Система горячего и холодного самотечного ("безнапорного") водоснабжения дома, бани и т. д

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Полностью с Вами согласен. Рад за Вас, что у вас такие роскошные деревья. Прекрасное наследие! Родительские? Бесспорно их надо беречь. Я тоже не отношусь к фанатам огородникам. А лесные деревья мы высаживаем сами на своём участке. Им ещё расти и расти.

Вы не подумайте что я Вас уговариваю. Если есть сеть, вопросы автономности, экологии Вас не очень интересуют, то погружных насосов на AC 220V пруд пруди. В комплекте с датчиками уровня. К моему дому вообще никакие коммуникации не подходят.

Тогда уж не забудьте добавить цену инфраструктуры и загубленной экологии при подаче этой стационарной электроэнергии. Достаточно узнать у энергокомпании, к примеру, во что обойдется подводка на пару сотен метров. На эту же чашку весов можно добавить, что в наших сельских районах каждую весну/зиму/осень сотни домохозяйств совершенно стабильно остаются без электроэнергии в результате гроз, ветров и прочих "капризов" погоды. А с каждым годом погода всё капризнее. И цены на электроэнергию растут только вверх. К примеру, сейчас нам "гарантируют" очередное повышение на 20-40%. Так что свой выбор в пользу тех или иных решений каждый делает сам.

Ну, в современном мире основанном на потребительской экономике, все вещи должны ломаться немедля после гарантийного срока. Иначе экономика пострадает, заводы остановятся, люди без зарплат, на что ж они тогда новое взамен поломанного и немодного старого тратится будут?

Так что никакой новости тут нет. И к этому приспосабливаться как-то придется. Например, у меня на такой случай в запасе лежит дешовый погружной насос на 220V. Который включается в эту же систему с датчиками и работает от бензогенератора. Хотел бы ещё и ручную помпу, которой можно было бы поднять воду в бак, но пока не нашёл ничего подходящего. Ну и в случае отказа всего - у меня колодец, а не спица. Можно и ведрами набрать. Чай не в городе. Там отказ электричества: ни воды, ни тепла, ни света. И главное - от твоих личных знаний и умений ничего не зависит.

Так потребности надо снижать. А источники энергии деверсифицировать. У меня в дополнение к PV стоит и ветрогенератор небольшой. Планирую добавить и термогенератор, от отопления. И от БГ при включении все заряжается. Что-то да подаст энергию, надеюсь.

Для этой цели угол наклона ската крыши у меня 52 град, ориентированный строго на юг. Снег не очень задержаться может. Остатки солнце растопит и сдуют ветра. А PV ориентированные на заходящее солнце и вовсе стоят вертикально, да ещё под свесом крыши. Им снег не страшен.

 

Доброго времени суток!
Наконец-то появилось время написать в продолжение темы.

Выкладываю фото того, что удалось собрать к настоящему времени:
Шкаф управления (на фото ПУИ, сигнальные лампы работы насоса, ТЭН, аварии и режима работы; Индикатор и задатчик температурного режима работы; приборы вольтметр и амперметр; выключатель питания, переключатели режимов, кнопка/индикатор работа пуск/стоп). Пока не все получилось обозначить...

Шкаф управления (ПЛК, блок питания, промежуточные реле, предохранитель, автоматические и диф. выключатели, внизу - делитель, твердотельное реле, контактор электромагнитный). Бак для горячей воды 120 литров. Смонтированы ТЭНы, датчики уровня и температуры. Пока только наживлен на каркас.

Нужно сказать, что система в целом, в процессе изготовления претерпела изменения, относительно первоначального ТЗ. Сокращен функционал АСУ, гидравлическая схема немного упрощена.

