Типы резервуаров для хранения воды: нержавеющие, под давлением, противопожарные и цены.

Типы Резервуары для хранения воды : Практическое сравнение

Резервуары для хранения воды классифицируются по материалу, конструктивной конфигурации, номинальному давлению и применению. Понимание различий между типами резервуаров предотвращает дорогостоящие ошибки в спецификациях и гарантирует, что выбранный резервуар соответствует как эксплуатационным требованиям, так и нормативным требованиям установки.

По материалу

Резервуары из нержавеющей стали (классы 304 и 316) являются лучшим выбором для питьевой воды, пищевой промышленности и любых установок, требующих длительного срока службы без обслуживания внутренней футеровки или покрытия. Пассивная поверхность из оксида хрома противостоит коррозии без какой-либо дополнительной обработки, что делает резервуары из нержавеющей стали самым простым в обслуживании вариантом в течение 30–50 лет срока службы.

Резервуары из полиэтилена (HDPE или LLDPE) доминируют на рынке недорогого жилья и сельскохозяйственной продукции. Они легкие, недорогие и доступны в широком диапазоне размеров. Их ограничениями являются деградация под воздействием ультрафиолета с течением времени (что приводит к охрупчиванию и обесцвечиванию), температурная чувствительность (резервуары из ПЭВП размягчаются при температуре выше 60 °C) и срок службы 10–15 лет при установке на открытом воздухе, прежде чем обычно требуется замена.

Резервуары из стеклопластика (стеклопластика/стеклопластика) предлагают золотую середину — более длительный срок службы, чем у полиэтилена, и более низкую стоимость, чем у нержавеющей стали. Внутренняя поверхность их гелевого покрытия может со временем разрушаться и выделять частицы в хранимую воду, что требует периодической проверки и повторного покрытия при использовании питьевой воды.

Резервуары из углеродистой стали , либо панели с болтовым покрытием с заводским покрытием, либо сварные с эпоксидной облицовкой, являются стандартом для больших объемов хранения непитьевой промышленной воды, где экономия объема отдает предпочтение стали, а не нержавеющей стали, но где пластик или стеклопластик будут структурно неадекватными в масштабе.

По конфигурации

Помимо материала, конфигурация бака определяет, как он установлен и где он вписывается в гидравлическую систему. Атмосферные (открытые или вентилируемые) резервуары храните воду при атмосферном давлении и полагайтесь на силу тяжести или подкачивающий насос для создания давления. Резервуары под давлением — описано отдельно ниже — храните воду под повышенным давлением для поддержания давления в системе без непрерывной работы насоса. Повышенные резервуары используйте гравитационный напор с высоты установки для создания давления питания. Подземные резервуары представляют собой подземные цистерны, используемые там, где нет места на поверхности, обычно изготавливаемые из железобетона, стеклопластика или полиэтилена.

Резервуары для воды из нержавеющей стали: как они работают и когда их использовать

Резервуар для воды из нержавеющей стали, также называемый сосудом под давлением, гидропневматическим баком или расширительным баком в зависимости от применения, работает принципиально иначе, чем атмосферный резервуар для хранения воды. Вместо того, чтобы просто удерживать объем воды при атмосферном давлении, напорный бак поддерживает предварительно заряженную воздушную подушку, которая сохраняет потенциальную энергию и использует ее для поддержания давления воды в распределительной системе, не требуя непрерывной работы насоса.

Принцип работы

В напорном резервуаре из нержавеющей стали гибкая резиновая камера отделяет воду от предварительно заряженной воздушной камеры. Когда насос наполняет бак, вода попадает в баллон, сжимая заряд воздуха и повышая давление в системе. Когда кран открывается, сжатый воздух вытесняет воду из баллона без работы насоса, пока давление не упадет до заданного значения включения и насос снова не включится. Эта договоренность снижает частоту циклов насоса на 80–90 % по сравнению с системой без напорного бака, что значительно продлевает срок службы насоса за счет уменьшения количества запусков двигателя в час — наиболее разрушительного рабочего события для двигателей насосов и механических уплотнений.

В резервуаре под давлением из нержавеющей стали мембранного типа вместо сменной камеры используется фиксированная резиновая диафрагма, приваренная к внутренней части резервуара. Мембранные баки обычно используются для сосудов под давлением меньшего размера (менее 100 литров) в системах повышения давления и отопления жилых помещений.

Почему нержавеющая сталь для резервуаров под давлением

Напорные резервуары подвергаются циклическому механическому нагружению — каждый запуск насоса создает давление в резервуаре, каждый спуск разгерметизирует его. За срок службы резервуара в загруженном коммерческом здании или промышленном объекте это означает десятки тысяч циклов давления. Сочетание нержавеющей стали высокой прочности на разрыв, коррозионной стойкости и усталостной прочности. делает его предпочтительным материалом для резервуаров под давлением в системах питьевого водоснабжения, фармацевтических системах водоснабжения, пищевой промышленности и в любых применениях, где восприимчивость углеродистой стали к внутренней коррозии не может быть устранена только с помощью покрытия при циклическом повышении давления.

