Zarządzanie ciśnieniem

Zarządzanie ciśnieniem w sieciach wodociągowych odnosi się do praktyki kontrolowania i regulowania ciśnienia wody w systemie dystrybucji. Sieci wodociągowe składają się z złożonej siatki rur, pomp, zaworów, złączek i innej infrastruktury, która transportuje wodę z zakładów uzdatniania lub innych źródeł do konsumentów, takich jak gospodarstwa domowe, przedsiębiorstwa i obiekty publiczne.

Utrzymanie prawidłowych poziomów ciśnienia w sieci wodnej jest kluczowe z kilku powodów:

• Ochrona wody: Nadmierne ciśnienie może prowadzić do wycieków, pęknięć i marnotrawstwa wody. Zarządzając i redukując ciśnienie do optymalnego poziomu, minimalizuje się prawdopodobieństwo wycieków i pęknięć rur.
• Zredukowana utrata wody: Wysokie ciśnienie może prowadzić do wycieków i pęknięć rur, co skutkuje znaczną utratą wody. Strategie zarządzania ciśnieniem pomagają złagodzić te problemy, redukując wodę nieprzynoszącą dochodów oraz poprawiając efektywność sieci dystrybucji. Zmniejszenie ciśnienia w systemie o 20% redukuje istniejący współczynnik przepływu wycieków między 11% a 28% w zależności od charakterystyki sieci.¹
• Wydłużona żywotność infrastruktury: Systemy z nadmiernym ciśnieniem narażone są na dodatkowe naprężęnia działające na rury, zawory i inne elementy sieci wodociągowej. Z czasem może to prowadzić do przedwczesnego zużycia, co wymusza częste naprawy i wymiany. Utrzymywanie prawidłowego ciśnienia może wydłużyć ogólną żywotność infrastruktury. 75% redukcji pęknięć rur można osiągnąć poprzez zmniejszenie nadmiernego ciśnienia o 25%.¹
• Efektywność energetyczna: Pompowanie wody do wyższego ciśnienia wymaga więcej energii. Zarządzając poziomami ciśnienia i minimalizując potrzebę nadmiernego pompowania, można zmniejszyć zużycie energii, co prowadzi do oszczędności kosztów i korzyści środowiskowych.
• Odwzorowanie niezawodności systemu: Fluktuacje ciśnienia mogą prowadzić do zakłóceń w dostawie wody, powodując niedogodności dla konsumentów. Zarządzanie ciśnieniem pomaga utrzymać spójną i niezawodną dostawę wody dla konsumentów.
• Regulacja jakości wody: Zarządzanie ciśnieniem może wpływać na jakość wody, zapobiegając wnikaniu zanieczyszczeń z otoczenia. Odpowiednie ciśnienie pomaga utrzymać zanieczyszczenia z dala od systemu dystrybucji, zapewniając bezpieczną i czystą wodę pitną.

¹Komisja Europejska. (2019). Dobre praktyki w zarządzaniu wyciekami - Główny raport.

Istnieje wiele metod regulacji ciśnienia, zapobiegania wyciekom i zapewnienia niezawodnej dystrybucji wody. Oto niektóre z powszechnych podejść:

1. Zawory redukcyjne ciśnienia (PRVs): PRVs redukują ciśnienie w określonych sekcjach sieci. Kontrolując ciśnienie, zapobiegają pęknięciom rur i nadmiernemu zużyciu.
2. Zawory podtrzymujące ciśnienie (PSVs): PSVs utrzymują minimalne poziomy ciśnienia w określonych obszarach. Zapewniają dotarcie wody na wyższe wysokości lub odległe lokalizacje bez pogarszania jakości.
3. Zawory kontrolujące przepływ: Regulują przepływy, a tym samym wpływają na ciśnienie jednakże nie bezpośrednio. Dostosowanie przepływu pomaga zarządzać zmianami ciśnienia.
4. Strefy i obszary metrologiczne (DMAs): Sieci wodociągowe dzielą się na strefy lub DMAs. Każda strefa ma swój system zarządzania ciśnieniem, co pozwala na ukierunkowane dostosowanie w oparciu o popyt i warunki sieci.
5. Systemy wykrywania wycieków: Monitorują zmiany ciśnienia i wzorce przepływu. Powiadomienia wywoływane są, gdy wystąpią wycieki, co umożliwia szybkie naprawy.
6. Modelowanie hydrauliczne: Inżynierowie używają modeli komputerowych do symulacji zachowania sieci. Analiza scenariuszy pomaga optymalizować strategie zarządzania ciśnieniem.

Wdrażanie kombinacji tych technik zapewnia efektywną i niezawodną dystrybucję wody. Te urządzenia są umieszczane w strategicznych miejscach na sieci wodociągowej w celu regulacji i kontrolowania ciśnienia w różnych punktach, adresując kluczowe wyzwania, takie jak woda nieprzynosząca dochodów lub niedobór wody.

