النوافير في المناخ البارد

النوافير في المناخ البارد

الحماية من التجميد ودوائر التصريف وإعادة التشغيل بعد فصل الشتاء

في المناخات الباردة، تكون جودة تصميم النافورة مهمة أيضًا أثناء إيقاف التشغيل. قد تتضرر المجموعة التي تعمل بشكل جيد في الصيف أثناء موجة الصقيع الأولى بسبب بقاء الماء في الصمام أو التركيب أو الحجرة الصغيرة.

يجب توقع فصل الشتاء من مرحلة التصميم: تعد طرق الصرف ومواقع سحب الهواء والوصول إلى المعدات وحالة البركة وسلوك النظام أثناء انقطاع التيار الكهربائي جزءًا من هذا التصميم.

يقدم هذا الفصل مثالا افتراضيا لشرح طريقة المراجعة. الأرقام هي افتراضات تعليمية وليست بديلاً عن المعلومات المناخية المحلية وتعليمات المعدات والحسابات التشغيلية.

52–1. اختيار استراتيجية الشتاء

لكل مشروع، يجب تحديد استراتيجية الموسم البارد قبل شراء المعدات.

في مثال هذا الفصل تم تحديد التوقف الموسمي والتفريغ لدائرة العرض. الأقسام التي يجب أن تظل مقاومة للماء سيكون لها حماية منفصلة.

إن الادعاء بأن المضخة مقاومة للبرد لا يعني أن المجموعة بأكملها معتمدة للعرض في فصل الشتاء. يجب فحص الأنبوب والفوهة والصمام والفلتر والمنطقة المحيطة بشكل منفصل.

52–2. المعلومات اللازمة عن موقع المشروع

لا يقتصر تصميم المناخ البارد على الحد الأدنى لدرجة حرارة الهواء. المعلومات التالية مطلوبة أيضًا:

• مدة وتكرار الفترات الجليدية .

• الرياح وتعرض المعدات للهواء الطلق ;

• درجة حرارة الماء وسلوك الأجزاء ذات الدورة الدموية المنخفضة .

• ظروف التربة وعمق الصقيع للخطوط المدفونة .

• إمكانية انقطاع التيار الكهربائي ووقت وصول فريق الصيانة.

• مسار ذوبان مياه الأمطار والثلوج.

• حالة المياه الجوفية حول البركة.

ويجب الحصول على هذه المعلومات من مصادر موثوقة من دراسات الموقع والمشروع. إن اختيار عمق الدفن أو درجة حرارة التوقف بناءً على رقم عام لا يمكن الاعتماد عليه في جميع المدن والمباني.

في وثائق المشروع، يجب تسجيل درجة حرارة التصميم للمعدات ودرجة حرارة أمر التحكم ودرجة حرارة التخزين في المستودع بعناوين منفصلة.

52–3. لماذا لا يكفي إيقاف المضخة؟

بعد توقف المضخة قد يبقى الماء في الأماكن التالية:

• الجزء السفلي من الأنابيب .

• كلا جانبي الصمام أحادي الاتجاه ;

• التجويف الداخلي للصمامات والمجمعات.

• مبيت المضخة والمرشح ;

• اتصالات الأجهزة.

• الخراطيم المتساقطة أو سدادات منع التدفق ;

• غرفة فوهات الأرضية الجافة.

إفراغ قسم واحد لا يؤدي بالضرورة إلى إفراغ القسم الآخر. يمكن للصمام المغلق أو عدم وجود مدخل للهواء أن يوقف تدفق التصريف.

تشير OASE في دليلها الشتوي إلى خطر تجميد الأنابيب أثناء انقطاع التيار الكهربائي وحماية المعدات دون مقاومة البرد المعتمدة. يجب أن تتكيف تفاصيل الإجراء مع تعليمات النموذج المثبت. دليل الاستعداد لفصل الشتاء ^[338]

52–4. خريطة الإخلاء في فصل الشتاء

بالإضافة إلى خطة الأنابيب المعتادة، يجب أن يكون لدى المشروع خطة لظروف الشتاء. توضح هذه الخريطة الموقع النهائي للصمامات ومسار التفريغ لكل قسم.

يجب التحكم في المنحدر عن طريق قياس المستوى والوضع الفعلي للتركيب. إن إظهار السهم على الخريطة لا يدل على أن الأنبوب الذي يتم تشغيله خالي من النتوءات.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 52-1: مخطط الإخلاء الشتوي

إظهار الخط الرئيسي والفروع وصمامات الفحص وماسورة التصريف ومداخل الهواء. أدخل الرقم التعريفي والحالة الشتوية لكل أسد. يجب تحديد النقاط المحتملة لاحتباس الماء بالعلامات.