Напорные резервуары из нержавеющей стали для систем водоснабжения рассчитаны на давление от 6 бар (87 фунтов на квадратный дюйм) для жилых и легких коммерческих помещений до 16 бар (232 фунтов на квадратный дюйм) для промышленных насосных станций и систем водоснабжения высотных зданий. Все сосуды под давлением, превышающие определенные пороговые значения объемного давления, должны быть спроектированы и сертифицированы в соответствии с разделом VIII ASME, PED (Европейская директива по оборудованию, работающему под давлением) или эквивалентным национальным стандартам — требование, не зависящее от выбора материала.

Определение размера резервуара для воды из нержавеющей стали

Размер напорного бака определяется объемом водоразбора, необходимого между запуском насоса и включением насоса, а не общим объемом хранения воды. Объем водоразбора должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить типичные события потребления (смыв в туалете, кратковременный набор душа) без запуска насоса. Для жилых помещений бак, обеспечивающий водоразбор 20–40 литров, является стандартным для большинства современных насосных агрегатов с регулируемой скоростью. Насосным системам с фиксированной скоростью и обычными реле давления требуются резервуары большего размера — обычно 80–200 литров для дома с 4 спальнями — чтобы предотвратить короткие циклы. Недостаточный размер напорного бака является самой распространенной ошибкой при установке; это приводит к быстрому включению насоса в работу, перегреву и преждевременному выходу насоса из строя в течение 2–5 лет после установки.

Резервуары для хранения воды для противопожарной защиты: требования и проектирование

Резервуары для хранения воды для противопожарной защиты выполняют принципиально иную функцию, чем бытовые или технологические резервуары. Они представляют собой компоненты безопасности жизнедеятельности, необходимые для обеспечения определенного расхода и объема в течение определенного периода времени в чрезвычайных условиях, а их проектирование, установка и обслуживание регулируются нормами, имеющими юридическую силу независимо от предпочтений владельца здания.

Руководящие стандарты

В Соединенных Штатах противопожарные резервуары для хранения воды регулируются в первую очередь NFPA 22 (Стандарт для резервуаров для воды для частной противопожарной защиты) . NFPA 22 определяет требования к конструкции, методы определения емкости, требования к установке (включая защиту от замерзания), графики проверок и конструкцию аксессуаров резервуаров (заправочные клапаны, соединения для аварийного заполнения, выпускные клапаны и системы отопления). В большинстве юрисдикций в дополнение к соблюдению требований NFPA требуется одобрение местных органов власти, имеющих юрисдикцию (AHJ).

Международные эквиваленты включают EN 12845 (европейский стандарт для стационарных систем пожаротушения), AS 2304 (резервуары для хранения воды в Австралии и Новой Зеландии для противопожарной защиты) и эквивалентные национальные нормы на других рынках. Эти стандарты различаются в деталях, но разделяют фундаментальное требование о том, что противопожарные резервуары должны содержать специальный резервный объем, который не может быть использован каким-либо соединением, не связанным с пожарной службой.

Определение объема

Объем противопожарного резервуара рассчитывается на основе гидравлической потребности спринклерной системы или гидрантной системы, которую она обслуживает, умноженной на требуемую продолжительность подачи. Спринклерная система небольшой опасности для небольшого коммерческого здания может потребовать подачи в течение 30 минут со скоростью 150 галлонов в минуту, что дает минимальный объем резервуара 4500 галлонов (17 000 литров). Обычная система аварийной защиты для склада с расчетной производительностью 500 галлонов в минуту и ​​продолжительностью 60 минут требует специального резерва объемом 30 000 галлонов (114 000 литров). Зарегистрированный инженер рассчитывает эти требования на основе гидравлических расчетов системы пожаротушения, а размер резервуара подбирается так, чтобы он соответствовал расчетному объему с запасом, указанным в применимом стандарте.

Материалы резервуаров для противопожарной защиты

NFPA 22 разрешает изготавливать противопожарные резервуары из стали (сварной или болтовой), железобетона, дерева (для существующих установок) и композитных материалов, соответствующих структурным требованиям стандарта. Нержавеющая сталь и углеродистая сталь с покрытием являются наиболее часто используемыми материалами для новых установок на большинстве рынков. Нержавеющая сталь предпочтительна там, где внутренняя часть резервуара будет использоваться для хранения двойного назначения (противопожарный резерв плюс бытовое водоснабжение), поскольку это позволяет избежать проблем с качеством воды, связанных с облицовкой из углеродистой стали, и где резервуар расположен в агрессивной среде, например, на прибрежной промышленной площадке. Стальные резервуары с болтовым соединением с заводским покрытием (стекло, сплавленное со сталью или с эпоксидным покрытием) широко используются для пожарных резервуаров большого объема, превышающих 50 000 галлонов, где сварка из нержавеющей стали была бы непомерно дорогостоящей.

