Vandens tiekimas

Nuo gręžinio iki čiaupo

Hidrogeologija suranda vandenį, gręžinys jį pasiekia, o vandens tiekimo sistema – siurblys, hidroforas, filtrai ir vamzdžiai – padaro taip, kad atsukus čiaupą vanduo tekėtų tinkamu slėgiu. Šis puslapis remiasi „Grundfos“ inžineriniu vadovu Domestic Water Supply[46].

Įjungtas režimas „Paprastai“: rodomi tik paprasti paaiškinimai.

Sistemos schema

Namo vandens tiekimo iš gręžinio schema: giluminis siurblys gręžinyje, vamzdis, atbulinis vožtuvas, hidroforas su slėgio rele, filtrai ir čiaupai Nuo gręžinio iki čiaupo Gręžinio šulinėlis (kesonas) apsauga nuo šalčio ir purvo Giluminis siurblys panardintas žemiau vandens lygio, stumia vandenį į viršų vandens lygis gręžinyje Atbulinis vožtuvas Vamzdis žemiau įšalo gylio Hidroforas (slėgio indas) slėgio relė Filtrai geležies / mechaninis ir minkštinimo, jei reikia Čiaupai, boileris, WC, skalbyklė… Slėgis čiaupe ≈ 1–3 bar (10 m vandens = 1 bar)
Tipinė sodybos vandens tiekimo iš gręžinio sistema. Giluminis siurblys stumia vandenį į hidroforą, slėgio relė įjungia ir išjungia siurblį, filtrai pašalina geležį ir kitas priemaišas.
Paprastai tariant

Gręžinyje kabo siurblys – jis stumia vandenį į viršų. Namuose stovi hidroforas – balionas, kuriame vanduo laikomas suspaustas, kad čiaupe visada būtų slėgio ir siurbliui nereikėtų įsijungti kiekvieną kartą, kai nusiplauni rankas. Pakeliui vanduo praeina pro filtrus, kad būtų skaidrus ir skanus.

Kiek vandens reikia namui

„Grundfos“ vadovas sistemą projektuoti siūlo nuo poreikio: pirmiausia nustatomas paros suvartojimas ir piko debitas, tik tada tikrinama, ar šaltinis jį tenkins[46]. Vadovas projektavimui naudoja atsargų dydį – 400 l vienam žmogui per parą (virtuvė, skalbimas, vonia, WC) – ir primena, kad karštuoju metu laistymas suvartojimą padidina 4–5 kartus: vienam 100 m² vejos laistymui reikia apie 2 400 l (≈24 mm)[46]. Realus Lietuvos gyventojų suvartojimas gerokai mažesnis: Vilniaus savivaldybės patvirtinta vidutinė norma – 1,69 m³ per mėnesį vienam gyventojui (≈56 l per parą)[41], Šiauliuose – apie 66 l per parą[10].

VartotojasĮprastas debitasPastaba
Vonia0,3 l/s (1,08 m³/h)Sudėjus visų čiaupų debitus gaunamas skaičius, kuris „praktikoje niekada nepasitaiko“ – dviejų asmenų šeima paprastai vienu metu naudoja ne daugiau kaip du čiaupus[46]
Dušas, virtuvės plautuvė, skalbyklė, indaplovė0,2 l/s
Praustuvas, WC bakelis0,1 l/s
Vienbutis namas – tikėtinas pikas su hidroforu0,34 l/s (1,2 m³/h)
Vejos, sodo laistymas, baseino papildymas0,28 l/s (1,0 m³/h)

Atskirai skaičiuojami „ilgalaikiai“ vartotojai, kurie būna atidaryti ilgiau nei 10 min: laistymo sistema, šilumos siurblys su požeminiu vandeniu, pieno aušintuvas. Vadovo pavyzdyje namo su sodu ir šilumos siurbliu piko poreikis – 0,97 l/s, arba 3,49 m³/h[46].

Paprastai tariant

Vienas žmogus Lietuvoje per dieną sunaudoja maždaug 60 litrų vandens – tai apie 6 kibirus. Bet vasarą, kai laistoma veja, vandens reikia keturis–penkis kartus daugiau! Todėl gręžinys ir siurblys parenkami ne pagal vidutinę, o pagal didžiausią dieną.

Siurbliai: kodėl 7–8 metrai yra riba

Paprastai tariant

Pabandyk gerti sultis per labai ilgą šiaudelį – nuo tam tikro ilgio nebepavyks, kad ir kaip stipriai trauktum. Taip ir siurblys, stovintis ant žemės, negali „įsiurbti“ vandens iš giliau nei maždaug 7–8 metrai – oro slėgis tiek nebeįstumia. Todėl gilesniuose gręžiniuose siurblys nuleidžiamas į patį vandenį ir jį ne traukia, o stumia į viršų.

