Система водоснабжения производственного объекта должна обеспечивать требуемый расход воды, необходимое давление и стабильную работу всех точек потребления. На одном предприятии могут одновременно использоваться хозяйственно-питьевая, технологическая и горячая вода, причем требования к ее качеству и режиму подачи различаются. Поэтому насосы, трубопроводы, водоподготовку и нагревательное оборудование следует рассматривать как части единой инженерной системы.
Если вода поступает из резервуара, неглубокого источника или другой емкости, в подходящих условиях может использоваться самовсасывающий насос. После первоначального заполнения корпуса водой такое оборудование способно удалять воздух из всасывающей линии, создавать необходимое разрежение и поднимать воду с уровня, расположенного ниже насоса. При этом способность к самовсасыванию не означает допустимость продолжительной работы без воды: условия запуска и предельные параметры всасывания зависят от конструкции конкретной модели.
С чего начинается водоснабжение производства
Сначала определяют, для каких задач требуется вода. Санузлы, душевые и бытовые помещения относятся к хозяйственно-бытовому потреблению, а мойка оборудования, охлаждение, приготовление растворов и другие производственные операции — к технологическому. Для разных процессов могут предъявляться различные требования к качеству воды, температуре и давлению.
Расход рассчитывают не только по среднесуточному потреблению. Не менее важны пиковые нагрузки и вероятность одновременной работы нескольких потребителей. Например, после окончания смены резко возрастает расход воды в душевых, в то время как часть технологического оборудования может продолжать работу. Если система рассчитана только на среднее потребление, в такой момент возможны падение давления и нехватка воды.
При наличии собственного источника также оценивают его производительность. Скважина, резервуар или другая система подачи должны обеспечивать необходимый объем либо работать совместно с запасной емкостью, компенсирующей неравномерный водоразбор.
Как выбирают насосное оборудование
Основными расчетными параметрами насоса являются подача и напор. Подача должна соответствовать расчетному расходу системы, а требуемый напор определяют с учетом разницы высот, гидравлических потерь в трубах, фильтрах и арматуре, а также давления, которое необходимо обеспечить непосредственно у потребителей.
Для поверхностного насоса дополнительно важны условия на всасывании. Фактически допустимая высота всасывания зависит от:
-
характеристик насоса;
-
атмосферного давления;
-
температуры перекачиваемой жидкости;
-
гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе;
-
сопротивления установленной на всасывающей линии арматуры.
Поэтому выбирать насос только по максимальной паспортной высоте всасывания без учета реальной схемы нельзя.
Всасывающую линию делают герметичной и по возможности короткой. Подсос воздуха, большое количество местных сопротивлений и неправильно подобранный диаметр трубы могут ухудшить подачу и затруднить нормальное самовсасывание.
Для ответственных объектов предусматривают резервирование. Если прекращение подачи воды способно остановить технологический процесс или работу санитарно-бытовых помещений, устанавливают несколько насосов и используют автоматику для их чередования либо подключения резервного агрегата при неисправности основного.
Подготовка и распределение воды
Состав системы водоподготовки определяют по результатам анализа исходной воды и требованиям конкретных потребителей. Механическая фильтрация удаляет взвешенные загрязнения, но не решает проблемы высокой жесткости, растворенного железа, солей или других примесей. Поэтому универсального набора фильтров для всех производственных объектов не существует.
Если хозяйственно-питьевые и технологические потребители предъявляют разные требования к качеству или параметрам воды, для них могут предусматриваться отдельные контуры водоснабжения. Такая схема позволяет применять необходимую водоподготовку только там, где она действительно требуется.
На отдельных ветвях устанавливают запорную арматуру. Благодаря этому можно отключить конкретный участок для ремонта или обслуживания, не прекращая водоснабжение всего предприятия.
Как организуют горячее водоснабжение
Горячая вода на производственном объекте может потребоваться для душевых и санитарных помещений, уборки, мойки инвентаря и оборудования, а также непосредственно для отдельных технологических процессов. Требуемые расход и температура зависят от назначения, поэтому хозяйственное ГВС и технологический нагрев воды не всегда объединяют в один контур.
