区分式水タンク: タイプ、サイズ、設置およびメンテナンス

とは何ですか 区分水槽 ?

組立式水槽は、単一の事前成形ユニットとして納品されるのではなく、工場で製造されたパネルから現場で組み立てられる貯蔵容器です。各パネルは正確な寸法で製造され、平らな状態で輸送され、設置場所でボルトまたはクランプで固定されて、必要な体積と設置面積の防水タンクを形成します。モジュール式アプローチがこのカテゴリを定義するものです。タンクはセクションに分けて構築されており、これが名前の由来です。

この工法は物流の根本的な問題を解決します。 50,000 リットルを収容する一体構造のタンクは、大規模な構造的介入なしには、標準的な出入り口を通過したり、階段を運び上げたり、地下の工場室に設置したりすることはできません。 組み立て式の水タンクが可能です。 パネルは平らな状態で到着し、所定の位置に組み立てられるため、タンクは、クレーンや構造物の解体を必要とせずに、屋上、地下室、狭い機器室、車両のアクセスが制限されている場所など、アクセス可能なほぼすべてのスペースに建設できます。

断面タンクパネルの主な材料は次の 2 つです。 ガラス強化プラスチック (GRP) そして ステンレス鋼 、それぞれに異なるパフォーマンスプロファイルがあります。市場のより少ない割合で亜鉛メッキ鋼、ポリエチレン、またはコーティングされた軟鋼が使用されていますが、これらは今日の商業および産業仕様ではあまり一般的ではありません。

区分式水槽のメリット

モノリシック型の代替タンクと比較した組立式水槽の利点は、設置の柔軟性、拡張性、長期保守性の 3 つの領域で最も顕著です。

• 狭いスペースまたはアクセスできないスペースへの設置 — パネルのサイズは通常 1 m × 1 m またはそれに類似しており、標準的な出入り口、ハッチ、およびサービス廊下を通過できます。このため、既成タンクを設置できない地下の工場室や屋上の設備では、組立式タンクがデフォルトの選択肢となります。
• 容量の柔軟性 — タンクは、パネルを追加または削除することで、長さ、幅、高さの実質的に任意の組み合わせで構成できます。標準容量は、大規模な産業用構成では数百リットルから最大数百万リットルまでの範囲に及びます。
• 拡張性 — 既存の区分タンクは、片面にパネルを追加することで拡張でき、構造全体を交換することなく容量を増やすことができます。これは、時間の経過とともに需要が増大する場合に、コスト面で大きな利点となります。
• 保守・点検が容易 — パネルベースの構造により、タンク全体を無期限に停止することなく、損傷または劣化した個々のセクションを交換できます。内部アクセスハッチとクリーンアウト設備が設計に組み込まれています。
• 規制遵守 — 確立されたメーカーの GRP およびステンレス鋼製セクションタンクは通常、英国の WRAS (水規制諮問制度) 承認、米国の NSF/ANSI 61、およびその他の市場の同等の基準に準拠するように設計されており、飲料水の貯蔵に適しています。
• コンクリートと比べて競争力のある設置コスト — 鉄筋コンクリートタンクは大規模化すると材料費が安くなる可能性がありますが、セクショナルタンクでは専門の土木請負業者、型枠、硬化時間、防水ライニングシステムの必要性がなくなり、特に中規模の容量の場合、総設置コストが低くなることがよくあります。

GRP区画式水槽とは何ですか？

GRP 組立式水槽には、 ガラス強化プラスチック — グラスファイバーまたは GFRP とも呼ばれる — 織られたガラス繊維と熱硬化性樹脂 (通常はイソフタル酸ポリエステルまたは食品グレードのビニルエステル) の複合材料を圧縮成形することによって製造されます。その結果、剛性、軽量、化学的に不活性、そして非腐食性を同時に備えたパネルが得られます。

GRP パネルは通常、 リブ付きまたは波形 材料の重量を増やすことなく構造剛性を高めるために外面に配置されています。内面は滑らかで非多孔質なので、バイオフィルムの付着を防ぎ、掃除が簡単です。標準パネルの厚さの範囲は、タンクの深さと静水圧負荷に応じて 5 mm から 12 mm 以上です。

GRP セクションタンクの主な特徴:

