Часть воды из контура УЗВ уходит каждый день на промывку фильтра и на испарение, и ее нужно кем то возмещать. Разбираем, чем автоматическая подпитка бассейна УЗВ отличается от долива пруда, какой клапан ставить и как не залить цех при отказе автоматики.
В замкнутой системе вода не расходуется одним большим сливом, а уходит понемногу и постоянно: с промывкой механического фильтра, с испарением с открытой поверхности бассейна, с брызгами на аэрации. Ориентир по объему возмещения, 400-600 литров свежей воды на килограмм скормленного корма в сутки, разобран в статье про проект УЗВ с нуля. Если досыпать эту воду руками по расписанию, легко один день пропустить и посадить уровень, а на следующий перелить. Автоматическая подпитка снимает эту задачу с человека, но у нее своя логика отказа, если ставить ее без защиты от перелива.
Похожая задача для открытого пруда на воздухе с другими объемами и другим источником воды разобрана в статье про автодолив пруда: там главный источник потерь дождь и испарение с большой открытой поверхности, а вода часто берется из скважины напрямую без счетчика расхода. В УЗВ картина другая: объемы меньше, вода дороже, потому что часто это уже подготовленная водопроводная вода, а система стоит в помещении, где протечка попадает не в грунт, а на пол цеха и в электрику рядом. Отсюда и другой набор оборудования: чаще электромагнитный соленоидный клапан вместо механического поплавка, и обязательная защита от перелива именно на случай отказа автоматики в закрытом помещении.
Поплавковый клапан работает как в бачке унитаза: поплавок на рычаге перекрывает подачу воды, когда уровень поднялся до нужной отметки, и открывает, когда уровень упал. Плюс такой схемы: она не зависит от электричества и не может зависнуть из за сбоя контроллера, обрыва провода или разряженного аккумулятора резервного питания. Минус: поплавок в рыбоводной воде со временем обрастает биопленкой и илом, механика начинает подклинивать, а точку срабатывания нельзя быстро перенастроить дистанционно, для этого нужно руками подойти и подогнуть рычаг или сменить положение поплавка на штоке.
Электромагнитный соленоидный клапан открывается и закрывается по электрическому сигналу от контроллера, который получает показание от отдельного датчика уровня воды. Такая связка гибче: порог срабатывания меняется в настройках контроллера без разборки механики, а сам сигнал открытия и закрытия можно завести в общую систему контроля фермы и получать тревогу, если клапан открылся слишком надолго. Промышленные соленоидные клапаны для воды выпускают на разное рабочее давление, у части моделей диапазон 0,5-10,3 бар при диаметрах от 3/4 до 2 дюймов, и на разное напряжение катушки, 12, 24 или 220 В, что важно сверить с остальной низковольтной автоматикой фермы, если весь контроль строится на 12 или 24 В. Минус схемы прямой: без электричества клапан либо остается в том положении, в котором был на момент отключения, либо закрывается, в зависимости от типа нормально открытый или нормально закрытый, и это нужно продумать заранее, а не выяснять при первом отключении света.
| Поплавковый клапан | Соленоидный с датчиком | |
|---|---|---|
| Нужно электричество | Нет | Да, и для клапана, и для датчика с контроллером |
| Поведение при отключении света | Работает как обычно | Зависит от типа клапана, нормально открытый или закрытый |
| Точность и перенастройка порога | Механическая, нужно подходить руками | Настраивается в контроллере дистанционно |
| Интеграция в общую тревогу фермы | Нет, только по факту протечки или сухого хода | Да, сигнал клапана заводится в контроллер |
| Обрастание и износ в рыбоводной воде | Поплавок и рычаг обрастают, требуют чистки | Датчик уровня обрастает так же, сам клапан меньше |
На практике многие фермы ставят обе схемы вместе: соленоидный клапан с датчиком как основной рабочий канал подпитки, а механический поплавковый клапан выше по уровню как аварийный ограничитель, который сработает, даже если пропало электричество или контроллер завис.
