منبع تحت فشار چگونه کار می کند؟

در بسیاری از سیستم های آبرسانی، به ویژه در ساختمان های چندطبقه و پروژه های صنعتی، تأمین فشار آب یکنواخت و پایدار یک ضرورت است. در این سیستم ها، زمانی که پمپ آب مستقیماً به شبکه مصرف متصل شود، به دلیل تغییرات فشار در هنگام باز و بسته شدن شیرها، مشکلات متعددی مانند ضربه قوچ، نوسان فشار و استهلاک سریع پمپ به وجود می آید.

برای حل این مسئله، از تجهیزی به نام منبع تحت فشار استفاده می شود. این منبع به عنوان یک بافر یا واسطه بین پمپ و شبکه مصرف قرار می گیرد و با ذخیره حجم معینی از آب تحت فشار، باعث می شود پمپ به صورت مداوم روشن و خاموش نشود.

در این مقاله به صورت جامع بررسی می کنیم که منبع تحت فشار چیست، چگونه کار می کند، از چه اجزایی تشکیل شده، چه انواعی دارد و چه نکاتی در انتخاب و نگهداری آن باید رعایت شود.

---

منبع تحت فشار چیست؟

منبع تحت فشار (Pressure Tank) یک مخزن بسته و آب بندی شده است که در داخل آن بخشی از فضا با آب و بخش دیگر با هوای فشرده یا گاز نیتروژن پر شده است.

این منبع معمولاً بین پمپ آب و شبکه لوله کشی ساختمان قرار می گیرد تا فشار آب را ثابت نگه دارد و مانع از استارت های پی درپی پمپ شود.

در واقع، منبع تحت فشار مانند یک ذخیره کننده انرژی هیدرولیکی عمل می کند؛ به این معنا که هنگام کار پمپ، بخشی از آب وارد منبع می شود و با فشرده شدن هوا در قسمت بالای منبع، فشار لازم برای تأمین آب در زمان خاموشی پمپ فراهم می گردد.

---

ساختار و اجزای منبع تحت فشار

هر منبع تحت فشار از چند بخش اصلی تشکیل شده است که هر یک نقش مشخصی در عملکرد صحیح دستگاه دارند:

۱. بدنه (Shell)

بدنه منبع از جنس فولاد گالوانیزه یا کربن استیل ساخته می شود و معمولاً با رنگ اپوکسی ضد زنگ پوشانده می شود تا در برابر رطوبت و خوردگی مقاوم باشد.

ضخامت بدنه بسته به ظرفیت منبع و فشار کاری آن بین ۲ تا ۶ میلی متر متغیر است.

۲. دیافراگم یا تیوپ (Bladder / Diaphragm)

در داخل منبع یک تیوپ لاستیکی یا دیافراگمی وجود دارد که آب درون آن ذخیره می شود.
این قطعه از جنس EPDM یا بوتیل (Butyl) ساخته شده است و خاصیت ارتجاعی دارد.

دیافراگم منبع را به دو بخش تقسیم می کند:

• بخش داخلی که آب در آن قرار دارد،

• بخش خارجی که هوا یا گاز فشرده در آن وجود دارد.

۳. شیر هوا (Air Valve)

در قسمت فوقانی منبع تحت فشار یک سوپاپ یا شیر هوا نصب شده است تا بتوان فشار گاز داخل منبع را تنظیم کرد. این فشار معمولاً بین ۱٫۵ تا ۳ بار تنظیم می شود.

۴. فلنج یا اتصال ورودی آب

در بخش پایینی منبع، محل اتصال آب به سیستم وجود دارد. این قسمت معمولاً رزوه ای یا فلنج دار است و بسته به ظرفیت منبع، قطر آن بین ۱ تا ۲ اینچ می باشد.

۵. پایه ها

برای ثابت ماندن منبع بر روی زمین، معمولاً از پایه های فلزی با رنگ ضد زنگ استفاده می شود.

---

نحوه کارکرد منبع تحت فشار

برای درک بهتر عملکرد منبع تحت فشار، لازم است بدانیم این دستگاه چگونه در چرخه کاری پمپ قرار می گیرد.

مرحله ۱: شروع به کار پمپ

زمانی که پمپ روشن می شود، آب وارد منبع تحت فشار می گردد و تیوپ داخلی شروع به پر شدن می کند. با افزایش حجم آب در تیوپ، گاز یا هوای اطراف آن فشرده می شود.

