Témou tohto článku je výpočet vodovodných sietí v súkromnom dome. Pretože typická schéma dodávky vody pre malú chatu nie je príliš zložitá, nemusíme ísť do džungle zložitých vzorcov; čitateľ si však bude musieť osvojiť určité množstvo teórie.
Fragment vodovodného systému súkromného domu. Ako každý iný inžiniersky systém, aj tento vyžaduje predbežné výpočty.
Vlastnosti elektroinštalácie chaty
Čo je v skutočnosti systém zásobovania vodou v súkromnom dome ľahší ako v bytovom dome (samozrejme okrem celkového počtu vodovodných zariadení)?
Existujú dva zásadné rozdiely:
- Pri horúcej vode spravidla nie je potrebné zaisťovať stálu cirkuláciu cez stúpačky a vyhrievané vešiaky na uteráky.
Za prítomnosti cirkulačných vložiek sa výpočet siete na dodávku teplej vody výrazne komplikuje: potrubia musia prechádzať cez seba nielen vodu demontovanú obyvateľmi, ale aj nepretržite cirkulujúce masy vody.
V našom prípade je vzdialenosť od vodovodných armatúr po kotol, stĺp alebo prípojku k potrubiu dostatočne malá na to, aby ignorovala rýchlosť prívodu teplej vody do vodovodného kohútika.
Dôležité: Pre tých, ktorí sa ešte nestretli so schémami cirkulácie TÚV - v moderných bytových domoch sú stúpačky prívodu teplej vody spojené v pároch. Kvôli tlakovému rozdielu v spojeniach vytvorených prídržnou podložkou voda neustále stúpa cez stúpačky. To zaisťuje rýchly prísun teplej vody do mixérov a celoročné vykurovanie vyhrievaných vešiakov na uteráky v kúpeľniach.
Vyhrievaný vešiak na uteráky sa ohrieva kontinuálnou cirkuláciou cez stúpačky horúcej vody.
- Systém zásobovania vodou v súkromnom dome je rozdelený podľa slepej uličky, čo znamená neustále zaťaženie určitých častí elektroinštalácie. Pre porovnanie, výpočet vodovodnej prstencovej siete (umožňujúci napájanie každej časti vodovodného systému z dvoch alebo viacerých zdrojov) sa musí vykonať osobitne pre každú z možných schém zapojenia.
Výpočet na základe menovitého výkonu kotla
Ako sa počítajú kotly na dodávku teplej vody s kotlami na nepriamy ohrev so značným objemom a vysokou spotrebou vody zo systému TÚV?
Vypočítaný výkon sa rovná súčtu dvoch výrazov:
- Potreby domu pre teplo bez zohľadnenia bezpečnostného faktora;
- Menovitý výkon kotla. V priemere sa to rovná 15 kilowattov na 100 litrov objemu.
Nepriamy Gorenje GV 100 (17 400 W)
Nuance: Od výsledku sčítania sa odpočíta 20%, pretože výmenník tepla kotla neposkytuje teplo a dodávku teplej vody s nepretržitou prevádzkou.
Takže keď je v našom dome v Sevastopole nainštalovaná notoricky známa Gorenje GV 100, kapacita kotla na zásobovanie vodou a kúrenie bude 10 (potreba tepla na vykurovanie +17,4 potreby tepla z kotla)) * 0,8 = 22. Číslo sa uvádza zaokrúhlené na najbližšiu kilowattovú hodnotu.
Je možné v kotle na nepriamy ohrev inštalovať kotol s výkonom väčším ako je vypočítaný?
Je to možné, ale nerentabilné z dvoch dôvodov:
- Cena samotného kotla rýchlo stúpa so zvyšujúcim sa menovitým výkonom;
Po výkone kotla rastie aj číslo na cenovke
- Klasické kotly na tuhé palivo pri prevádzke s prenosom tepla pod nominálnu hodnotu znižujú účinnosť v dôsledku nedokonalého spaľovania paliva. Zníženie tvorby tepla sa v nich dosahuje najjednoduchším spôsobom - obmedzením prívodu vzduchu pomocou klapky.