52–5. حساب حجم المياه الدائرة القابلة للتصريف

وفي المثال الافتراضي تكون مكونات دائرة العرض كما يلي:

يتم الحصول على حجم الأنبوب من المعادلة التالية:

$V=\frac{\pi D_i^2}{4}L$

بالنسبة للخط الرئيسي:

$V_1=\frac{\pi (0.05{)}^2}{4}\times 60\approx 0.1178m^3$

للفروع:

$V_2=\frac{\pi (0.032{)}^2}{4}\times 80\approx 0.0643m^3$

الحجم الإجمالي:

$V_{total}=0.1178+0.0643+0.045+0.030\approx 0.2571m^3$

وبالتالي فإن الرصيد الحسابي لهذه الدائرة يبلغ حوالي 257 لترا.

الأقطار المستخدمة هي الأقطار الداخلية. يمكن أن يؤدي استخدام القطر الاسمي بدلاً من القطر الداخلي إلى تغيير الحساب.

هذا الحجم هو المبلغ المتوقع لتخطيط التفريغ؛ إن إطلاق نفس الكمية تقريبًا من الماء وحده لا يثبت أنه تم إفراغ جميع التجاويف الصغيرة.

52–6. طريقة التحقق من التفريغ

يجب تحديد طريقة التحقق لكل قسم: ملاحظة الخروج، أو زيارة نقطة، أو القياس، أو أي طريقة أخرى متوافقة مع المعدات.

في هذا المثال تتضمن ورقة التفريغ الخاصة بكل دائرة العناصر التالية:

• معرف الدائرة والمعدات المتصلة.

• حالة الصمامات.

• مكان التفريغ ودخول الهواء .

• الحجم التقريبي المتوقع.

• طريقة فحص نقاط الاحتجاز .

• اسم الشخص المسؤول ونتيجة الزيارة.

إذا لم يكن تفريغ الجاذبية كافيًا، فيجب تحديد الطريقة المساعدة بواسطة مصمم المعدات والشركة المصنعة. قد يؤدي نفخ الهواء المضغوط بضغط عشوائي إلى إتلاف المعدات أو التوصيلات؛ ولهذا لا ينبغي وصف ضغط عام لجميع الدوائر.

بعد التصريف، يجب أيضًا التحقق من إمكانية إعادة دخول المياه. يمكن للمطر أو غسل الموقع أو صمام التعويض المتبقي إعادة ملء الدائرة المعدة.

52–7. متوسط درجة حرارة حمام السباحة والنقاط الحساسة للدائرة

قد تبرد كمية كبيرة من الماء بشكل أبطأ من أنبوب ضيق. لإظهار هذا الفرق، نقوم بإجراء عملية حسابية بسيطة.

لنفترض أن هناك 24 مترًا مكعبًا من الماء بمتوسط درجة حرارة خمس درجات مئوية. الطاقة اللازمة لخفض متوسط درجة حرارته درجة واحدة :

$Q=m{c}_p\Delta T$

بكتلة 24000 كجم وحرارة نوعية تقريبية $4.186kJ/(kgK)$:

$Q=24000\times 4.186\times 4=401856kJ$

$Q\approx 111.6kWh$

على سبيل المثال، إذا افترضنا أن صافي فقدان الحرارة ثابت ويساوي ثمانية كيلووات:

$t=\frac{111.6}{8}\approx 14h$

هذه النتيجة ليست وقت تجميد نافورة أو موعد نهائي للعمل. يفترض النموذج الخلط الكامل والتبديد المستمر ولا يأخذ في الاعتبار تكوين الجليد.

قد تصل المياه الموجودة في الصمام أو فرع الدورة الدموية المنخفضة أو الغرفة المعرضة للرياح إلى ظروف حرجة في وقت أقرب بكثير. ولذلك، فإن وجود جهاز استشعار في وسط البركة لا يكفي لحماية الدائرة بأكملها.

52–8. العزل والحماية الحرارية المحلية

العزل يقلل من معدل انتقال الحرارة. بالنسبة للمياه الباردة الراكدة لفترة طويلة، لا يمكن ضمان منع التجمد بمفردها.

