Tlak ve vodovodním systému rodinného domu: specifika autonomních systémů + způsoby normalizace tlaku

Zařízení autonomního zdroje vody na pozemku rodinného domu nebo na chatě ještě neznamená, že vodu lze pohodlně používat a že všechna hydraulická zařízení a sanitární technika budou stabilně a spolehlivě fungovat.

Je také nutné zajistit, aby tlak ve vodovodním systému rodinného domu byl v optimálních hodnotách, s požadovaným tlakem pro domácí a hospodářské potřeby. O tom, jak toho dosáhnout, bude pojednáno níže.

Charakteristické rysy autonomních vodovodů

Jednou z nejdůležitějších charakteristik tlakového vodovodního systému je tlak vody. Na něm závisí nejen tlak v kohoutku, který umožňuje bez problémů provádět běžné hygienické úkony, ale také funkčnost všech zařízení a spotřebičů, které vodu používají.

Je třeba mít na paměti, že fungování autonomního tlakového vodovodního systému se liší od centralizovaného zásobování vodou v bytových domech.

Především, nezávislý vodovod je soubor specifických opatření, bez provedení byť jen jednoho z nich může schéma přestat fungovat úplně, nebo fungovat jinak, než je potřeba.

Existují určité zvláštnosti také v otázkách udržování stabilně optimálního tlaku vody získané z autonomního zdroje.

Do systému nezávislého využívání zdrojů zásobování vodou rodinného domu patří vzájemně propojené prvky:

1. Potrubí, tvarovky, manometry.
2. Ponorné nebo povrchové čerpadlo pro zvedání vody ze zdroje.
3. Čerpadla zvyšující tlak, kterých může být několik, nebo čerpací stanice s tlakovou nádobou pro akumulaci rezervy vody za účelem jejího dalšího nepřerušovaného odběru.
4. Relé, které podle potřeby čerpadlo zapíná a vypíná.

Na rozdíl od obyvatel bytových domů musí majitel rodinného domu řešit otázky související se správnou a účinnou součinností všech těchto prvků samostatně.

Vlastnost #1 – zvedání vody ze studny

Odběr a doprava vody probíhá přímo ze zdroje vodovodu.

A zde může být několik možností. Kterou z nich upřednostnit, závisí především na složitosti a ceně prací při zvedání vody na povrch. Nejdražší jsou artéský vrt a studna.

Pro účely zásobování rodinného domu nebo chaty vodou se obvykle volí relativně dostupné zdroje — vodní vrt nebo běžná šachtová studna

První varianta — kvůli nutnosti hlubinného vrtání s použitím speciální techniky, druhá — kvůli ruční práci.

Jehlová studna, neboli abysinská — nejjednodušší pro svépomocné zřízení a méně nákladný na vybavení zdroj.

Každá z těchto variant má své klady a zápory a výběr závisí nejen na ceně a složitosti prací, ale i na konkrétních geologických podmínkách lokality.

Vlastnost #2 – vydatnost odběru vody

Výkon systému zásobování vodou a použití čerpadlového zařízení v něm závisí na vydatnosti zdroje vody.

Správný výpočet vydatnosti umožňuje racionálně využívat tento zdroj a správně přistoupit k otázce výběru čerpadla.

Čím větší je poměr maximálního možného objemu vody získatelného ze studny nebo vrtu k jednotce času, za který bude zdroj vyčerpán, tím je výkon odběru považován za vyšší, a tedy i čerpadlo musí být výkonnější.

Pro stanovení vydatnosti zdroje se používají dva ukazatele hladiny vody:

1. Statická — délka úseku od úrovně terénu k vodě ve zdroji v klidovém stavu.
2. Dynamická — vzdálenost od povrchu k ustálené výšce vodní hladiny při spuštěném čerpadlovém agregátu.

Pokud je množství odčerpávané vody ze zdroje stabilně na úrovni jeho doplňování, pak lze říci, že výkon odběru odpovídá výkonu čerpadla. Při dobré vydatnosti zdroje by rozdíl mezi těmito dvěma hladinami neměl přesáhnout 1 metr.

