Один из важнейших показателей в сетях коммунального и индивидуального водоснабжения — водный напор, призванный обеспечить удобство пользователя санитарными приборами и функционирование бытовой техники, водонагревательного оборудования. Давление воды в водопроводе должно поддерживаться на определенном уровне, регламентированном нормативами в многоквартирных коммунальных домах (МКД) и устанавливаемом самостоятельно собственниками индивидуальных жилых домов.
Знание нормативов может быть полезно при отклонениях напорных характеристик от стандартизированных норм в жилых МКД, создающее проблемы при пользовании холодной и горячей водой. В этом случае при самостоятельном или с помощью специалистов замерах можно добиться официального принятия мер по нормализации установленных нормативными документами напорных параметров водоподачи, перерасчета коммунальных платежей.
Рис. 1 Манометры в бытовых автономных водопроводах
- Что это и единицы измерения давления воды
- Какое давление воды в водопроводе многоквартирного дома
- Свободный напор
- Давление в системе водоснабжения частного дома
- Основное оборудование для автономного водоснабжения
- Оптимальное давление при типовой схеме водоподачи
- Разновидности давлений трубопроводов
- Как уменьшить давление
- Как повысить напор
- Нормы давлений для работы сантехники и оборудования и способы его определения
Что это и единицы измерения давления воды
Любая жидкость, обладая собственной массой и находясь в открытом резервуаре, действует на его поверхность с одинаковым усилием во все стороны, пропорционально своему весу и площади растекания. Данная закономерность в свойствах жидкостей впервые были замечена и проанализирована опытным путем Блезом Паскалем в 1653 г, поэтому единица измерения давления столба жидкости в статическом (неподвижном состоянии) на условном уровне также получила аналогичное наименование Паскаль.
Паскаль относят к международной системе измерений СИ и принимают равным давлению, которое оказывает сила в 1 Ньютон на площадь поверхности в один квадратный метр (1 Па = 1Н/м2).
Так как Паскаль по техническим меркам является слишком малой измерительной единицей (создает на поверхности усилие, равнозначное 1 кг вещества, рассыпанного по площади 1 квадратный метр), то в государственных стандартах и техдокументации пользователь чаще сталкивается со следующими более крупными единицами измерений:
Мегапаскаль (Мпа) — популярная техническая единица измерения давления, равная 106 Па, приблизительно равна 100 м водяного столба и связана с атмосферой следующими соотношениями: 1 атм. = 0,1 МПа или 1 МПа = 10 атм. Мегапаскаль широко применяется в нормативных документах (госстандарты, санитарные нормы и правила) для указания технических характеристик рабочей среды, труб, арматуры, оборудования.
Метр водяного столба — величина на четыре порядка больше Паскаля (1,0197⋅104 Па), наиболее удобная с практической точки зрения. Она показывает, на какую высоту может быть поднята вода температурой + 4 °С при приложении данного усилия. Метр водяного столба на порядок меньше одной атмосферы или бара, показатель часто используют в технических характеристиках водонасосного оборудования (погружные скважинные и колодезные электронасосы, поверхностные станции).
Потребитель при приобретении электронасоса в случае указания его напорных параметров в метрах, сразу имеет полное представление, на какую высоту агрегат может поднять воду из колодца или скважины. Также метрами водяного столба весьма удобно пользоваться при расчетах протяженности водоподающих магистралей, оставляя неизменной длину вертикальных участков и переводя расстояния горизонтальных отрезков в стандартное соотношение 1 к 10 при трубном внутреннем диаметре в 1 дюйм.
В техдокументации иногда указывают единицу гидростатического давления в миллиметрах водяного столба мм. вод. ст., редко используемую в практических областях гидротехники.
Рис. 2 Таблица взаимосвязи измерительных единиц
Атмосфера. Техническая (10,197⋅104 Па) или физическая (9,8692⋅104 Па) атмосфера показывают силу воздействия 1 кг воды (кгс) на площадь размером в квадратный сантиметр. Атмосфера используется практически во всех технических областях: нормативных документах, физических характеристиках гидравлического оборудования, арматуры, рабочей среды.
Бар — измерительная единица, ровно на 5 порядков меньше Паскаля, вместе с атмосферой широко применяются для указания гидравлических характеристик насосного, водонагревательного оборудования, различных типов арматуры и приборов автоматики.