Zmena účinnosti kotla na tuhé palivo so zmenou prenosu tepla
Čo si myslíme
Musíme:
- Odhadujte spotrebu vody pri špičkovej spotrebe.
- Vypočítajte prierez vodovodného potrubia, ktoré dokáže zabezpečiť tento prietok pri prijateľnom prietoku.
Poznámka: maximálny prietok vody, pri ktorom nevytvára hydraulický hluk, je asi 1,5 m / s.
- Vypočítajte hlavu na konci prípravku. Ak je neprijateľne nízka, stojí za to zvážiť buď zväčšenie priemeru potrubia, alebo inštaláciu medziľahlého čerpadla.
Nízky tlak na koncový mixér pravdepodobne majiteľa nepoteší.
Úlohy sú formulované. Začnime.
Spotreba
Dá sa to zhruba odhadnúť podľa miery spotreby jednotlivých vodovodných inštalácií. Údaje, ak je to požadované, možno ľahko nájsť v jednej z príloh k SNiP 2.04.01-85; pre pohodlie čitateľa uvádzame úryvok z neho.
| Typ zariadenia | Spotreba studenej vody, l / s | Celková spotreba teplej a studenej vody, l / s |
| Polievací kohútik | 0,3 | 0,3 |
| WC misa s kohútikom | 1,4 | 1,4 |
| WC s nádržkou | 0,10 | 0,10 |
| Sprchová kabína | 0,08 | 0,12 |
| Kúpeľ | 0,17 | 0,25 |
| Umývanie | 0,08 | 0,12 |
| Umývadlo | 0,08 | 0,12 |
V bytových domoch sa pri výpočte spotreby používa koeficient pravdepodobnosti súčasného použitia prístrojov. Stačí, keď jednoducho spočítame spotrebu vody pomocou zariadení, ktoré je možné súčasne používať. Povedzme, že umývadlo, sprchovací kút a toaletná misa poskytnú celkový prietok 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Sčíta sa spotreba vody prostredníctvom zariadení schopných pracovať súčasne.
Prierez
Výpočet prierezu vodovodného potrubia je možné vykonať dvoma spôsobmi:
- Výber podľa tabuľky hodnôt.
- Vypočítané podľa maximálneho povoleného prietoku.
Výber podľa tabuľky
V skutočnosti tabuľka nevyžaduje žiadne komentáre.
| Nominálny otvor potrubia, mm | Spotreba, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
Napríklad pre prietok 0,34 l / s je dostatočné potrubie DU15.
Upozornenie: DN (menovitý otvor) je približne rovnaký ako vnútorný priemer vodovodného a plynového potrubia. Pre polymérové rúrky označené vonkajším priemerom sa vnútorná odlišuje od nej asi o krok: povedzme 40 mm polypropylénová rúrka má vnútorný priemer asi 32 mm.
Nominálny otvor je približne rovnaký ako vnútorný priemer.
Výpočet prietoku
Výpočet priemeru vodovodného systému podľa prietoku vody ním môže byť vykonaný pomocou dvoch jednoduchých vzorcov:
- Vzorce na výpočet plochy úseku pozdĺž jeho polomeru.
- Vzorce na výpočet prietoku známou časťou pri známom prietoku.
Prvý vzorec je S = π r ^ 2. V ňom:
- S je požadovaná plocha prierezu.
- π je pi (približne 3,1415).
- r je polomer prierezu (polovica DN alebo vnútorný priemer potrubia).
Druhý vzorec vyzerá ako Q = VS, kde:
- Q - spotreba;
- V je prietok;
- S je plocha prierezu.
Pre uľahčenie výpočtov sa všetky hodnoty prevádzajú na SI - metre, metre štvorcové, metre za sekundu a kubické metre za sekundu.
