貯水タンクの種類: ステンレス、圧力、防火および価格

の種類 貯水タンク : 実際の比較

貯水タンクは、材質、構造構成、圧力定格、用途によって分類されます。タンクのタイプ間の違いを理解することで、コストのかかる仕様ミスを防ぎ、選択したタンクが設置の性能要件と規制環境の両方に適合していることを確認できます。

素材別

ステンレスタンク (304 および 316 グレード) は、飲料水、食品グレードのアプリケーション、および内部ライニングやコーティングのメンテナンスなしで長寿命を必要とするあらゆる設置に最適な選択肢です。不動態酸化クロムの表面は追加の処理をしなくても耐腐食性を備えているため、ステンレスタンクは 30 ～ 50 年の耐用年数にわたって最もメンテナンス費用がかからないオプションとなっています。

ポリエチレン (HDPE または LLDPE) タンク 低コストの住宅および農業市場を独占しています。軽量で安価で、さまざまなサイズが市販されています。制限としては、時間の経過による UV 劣化 (脆化や変色を引き起こす)、温度感受性 (HDPE タンクは 60 °C を超えると軟化する)、屋外設置では通常交換が必要になるまでの耐用年数が 10 ～ 15 年であることが挙げられます。

GRP（ガラス強化プラスチック/グラスファイバー）タンク ポリエチレンよりも耐用年数が長く、ステンレス鋼よりもコストが低いという中間点を提供します。ゲルコート内面は時間の経過とともに劣化し、貯水中に粒子が放出される可能性があるため、飲料水サービスでは定期的な検査と再コーティングが必要です。

炭素鋼タンク 工場で塗装されたボルト締めパネルか、エポキシライニングで溶接されたパネルは、大量の非飲料用工業用水貯蔵庫の標準となっており、容積の経済性からはステンレスより鋼鉄が優先されますが、プラスチックや GRP は大規模化すると構造的に不十分です。

構成別

材質以外にも、タンクの構成によって、タンクの設置方法と油圧システム内のどこに収まるかが決まります。 大気（オープントップまたはベント付き）タンク 水を周囲圧力で保管し、供給圧力を重力またはブースターポンプに依存します。 圧力タンク — 以下で個別に説明します — 水を高圧下で保管し、ポンプを継続的に動作させずにシステム圧力を維持します。 高架タンク 設置高さからの重力ヘッドを使用して供給圧力を生成します。 地下タンク 表面スペースが利用できない場所で使用される埋設水槽で、通常は鉄筋コンクリート、GRP、またはポリエチレンで構築されます。

ステンレス製水圧タンク: その仕組みといつ使用するか

ステンレス製水圧タンク (用途に応じて圧力容器、水圧タンク、または膨張タンクとも呼ばれる) は、大気圧貯蔵タンクとは根本的に動作が異なります。圧力タンクは単に周囲圧力で大量の水を保持するのではなく、位置エネルギーを蓄える事前にチャージされたエアクッションを維持し、それを使用してポンプを継続的に稼働させることなく配水システム内の水圧を維持します。

動作原理

ブラダー型のステンレス鋼製圧力タンクでは、柔軟なゴム製ブラダーが事前に充填された空気室から水を分離します。ポンプがタンクを満たすと、水がブラダーに入り、空気の充填が圧縮され、システムの圧力が上昇します。蛇口が開くと、圧力がカットイン設定値まで低下し、ポンプが再び作動するまで、ポンプは作動せずに、圧縮空気が膀胱から水を排出します。このアレンジメント ポンプのサイクル頻度を 80 ～ 90% 削減します 圧力タンクのないシステムと比較して、ポンプ モーターとメカニカル シールにとって最も有害な動作事象である 1 時間あたりのモーター始動回数が減少するため、ポンプの寿命が大幅に延長されます。

ダイアフラム式ステンレス圧力タンクは、交換可能なブラダーではなく、タンク内部全体に溶接された固定ゴム製ダイアフラムを使用します。ダイヤフラム タンクは通常、住宅用の昇圧および暖房システム用途の小型圧力容器 (100 リットル未満) に使用されます。

圧力タンクにステンレス鋼を使用する理由

圧力タンクは周期的な機械的負荷を受けます。ポンプが始動するたびにタンクが加圧され、圧力が低下するたびに減圧されます。混雑した商業ビルや産業施設におけるタンクの耐用年数にわたって、これは数万回の圧力サイクルを意味します。 ステンレス鋼の高い引張強度、耐食性、耐疲労性の組み合わせ そのため、飲料水サービス、製薬用水システム、食品加工、および炭素鋼の内部腐食に対する感受性を周期的加圧下でのコーティングだけでは管理できないあらゆる用途の圧力タンクに最適な材料となっています。

