Dimensjonering av avløpskummer

Dimensjonering av avløpskummer

Lær hvordan du dimensjonerer en avløpskum optimalt, inkludert praktiske beregningseksempler. 

Ofte er avløpskummer er overdimensjonert for å sikre at de er store nok – men de gode hensiktene har kan like gjerne ha effekt. 

I denne oppgaven lærer du hvordan du dimensjonerer en avløpskum for å sikre optimale driftsforhold i næringsbygg og mindre kommunale avløpssystemer. Du vil også finne en rekke praktiske beregningseksempler som er verdifulle i prosessen. Eksemplene gjelder for pumper med motoreffekt opptil 30 kilowatt.

En av de viktigste ulempene ved overdimensjonering av en kum er at det kan føre til at avløpsvannet blir for lenge i kummen, noe som fører til sedimentering og til slutt tilstopping. Hvorfor er det slik? 

La oss si at den optimale kumdiameteren er 1,5 meter, men at den i stedet er laget med en diameter på 2 meter for å gi ekstra volum, for sikkerhets skyld. Pumpens start- og stoppnivå er imidlertid det samme som det ville vært med en mindre diameter, så det tar lengre tid for avløpsvannet å nå startnivået. Og med mindre hyppige starter blir avløpsvannet liggende lengre i kummen.

Ved dimensjonering av en kum er det fire hovedpunkter som må fastsettes:
• Tilstrømning
• Det effektive volumet
• Kumdiameteren
• Og til slutt avstanden mellom start og stopp 

La oss se nærmere på dem én for én for å forklare hva som må tas i betraktning og hvordan hvert trinn beregnes.

Tilstrømning er det aller først som må etableres ved dimensjonering av en kum. Dette tallet leveres vanligvis av eksterne eksperter, ettersom beregningen er ganske omfattende. Tilstrømningen varierer fra dag til natt og fra en dag til en annen – og avhenger også av avløpsvannets natur. Avrenning av regnvann medfører sterke variasjoner, mens kloakk har mer regelmessige bevegelser.

Når vi har funnet tilstrømningen, kan vi beregne pumpekapasiteten.

La oss bruke et eksempel der tilstrømmingen er satt til 32 liter per sekund. For å finne den nødvendige pumpekapasiteten multipliserer vi nå med 1,05 – noe som betyr at vi trenger en pumpe som kan pumpe 34 liter per sekund ved maksimal belastning for å sikre at kummen aldri oversvømmes.

Når du velger pumpe, er det viktig også å se på maksimalt antall starter den kan utføre i timen for å sikre at den kan holde tritt på de travleste timene på dagen. Jo flere starter per time, jo bedre er en god tommelfingerregel.  

Nå er tiden inne for å beregne det effektive volumet. Før vi kan gjøre det, er det imidlertid viktig å vite hvor mange pumper som skal installeres, og om pumpene skal kjøre parallelt eller vekselvis.

Parallelldrift der to eller flere pumper opererer samtidig side om side, brukes vanligvis i kombinerte systemer som håndterer både kloakk og regnvann. Alternativ drift hvor hver pumpe veksler mellom drift og standby-stilling etter hver syklus er egnet der kloakk og regnvann dreneres til separate systemer.

La oss nå se hvordan det effektive volumet av de to alternativene beregnes. 

I avløpssystemer med to pumper som drives parallelt, leverer de to pumpene den nødvendige kapasiteten i fellesskap. Eller med andre ord, kombinert kan pumpene pumpe 34 liter per sekund ved maksimal belastning.

I eksemplet kan pumper utføre 20 starter per time.

Følgende formel brukes til å beregne det effektive volumet mellom start og stopp. Dette gir oss et effektivt volum på 1,53 kubikkmeter.

Det effektive volumet i et system med vekseldrift beregnes ved å bruke nøyaktig samme formel, men basert på bare én pumpes kapasitet og ikke to som i parallell drift.   

Ved dimensjonering av pumpene er det altså viktig å ta hensyn til at hver pumpe må kunne levere 100 % kapasitet alene, noe som betyr at pumpene i dette eksemplet vil bli større enn pumpene ved parallelldrift.

Deretter er det på tide å bestemme kumdiameteren. Som vi så i begynnelsen av denne økten, er riktig kumdiameter viktig for å sikre optimale driftsforhold. Hvis kummen er for stor, er det fare for at antall start og stopp ikke er nok til å forhindre sedimentering.

Den nødvendige diameteren bestemmes ut fra antall pumper og den ekstra plassen som er nødvendig for rør osv.

Hvis vi bruker det tidligere eksemplet med to pumper i parallelldrift, vil dette systemet kreve en diameter på 1,8 m – eller en radius på 0,9 m.

Til slutt er vi klare til å beregne avstanden mellom startnivået og stoppnivået – eller den effektive høyden.

Vi vet at det effektive volumet er 1,53 kubikkmeter, og at kumradiusen er 0,9 m.

For å beregne effektiv høyde, skal vi da bruke følgende formel. Det gir oss en effektiv høyde på 0,6 m. 

Og hvorfor er det viktig å ha riktig avstand mellom start og stopp? For lang avstand reduserer antall sykluser og kan forårsake sedimentering i bunnen av kummen fordi vannet forblir i kummen for lenge. Til syvende og sist resulterer dette i tilstopping og uforutsett nedetid.  

Hvis avstanden mellom startnivå og stoppnivå på den annen side er for kort, kan motoren bli overbelastet på grunn av for mange start- og stoppoperasjoner – noe som igjen kan føre til nedetid. Av den grunn er det viktig å alltid ta hensyn til maksimalt antall start per time en pumpe og motor er konstruert for å levere.

La oss til slutt bare kort komme inn på alternative systemer for systemet med to pumper.

Hvis en pumpestasjon bare betjener noen få husstander, er tilstrømningen ofte begrenset, og en enkelt pumpe vil være nok til å levere riktig kapasitet. Den valgte pumpekapasiteten må imidlertid være mye større enn tilstrømningen for å hindre sedimentering i trykkrøret på en effektiv måte, gjennom å opprettholde en høy hastighet.

Kummer med mer enn to pumper brukes vanligvis i kombinerte systemer – enten for å øke kapasiteten eller for å ha ekstra reservepumper til plutselige sterke svingninger, for eksempel under kraftig regn.