Алюминиевая купольная крыша для резервуара дождевой воды: расчётные случаи и объём применения прокладок
Создано 02.05
Алюминиевая купольная крыша для резервуара дождевой воды: расчётные нагрузки и объём прокладок
Алюминиевая купольная крыша для резервуара для сбора дождевой воды представляет собой жёсткое ограждение, опирающееся на стенку резервуара, проектируемое в соответствии с AWWA D108 для стенки и API 650 для резервуара, с учётом ветровых и снеговых нагрузок по ADM 2015 и ASCE 7-10. Она защищает собранную воду от листьев, птичьего помёта и солнечного света, снижает потери от испарения с открытой поверхности и устраняет загрязнение первичного стока, которое иначе создаёт нагрузку на систему водоподготовки. Купол крепится болтовым соединением с прокладкой и может быть снят для доступа внутрь резервуара. Алюминий устойчив в зоне переменного смачивания на уровне воды, поэтому внутреннее покрытие не требуется, и резервуар остаётся атмосферным оборудованием.
Собранная дождевая вода хранится в максимально дешёвой ёмкости, а затем предполагается, что после минимальной обработки она будет использоваться как технологическая вода, для орошения или в качестве питьевого водоснабжения. Проблема почти никогда не в самом резервуаре — она в годе листьев, веток, птичьего помёта и солнечного света, которые попадают через открытый верх между первым штормом и тем днём, когда кто-то решит его наполнить. Открытая крыша также нагревает воду и вызывает рост водорослей на поверхности, а в более холодных регионах снег, выпадающий на плоскую крышку, становится нагрузкой, которую никто не планировал сгребать. Алюминиевый купол на резервуаре для дождевой воды закрывает всё это с помощью конструкции, которую всё ещё можно снять, когда ёмкость нужно очистить.
Что купол фактически меняет в воде
Закрытая крышка защищает воду ещё до того, как она попадает на очистку. Дождь, падающий на крышу, несёт с собой первую порцию загрязнений с водосборной площади: пыль, птичьи следы, фрагменты листьев и всё, что скопилось в водостоках. Если направить эту воду в резервуар, накопленный объём заполнится самой грязной водой за год, а последующая фильтрация или обеззараживание получат нагрузку, на которую они никогда не были рассчитаны. Купол удерживает эти загрязнения на крыше или в устройстве для сброса первой порции воды, где им и место, не пропускает солнечный свет в резервуар, чтобы водорослям на поверхности было нечем питаться, и снижает потери на испарение с открытой поверхности в жарком климате. В результате накопленная вода ближе к требуемым параметрам процесса, что снижает расход химикатов и количество циклов обратной промывки.
Почему алюминий и почему без внутреннего покрытия
Линия воды — это зона отказа, и алюминий просто игнорирует её. В каждом открытом резервуаре для воды есть полоса чуть выше нормального уровня, где влажный воздух конденсируется, а брызги поддерживают поверхность постоянно влажной. На углеродистой стали именно в этой полосе появляется первая точечная коррозия; на алюминии это лишь рабочий режим, потому что сплав удерживает тонкий стабильный оксидный слой и не нуждается в плёнке для сохранения целостности. Нанесение покрытия внутрь купола добавило бы материал, который со временем может растрескаться и отслоиться в сосуд, единственное назначение которого — хранить чистую воду, поэтому правильная спецификация — это голый алюминий с уделением внимания болтовому соединению и прокладке, а не окрашенной поверхности.
Расчётные нагрузки и данные, необходимые для подбора каркаса
Лёгкий купол определяется подъёмной силой, а не собственным весом. Секции алюминиевого купола намеренно тонкие, поэтому постоянная нагрузка редко определяет размеры элементов. Их определяют отрицательное давление при расчётном порыве ветра и снеговая нагрузка от переносимого снега, скапливающегося вдоль опорного контура и в вершине. Обычно используемые нормативные документы — AWWA D108 для купольной крыши и API 650 для стенки резервуара, на которой она установлена, при этом ветровые и снеговые нагрузки принимаются по ADM 2015 и ASCE 7-10. Крыша, рассчитанная без указания базовой скорости ветра площадки, категории экспозиции, снеговой нагрузки на грунт и коэффициента значимости, — это догадка, а анкерное крепление по периметру, недотягивающее на одну ветровую зону, — это классический первый отказ. Для резервуара для дождевой воды на ферме или промышленной площадке купол должен располагаться выше наивысшего ожидаемого уровня, чтобы вентиляционное отверстие и соединение никогда не оказывались под водой.
