосе 2 атм., при отключенном -3,5 атм.)
7. Число проживающих 3-4 чел. (норма потребления 1,2-1,6 куб. м/час).

Если исходить из диаметра скважины, то оптимальным выбором для нас будет насос, диаметр которого составляет в диапазоне 3-4 дюйма

После этого необходимо обратиться к производительности: важно понять, какая модель насоса будет в состоянии поддерживать требуемый напор

Для этого нам потребуется рассчитать высоту, на которую насос должен поднимать воду из скважины:

• Показатель динамического уровня равен 20 м, что соответствует 2 атмосферам.
• Скважина удалена от дома на расстоянии 15 м, что эквивалентно 0,15 атмосфер.
• При работающем насосе в момент закачки воды гидробак гидроаккумулятора будет составлять 3,5 атмосфер.

Выполни нехитрые подсчеты, получим, что минимальный напор нашей установки с учетом указанных характеристик скважины составит 57 метров (2+0,15+3,5=5,65 атм.).

Однако здесь важно предусмотреть и потери давления и производительности в трубопроводе, которые могут быть довольно значительными. Такое часто может наблюдаться в системе, у которой водоподводящие трубы заметно уступают по диаметру выходному отверстию насоса

Скажем, насос датского производителя Grundfos SQ имеет диаметр выходного отверстия 40 мм.

В подобной ситуации для нас недопустимой будет прокладка магистрали величиной 25 мм. Однако это не единственные потери, которые могут возникать при эксплуатации системы. Они могут присутствовать и на разнообразных изгибах, тройниках, кранах, которые могут уменьшать давление на 0,1-0,4 атмосферы из расчета на каждый узел. Вдобавок к этому следует учесть и нестабильность напряжения в электросети, а это может плохо отразиться на эффективности работы насоса. Чаще всего величина потерь, возникающих на трубах и арматуре, составляет около 10-20%. Для качественного водоснабжения выбранный скважинный насос должен поддерживать в системе давление на уровне 1,2-1,6 кубометров в час.

• Снижение уровня жидкости- 0,5 атм.
• Потери в трубопроводе — 0,4 атм.
• Потери в результате перепадов напряжения сети и запас на износ насоса — 1,5 атм.

Поэтому, если принять во внимание потери давления, вероятность понижения уровня воды в скважине, нестабильность напряжения в бытовой сети, оптимальным для нас выбором будет модель насоса, которая будет способна обеспечить давление не менее 8,05 атмосфер (5,65+0,5+0,4+1,5). Иными словами, его возможности должны позволять поднимать воду на высоту 80 метров

Особенности измерения гидростатического давления и его свойства

Учет величины гидростатического давления может вестись разными способами. Если необходимо рассчитать полное или абсолютное гидростатическое давление, учитывающее атмосферное давление, действующее на поверхность жидкости, величина измеряется в абсолютных технических атмосферах. Но часто атмосферное давление на свободной поверхности не учитывают, определяя манометрическое или избыточное гидростатическое давление — то, которое действует сверх атмосферного. Чтобы найти манометрическое давление, нужно из абсолютного вычесть атмосферное. Измеряется избыточное давление также в технических атмосферах, но уже избыточных.

1. Гидростатическое давление воды всегда направлено к площади, на которую воздействует, по внутренней нормали. Это свойство обусловлено тем, что в покоящейся жидкости нет растягивающих и касательных усилий. И отсюда следует вывод: при изменении давления в определенной точке следует ожидать такого же изменения в любой другой точке жидкости.

2. В конкретной точке величина давления не зависит от направления — оно одинаково по всем направлениям. Другими словами, внешнее давление на свободную поверхность жидкости передается во все точки без изменений.

3. На величину давления влияет вязкость жидкости. Вязкость — свойство жидкости сопротивляться перемещению одной ее части относительно другой. Это свойство проявляется только во время движения, колебания жидкости и распределяет скорости по живому сечению потока.