Beveik visi vandens tiekimo siurbliai – išcentriniai: besisukantis darbo ratas išmeta vandenį į išvadą, jo centre susidaro neigiamas slėgis, o vandenį į siurblį įstumia atmosferos slėgis. Visiškas vakuumas jūros lygyje atitinka 10,33 m vandens stulpą – tai teorinė riba, kurios joks siurblys nepasiekia. Iš jos dar reikia atimti siurblio NPSH (jo „nesugebėjimą“ sukurti visišką vakuumą), trintį įsiurbimo vamzdyje, vandens garų slėgį ir saugos atsargą – praktikoje lieka 6–7 m, o strūklinis siurblys „įprastomis sąlygomis pakels vandenį iki 7–8 metrų“[46].

Bandant traukti iš giliau prasideda kavitacija: vandenyje susidaro garų burbuliukai, kurie darbo rate sprogsta „taip garsiai ir smarkiai, kad pažeidžia siurblį ir guolius“. Ketaus siurblys kavitacijos ėdamas 20 kartų greičiau nei nerūdijančio plieno[46]. Vadovo taisyklė: „jei atstumas tarp siurblio ir vandens paviršiaus didesnis nei 6–7 metrai, reikia rinktis kitą siurblio tipą“ – ežektorinį arba panardinamą (giluminį)[46].

Siurblio tipasKur tinkaRibos
Giluminis (panardinamas)Daugumai gręžinių, kai vandens lygis giliau nei 6–7 m nuo šulinėlio dugnoKabo gręžinyje žemiau dinaminio lygio; stumia, o ne traukia
Strūklinis (jet) / ežektorinisSiauriems (iki 3") gręžiniams, mažam suvartojimui, vandeniui su daug rūdžių, vietovėms su dažnais žaibaisĮsiurbimas iki 7–8 m; keičiamos konstrukcijos strūkliniai siurbliai aprūpina namą iš gylio iki 30 m; našumas paprastai iki 2–3 m³/h
Paviršinis išcentrinisSekliems šuliniams, rezervuarams, slėgio kėlimuiReikia atbulinio vožtuvo ir užpildymo vandeniu (nėra savisiurbis)

Elektros kokybė svarbi: vienfaziai asinchroniniai varikliai praranda našumą jau esant 5 % žemesnei įtampai, o esant 10 % – sunkiai užsiveda; dauguma variklių pakenčia iki 10 % įtampos kritimą, o įtampos nuostoliai kabelyje nuo paleidiklio iki variklio neturi viršyti 3–5 %[46]. Su plastikiniu vandens vamzdžiu siurblio kabelis turi būti apie 4 % ilgesnis už vamzdį, nes vamzdis nuo siurblio svorio išsitempia[46].

Slėgis ir hidroforas

Paprastai tariant

Hidroforas – tai balionas su guma viduryje: vienoje pusėje vanduo, kitoje – suspaustas oras. Kai siurblys pripumpuoja vandens, oras susispaudžia kaip spyruoklė. Atsukus čiaupą, oras vandenį išstumia, ir siurbliui nereikia iškart įsijungti. Kai slėgis nukrenta, relė siurblį įjungia vėl.

Pagrindinė taisyklė – 10 m vandens stulpo = 1 bar. Čiaupui paprastai reikia apie 10 m (1 bar) slėgio[46]. Sistema su slėgio rele veikia tarp įjungimo ir išjungimo slėgių, pavyzdžiui, 2 ir 3 bar: esant 3 bar hidrofore 75 % tūrio užima vanduo, orui suspaudus iki 25 %; vandeniui sumažėjus iki 2/3 tūrio slėgis krinta iki 2 bar ir siurblys įsijungia. Išjungimo slėgis neturėtų būti daugiau kaip 1 bar aukštesnis už įjungimo[46].

  • Dydžiai. Vasarnamiams – 15–24 l membraninis hidroforas, nuolat gyvenamam namui – 24 l membraninis arba 65–130 l slėgio indas, ūkiams su gyvuliais – bent 130 l[46]. Nedideliam 0–10 m³/h piko poreikiui įprastas sprendimas – iš anksto suspaustas didelio tūrio slėgio indas.
  • Oras tirpsta. Slėgio indą be vandens lygio kontrolės reikia išleisti kas 6 mėnesius, kad atsinaujintų oro pagalvė – oras palaipsniui ištirpsta vandenyje[46]. Membraniniams hidroforams tai negresia, bet reikia tikrinti oro slėgį.
  • Naudingas tūris mažas. 1 m³ indas, kai minimalus naudotinas slėgis 1 bar, duoda tik apie 16,7 % – 167 l – vandens atsargą[46].
  • Rezervuaras. Kai šaltinis silpnesnis už piko poreikį, įrengiamas rezervuaras: jo tūris = piko valandų skaičius × (piko debitas − šaltinio debitas). Aukštutinio rezervuaro minimalus tūris – ¼ paros suvartojimo[46].