Общее описание АСУ.
Автоматизированная система управления (АСУ) реализована на основе двух электронных устройств: программируемого логического контроллера (ПЛК) и измерителя-регистратора (ИР) с панелью индикации и задания температуры.
Электротехнические и электронные промышленные компоненты (АСУ) размещены в металлическом шкафу (размеры 400х300х210мм), лицевая стенка-дверца которого является панелью управления и индикации (ПУИ).
ПЛК управляет исполнительными устройствами (подающим насосом, электромагнитными клапанами, трубчатыми электронагревателями), элементами световой (светодиодные индикаторы) и звуковой (сирена) сигнализации согласно заложенному алгоритму опираясь на порядок обработки сигналов от ИР, термометра сопротивления и датчиков уровня, коммутационных устройств (кнопок и переключателей включенных в цепи ПУИ). ПЛК реализует функции автоматического контроля наличия воды в баках, нагревания и слива воды, санитарной обработки баков.
ИР управляет нагреванием и поддержанием температуры воды. С помощью ИР реализуются функции задания температурных режимов работы системы водоподготовки, регистрация, корректировка, масштабирование, фильтрация и преобразование электрического сигнала термометра сопротивления в значения температуры и управления передачей дискретных и аналоговых сигналов на ПЛК.

Основные функции АСУ:
1. Плавное прогревание ТЭНов для защиты от теплового удара, продление срока службы и повышения электробезопасности. Данная функция реализована на базе алгоритма системы импульсно-фазового управления ключом твердотельного реле и обеспечивается плавным (около 4 минут) повышением тока и напряжения в начальный момент времени включения (пропорциональным температурному линейному расширению, с учетом роста значения сопротивления нихромовой нити ТЭН с ростом температуры) и плавным (около 2 минут) снижением при выключении.
2. Привязка периода наибольшего потребления электроэнергии к минимальному тарифу оплаты. Функция реализована на основе установки режима работы относительного времени действия ночного тариф, задаваемого пользователем.
3. Периодическая автоматическая санитарная обработка. Функция основана на основе повышения температуры в баках до 95С.
4. Автоматическое поддержание наличия воды в баках. Функция реализована на основе двухпозиционного регулирования дополненного статистическим анализом кинетики разбора воды в течение нескольких суток (задается пользователем или автоматически по итогу суток).
5. Защита от аварийного (не инициированного пользователем) опустошения и переполнения баков. Функция реализована на дублировании работы датчиков уровня и особенностях конструкции гидравлической системы.
6. Защита от работы ТЭНов без воды. Функция реализована на основе конструкции гидравлической системы, дублировании работы датчиков нижнего уровня и по интенсивности роста значения сопротивления нихромовой нити ТЭН.

Пока все что успел... Позже выложу нормальный вариант описания.

 

@Seroks2282, в такой сложной системе чувствуется профессионализм. Желаю успеха!

 

Да!... Система в устройстве сложна... Не понятно как сделано, но привлекает простота функционала. Насколько я поняла, пользователю делать вообще ничего не надо, только электричество подключи в достаточном количестве.

 

Доброго времени суток!

Выкладываю "паспорт" на систему.
Осталось подвести итоги по смете (выложу расчет чуть позже), доделать и будем готовить запуск системы).

 

Делать надо, но не много...

Порядок работы пользователя с системой.
Зимой. Приехал, задействовал отопление помещения, дождался плюсовой температуры и включил питание системы, если режим работы был установлен ранее, просто нажал на кнопку пуск, если нет, то выбрал режим и пуск. Кстати, Друг мой, даже плюса не ждет, включает при -5 - 10С. Пользуемся водой сначала мин 30 только холодной, а потом и горячей… Собрались уезжать, нажали на кнопку стоп, выбрали слив и пуск, открыли краны в водоразборных точках и поехали домой. Система сама отключится через 30 мин, либо вырубаем сами сразу.

Летом. Все тоже самое, только переключаем режим на байпас без обратного клапана, чтобы насос не гонял по трубе лишний раз, и все.

 

Пока по крупному.

Все приобретено в Москве.

