Ilman käyttäytyminen vesijohtoverkostossa
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2019-05-06
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Water and Environmental Engineering (WAT)
Language
fi
Pages
53
Series
Abstract
Tämän työn tavoitteena oli tutkia, miten ilma käyttäytyy vesijohtoverkostossa. Tutkimuskysymystä lähestyttiin teoreettisesti tekemällä kirjallisuustutkimus, haastattelemalla suunnittelijoita, laitetoimittajia ja vesihuoltolaitoksia sekä tekemällä kokeellinen mittaus ilman poistumisesta ilmanpoistoventtiileistä vedensiirtolinjassa. Ilman käyttäytymistä on tutkittu paljon ja useita ilman kulkeutumista selittäviä malleja on luotu. Käytännön tason tuntemusta puuttuu kuitenkin eräistä kriittisimmistä kysymyksistä ja suomeksi tietoa on saatavilla vähän. Yksi tutkimuksen tarkoituksista oli selvittää, miten aihetta tunnetaan Suomessa ja vahvistaa tai kumota yleisimpiä käsityksiä. Sekä teoriaosan että haastattelujen kautta työssä havaittiin, että ilma pääsee vesijohtoverkostoon pitkälti pumppauksen, linjan käyttöönoton ja putkirikon yhteydessä. Vedessä on myös itsessään ilmaa kaksi tilavuusprosenttia, mutta koska vesi paineistetaan vesijohtoverkostossa, veteen mahtuukin enemmän ilmaa eikä se välttämättä erkaannu sieltä, jollei paine laske tai veden lämpötila nouse. Suurimpien ilman verkostoon aiheuttamien haittojen todettiin olevan kapasiteetin pieneneminen, energiahäviöt sekä pahenevat paineiskut. Haastatteluissa havaittiin, että suunnittelijat ja laitetoimittajat tunsivat teorian parhaiten ja vesihuoltolaitokset kertoivat havainnollisia esimerkkejä verkostojensa toiminnasta. Ilmanpoisto tapahtuu joko ilmanpoistoventtiileistä, käyttäjien hanoista tai paloposteista. Vaikka suunnittelijoiden ja laitevalmistajien näkemykset teoriasta ovat hyvinkin samanlaiset, heidän näkemyksensä käytännön ilmanpoistosta eroavat. Laitetoimittajien suunnitteluohjeet suosittelevat ilmanpoistoventtiilien sijoittamisesta muun muassa 400 – 800 metrin välein huippukohtiin, pumpun yhteyteen, loiveneviin nousuihin tai jyrkkeneviin laskuihin ja tasaisille osuuksille. Suunnittelijat sijoittaisivat niitä vain huippukohtiin kilometrin, parin välein riippuen paljon linjan yleispiirteistä, halkaisijasta sekä venttiileiden kapasiteetista. Käytännössä vesihuoltolaitosten venttiilit sijaitsevat vain huippukohdissa, jos niitä on tai jos ne ovat toimintakuntoisia. Työssä annettu suunnittelusuositus pitää linjan huippukohtia parhaimpina venttiilin sijoituspaikkoina. Jokaiselle huipulle ei kuitenkaan välttämättä pidä asentaa ilmanpoistoa, sillä linjan profiili, paine ja venttiilien välimatkat vaikuttavat asiaan. Vaikka linjasta ei arvioitaisi poistuvan ilmaa, ilmanpoistoventtiilejä on silti hyvä asentaa määrävälein poistamaan ja antamaan ilmaa poikkeustapauksia varten. Venttiilien määrä tulisi optimoida siten, että ne minimoivat ilman aiheuttaman haitan, mutta niitä olisi mahdollisimman vähän huollettaviksi. Huoltamattomat venttiilit aiheuttavat hygieniariskin vesijohtoverkostolle.The objective of this Master’s Thesis was to study how air conducts in a water supply network. This thesis was conducted by making a literature review, interviewing designers, equipment suppliers and water supply departments as well as making an experimental research of air removal in a water supply network. Lots of research has been done about air conduction and several models have been created to represent how air moves in a pipeline. However, practical knowledge is lacking about some of the key areas and there is only little information available in Finnish. One of the aims of the study is to clarify how well the subject is known in Finland and to confirm or refute the most common conceptions. Through the theoretical part and interviews, it was observed that air enters the water supply network from pumping, plumbing and pipe bursting. In addition, water itself contains two volumetric percentiles of air. However, since the water is pressurized, it can contain more air and it does not necessarily diverge, unless the pressure drops or the temperature rises. The reduction of pipe capacity, energy loss and surges were found to be the greatest harms of having air in the network. The designers and equipment suppliers knew the theory best, and the water supply departments were able to describe examples from their networks well. Air removal occurs either from air valves, customers’ taps or fire hydrants. Even though the designers and equipment suppliers had equal views over the theory, their views differed on how to remove air in practice. The design manuals recommend placing air valves in every 400 – 800 meters for example to the summits, decreasing upslopes, increasing downslopes, horizontal runs and near pumps. Designers would only place air valves to the summits every one or two kilometers depending on the diameter, the capacity of the valves and the general feature of the line. Practically, all the air valves locate only at the summits if they even exist or are functional. The design manual given in this thesis considers the summits as the best location for the air valves. However, an air valve should not necessarily be placed in every summit, since the profile of the line, the pressure and the distance between the valves should be considered. Even though air is not estimated to be removed from a pipeline, air valves should be placed at regular intervals to give and remove air when an exception occurs. The number of air valves should be optimized so that they would minimize the harm from air with at least valves as possible, since they must be maintained. Unmaintained air valves are a hygienic risk for the water supply network.Description
Supervisor
Vahala, RikuThesis advisor
Heikkinen, MattiLiikanen, Riina
Keywords
vesijohtoverkosto, ilma, erkaantuminen, ilmanpoistoventtiili, suunnittelusuositus