مرحله ۲: فشرده شدن هوا

فشار هوای فشرده در فضای اطراف تیوپ باعث می شود آب داخل منبع تحت فشار با نیروی بیشتری در شبکه لوله کشی باقی بماند.

مرحله ۳: توقف پمپ

زمانی که فشار آب در سیستم به حد تنظیم شده توسط پرشر سوئیچ (Pressure Switch) رسید، پمپ خاموش می شود. اما به دلیل وجود فشار هوای فشرده در منبع، جریان آب همچنان ادامه پیدا می کند.

مرحله ۴: مصرف آب و افت فشار

با مصرف آب در شبکه، فشار منبع کاهش می یابد و هنگامی که به حداقل فشار تنظیم شده برسد، پرشر سوئیچ مجدداً پمپ را روشن می کند تا منبع دوباره پر شود.

به این ترتیب، پمپ تنها در بازه های زمانی مشخص روشن می شود و از استارت های متعدد جلوگیری می شود.

---

انواع منبع تحت فشار

منابع تحت فشار از نظر نوع ساخت، محل نصب و جنس تیوپ به چند گروه اصلی تقسیم می شوند:

۱. منبع تحت فشار تیوپی

در این نوع، آب داخل یک تیوپ لاستیکی قرار می گیرد و بخش اطراف آن با هوا یا گاز فشرده پر می شود.
این مدل پرکاربردترین نوع در سیستم های آبرسانی خانگی است.

مزایا:

• تعویض آسان تیوپ

• کاهش احتمال تماس آب با بدنه فلزی

• طول عمر بالا

معایب:

• نیاز به بررسی دوره ای سلامت تیوپ

---

۲. منبع تحت فشار دیافراگمی

در این نوع، فضای داخلی منبع توسط یک صفحه لاستیکی (دیافراگم) به دو قسمت تقسیم شده است.
این ساختار معمولاً در منابع عمودی بزرگ تر استفاده می شود.

ویژگی ها:

• مقاومت بیشتر در برابر فشار

• عمر طولانی تر نسبت به مدل تیوپی

• مناسب برای سیستم های صنعتی

---

۳. منبع تحت فشار افقی

این مدل برای نصب بر روی شاسی پمپ های افقی طراحی می شود و معمولاً در سیستم های خانگی یا موتورخانه های کوچک به کار می رود.

ویژگی ها:

• اشغال فضای کمتر

• مناسب برای نصب روی پمپ جتی یا سانتریفیوژ افقی

---

۴. منبع تحت فشار عمودی

در سیستم های بزرگ تر از مدل های عمودی استفاده می شود که بر روی پایه قرار می گیرند.
این نوع معمولاً حجم بالاتری دارد و در فضاهای موتورخانه نصب می شود.

ویژگی ها:

• ظرفیت بالا (از ۸۰ تا ۵۰۰۰ لیتر)

• قابلیت تحمل فشار زیاد

• مناسب برای برج ها و ساختمان های مرتفع

---

کاربردهای منبع تحت فشار

منبع تحت فشار در طیف گسترده ای از سیستم ها مورد استفاده قرار می گیرد. مهم ترین کاربردهای آن عبارت اند از:

1. سیستم های آبرسانی خانگی
   برای ثابت نگه داشتن فشار آب در آپارتمان ها و جلوگیری از نوسانات.

2. بوستر پمپ ها
   برای حفظ فشار شبکه و جلوگیری از روشن و خاموش شدن مداوم پمپ ها.

3. سیستم های آتش نشانی
   برای تأمین فشار اولیه آب در خطوط اطفاء حریق.

4. سیستم های صنعتی و کشاورزی
   در خطوط فرآیندی یا سیستم های آبیاری که نیاز به فشار پایدار دارند.

5. سیستم های گرمایشی و سرمایشی (HVAC)
   برای جبران انبساط و انقباض مایع در مدار بسته حرارتی.

---

ظرفیت و فشار کاری منابع تحت فشار

منابع تحت فشار در ظرفیت های مختلفی از ۲ لیتر تا بیش از ۵۰۰۰ لیتر تولید می شوند.