Jednotky SI.
Vypočítajme vlastnými rukami minimálny DN potrubia pre nasledujúce vstupné údaje:
- Prietok ním je rovnakých 0,34 litra za sekundu.
- Prietoková rýchlosť použitá pri výpočtoch je maximálna prípustná hodnota 1,5 m / s.
Začnime.
- Prietok v hodnotách SI bude rovný 0,00034 m3 / s.
- Prierezová plocha podľa druhého vzorca musí byť najmenej 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
- Druhá mocnina polomeru podľa prvého vzorca je 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
- Vezmite druhú odmocninu tohto čísla. Polomer je 0,0092 metra.
- Ak chcete získať DN alebo vnútorný priemer, vynásobte polomer dvoma. Výsledok je 0,0184 metra alebo 18 milimetrov. Ako môžete ľahko vidieť, je to blízko k metóde získanej prvou metódou, hoci sa s ňou úplne nezhoduje.
Výpočet podľa objemu s korekčnými faktormi
Ako vypočítať kapacitu kotla na zásobovanie teplou vodou a vykurovanie, berúc do úvahy všetky faktory opísané vyššie?
- Základná hodnota tepelného výkonu je 40 wattov na meter kubický vnútorného vykurovaného objemu;
- Regionálny koeficient sa považuje za rovný:
| Priemerná januárová teplota, ° С. | Koeficient |
| 0 a vyššie | 0,7 |
| -5 — 0 | 0,9 |
| -10 | 1,1 |
| -20 | 1,3 |
| -25 | 1,5 |
| -35 | 1,8 |
| -40 a nižšie | 2 |
Priemerná januárová teplota v rôznych regiónoch Ruskej federácie
- Koeficient izolácie sa vyberá z tohto rozsahu hodnôt:
| Obrázok | Popis izolácie a súčiniteľa budovy |
| Nedostatok izolácie, kovové alebo štítové steny - 3-4 |
| Murovanie stien, jednovrstvové zasklenie okien - 2-3 |
| Stenové murivo z dvoch tehál a jednokomorové dvojsklá - 1-2 |
| Izolovaná fasáda, okná s dvojitým zasklením - 0,6-0,9 |
- Výkonová rezerva pre nevypočítané tepelné straty a na ohrev teplej vody sa počíta podľa predchádzajúcej schémy.
Zopakujme si výpočet kotla na zásobovanie teplou vodou a vykurovanie s množstvom ďalších vstupov:
- Výška stropov v dome je 3 metre;
- Dom sa nachádza v Sevastopole (priemerná januárová teplota je +3 stupne);
Na fotografii - január v Sevastopole
- Je vybavená jednokomorovými plastovými oknami a kamennými stenami bez dodatočnej izolácie o hrúbke 40 cm.
Takže:
- Ohriaty objem je 100 * 3 = 300 m3;
- Základná hodnota tepelného výkonu na vykurovanie je 300 * 40 = 12 kW;
- Podnebie Sevastopola nám dáva regionálny koeficient 0,7. 12 * 0,7 = 8,4 kW;
- Koeficient izolácie sa rovná 1,2. 1,2 * 8,4 = 10,08;
- Ak vezmeme do úvahy bezpečnostný faktor a výkonovú rezervu pre prevádzku prietokového ohrievača, dostaneme rovnakých 14 kW.
Stálo to za to skomplikovať výpočty, ak sa výsledok nezmení?
Určite áno. Ak psychicky umiestnime náš dom do mesta Oymyakon v Jakutskej oblasti (priemerná januárová teplota -46,4 stupňa), zvýši sa potreba tepla a podľa toho aj vypočítaná vykurovacia kapacita kotla o 2 / 0,7 (pomer regionálnych koeficientov ) = 2,85 krát. Zateplenie fasády a osadenie energeticky úsporných okien s dvojitým zasklením do okien ju zníži na polovicu.
