KURZUS: Különleges ellátási rendszerek
MODUL: A vízellátás rendszere
3. lecke: A víz szállítása és elosztása
Cél: A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a víz szállításának és elosztásának sajátosságait, a fő topológiákat és szerkezeti elemeket, valamint a hálózati veszteség problémakörét és a vízellátási rendszerre gyakorolt hatásait | |||
Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes: | |||
| |||
Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége. | |||
Kulcsfogalmak: Topológia, hálózati veszteség, igény vezérelt szabályozás | |||
Tananyag | |||
Jegyezze meg a jellemző vízelosztási rendszereket topológiájuk alapján! | |||
A vízelosztó rendszer tulajdonképpen nem más, mint a szállító (vízvezetékek, szivattyúk), tározó (víztartály, medence, víztorony) és szabályozó elemek (szelepek) segítségével, a források és a fogyasztók között létesített kapcsolat. Fontos szerelvényezési feladat a hálózat szakaszos leürítésének biztosítása és kiemelt, magas pontokon a légtelenítés-, és levegőbeszívás biztosítása. | |||
A víz nem transzformálható, nem összenyomható - a hálózat kiterjedését a megfelelő kitermelés, forrás elérése és a szállítási, elosztási, raktározási infrastruktúra kiépítésének és üzemeltetésének paraméterei határozzák meg. A nagyobb rendszer létesítési költsége természetesen magasabb, de a tartalékképzésnek köszönhetően az ellátásbiztonság is nagyobb (Ostfeld, 2001). | |||
2.3. A Ábra: Elosztó-hálózati struktúrák (Cembrano et al, 2000. alapján): | |||
| |||
| |||
| |||
| |||
Jegyzetfüzetébe gyűjtse ki a hálózati veszteségek okait és fajtáit! | |||
A vízelosztási rendszer jellemzőinek vizsgálata kapcsán indokolt kitérnünk a hálózati veszteségek kérdésére. Ennek a veszteségnek az egyik fő forrását a vezeték-meghibásodások, szivárgások, és a felderítésükig tartó hosszú idő jelentik. A csővezeték-hibák oka sok esetben a hálózatban előálló nyomáslengés okozta mechanikai igénybevétel, ami rendkívüli mértékben károsíthatja a csővezeték anyagát vagy a szigetelés tömörségét. A vízhálózati nyomás alacsony értéken tartása hasznos mind a hálózat szolgáltatói, mind fogyasztói oldalán, utóbbi esetben az alacsonyabb vízfogyasztás elősegítője is lehet, a csaptelepek kifolyóin érvényesülő kisebb "hajtóerő". A hálózati vízveszteségeket meghatározó, főleg műszaki tényezők (csőcsatlakozások vízzárósága, vezeték kora, nyomásingadozások stb.) mellett német szakemberek kb. 800 vízellátó üzem tapasztalatai alapján a talajtípust is meghatározónak ítélik (EMM, 2013). A hálózati veszteség, vagyis a közüzemi vízvezeték hálózat veszteségei és mérési hibából eredő veszteségek meg kell említenünk a szolgáltatási veszteséget, vagyis a szolgáltatási célú vízfelhasználások vízigényét (ennek példája a csőhálózat öblítése). | |||
A fenntarthatóság érdekében csökkentett vízfogyasztásnál potenciális vízmegtakarítást jelenthet a hálózati vízveszteség mérséklése, tekintve, hogy a kitermelt víz jelentős hányada nem jut el a fogyasztókhoz, illetve nem kerül részükre kiszámlázásra. A hálózati vízveszteség értéke Magyarországon 2010-ben 19,6% volt. | |||
Ez a veszteség az 1980-as évek elejétől növekedett meg, amire magyarázatot jelenthet az a tény, hogy a vezetékhálózat számottevő része az 1950-es években került kiépítésre, és a csővezetékek meghibásodási aránya a Herz eloszlás alapján 30 év után kezd rohamosan nőni (Papp, 2007). | |||
| |||
Ezzel az értékkel Európa középmezőnyében helyezkedünk el. A vízellátó hálózatokban kialakuló szivárgások miatt egész bolygónk viszonylatában naponta 45 millió m3 vizet veszítünk el - ez hozzávetőlegesen 200 millió ember vízigényét tudná fedezni (Világbank 2006-os adat). | |||
A nagy vagyoni értéket képviselő vízellátási hálózatban meghibásodott vagy elavult csővezetékeket a szakemberek célszerűen új, hosszú élettartamú elemekre cserélik, a megújulás azonban rendkívül lassú, mindeközben változatlanul jelentősek a hálózati veszteségek. | |||
Az igény-vezérelt szabályozás a hálózati veszteségek csökkentése szempontjából is rendkívül előnyös, az alacsonyabb terhelésű éjszakai időszakokban ugyanis azonos nyomás mellett a veszteségek lényegesen nagyobbak (lásd a 2.3.C Ábrán). | |||
| |||
A romániai Ploiesti városában, tíz évnyi rekonstrukciós munka eredményeként első lépcsőben - a szivattyúk cseréjének köszönhetően - 50%-ról 30%-ra csökkentek a hálózati veszteségek, majd az igény-vezérelt szabályozás megvalósításával további 7%-os veszteség-csökkenést értek el (a szabályozási célérték változtatásának hatását lásd a 2.3.D Ábrán zöld színnel jelzett profilokon). | |||
| |||
