Mer om Mengderegulering

1. Hva er en mengderegulator?

I avløpsteknikken benyttes en mengderegulator til å begrense vannføringen. Den blir også betegnet som vannbrems, struper, mengdebegrenser, vannføringsregulator. Vannføring er et mål på hastigheten til en væskestrøm. Dvs hvor mye væske (volum) som passerer per tidsenhet. (liter/sekund). I en mengderegulator passerer gjerne væsken gjennom en kalibrert åpning. Når strømningstverrsnittet (åpningen) (A) minker i størrelse, reduseres også vannføringen (Q). For en gitt åpning vil vannføringen øke hvis vanntrykket (h) øker - og omvendt. Videre vil formen eller motstandskoeffisienten (my) til åpningen påvirke vannføringen. Dette er uttrykt i Toricellis ligning, og utgjør det grunnleggende teorien bak våre mengderegulatorer. For en kalibrert mengderegulator er det vesentlig at motstandskoeffisienten er kartlagt gjennom laboratorieforsøk. I et avløpssystem er det normalt en fordel med liten motstand/trykktap. For en mengderegulator forholder det seg annerledes. En optimal mengderegulator skal yte stor motstand, slik at vannet bremses effektivt samtidig som stor åpning opprettholdes. Dette gir redusert risiko for tilstopping.

2. Bruksområder

2.1 Fordrøyningsanlegg
Sterk nedbør kan føre til at avløpsnettet blir overbelastet. Et overbelastet avløpssystem kan føre til kjelleroversvømmelser og skader på bygninger og infrastruktur. For å redusere risiko for overbelastning, ønsker man å begrense tilførselen av regnvann(overvann) til avløpsnettet.
Mulige tiltak er å sørge for infiltrasjon i grunnen, fordrøyning eller en kombinasjon av disse. Fordrøyning innebærer at regnvannet lagres før det gradvis slippes ut på nettet eller ut i grunnen. Slike løsninger kreve en mengderegulatorer. Mengderegulatoren sørger for at utslippstilatelsen overholdes, og dermed reduserer tilføreslen av overvann til avløpssystemet.

Et overbelastet avløpsnett.

En mengderegulator hindrer nedstrøms overbelastning.


Fordrøyningsanlegg: Mengderegulator og lagringsvolum. Med en effektiv mengderegulator kan nødvendig fordrøyningsvolum reduseres.

2.2 Regnvannsoverløp
Et overbelastet avløpssystem kan føre til kjelleroversvømmelser og skader på bygninger og infrastruktur. Et godt regnvannsoverløp sørger for at et fullt avløpsnettet avlastes på et kontrollert måte.  En mengderegulator sørger for at nedstrøms anlegg ikke overbelastes. Det vannet som ikke videreføres gjennom mengderegulatoren, går i overløp. 

Et overbelastet avløpsnett.

Mengderegulatoren hindrer nedstrøms overbelastning.

Regnvannsoverløp med mengderegulator, fordrøyningsvolum og nødoverløp.

2.3 Sedimenteringsbasseng
Overvannet fra trafikkerte veier er forurenset. Blant annet inneholder det tungmetaller. Partikkelbunden forurensning kan holdes tilbake og hindre forurensning av resipient ved hjelp sedimenteringsbasseng. Bassengene fungerer også som fordrøyningsvolumer. For å sikre gode forhold for sedimentering (partikkelutskilling) og hindre erosjon ved utslipp i resipient, må vannføringen ut av bassenget kontrolleres. Dette gjøres ved hjelp av en mengderegulator.

Mengderegulatoren hindrer overbelastning av sedimenteringsanlegg, og hindrer forurensning og erosjon av nedstrøms resipient. Med en effektiv mengderegulator kan fordrøyningsvolumet reduseres, til fordel for større sedimenteringsvolum.

Et typisk sedimenteringsanlegg

2.4 Sandfang
Overvannet er ikke så rent som man tror. Avrenningen i  sentrumsområder og fra veianlegg kan inneholde vesentlige mengder forurensing, blant annet tungmetaller. Sandfangene kan holde tilbake mye av forurensningen. Dette krever at sandfangene tømmes regelmessig. En annen utfordring er at høy vannføring/overbelastning reduserer virkningsgraden. Forurensede partikler, som skulle holdes tilbake i sandfanget, skylles videre og ut i nærmeste elv/sjø. En mengderegulator begrenser vannføringen, sikrer sandfanget ikke overbelastes og bidra til redusert forurensning.