Как упростить расчет

Оперируя предполагаемыми потерями давления, скоростью течения жидкости в трубопроводе и объемами расхода мы можем определить все геометрические параметры трубопровода. Хотя подобное нагромождение формул будет понятно далеко не каждому сантехнику, поэтому сложный гидродинамический расчет расхода воды, в большинстве случаев заменяется особой таблицей.

Например, такой:

Где под D понимают номинальный диаметр, под q – расход воды, под V – скорость течения жидкости, а под i – уклон. Пользоваться таким графиком очень просто – мы находи на нем два исходных значения, например, диаметр 150 мм и расход в 10 л/с, и соединяем эти точки прямой линией. Значения скорости (V) и уклона (i) будет отображены на пересечении вертикальных прямых с нашей наклонной линией. Аналогичным способом можно вычислить диаметр или расход — по наклону и скорости.

Причем указанные графики, а точнее номограммы, вычерчивают исходя из конструкционного материала труб. Примеры номограмм можно найти в своде правил и норм СП 40-109-2006. В итоге, самым простым способом увязки «геометрии» трубопровода с напором и расходом воды является именно симбиоз таблицы и графика.

Влияние глубины

Чем глубже происходит погружение в водную толщу, тем больше становится ее сила. Глубина прямо влияет на увеличение давление. Это значение возрастает пропорционально. Чем глубже, тем больше плотность водной толщи. С каждым последующим опусканием тела возникает все большая разница между внешним и внутренним водным давлением.

На поверхности действует атмосферное давление. При опускании в воду помимо него тела начинают испытывать еще и гидростатическое сдавливание.

Даже на мелководье на тело оказывается суммарное влияние, состоящее из атмосферного и гидростатического. При нырянии внешнее воздействие на тело возрастает. Возникает разница из-за увеличения плотности среды.

Верхние слои давят на нижние. За счет этого возникает сдавливающая сила на глубоководье. При этом ее показатель на одной глубине один и тот же по всем направлениям.

Методы расчета количества воды по сечению трубы

Пропускную способность трубопровода можно просчитать, используя несколько различных методик. Можно воспользоваться:

• физическими методами расчета по специальным формулам, отличным при проведении вычислений для водопровода и канализации;
• табличными методами расчета, приводящими приближенные значения, чего в большинстве случаев достаточно для принятия последующих решений. Для получения точных значений пользуются таблицами Шевелевых. В этих таблицах помимо внутреннего сечения учтен целый ряд других параметров, влияние которых сказывается на пропускной способности трубопровода;
• специальными бесплатными онлайн-калькуляторами;
• специальными компьютерными программами для расчета различных параметров, связанных с эксплуатацией трубопроводной системы. Крупные российские компании используют платную отечественную программу «Гидросистема». В интернете можно найти ссылки, позволяющие воспользоваться программой «TAScope», получившей широкое распространение во многих странах.

Расстояние от дома до скважины

На первый взгляд может показаться, что этот параметр является не таким уж и важным. Естественно, выяснить этот показатель из паспорта на скважину не удастся. Однако вам не обойтись без него, чтобы подобрать подходящую модель насоса. Опираясь на этот показатель, вы узнаете, с какой дополнительной нагрузкой придется справляться скважинному насосу Grundfos для подъема воды, скажем, в гидроаккумулятор, размещенный в доме.

Имейте в виду, что на каждые 10 метров по горизонтали будет приходиться 1 метр по вертикали, иными словами, это будет соответствовать 0,1 атмосферы, которые будут создаваться в размещенной в траншее трубе.

Давление в гидроаккумуляторе гидробака. Учитывая назначение скважинного насоса, чаще всего добываемая вода поступает именно в гидробак, а оттуда она идет в систему уже под давлением. Но перед этим насосу придется справиться с сопротивлением, которое поддерживается в системе гидробака
Поэтому, чтобы подобрать эффективно работающий скважинный насос, вам необходимо принять во внимание и этот момент. Скажем, в гидробаке емкостью до 300 литров поддерживаемое давление обычно находится на уровне 3,5 атмосферы
Что касается моделей, объем которых превышает 300 литров, то в них создается давление на уровне 5 атмосфер.

