Dimensionamento del serbatoio idropneumatico

I serbatoi idropneumatici sono utilizzati principalmente in un sistema idrico domestico per scopi di elaborazione quando il sistema di booster di pressione è spento con l'arresto senza flusso (NFSD). I circuiti NFSD spegne la pompa di piombo quando non c'è domanda sul sistema. Mentre il sistema è spento in questa condizione, il serbatoio idropneumatico soddisferà piccole esigenze sul sistema. Senza il serbatoio, il booster si riavvierebbe con il minimo appello al flusso come un singolo gabinetto che viene arrossata o addirittura una perdita di minuto nel sistema di tubazioni.

Il dimensionamento del serbatoio idropneumatico dipende da due fattori:

1. Dal punto di vista del tempo desideri che le pompe rimangano fuori in una situazione senza flusso.
2. La posizione del serbatoio in relazione al booster di pressione.

Ogni edificio avrà un tasso di bassa domanda per vari tempi della giornata. I rubinetti che perdono o qualcuno che ricevono un bicchiere d'acqua nel mezzo della notte sono fattori che impediscono a questo periodo a bassa domanda di essere un periodo di non domanda. Non capita spesso che un sistema avrà periodi di domanda zero.

Il GPM stimato a bassa domanda dovrebbe essere moltiplicato per il numero minimo di minuti che si desidera che il tuo booster rimani su per l'arresto senza flusso per determinare il volume di elaborazione del serbatoio. A causa dei ritardi nel tempo integrati nella maggior parte dei circuiti di arresto senza flusso, tre minuti sono generalmente considerati il ​​tempo di spostamento minimo. In genere, la quantità massima di tempo è di 30 minuti. Più a lungo l'unità è fuori più energia che risparmiamo, ma più grande deve essere il nostro serbatoio. Pertanto, è necessario effettuare un compromesso tra la dimensione del serbatoio e il tempo di arresto minimo.

Calcolo del serbatoio

La dimensione del serbatoio non è uguale alla quantità di acqua che può effettivamente essere disegnata dal serbatoio. Il volume utilizzabile del serbatoio dipende dalla normale pressione del sistema, dalla pressione minima del sistema consentita e dal coefficiente di prelievo del serbatoio. Questo coefficiente di prelievo può essere ottenuto dai dati pubblicati del produttore del serbatoio.

Posizionamento del serbatoio idropneumatico

Ci sono diversi luoghi in cui un serbatoio idropneumatico può essere collegato al sistema. Il punto di connessione più comune è l'intestazione di scarico del pacchetto booster. Alcuni serbatoi sono collegati subito dopo lo scarico della pompa ma prima del PRV. Un'altra posizione abbastanza comune è più lontana nel sistema, di solito sul tetto dell'edificio. Ci sono pro e contro in ogni posizione.

Individuare il serbatoio vicino alla parte superiore del sistema, come mostrato nella Figura 1 di solito provoca il serbatoio più piccolo. Elimina anche le preoccupazioni per le elevate pressioni di lavoro che possono verificarsi nella parte inferiore di un sistema a più piani. Questa è normalmente la migliore posizione complessiva per il serbatoio. Tuttavia, non tutti gli edifici hanno spazio per un serbatoio sui piani superiori e devi essere sicuro di avere un mezzo per trasportare il serbatoio attraverso l'edificio.

Il serbatoio può anche essere posizionato allo scarico del pacchetto di booster di pressione, come mostrato nella Figura 2. Nella maggior parte degli edifici, è considerevolmente più facile installare un serbatoio nella sala dell'attrezzatura che al piano superiore che rende questa posizione la più comune. Se individuare un serbatoio nella parte inferiore del sistema, è importante assicurarsi che l'altezza statica dell'edificio più la pressione di scarico del pacchetto non superi la pressione di lavoro massima consentita del serbatoio.

Per una pressione finale ancora più elevata, il serbatoio può essere collegato prima del PRV della pompa di cavo (Figura 3). Questo è un punto di pressione più elevato perché il TDH della pompa e la pressione di aspirazione non sono ancora stati ridotti dal PRV. Questo ci aiuta di nuovo a ridurre le dimensioni del serbatoio. Se questo approccio viene adottato, il serbatoio deve essere collegato alla scarica della pompa di piombo in ogni momento.

