Σχεδιασμός δεξαμενών πόσιμου νερού

Χρόνος ανάγνωσης 6 λεπτά

Ενημέρωση - Δεκέμβριος 10, 2025

Ο σχεδιασμός των δεξαμενών πόσιμου νερού περιλαμβάνει διάφορους φυσικούς παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη για να επιτευχθεί η επιθυμητή ποιότητα του πόσιμου νερού και η ικανότητα άντλησης με όσο το δυνατόν λιγότερη προσπάθεια.

Ανάλυση νερού και οριακές τιμές

Κατ' αρχάς, πρέπει να διενεργείται εργαστηριακή ανάλυση κάθε πηγής νερού, μέσω της οποίας οι τιμές του νερού συγκρίνονται με τις ισχύουσες οριακές τιμές, ώστε να είναι δυνατή η λήψη ειδικών μέτρων για τη συμμόρφωσή τους, εάν είναι απαραίτητο:

• Ακρυλαμίδιο 0,10 μg/l
• Αντιμόνιο 10 μg/l
• Αρσενικό 10 μg/l
• Βενζόλιο 1,0 μg/l
• Βενζο(α)πυρένιο 0,010 μg/l
• Δισφαινόλη Α 2,5 μg/l
• Βόριο 1,5 mg/l
• Βρωμικά άλατα 10 μg/l
• Κάδμιο 5,0 μg/l
• Χλωρικό άλας 0,25 mg/l
• Χλωρίτης 0,25 mg/l
• Χρώμιο 25 μg/l
• Χαλκός 2,0 mg/l
• Κυανίδιο 50 μg/l
• 1,2-διχλωροαιθάνιο 3,0 μg/l
• Επιχλωροϋδρίνη 0,10 μg/l
• Φθόριο 1,5 mg/l
• Αλογονοξέα (HAAs) 60 μg/l
• Μόλυβδος 5 μg/l
• Υδράργυρος 1,0 μg/l
• Μικροκυστίνη-LR 1,0 μg/l
• Νικέλιο 20 μg/l
• Νιτρικά 50 mg/l
• Νιτρώδη 0,50 mg/l
• Παρασιτοκτόνα 0,10 μg/l
• Ολικά φυτοφάρμακα 0,50 μg/l
• PFAS συνολικά 0,50 μg/l
• Άθροισμα PFAS 0,10 μg/l
• Πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες 0,10 μg/l
• Σελήνιο 20 μg/l
• Τετραχλωροαιθένιο και τριχλωροαιθένιο 10 μg/l
• Ολικά τριαλογονομεθάνια 100 μg/l
• Ουράνιο 30 μg/l
• Χλωριούχο βινύλιο 0,50 μg/l

Σκληρότητα νερού

Η σκληρότητα του νερού αντιπροσωπεύει την περιεκτικότητα του ανθρακικού ασβεστίου (CaCO₃) σε mmol/l, ppm ή mg/l (1 mmol/l = 1 ppm/l = 1 mg/l) Ιόντα αλκαλικών γαιών σύμφωνα με το διεθνές σύστημα μονάδων SI (Système International d'Unités), που αναφέρεται επίσης σε °dH (η γερμανική σκληρότητα 1 °dH αντιστοιχεί σε 0,1783 mml/l).

• μαλακό νερό -> λιγότερο από 8,4 °dH, που αντιστοιχεί σε λιγότερο από 1,5 mmoll
• medium -> 8.4 ... 14 °dH, που αντιστοιχεί σε 1,5 ... 2,5 mmol/l
• Σκληρό νερό -> μεγαλύτερο από 14 °dH, που αντιστοιχεί σε περισσότερο από 2,5 mmol/l

Η σκληρότητα του νερού αντανακλάται, μεταξύ άλλων, σε εναποθέσεις αλάτων στους σωλήνες, στις επιφάνειες που βρέχονται από το νερό και στην κατανάλωση περισσότερου απορρυπαντικού όσο πιο ασβεστούχο, δηλαδή σκληρότερο, είναι το νερό.