При значительном или неравномерном потреблении одним из решений становятся накопительные бойлеры промышленные. В емкости заранее создается запас нагретой воды, который используется в периоды интенсивного водоразбора. Такая схема особенно удобна, если кратковременная потребность в горячей воде значительно выше среднего расхода в течение суток.
Однако объем накопительной емкости — лишь один из параметров. При расчете учитывают:
-
температуру холодной воды на входе;
-
требуемую температуру горячей воды;
-
пиковый расход ГВС;
-
продолжительность периода максимального водоразбора;
-
мощность источника нагрева.
Большой резервуар при недостаточной мощности будет долго восстанавливать запас горячей воды после интенсивного водоразбора.
Какой способ нагрева выбрать
На объектах с достаточной выделенной электрической мощностью могут применяться электрические накопительные водонагреватели. Они относительно просто интегрируются в систему и не требуют подключения к отдельному источнику теплоносителя.
Если предприятие располагает котельной или другим источником тепловой энергии, горячую воду можно готовить косвенным способом — с помощью встроенного в накопительную емкость либо внешнего теплообменника. В этом случае тепло передается санитарной воде от теплоносителя отопительной или специальной нагревательной системы.
Конкретное решение выбирают с учетом доступных энергоресурсов, требуемой производительности, существующей инженерной инфраструктуры и режима потребления. Иногда рациональнее постепенно нагревать и накапливать воду перед периодом максимального разбора, чем устанавливать источник тепла очень большой мощности ради кратковременного пика.
Для чего нужна рециркуляция горячей воды
На протяженных трубопроводах горячая вода постепенно остывает между периодами использования. Если точки водоразбора значительно удалены от водонагревателя, при открытии крана сначала приходится сливать остывшую воду из труб.
Для уменьшения времени ожидания и поддержания требуемой температуры воды в протяженной сети предусматривают рециркуляционный контур. Вода из удаленных участков возвращается по обратному трубопроводу к водонагревателю или накопительной емкости и снова поступает в распределительную систему.
При устройстве рециркуляции важны правильный подбор циркуляционного насоса, теплоизоляция труб и балансировка сети. Особенно это актуально для разветвленных систем с несколькими удаленными ветвями. При этом циркуляционный насос ГВС не заменяет насос, предназначенный для подачи исходной холодной воды: эти агрегаты выполняют разные функции.
Санитарная безопасность системы ГВС
При эксплуатации накопительной системы необходимо учитывать не только количество горячей воды, но и санитарные требования. В емкостях и протяженных трубопроводах нежелательно образование участков, где вода длительное время остается неподвижной.
Температурный режим хранения и циркуляции, а также необходимые профилактические мероприятия выбирают в соответствии с действующими санитарными требованиями и назначением объекта. При проектировании стараются исключать неоправданные тупиковые участки, обеспечивать циркуляцию там, где она необходима, и поддерживать оборудование в исправном состоянии.
Это особенно важно для предприятий с душевыми, санитарно-бытовыми помещениями и другими точками, где горячая вода используется людьми.
Почему систему нужно рассчитывать целиком
Распространенная ошибка — подбирать каждое устройство отдельно. Насос с большим напором не компенсирует слишком маленький диаметр труб, объемный водонагреватель не обеспечит требуемый запас горячей воды при недостаточной мощности нагрева, а автоматика не исправит ошибку в расчетном расходе.
До выбора оборудования определяют:
-
источник водоснабжения;
-
группы и количество потребителей;
-
расчетные и пиковые расходы воды;
-
необходимое давление в системе;
-
требуемую температуру воды;
-
требования к качеству воды;
-
режим работы и график водопотребления предприятия.
После этого рассчитывают трубопроводы, насосное оборудование, водоподготовку, накопление и нагрев.
В правильно спроектированной системе вода последовательно проходит весь путь от источника до точки потребления: при необходимости накапливается, перекачивается, очищается, распределяется между отдельными контурами и нагревается. Такой комплексный подход позволяет согласовать характеристики оборудования и обеспечить стабильное водоснабжение производственных и санитарно-бытовых помещений даже при изменении нагрузки в течение рабочего дня.