انتخاب ظرفیت مناسب بستگی به موارد زیر دارد:

• دبی پمپ (میزان آبدهی)

• فشار کاری سیستم

• حجم مصرف در هر نوبت

• نوع کاربرد (خانگی، صنعتی یا آتش نشانی)

فشار کاری منابع تحت فشار نیز معمولاً بین ۶ تا ۱۰ بار است، هرچند مدل های صنعتی ممکن است تا ۱۶ بار را تحمل کنند.

---

جنس تیوپ در منابع تحت فشار

جنس تیوپ یکی از عوامل مهم در عملکرد و طول عمر منبع است.

• EPDM: رایج ترین نوع، مقاوم در برابر دما و فشار، مناسب برای آب شرب.

• بوتیل (Butyl): دارای مقاومت بالاتر در برابر نفوذ هوا، مناسب برای سیستم های صنعتی.

• NBR: برای مایعات غیرخورنده یا سیستم های حاوی روغن استفاده می شود.

---

فشار باد اولیه در منبع تحت فشار

پیش از نصب منبع، باید فشار هوای اولیه (Pre-Charge Pressure) تنظیم شود.
این فشار معمولاً باید ۰٫۲ بار کمتر از فشار استارت پمپ تنظیم گردد.

برای مثال:
اگر پرشر سوئیچ روی بازه ۲ تا ۴ بار تنظیم شده باشد، فشار باد اولیه منبع باید حدود ۱٫۸ بار باشد.

فشار کم تر از حد باعث پر شدن بیش از اندازه تیوپ و پارگی آن می شود،
و فشار بالاتر از حد باعث کاهش ظرفیت ذخیره آب خواهد شد.

---

مزایای استفاده از منبع تحت فشار

۱. کاهش استهلاک پمپ

با ذخیره بخشی از آب در منبع، پمپ تنها زمانی روشن می شود که فشار واقعاً افت کرده باشد. این امر باعث افزایش عمر مفید پمپ و تجهیزات می شود.

۲. تثبیت فشار آب

منبع تحت فشار مانع از افت ناگهانی یا افزایش فشار در شبکه آب می شود و تجربه مصرف یکنواختی را برای کاربر ایجاد می کند.

۳. صرفه جویی در مصرف انرژی

به دلیل کاهش دفعات استارت پمپ، مصرف برق کاهش یافته و بازده سیستم افزایش می یابد.

۴. جلوگیری از ضربه قوچ

هوای فشرده درون منبع مانند یک ضربه گیر عمل می کند و از وارد شدن شوک فشار به لوله ها جلوگیری می کند.

۵. ذخیره آب اضطراری

در زمان خاموش بودن پمپ، منبع می تواند مقدار محدودی آب را در فشار مطلوب برای مصرف کننده تأمین کند.

---

نحوه نصب منبع تحت فشار

برای عملکرد صحیح منبع تحت فشار، نصب اصولی آن اهمیت زیادی دارد. مراحل نصب عبارت اند از:

1. انتخاب محل مناسب:
   منبع باید در محلی خشک، خنک و بدون لرزش قرار گیرد.

2. نصب در مسیر خروجی پمپ:
   منبع باید بعد از پمپ و قبل از پرشر سوئیچ در مدار قرار گیرد.

3. تراز بودن منبع:
   در مدل های عمودی، پایه ها باید روی سطح صاف و محکم نصب شوند.

4. اتصال ایمن:
   از بست ها و اتصالات مقاوم استفاده شود تا نشتی رخ ندهد.

5. بررسی فشار باد اولیه:
   پیش از آبگیری، فشار هوا تنظیم شود.

6. نصب گیج فشار و شیر تخلیه:
   برای کنترل و نگهداری آسان سیستم، نصب فشارسنج و شیر هواگیری الزامی است.

---

نحوه تست و شارژ باد منبع تحت فشار

با گذشت زمان، ممکن است فشار گاز داخل منبع کاهش یابد.
برای حفظ عملکرد مناسب، باید به صورت دوره ای فشار آن بررسی و در صورت نیاز شارژ شود.

مراحل شارژ باد:

1. برق پمپ را قطع کنید.

2. آب داخل سیستم را تخلیه کنید تا فشار صفر شود.

3. با فشارسنج مقدار باد منبع را اندازه بگیرید.

4. در صورت کمبود فشار، با تلمبه یا کمپرسور باد را تا مقدار استاندارد تنظیم کنید.

---

نکات مهم در نگهداری از منبع تحت فشار

برای افزایش طول عمر و جلوگیری از خرابی، رعایت نکات زیر ضروری است:

• بررسی ماهیانه فشار هوای منبع.