Какой именно датчик уровня ставить перед соленоидным клапаном, поплавковый, герконовый, электродный, гидростатический или ультразвуковой, разобрано с таблицей и ценами в статье сравнение датчиков уровня для узв и пруда.
Точку подпитки не заводят прямо в бассейн с рыбой рядом с местом, где стоит основная масса особей: холодная водопроводная вода локально меняет температуру и может нести хлор или другие остатки водоподготовки, если она не отстоялась и не прошла через подготовку воды для УЗВ. Обычно свежую воду заводят в зумпф или в приемную емкость перед основным контуром, где она успевает перемешаться и пройти через тот же путь очистки, что и вся оборотная вода, прежде чем попасть к рыбе.
Залипший в открытом положении клапан, что механический, что соленоидный, за ночь способен вылить в цех кубометры воды. От этого сценария защищаются независимо от основной логики подпитки.
Прежде чем заводить водопроводную воду в автоматическую подпитку, стоит убедиться, что она в принципе проходит тот же путь подготовки, что и остальная вода контура: отстаивание для выхода хлора, при необходимости подогрев до температуры, близкой к температуре бассейна, разобрано в статье про водоподготовку для УЗВ. Автоматика, которая исправно доливает сырую хлорированную холодную воду прямо в контур, не решает проблему, а создает новую: стабильную хроническую нагрузку хлором и температурными перепадами на рыбу.
Соленоидный клапан, датчик уровня и контроллер стоят в помещении, где вокруг вода, конденсат и брызги от аэрации, а сама задача этого узла в том, что при отказе рядом появляется еще и лужа на полу. Общие правила разводки электрики рядом с водой, УЗО, степень защиты корпусов, разнесение силовых и слаботочных линий, разобраны в статье про электрику у пруда, для помещения с УЗВ те же принципы работают один к одному. Отдельно стоит развести низковольтную линию датчика уровня и контроллера подальше от силового кабеля насосов и нагревателей: наводки от силовой линии способны давать ложные скачки на входе слаботочного датчика и путать логику подпитки.
При пропаже электричества соленоидный клапан подпитки либо остается в последнем положении, либо занимает заданное производителем состояние, нормально открытое или нормально закрытое, в зависимости от модели. Если ферма ставит источник бесперебойного питания на ключевые узлы, стоит сразу решить, что должно происходить с клапаном подпитки при полном отключении: продолжать держать уровень или, наоборот, закрыться и не рисковать переливом без контроля человека. Общий подход к тому, что резервировать в первую очередь на ферме, разобран в статье про щит и резервирование: обычно в приоритете аэрация и подача кислорода, а клапан подпитки безопаснее оставить в закрытом состоянии на время отключения и долить воду руками после возврата питания, чем рисковать неконтролируемым переливом при обесточенном контроллере.
Счетчик не обязателен для самой автоматики срабатывания клапана, но полезен как контрольная точка: резкий рост суточного расхода воды на подпитку часто первый признак скрытой протечки в контуре или порванного шланга, а не только сигнал об испарении.
Для пары бассейнов без общего контроллера фермы механический поплавковый клапан с отдельным аварийным переливом часто оправданнее по деньгам и надежнее, чем городить электронику ради пары точек подпитки. Соленоидный клапан с датчиком имеет смысл, когда подпитка уже интегрируется в общую систему контроля фермы.
Да, но лучше разносить пороги: подпитка включается на более высоком уровне, а отдельная тревога о критически низком уровне срабатывает ниже, как самостоятельный независимый сигнал, а не как побочный эффект той же логики, что управляет клапаном.
На небольшом хозяйстве с одним бассейном это редко оправдано по деньгам, но там, где отказ подпитки грозит серьезным убытком, второй независимый датчик, работающий на отдельную тревогу, а не на управление клапаном, стоит своих денег: он не даст пропустить ситуацию, когда основной датчик залип или обнулился, а клапан продолжает слушаться именно его.