1. Лист 12Х18Н10Т (пр-во Челябинск) 1000х2000х1,5мм в кол-ве 3-х штук (остался цельный отход стоимостью в 2010 руб и резанная мелочевка) и того 9366 руб. реализовано в баках.

2. Труба бесшовная т/д 12Х18Н10Т (пр-во Челябинск) 1000х34х4мм в кол-ве 1 шт (остался отход около 300мм) и того реализовано в штуцерах 643 руб.

3. Токарные работы за 10 штуцеров длинной 50мм с резьбой 1 дюйм – 500руб.

4. Сварочные работы баки (около 20 м. п. шва) – 15000руб.

5. Шкаф управления с датчиками (на круг) 13660руб

6. ТЭН 3 шт. – 680руб.

7. Каркас стальной вместе с материалом 1000 руб.

Итого система по материалам и сторонним работам (без учета сварки ПП труб и др. работ на участке): 40 849 руб. В общем с трубами, фитингами и пр. выйдет около 45т.р.

 

Данный вопрос находился на заднем плане, однако сейчас стал более чем актуален.

Чем и как выполнить утепление баков?

Рассматривались варианты:

1. Многослойная панель из рулонных материалов (пробки и алюминиевой фольги) и пенополиуретановой монтажной пены. Пробка обладает отличным от других аналогичных материалов высокой теплоемкостью (1,8кДж/кг*К) и минимальной теплопроводностью (0,045Вт/м*К). Для создания границ раздела и в качестве экрана – алюминиевая фольга.

Толщина листа пробки 3мм, толщина фольги 100мкм. Толщина панели с учетом клеевых соединений 33 - 34мм (клей тоже пока вопрос, может быть латексно-акриловый, нужен не газящий и быстросохнущий со средней вязкостью, чтобы не успевал пропитывать пробку). Затем вырезка по лекалу и монтаж на баки с помощью клея на подготовленную поверхность с жидкой теплоизоляцией типа «Корунд» или «Броня». И в конце заливка пеной 100мм вместе с подводными металлическими штуцерами.

2. Просто все залить пенополиуретановой монтажной пеной.

В первом случае, все сложно, но можно надежно и точно выполнить изоляцию панелью, не опасаясь за скопление конденсата.

Во втором случае, просто, но как поведет себя пена при контакте с металлом бака горячей воды, да и холодной тоже?

 

А может просто утеплить стенки пенофолом (можно в несколько слоёв), а углы заклеить липкой металлической лентой? Работы на час, не более. Да, если температура воды будет под 100 градусов, то первый слой надо сделать более стойким к температуре, например, из базальтина.

 

@unkas, Предполагаю, что между пенофолом и металлической стенкой бака будет скапливаться конденсат (вода поступает с температурой ниже окр. среды в среднем на 15С), поэтому хотелось бы приклеить утеплитель...

 

Попробовать приклеить конечно можно, но будет ли держаться приклеенный материал-это вопрос? Думаю, что стенки вашего бака в процессе заполнения-опорожнения будут сильно прогибаться. А если будет появляться конденсат, то по теории, чтобы его не было, можно будет сверху добавить ещё слой пенофола или другого утеплителя.

 

Честно говоря, описанная система вызывает двойственное ощущение. IMHO, в любой автоматизированной системе есть как бы граница, эффективное соотношение между степенью автоматизации, затратами на нее, её обслуживание, её надежностью. И в данном случае тут, по-моему мнению что-то не так.

Разумеется, автор затратил немало труда на её изготовление. Но, мне представляется, что определяющим здесь является скорее желание поавтоматизировать вообще, а не здравый рационализм, IMHO.

Ести так уж хочется автоматизировать вообще всё, что даже для ТЭНов выполняется плавный режим (не вполне понятно зачем, учитывая что это активное сопротивление, а не реактивное?), то возникают вопросы которые могут выглядеть хм. издевательскими - а электромоторчики для откручивая крышек сифонов тоже предусмотрены? А как откачивается вода из гидрозатвора унитаза?