給水用途向けのステンレス製圧力タンクの圧力定格は、住宅および軽商業用途では最低 6 bar (87 psi) から、産業用ブースティング ステーションや高層ビルへの供給では最大 16 bar (232 psi) です。特定の容積圧力閾値を超えるすべての圧力容器は、ASME セクション VIII、PED (欧州圧力機器指令)、または同等の国家規格に従って設計および認証されている必要があります。これは材料の選択とは独立した要件です。

ステンレス水圧タンクのサイズ決定

圧力タンクのサイズは、総貯水量ではなく、ポンプの始動とポンプのカットインの間に必要なドローダウン量によって決まります。ドローダウン量は、ポンプの始動を引き起こすことなく、典型的な需要イベント (トイレの水洗、シャワーの短時間の使用) を供給するのに十分な大きさでなければなりません。住宅用途の場合、最新の可変速ポンプ セットのほとんどには、20 ～ 40 リットルのドローダウンを提供するタンクが標準装備されています。従来の圧力スイッチを備えた固定速度ポンプ システムでは、ショートサイクルを防ぐために、より大きなタンク (寝室 4 室の住宅の場合、通常 80 ～ 200 リットル) が必要です。圧力タンクのサイズを小さくすることは、最も一般的な設置エラーです。その結果、設置後 2 ～ 5 年以内にポンプの急速なサイクル、過熱、およびポンプの早期故障が発生します。

防火用貯水タンク: 要件と設計

防火用の貯水タンクは、家庭用タンクやプロセス供給タンクとは根本的に異なる機能を果たします。これらは、緊急事態下で規定の流量と流量を指定期間にわたって供給するために必要な生命安全コンポーネントであり、その設計、設置、メンテナンスは、建物所有者の好みに関係なく、法的強制力を持つ規範によって管理されています。

管理基準

米国では、防火水貯蔵タンクは主に次の機関によって管理されています。 NFPA 22 (民間防火用水槽の規格) 。 NFPA 22 は、構造要件、容量決定方法、設置要件 (凍結防止を含む)、検査スケジュール、およびタンク付属品 (充填バルブ、緊急充填接続、出口バルブ、加熱システム) の設計を定義しています。ほとんどの管轄区域では、NFPA 準拠に加えて、管轄区域を有する地方自治体 (AHJ) の承認が必要です。

国際的に同等なものには、EN 12845 (固定消火システムの欧州規格)、AS 2304 (オーストラリア/ニュージーランドの防火用貯水タンク)、および他の市場における同等の国内規格が含まれます。これらの規格は細部が異なりますが、防火タンクは消防以外の接続によって取り出すことができない専用の予備容量を保持しなければならないという基本的な要件は共通しています。

体積の決定

防火タンクの容量は、スプリンクラー システムまたは消火栓システムの油圧需要に必要な供給期間を乗じて計算されます。小規模商業ビル向けの軽度危険スプリンクラー システムには、150 gpm で 30 分間の供給が必要になる場合があり、最小タンク容量は 4,500 ガロン (17,000 リットル) になります。設計需要が 500 gpm、持続時間が 60 分の倉庫用の通常のハザード システムには、30,000 ガロン (114,000 リットル) の専用予備が必要です。登録技術者は、消火システムの水力計算からこれらの要件を計算し、適用される規格で指定されたマージンを付けて、計算された容積を満たすタンクのサイズを決定します。

タンク防火用資材

NFPA 22 では、規格の構造要件を満たす鋼鉄 (溶接またはボルト締め)、鉄筋コンクリート、木材 (既存の設備の場合)、および複合材料で防火タンクを構築することが許可されています。 ステンレス鋼およびコーティングされた炭素鋼 は、ほとんどの市場で新規設置に最も一般的に指定されている材料です。ステンレス鋼は、炭素鋼ライニングに伴う水質の懸念を回避できるため、タンク内部が二重目的の貯蔵（防火備蓄と家庭用供給）に使用される場合や、タンクが沿岸の工業用地などの腐食環境に設置される場合に好まれます。工場でコーティングされたボルト固定スチールタンク (スチールにガラス融着またはエポキシコーティング) は、溶接ステンレススチールではコストが高くなる 50,000 ガロンを超える大容量消防タンクに広く使用されています。