Et overbelastet sandfang forurenser!

 

Mengderegulatoren hindrer overbelastning og reduserer forurensning.

 

Supersandfang i kombinasjon med mengderegulator og fordrøyning. Beskytter sårbare resipienter mot forurensning.

2.5 Oljeutskillere
Oljeutskillere har en oppgitt maksimal kapasitet. betinger at enheten ikke blir overbelastet. En mengeregulator plassert oppstrøms oljeutskilleren sørger for at kapasiteten ikke overskrides, og sikrer dermed optimal funksjon og virkningsgrad. I tillegg til å hindre overbelastning, kan en riktig mengderegulatoren sørge for jevnere/mer konstant belastning.

3. Viktige egenskaper - kriterier for valg av type

Egenskapene til en mengderegulator avhenger av type og modell. Optimalt valg avhenger av type installasjon og foretrukne egenskaper. Forhold som spiller inn er gjerne: maks/midlere vannføring, trykkhøyde, type avløpsvann (overvann/fellessystem), tilgjengelig plass, mulighet for endre vannføring, mm. Ved valg av mengderegulator, er følgende egenskaper viktige ta hensyn til:

3.1 Driftssikkerhet

Begrensning av vannføringer innebærer en form for innsnevring. En innsnevring betyr igjen økt risiko for tilstopping. Det gjelder derfor å begrense vannføring, og samtidig opprettholde størst mulig åpning.

 

Flere bevegelige deler øker tilsynsbehovet. Introduseres elektroniske komponenter, øker vedlikeholdsbehovet vesentlig. En mengderegulator med færrest bevegelige deler (helst ingen) og i et korrosjonsfritt materiale reduserer vedlikeholdsbehovet og øker levetiden.

 

Et virvelkammer gir typisk 4 ganger større strømningstverrsnitt (areal), sammenlignet med et tradisjonelt strupet utløp.

Størst mulig strømningstverrsnitt på mengderegulatoren oppnås ved å redusere trykkhøyden på mengderegulatoren. Dette gjelder både for virvelkammere og tradisjonelle strupeanordninger. I fordrøyningsanlegg er det med andre ord gunstig å velge et volum som bygger minst mulig i høyden. Dette gjelder spesielt ved små vannføringer. Hvis dette ikke er mulig, for eksempel i skrånende terreng, finnes det andre løsninger. FluidCasca bidrar til å redusere trykkhøyde og dermed forbedre driftssikkerheten.

3.2 Kapasitetsgaranti

Det bør stilles krav til nøyaktigheten til mengderegulatoren.  Hvis det er krav om maksimum vannføring, bør det kunne dokumenteres at den har ønsket kapasitet med en definert usikkerhet. Kapasiteten til en mengderegulator vises gjerne som forholdet mellom vannføring (l/s) og oppstrøms trykk (m vannsøyle).

 

Ved hjelp av en mengderegulator med dokumentert hydraulisk karakteristikk, kan man registrere vannmengde/vannføring kun ved å måle vannivået. Figurene nedenfor viser mengdemåling ved hjelp av kalibrert mengderegulator og mengderegulator i kombinasjon med en kalibrert terskel.

 

 

 

 


 

 

3.3 Høy midlere vannføring
Høy gjennomsnittlig vannføring, kan blant annet anvendes til å redusere tilhørende magasinvolum.  I tillegg til bedre utnyttelse av magasinvolumet, vil en effektiv mengderegulator også sørge for at magasinet tømmes raskere og klar for neste regnskyll.

For å ta høyde for mengderegulatorens egenskaper ved beregning av fordrøyningsvolum, må den hydrauliske karakteristikken være kjent. I tillegg må magasinets utforming tas hensyn til. Videre må det antas et realistisk tidsforløp (regnenvelopmetoden med konstant innløp/utløp kan ikke benyttes).

Vi kan fremskaffe digital hydraulisk data for våre mengderegulatorer. Om du har behov for dette eller ønsker bistand i forbindelse med magasinvolumberegninger, kontakt oss.

Andre måter å redusere fordrøyningsvolum og forenkle driften av fordrøyningsanlegget kan du lese om her.