Oymyakon je najchladnejšie mesto v krajine
Tlak
Začnime niekoľkými všeobecnými poznámkami:
- Typický tlak v prívodnom potrubí studenej vody je od 2 do 4 atmosfér (kgf / cm2)... Závisí to od vzdialenosti k najbližšej prečerpávacej stanici alebo vodárenskej veži, od terénu, stavu elektrickej siete, typu ventilov na hlavnom vodovode a množstva ďalších faktorov.
- Absolútny minimálny tlak, ktorý umožňuje pracovať všetkým moderným inštalatérskym prístrojom a domácim spotrebičom používajúcim vodu, je 3 metre... Pokyny napríklad pre prietokové ohrievače vody Atmor priamo hovoria, že dolná prahová hodnota odozvy tlakového snímača, ktorý zahŕňa ohrev, je 0,3 kgf / cm2.
Tlakový senzor zariadenia sa spúšťa pri tlaku 3 metre.
Odkaz: pri atmosférickom tlaku zodpovedá 10 metrov výtlaku pretlaku 1 kgf / cm2.
V praxi je na koncovom zariadení lepšie mať minimálnu hlavu päť metrov. Malá rezerva kompenzuje nezapočítané straty v prípojkách, uzatváracích ventiloch a samotnom zariadení.
Musíme vypočítať pokles hlavy v potrubí známej dĺžky a priemeru. Ak je rozdiel v tlaku zodpovedajúci tlaku v hlavnom potrubí a pokles tlaku vo vodovodnom systéme väčší ako 5 metrov, náš vodovodný systém bude fungovať bezchybne. Ak je ich menej, je potrebné buď zväčšiť priemer potrubia, alebo ho otvoriť prečerpaním (ktorého cena mimochodom jednoznačne prevýši zvýšenie nákladov na potrubie v dôsledku zväčšenia ich priemeru o jeden krok).
Ako sa teda vykonáva výpočet tlaku vo vodovodnej sieti?
Tu platí vzorec H = iL (1 + K), v ktorom:
- H je požadovaná hodnota poklesu tlaku.
- i je takzvaný hydraulický sklon potrubia.
- L je dĺžka potrubia.
- K je koeficient, ktorý je určený funkčnosťou vodovodného systému.
Najjednoduchším spôsobom je určiť K.
Rovná sa:
- 0,3 pre domácnosť a pitie.
- 0,2 pre priemyselné alebo hasiace práce.
- 0,15 na oheň a výrobu.
- 0,10 pre hasiča.
Na fotografii je systém zásobovania požiarnou vodou.
Nie sú žiadne zvláštne ťažkosti s meraním dĺžky potrubia alebo jeho úseku; ale koncept hydraulického predpätia vyžaduje samostatnú diskusiu.
Jeho hodnotu ovplyvňujú nasledujúce faktory:
- Drsnosť stien rúrok, ktorá zase závisí od ich materiálu a veku. Plasty majú hladší povrch ako oceľ alebo liatina; navyše oceľové rúry časom zarastú nánosmi vodného kameňa a hrdzou.
- Priemer potrubia. Funguje tu inverzný vzťah: čím je menší, tým väčší odpor má potrubie voči pohybu vody v ňom.
- Prietok. S jeho nárastom sa zvyšuje aj odpor.
Pred časom bolo potrebné dodatočne zohľadniť hydraulické straty na ventiloch; moderné guľkové ventily s úplným otvorom však vytvárajú zhruba rovnaký odpor ako potrubie, a preto ich možno bezpečne ignorovať.
Otvorený guľový ventil nemá takmer žiadny odpor proti prúdeniu vody.
Výpočet hydraulického sklonu svojpomocne je veľmi problematický, ale, našťastie, nie je to potrebné: všetky potrebné hodnoty nájdete v takzvaných tabuľkách Shevelev.