• 断熱性 — GRP は本質的に熱伝導率が低いため、地上設置での熱の増加を低減し、貯蔵水を低温に維持するのに役立ちます。これは、飲料水システムにおけるレジオネラ属菌のリスクを軽減するために重要です。
• 耐紫外線性 — 高品質の GRP パネルには UV 安定剤が組み込まれており、タンク内への光の透過を防ぐために着色 (通常は黒またはダークブルー) することができ、ライニングを追加することなく藻類の成長を抑制します。
• 重量の利点 — GRP パネルは、同等のステンレス鋼パネルよりも重量が約 30 ～ 40% 軽いため、構造上の負荷要件が軽減され、設置時の手作業が簡素化されます。
• 長寿命 — 高品質の GRP タンクの設計寿命は通常 25 ～ 30 年です。 1980 年代と 1990 年代の一部の設備は、交換ではなくパネルの改修により引き続き使用されています。

GRP とステンレス製ウォータータンク: どちらを選択するべきですか?

GRP とステンレス鋼の断面パネルのどちらを選択するかは、貯水プロジェクトにおける最も一般的な仕様決定の 1 つです。どちらの材料が普遍的に優れているというわけではありません。正しい選択は用途、環境、予算、および地域の規制要件によって異なります。

一般的には GRP が推奨されます 商業ビル、屋上施設、海岸環境における飲料水の貯蔵に。 通常はステンレス鋼が指定されます 高温プロセス水、地震または衝撃荷重下での構造的完全性が最重要である、または顧客または規制上の優先事項によりそれが義務付けられている消火システム用。

区分式水槽 vs コンクリート水槽

20 世紀のほとんどの間、大規模な貯水池はコンクリート タンクが主流であり、都市インフラでは依然として鉄筋コンクリート貯水池が一般的です。ただし、建物レベルおよび商業規模の用途では、組立式水槽とコンクリート水槽を比較すると、ますます組立式アプローチが有利になります。

コンクリートタンクには専門の土木建設、型枠、鉄筋の配置、注入が必要で、水を導入するまでに少なくとも 28 日間の養生期間が必要です。内張りのないコンクリートは石灰を浸出し、バイオフィルムの成長を促進するため、飲料水として使用するには食品グレードのコーティングまたは膜で内張りする必要があります。亀裂やライナーの破損は、老朽化し​​たコンクリートタンクで最も一般的なメンテナンスの問題であり、修理にはタンクの排水、表面処理、および裏地の張り替えが必要であり、費用と時間がかかるプロセスです。

対照的に、組立式タンクは、既知の水接触表面特性を備えた完成したパネルとして納品され、数週間ではなく数日で組み立てられ、養生やライニングを必要としません。 約 1,000 m3 未満の容積の場合 、セクショナルタンクは、ほとんどの場合、同等のコンクリート構造物よりも総設置コストが低く、試運転スケジュールが短くなります。その容積を超えると、敷地条件によっては、専用のコンクリートまたは溶接鋼製貯水池が再びコスト競争力を発揮する可能性があります。

コンクリートタンクは、耐久性、建物構造との耐荷重統合、および物理的衝撃に対する耐性という利点を保持しています。これらの要素は、建物の植物室の設置よりも、大規模な地下貯水槽や自治体の貯水池の用途で最も重要です。

モジュール式水槽と従来型水槽の比較

用語 モジュール式水タンク 「モジュール式」はユニット式水槽と同義で使用されることが多いですが、一部のメーカーは特に高度に標準化されたシステムを表すために「モジュラー」を使用します。つまり、すべてのパネルが同一であり、タンクの形状は特定のサイズに合わせて特注で製造されるのではなく、それらのパネルの配置と数によって完全に決定されます。

従来の水槽は、ポリエチレンの回転成形シリンダー、プレス鋼製タンク、またはグラスファイバー一体型容器のいずれであっても、完成したユニットとしてオフサイトで製造され、すぐに接続できる状態で納品されます。このアプローチは、小容量（約 5,000 リットル未満）の場合は高速かつ低リスクですが、それを超えるサイズでは輸送とアクセスの制約により現実的ではなくなります。タンクの容積が、実際に単一ユニットとして供給して最終位置に移動できる量を超える場合は、モジュール式またはセクション式のアプローチが引き継がれます。

ほとんどのプロジェクトにおける実際のしきい値は次のとおりです。 アクセス可能な場所にある 5,000 リットル未満のタンクの場合、一体型タンクの方がシンプルで、多くの場合安価です。より大型の場合、アクセスが制限されている場合、または将来の拡張が予想される場合には、組み立て式タンクまたはモジュール式タンクが推奨されるソリューションです。

水タンク容量の計算方法: どのようなサイズが必要ですか?