Килограмм-сила на сантиметр квадратный (кгс/см²) — измерительная единица, присутствующая практически во всех санитарных нормах и правилах, а также в государственных стандартах, чаще других проставляется в таблицах.
Из приведенных значений измерительных единиц можно сделать вывод, что три из них — бары, атмосферы, и килограмм сила на кв. см. примерно равны между собой. Практически при любых упрощенных бытовых расчетах незначительную разницу в показаниях приведенных единиц можно не учитывать.
Высота водяного столба приблизительно в 10 раз меньше предыдущих перечисленных измерительных единиц, а один мегапаскаль наоборот, примерно в 10 раз больше.
Рис. 3 Нормативы из постановления РФ от 6 мая 2011 г N 354
Какое давление воды в водопроводе многоквартирного дома
В правительственном постановлении РФ от 6 мая 2011 г № 354, регламентирующем порядок предоставления коммунальных услуг гражданам, проживающих в МКД или использующих в них помещения для различных целей, оговорено максимальное и минимальное давление в магистрали горячего (ГВС) и холодного (ХВС) водоснабжения.
Общепринятым считается напор холодной воды в точке водозабора от 0,03 МПа (0,3 кгс/см2, атм., бар) до 0,6 МПа (6 кгс/см2, атм. бар).
Для водоразборных колонок, которыми могут пользоваться жильцы при отсутствии водопроводных коммуникаций, установлен минимальный напор в 0,1 Мпа (1 кгс/см2).
Для горячего водоснабжения существующие нормативы в водоразборной точке чуть ниже ХВС и находятся в границах от 0,03 Мпа (0,3 кгс/см2) до 0,45 Мпа (4,5 кгс/см2).
Приведенные нормативы распространяются на часы максимального забора утром с 7.00 до 9.00 и вечером с 19.00 до 22.00., то есть в то время, когда объемы потребления из магистрали имеют наивысший показатель.
Рис. 4 Нормы расхода на одного жильца домов квартирного типа по СНиП 2.04.01-85*
Свободный напор
Понятно, что давление во внутреннем квартирном водопроводе многоэтажек напрямую связано с его параметрами на входе, в СНиП 2.04.02-84 регламентированы его значения в наружных водоносных сетях, основные пункты документа:
Читайте также: Фильтры для очистки воды из скважины от железа, методы и способы очистки
Рис. 5 Схемы водозабора из колодца и скважины
Давление в системе водоснабжения частного дома
Загородные жилые дома коттеджного типа могут подключаться как к централизованным магистралям подачи горячей и холодной воды, так и к линии автономного водоснабжения.
Обычно емкостями для водозабора хозяйственно-питьевой воды при индивидуальном водоснабжении являются колодезные и скважинные источники, из которых водные ресурсы направляются в дом.
Наиболее распространенная схема водоподачи реализуется при помощи погружных электронасосов или поверхностных насосных станций, которые из колодезного или скважинного источника отправляют воду по ПНД трубам в здания. При этом вода постоянно находится во внутреннем водопроводе, а насос автоматически отключается, если водные ресурсы не используются и включается при водопотреблении.
Иногда при автономном водоснабжении возникают ситуации, когда дебит скважинного или колодезного источника невелик и он не может обеспечить водозабор в нужных объемах в течении длительного времени. В этой ситуации выходом служит использование накопительной емкости, которую устанавливают как можно выше (на верхнем этаже или чердаке здания) и наполняют водой при помощи электронасоса.
Рис. 6 Схема и вид водоснабжения с гидроаккумулятором
Основное оборудование для автономного водоснабжения
Стандартная система автономного водоснабжения включает в себя водоподающий агрегат (погружной или поверхностный электронасос), реле давления и при необходимости сухого хода, гидроаккумулятор, манометр. При водозаборе насос наполняет водой внутренний трубопровод и расширительный бак, а гидрореле в водопроводной сети является основным прибором автоматики. Оно отключает подачу питания на насосный агрегат при достижении в линии определенного напора.
Верхняя и нижняя граница включения и отключения электронасоса устанавливаются вручную при настройке реле, каждый из предлагаемых на рынке приборов имеет свой диапазон и пограничные значения давлений.
Оптимальное давление при типовой схеме водоподачи
Стандартное реле для работы в водоподающей системе одноэтажного дома рассчитано на рабочее давление в водопроводной сети примерно от 1,5 до 3 бар (в популярные модели реле включены заводские настройки рабочего диапазона от 1,4 до 2,8 бар). Стоит отметить, что показатель в 3 бара примерно равен среднему значению между установленными нормативами для многоквартирных домов показателей от 0,3 до 6 атм.