Αποσκλήρυνση νερού

Η αποσκλήρυνση του νερού μπορεί να γίνει με δύο τρόπους: 

• Εναλλάκτης ιόντων (εδώ, το νερό διέρχεται από φίλτρο ρητίνης κορεσμένο με ιόντα νατρίου, οπότε τα ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου που είναι διαλυμένα στο νερό ανταλλάσσονται με τα ιόντα νατρίου της ρητίνης.
  Ανάλογα με τον ρυθμό ροής, οι εναλλάκτες ιόντων κορεστούν με ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου αργά ή γρήγορα και στη συνέχεια πρέπει να ξεπλένονται και να αναγεννώνται με ένα πολύ πυκνό διάλυμα κοινού άλατος (NaCl). Στη συνέχεια μπορούν να απορροφήσουν ξανά ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου και να απελευθερώσουν αντίστοιχα ιόντα νατρίου.
  Ανάλογα με την απόδοση, τα συστήματα αυτά απαιτούν μεγάλες ποσότητες κατά τη διάρκεια ενός έτους. EN 973 Τύπος Πιστοποιημένο, υψηλής καθαρότητας άλας με καθαρότητα πάνω από 99,5 %.
  Το μειονέκτημα είναι ο εμπλουτισμός του νερού με νάτριο, γεγονός που αντιστρατεύεται την ιδέα του πόσιμου νερού „χαμηλής περιεκτικότητας σε νάτριο“. Ομοίως, φυσικά, το επαναλαμβανόμενο κόστος για το αλάτι αναγέννησης και το σχετικό κόστος συντήρησης.
• Αντίστροφη όσμωση, πιέζοντας το νερό υπό υψηλή πίεση μέσω λεπτών πόρων φίλτρου 0,00001 μm. Το µειονέκτηµα, ωστόσο, είναι ότι το νερό που προκύπτει δεν περιέχει πλέον ανόργανα άλατα και, εποµένως, πρέπει να µεταλλευθεί εκ νέου για να µπορεί να χρησιµοποιηθεί από τον ανθρώπινο οργανισµό.
  Τα μειονεκτήματα είναι το τακτικά επαναλαμβανόμενο κόστος για τη μεμβράνη όσμωσης (κασέτα φίλτρου) και το „νερό“ που παράγεται κατά την αντίστροφη όσμωση, το οποίο μπορεί να ανέλθει έως και σε 50% πρόσθετης κατανάλωσης νερού.
• Απόσταξη, το οποίο επίσης οδηγεί σε νερό χωρίς κανένα μεταλλικό στοιχείο και, ως εκ τούτου, είναι αντιπαραγωγικό για την ανθρώπινη υγεία.
  Ένα πρόσθετο μειονέκτημα είναι η υψηλή κατανάλωση ενέργειας.
• Κρυστάλλωση σπόρων, κατά την οποία ένας καταλύτης (γεμάτος με ειδικά επικαλυμμένες κεραμικές ή πολυμερείς χάντρες στις οποίες προσδένονται και κρυσταλλοποιούνται ιόντα ασβεστίου και ανθρακικών αλάτων) μετατρέπει τον ασβεστίτη που προκαλεί εναποθέσεις αλάτων σε κρυστάλλους αραγωνίτη σε σχήμα βελόνας που δεν προσκολλώνται πλέον.
  Το νερό εξακολουθεί να περιέχει όλα τα μέταλλα, συμπεριλαμβανομένου του „ασβέστη“ με τη μορφή κρυστάλλων αραγωνίτη).
  Το νερό αυτό μπορεί να αξιοποιηθεί πλήρως από τον οργανισμό.
  Οι συσκευές αυτές έχουν διάρκεια ζωής άνω των δέκα ετών, ανάλογα με την παροχή και τη διαστασιολόγηση. Συνδέονται στην κύρια γραμμή παροχής της οικιακής παροχής νερού μετά τον υδρομετρητή.
  

Τεχνολογίες κρυστάλλωσης σπόρων

Η σκληρότητα του νερού δεν αλλάζει με καμία από τις ακόλουθες τεχνολογίες. Ωστόσο, οι εναποθέσεις αλάτων μειώνονται σημαντικά, καθώς το CaCO₃ είναι ήδη δεσμευμένο σε σταθερούς λεπτούς μικρο- ή πολύ λεπτούς νανοκρυστάλλους.

TAC

Κρυστάλλωση με τη βοήθεια προτύπου - Ο φορέας του πυρήνα κρυστάλλωσης είναι ένα στερεό μέσο, π.χ. ρητίνη ή κόκκοι. Σε αυτά σχηματίζονται κρύσταλλοι ανθρακικού ασβεστίου όταν το νερό ρέει μέσα από αυτά, οι οποίοι αποκολλώνται αμέσως από το μέσο και παρασύρονται με το νερό.
Ιδανικό για χαμηλούς ρυθμούς ροής, καθώς ο σχηματισμός μικροκρυστάλλων διαρκεί περισσότερο από ό,τι ο σχηματισμός νανοκρυστάλλων στη διαδικασία NAC.

