Vesisäiliötyypit: ruostumaton teräs, paine, palosuojaus ja hinnoittelu

Tyypit Vesisäiliöt : Käytännön vertailu

Vesisäiliöt luokitellaan materiaalin, rakenteellisen kokoonpanon, paineluokituksen ja käyttökohteen mukaan. Säiliötyyppien välisten erojen ymmärtäminen estää kalliita määrittelyvirheitä ja varmistaa, että valittu säiliö vastaa sekä suorituskykyvaatimuksia että asennuksen sääntely-ympäristöä.

Materiaalin mukaan

Ruostumattomasta teräksestä valmistetut säiliöt (304- ja 316-laadut) ovat ensiluokkainen valinta juomaveteen, elintarvikekäyttöön ja kaikkiin asennuksiin, jotka vaativat pitkän käyttöiän ilman sisäpuolen vuorauksen tai pinnoitteen huoltoa. Passiivinen kromioksidipinta kestää korroosiota ilman lisäkäsittelyä, joten ruostumattomat säiliöt ovat vähiten huoltoa vaativa vaihtoehto 30–50 vuoden käyttöiän ajan.

Polyeteenisäiliöt (HDPE tai LLDPE). hallitsevat edullisia asunto- ja maatalousmarkkinoita. Ne ovat kevyitä, edullisia ja saatavilla hyllyltä laajassa valikoimassa kokoja. Niiden rajoituksia ovat UV-hajoaminen ajan myötä (joka aiheuttaa haurastumista ja värjäytymistä), lämpötilaherkkyys (HDPE-säiliöt pehmenevät yli 60 °C:ssa) ja 10–15 vuoden käyttöikä ulkoasennuksissa, ennen kuin vaihto on tyypillisesti tarpeen.

GRP (lasivahvistettu muovi / lasikuitu) säiliöt tarjoavat keskitien – pidemmän käyttöiän kuin polyeteenillä ja halvemmalla kuin ruostumattoman teräksen. Niiden geelipinnoitteen sisäpinta voi hajota ja vapauttaa hiukkasia varastoituun veteen ajan myötä, mikä vaatii määräajoin tarkastuksia ja uudelleenpinnoitusta juomavesihuollossa.

Hiiliterässäiliöt , joko tehdaspinnoitettu pultattu paneeli tai hitsattu epoksivuorauksella, ovat standardi suurten määrien ei-juomaveden varastointiin, jossa tilavuustaloudellisuus suosii terästä ruostumattoman teräksen sijaan, mutta joissa muovi tai GRP olisi rakenteellisesti riittämätön mittakaavassa.

Kokoonpanon mukaan

Materiaalin lisäksi säiliön kokoonpano määrittää, kuinka säiliö asennetaan ja mihin se sopii hydraulijärjestelmässä. Ilmakehän painesäiliöt (avoin kansi tai tuuletetut) säiliöt varastoi vettä ympäristön paineessa ja luota painovoimaan tai paineenkorotuspumppuun syöttöpaineen saamiseksi. Painesäiliöt — katettu erikseen alla — varastoi vettä korotetussa paineessa ylläpitääksesi järjestelmän painetta ilman jatkuvaa pumpun toimintaa. Korotetut tankit käytä painovoimapäätä asennuskorkeudeltaan syöttöpaineen luomiseen. Maanalaiset tankit ovat haudattuja vesisäiliöitä, joita käytetään paikoissa, joissa pintatilaa ei ole käytettävissä, ja ne on tyypillisesti valmistettu teräsbetonista, lasikuitumateriaalista tai polyeteenistä.

Ruostumattomasta teräksestä valmistetut vesipainesäiliöt: miten ne toimivat ja milloin niitä tulee käyttää

Ruostumattoman veden painesäiliö – jota kutsutaan myös paineastiaksi, hydropneumaattiseksi säiliöksi tai paisuntasäiliöksi sovelluksesta riippuen – toimii olennaisesti eri tavalla kuin ilmakehän varastointisäiliö. Sen sijaan, että painesäiliössä pidettäisiin vain tietty määrä vettä ympäristön paineessa, painesäiliö ylläpitää esiladattua ilmatyynyä, joka varastoi potentiaalista energiaa ja käyttää sitä ylläpitämään vedenpainetta jakelujärjestelmässä ilman, että pumppua tarvitsee käydä jatkuvasti.