Se il tuo booster è dotato di alternanza della pompa e la pompa del serbatoio viene spostata al 2 ° o 3 ° in sequenza, il serbatoio non carica. Un serbatoio non caricato non può fornire alcun volume di disgrido, quindi non sarà utile durante una condizione di chiusura a basso flusso. Poiché questa posizione vedrà pressioni più elevate rispetto a uno dei primi due esempi, è particolarmente importante assicurarsi di non superare la massima pressione di lavoro del serbatoio.

Dimensionamento del serbatoio idropneumatico

Per prima cosa dobbiamo determinare il volume di accettazione del serbatoio. Fare riferimento alla tabella, di seguito, per una guida ai tipici volumi di accettazione per varie strutture. Queste cifre sono stime in base al tempo di arresto di 30 minuti e dovrebbero essere visualizzate di conseguenza.

Utilizzare questa tabella solo a scopo di stima. La determinazione finale del volume di accettazione è a carico dell'ingegnere di progettazione. Ricorda di consultare i codici locali!

Il tempo di chiusura di trenta minuti può essere regolato per momenti diversi usando la seguente formula:

Volume di accettazione (dalla tabella) x Tempo di spegnimento desiderato / 30 minuti = volume di accettazione regolato

Una volta determinato il volume di accettazione richiesto, possiamo calcolare la dimensione del serbatoio in base alle capacità di trama. Consultare il tuo fornitore di serbatoi idropneumatici per informazioni sul volume di elaborazione dei loro serbatoi. Una scheda tecnica tipica è mostrata nella Figura 5. Poiché i diversi serbatoi del produttore hanno diverse capacità di trama, è indispensabile utilizzare i dati forniti dal produttore il cui serbatoio si prevede di utilizzare.

Il valore nell'intersezione della pressione iniziale e della pressione finale è il coefficiente di trama. Dividi il volume di accettazione per questo coefficiente per ottenere il volume totale del serbatoio.

Esempio n. 1: serbatoio sul tetto

Abbiamo una pressione di dimensioni per 500 gpm a 75 psig di scarica con una pressione di aspirazione minima a 40 psig disponibile dalla città. Il carro armato si troverà sul tetto di un edificio di 5 piani. Calcola la dimensione del serbatoio richiesto per un arresto di 15 minuti in condizioni di flusso basso e una pressione di taglio del booster da 65 psig:

• Dal tavolo sopra, possiamo vedere che un booster dimensionato per 500 gpm in un condominio sarà fuori per 30 minuti a basso flusso, è necessario un volume di accettazione di 75 galloni. Tuttavia, poiché abbiamo bisogno solo del nostro booster che sia fuori per 15 minuti, dobbiamo regolare questo volume di accettazione di conseguenza 75 x 15/30 = 37,5.

Pertanto, il nostro volume di accettazione sarà di 37,5 galloni.

• La nostra pressione iniziale è uguale alla pressione nel punto di collegamento del serbatoio al taglio del booster in pressione. Questo valore è uguale alla pressione di taglio meno l'elevazione statica del serbatoio sopra lo scarico del pacchetto booster. Dobbiamo inoltre tenere conto della perdita di attrito nelle tubazioni tra la scarica del pacchetto e il punto di collegamento del serbatoio. In questo caso, abbiamo calcolato una perdita di attrito di 10 piedi o 4,73 psig. Il serbatoio si trova a circa 70 piedi sopra il booster che equivale a 30,3 psig.

65 psig (tagliato) - 4,73 psig (perdita di attrito al flusso di progettazione) - 30,3 psig (altezza statica) = 30 psig

• La pressione finale è uguale alla pressione nel punto di collegamento del serbatoio quando il sistema è completamente pressurizzato.

75 psig (pressione del sistema) - 4,73 psig (perdita di attrito al flusso di progettazione) - 30,3 psig (altezza statica) = 40 psig

• Usando la Figura 5, possiamo determinare che il nostro coefficiente di trama è .183.
• Dividi il volume di accettazione in base al coefficiente di trama per ottenere il volume totale del serbatoio che ci darà 75 gpm durante l'arresto a basso flusso.

37,5 gpm / .183 = 205

Pertanto, abbiamo bisogno di un volume minimo di serbatoio di 205 galloni per soddisfare i nostri requisiti di spegnimento.