Соединение, вентиляция и доступ внутрь резервуара
Болтовое крепление — это то, что делает крышу практичной. Купол крепится на вершине оболочки через болтовое соединение с прокладкой, EPDM для контакта с водой, так что весь узел можно отвинтить и снять, когда резервуар опорожнён для осмотра или очистки, а затем установить обратно со свежей прокладкой. Вентиляционное отверстие позволяет воздушному пространству «дышать» при изменении уровня и при охлаждении и нагреве воды; его ни в коем случае нельзя рассчитывать так, как если бы резервуар был герметичным, потому что резервуар — это оборудование, работающее при атмосферном или низком избыточном давлении. Практический список проверок состоит из четырёх пунктов: состояние прокладки по всему периметру, затяжка крепежа, работа вентиляционного отверстия и люка доступа, а также обшивка после шторма.
Выбор резервуара под куполом
Материал кровли определён; материал резервуара зависит от химического состава воды и её назначения. Для собранной дождевой воды, используемой для орошения, подпитки систем охлаждения или общего хозяйственного обслуживания, распространённым и экономичным решением является резервуар из стекла, наплавленного на сталь, с поверхностью из плавленой эмали. Слой эмали толщиной от 0,25 до 0,45 мм наплавляется на сталь при температуре от 820 до 930 °C, имеет прочность на разрыв выше 3 450 Н/см² и гладкость ниже 0,8 мкм Ra, благодаря чему на нём не образуется слизь и он легко смывается, с соответствием стандартам NSF/ANSI 61 и WRAS там, где вода предназначена для питья. Если собранная вода тёмная, кислая из-за металлической кровли или с высоким содержанием хлоридов из прибрежного водосбора, следует пересмотреть материал оболочки: может потребоваться нержавеющая сталь 316L или другое семейство покрытий, поскольку купол защищает поверхность, но ничего не делает с химическим составом жидкости внутри.
Технические характеристики
Параметр | Типичное значение / диапазон | Примечание |
Стандарт купола | AWWA D108 | Справочник по купольной крыше |
Справочник по оболочке | API 650 | Резервуар, несущий купол |
Ветровая и снеговая нагрузка | ADM 2015 / ASCE 7-10 | Подъём и смещение определяют каркас |
Материал купола | Алюминий | Стабилен в зоне влажно-сухого режима, покрытие не требуется |
Крепление | Болтовое соединение с прокладкой | EPDM для контакта с водой, съёмный для доступа |
Класс давления резервуара | Атмосферное / низкое избыточное | Не является границей давления |
Варианты оболочки | Эмаль GFS или нержавеющая сталь 304 / 316L | Выбирается по химическому составу воды и назначению |
Слой эмали | 0,25–0,45 мм, наплавленный при 820–930 °C | Ra ниже 0,8 мкм, легко очищается |
Испытание искровым разрядом | 1500 В пост. тока | Проверка каждой пластины на сплошность покрытия там, где используется эмаль |
Расчётный срок службы | ≥ 30 лет | Для резервуара при нормальной эксплуатации |
Практика проектирования дождевой крыши
Шесть пунктов превращают приблизительную идею кровли в пакет с цитируемой ценой. Диаметр резервуара и высота прямой обечайки задают пролёт купола. Базовая скорость ветра на площадке, категория экспозиции, снеговая нагрузка на грунт и коэффициент значимости задают каркас. Нормальный рабочий уровень и минимальный уровень откачки определяют, где линия опирания купола располагается относительно воды. Предполагаемое использование — орошение, подпитка системы охлаждения или питьевое водоснабжение — определяет, требуется ли соответствие NSF/ANSI 61 или WRAS для прокладки и любого прохода. Материал водосбора подсказывает, нужно ли отводить первую промывку до резервуара, а не после. А требования доступа указывают, входят ли в объём работ по кровле пешеходный настил, люк или лаз.
Пример проекта
Проект | Местоположение | Продукт | Объём | Область применения |
Хранение питьевой воды | Малайзия | Резервуар GFS | 20 380 м³ | Снабжение для службы питьевой воды |
Хранение питьевой воды | Индонезия | Резервуар GFS | 21 099 м³ (диаметр около 42,04 м, высота 15,2 м) | Поставка для питьевого применения |
Крупногабаритный болтовой водяной резервуар | Намибия | Резервуар GFS | 44 900 м³ | Поставка и надзор |
Резервуар для технической воды | Малайзия | Резервуар из нержавеющей стали | 815 м³ | Подача нержавеющего резервуара для водоснабжения |
Хранение пожарной воды, два резервуара | Сычуань, Китай | Резервуар GFS | 8 930 м³ (два резервуара, около 19,87 м в диаметре на 14,4 м) | Поставка и сборка на месте |
Инженерные возможности Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) занимается проектированием и изготовлением сборных резервуаров с 2008 года. Будучи первым в Китае производителем резервуаров из стеклоэмалевой стали (GFS), компания владеет почти 200 патентами, связанными с эмалью, выпускает примерно 300 000 стальных пластин с эмалевым покрытием в год, реализовала более 30 000 установленных проектов и поставляет свои резервуары более чем в 100 стран. Новая производственная база площадью 150 000 м² была добавлена для увеличения производственных мощностей, а единичные резервуары поставляются объёмом до 60 000 м³. Производство осуществляется в соответствии с ISO 9001 и ISO 45001, сертификация продукции включает NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI и EUROCODE, а проектирование выполняется с учётом AWWA D103-09, AWWA C550 и NFPA там, где этого требует применение.