Toimintaperiaate

Rakkotyyppisessä ruostumattomasta teräksestä valmistetussa painesäiliössä joustava kumirakko erottaa veden esitäytetystä ilmakammiosta. Kun pumppu täyttää säiliön, vesi pääsee rakkoon, puristaen ilmapanoksen ja nostaen järjestelmän painetta. Kun hana avautuu, paineilma ajaa vettä ulos rakosta ilman pumppua, kunnes paine laskee käynnistysarvoon ja pumppu käynnistyy uudelleen. Tämä järjestely vähentää pumpun kierrostaajuutta 80-90 % verrattuna järjestelmään, jossa ei ole painesäiliötä, mikä pidentää merkittävästi pumpun käyttöikää vähentämällä moottorin käynnistysten määrää tunnissa – pumppumoottoreille ja mekaanisille tiivisteille vahingollisin toimintatapahtuma.

Kalvotyyppisessä ruostumattomassa painesäiliössä käytetään kiinteää kumikalvoa, joka on hitsattu säiliön sisäosaan vaihdettavan rakon sijaan. Kalvosäiliöitä käytetään tyypillisesti pienempiin paineastioihin (alle 100 litraa) asuintalojen tehostus- ja lämmitysjärjestelmissä.

Miksi ruostumaton teräs painesäiliöihin

Painesäiliöihin kohdistuu syklistä mekaanista kuormitusta – jokainen pumpun käynnistys paineistaa säiliön, jokainen tyhjennys alentaa paineen. Säiliön käyttöiän aikana vilkkaassa liikerakennuksessa tai teollisuuslaitoksessa tämä tarkoittaa kymmeniä tuhansia painejaksoja. Ruostumattoman teräksen yhdistelmä korkeaa vetolujuutta, korroosionkestävyyttä ja väsymiskestävyyttä tekee siitä valitun materiaalin painesäiliöihin juomavesipalveluissa, farmaseuttisissa vesijärjestelmissä, elintarvikejalostuksessa ja kaikissa sovelluksissa, joissa hiiliteräksen alttiutta sisäiselle korroosiolle ei voida hallita pelkällä pinnoituksella syklisessä paineistuksessa.

Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen vesihuoltosovelluksiin tarkoitettujen painesäiliöiden paineluokitus on niinkin alhainen kuin 6 bar (87 psi) asuin- ja kevyessä kaupallisessa käytössä aina 16 baariin (232 psi) teollisiin tehostusasemiin ja kerrostaloihin. Kaikki paineastiat, jotka ylittävät tietyt tilavuus-painekynnykset, on suunniteltava ja sertifioitava ASME Section VIII, PED (European Pressure Equipment Directive) tai vastaavien kansallisten standardien mukaisesti – materiaalin valinnasta riippumaton vaatimus.

Ruostumattoman vedenpainesäiliön mitoitus

Painesäiliön koko määräytyy pumpun käynnistyksen ja pumpun päällekytkennän välillä tarvittavan tyhjennysmäärän mukaan – ei veden kokonaismäärän mukaan. Vetomäärän on oltava riittävän suuri tyydyttämään tyypilliset kysyntätapahtumat (wc-huuhtelu, lyhyt suihkunotto) ilman pumpun käynnistystä. Asuinkäyttöön 20–40 litran tyhjennyssäiliö on vakiona useimpien nykyaikaisten vaihtuvanopeuksisten pumppusarjojen kanssa. Kiinteänopeuksiset pumppujärjestelmät, joissa on tavanomaiset painekytkimet, vaativat suurempia säiliöitä – tyypillisesti 80–200 litraa 4 makuuhuoneen talossa – lyhyiden pyöräilyjen estämiseksi. Painesäiliön alimitoitus on yleisin asennusvirhe; se johtaa pumpun nopeaan kiertoon, ylikuumenemiseen ja ennenaikaiseen pumpun vikaantumiseen 2–5 vuoden kuluessa asennuksesta.

Vesisäiliöt palontorjuntaa varten: Vaatimukset ja suunnittelu

Palontorjuntaan tarkoitetuilla vesisäiliöillä on olennaisesti erilainen tehtävä kuin kotitalouksien tai prosessien syöttösäiliöillä. Ne ovat henkiturvakomponentteja, joita tarvitaan tietyn virtausnopeuden ja tilavuuden toimittamiseen tietyn ajan hätätilanteissa – ja niiden suunnittelua, asennusta ja huoltoa säätelevät säännökset, joilla on laillinen voima rakennuksen omistajan mieltymyksistä riippumatta.