Woda nieprzynosząca dochodów (NRW) odnosi się do wody utraconej, zanim dotrze do konsumentów, z powodu wycieków, kradzieży lub nieprawidłowego pomiaru. NRW ma znaczący wpływ na stabilność finansową i zarządzanie zasobami wodnymi. Związek między NRW a zarządzaniem ciśnieniem obejmuje kilka kluczowych aspektów: Wysokie ciśnienie w systemach dystrybucji wody może prowadzić do wycieków, pęknięć i uszkodzeń rur. Nadmierne ciśnienie naraża rury i połączenia na ryzyko uszkodzenia, zwiększając prawdopodobieństwo wycieków. Skuteczne zarządzanie ciśnieniem jest kluczowe w redukcji wycieków. Utrzymując niższe poziomy ciśnienia, przedsiębiorstwa użyteczności publicznej minimalizują obciążenie systemu i zapobiegają niepotrzebnym stratom. Sieci wodociągowe często dzielą się na mniejsze jednostki zwane DMAs (Obszary Metrologiczne) lub strefy ciśnieniowe. Ukierunkowane dostosowanie ciśnienia w ramach tych DMAs pomaga zapobiegać przelaniu, wyciekom i optymalizować dystrybucję wody. Ciągłe monitorowanie i kompleksowe zarządzanie ciśnieniem w całym systemie dystrybucji jest niezbędne do efektywnego zaopatrzenia w wodę.

Zarządzanie ciśnieniem w przedsiębiorstwach wodociągowych ma znaczne implikacje środowiskowe. Optymalizując ciśnienie, przedsiębiorstwa zmniejszają wycieki wody z sieci dystrybucyjnych, co skutkuje oszczędnością wody. Dodatkowo, efektywne zarządzanie ciśnieniem obniża zużycie energii w systemach zaopatrzenia w wodę, co jest kluczowe, biorąc pod uwagę, że przemysł wodny odpowiada za 2-3% globalnego zużycia energii. Mniej wycieków przekłada się także na mniejsze emisje gazów cieplarnianych. Ponadto, właściwe zarządzanie ciśnieniem minimalizuje zużycie rur, wydłużając ich żywotność i redukując potrzebę wymiany. Podsumowując, zarządzanie ciśnieniem przynosi korzyści zarówno środowisku, jak i infrastrukturze przedsiębiorstwa.

Zarządzanie ciśnieniem oferuje wiele korzyści dla przedsiębiorstw i ich klientów:

• Stała dostawa wody: Odpowiednia kontrola ciśnienia zapewnia stałą i niezawodną dostawę wody. Obywatele mogą polegać na stałej dostępności wody do codziennych potrzeb, czy to do picia, gotowania, czy higieny.
• Zredukowane rachunki za wodę: Minimalizując wycieki i optymalizując ciśnienie, przedsiębiorstwa mogą obniżyć koszty operacyjne. Te oszczędności mogą przełożyć się na tańsze rachunki za wodę dla konsumentów.
• Wpływ na środowisko: Zarządzanie ciśnieniem redukuje straty wody, co jest niezbędne dla ochrony środowiska. Przyczynia się również do oszczędności energii i zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych.
• Odporność infrastruktury: Dobre zarządzanie ciśnieniem wydłuża żywotność rur i zmniejsza ryzyko pęknięć. Korzyścią dla obywateli jest unikanie zakłóceń wynikających z napraw lub wymian.
• Bezpieczeństwo i zdrowie: Odpowiednie ciśnienie zapobiega nadmiernym naprężeniom w systemie, redukując ryzyko wypadków lub pęknięć. Zapewnia także odpowiednie ciśnienie w hydrantach przeciwpożarowych w sytuacjach awaryjnych.

Podsumowując, zarządzanie ciśnieniem bezpośrednio wpływa na codzienne życie obywateli, zapewniając niezawodną wodę, oszczędności kosztów oraz działania na rzecz ochrony środowiska.

Przyszłość zarządzania ciśnieniem w systemach dystrybucji wody rysuje się obiecująco. Kontynuujemy badania nad najnowszymi osiągnięciami i możliwościami w zakresie ulepszania systemów zarządzania ciśnieniem. Obejmuje to między innymi inteligentne sieci wodne (integracja czujników, analiza danych, monitorowanie w czasie rzeczywistym) oraz algorytmy dla osprzętu (prognozowanie wycieków i wzorców zapotrzebowania).

Czy chcesz dowiedzieć się więcej o przyszłości inteligentnych rozwiązań cyfrowych w rozwiązywaniu problemu utraty wody? Sprawdź odcinek 5 naszej serii webcastowej, w której eksperci z branży wodnej dzielą się obecnym stanem inteligentnych technologii w sieciach wodnych, możliwymi zmianami w następnych latach oraz możliwościami digitalizacji dla sektora wodnego w przyszłości.

Obejrzyj odcinek 5 tutaj