A hálózati elemek minden városi vízellátási rendszerben rendkívül magas vagyoni értéket képviselnek. Karbantartásuk és felújításuk éppen ezért különösen gondos tervezést igényel (amit praktikusan a fenti példa szerint érdemes a szivattyú-telepek rekonstrukciójával kezdeni). Mindeközben az átalakítások során egyszerre kell biztosítani a megfelelő vízminőséget, a gazdasági érték megóvását, a veszteségek csökkentését, a megbízhatóság növelését (Engelhardt et al, 2000). | |||
A tudományos szakirodalom sok irányból közelít az elosztási infrastruktúra hatékonyabb használatának kérdéséhez, számos törekvés irányul például a csúcsidőszak hálózati terhelésének csökkentésében új típusú, a hálózaton elosztott tárolók bevezetésére (Burn et al, 2002). Ezen a módon a hálózati vagyon igen jelentős részét képviselő csőhálózat karbantartása és felújítása során jelentős infrastrukturális költségek takaríthatók meg. | |||
A vízelosztási rendszerekben egyre fontosabb szerepet játszanak a változtatható fordulatszám-tömegáram viszonyok között fokozatmentes szabályozással működtethető frekvenciaváltós szivattyús hajtások. Előnyük, hogy alkalmasan választott (változtatható) nyomás-szabályozási célérték esetén képesek a változó fogyasztói igények mellett is megfelelő mennyiségi (m3) és minőségi (bar, kPa) paramétereket biztosítani az adott hálózatrész vételezési pontjain. | |||
Ezzel a módszerrel tároló elemeket, víztornyokat lehet kiváltani, melyeket korábban adott övezetben a megbízható nyomástartás érdekében létesítettek. Így a vízellátás rendszere, mint vezeték-logisztikai infrastruktúra az ellátási láncnak ebben a szakaszában a változó igényeket a szállított mennyiség dinamikus változtatásával biztosítja. Ezzel a korábban tisztán egyensúly-tartó készleteket (PI) tartalmazó rendszerben új agilis elem, változtatható teljesítménnyel működő szállító eszköz jelenik meg (PC). | |||
Nyilvánvalóan egy frekvenciaváltós szivattyú hajtás megjelenése nem jár együtt víztornyok lebontásával, megszűntetésével. Rendkívül fontos azonban az elérhető infrastrukturális megtakarítás, hiszen lakóövezetek bővítésekor, adott esetben egy-egy üzemzavar esetén is egy ilyen hajtásnak számos előnye jól alkalmazható. A változó tömegáramok a szállító- és elosztó-rendszer több pontján sikerrel használhatók a pangó szakaszok felszámolására, valamint az igény-vezérelt nyomásviszonyoknak köszönhetően a hálózati veszteségek csökkentésére. | |||
Olvassa el a "Győr vízellátó hálózata" című olvasmányt, s a szöveg alapján adja meg Győr városának elosztási topológiáját! | |||
Győr vízellátó hálózata - Olvasmány | |||
A győri vízellátó hálózat a beépített területen teljes, minden utcában üzemel vízvezeték. | |||
A városi hálózat alapvetően körvezetékes módon épült ki, ezzel jó minőségű és biztonságos ivóvíz, és a keresztmetszeti túlméretezésnek köszönhetően kitűnő adottságú tüzivíz ellátást tudnak szolgáltatni (elsősorban ez volt a keresztmetszeti túlméretezés célja). | |||
A külterületek felé kifutó utcáknál található néhány olyan ágvezeték is, amelyekben pangó vizes állapotok alakulhatnak ki, valamint a rekonstrukciós munkáknál és a csőtöréseknél sok ingatlan maradhat vízellátás nélkül. Több, a város szélén lévő településrész csak egy-egy kis átmérőjű betápláló vezetékkel van a nagy hálózati rendszerhez kapcsolva, amely a kettős betáplálás hiányában nem ad megfelelő biztonságú és színvonalú ellátást. | |||
A vízellátó hálózat anyaga nem homogén, a vezetékek építésének idejétől függően más-más anyagú vezetékekből áll. A régi építésű belvárosi részeken még nagyon gyakoriak az igen jelentős korú öntöttvas vezetékek, ezek mindenképpen cserére szorulnak. A leggyakoribb vezetékanyag az azbesztcement, a hálózat legnagyobb része, és főleg a nagyméretű gerincvezetékek ebből épültek. Az újabban épített vezetékek már a korszerű műanyag csövekből épültek meg. | |||
Néhány helyen lokálisan jelentkező, elsősorban a vezetékek elhasználódásából eredő üzemzavarok lépnek fel - ennek elsődleges oka, hogy a hiba bekövetkezésének valószínűsége az idősebb vezetékeken nagyobb. | |||
A folyamatos hálózatrekonstrukció keretében mind ezek a hibák, mind a vízminőség romlásából eredő zavarok kiküszöbölhetők. |
Önellenőrző kérdések | |||||||||||||||
1. Válassza ki az egyes képekhez tartozó vízelosztási topológiák helyes megnevezését! 1. Fa topológia 2. Háló (körvezetékes) topológia 3. Kaszkád topológia 4. Csillag topológia
![]() | |||||||||||||||
2. Válassza ki a felsorolásból az igaz állításokat!
![]() | |||||||||||||||
3. Válassza ki a listából a frekvenciaváltós szivattyúk alkalmazásának előnyeit!
![]() |