Hallitsevat standardit

Yhdysvalloissa palontorjuntavesisäiliöitä säätelevät ensisijaisesti NFPA 22 (standardi vesisäiliöille yksityiseen palosuojaukseen) . NFPA 22 määrittelee rakennusvaatimukset, kapasiteetin määritysmenetelmät, asennusvaatimukset (mukaan lukien jäätymissuoja), tarkastusaikataulut ja säiliötarvikkeiden suunnittelun (täyttöventtiilit, hätätäyttöliitännät, poistoventtiilit ja lämmitysjärjestelmät). Useimmilla lainkäyttöalueilla NFPA:n noudattamisen lisäksi vaaditaan paikallisviranomaisen hyväksyntä (AHJ).

Kansainvälisiä vastaavia ovat EN 12845 (eurooppalainen standardi kiinteille palontorjuntajärjestelmille), AS 2304 (Australia/Uusi-Seelanti vesisäiliöt palontorjuntaan) ja vastaavat kansalliset koodit muilla markkinoilla. Nämä standardit eroavat yksityiskohdista, mutta niillä on yhteinen perusvaatimus, jonka mukaan palontorjuntasäiliöissä on oltava varattu tilavuus, jota ei voida käyttää millään muulla kuin palopalveluliitännällä.

Tilavuuden määritys

Palontorjuntasäiliön tilavuus lasketaan sen palveleman sprinklerijärjestelmän tai palopostijärjestelmän hydraulitarpeesta kerrottuna tarvittavalla syöttöajalla. Pienen liikerakennuksen kevyt sprinklerijärjestelmä saattaa vaatia 30 minuuttia syöttöä nopeudella 150 gpm, jolloin säiliön tilavuus on vähintään 4 500 gallonaa (17 000 litraa). Tavallinen vaarajärjestelmä varastolle, jonka suunnittelutarve on 500 gpm ja kesto 60 minuuttia, vaatii 30 000 gallonaa (114 000 litraa). Tietueen insinööri laskee nämä vaatimukset palontorjuntajärjestelmän hydraulisista laskelmista, ja säiliö on mitoitettu vastaamaan tätä laskettua tilavuutta sovellettavan standardin määrittelemällä marginaalilla.

Säiliön materiaalit palontorjuntaan

NFPA 22 sallii palosuojasäiliöiden rakentamisen teräksestä (hitsattu tai pultattu), teräsbetonista, puusta (olemassa oleviin asennuksiin) ja komposiittimateriaaleista, jotka täyttävät standardin rakennevaatimukset. Ruostumaton teräs ja pinnoitettu hiiliteräs ovat yleisimmin määritellyt materiaalit uusiin asennuksiin useimmilla markkinoilla. Ruostumaton teräs on suositeltavampi, jos säiliön sisäosaa käytetään kaksikäyttöiseen varastointiin (palovarasto ja kotitalous), koska sillä vältetään hiiliteräsvuorauksiin liittyvät veden laatuongelmat ja säiliö sijaitsee syövyttävässä ympäristössä, kuten rannikon teollisuusalueella. Tehdaspinnoitettuja pultattuja terässäiliöitä (lasisulatettu teräkseksi tai epoksipinnoitettu) käytetään laajalti yli 50 000 gallonan palosäiliöissä, joissa hitsattu ruostumaton teräs ei maksa kustannuksia.

Mihin suuret vesisäiliöt ovat – ja kuka niitä käyttää

Suuret vesisäiliöt – lieriömäiset teräsrakenteet, jotka määrittävät teollisuuslaitosten, kuntien ja kaupallisten kampusten siluetin – palvelevat monia toimintoja, jotka eivät aina ole ilmeisiä niille, jotka eivät tunne vesiinfrastruktuuria. Suurten säiliöiden toiminnan ymmärtäminen selventää, miksi ne on mitoitettu sellaiseksi kuin ne ovat ja miksi tietyt materiaali- ja kokoonpanotiedot vaaditaan.

Kunnallisen vesihuollon tasaus

Kunnalliset vesitornit ja maanpinnan yläpuolella olevat tyhjennysaltaat tasoittavat eron puhdistamon tasaisen tuotantonopeuden ja sen palvelevan väestön erittäin vaihtelevan tuntitarpeen välillä. Vedentarve on huipussaan aamulla ja illalla kertoimella 2–4 ​​kertaa vuorokauden keskiarvo; ilman varastointia puhdistamot ja jakelupumput olisi mitoitettava huippukysynnän mukaan keskimääräisen kysynnän sijaan – pääomakustannusten kerroin on 2–4 kertaa varastointiin perustuva suunnittelu. Vesitorni ylläpitää myös järjestelmän painetta passiivisesti: varastoidun veden kohoaminen luo hydraulisen paineen, joka syöttää koteja ja yrityksiä ilman jatkuvaa pumpun toimintaa normaaleina kysyntäaikoina.