Необходимый расчетный расход воды. Для определения этого показателя необходимо исходить из числа постоянно проживающих в доме людей, включая и тех, кто на время приедет и будет пользоваться системой водоснабжения. Другим параметром, на который необходимо обратить внимание, является число точек водоразбора. В среднем же, если рассматривать в качестве примера стандартный дачный дом, в нём на одного человека в час должно приходиться порядка 120-180 литров. Для расчета же необходимого показателя для скважинного насоса следует это значение перемножить на количество проживающих людей в доме

Важно помнить и о том, что здесь подразумевается среднее значение, а потому необходимо предусмотреть запас при подборе насосной установки. Может случиться так, что при использовании одновременно всех точек водоразбора норма расхода воды может превысить расходный показатель в 120-180 литров

Иными словами, чтобы подобные колебания не оставили какую-либо точку потребления без воды, желательно, чтобы на каждого проживающего приходилось около 300-400 литров в час.

Определение напора

Когда будет рассчитана максимальная норма расхода с учетом характеристик скважины, потребуется определить необходимый максимальный напор. Упростить решение этой задачи можно, если воспользоваться следующей формулой:

Н = Ptapx10,2 + Hgeo + SHf ,

где Ptap – давление, которое должно поддерживаться в системе. Чаще всего оно соответствует показателю в 2-3 бара. Именно такой уровень поддерживается в обычный городской сети;

Hgeo — геодезический напор. Этот параметр рассчитывается как расстояние между динамическим уровнем и максимальной точкой водоразбора, в качестве единицы измерения используются метры водного столба;

SHf — общее число потерь напора по длине, возникающих в результате движения воды по трубопроводу, потерь, возникающих на конкретных участках системы – поворотах, тройниках, задвижках и пр.

Следует учесть, что за местные потери берется показатель в 15-20% от потерь по длине

Важным параметром, который должен быть принят во внимание, является наличие в системе фильтра. Он также может приводить к потере напора, и его можно рассматривать как источник местных потерь

При этом их величина может быть довольно большой. Разница по их количеству может быть связана с типом и размерами фильтра. Чтобы получить более точные сведения об этом показателе, следует заглянуть в паспорт на установленный фильтр.

Давление воды

Ныряя, аквалангист или пловец сталкивается с гидростатическим давлением по всей поверхности тела, при этом оно превышает нормальные показатели его организма. Хотя тело водолаза может не соприкасаться с водой напрямую за счет резинового костюма, он сталкивается с тем же давлением, что оказывает влияние на тело пловца, поскольку воздух в скафандре требуется сжать с учетом показателей окружающей среды. Из-за этого даже подаваемый через шланг воздух для дыхания должен закачиваться с учетом давления воды на предполагаемой глубине. Тот же показатель обязан быть у воздуха, доставляемого из баллонов в маску аквалангиста. Таким образом, ныряльщикам приходится дышать воздухом с непривычными показателями.

Не поможет от давления и водолазный колокол или кессон, поскольку в нем следует сжать воздух, чтобы он не попал под колокол, то есть увеличить до показателей окружающей среды. По этой причине при постепенном погружении происходит постоянная подкачка воздуха с расчетом на давление воды на достигнутой глубине.

Высокие показатели плохо влияют на самочувствие и здоровье человека, из-за чего есть определенный предел, до которого могут работать люди без вреда для здоровья. Обычно при нырянии в водолазном костюме он достигает 40 метров, что соответствует 4 атмосферам. Опуститься на большую глубину водолаз может только в жестком скафандре, который примет на себя давление воды. В нем можно спокойно погрузиться до 200 метров.