設計段階でタンク容量を適切に設定することで、過剰なサイズによる資本の無駄と、過小なサイズによる運用上の中断の両方を回避できます。計算方法はアプリケーションの種類によって異なります。

飲料水の貯蔵用（家庭用および商業用建物）

商業ビルの冷水貯蔵に関する一般的な経験則は次のとおりです。 1 人あたり 1 日あたり 90 ～ 115 リットル オフィス占有の場合は 1 人あたり 45 ～ 135 リットル、その他の建物タイプの場合は使用量に応じて異なります (BS EN 806-3 および地方水道局のガイダンスにより、より正確な数値が提供されます)。供給の中断に備えて、タンクの総容量は通常、最低 24 時間の需要貯蔵を提供する必要があります。

200 人規模のオフィス ビルで 1 人あたり 1 日あたり 100 リットルを消費する場合、最小保管量は 20,000リットル（20立方メートル） ヘッダータンクの予備、温水の予熱供給、およびプロセスまたは緊急用の水の許容量を考慮する前に示されます。

消火システム用

防火水タンクのサイズは、消火システムの設計によって決まります。通常は、スプリンクラー システムの水力計算や、消防技術者が指定するホース リールの需要数値によって決まります。 NFPA 22 (米国) および BS EN 12845 (欧州) が参照規格を提供します。 中層商業ビルのウェットライザーシステムには、45,000 ～ 100,000 リットルの専用防火設備が必要になる場合があります 、通常の消費によって枯渇することがないように、家庭用冷水供給とは別に保管されます。

容量からみたタンク寸法

必要な容積が確立されると、タンクの設置面積と高さは、利用可能な工場室のスペース、構造床の耐荷重、および最大水位より上に必要な最小乾舷によって決まります。ほとんどの区分タンク メーカーは、長さ × 幅 × 高さの入力を受け取り、最も近い標準パネル構成を返すオンライン コンフィギュレータを提供しています。一般的な天井高 2.5 m の工場室にある 20,000 リットルのタンクは、次のように構成されます。 4m×4m×1.5m (総容積 24 m3、乾舷とサンプの深さを考慮)。

商業ビル用区分水槽

商業ビルは、区分式水槽の単一用途としては最大のセグメントです。ホテル、病院、オフィスタワー、ショッピングセンター、大学、集合住宅開発にはすべて、既存の工場室の制約内に設置でき、定期的に検査され、建物の運用を中断することなく維持できる信頼性の高い冷水貯蔵庫が必要です。

ほとんどの商業建築用途では、セクションタンクは次の 1 つ以上の機能を同時に果たします。

• 冷水破壊タンク — 低圧で本管水を受け取り、上層階に供給する昇圧冷水供給システムに供給します。
• HVAC プロセス水の貯蔵 — 大規模な商用 HVAC システムのチラーおよび冷却塔回路用のバッファー ストレージ。
• 温水予熱供給 — 発熱器および温水生成システム用の冷水補給貯蔵庫。
• 家庭用と防火用を合わせたもの — 規制が許可する場合、区画分割タンクは、内部の仕切り板で分離された単一の容器に家庭用冷水と専用の防火設備の両方を保持できます。

商業用途向けの仕様には、通常、WRAS 承認の材料と付属品、水温を 20°C 以下に維持するための断熱蓋アセンブリ (レジオネラ属菌の増殖を制限するため)、および長期間部分的に負荷がかかるタンク内で回転率を維持し停滞を防ぐ入口フロート バルブの配置が必要です。

防火システム用区分水槽

防火は組立式水槽の最も要求の厳しい用途の 1 つであり、設計要件は標準の飲料水貯蔵庫とは大きく異なります。消火システム用の区分水タンクは、火災事象の設計期間全体 (システムの分類と建物のリスク カテゴリに応じて、通常は 30、60、または 90 分) にわたって、規定の圧力で規定の流量を供給する必要があります。

防火特有の主な設計上の考慮事項は次のとおりです。

• 専用リザーブ — 火災予備量は家庭での使用によって消費されないよう保護する必要があります。これは、別個のタンク、または通常の状態で防火備蓄量が減少するのを防ぐ低レベル警報および逆止装置を備えた物理的に分離されたコンパートメントのいずれかによって達成されます。
• 地震荷重または衝撃荷重を受けた構造の完全性 — 地震帯では、防火水槽は設計地震中およびその後も構造的に損傷を受けない状態を維持する必要があります。これにより、材料仕様がステンレス鋼または認定された構造性能データを備えた大幅に強化された GRP に傾くことがよくあります。
• ポンプ吸引条件 — タンクの出口、吸引ピットの深さ、および最小動作レベルは、消防ポンプの吸引口への空気の混入を防ぐように設計する必要があります。空気の混入は、最悪の場合にポンプの故障を引き起こす可能性があります。
• 水質維持 — 防火用水が長期間入れ替わらずに放置されると、停滞して配管が腐食し、細菌検査に合格しない可能性があります。自動売上高の規定、定期的な試験体制、および水処理の投与量を設計に組み込む必要があります。

