Простые дачные системы обеспечения холодной, горячей и чистой водой. Александр Матанцев
все больше людей постоянно живут в загородных домах и на постоянных дачах. Часть людей при этом заказывают системы обеспечения водой под давлением, что стоит сотни тысяч рублей. Другие рассуждают так: «Такие деньги, никогда! Да я поставлю на верхний этаж или под крышу бак, буду его наполнять водой от насоса в скважине или колодце и все проблемы будут решены, никаких сотен тысяч рублей, все просто и дешево. После этого такие оптимисты подключают систему к проточному водонагревателю с целью моментального нагрева воды и ждут. Ждут долго, так как проточные водонагреватели, дающие моментальный нагрев воды не работают при низком давлении. Они просто не включаются! В них встроены реле на минимальное давление и отсутствие воды, поэтому они не включаются. Это испытали на себе тысячи дачников.
Что же делать? Некоторые начинают покупать наливные водонагреватели с ТЭНами, они работают при любом давлении, но время их нагрева зависит от емкости и составляет от 20 минут до 2,5 часов.
Многочисленные способы обеспечения водой на даче можно разделить на две системы: с высоким давлением от 0,7 до 5 Бар и низким давлением от 0,3 Бар. Первоначально были созданы системы высокого давления, так как вода подавалась на дачные участки от водонапорных башен сельских районов. Кроме того, известны случаи подачи воды под давлением из городских и областных центров.
Системы с высоким давлением отличаются такими преимуществами, как стабильность в работе, создание необходимого напора воды для душа, умывальников, задействование различных фильтров. Однако такая система требует применения отдельных насосов для поддержания высокого давления. Дачные участки в кооперативах относятся к последней ступени обеспечения электроэнергией и часто там отключают электроэнергию. Отключение особенно часто происходят в самые жаркие дни, самые холодные и в грозу. При этом отключается и система подачи воды, что очень неудобно и создает проблемы жителям. Кроме того, в таких системах нужны большие мощности водонагревателей, не менее 3,5 – 5,5 кВт. Учитывая другие потребители, например, электрические плиты, общее потребление электроэнергией превышает 6 кВт, что часто не выдерживают автоматы. Вот вам и проблема!
Простые системы с накопительной емкостью с водой известны очень и очень давно, но их применение ограничивается возможностями применения проточных нагревателей, которые в большинстве своем работают при давлении от 0,7 до 5 Бар. Для таких водонагревателей накопители воды должны устанавливаться на высоту до от 7 до 50 метров, что в большинстве случаев невыполнимо.
Забегая вперед, констатируем, что автор этой книги, Александр Матанцев, кандидат технических наук и изобретатель, создал новую простую схему подачи воды, обеспечивающую при использовании широко распространенных проточных водонагревателей с минимальной настройкой и дополнительного поплавкового водного выключателя в накопительной емкости, и обеспечил многолетнюю работу дачи с моментальным нагревом воды при минимальном давлении. Автор не патентовал новое схемное решение водоснабжения дачного дома в связи с его простотой, но приоритет принадлежит ему, кандидату технических наук и изобретателю Матанцеву Александру Николаевичу.
Однако, давайте точно вычислим необходимую высоту размещения накопительных емкостей с водой для возможного создания давления в системе.
Давление в жидкости одинаково передается во всех направлениях. Так звучит основной закон гидравлики и гидростатики, который открыл французский ученый Блез Паскаль. А действует на жидкость в основном обычная сила тяжести. Имя Паскаля носят единица измерения давления (1 Па) [1].
В жидкостях есть относительная свобода для небольшого движения. Поэтому молекулы газа или любой жидкости могут передать давление в любом направлении. И под действием силы тяжести вода просто растекается в разные стороны, если ее движение не ограничивается стенками сосуда.
Если жидкость находится в покое, то внутри нее полностью отсутствуют касательные и растягивающие силы. Это значит, что давление столба воды направлено строго по внутренней нормали к основанию. То есть, какой бы формы не использовался бы сосуд, давление внутри него всегда будет действовать только под углом в 90 градусов относительно бортов емкости [2, 3].
В реальных условиях жидкости всегда ограничены какими-либо стенками (бака, сосуда), то существует зависимость давления воды от высоты столба. То есть важно, на каком расстоянии находится поверхность жидкости от точки основания, на которую направлена сила.
За единицу измерения давления в жидкости принят 1 мм водяного столба. Он равен 9,8 Па (Н/м²). А на практике давление в воде измеряют в килограмм-силе на квадратный сантиметр (кгс/см²). И в этом случае единица называется одной атмосферой (1 атм). Метр водяного столба будет насчитывать 0,1 атм.
Чтобы точно рассчитать давление жидкости (P) на определенную площадь, необходимо воспользоваться формулой:
P = p × h × g (1)
Для этого нужно знать плотность жидкости (p), высоту столба (h) и скорость свободного падения (g).
Плотность