Если такой автоматизации нет, то кнопка автоматического слива на зиму фактически провоцирует повреждение этих узлов при морозах. Здесь полуавтоматическая автоматизация гораздо лучше, чем такие "дырки" в системе претендующей на полную автоматизацию.

Кроме этого во "взрослых системах" (раз уж захотелось такое делать) недостаточно подать сигнал на исполнительный орган. Нужно контролировать сработал ли этот орган. Например датчиком тока протекающего через ТЭН, клапан, э-двигатель.

Также не вполне понятно: есть ли переливная магистраль для баков? Откажет автоматика, насос продолжит закачку и что? Потоп? Какого тира аварийный датчик? Он дублирован?

А предусмотрено что-то в случае протечки баков?

Кроме этого, лично меня, настораживает централизованное управление кучей независимых функций одним контроллером. Особенно в сельской местности. Распределенные, независимые цепи - надёжней.

Самодельно программируемые контроллеры в ответственных (а не вспомогательных) цепях меня тоже очень настораживают. А сдохнет он: где программа? есть ли бэкап, в каком количестве экземпляров? Есть ли резервный контроллер? Если автор попал в больницу (не дай бог), а он не работает, как будут жить семья? Кто сможет отремонтировать?

У меня при достаточно прилично сделанной автоматике (IMHO, разумеется), простой и надёжной было весьма приличное затопление. Почему не сработали датчики верхнего уровня так и осталось загадкой, причину найти так и не удалось. А переливная магистраль тогда не была еще смонтирована. А сливная, нижнего поддона, не смогла сработать. Супруга случайно подвинула бухту со шлангом, он перегнулся и не дал выйти воде в слив. Повезло что хорошая пароизоляция не дала разрушить ГКЛ потолка. Вот так вот бывает...

Не понимаю рациональности этого "санитарного кипячения" холодной воды. Не лучше ли рассчитать нормальный оборот холодной воды, чтобы она не застаивалась излишне? Например, предусматривать не один бак для холодной воды, а несколько. Летом запасы воды нужны поменьше, зимой побольше. Кроме этого, будет легче выполнять профилактику бака если они одинаковы, включенны как сообщающиеся сосуды. Пока один моешь, другой работает. А мыть бак с ТЭНами несколько сложнее, чем без них.

Пока такие вот соображения лезут в голову по поводу этого устройства. Надеюсь, я не сильно испортил автору настроение этими критическими заметками. Может они помогут ему в лучшем продумывании его конструкции.

 

Доброго времени суток!
@lt654, Спасибо, Дорогой!

Это отчасти верно, но с целью поиска рациональной степени автоматизации, наряду с другим, и была создана эта тема. На этапе разработки мне было сложно выделить главное в этой системе, я не пользователь... Друг, для которого это делается, всю "дорогу" толкал меня на излишнюю автоматизацию, вплоть до датчиков тока на потребители, переливные байпасы с ЭМ-клапанами, дублирующие точки разбора для автоматического слива, и т. п.

Насчет нагрузки на ТЭН. Понятнее чем в написано об этом в теме и паспорте, написать не могу (https://www.forumhouse.ru/threads/195137/#post-5742524)...

Согласен, скорее всего, автоматический слив будет исключен.