4. Typer Mengderegulatorer

4.1 Strupeledning
Ved å redusere rørdimensjonen over en viss lengde, minker kapasiteten og vannføringen. I tillegg til rørdimensjon og vanntrykk, er vannføringen bestemt av blant annet innvendig røroverfalte(ruhet), fall, utforming innløp og utløp. Basert på dette kan man estimere den teoretiske vannføringen.

 

Metoden er imidlertid svært unøyaktig. Både begroing og utforming av innløp/utløp påvirker ytelsen. Videre vil små vannføringer kreve små åpning/rørdimensjon, noe som øker risiko for tilstopping. Den hydrauliske karakteristikken tilsvarer en strupeåpning.

4.2 Strupeluke/Strupeåpning
Vannføringen gjennom en åpning avhenger av vanntrykk og åpningens dimensjon og geometri. En strupeåpning gir tilstrekkelig nøyaktighet så lenge den er kalibrert/hydraulisk kartlagt.

Ved små vannføringer og/eller relativt store trykkhøyder vil imidlertid en tradisjonell strupeluke gi liten åpning, som igjen innebærer økt risiko for tilstopping.

Passiv strupeluke

En passiv strupeluke har konstant strømningstverrsnitt. Små vannføringer og/eller større trykkhøyder gir liten åpning og økt risiko for tilstopping. Ved vannføringer mindre enn ca 30 l/s (overvann), bør man vurdere andre løsninger (virvelkammer).

Produkteksempler:

FluidGate

FluidHook

Passiv strupeluke av typen FluidGate

Aktiv strupeluke

I en aktiv strupeluke vil strømningstverrsnittet variere med vannføring/trykk. Slike strupeluker kan gi svært høy midlere vannføring , samtidig som risiko for tilstopping reduseres. Hvis strupeluken har bevegelige deler, vil dette øke kravet til drift og vedlikehold.

Aktive strupeluke av typen FluidMoon

Styrte strupeventiler

Dette er gjerne elektronisk styrte strupeventiler, som muliggjør fjernstyring og aktiv kontroll.

Produkteksempler:

FluidShort-E

FluidMID


4.3 Virvelkammer


Virvelkammeret består av et sneglehus med et tangentielt innløp. Utløpet er rettet normalt på sneglehuset. Det dykkede innløpet er rettet skrått nedover.


Ved delfylling (lavt statisk trykk) renner vannet igjennom med liten motstand.


I det vannivået når opp til toppen av virvelkammerhuset etableres en virvel i sneglehuset med en luftfylt kjerne. Motstanden er nå svært høy, og vannet bremses nøyaktig og effektivt.

På samme måte som en strupeanordning, bestemmes vannføringen av oppstrøms vanntrykk. For en gitt vannføring gir et virvelkammer ca 4 ganger så stort strømningstverrsnitt/åpning. Dette reduserer tilstoppingsrisikoen vesentlig. Virvelkammeret er også mer robust mot kaotiske hydrauliske forhold i innløpet. Virvelkammeret kan for eksempel monteres i en samlekum, der flere innløpsrør kan skape kaotiske hydrauliske forhold.

Et virvelkammer gir høyere midlere vannføring sammenlignet med et tradisjonelt strupet utløp. Dette kan blant annet utnyttes til å redusere et fordrøyningsvolum.

Det finnes en rekke forskjellige typer virvelkammere. Felles for de alle er det tangentielle innløpet og sneglehuset. Vi deler gjerne virvelkammerne opp i følgende kategorier:

Våtoppstilt virvelkammer

Innløpet er åpent og helt eller delvis dykket. Virvelkammeret monters på utløpet fra kum /magasin. Når vannstanden/trykket stiger, vil virvelkammeret være neddykket. Slike virvelkammere er hyppigst brukt i forbindelse med regulering av overvann.

Virvelkammer av typen FluidVertic VSU

Tørroppstilt virvelkammer

Innløpet er lukket og koblet direkte på innløpsrøret. Ut fra virvelkammeret renner vannet fritt. Dvs at det ikke bygges opp et vannspeil i kummen dere virvelkammeret er montert. Dette gir enklere tilgang i forbindelse med drift og vedlikehold. I fellessystemet benyttes tørroppstilte virvelkammere.

Virvelkammer av typen FluidCon SUt

Kriterier for valg av type mengderegulator