Пропускная способность водопроводной трубы

Водопроводные трубы в доме используются чаще всего. А так как на них идёт большая нагрузка, то и расчет пропускной способности водопроводной магистрали становится важным условием надежной эксплуатации.

Проходимость трубы в зависимости от диаметра

Диаметр – не самый важный параметр при расчете проходимости трубы, однако тоже влияет на ее значение. Чем больше внутренний диаметр трубы, тем выше проходимость, а также ниже шанс появления засоров и пробок. Однако помимо диаметра нужно учитывать коэффициент трения воды о стенки трубы (табличное значение для каждого материала), протяженность магистрали и разницу давлений жидкости на входе и выходе. Кроме того, на проходимость будет сильно влиять число колен и фитингов в трубопроводе.

При каких значениях нормально функционирует техника

Для нормального функционирования стиральной машины необходимо, чтобы давление было не ниже полутора атмосферы. Посудомоечная машина также работает при 1,5 атмосферах. Что касается индивидуального отопления квартир путем использования электрических и газовых котлов, то здесь все сугубо индивидуально.

Давление воды для полноценного потребления

Задаетесь вопросом о том, какое давление воды в водопроводе многоквартирного дома должно быть? Ответ прост, что касается раковины, смесителей, душевых кабин, унитазов и биде, то здесь давление должно быть не менее чем 0,3 атмосферы. Наибольшие потребности у джакузи с функцией гидромассажа, здесь давление должно быть не менее 4 атмосфер.

Опасность излишне сильной подачи

Аварийная ситуация никогда не возникнет при малом напоре. Опасаться нужно именно повышенных показателей в системе. Особенно это касается старых многоэтажных домов, где ремонт водопровода не производился давно или не производился никогда. Здесь трубы уже износились, коррозия частично разъела металл за время долгой эксплуатации. Поэтому, излишнее давление может привести к протечке и затоплению соседей. В этом случае рекомендуется, перед счетчиками, устанавливать регулятор давления.

Для обычных пластиковых труб рекомендовано давление порядка 10 атмосфер. То есть, этот предел превышать нельзя.

Гидроудар – сильное одноразовое повышение давления в момент включения подачи воды. Это может быть после ремонта, когда насос сразу же включается на полную мощность и получается резкий толчок, который приводит к срыву кранов, выходу из строя счетчиков, появлению трещин на корпусе латунных фитингов, а также к обрыву гибких шлангов.

Как определить, кто виноват в слабой подаче

Причину слабого напора воды в квартире начинают искать во внутреннем контуре. Те трубы, что идут после счетчика в квартире, находятся в зоне ответственности владельца. При слабом напоре первым делом нужно проверить качество аэратора. Это сеточка, которая стоит на изливе. Зачастую она забивается и препятствует нормальному прохождению воды. Это касается всех точек в доме, включая душевую стойку.

Если вода плохо поступает в унитаз, проверьте фильтр грубой очистки на входе гибкого шланга в сливной бачок. Зачастую там скапливается ржавчина, мел, песок, другие элементы. С подобным можно столкнуться в квартире, где трубы выполнены из металла.

Если на входе в вашу квартиру установлен фильтр грубой очистки, разберите его, выполните очистку, только потом проверяйте воду.

Как измерить давление воды в системе

Вопрос отпадает, если у вас уже установлен манометр

на входе в систему. Если нет, то потребуется5 минут времени и следующие полезные вещи:

Манометр для воды.

Штуцер с резьбой 1/2 дюйма.

Шланг подходящего диаметра.

Червячные хомуты.

Сантехнический скотч.

Шлан

г одним концом надеваем на манометр, вторым на штуцер.Фиксируем хомутами. Идем в ванную. Откручиваем душевую лейку и на ее место определяемштуцер . Несколько разпереключаем воду между режимами душ-кран, чтобы выгнать воздушную пробку. Если стыки подтекают, то заматываем соединениесантехническим скотчем . Готово.Взгляните на шкалу манометра и узнайте давление в водопроводе.