Темата на тази статия е изчисляването на водоснабдителните мрежи в частна къща. Тъй като типичната схема за водоснабдяване на малки къщи не е много сложна, не е нужно да навлизаме в джунглата от сложни формули; читателят обаче ще трябва да усвои определено количество теория.
Фрагмент от водопроводната система на частна къща. Както всяка друга инженерна система, и тази се нуждае от предварителни изчисления.
Характеристики на окабеляването на вилата
Какво всъщност представлява водоснабдителната система в частна къща по-лесно, отколкото в жилищна сграда (разбира се, в допълнение към общия брой водопроводни инсталации)?
Има две основни разлики:
- С гореща вода, като правило, не е необходимо да се осигурява постоянна циркулация през щрангове и отопляеми релси за кърпи.
При наличието на циркулационни вложки изчисляването на мрежата за топла вода става значително по-сложно: тръбите трябва да преминават през себе си не само водата, разглобена от жителите, но и непрекъснато циркулиращите маси вода.
В нашия случай разстоянието от водопроводните инсталации до котела, колоната или връзката до линията е достатъчно малко, за да се игнорира скоростта на подаване на топла вода към крана.
Важно: За тези, които не са срещали схеми за циркулация на БГВ - в модерните жилищни сгради щранговете за подаване на топла вода са свързани по двойки. Поради разликата в налягането в връзките, създадени от задържащата шайба, водата непрекъснато циркулира през щранговете. Това осигурява бързо подаване на топла вода към миксерите и целогодишно отопление на отопляемите релси за кърпи в баните.
Нагреваемата релса за кърпи се загрява чрез непрекъсната циркулация през щранговете за гореща вода.
- Системата за водоснабдяване в частна къща е разделена според задънена улица, което предполага постоянно натоварване на определени участъци от окабеляването. За сравнение, изчисляването на водопроводната пръстенна мрежа (позволяваща всеки участък от водоснабдителната система да се захранва от два или повече източника) трябва да се извърши отделно за всяка от възможните схеми за свързване.
Изчисление въз основа на номиналната мощност на котела
Как се изчисляват котлите за топла вода с котли за индиректно отопление със значителен обем и голям разход на вода от системата за БГВ?
Изчислената мощност е равна на сумата от два члена:
- Нуждите на къщата от топлина, без да се взема предвид фактора на безопасност;
- Номинална мощност на котела. Средно той е равен на 15 киловата на 100 литра обем.
Непряко Gorenje GV 100 (17400 вата)
Нюанс: 20% се изважда от резултата от добавянето, тъй като топлообменникът на котела няма да осигурява отопление и доставка на топла вода с топлина денонощно.
И така, когато прословутата Gorenje GV 100 бъде инсталирана в нашата къща в Севастопол, капацитетът на котела за водоснабдяване и отопление ще бъде 10 (потребност от топлина за отопление + 17,4 нужда от топлина за котел)) * 0,8 = 22 Цифрата е дадена закръглена до най-близката стойност на киловат.
Възможно ли е да се монтира котел с капацитет по-висок от изчисления в контура за БГВ с котел за индиректно отопление?
Възможно е, но е нерентабилно поради две причини:
- Цената на самия котел бързо се повишава с увеличаване на номиналната мощност;
В резултат на работата на котела, номерът на цената също нараства
- Класическите котли на твърдо гориво, когато работят с топлопреминаване под номиналното, намаляват ефективността поради непълно изгаряне на горивото. Намаляването на топлинното производство се постига при тях по най-простия начин - чрез ограничаване на подаването на въздух с амортисьор.
Промяна в ефективността на котел на твърдо гориво с промяна в преноса на топлина
Какво мислим
Ние трябва да:
- Оценете консумацията на вода при пикова консумация.
- Изчислете напречното сечение на водопровода, което може да осигури този дебит при приемлив дебит.
Забележка: максималният дебит на водата, при който тя не генерира хидравличен шум, е около 1,5 m / s.
- Изчислете главата в края на приспособлението. Ако е неприемливо ниско, струва си да помислите дали да увеличите диаметъра на тръбопровода, или да инсталирате междинна помпа.
Ниското налягане на крайния смесител едва ли ще угоди на собственика.
Задачите са формулирани. Да започваме.