NAC

Κρυστάλλωση υποβοηθούμενη από πυρηνοποίηση - είναι ουσιαστικά πανομοιότυπη με τη διαδικασία TAC, αλλά εδώ παράγονται νανο- αντί για μικροκρύσταλλοι. Αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός των σωματιδίων είναι μεγαλύτερος και οι κρύσταλλοι μικρότεροι.
Αυτό πλεονεκτεί εάν απαιτείται υψηλός ρυθμός ροής, καθώς ο χρόνος επαφής με το μέσο είναι επομένως μικρότερος και ο σχηματισμός κρυστάλλων είναι ταχύτερος από ό,τι με τη διαδικασία TAC λόγω του συστήματος.

MAC

Κρυστάλλωση υποβοηθούμενη από μέσα - συνοψίζει και τις δύο διαδικασίες, TAC και NAC, κάτω από έναν όρο-ομπρέλα. Ο όρος MAC χρησιμοποιείται συνήθως όταν χρησιμοποιούνται ιδιόκτητες τεχνολογίες που διαφέρουν από τις συνήθεις τεχνολογίες διεργασιών TAC/NAC.

Προμηθευτής συστημάτων με κρυστάλλωση σπόρων

Όπως πάντα, είναι σημαντικό να ξεχωρίζετε την ήρα από το σιτάρι, δηλαδή ποιος κατασκευαστής όχι μόνο ισχυρίζεται, αλλά και αποδεικνύει τη λειτουργία των προϊόντων του με αντίστοιχα πιστοποιητικά από ανεξάρτητα κέντρα δοκιμών ή/και μελέτες.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ο χρόνος επαφής του νερού που διέρχεται είναι λειτουργικά σημαντικός, γι' αυτό και τα δελτία δεδομένων των επιμέρους προϊόντων πρέπει να αξιολογούνται ξεχωριστά ως προς αυτό το κριτήριο και το συνολικό σύστημα πρέπει να προσαρμόζεται ανάλογα.

Οι ακόλουθοι κατασκευαστές ξεχωρίζουν θετικά εδώ:

• ScaleStop - support@scalestopplus.com
  Ανεξάρτητες δοκιμές του Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα και DVGW (W512 από το 2013) αποδεικνύουν την αποτελεσματικότητα με 99% σε κάθε περίπτωση
• Water Tech - info@watertechgroup.com
  διαφημίζει το προϊόν της Scale-Safe με 99,9% αποτελεσματικότητα
• Aqon Pure - info@aqon-pure.com
  αποδεικνύει την αποτελεσματικότητα του συστήματός της με δύο μελέτες: η Hohenstein Innovations gGmbH και η GSA (Σύνδεσμος 1, Σύνδεσμος 2, Σύνδεσμος 3)
• Watts - info@wattsindustries.it
  προσφέρει μια σειρά προϊόντων με την ονομασία One-Flow στο
• Πλύση κρυστάλλου - clean@crystalwash.fr
  περιορίζεται σε ένα Προδιαγραφές αποτελεσματικότητας από 88 ... 97 % και αναφέρεται στην αποτελεσματικότητα της διαδικασίας TAC που αναγνωρίζεται γενικά από το DVGW-W512
  

Απόδοση της πηγής

Στην περίπτωση υφιστάμενης ή προγραμματισμένης γεώτρησης, οι παράμετροι ρυθμός ροής και ρυθμός εξαγωγής είναι στοιχειώδεις, μαζί με άλλες παραμέτρους, στον υπολογισμό της ποσότητας υπόγειου νερού που πρέπει να εξαχθεί στη μονάδα χρόνου. Η εξήγηση, συμπεριλαμβανομένου του υπολογισμού, μπορεί να βρεθεί με μεγάλη σαφήνεια σε αυτό το Ιστοσελίδα.

Η άντληση νερού από έναν ποταμό υπόκειται συχνά σε άδεια και είναι περιορισμένη από άποψη ποσότητας.

Επιλογή της αντλίας τροφοδοσίας

Μια αντλία βαθιάς γεώτρησης χρησιμοποιείται για την άντληση υπόγειων υδάτων από βάθη μεταξύ 8 και 90 μέτρων. Πρέπει να σημειωθεί ότι το ύψος εξόρυξης και το βάθος της αντλίας (βάθος αναρρόφησης) αθροίζουν το συνολικό ύψος παροχής.