Датчик тока на ТЭНы имеется.
Контроль исправности насоса и подающей магистрали выполнен по относительному времени включения насоса и срабатыванию датчиков нижнего (ДНУ) и верхнего (ДВУ) уровней. Т. е. после перехода ДНУ в состояние соответствующее опустошению бака (логическая "1") включается насос, при этом фиксируется фронт перехода из "0" в "1". С учетом известного времени наполнения (с небольшим запасом на потерю производительности с учетом ресурса), по мере наполнения фиксируется время перехода ДНУ из состояния "1" в "0". Если переход происходит в заданный интервал времени, то "ОК", если нет, то сигнал поступает на вход аварийного мультиплексора, который накапливает сигналы ошибок и на панели мигает желтая лампа "ВНИМАНИЕ". Далее по мере наполнения или с течением установленного времени отслеживается сигнал срабатывания ДВУ. Если в установленный интервал времени происходит его срабатывание (фиксируется верхний уровень), насос выключается, все "ОК" сигнализация гаснет. Если нет, то на вход аварийного мультиплексора поступает второй сигнал и система сигнализирует горящей красной и синей лампой "АВАРИЯ" "НАСОСА" и прерывисто включает зуммер. Работа системы останавливается.
Вероятность выхода из строя двух датчиков уровня и насоса одновременно очень мала.

Переливная магистраль есть. Диаметр прохода 26 мм (рассчитано исходя из производительности подачи воды).
Предусмотрен лоток из полипропилена, соединенный с переливной трубой. Сейчас в процессе изготовления.

Функций две. Автоматические наполнение баков водой и ее нагревание. Первой управляет ПЛК, а второй измеритель-регистратор посредством цепей ПЛК. Если бы не заморочки моего Друга на всякие защиты от протечки, удара током и сигналы всяких аварийных ситуаций, то можно было бы все реализовать на обычных реле...

Поэтому, параллельно делаю документацию (паспорт, инструкцию по эксплуатации и обслуживанию, инструкцию по ремонту), где в том числе будет описание программы и бэкап. К тому же, программу можно хранить в самом контроллере и перезалить его если что. А если он вышел из строя, то заменил его на такой же (кстати его можно взять и в запас, ценник 2900 руб.) и залил с ноута через автоприложение.

Дело в том, что бактерии размножаются и при обороте воды, особенно в зонах "ватерлинии" и над ней. Мыть само собой необходимо, но периодичность обслуживания за счет этого можно снизить, т. е. собственно трудоемкость обслуживания, а это комфорт. Хотя, учитывая известный мне опыт "дачников", насчет санитарной обработки труб и баков, никто не заморачивается, а зря...

Все по-существу! Еще раз СПАСИБО!

 

В дополнение, выкладываю гидравлическую схему с изменениями.

 

Вообще изначально эта тема создавалась с целью обсудить системы водоснабжения с улучшенной автономностью - которые могут работать какое то время при полном отсутствии электроэнергии. Собственно именно из за этого и появились "водонапорные башни" да еще и с горячей водой. А если проследить историю систем водоснабжения - то она как раз шла постепенно от открытых систем к закрытым - паровые насосы и водонапорные башни > дизельные насосы и аквафоры (безмембранные накопительные баки с пневмоподпором, не путать с рекламно-манагерским названием из телика) > электронасосы и мембранные накопительные баки. Каждая следующая ступень имела преимущества перед предыдущей. А тут в итоге мы возвратились обратно - к водонапорной башне с электронасосом - т. е. собрали недостатки с нескольких предыдущих систем - повышенные габариты, слабый напор, не позволяющий нормально пользоваться душевой лейкой, теплопотери, отсутствие автономности, сложная автоматизация... Неясно, к чему это все. Тот же самый насос, мембранный бак нужного объема, пара датчиков давления и напорный электробойлер. Не нужно ничего колхозить, запчасти заводского изготовления есть в наличии и легко доступны, они явно более надежны, чем сколхоженные на коленках. И система обладает пассивной безопасностью - если откажет датчик давления, не будет потопа, насос не сможет разорвать мембранный бак, даже в случае отказа термостата бойлера в ТЭН современных бойлеров встроен плавкий предохранитель от перегрева, который не может отказать благодаря своей простоте и предохранительный клапан на самом бойлере. Причем при необходимости эту систему тоже можно дополнить всякими фенечками типа электромагнитных клапанов слива на сифонах и т. п. Сам ушел в свое время от самотечки к напорной системе и ничуть не жалею об этом.