Teollisuuden prosessipuskuri ja hätäsyöttö

Tuotantolaitokset, voimalaitokset ja palvelinkeskukset ylläpitävät suuria vesivarastoja paikan päällä kahdesta eri syystä: prosessin jatkuvuus (jäähdytystorni tai jäähdytinjärjestelmä, josta loppuu lisävesi, voi katkaista tuotannon muutamassa minuutissa) ja hätäkapasiteetti (palonsammutusjärjestelmät, hätäjäähdytys ja räjähdysvesijärjestelmät vaativat määriä, joita kunnalliset syöttöyhteydet eivät pysty toimittamaan vaaditulla välittömällä virtausnopeudella). Tämän luokan teollisuusvesisäiliöiden tilavuus on tyypillisesti 50 000 - 2 000 000 gallonaa , pidetään hitsatuissa teräs- tai pultattu teräspaneelisäiliöissä maanpinnan tasolla.

Maatalouden kastelureservi

Suuret maataloustoiminnot varastoivat vettä ylijäämäkausien aikana (talvisateet, ruuhka-ajan ulkopuolella tapahtuvat kastelujaksot tai tulvat) käytettäväksi ruuhkahuipun aikana, jolloin pintaveden saatavuus tai jakorajoitukset muuten rajoittaisivat kastelua. Tämän sovelluksen säiliöiden tilavuus on 10 000 - 500 000 gallonaa, ja ne on tyypillisesti valmistettu galvanoidusta aaltopahviteräksestä, jossa on vuoraus, tai pultatuista ruostumattomista paneelijärjestelmistä, joissa veden laadun ylläpito on tärkeää kontaminaatioherkille tippakastelujärjestelmille.

10 000 gallonan teräsvesisäiliö: hinnoittelu ja kustannukset

10 000 gallonan (noin 38 000 litran) teräsvesisäiliö on yleinen koko kaupallisiin palontorjuntavarastoihin, maatalouden varastointiin ja teollisuusprosessien puskurisäiliöihin. Se on riittävän suuri vaatimaan ammattimaisen asennuksen, mutta tarpeeksi pieni ollakseen yksiosainen hitsattu yksikkö kentällä koottavan rakenteen sijaan. Ymmärtäminen, mikä ohjaa hintaa tässä mittakaavassa, auttaa ostajia arvioimaan tarjouksia ja välttämään erilaisten eritelmien vertailua.

Hintaluokat materiaalin ja kokoonpanon mukaan

Ohjeellinen hinta 10 000 gallonan teräsvesisäiliölle (vain säiliö, ei sisällä perustaa, asennusta ja lisävarusteita) nykyisten markkinaolosuhteiden mukaan:

Hintaa muuttavat tekijät

Teräksen hyödykkeiden hinta on suurin muuttuja ruostumattoman säiliön hinnoittelussa – 304 ruostumattoman teräksen kelan hinnat ovat vaihdelleet välillä 1 800–3 500 dollaria tonnilta viimeisen viiden vuoden aikana, ja tämä epävakaus virtaa suoraan valmiiden tankkien hinnoitteluun. Yhden vuosineljänneksen aikana saatu tarjous voi poiketa kuuden kuukauden kuluttua saadusta tarjouksesta 15–25 % täysin valmistajasta riippumattomista syistä. Hinnoittelun lukitseminen ostotilauksella on erittäin suositeltavaa suuriin pääomaprojekteihin, joissa vaaditaan budjettivarmuutta.

Materiaalikustannusten lisäksi tärkeimmät tekijät, jotka nostavat säiliön hintaa 10 000 gallonan mittakaavassa, ovat: ASME- tai NSF-sertifiointi (lisää testaus-, dokumentaatio- ja kolmannen osapuolen tarkastuskustannukset); lisävarustepaketin erittely (tasoilmaisimet, pääsyluukut, tuuletusaukot, ylivuotokokoonpanot, näyteportit ja lämmityselementit lisäävät 2 000–8 000 dollaria säiliön perushintaan laajuuden mukaan); pinnan viimeistelyvaatimukset (tavallinen 2B-myllyviimeistely on vakiona; nro 4 harjattu tai sähkökiillotettu viimeistely elintarvike- tai lääkepalveluissa lisää 10–20 % valmistuskustannuksiin); ja nopea toimitus, joka sisältää 15–30 %:n palkkion tämän koon hitsattujen ruostumattomien säiliöiden 8–16 viikon normaalista toimitusajasta.