Vydatnost zdroje se určuje jako poměr výkonu čerpadla – V l, k rozdílu dynamické a statické hladiny, vynásobený výškou úseku L — od filtru k hladině vody v klidovém stavu zdroje.

Výkon čerpadla by neměl být vyšší než vydatnost zdroje. V opačném případě může nastat situace, kdy po odčerpání veškeré vody bude běžné čerpadlo dále pracovat „na sucho“. To hrozí jeho poruchou.

Čerpadlo se doporučuje instalovat dále od filtru, ale tak, aby nad ním vždy zůstala hladina vody alespoň 1 m.

Vlastnost #3 – doprava vody ke spotřebitelům

Použití autonomního zdroje vyžaduje instalaci čerpacího zařízení nejen pro zvedání vody z vodonosné vrstvy, ale také pro vytvoření dostatečného tlaku pro její čerpání potrubím a následné rozvádění po domě v různých úrovních.

Nesmíme zapomínat na systémy zavlažování a hašení požárů, jejichž provoz musí být zajištěn s odpovídajícím tlakem.

Při výběru čerpacích agregátů je nutné brát v úvahu hydraulický odpor trubek, který snižuje tlak a přímo ovlivňuje rychlost proudění vody. A čím delší je komunikační trasa od zdroje k domu a ke konečnému spotřebiteli, tím větší je tento odpor.

Dalšími překážkami pro vodu, které snižují tlak v systému, jsou ohyby trubek, tvarové části potrubního systému, filtry a uzavírací armatury.

Proto je u autonomního vodovodu nutné brát v úvahu nejen hodnotu provozního tlaku, tj. tlaku zjištěného za standardních podmínek v systému zásobování domu vodou, ale také výpočtový – maximální přetlak.

Podle hodnot vypočítaného tlaku se volí vodovodní trubky s odpovídajícími průměry a tloušťkami stěn. To vše ovlivňuje spolehlivost, účinnost a životnost decentralizovaného systému zásobování vodou.

Základní normy pro tlak vody

Hodnoty tlaku ve vodovodu, a to jak studené, tak teplé vody, jsou upraveny zvláštním souborem pravidel a SNiP. Neexistují žádné samostatné normy pro tlak vody na vstupu do domu nebo v místech odběru, které by se vztahovaly pouze na rodinné domy.

Podle obecných pravidel by měla spodní hranice tlaku na úrovni prvního patra domu činit 1 atmosférickou jednotku nebo 1 bar. Tato hodnota odpovídá tlaku, který umožňuje vytvořit 10metrový vodní sloupec.

Pokud má dům několik pater, pak se pro výpočet vstupního tlaku na každé patro přidává 4 m vodního sloupce nebo 0,4 atm.

Tak například pro dvoupatrový dům bude minimální tlak na vstupu do domu činit 10 m + 4 m pro 2. patro = 14 m nebo 1,4 atm.

Je třeba vědět, že zařízení pracující s vodou, přístroje a sanitární zařízení mají individuální normy, které určují minimální hodnoty tlaku vody, při nichž je zajištěno normální fungování těchto zařízení.

Sanitární technika:

• 0,2 atm – umyvadlo, toaleta;
• 0,3 atm – vana, sprchový kout, bidet;
• 0,4 atm – vířivka a hydromasážní zařízení.

Domácí spotřebiče:

• 1,5 atm – myčka nádobí;
• 2 atm – pračka;

Ostatní odběratelé vody:

• 1,5 atm – systém hašení požárů
• 2 atm – topný kotel, s ohledem na parametry topného systému;
• 3,5 atm – zavlažovací systém.

Aby technika pracovala na hranici svých vlastností a normálně fungovala, je nutné k jmenovitým hodnotám přidat ještě 0,5 atm.

A zjistit tlak ve vodovodním systému lze pomocí manometrů. Tyto přístroje mohou být instalovány na vstupu do domu a také jimi jsou vybaveny čerpací stanice, o kterých bude řeč níže.

