Agregat podnoszący Grundfos Multilift jest elastycznym rozwiązaniem w przypadku problemów z zarządzaniem ściekami przy rozbudowie lub zmianie przeznaczenia budynków i dla budynków nowych. Urządzenie jest łatwe w instalacji i konserwacji, a jego konstrukcja pozwala na długoletnią bezproblemową i bezpieczną eksploatację – zapewniając m.in. ochronę przed cofką.

Tradycyjna kanalizacja grawitacyjna może być bardzo kosztowna, wrażliwa na cofkę i trudna do realizacji – szczególnie przy modernizacjach budynków. Inwestycja tego typu wymaga przemieszczania dużych ilości gruntu, instalacji pionów i przekładania rur kanalizacyjnych, przebijania otworów przez betonowe stropy i podłogi. Agregaty podnoszące, jak np. Grundfos Multilift, są w takich sytuacjach dużo bardziej elastycznym rozwiązaniem, znacznie upraszczając i zmniejszając zakres robót. Artykuł przedstawia techniczne zalety agregatów podnoszących, omawia sposoby łączenia systemów ciśnieniowych z grawitacyjnymi systemami kanalizacyjnymi w budynkach użyteczności publicznej i zawiera kilka wskazówek dotyczących wymiarowania.

Rys. 1. Tradycyjne rozwiązanie grawitacyjne z głęboko położonymi rurami kanalizacyjnymi

Rys. 2. Rozwiązanie z agregatem odprowadzającym ścieki do kolektora kanalizacji sanitarnej na poziomie terenu. Agregat podnoszący można umieścić na najniższym poziomie piwnicy lub poniżej tego poziomu

Przykład

Odprowadzanie ścieków z jednego lub kilku poziomów piwnicznych do grawitacyjnego kolektora ściekowego.

Rozwiązanie tradycyjne
Instalacja głębokiej studzienki pompowej poza budynkiem lub niedostępnych, grawitacyjnych rur kanalizacyjnych pod betonową płytą piwnicy (rys. 1). Układanie rur pod budynkiem i wokół budynku wymaga dużego zakresu robót ziemnych.

Nowe rozwiązanie
Agregat podnoszący Multilift umieszczony w budynku odbiera wszystkie ścieki generowane poniżej poziomu terenu i zabezpiecza budynek przed cofką. Rura tłocząca powinna być poprowadzona ponad maksymalny poziom cofki, który zazwyczaj odpowiada poziomowi terenu. Dzięki temu zapewniającemu 100% bezpieczeństwa rozwiązaniu, w razie powodzi ewakuacja budynku nie będzie konieczna, ponieważ Multilift będzie nieprzerwanie pompował ścieki do zalanego kolektora ściekowego. Ścieki generowane powyżej poziomu terenu (maksymalnego poziomu cofki) są odprowadzane grawitacyjnie bezpośrednio do kolektora ściekowego (rys. 2).

Rys. 3. Nowe agregaty podnoszące Multilift firmy Grundfos są łatwe w instalacji, posiadają udoskonalony czujnik poziomu, inteligentny pulpit sterujący i zbiornik o specjalnej konstrukcji

Właściwości

Agregaty podnoszące do ścieków Grundfos Multilift zapewniają istotne korzyści przy zastosowaniach w różnych typach budynków (zarówno nowych jak i modernizowanych). Jednym z najważniejszych czynników jest łatwość ich instalacji, która pomaga redukować koszty. Przykładem może być przekształcenie sklepu w restaurację z urządzeniami sanitarnymi w piwnicy. Tu agregat podnoszący będzie odbierał ścieki ze wszystkich nowych urządzeń sanitarnych zainstalowanych poniżej poziomu terenu i pompował je do istniejącej grawitacyjnej rury kanalizacyjnej w stropie piwnicy. Pozwala to oszczędzić koszty przebijania betonowego stropu piwnicy lub wykonywania wykopu dla studzienki poza budynkiem.