Esempio n. 2: serbatoio a scarico del pacchetto booster

Abbiamo nuovamente una pressione di dimensioni per 500 gpm a 75 psig di scarica con una pressione di aspirazione minima di 40 psig disponibile dalla città. Ora, il serbatoio si troverà nel seminterrato di un edificio di 5 piani e sarà collegato all'intestazione di scarico del pacchetto. Calcola la dimensione del serbatoio richiesto per un arresto di 15 minuti in condizioni di flusso basso e una pressione di taglio del booster da 65 psig:

• Dal tavolo sopra, possiamo vedere che per un booster di dimensioni per 500 gpm in un condominio sarà fuori per 30 minuti a basso flusso, è richiesto un volume di accettazione di 75 galloni. Tuttavia, poiché abbiamo bisogno solo del nostro booster che sia fuori per 15 minuti, dobbiamo regolare questo volume di accettazione di conseguenza 75 x 15/30 = 37,5.

Pertanto, il nostro volume di accettazione sarà di 37,5 galloni.

• La nostra pressione iniziale è uguale alla pressione di taglio meno altezza statica e perdite di tubazioni nel serbatoio. Tuttavia, poiché il serbatoio si trova allo scarico del pacchetto, le perdite di altezza statica e attrito sono insignificanti. Pertanto, possiamo concludere che la pressione iniziale è effettivamente uguale alla pressione di taglio.

Pressione iniziale = pressione di taglio = 65 psig.

• Allo stesso modo, l'insignificanza delle perdite di altezza statica e attrito si applica anche al nostro calcolo della pressione finale. Possiamo concludere che la pressione finale è uguale alla pressione nel punto di collegamento del serbatoio quando il sistema è completamente pressurizzato.

Pressione finale = pressione del sistema = 75 psig

• Usando la Figura 5, possiamo determinare che il nostro coefficiente di trama è .111.

• Dividi il volume di accettazione in base al coefficiente di trama per ottenere il volume totale del serbatoio che ci darà 75 gpm durante l'arresto a basso flusso.

37,5 gpm / .111 = 340

Pertanto, abbiamo bisogno di un volume minimo del serbatoio di 340 galloni per soddisfare i nostri requisiti di spegnimento.

Esempio n. 3: collegamento del serbatoio tra scarico della pompa e PRV

Utilizzando lo stesso booster di pressione dei due esempi precedenti, dimensionati per 500 gpm a 75 psig di scarica con una pressione di aspirazione minima a 40 psig disponibile dalla città. Il serbatoio si troverà nel seminterrato come nell'esempio n. 2 ma sarà collegato prima della valvola di riduzione della pressione. Calcola la dimensione del serbatoio richiesto per un arresto di 15 minuti in condizioni di flusso basso e una pressione di taglio del booster da 65 psig:

• Dal tavolo sopra, possiamo vedere che un booster dimensionato per 500 gpm in un condominio sarà fuori per 30 minuti a basso flusso, è necessario un volume di accettazione di 75 galloni. Tuttavia, poiché abbiamo solo bisogno che il nostro booster sia fuori per 15 minuti, dobbiamo regolare di conseguenza questo volume di accettazione.

75 x 15/30 = 37,5

Pertanto, il nostro volume di accettazione sarà di 37,5 galloni.

• La nostra pressione iniziale sarà ancora uguale alla pressione di taglio come nell'esempio 2. Non abbiamo bisogno di preoccuparci dell'altezza statica e della perdita di attrito poiché il serbatoio si troverà adiacente alle pompe. Pertanto, la nostra pressione iniziale sarà uguale alla pressione di taglio.

Pressione iniziale = pressione di taglio = 65 psig.

La pressione finale sarà significativamente più alta rispetto all'esempio n. 2 perché il nostro serbatoio è collegato al sistema prima della valvola di riduzione della pressione. Pertanto, abbiamo effettivamente la pompa TDH a un flusso minimo più la pressione di aspirazione minima. Se la nostra pompa ha un flusso rispetto alla curva della testa come mostrato di seguito nella Figura 4, la pressione finale sarà 155. (TDH @) 0 gpm) più pressione di aspirazione minima di 40 psig. Pertanto, la nostra pressione finale può essere calcolata aggiungendo questi valori.

67 psig (pompa tdh @ 0 gpm) + 40 psig (min. Pressione di aspirazione) = 107 psig

• Usando la Figura 5, possiamo determinare che il nostro coefficiente di trama è .335
• Dividi il volume di accettazione in base al coefficiente di trama per ottenere il volume totale del serbatoio che ci darà 75 gpm durante l'arresto a basso flusso.

37,5 gpm / .335 = 1 12

Pertanto, abbiamo bisogno di un volume minimo del serbatoio di 112 galloni per soddisfare i nostri requisiti di spegnimento.