Aby sme čitateľovi poskytli predstavu o to, o čo ide, uvádzame malý fragment jedného zo stolov pre plastovú rúrku s priemerom 20 mm.
| Spotreba, l / s | Rýchlosť prietoku, m / s | 1000i |
| 0,25 | 1,24 | 160,5 |
| 0,30 | 1,49 | 221,8 |
| 0,35 | 1,74 | 291,6 |
| 0,40 | 1,99 | 369,5 |
Čo je hodnota 1000i v stĺpci úplne vpravo v tabuľke? Toto je iba hodnota hydraulického sklonu na 1 000 lineárnych metrov. Ak chcete získať hodnotu i pre náš vzorec, stačí ju vydeliť číslom 1000.
Vypočítajme tlakový spád v potrubí o priemere 20 mm s dĺžkou rovnajúcou sa 25 metrom a prietokom jeden a pol metra za sekundu.
- V tabuľke hľadáme zodpovedajúce parametre. Podľa jej údajov je 1000i pre popísané stavy 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Tabuľky Shevelev boli od prvej publikácie mnohokrát pretlačené.
- Nahraďte všetky hodnoty do vzorca. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 metrov. Pri tlaku na vstupe do vodovodného systému 2,5 atmosféry na výstupe to bude 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, čo je viac ako uspokojivé.
Jednoduchý výpočet plochy
Najjednoduchší hrubý výpočet výkonu vodovodného kotla je možné vykonať na základe potreby domu v tepelnej energii 100 wattov na meter štvorcový. Pre dom s rozlohou 100 m2 je preto potrebných 10 kW.
100 wattov tepla sa odoberá na štvorec vykurovanej plochy
Ďalej je zavedený bezpečnostný faktor 1,2, ktorý kompenzuje neočakávané tepelné straty a pomáha udržiavať príjemnú teplotu v miestnosti počas extrémnych mrazov. Aké úpravy robí táto schéma dodávkou teplej vody z kotla?
Môže byť poskytnutá dvoma spôsobmi:
- Zásobníkový ohrievač vody (kotol na nepriamy ohrev)... V tomto prípade sa zavádza ďalší faktor 1,1: kotol odvádza z vykurovacieho systému relatívne malé množstvo tepla;
Schéma zásobovania vodou kotlom na tuhé palivo s kotlom na nepriame vykurovanie
- Okamžitý ohrievač dvojokruhového kotla... Používa sa tu faktor 1,2. Pri zohľadnení bezpečnostného faktora by tepelný výkon kotla mal prekročiť odhadovanú potrebu tepla domu o 40 percent. V našom príklade so 100 metrovou chatou by mal kotol pri pripojení kúrenia a dodávky teplej vody produkovať 14 kW.
Pripojenie vykurovacieho systému a schéma dodávky vody pre dvojkruhový kotol
Upozorňujeme: v druhom prípade je s krátkodobou prevádzkou prietokového ohrievača spojená malá rezerva výkonu pre potreby dodávky teplej vody. Horúca voda sa zriedka spotrebuje viac ako pol hodiny denne a vykurovací systém má určitú zotrvačnosť, takže parametre chladiacej kvapaliny neprekračujú štandardné hodnoty.
Jednoduchý výpočet kotla s TÚV podľa plochy domu
Táto schéma výpočtu je jednoduchá, má však niekoľko závažných nevýhod:
- Berie do úvahy plochu vykurovanej miestnosti, nie jej objem.Medzitým bude potreba tepla v chatkách s výškou stropu 2,5 a 4 metre veľmi odlišná;
Izba s vysokým stropom potrebuje viac tepla
- Ignoruje rozdiely medzi klimatickými pásmami. Ako viete, tepelné straty budovy sú priamo úmerné teplotným rozdielom medzi interiérom a ulicou a na Kryme a Jakutsku sa budú veľmi líšiť;
- Nezohľadňuje kvalitu izolácie budovy. U tehál a fasády zateplenej penovým kožušinovým plášťom sa tepelné straty výrazne líšia.
Izolácia fasády môže výrazne znížiť tepelné straty