Rys. 4. Nierównomierność dopływu ścieków do agregatu w ciągu doby

Wielkości zbiorników i charakterystyki pomp w urządzeniach Multilift można dobierać odpowiednio do każdego obiektu. Agregaty są przeznaczone do instalacji w budynkach i są dostarczane w stanie gotowym do eksploatacji, z przyłączonym sterownikiem, co znacząco ułatwia instalację. Montaż obejmuje tylko kilka kroków: ustawienie agregatu, przyłączenie rury dopływowej i rury tłocznej, zamontowanie sterownika na ścianie. Po wykonaniu tych czynności instalacja jest gotowa.
Agregat podnoszący działa całkowicie automatycznie i włącza się, kiedy ścieki osiągają określony poziom w zbiorniku. W przypadku jednostek z dwoma pompami – zalecanych do wszystkich budynków użyteczności publicznej – sterownik zapewnia naprzemienną pracę pomp, a także niezawodne odprowadzanie ścieków nawet wtedy, kiedy jedna z pomp wymaga obsługi serwisowej.
Same urządzenia, jak i wszystkie ich przyłącza są mocne i wodoszczelne, co zapobiega wyciekom. Solidne zbiorniki są odlewane w całości z odpornego na działanie ścieków polietylenu, a rura odpowietrzająca jest przyłączona do układu kanalizacyjnego w budynku, aby całkowicie wyeliminować nieprzyjemne zapachy.
Obecna od niedawna na rynku kolejna generacja agregatów podnoszących Multilift oferuje wiele nowych funkcji, które zwiększają niezawodność i sprawiają, że instalacja, obsługa serwisowa i konserwacja są jeszcze łatwiejsze. Ze zbiornikami o pojemnościach od 44 do 1350 l i mocami od 1,5 do 2 x 10 kW typoszereg Mulitilift pozwala zapewnić odwadnianie niemal każdego budynku – od małych domów jednorodzinnych do dużych obiektów użyteczności publicznej.

Rys. 5. Wymiarowanie rury tłocznej. Należy uwzględnić tylko te odcinki rury tłocznej, przez które ścieki nie będą płynąć grawitacyjnie

Wymiarowanie agregatów

Przy wymiarowaniu agregatu podnoszącego określa się natężenie przepływu ścieków, wielkość rury tłocznej i punkt pracy. Poniżej krok po kroku przedstawiono sposób przeprowadzenia obliczeń.

Najpierw należy ustalić ilość ścieków, które będzie odprowadzał agregat. Międzynarodowa norma EN 12056-2 zawiera tabelę i wzór, które pomagają ustalić objętość ścieków generowanych przez zainstalowane w budynku urządzenia sanitarne. Obciążenie ściekami nie jest stałe i zmienia się w ciągu dnia. Należy pamiętać, że system odprowadzania ścieków musi być w stanie radzić sobie z obciążeniami szczytowymi. Tabela z normy EN 12056-2 uwzględnia obciążenia szczytowe. Najpierw należy obliczyć sumę objętości ze wszystkich jednostek generujących ścieki (DU) według tabeli 1, a następnie podstawić tę sumę do wzoru:

gdzie:
Qww – natężenie przepływu ścieków (l/s),
K – współczynnik częstości (zależy od przeznaczenia budynku)
SDU – suma odpływów jednostkowych
Współczynnik częstości K można ustalić na podstawie tabeli 2. Współczynnik częstości K i objętość ścieków służą do określenia natężenia przepływu ścieków Qww dopływających do agregatu i wymagających wypompowania.