Monitorování tlaku vody ve svém domě se provádí podle údajů manometrů, kterými musí být povinně vybaven systém zásobování vodou.

Metody zvýšení tlaku

Výstavba vodovodu, stejně jako každá jiná stavba, začíná projektem. Proto je vhodné otázku vybavení systému potřebným čerpacím a dalším zařízením pro udržení optimálního tlaku v něm promyslet a vypočítat ve fázi projektování.

Pokud k poklesu tlaku ve vodovodním systému došlo během jeho provozu, je nejprve nutné zjistit možné příčiny poruchy.

Za tímto účelem se provádí revize uvnitř okruhu a hlavních prvků schématu zásobování vodou s cílem zjistit vady nebo chyby.

Mezi ně mohou patřit:

• nesprávný výběr čerpacího zařízení podle výkonu;
• konstrukční chyby vzniklé při montáži systému;
• průsaky a netěsnosti v samotných potrubích nebo v místech jejich spojů;
• zmenšení světlosti potrubí v důsledku usazenin vzniklých dlouhodobým provozem;
• znečištění filtračních prvků;
• poruchy uzavíracích armatur.

Pro nucené zvýšení tlaku vody v soukromém vodovodu, ať už nově budovaném nebo stávajícím, existuje několik způsobů.

Metoda #1 – použití cirkulačního čerpadla

Tato metoda přinese požadovaný efekt, pokud je třeba zvýšit tlak ve vodovodu o 1-2 atm. K její realizaci bude nutné dodatečně zakoupit oběhové čerpadlo.

Princip činnosti takového agregátu spočívá ve vytváření tlakových rozdílů v komoře čerpadla pomocí odstředivé síly, v důsledku čehož voda vstupuje do systému přes výstupní otvor čerpadla již se zvýšeným tlakem. Proces probíhá s nepřetržitě se opakující cykličností.

K tomu se používají běžná oběhová čerpadla. Lze je montovat jak na vstupu do domu nebo na společné stoupačce vodovodu, tak i přímo před odběrná místa vody.

Hlavními charakteristikami, na které je třeba se zaměřit při výběru takového zařízení, jsou:

• zajišťovaný výstupní tlak vody;
• možnost provozu v ručním a automatickém režimu;
• hlučnost;
• typ rotoru.

Podle principu činnosti rotorů se zařízení dělí na čerpadla mokrého a suchého typu.

V prvním případě je pohyb vody v systému realizován rotujícími lopatkami oběžného kola, které je namontováno na hřídeli rotoru. Chlazení a mazání pracovních prvků čerpadla probíhá přirozeně díky vodnímu proudu.

Tato vlastnost poskytuje zařízení velké výhody oproti čerpadlům jiných typů.

Tichý provoz průtokového čerpadla s mokrým rotorem umožňuje instalovat zařízení uvnitř koupelen a kuchyní, aniž by docházelo k nepříjemnostem spojeným s hlukem při nepřetržitém provozu.

Účinnost agregátu s mokrým rotorem není příliš vysoká — 45 %, ale pro domácí použití je toto zařízení zcela důstojnou variantou.

V druhé variantě je na společné hlavní trase instalováno výkonnější čerpadlo suchého typu.

Motor čerpadla je namontován mimo potrubí a nemá kontakt s kapalinou. Je chlazen vzduchem. Tyto agregáty se mohou navzájem lišit typem připojení k motoru a místem jeho instalace.

Účinnost čerpadla tohoto typu je výrazně vyšší — přibližně 70 %, což činí jeho použití vhodným, pokud je třeba v systému vytvořit vyšší tlak a pokud výkon průtokového čerpadla nestačí.

Pokud se rozhodnete pro agregát suchého typu, je třeba mít na paměti, že bude větší nejen rozměrově, ale také hlučnější během provozu. Proto je pro instalaci takových čerpadel vhodné vyhradit samostatnou místnost izolovanou od obytných místností.