FM Global、NFPA 22、LPC Rules (UK)、および EN 12845 にはすべて、人命安全用途のセクショナルタンクを指定する際に従わなければならない防火水貯蔵タンクの構造、材料、アクセス、およびテストに関する特定の要件が含まれています。

区分水槽基礎要件

満水タンクは支持構造に大きな負荷をかけます。水の重さは 1,000 kg/m3 (1 立方メートルあたり 1 トン) で、タンク構造の自重と水の動きによる動的負荷を考慮する前に、20,000 リットルのタンクは最大容量で 20 トンの水を保持できます。基礎を正しく整えることはオプションではありません。

標準的な区分式水槽の基礎要件には次のものが含まれます。

• 水平コンクリート台座 — ベースは平らで、タンクメーカーが指定した公差内 (通常はタンクの満杯設置面積全体で ±3 mm) 内に水平である必要があります。凹凸があるとベースパネルに点荷重が加わり、時間の経過とともに接合部の漏れや構造破損を引き起こす可能性があります。
• 構造耐荷重 — タンクの下のスラブまたは床構造は、全水荷重とタンク重量を加えた荷重に耐えられるように設計または検証されている必要があります。既存の建物内の大型タンクの場合、設置前に構造技術者による床の評価が必須です。一般的な分散荷重の範囲は次のとおりです。 10～20 kN/m² 深さ1.5mの満タンの場合。
• タンク周りのクリアランス — ほとんどの規格およびメーカーでは、検査アクセスのために少なくとも 1 つの長辺と 1 つの短辺に少なくとも 600 mm のクリアランスが必要であり、ベース フレームのベース周囲には少なくとも 150 ～ 200 mm のクリアランスが必要です。
• 排水設備 — 工場室を浸水させずに清掃、メンテナンス、緊急排水を容易にするために、タンク出口/排水接続部の近くに床排水管を設ける必要があります。
• 防振・制震 — 地震地帯やタンクに隣接してポンプが設置されている場所では、地域の建築基準法により防振対策と耐震補強の規定が必要となる場合があります。

区分式水槽の設置方法

区分式水槽の設置は、定義された順序に従って行われ、正しく実行されれば、ほとんどの商用タンクサイズで 1 作業日以内に水密で構造的に健全な容器が製造されます。プロセスの概要:

1. 財団の検証 — コンクリート台座が水平で、清潔で、荷重仕様を満たしていることを確認します。ベースフレームの位置をマークします。
2. ベースフレームアセンブリ — スチール製または GRP ベースフレームを台座の上に置きます。ベース フレームは荷重を均等に分散し、後続のすべてのパネルに位置合わせ基準を提供します。
3. ベースパネルの取り付け — ベースパネルをフレームにセットし、正しい位置合わせと固定を確保します。メーカー指定の接合コンパウンドまたはあらかじめ形成されたガスケットをすべてのパネル合わせ面に適用します。
4. 壁パネルの組み立て — 壁パネルを順番に組み立て、指定されたトルクで隣接するパネルをボルトで固定します。背の高いタンクの場合、外側への静水圧に抵抗するために内部タイロッドが同時に取り付けられます。
5. 蓋パネルの取り付け — 蓋パネル、アクセスハッチ、および通気設備を取り付けます。必要に応じて、この段階で断熱蓋アセンブリが取り付けられます。
6. 継手の取り付け — 防水グランド継手またはフランジ接続を使用して、事前に穴を開けたパネル貫通部を通して入口、出口、オーバーフロー、ドレン、およびレベルプローブ継手を取り付けます。
7. 油圧テストと試運転 — タンクを水で満たし、完全な静水頭の下ですべてのジョイント、継手、およびベースの接続に漏れがないか検査します。インストールを承認する前に、漏れを修正してください。
8. 消毒 — 飲料水タンクの場合は、タンクを使用する前に、適切な基準 (英国では BS 8558、米国では AWWA C652) に従って内面を消毒してください。