Для хранения собранной воды и дождевой воды это охватывает резервуары GFS из плавленой эмали, а также резервуары из нержавеющей стали 304 и 316L, поставляемые с комплектом алюминиевой купольной крыши в соответствии с AWWA D108 и API 650 с учетом ветровых и снеговых нагрузок по ADM 2015 и ASCE 7-10, именно так, как указана алюминиевая купольная крыша для резервуара дождевой воды.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос 1: Делает ли купольная крыша на резервуаре дождевой воды его герметичным или работающим под давлением?
Ответ 1: Нет. Резервуар остается атмосферным оборудованием или оборудованием низкого избыточного давления с вентиляционным отверстием для дыхания при изменении уровня и температуры. Купол является погодным ограждением, а не границей давления.
Вопрос 2: Что именно купол улучшает в качестве собранной воды?
A2: Он не пропускает листья, ветки и птичий мусор в резервуар, не отправляя туда первый сток сезона, защищает поверхность от солнечного света, ограничивая рост водорослей, и снижает потери на испарение. Последующая очистка затем работает с меньшей нагрузкой и меньшим количеством обратных промывок.
Вопрос 3: Почему бы не покрыть купол защитным покрытием?
Ответ 3: Алюминий устойчив в зоне переменного смачивания выше ватерлинии без защиты, поэтому покрытие не дало бы ничего, кроме поверхности, которая со временем может растрескаться и отслоить частицы в резервуар с чистой водой.
Вопрос 4: Какие стандарты применяются для купола и резервуара?
Ответ 4: AWWA D108 для купольной крыши и API 650 для обечайки, с ветровой и снеговой нагрузкой по ADM 2015 и ASCE 7-10. Подъёмная сила при расчётном порыве ветра обычно определяет конструкцию каркаса, а не собственный вес купола.
Вопрос 5: Можно ли снять крышу для очистки?
Ответ 5: Да. Купол крепится болтовым соединением с прокладкой, поэтому его можно отвинтить и снять, пока резервуар опорожняется и очищается, а затем установить обратно с новым прокладочным материалом. Именно поэтому болтовой купол превосходит сварную крышку на резервуаре для дождевой воды.
Q6: Какой материал резервуара должен находиться под алюминиевым куполом?
A6: Это зависит от воды. Для обычной дождевой воды для орошения или подпитки системы охлаждения хорошо подходит резервуар GFS со стекловидным эмалевым покрытием и гладкой поверхностью; тёмная или кислая вода с металлической крыши, а также водосборы в прибрежных зонах с хлоридами могут потребовать вместо этого нержавеющей стали 316L.
Q7: Что входит в ежегодный осмотр крыши?
A7: Состояние прокладок по периметру, затяжка крепежа по всему соединению, свободная работа вентиляционного отверстия и любого люка доступа, а также проверка обшивки купола после экстремальных погодных условий. Также убедитесь, что фундамент резервуара не дал осадку настолько, чтобы деформировать верхнюю часть оболочки.
Купол оправдывает своё назначение на резервуаре для дождевой воды, защищая воду ещё до того, как она попадёт на очистные сооружения, не пропуская солнечный свет и мусор в хранилище и выдерживая зону переменного увлажнения, которая разрушает стальные кровли с покрытием. Его инженерная проработка сосредоточена в двух местах: расчётные нагрузки, где порывовый подъём и снеговые отложения определяют конструкцию каркаса, и болтовое соединение с прокладкой, которое составляет весь объём обслуживания. Выбирайте материал резервуара исходя из химического состава водосбора и предполагаемого использования, а компоновку оставляйте атмосферной. При таком подходе кровля переживёт насос, который она питает.
Связаться с инженером
Сообщите нам диаметр и высоту резервуара, материал водосбора и отведён ли уже первый смыв, предполагаемое использование воды, базовую скорость ветра на площадке и снеговую нагрузку на грунт, а также нормальный рабочий уровень. Мы вернём проверку нагрузки на купол, деталь крепления и вентиляции, рекомендацию по прокладке, а также полный файл чертежей и спецификаций для крыши. Вы получаете инженерные решения первыми, без каких-либо обязательств.
WhatsApp