Závěrem, pro mírné zvýšení tlaku vody, včetně přívodu k jednotlivému domácímu spotřebiči nebo sanitárnímu zařízení, je vhodné použít méně výkonný průtokový agregát.

Montáž cirkulačních čerpadel na vodovodní systém nepředstavuje velké obtíže. Hlavní je, aby instalace probíhala s ohledem na směr otáčení oběžného kola uvedený na zařízení — ve směru proudění vody.

Na současném trhu jsou žádaná čerpadla značek Wilo, Grundfos, Oasis, Džileks. Velké množství nabídek umožňuje za přijatelnou cenu vybrat agregát s požadovanými parametry tlaku, výkonu, rozměrů, hluku a dalších ukazatelů.

Hrdla všech zařízení jsou unifikována pro montáž na ruských vodovodních sítích.

Metoda #2 – vybavení tlakové stanice

Vybavení domácí čerpací stanice je nákladnější, ale moderní a přesně vyřeší otázku zajištění soukromého nebo venkovského domu vodou s optimálním tlakem.

Taková stanice může čerpat vodu z autonomního zdroje a nepřetržitě ji dopravovat ke všem odběrným místům, a také zajistit zvýšení tlaku v systému na optimální hodnoty.

Vodárenská jednotka zahrnuje pět hlavních prvků:

1. Elektromotor.
2. Samonasávací čerpadlo.
3. Akumulační nádrž.
4. Tlakové relé.
5. Zpětný ventil.

Pro vytvoření zásoby vody může být do systému zapojen běžný akumulační nádrž nebo tovární hydroakumulátor membránového typu.

Čerpací stanice s nádrží – tato varianta je poněkud zastaralá a ne zcela pohodlná kvůli nutnosti mít ve stanici příliš objemnou nádobu. I tlak vody, jejíž odběr probíhá samospádem, bude záviset na výšce umístění rezervoáru.

To s sebou nese problém, jako je výběr místa pro umístění rezervoáru s vodou na půdním nebo vyšším patře, než jsou spotřebitelé vody. Kromě montážních nepříjemností se také zvyšuje riziko zaplavení níže umístěných místností v případě jakékoli poruchy.

Navzdory uvedeným nevýhodám se takový systém zvyšování tlaku ve vodovodu dlouhodobě používá v rodinných domech a také nachází široké uplatnění při stavbě nového vodovodu.

Schéma zařízení stanice s běžnou nádrží je jednoduché. Rezervoár umístěný v maximální možné výšce se přes čerpadlo připojuje k vodovodu

Plnění nádoby při odběru vody sleduje relé, které automaticky spouští čerpadlo při poklesu hladiny a tím i poklesu tlaku vody v nádrži na určitou hodnotu. Při doplňování zásoby vody tlak v rezervoáru stoupá a po dosažení předem stanovené hodnoty se čerpadlo vypíná. Cyklus se opakuje.

Domácí stanice s hydroakumulátorem. Jedná se o dokonalejší a modernější zařízení v autonomním vodovodu. V sestavě stanice je povinně přítomen hydroakumulátor, jiný název – membránová nádrž.

Zařízení membránové nádrže. Hermetické těleso se skládá ze dvou komor oddělených elastickou membránou z pevné pryže – butylu. V jedné části nádrže je vzduch pod tlakem, v druhé, membránové, se akumuluje voda z vodovodního systému

Materiál membrány je hygienicky bezpečný a podle hygienických norem je vhodný pro skladování pitné vody. Do principu činnosti hydroakumulátoru je zakomponována možnost pod tlakem vody čerpané čerpadlem, která vstupuje do membrány, zvětšovat její objem, čímž se zvyšuje tlak vzduchu v druhé komoře.

Při zvýšení tlaku na prahovou hodnotu relé vypne čerpadlo. Snížení tlaku v komoře při odběru vody přiměje relé k opětovnému spuštění čerpadla.

Membránová nádrž má vzduchový ventil, jehož tlak by měl být 1,5-2 atm. Ventil je konstruován jako běžný automobilový ventil, což umožňuje ručně regulovat tlak ve vzduchovém prostoru.