إذا ظل جزء من الدائرة مغمورًا بالمياه، فقد تكون هناك حاجة إلى تدفئة محلية. يتم توفير أنظمة تسخين الأنابيب مثل منتجات RAYCHEM لمثل هذه التطبيقات، ولكن اختيارها يعتمد على متطلبات التصميم وتعليمات التثبيت. نقدم لكم حماية الأنابيب ضد التجمد من nVent ^[339]

ولحساب تعليمي، نفحص خطا مستقلا طوله 40 مترا مع الفرضيات التالية:

مع تجاهل مقاومة جدار الأنبوب، فإن الخسارة لكل وحدة طول في النموذج المستقر:

$q\text{'}=\frac{T_p-T_a}{\frac{\ln (r_2/r_1)}{2\pi k}+\frac{1}{2\pi r_{2}h}}$

وضع الأرقام:

$q\text{'}\approx 4.39W/m$

لمسافة 40 مترا:

$Q_{pipe}\approx 40\times 4.39=176W$

وهذه القيمة ليست سوى خسارة الجزء المباشر في افتراضات الحساب. لم يتم بعد النظر في الصمامات والدعامات ورطوبة العزل وتغير الرياح وظروف التشغيل ومتطلبات تصميم كابلات التدفئة. ولذلك لا يمكن طلب 176 واط.

52–9. التحكم في الحماية الحرارية وقطع التيار الكهربائي

الحماية الحرارية تعتمد على الكهرباء. وبالتالي، يجب أن يحدد التصميم أيضًا الاستجابة لفشل الطاقة وفشل جهاز التحكم.

بالنسبة لعينة خط المياه العالية، يجب أن تحدد المستندات ما يلي:

• عند هذه النقطة يتم قياس درجة الحرارة.

• كيف يتم اكتشاف فشل المستشعر؟

• كيفية مراقبة أداء السخان.

• ما هو الإجراء الضروري عند انقطاع التيار الكهربائي؟

• هل الإخلاء البديل ممكن؟

• ما هو التسلسل الذي تنشئه عودة الطاقة؟

حقيقة أن ضوء اللوحة مضاء ليس دليلاً على نقل الحرارة بشكل كافٍ إلى المسار بأكمله. يجب التحقق من صحة العزل ونقاط الحماية مثل الصمامات والتجهيزات أثناء الزيارات.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 2-52: تفاصيل الخط المحمي

يتم عرض الأنابيب وكابل التدفئة وأجهزة الاستشعار والعزل والطلاء الواقي. يجب تحديد الصمام والدعم كنقاط يجب فحصها بشكل منفصل. التسمية التوضيحية: "التفاصيل التنفيذية هي وظيفة نموذج السخان وحسابات المشروع."

52–10. الحالة الشتوية للبركة والهيكل

لا يجوز إصدار أمر عام بالصرف الكامل للبركة دون إجراء تحقيق هيكلي. في موقع به مياه جوفية، يمكن أن تؤدي الحالة الفارغة إلى جعل ضغط الناهض حرجًا.

من ناحية أخرى، يتطلب احتباس الماء أيضًا التحقق من سلوك الجليد وتوافق الطلاءات. وينبغي تسجيل القرار لنفس البركة وظروف الأرض.

يجب أن يوضح البرنامج الشتوي مهمة ما يلي:

• مستوى المياه أو حالة التصريف .

• مسار مياه الأمطار والثلوج الذائبة.

• حماية الطبقات والطلاءات.

• منع تراكم الماء في حجرات الفوهة.

• سقف القدرة ضد الأحمال المحتملة.

• الوصول العام والخدمات.

لا يجوز للغطاء المؤقت، بدون تصميم، أن ينقل حمولة الثلج أو الماء المتراكم إلى المعدات الحساسة. أيضًا، يجب إدارة المسبح الفارغ ضد سقوط الأشخاص والوصول غير المرغوب فيه.

52–11. فصل وتخزين المعدات

يجب أن تؤخذ إجراءات الصيانة الشتوية من تعليمات نفس الطراز.

على سبيل المثال، تقترح OASE في إرشاداتها الخاصة ببعض المعدات التي لا تحتوي على حماية من البرد التخزين في مكان خالٍ من الصقيع وفي ظروف رطبة محددة. في دليل طراز 2400SF من Kasco، تم ذكر الصيانة فوق درجة حرارة التجمد ولم يتم تحديد الحاجة أيضًا إلى وضع المحرك رأسًا على عقب. ويبين هذا الاختلاف أهمية الإشارة إلى الوثيقة النموذجية. دليل OASE، دليل Kasco 2400SF ^[340]

يجب إعداد ملصق لكل جهاز منفصل يتضمن التعريف وموقع التثبيت والحالة الفنية وطريقة الصيانة. يجب حماية الموصلات وفقًا للتعليمات ويجب تسجيل الإعدادات الميكانيكية المهمة قبل فتحها.

لا يمكن أيضًا اختبار حلول مقاومة التجمد أو الصيانة إلا إذا كانت متوافقة ومعتمدة لنفس التطبيق؛ إن إضافتها إلى ميزة المياه العامة ليس هو الحل الافتراضي لفصل الشتاء.