ΕφαρμογήΠαράδειγμα:

Βάθος αντλίας (φίλτρο αναρρόφησης) 20 m + υψηλότερο σημείο εξαγωγής 30 m = 50 m είναι το συνολικό ύψος παροχής της αντλίας βαθιάς γεώτρησης..

Ωστόσο, εκτός από την καθαρή υψομετρική διαφορά, πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη οι απώλειες τριβής στη διαδρομή του σωλήνα (τραχύτητα του σωλήνα, των εξαρτημάτων κ.λπ. = δυναμικό ύψος). Αυτές πρέπει να προστεθούν αναλόγως κατά την επιλογή της αντλίας.

Με βάση την ικανότητα αντλίας 3.000 l/h (Q = 3/3600 m³/s = 0,0008333333333333333 m³/s), χρησιμοποιώντας π.χ. σωλήνα DN65 (D = 0,0752) PE/HDPE με τραχύτητα σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων ε = 1,5 μm = 1,5 × 10-⁶ m, το κινηματικό ιξώδες του νερού ≈ 1-10^-6 m²/s και πυκνότητα ρ = 1000 kg/m³ και ταχύτητα ροής g = 9,81 m/s², καθώς και η συνεκτίμηση των ισοδυνάμων εξαρτημάτων κ.λπ. με το υπολογισμένο 1,2 φορές το μήκος του σωλήνα των 200 m, που αντιστοιχεί σε 240 m και μια υψομετρική διαφορά που πρέπει να ξεπεραστεί H_s 50 m (στατικό ύψος) με μέση επιτάχυνση λόγω βαρύτητας g = 9,81 m/s² (ως σταθερά), προκύπτει ο ακόλουθος υπολογισμός:

• Διατομή DN65
  A = ( π ⋅ D² ) : 4 = ( π ⋅ 0,0752 ² ) : 4 = 0,004417865 m²
• Ταχύτητα ροής
  v = Q : A = 0,0008333333333333333 m³/s : 0,004417865 m² = 0,1886280807 m/s
• Αριθμός Reynolds (χαρακτηριστικός αριθμός, χαμηλός = στρωτή, υψηλός = τυρβώδης ροή)
  Re = υD : v = ( 0.1886280807015056 ⋅ 0.0752 ) : ( 1⋅10-6 m²/s ) = 14147,10605261292 m²/s
• Συντελεστής τριβής σωλήνων (Swamee-Jain)
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( (ε : ( 3.7 ⋅ D )) + ( 5,74 : Re^0,9 ) ) ]²
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( 5,405405405405405 × 10^-6 + 0,000728728 ) ]²
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( 0,0007341334054054 ) ]²
  f = 0,25 : [ -3,134490 ]²
  f = 0,25 : 9,825866 = 0,028256663933258565
• Απώλεια τριβής σωλήνων (Darcy-Weisbach)
  h_f  = f ⋅ ( L : D ) ⋅ ( v² : 2g )
  h_f  = f ⋅ ( 240 : 0,075 ) ⋅ ( 0,1886280807015056² : 2 ⋅ 9,81 )
  h_f  = f ⋅ ( 3,200 ) ⋅ ( 0.001813634 m )
  h_f  = 0,028256663933258565 ⋅ 5,803629 = ≈ 0,1639776104 m
• Ισοδύναμη απώλεια χύτευσης
  (πανομοιότυπο fommel, αντί για L (μήκος σωλήνα) L_eq (σετ με 10 m)
  h_eq = f ⋅ ( L_eq : D ) ⋅ ( v² : 2g ) = ≈0.0068324004 m
• Συνολική κεφαλή
  H_νεκρός = H_s + h_f  + h_eq
  H_νεκρός = 50,0 m + 0,1639776104 m + 0,0068324004 m = ≈50,1708100 m
• Πίεση στην έξοδο της αντλίας
  ρ = ρgH_νεκρός
  p = 1000⋅9.81⋅50.1708100108 = 492175.6462064206 Pa
  p = 492175,6462064206 Pa : 10.000 = 4,921756462064206 bar
• Χωρητικότητα υδραυλικής αντλίας
  P_h = ρgQH_νεκρός
  P_h = 1000 ⋅ 9,81 ⋅ 0,0008333333333333333 ⋅ 50,1708100108 = 410,1463718386839 W
• Ηλεκτρική ισχύς κινητήρα P_{κινητήρας} με απόδοση η = 0,65
  P_{κινητήρας}= Ph : η
  P_{κινητήρας}= 410,1463718386839 : 0,65 = 630,9944182133598 W

Ονομαστικά, μια αντλία με περίπου 630 W παρέχει την απαιτούμενη ισχύ. Στην πράξη, με μια αύξηση 80 % ως εφεδρεία ασφαλείας, η ισχύς αυτή θεωρείται ότι είναι περίπου 1,1 kW.