• اطمینان از سلامت تیوپ و عدم نشتی.

• تخلیه و تمیزکاری دوره ای در صورت وجود رسوب.

• استفاده از شیر اطمینان برای جلوگیری از افزایش بیش از حد فشار.

• قرار دادن منبع در مکان دور از نور مستقیم خورشید و حرارت زیاد.

---

علائم خرابی منبع تحت فشار

در صورت بروز مشکلات زیر، احتمال خرابی منبع وجود دارد:

1. روشن و خاموش شدن مکرر پمپ:
   نشان دهنده پارگی تیوپ یا کمبود باد در منبع است.

2. نوسان شدید فشار آب:
   ممکن است به علت افت فشار گاز یا خرابی دیافراگم باشد.

3. خروج آب از سوپاپ هوا:
   بیانگر پارگی کامل تیوپ داخلی است.

4. صدای غیرعادی در سیستم:
   ممکن است به دلیل پر بودن بیش از حد منبع یا ورود هوا در لوله ها باشد.

در چنین مواردی باید منبع بررسی و در صورت نیاز تیوپ تعویض شود.

---

نحوه انتخاب ظرفیت مناسب منبع تحت فشار

برای انتخاب منبع مناسب، باید بر اساس توان پمپ، فشار کاری و الگوی مصرف تصمیم گیری کرد.

فرمول تقریبی برای تعیین ظرفیت:

V=Q×(Pmax−Pmin)4×(Pmax−Pcut)V = frac{Q times (P_{max} – P_{min})}{4 times (P_{max} – P_{cut})}V=4×(Pmax​−Pcut​)Q×(Pmax​−Pmin​)​

که در آن:

• $V$: حجم منبع (لیتر)

• $Q$: دبی پمپ (لیتر در دقیقه)

• PmaxP_{max}Pmax​: فشار خاموشی پمپ

• PminP_{min}Pmin​: فشار روشن شدن پمپ

• PcutP_{cut}Pcut​: فشار باد منبع

به صورت عمومی:

• برای پمپ های خانگی کوچک → ۲۴ تا ۶۰ لیتر

• برای بوستر پمپ های ساختمانی → ۱۰۰ تا ۵۰۰ لیتر

• برای سیستم های صنعتی → ۵۰۰ تا ۵۰۰۰ لیتر

---

تفاوت منبع تحت فشار ایرانی و خارجی

در بازار ایران، منابع تحت فشار ایرانی و وارداتی از برندهای مختلفی مانند واتر تک، زیلومت، امبراکو، روتو و غیره وجود دارد.

منابع ایرانی:

• قیمت مناسب تر

• خدمات پس از فروش در دسترس

• کیفیت قابل قبول برای مصارف خانگی

منابع خارجی:

• دوام بالاتر

• جنس تیوپ باکیفیت تر

• عملکرد پایدار در فشارهای بالا

انتخاب میان این دو نوع بستگی به نوع پروژه و بودجه کارفرما دارد.

---

نکات ایمنی در استفاده از منبع تحت فشار

• از باز کردن درپوش منبع در حالت پرهیز کنید.

• فشار گاز داخل منبع را بیش از حد مجاز افزایش ندهید.

• در صورت نشتی، سیستم را سریع خاموش کرده و تعمیر انجام دهید.

• فقط از قطعات و تیوپ های اصلی برای تعویض استفاده کنید.

---

جمع بندی

منبع تحت فشار یکی از اجزای کلیدی سیستم های پمپاژ و آبرسانی است که نقش مهمی در حفظ فشار پایدار، کاهش استهلاک پمپ و صرفه جویی در مصرف انرژی دارد.

این تجهیز با استفاده از خاصیت فشرده شدن هوا یا گاز، فشار آب را در محدوده مطلوب نگه می دارد و از روشن و خاموش شدن مکرر پمپ جلوگیری می کند.

انتخاب ظرفیت مناسب، تنظیم فشار باد اولیه، نصب اصولی و سرویس دوره ای از مهم ترین عواملی هستند که در کارایی و طول عمر منبع تأثیر مستقیم دارند.

اگر در سیستم آبرسانی خود شاهد نوسان فشار، استارت های پی درپی پمپ یا ضربه قوچ هستید، به احتمال زیاد منبع تحت فشار شما نیاز به بررسی یا تعویض دارد.