Консумация
Тя може да бъде приблизително оценена от разходните норми за отделни водопроводни инсталации. Данните при желание могат лесно да бъдат намерени в едно от приложенията към SNiP 2.04.01-85; за удобство на читателя, представяме откъс от него.
| Тип устройство | Разход на студена вода, l / s | Общ разход на топла и студена вода, l / s |
| Кран за поливане | 0,3 | 0,3 |
| Тоалетна чиния с кран | 1,4 | 1,4 |
| Тоалетна с казанче | 0,10 | 0,10 |
| Душ кабина | 0,08 | 0,12 |
| Вана | 0,17 | 0,25 |
| Измиване | 0,08 | 0,12 |
| Умивалник | 0,08 | 0,12 |
В жилищните сгради при изчисляване на потреблението се използва коефициентът на вероятност за едновременно използване на устройства. Достатъчно е просто да обобщим консумацията на вода чрез устройства, които могат да се използват едновременно. Да приемем, че мивка, душ кабина и тоалетна чиния ще дадат общ поток от 0,12 + 0,12 + 0,12 = 0,34 л / сек.
Консумацията на вода чрез устройства, способни да работят едновременно, се сумира.
Напречно сечение
Изчисляването на напречното сечение на водопроводната тръба може да се извърши по два начина:
- Избор според таблицата на стойностите.
- Изчислено според максимално допустимия дебит.
Избор по таблица
Всъщност таблицата не изисква никакви коментари.
| Номинален отвор на тръбата, mm | Разход, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
Например за дебит от 0,34 l / s е достатъчна тръба DU15.
Моля, обърнете внимание: DN (номинален отвор) е приблизително равен на вътрешния диаметър на тръбата за вода и газ. За полимерни тръби, маркирани с външен диаметър, вътрешният се различава от него с около стъпка: да речем, 40 мм полипропиленова тръба има вътрешен диаметър около 32 mm.
Номиналният отвор е приблизително равен на вътрешния диаметър.
Изчисляване на дебита
Изчисляването на диаметъра на водоснабдителната система чрез дебита на вода през нея може да се извърши с помощта на две прости формули:
- Формули за изчисляване на площта на участък по радиуса му.
- Формули за изчисляване на дебита през известен участък при известен дебит.
Първата формула е S = π r ^ 2. В него:
- S е необходимата площ на напречното сечение.
- π е pi (приблизително 3,1415).
- r е радиусът на участъка (половината от DN или вътрешния диаметър на тръбата).
Втората формула изглежда като Q = VS, където:
- Q - консумация;
- V е дебитът;
- S е площта на напречното сечение.
За удобство на изчисленията всички стойности се преобразуват в SI - метри, квадратни метри, метри в секунда и кубични метри в секунда.
SI единици.
Нека изчислим със собствените си ръце минималния DU на тръбата за следните входни данни:
- Потокът през него е еднакъв 0,34 литра в секунда.
- Скоростта на потока, използвана при изчисленията, е максимално допустимата 1,5 m / s.
Да започваме.
- Дебитът в стойностите на SI ще бъде равен на 0,00034 m3 / s.
- Площта на секцията съгласно втората формула трябва да бъде най-малко 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
- Квадратът на радиуса съгласно първата формула е 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
- Вземете квадратния корен от това число. Радиусът е 0,0092 метра.
- За да получите DN или вътрешен диаметър, умножете радиуса по два. Резултатът е 0,0184 метра или 18 милиметра. Както лесно можете да видите, тя е близка до тази, получена по първия метод, въпреки че не съвпада точно с нея.
Изчисляване по обем с корекционни коефициенти
Как да изчислим капацитета на котела за захранване с топла вода и отопление, като вземем предвид всички описани по-горе фактори?
- Базовата стойност на топлинната мощност е 40 вата на кубичен метър от вътрешния отопляем обем;
- Регионалният коефициент се приема равен на:
| Средна януарска температура, ° С | Коефициент |
| 0 и по-висока | 0,7 |
| -5 — 0 | 0,9 |
| -10 | 1,1 |
| -20 | 1,3 |
| -25 | 1,5 |
| -35 | 1,8 |
| -40 и по-долу | 2 |
Средна януарска температура за различни региони на Руската федерация
- Коефициентът на изолация се избира от следния диапазон от стойности:
| Картина | Описание на изолацията на сградата и коефициент |
| Липса на изолация, метални или щитови стени - 3-4 |
| Тухла на стени, еднослойно остъкляване на прозорци - 2-3 |
| Стенна зидария от две тухли и еднокамерни прозорци с двоен стъклопакет - 1-2 |
| Изолирана фасада, прозорци с двоен стъклопакет - 0,6-0,9 |
- Резервът на мощност за неотчетени топлинни загуби и за отопление на топла вода се изчислява по предходната схема.