Výhody čerpací stanice s hydroakumulátorem:

• možnost vybavení v jakékoli úrovni rodinného domu;
• zvýšení provozní životnosti čerpadla;
• vytvoření relativně rovnoměrného tlaku ve vodovodu;
• akumulace zásoby kapaliny pro případ nouzového výpadku elektřiny.

Při montáži čerpací stanice je vhodné umístit hydroakumulátor tak, aby k němu byl volný přístup umožňující provádět údržbu nebo opravy bez vypouštění vody ze systému.

Více informací o tom, jak vybrat čerpací stanici pro rodinný dům, čtěte dále.

Stabilizace tlaku ve vodovodu

Pro provoz systému zásobování vodou venkovského domu ve stabilně vyrovnaném režimu tlaku bývá přítomnost pouze membránové nádrže v schématu nedostatečná a pravděpodobnost vodních rázů zůstává velká.

Vodní ráz se velmi často stává příčinou poruchy potrubí, čerpacího zařízení, zpětného ventilu a dalšího drahého zařízení.

Dalším důvodem, který ospravedlňuje nutnost nucené stabilizace tlaku vody, je možnost jeho zvýšení v různých odběrných místech systému při jejich současném provozu. K tomuto účelu lze použít měnič frekvence.

Například při absenci zařízení vyrovnávajícího tlak vody, pokud se jedna osoba bude sprchovat a druhá současně zalévat zahradu, tlak vody se rozdělí na polovinu.

Výhody měniče frekvence:

• tlak vody je udržován stabilní po celou dobu odběru vody;
• čerpadlo pracuje v plynulých režimech spouštění a zastavování, což prodlužuje jeho životnost 1,5krát;
• ochrana čerpadla před chodem na sucho;
• režim spánku výrazně šetří elektrickou energii;
• možnost zmenšení objemu membránové nádrže téměř 10krát.

Kromě úspory místa malá nádrž zbavuje nepříjemných pachů spojených se stagnací vody. Moderní čerpadla a stanice lze koupit již s vestavěným měničem frekvence.

Vyřešit problém s nestabilním tlakem vody, chránit potrubí a zařízení před vodními rázy, zabránit náhlým skokům napětí při zapínání a vypínání čerpadla umožňuje moderní zařízení — měnič frekvence, který činí systém zásobování vodou inteligentním.

Ale i samostatně zakoupený měnič je poměrně snadné integrovat do systému zásobování vodou. Hlavní při jeho výběru je zohlednit kompatibilitu s takovými charakteristikami stávajícího zařízení, jako je výkon, napájecí napětí a proud.

Závěry a užitečné video k tématu

Video, jehož autor se dělí o radu, jak zvýšit tlak vody v rodinném domě pomocí vlastnoručně vyrobené čerpací stanice s akumulační nádrží:

Video o nuancích připojení hydroakumulátoru do systému zásobování vodou rodinného domu a nastavení tlaku vzduchu v něm:

Video pojednávající o výhodách frekvenčního měniče v systému zásobování vodou s návodem k obsluze a popisem jeho provozních režimů:

Normální tlak vody v autonomním systému je podstatnou podmínkou pro pohodlný a spolehlivý provoz vodovodu. Bydlení ve vlastním domě nebo na chatě vytváří podmínky, kdy i nejobyčejnější člověk musí být odborníkem v mnoha otázkách.

Znalost jednoduchých základů teorie tlaku vody v nezávislém systému zásobování vodou a dodržování uvedených rad, jak jej stabilizovat, přinese pouze pozitivní výsledky. To umožní vyhnout se případným chybám ve fázi plánování a při provádění prací na zařízení autonomního vodovodu, pomůže správně se rozhodnout při pořízení potřebného vybavení.

Pokud chcete položit otázku k tématu článku nebo máte cenné znalosti, které pomohou normalizovat tlak vody v systému, zanechte prosím své komentáře v bloku níže.