Проще всего прикинуть суточный объем подпитки от суточной раздачи корма, а не от объема бассейна: расход воды в УЗВ привязан к тому, сколько органики и азота нужно вымыть из контура, а не к тому, сколько кубов воды стоит в бассейне. Ориентир 400-600 л свежей воды на килограмм скормленного корма в сутки, который уже разобран в статье про проект УЗВ с нуля, дает быструю прикидку без отдельного гидравлического расчета.
Пример. Ферма кормит рыбу 25 кг корма в сутки. При норме 500 л на килограмм суточная подпитка составит 25 умножить на 500, то есть 12 500 л, или 12,5 кубометра в сутки. Если клапан подпитки открывается порциями по 50 л за один цикл, за сутки должно пройти около 250 циклов открытия, и это число полезно держать в голове как ориентир при настройке таймера максимального времени открытия: если контроллер фиксирует, что клапан за сутки открылся всего 20-30 раз, а не 250, скорее всего датчик уровня завышает фактический уровень и подпитка недодает воду.
| Суточная раздача корма | Подпитка при 400 л/кг | Подпитка при 600 л/кг |
|---|---|---|
| 5 кг | 2000 л | 3000 л |
| 15 кг | 6000 л | 9000 л |
| 25 кг | 10000 л | 15000 л |
| 50 кг | 20000 л | 30000 л |
Разброс 400-600 л на килограмм корма в таблице не случаен: нижняя граница ближе к плотной системе с хорошим биофильтром и умеренной промывкой механического фильтра, верхняя граница ближе к системе, где фильтр моют чаще или где велика доля испарения с открытой поверхности бассейнов.
Если вода идет из городского водопровода по счетчику, суточный объем подпитки легко переводится в рубли и помогает понять, стоит ли вкладываться в более экономный контур водоподготовки и оборотную схему. При тарифе воды и водоотведения около 60-90 рублей за кубометр суммарно, в зависимости от региона и тарифного плана, подпитка 12,5 кубометра в сутки из примера выше стоит от 750 до 1125 рублей в сутки, то есть от 22 до 34 тысяч рублей в месяц только на восполнение потерь.
Эта цифра часто становится аргументом в пользу более герметичного контура: чем меньше потерь на протечки, испарение и избыточную промывку фильтра, тем меньше платеж за воду каждый месяц, и разница окупает более аккуратный монтаж уплотнений и крышек на бассейнах за считаные месяцы работы. Если вода берется из собственной скважины, прямых расходов на кубометр меньше, но растет нагрузка на насос скважины и на водоподготовку, и объем все равно стоит считать, чтобы не превысить производительность скважинного насоса в пиковые дни кормления.
Норма 400-600 л на килограмм корма это средний ориентир, а не одна цифра для всех видов рыбы: у форели, осетровых и сома разная плотность посадки, разный температурный режим и разная чувствительность к накоплению аммиака, поэтому реальный расход воды на подпитку у конкретной фермы смещается в ту или иную сторону от среднего.
Точный расход воды для конкретной фермы правильнее всего проверять калькулятором на основе плотности посадки, вида рыбы и температуры, а не полагаться только на средний ориентир, инструмент для такого расчета собран в статье расчет УЗВ, калькулятор.
Прямое сравнение по цене редко бывает в пользу одной схемы во всех случаях, потому что кроме самого клапана в стоимость соленоидной схемы входит контроллер и датчик уровня, а поплавковый клапан обходится только своей ценой и монтажом.
| Поплавковый клапан | Соленоид плюс датчик плюс контроллер | |
|---|---|---|
| Стоимость узла | Ниже, один механический узел | Выше, три компонента вместо одного |
| Затраты на монтаж | Минимальные, врезка в трубу | Выше, нужна проводка на клапан и датчик |
| Затраты на обслуживание за год | Время на ручную чистку и подстройку | Время на чистку датчика плюс риск отказа электроники |
| Когда оправдана переплата | Небольшое хозяйство на 1-2 бассейна | Ферма с общим контроллером и тревогой на несколько узлов |
На практике переплата за соленоидную схему окупается не сама по себе, а тем, что один контроллер уже стоит на ферме и обслуживает несколько узлов сразу: аэрацию, освещение, тревоги по температуре. Добавить к нему еще один канал на клапан подпитки дешевле, чем ставить отдельный контроллер только ради воды.