ほとんどのメーカーは詳細な設置マニュアルを提供しており、訓練を受け認定を受けた担当者が設置を行うことを推奨しています。文書化された設置業者の認定なしに設置されたタンクの保証が無効になるメーカーもあります。

区分式水槽のメンテナンス方法

適切にメンテナンスされた区分式水槽は、25 ～ 40 年間信頼できるサービスを提供します。メンテナンスは次の 2 つのカテゴリに分類されます。 定期的な定期検査 そして 事後保全 特定された欠陥または汚染イベントへの対応。

スケジュールされたメンテナンスタスク

• 年次内部検査 — 内部表面、ベース、および壁パネルに堆積物の蓄積、生物膜、変色、ひび割れ、または層間剥離がないか検査します。これは、ほとんどの管轄区域における飲料水の保管に関する規制要件です。
• 年次清掃 — 水衛生リスク評価で推奨されている間隔でタンクの排水、洗浄、消毒を行います。家庭用冷水システムの場合は通常 6 ～ 12 か月ごとです (英国のレジオネラ菌対策に関する HSG274 パート 2 による)。
• フロートバルブと入口チェック — 入口フロートバルブが正しく動作し、水の回転率が維持されていることを確認します。フロートボールが固着したり浸水したりすると、オーバーフロー（バルブが開いたまま）または停滞（バルブが閉じたまま）の原因になります。
• 蓋と断熱材の完全性チェック — すべての蓋パネルがしっかりと固定されていること、取り付けられている箇所の断熱材が損傷していないこと、および光がタンクに入っていないこと (光の侵入により藻類の成長が促進される) を確認します。
• ジョイントとガスケットの検査 — パネルの接合部と取り付けシールに、ゆっくりとした浸透を示す浸出や鉱物の堆積の初期の兆候がないか確認します。軽度の浸出が構造上または汚染上の問題になる前に対処してください。

よくある区分式水槽の問題

セクショナルタンクに影響を与える故障モードを理解することで、施設管理者やエンジニアは、軽微な問題が高額な故障に発展する前に、早期に介入することができます。

• 接合部の漏れ — 老朽化したセクショナルタンクで最も頻繁に発生する問題。ガスケットと接合剤は、特に熱サイクルにさらされるタンクでは時間の経過とともに劣化します。初期の兆候には、ボルト線付近の外装パネル面の鉱物汚れや白華が含まれます。修正: 排水し、接合面を清掃し、互換性のあるコンパウンドで再シールするか、ガスケットを交換します。
• パネルの層間剥離または亀裂 (GRP) — 通常、UV 安定性の色素沈着を伴わないタンク内での UV 曝露、適合しない水処理製品による化学的攻撃、または物理的衝撃によって引き起こされます。 GRP のヘアライン亀裂は、互換性のあるラミネート樹脂で修復できます。著しく剥離したパネルは交換する必要があります。
• 孔食（ステンレス鋼） — 通常、高塩化物水または積極的な水処理投与にさらされたタンク内の不動態酸化層の塩化物による破壊が原因で発生します。グレード 304 ステンレス鋼ではなくグレード 316 を指定し、水中の塩化物レベルを制御することで、リスクが大幅に軽減されます。
• 堆積物の蓄積 — 主電源からの微粒子は、タンク床の低流量領域に沈殿します。飲料水システムでは、この沈殿物に細菌が潜んでいる可能性があるため、毎年の清掃時に除去する必要があります。循環を改善するために接線方向の入口を取り付けると、蓄積率が減少します。
• レジオネラ属菌および細菌汚染 — 飲料水の貯蔵における最も深刻な運用上のリスク。冷水タンクは 20°C 以下に維持し、定期的にひっくり返し、計画通りに洗浄および消毒し、停滞ゾーンがない状態に保つ必要があります。英国では、正式なレジオネラ菌リスク評価と書面による管理計画が、労働安全衛生法および ACoP L8 に基づく法的要件となっています。
• 構造的な膨らみ — 壁パネルの外側への変形は、内部のタイロッドが故障しているか、省略されているか、張力が不足していることを示しています。これは構造的な緊急事態です。タンクは使用を停止し、直ちに評価する必要があります。タイロッドは安全上重要な部品であり、内部検査のたびに検査する必要があります。
• フロートバルブの故障 — フロートバルブが開かないと、オーバーフローが発生し、水が無駄になります。バルブが閉じ損ねると、タンクが空になります。どちらもレベル監視システムを介してアラームをトリガーする必要があります。機械式フロート バルブは毎年テストし、定期的なライフサイクルに基づいて交換する必要があります。