Рис. 7 Схема водоснабжения с водозабором из скважины с накопительным баком
Если индивидуальный дом имеет высоту в два и более этажей, по аналогии с напорными показателями многоэтажного дома к каждому этажу добавляют по 0,5 бар. Учитывая, что внутренний водопровод индивидуального жилого дома имеет намного большую протяженность, чем в городских квартирах, и соответственно в нем выше гидропотери, показатель в 0,5 бар иногда увеличивают до 1.
То есть на входе внутреннего трубопровода ХВС в частный дом при наиболее часто встречающийся высоте в два — три этажа вполне может быть установлено реле с порогом срабатывания примерно от 3,5 до 5 бар и соответственно напор на наружном вводе может доходить до 50 м.
Норма давления при использовании накопительной емкости Накопительный резервуар, размещенный на верхнем этаже или чердаке загородного дома, создает напор, равный высоте его нахождения над уровнем земли. Водный объем для наполнения емкости обеспечивают погружной электронасос или насосная станция с забором из колодца или скважины.
Если в двухэтажном доме расстояние между подвалом и чердаком может достигать 10 м, что равнозначно давлению в 1 бар и вполне достаточно для работы самотечной системы отопления, то в случае потребления воды сантехприборами и водонагревательным оборудованием этой величины может не хватить для их нормального функционирования. Собственнику придется принимать меры по повышению гидронапора, обычно для этих целей в трубопроводный контур встраивают специальный повысительный электронасос.
Рис. 8 Зависимость срока службы полипропиленовых труб от их температурных и напорных параметров
Возможно будет полезным почитать про охранную зону водопровода
Разновидности давлений трубопроводов
Любой пользователь, самостоятельно занимающийся водоснабжением, нередко сталкивается с различными терминами, определяющими давление в водопроводе, основные из них (по ГОСТ 356-80 (СТ СЭВ 253-76):
Номинальное PN. Приобретая на строительном рынке трубы для монтажа водопровода, часто сталкиваются с указанием срока их службы, у изделий из различных материалов он разный и колеблется в диапазоне от 20 лет для сталей и 50 лет для полимеров.
Пользователю следует знать, что показатель PN означает, что труба при данном наибольшем избыточном напоре может функционировать указанный эксплуатационный срок при единственном условии — температура рабочей среды не должна превышать порога в + 20 °С.
Рабочее Рр. Известно, что при повышении температуры транспортируемой среды, эксплуатационный срок любых трубопроводов снижается. В контуре отопления температура теплоносителя обычно не выходит за границы диапазона 50 — 70 °С для радиаторов и 35 — 50 °С для теплых полов, то есть номинальный PN для этих труб не актуален.
Читайте также: Обратный клапан системы отопления — назначение, виды, монтаж, стоимость
Поэтому для трубопроводов дополнительно устанавливают рабочее давление в системе водоснабжения, равное наибольшего избыточному, при котором труба может функционировать отведенный ей срок службы в заданном эксплуатационном режиме. Обычно Рр рассчитывается при подаче рабочей среды определенной температуры (обычно выше + 20 °С) или отличных от нейтральных водных ее физико-химических характеристиках.
Пробное Рпр. Указывает избыточное нормативное давление, которое устанавливают при проведении гидравлических испытаний трубопроводов и арматуры на прочность и герметичность соединений в стандартизированном диапазоне температур от + 5 до + 70 °С.
Рис. 9 Редуктор и его конструктивное устройство
Как уменьшить давление
С проблемой высокого давления обычно сталкиваются жильцы нижних этажей многоэтажек, где для обеспечения нужного диапазона 0,3 — 6 атм. вверху приходится подавать воду с повышенным напором снизу. Чрезмерный напор в контуре приводит к ускоренному износу трубопроводной арматуры, неудобствам при пользовании смесительными приборами и санитарной техникой (повышенный шум в кранах).
Проблема в МКД решается довольно просто — чтобы снизить давление, вентилями на входе в квартиру от стояков ХВС или ГВС уменьшают сечение проходного канала.
Если в системе наблюдаются резкие перепады давления, для его снижения или стабилизации можно использовать редуктор. На приборе имеется регулятор, позволяющий понизить давление, выставив предельно допустимый напор на входе в квартиру (к примеру, показания в 2 или 3 атм.), пороговое значение которого не может быть превышено.