Βαλβίδες

Εάν κάθε δεξαμενή στο δίκτυο πρέπει να είναι ξεχωριστά διαχωρίσιμη, πράγμα που έχει νόημα σε περίπτωση εργασιών συντήρησης ή διαρροών, απαιτείται μια βαλβίδα διακοπής και αντεπιστροφής καθώς και μια βαλβίδα έκπλυσης ή αποστράγγισης για κάθε δεξαμενή.

Οι μηχανοκίνητες βαλβίδες πρέπει να έχουν τη δυνατότητα χειροκίνητης ενεργοποίησης (έκτακτης ανάγκης).

Όλα τα εξαρτήματα πρέπει να είναι σχεδιασμένα σύμφωνα με τις απαιτήσεις WRAS/DVGW για πόσιμο νερό (έδρα EPDM και διάφραγμα NBR). Οι φλάντζες τοποθέτησης για τη σύνδεση των ενεργοποιητών πρέπει να σχεδιάζονται σύμφωνα με το ISO 5211, οι φλάντζες κινητήρα σύμφωνα με το ISO5211 F05/F07.

Ο ρυθμός διαρροής πρέπει να είναι Τάξη VI που σημαίνει απόλυτη (χωρίς φυσαλίδες) στεγανότητα, δηλαδή μηδενικό ποσοστό διαρροής. Όλες οι βαλβίδες με έδρα (PTFE) / EPDM πληρούν αυτή την απαίτηση.
Οι μεταλλικές έδρες φτάνουν μόνο στην κατηγορία IV: επιτρέπεται ρυθμός διαρροής 10 ml/min υπό πίεση δοκιμής.

Η λειτουργία των ενεργοποιητών με εναλλασσόμενο ρεύμα 230 V ή με συνεχές ρεύμα 24 V (μπαταρία) αποφασίζεται από την απαίτηση για αυτοματοποιημένη λειτουργικότητα ακόμη και σε περίπτωση διακοπής της δημόσιας παροχής ρεύματος.
Όλα τα ηλεκτρικά εξαρτήματα των συστημάτων που εκτίθενται στις καιρικές συνθήκες πρέπει να συμμορφώνονται με IP65 (στεγανότητα έναντι σκόνης, προστασία από πίδακες νερού), καλύτερη IP67 (στεγανή έναντι σκόνης, προστασία από βραχυχρόνια βύθιση).

Οι μηχανοκίνητες βαλβίδες πρέπει να διαθέτουν οριακούς διακόπτες, ιδανικά έναν έλεγχο μέσω 0 ... 10 V, ή 4 ... 20 mA εάν πρόκειται να ελεγχθούν άλλες θέσεις εκτός από ανοικτή/κλειστή.

Μέτρηση στάθμης

Οι αισθητήρες υπερήχων και πίεσης είναι κατάλληλοι για την παρακολούθηση της στάθμης. Ενώ οι αισθητήρες πίεσης, που τοποθετούνται στον πυθμένα της δεξαμενής, είναι συνεχώς εκτεθειμένοι στο νερό, η μέτρηση με υπερήχους είναι ανέπαφη: ο αισθητήρας τοποθετείται στο καπάκι της δεξαμενής ή κάτω από αυτό και είναι επομένως γρήγορα προσβάσιμος.

Οι βιομηχανικοί αισθητήρες υπερήχων παράγουν ρεύμα 4 ... 20 mA, το οποίο παράγει μια τάση εξαρτώμενη από τη μετρούμενη τιμή μέσω ενός βαθμονομημένου μετατροπέα IU (ρεύμα σε τάση), η οποία αξιολογείται από έναν μικροελεγκτή και εμφανίζεται ως μετρούμενη τιμή, η οποία μετατρέπεται σε λίτρα, κυβικά μέτρα ή ποσοστά.

Ωστόσο, οι τιμές των αισθητήρων υπερήχων αυξάνονται ανάλογα με την αύξηση της εμβέλειας, φθάνοντας σε τετραψήφιο αριθμό ευρώ. Οι αισθητήρες με απόσταση μέτρησης έως και 2,2 μέτρα είναι περίπου στα 200 ευρώ, το οποίο περιορίζει το βάθος της δεξαμενής σε περίπου 2 μέτρα για να μην υπερβεί τον προϋπολογισμό.