Vamzdžiai ir trintis

Vamzdyno matmenis lemia keturi dalykai: geodezinis aukštis nuo požeminio vandens lygio iki aukščiausio čiaupo („veiksnys, kuriam neturite jokios įtakos“), trinties nuostoliai, slėgio relės diferencialas ir reikalingas slėgis čiaupe. „Trinties nuostoliai prilygsta pinigų nuostoliams: padvigubinus trinties nuostolius, padvigubėja vandens perdavimo sąnaudos“[46]. Skaičiuojama „šiurkštiems“ vamzdžiams, nes visi vandens vamzdžiai ilgainiui apauga rūdimis ir kalkėmis. Vandens greitis virš 4 m/s kelia triukšmą alkūnėse ir vožtuvuose, o ilguose vamzdžiuose – vandens smūgį[46].

Keičiant siurblį (tai apie 80 % visų siurblių pardavimų) reikiamą slėgio aukštį vadovas siūlo įvertinti paprastai: gylis iki vandens + aukštis iki aukščiausio čiaupo + 10 m čiaupo slėgiui, pridedant apie 30 % trinties nuostoliams[46]. Po žeme žemiau vandens lygio tinka tik PE ir PVC vamzdžiai; gręžinyje – PE, PVC, nerūdijantis plienas, varis ar cinkuotas plienas[46].

Paprastai tariant

Kuo plonesnis ir ilgesnis vamzdis, tuo sunkiau vandeniui juo tekėti – lyg bėgtum per siaurą koridorių. Siurblys turi dirbti stipriau ir sunaudoja daugiau elektros. Todėl inžinieriai parenka pakankamai storus vamzdžius.

Kai dingsta elektra

Be elektros giluminis siurblys stovi, o kartu su juo – ir visas namas. Sprendimai du: aukštai įrengtas rezervuaras (vandens bokštas), iš kurio vanduo teka savitaka, arba siurblys su automatiškai užsivedančiu generatoriumi ar vidaus degimo varikliu. Rezervuaras turi talpinti bent tiek vandens, kiek reikia 30 minučių gaisro gesinimui, kai veikia visos gaisrinės žarnos; visas vanduo turi tekėti per rezervuarą, kad neužsistovėtų[46].

Dažniausi gedimai

Vandens smūgis

Siurbliui išsijungus, vanduo vertikaliame vamzdyje sustoja staigiai, o ilgame horizontaliame – palaipsniui; susidaro vakuumas, vandens stulpas nutrūksta, o grįždamas trenkia į vamzdį su „baisiu triukšmu“. Vaistas – 50 l membraninis hidroforas toje vietoje, kur susijungia vertikalus ir horizontalus vamzdžiai[46].

Vamzdžių korozija

Metaliniai vamzdžiai gręžinyje rūdija net padengti ar cinkuoti – dažniausiai dėl agresyvios anglies rūgšties. Sprendimas – nerūdijančio plieno arba PE vamzdžiai (iki 2" – iki 100 m ilgio atkarpomis)[46].

Smėlis

Ciklono separatorius apsaugo siurblį, bet smėlį grąžina ant filtro. Geriau gręžinį išpumpuoti dideliu debitu, o paskui eksploatuoti mažiausiu galimu – smėlio kiekis auga su debito kvadratu[46].

Krintantis našumas

Užsikimšęs filtras, susidėvėjęs siurblys, rūdžių ir kalkių nuosėdos vamzdžiuose ar per didelis pažemėjimas. Diagnozei padeda vandens lygio matavimas ir energijos sąnaudų rodiklis (žr. gręžinių priežiūra)[46].

Partnerio informacija

Siurblio parinkimas, hidroforas, filtrai, gedimų diagnostika

Geologas.lt komanda parenka ir montuoja gręžinių siurblius, hidroforus ir vandens filtrus, atlieka gedimų diagnostiką ir remontą Vilniaus regione. Skambinkite +370 677 04844.

geologas.lt

Šaltiniai: Grundfos Domestic Water Supply [46], Vilniaus m. savivaldybė [41], Šiaulių kraštas [10].