Carica del serbatoio idropneumatico

La maggior parte dei serbatoi idropneumatici dalla spedizione dal produttore pre-caricato a una pressione che è generalmente ben al di sotto del requisito di ricarica effettivo per il sistema. In altre parole, il volume dell'aria nel serbatoio è troppo piccolo una volta installato il serbatoio nel sistema. Il ciclo breve delle pompe, il tramonto è limitato e, in alcuni casi, la situazione è così grave che il serbatoio potrebbe essere rimosso dal sistema e nessuno saprebbe la differenza. Quindi, se spenderemo i soldi per un carro armato, assicuriamoci che funzioni caricandolo correttamente.

La pressione di pre-carica del serbatoio corretta dipende dai seguenti fattori:

1. Pressione minima del sistema ammissibile
2. Elevazione del serbatoio rispetto al pacchetto di booster di pressione
3. Punto di collegamento del serbatoio nel sistema

Definiremo queste variabili come segue per il nostro calcolo pre-carico:

• Let d = pressione del sistema desiderata in PSIG (impostazione PRV)
• Sia m = depressione della pressione massima consentita al di sotto dell'impostazione PRV (D)
• Sia H = Elevazione del serbatoio al di sopra della pressione del booster in PSIG (PSIG = piedi / 2.31)
• Sia P = pressione pre-carica del serbatoio (serbatoio vuoto) in PSIG

Stimeremo anche un calo di pressione di 1 psig attraverso il PRV a portate molto basse riscontrate durante un periodo di bassa domanda.

Se il serbatoio si trova sopra il booster di pressione come mostrato nella Figura 1, la pre-carica viene calcolata in questo modo:

P = d - m - h - 1

I serbatoi situati approssimativamente a livello del booster e collegati al sistema a valle del PRV (Figura 2) hanno la pressione di pre-carico come segue:

P = d - m - 1

Se il serbatoio è approssimativamente a livello con il booster ma collegato al sistema prima del PRV (Figura 3), non dobbiamo sottrarre la caduta di 1 psig attraverso la valvola. Pertanto, il calcolo è il seguente:

P = D – M

Per confermare la pressione pre-carica di un serbatoio esistente, il serbatoio deve essere isolato dal sistema di pompaggio / tubazione. Quindi il lato dell'acqua del serbatoio viene drenato e la pressione dell'aria si legge con un indicatore sulla valvola di ricarica dell'aria. Questa lettura è la pressione di precharge.

Semplicemente prendendo un po 'di tempo in più per assicurarsi che il nostro serbatoio sia pre-caricato correttamente, possiamo essere certi che servirà al suo scopo di tenere le pompe durante i periodi di bassa domanda.

Esempio di pre-ricarica

Diamo un'occhiata al serbatoio del tetto descritto nella Figura 1. Sappiamo che la pressione di pre-carica corretta è definita come:

P = d - m - h - 1

Lo sappiamo:

• D = 75
• M = pressione del sistema-pressione di taglio = 75-65 = 10
• H = 70 / 2.31 = 30.3

Pertanto, la nostra corretta pressione di pre-carico è:

75 - 10 - 30.3 - 1 = 33,7 psig

Per garantire il corretto funzionamento del serbatoio durante la sequenza di spegnimento a basso flusso del booster, deve essere precaricato a 33,7 psig.

Riepilogo del serbatoio idropneumatico

Come puoi vedere, ci sono poche regole difficili e veloci per il dimensionamento del serbatoio. Si tratta prevalentemente di pesare vari fattori e di compromettere un equilibrio tra i costi iniziali e il risparmio energetico potenziale. La localizzazione del collegamento del serbatoio prima della valvola di riduzione della pressione si traduce nel serbatoio più piccolo, ma richiede che la rispettiva pompa sia sempre la pompa di piombo.

A tank connection at the discharge header results in a larger tank but allows you to alternate all pumps. A roof mounted tank seems like a pretty reasonable compromise but you must consider the complications of transporting the tank to the roof. In conclusion, tank location has a significant impact on the tank size and must be addressed on a project by project basis.

initial tank pressure is equal to the minimum allowable pressure of the system (at the point of the tank) where the booster system will come back on line.

Final tank pressure is equal to the maximum system discharge pressure (at the point of the tank) or, the pressure reducing valve setting if the tank is mounted on the booster system.

Actual usable gallons may vary ± 10%.

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Xylem Company

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