В автономном водоснабжении загородных домов проблема слишком высокого напора решается на этапе монтажа — на гидрореле подкручивают регулировочный винт, который понижает верхний порог его срабатывания.
Рис. 10 Повысительные насосы повышающие давление воды в водопроводе и их использование
Как повысить напор
В квартире или доме коттеджного типа напор в трубопроводе можно повысить единственным способом — установкой в магистраль специального повысительного насоса.
Агрегат своими лопастями рабочего колеса будет проталкивать воду по трубам с повышенной скоростью, создавая при этом в магистрали повышенное давление.
В многоэтажках МКД может возникнуть ситуация, когда применение повысительного электронасоса в квартире приведет к откачиванию воды из стояков потребителей вышерасположенных или нижних этажей. Чтобы избежать жалоб от соседей и возможных неприятностей один из вариантов — установить в квартире накопительную емкость. В нее монтируют поплавковый выключатель, имеющий внутри связанный с рычагом автоматический запорный клапан и подсоединяют входной патрубок к водопроводу. После наполнения резервуара водой поплавок поднимается и перекрывает водоподачу (принцип работы аналогичен системе наполнения унитазов).
Так как накопительная емкость не всегда может обеспечить требуемый напор в квартире, в линию дополнительно монтируют повысительный насос, автоматически включающийся при напоре в трубопроводе 0,2 или 0,3 бара.
Рис. 11 Замер напора в квартире
Нормы давлений для работы сантехники и оборудования и способы его определения
Стоит отметить, что нижний порог напора воды в трубопроводах в 0,3 бара был выбран не случайно — подавляющее большинство сантехнических приборов нормально функционируют при данных параметрах.
Если устанавливается водонагревательное оборудование (электрические бойлеры, газовые колонки, котлы на различных типах топлива) нормативы рабочего давления на их входе бывает намного выше установленного минимального предела в 0,3 бара, показатель может доходить до 1 бара.
Для агрегатов нагрева воды, размещаемых в индивидуальных домах, это не играет большой роли — необходимый напор устанавливают самостоятельно на реле давления. При использовании водонагревательного оборудования в квартирах следует быть внимательным и перед установкой изучить технические характеристики в отношении рабочего давления воды на входе прибора.
При измерении давления в магистрали обычно используют манометр, но так прибор имеется не у каждого пользователя и для его правильного подключения к трубопроводу требуются специальные фитинги, рабочее давление в трубах водоснабжения некоторые потребители пытаются определить другими методами.
Рис. 12 Таблица замеров с банкой
Самый простой и общеизвестный способ узнать, какое давление в водопроводе — подсчитать время наполнения водой трехлитровой банки. Из таблицы на рис. 12 видно, что если временной интервал заполнения трехлитровой банки превышает 8 секунд, то в водопроводе напор меньше нижнего порога в 0,3 бара.
Стоит отметить, что данный способ замеров (в большей степени некорректные данные из приведенной таблицы) является абсолютно необъективным, так как само давление не имеет линейной связи с расходом. Если наполнять банку из смесителя — он имеет узкий проходной канал и эксперимент с банкой покажет по таблице пониженное значение давления.
Приведенные табличные данные стоит увеличивать примерно в 10 раз — фактически при измерениях специалистами ЖЭС на выходе стояка показаниям манометра в 1,3 бар соответствует наполнение банки за 20 секунд.
Если исходить из санитарных норм расхода, приведенных в таблице рис. 13, трехлитровая банка из крана должна наполняться за 30 секунд при напоре в системе 0,2 бара и минимальном внутреннем диаметре подводки в 10 мм. Это значение выше в 3 раза табличных данных из рис. 12, но также не является корректным.
Так что самый объективный способ определения давления в квартире — измерение его при помощи манометра на входном вентиле от стояков горячего или холодного водоснабжения.
Рис. 13 Расходы и свободные напоры санитарных приборов по СНиП 2.04.01-85*
Поддержание рабочего значения давления воды в системе водоснабжения многоквартирного или индивидуального дома является одной из основных задач соответственно коммунальных служб или собственника. Для точного определения его параметров в случае предъявления претензий в жилищно-коммунальные службы или регулировки порогов срабатывания системы индивидуального водоснабжения, используют только манометр.