大きな水槽は何のためにあるのか、誰が使うのか

大型貯水タンク (産業施設、自治体、商業キャンパスのスカイラインを定義する円筒形の鋼構造物) は、水道インフラに詳しくない人には必ずしも明らかではないさまざまな機能を果たしています。大型タンクの機能を理解すると、なぜそのようなサイズになっているのか、また特定の材料と構成仕様が必要な理由が明確になります。

都市給水平衡化

市の給水塔と地上のクリアウェルタンクは、処理施設の安定した生産率と、処理施設がサービスを提供する人口からの非常に変動する時間当たりの需要との差を均等化します。水の需要は朝と夕方にピークとなり、1 日平均の 2 ～ 4 倍になります。貯蔵施設がなければ、処理プラントと配水ポンプは平均需要ではなくピーク需要に合わせたサイズにする必要があり、資本コストは貯蔵ベースの設計の 2 ～ 4 倍となります。また、給水塔はシステムの圧力を受動的に維持します。貯留された水の上昇によって水頭が生じ、通常の需要期間中にポンプを継続的に作動させることなく、家庭や企業に給水できます。

産業用プロセスバッファーおよび緊急供給

製造施設、発電所、およびデータセンターは、2 つの異なる理由からオンサイトに大規模な貯水を維持しています。それは、プロセスの継続性 (冷却塔またはチラー システムが補給水を使い果たすと、数分で生産が停止する可能性がある) と緊急用の容量 (消火システム、緊急冷却、および爆風洪水システムには、自治体の供給接続では必要な瞬間流量で供給できない量が必要です) です。 このカテゴリの工業用水貯蔵タンクは通常、50,000 ガロンから 2,000,000 ガロンの範囲にあります。 、地上レベルで溶接された鋼製またはボルトで固定された鋼製パネルタンクに保持されます。

農業灌漑保護区

大規模な農業経営では、余剰期間（冬の降雨、オフピークの灌漑配分枠、または洪水イベント）に水を貯蔵し、地表水の利用可能性や配分制限により灌漑が制限されるピーク需要期間中に使用します。この用途のタンクは 10,000 から 500,000 ガロンの範囲にあり、通常はライナー付きの亜鉛メッキ波形鋼板、または汚染に敏感な点滴灌漑システムで水質維持が重要であるボルト締めされたステンレス パネル システムで構築されます。

10,000 ガロンのスチール製水タンク: 価格とコストの要因

10,000 ガロン (約 38,000 リットル) の鋼製水タンクは、商業用防火備蓄タンク、農業用貯蔵タンク、工業用プロセス バッファー タンクとして一般的なサイズです。専門家による取り付けが必要なほど十分に大きいですが、現場で組み立てられる構造ではなく、一体型の溶接ユニットになるのに十分なほど小さいです。このスケールでの価格の要因を理解することは、購入者が見積もりを評価し、同等ではない仕様の比較を避けるのに役立ちます。

素材と構成別の価格帯

現在の市場状況における 10,000 ガロンのスチール製水タンク (基礎、設置、付属品を除くタンクのみ) の参考価格:

価格を動かす要因

鋼材の価格は、ステンレス タンクの価格設定における最大の変動要因です。過去 5 年間、304 ステンレス コイルの価格は 1 トンあたり 1,800 ドルから 3,500 ドルの範囲で推移しており、この変動は完成したタンクの価格に直接影響します。製造業者が完全に制御できない理由により、ある四半期に取得された見積もりは 6 か月後に取得された見積もりと 15 ～ 25% 異なる場合があります。 発注書で価格を固定することを強くお勧めします 予算の確実性が求められる大規模資本プロジェクト向け。

材料コスト以外に、10,000 ガロン スケールでタンク価格を上昇させる主な要因は次のとおりです。 ASME または NSF 認証 (テスト、文書化、および第三者による検査コストが追加)。付属品パッケージの仕様 (レベルインジケーター、アクセスハッチ、ベント、オーバーフローアセンブリ、サンプルポート、および加熱要素は範囲に応じてベースタンク価格に 2,000 ～ 8,000 ドル追加されます)。表面仕上げ要件（標準の 2B ミル仕上げが標準です。食品または製薬サービス向けの No. 4 ブラシ仕上げまたは電解研磨仕上げは、製造コストに 10 ～ 20% 追加されます）。このサイズの溶接ステンレスタンクの標準リードタイム 8 ～ 16 週間に対して、15 ～ 30% の割増料金が適用される速達配送です。