На фермах, где вода из скважины или из водопровода приходит с перебоями по давлению или по расписанию, между источником и клапаном подпитки часто ставят промежуточную емкость, из которой вода потом подается в контур уже стабильным напором. Это снимает две проблемы разом: клапан подпитки не работает на пределе давления линии, и в емкости вода успевает частично прогреться и отстояться перед тем, как попасть в зумпф, что снижает температурный удар по контуру, о котором уже сказано выше. Минус решения в том, что появляется еще один узел, за которым нужно следить: уровень в самой емкости, чистота ее стенок и отдельный аварийный перелив уже на ней, а не только на основном контуре.
Ставить накопитель имеет смысл там, где давление в водопроводе нестабильно днем и ночью, где скважинный насос работает по таймеру, а не постоянно, или где объем разовой подпитки большой и линия не успевает подать его без просадки давления на остальные нужды фермы. На небольшом хозяйстве со стабильным городским водопроводом отдельный накопитель обычно избыточен, клапан подпитки подключают напрямую к линии.
Соленоидные клапаны делятся на нормально открытые, которые в обесточенном состоянии остаются открытыми и пропускают поток, и нормально закрытые, которые без питания перекрывают проход и открываются только при подаче напряжения на катушку. Разница в поведении при пропадании электричества становится ключевым критерием выбора: нормально открытый тип держат там, где важнее не прервать поток, например в контуре охлаждения, а нормально закрытый выбирают там, где безопаснее остановить подачу жидкости при любом сбое, разбор критериев выбора приведен у поставщиков промышленной арматуры newkey.ru.
Для клапана подпитки в УЗВ логика обратная логике охлаждения: остановка подачи воды при пропадании света почти всегда безопаснее, чем ее продолжение без контроля со стороны контроллера, поэтому нормально закрытый тип для клапана подпитки предпочтительнее в подавляющем большинстве случаев. Исключение редкое: система, где отсутствие долива на несколько часов опаснее перелива, например очень маленький объем воды и высокая плотность посадки, где падение уровня даже на несколько сантиметров критично для дыхания рыбы, но такие случаи стоит просчитывать отдельно, а не выбирать тип клапана по умолчанию.
На очень маленьком хозяйстве с одним двумя бассейнами и постоянным присутствием человека на месте это возможно, но риск пропущенного дня растет вместе с числом бассейнов и снижается только автоматикой. Ручной долив разумен как временная схема на старте, а не как постоянное решение для товарной фермы.
Частые мелкие срабатывания сами по себе не опасны для клапана, современная соленоидная арматура рассчитана на десятки тысяч циклов, но стоит проверить, что контроллер не путает нормальную частую работу с аварийной ситуацией и не поднимает ложную тревогу на каждое открытие.
Если разница температуры водопроводной воды и воды в контуре большая, резкий перепад вреден рыбе при постоянной работе автоподпитки, а не разовом доливе, поэтому подогрев или хотя бы отстаивание в приемной емкости перед подачей в контур снижает эту нагрузку, подробнее в статье про водоподготовку для УЗВ.
В Аквастраже проверен канал температуры. Контроль питания, насоса и аэрации обсуждаем отдельно: сначала выбираем датчик и проверяем канал на площадке. Опишите один бассейн или узел, предложим состав бета-комплекта и смету.
Обсудить бета-комплект
Ориентир расхода свежей воды на подпитку УЗВ, 400-600 л на кг корма в сутки: статья "Проект УЗВ с нуля" на этом сайте.
Диапазон рабочего давления и диаметров соленоидных клапанов для воды, 0,5-10,3 бар, диаметры 3/4-2 дюйма: armastock.ru.
Определения и область применения нормально открытых и нормально закрытых соленоидных клапанов: newkey.ru.