Для чего нужны большие резервуары для воды и кто их использует

Большие резервуары для хранения воды — цилиндрические стальные конструкции, которые определяют горизонт промышленных объектов, муниципалитетов и коммерческих кампусов — выполняют ряд функций, которые не всегда очевидны для тех, кто не знаком с водной инфраструктурой. Понимание того, что делают большие резервуары, проясняет, почему они имеют такие размеры и почему требуются определенные характеристики материалов и конфигурации.

Уравнивание муниципального водоснабжения

Муниципальные водонапорные башни и резервуары для чистых колодцев, расположенные на уровне земли, уравновешивают разницу между стабильной производительностью очистных сооружений и сильно меняющимся почасовым спросом со стороны населения, которое они обслуживают. Пик потребности в воде приходится на утро и вечер, в 2–4 раза превышающий среднесуточный показатель; без хранилища очистные сооружения и распределительные насосы должны быть рассчитаны на пиковый спрос, а не на средний спрос, а капитальные затраты в 2–4 раза превышают проект, рассчитанный на хранение. Водонапорная башня также пассивно поддерживает давление в системе: подъем накопленной воды создает гидравлический напор, который снабжает дома и предприятия без непрерывной работы насоса в обычные периоды потребления.

Буфер промышленных процессов и аварийное снабжение

Производственные предприятия, электростанции и центры обработки данных содержат большие запасы воды по двум различным причинам: непрерывность процесса (градирня или холодильная система, в которой заканчивается подпиточная вода, может остановить производство за считанные минуты) и аварийная мощность (системы пожаротушения, аварийного охлаждения и системы взрывного потопа требуют объемов, которые муниципальные системы водоснабжения не могут доставить с требуемым мгновенным расходом). Промышленные резервуары для хранения воды этой категории обычно варьируются от 50 000 до 2 000 000 галлонов. , хранящиеся в сварных стальных или стальных панельных резервуарах с болтовым креплением на уровне земли.

Сельскохозяйственный ирригационный резерв

Крупные сельскохозяйственные предприятия хранят воду в периоды избытка воды — зимних дождей, непиковых периодов распределения воды для орошения или наводнений — для использования в периоды пикового спроса, когда наличие поверхностных вод или ограничения на распределение в противном случае ограничивали бы орошение. Резервуары в этом применении варьируются от 10 000 до 500 000 галлонов и обычно изготавливаются из оцинкованной гофрированной стали с облицовкой или из систем с болтовыми панелями из нержавеющей стали, где поддержание качества воды важно для систем капельного орошения, чувствительных к загрязнению.

Стальной резервуар для воды емкостью 10 000 галлонов: цена и что влияет на стоимость

Стальной резервуар для воды емкостью 10 000 галлонов (приблизительно 38 000 литров) является обычным размером для коммерческих противопожарных резервов, сельскохозяйственных хранилищ и буферных резервуаров промышленных процессов. Он достаточно велик, чтобы потребовать профессиональной установки, но достаточно мал, чтобы представлять собой цельный сварной блок, а не конструкцию, собираемую на месте. Понимание того, что влияет на цену в этом масштабе, помогает покупателям оценить предложения и избежать сравнения неэквивалентных спецификаций.

Диапазон цен в зависимости от материала и конфигурации

Ориентировочная цена на стальной резервуар для воды емкостью 10 000 галлонов (только резервуар, без фундамента, установки и аксессуаров) на текущих рыночных условиях:

Факторы, которые движут цену

Цена на сталь является крупнейшей переменной в ценах на резервуары из нержавеющей стали: цены на рулоны нержавеющей стали 304 за последние пять лет колебались от 1800 до 3500 долларов США за метрическую тонну, и эта волатильность напрямую влияет на цену готовых резервуаров. Цена, полученная за один квартал, может отличаться от цены, полученной через шесть месяцев, на 15–25% по причинам, совершенно не зависящим от производителя. Настоятельно рекомендуется зафиксировать цену в заказе на поставку. для крупных капитальных проектов, где требуется определенность бюджета.

Помимо стоимости материалов, основными факторами, которые увеличивают цену резервуара в масштабе 10 000 галлонов, являются: сертификация ASME или NSF (добавляет затраты на испытания, документацию и проверку третьей стороной); спецификация пакета аксессуаров (индикаторы уровня, люки доступа, вентиляционные отверстия, узлы перелива, отверстия для проб и нагревательные элементы добавляют 2000–8000 долларов к цене базового резервуара в зависимости от комплектации); требования к отделке поверхности (стандартная обработка фрезой 2B является стандартной; обработка щеткой или электрополировкой № 4 для пищевой или фармацевтической промышленности добавляет 10–20% к стоимости изготовления); и ускоренная доставка, которая предполагает надбавку в размере 15–30 % к стандартному сроку поставки 8–16 недель для сварных резервуаров из нержавеющей стали такого размера.