Drugi krok to wymiarowanie rury tłocznej. Potrzebna jest do tego znajomość długości, wysokości i wymiarów rury tłocznej. Rysunek 5 przedstawia korelacje. Należy uwzględnić tylko te odcinki rury tłocznej, przez które ścieki nie będą płynąć grawitacyjnie. Trzeba także zwrócić uwagę na stratę tarcia, która maleje o 2/3 przy każdym zwiększeniu średnicy rury, co oznacza, że przejście do większej rury daje w efekcie oszczędności eksploatacyjne. Dla zachowania efektu samooczyszczania się rury tłocznej ścieki muszą płynąć z prędkością co najmniej 0,7 m/s.
Trzecim krokiem jest ustalenie punktu pracy. Obliczeniowe natężenie przepływu ścieków Qww, wymiary rury tłocznej, długość i wysokość geodezyjna wyznaczają tzw. charakterystykę rury (krzywa 1 na wykresie – rys. 6). Programy komputerowe, jak Grundfos WebCAPS, automatycznie obliczają charakterystykę rury w oparciu o powyższe parametry i wskazują najlepszą pompę dla danego zadania. Na wykresie urządzenie charakteryzuje krzywa 2. Punkt pracy znajduje się w miejscu przecięcia się charakterystyki pompy (2) z charakterystyką rury (1). Wydajność agregatu w tym punkcie zawsze musi być równa lub wyższa od obliczeniowego natężenia przepływu ścieków Qww.

Rys. 6. Sposób określania punktu pracy

Obliczanie objętości zbiornika

Objętość zbiornika agregatu podnoszącego jest ograniczona, a silniki na zewnątrz zbiornika są zaprojektowane na pracę przerywaną, ponieważ nie są zanurzone w chłodzącym medium – to także należy uwzględnić. Efektywna objętość zbiornika między poziomami załączania i wyłączania (Ve) i czas pracy pompy w trybie przerywanym wpływają na wielkość pompy. Jeżeli czas pracy pompy w trybie S3 50% wynosi 1 minutę, to znaczy, że pompa jest zaprojektowana na 60 załączeń/wyłączeń na godzinę i 30 sekund pracy, po których następuje 30 sekund przerwy. Analogicznie czas pracy pompy przez 1 minutę w trybie S3 30% oznacza 60 załączeń/wyłączeń na godzinę i 18 sekund pracy, po których następują 42 sekundy przerwy. Uwaga: rzeczywiste wartości robocze są zazwyczaj niższe od teoretycznych wartości obliczeniowych. W zakumulowanym czasie pracy w ciągu godziny pompa musi być w stanie wypompować godzinową objętość ścieków generowanych przez system. Prawidłowe obliczenie objętości zbiornika jest konieczne, aby uniknąć przewymiarowania lub zatrzymywania agregatu przez wyłącznik termiczny wskutek nadmiernej częstotliwości załączeń/wyłączeń pompy. Minimalną wymaganą objętość zbiornika Ve można obliczyć następująco:

gdzie:
Qp – wydajność pompy w punkcie pracy (m³/h),
Z (1/h) – liczba załączeń pompy na godzinę
Objętość zbiornika powinna odpowiadać natężeniu przepływu ścieków i charakterystyce pompy. Unikając przewymiarowanych zbiorników można maksymalnie skrócić czas przebywania ścieków w zbiornikach i przez to ograniczyć ich gnicie.

Rys. 7. Wydajność agregatu dwupompowego nie równa się sumie wydajności pomp

Agregaty dwupompowe

Wydajność agregatu dwupompowego nie równa się sumie wydajności pomp – każda z pomp musi być w stanie odpompowywać szczytowy napływ ścieków, aby gwarantować 100% bezpieczeństwa w razie awarii drugiej pompy. Przy wymiarowaniu, równoległą pracę pomp należy uwzględniać tylko dla sytuacji ekstremalnych, takich jak szczytowe obciążenia. Praca równoległa nie podwaja wydajności agregatu, ponieważ wyższy przepływ znacząco zwiększa stratę tarcia w rurze tłocznej (rys. 7).

Narzędzia do wymiarowania

Firma Grundfos aktualnie opracowuje narzędzie do obliczania i wymiarowania przeznaczone specjalnie dla agregatów podnoszących Multilift. Do czasu jego udostępnienia można, w oparciu o kilka przedstawionych powyżej podstawowych zasad, prawidłowo wymiarować agregaty podnoszące, zapewniając oszczędności w zakresie zarządzania ściekami zarówno w budynkach modernizowanych lub rozbudowywanych, jak i w obiektach nowych.

Opracowano na podstawie
materiałów firmy Grundfos