52–12. اعتبارات خاصة للنوافير العائمة

وفي النافورة العائمة يؤثر الجليد على العوامات والمثبتات بالإضافة إلى دائرة المياه. قد يؤدي استمرار الرش في الطقس البارد أيضًا إلى تراكم الجليد على الجهاز.

في دليل النموذج الذي تمت مراجعته، توصي كاسكو بنزح مياه النافورة في المناطق التي تعاني من صقيع كبير وتشرح تأثير الرش على تكوين الجليد. يجب أن يتم تكييف هذا الأمر مع المستند ذي الصلة لكل طراز وموقع. قسم الصيانة الشتوية كاسكو

يجب أن تحدد الخطة الشتوية للنافورة العائمة طريقة الخروج ومكان الرفع والكتلة التي سيتم حملها وحالة القيود المتبقية. لا ينبغي استخدام كابل الطاقة لسحب التجميع.

إذا ظل التجميع في الماء، فإن هذا القرار يتطلب دراسة محددة للهيكل والطفو والجليد وتعليمات المعدات.

52–13. منطق التحكم الموسمي

يجب أن يميز النظام بين "إيقاف العرض العادي" و"خارج الخدمة في فصل الشتاء".

يعد التحكم في المستوى أحد مدخلات هذا المنطق. أدخلت GSO معدات للتحكم في مستوى المياه، لكن الحماية في فصل الشتاء تتطلب حالة الدائرة ودرجة الحرارة والتسلسلات المخصصة بالإضافة إلى المستوى. جهاز التحكم بمستوى المياه GSO ^[341]

52–14. العودة إلى برنامج الخدمة

يجب أن تتم بداية الموسم الجديد خطوة بخطوة:

1. زيارة الهيكل والأغطية والوصلات وطرق الإخلاء. 2. تركيب المعدات مع معرف وإعدادات مسجلة. 3. التحكم في الكهرباء والحماية من قبل الشخص المسؤول. 4. تنظيف وتنفيذ برنامج إدارة جودة المياه. 5. إعادة الصمامات إلى حالة التشغيل. 6. نزح المياه على مراحل والتحقق من التسرب. 7. إعداد المجموعات وتسجيل معدل التدفق والضغط وشكل الرش. 8. التأكد من الشروط قبل إعادة الفتح العام.

في دليل النوافير المزخرفة، يقترح مركز السيطرة على الأمراض إدارة احتباس الماء والتنظيف والسيطرة على العوامل التي تؤثر على نمو البكتيريا. ولذلك فإن العودة إلى العمل بعد انقطاع طويل يجب أن تكون لها خطة محددة. دليل إدارة نافورة المياه المزخرفة من CDC ^[342]

يجب التأكد من احتمالية وجود الجليد على الطريق والتحقق من سببه قبل البدء. لا ينبغي تشغيل المضخة لإزالة انسداد الجليد المشتبه به.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 3-52: خطوات إعداد الزنبرك

اختر أربع صور من فحص المعدات وإعادة التثبيت ونزح المياه واختبار العرض. بالنسبة للصور الأرشيفية، قم بتضمين اسم المشروع ومرحلة العمل.

52–15. اختبار تسليم البرنامج الشتوي

يجب أن يكون البرنامج الشتوي قابلاً للاختبار والتسليم مثل برنامج العرض.

يجب أن يتم اختبار الخطأ في ظل ظروف خاضعة للرقابة؛ لإثبات الحماية، يجب ألا تتعرض المعدات عمدًا للتجميد الضار.

أفضل وقت لتصحيح ضعف الصرف هو قبل الولادة الأولى وقبل الشتاء الأول.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 4-52: الخريطة وورقة التسجيل الشتوية

يجب عرض مثال للخريطة مع معرف الصمامات بجوار ورقة تأكيد التفريغ. يجب أن تتضمن أعمدة الورقة الدائرة والإجراء والنتيجة والتاريخ والمسؤول.

52–16. نتائج الدراسة والوثائق النهائية

يجب أن يتضمن الملف النهائي خطة الإخلاء، وتجهيز الصمامات لفصل الشتاء، وقائمة المعدات المخزنة، وطريقة حماية الأقسام المغمورة بالمياه وتسلسل إعادة التشغيل.

ويجب أن يكون واضحًا أيضًا الشخص المسؤول عن التنفيذ ووقت التنفيذ وطريقة التحقق من كل خطوة. مع هذه الوثائق، يصبح الاستعداد لفصل الشتاء جزءًا قابلاً للتكرار ويمكن التحقق منه من عملية تشغيل نافورة المياه من خلال إجراء يعتمد على الخبرة الفردية.