Нека повторим нашето изчисление на котела за топло водоснабдяване и отопление с редица допълнителни входове:
- Височината на таваните в къщата е 3 метра;
- Къщата се намира в Севастопол (средната температура през януари е +3 градуса);
На снимката - януари в Севастопол
- Снабден е с еднокамерни пластмасови прозорци и каменни стени без допълнителна изолация с дебелина 40 см.
Така:
- Нагряваният обем е 100 * 3 = 300 м3;
- Базовата стойност на топлинната мощност за отопление е 300 * 40 = 12 kW;
- Климатът на Севастопол ни дава регионален коефициент от 0,7. 12 * 0,7 = 8,4 kW;
- Коефициентът на изолация се приема равен на 1,2. 1,2 * 8,4 = 10,08;
- Като се вземе предвид коефициентът на безопасност и резервът на мощност за работа на нагревателя на потока, получаваме същите 14 kW.
Струваше ли си да усложняваме изчисленията, ако резултатът е непроменен?
Разбира се. Ако умствено поставим къщата си в град Оймякон, област Якутск (средна температура през януари -46,4 градуса), търсенето на топлина и съответно изчислената отоплителна мощност на котела ще се увеличи с 2 / 0,7 (съотношението на регионалните коефициенти ) = 2,85 пъти. Изолацията на фасадата и поставянето на енергоспестяващи прозорци с двоен стъклопакет в прозорците ще я разрежат наполовина.
Оймякон е най-студеният град в страната
Налягане
Нека започнем с няколко общи бележки:
- Типичното налягане в тръбопровода за студена вода е от 2 до 4 атмосфери (kgf / cm2)... Това зависи от разстоянието до най-близката помпена станция или водна кула, от терена, състоянието на мрежата, вида на клапаните на основното водоснабдяване и редица други фактори.
- Абсолютното минимално налягане, което позволява на всички съвременни водопроводни инсталации и домакински уреди да използват вода, е 3 метра... Инструкцията за проточните бойлери Atmor, например, директно казва, че долният праг на реакция на сензора за налягане, който включва отопление, е 0,3 kgf / cm2.
Сензорът за налягане на устройството се задейства при налягане от 3 метра.
Справка: при атмосферно налягане 10 метра глава отговарят на 1 kgf / cm2 свръхналягане.
На практика, на крайното тяло е по-добре да имате минимална глава от пет метра. Малък марж компенсира неотчетените загуби в връзките, спирателните кранове и самото устройство.
Трябва да изчислим падането на главата в тръбопровод с известна дължина и диаметър. Ако разликата в налягането, съответстваща на налягането в главната линия и спада на налягането във водоснабдителната система е повече от 5 метра, нашата водоснабдителна система ще функционира безотказно. Ако е по-малко, трябва или да увеличите диаметъра на тръбата, или да го отворите чрез изпомпване (чиято цена, между другото, ясно ще надвиши увеличението на разходите за тръби поради увеличаване на диаметъра им с една стъпка ).
И така, как се извършва изчисляването на налягането във водопроводната мрежа?
Тук е валидна формулата H = iL (1 + K), в която:
- H е желаната стойност на спада на налягането.
- i е така нареченият хидравличен наклон на тръбопровода.
- L е дължината на тръбата.
- K е коефициент, който се определя от функционалността на водоснабдителната система.
Най-лесният начин е да се определи К.
Тя е равна на:
- 0,3 за битови и питейни цели.
- 0.2 за промишлени или противопожарни.
- 0,15 за пожар и производство.
- 0,10 за пожарникар.
На снимката има пожарна система за водоснабдяване.
Няма особени трудности при измерването на дължината на тръбопровода или неговия участък; но концепцията за хидравлично пристрастие изисква отделна дискусия.
Стойността му се влияе от следните фактори:
- Грапавостта на стените на тръбите, която от своя страна зависи от техния материал и възраст. Пластмасите имат по-гладка повърхност от стоманата или чугуна; освен това стоманените тръби с времето се обрастват с варовик и ръжда.
- Диаметър на тръбата. Тук действа обратната връзка: колкото по-малка е тя, толкова по-голямо съпротивление има тръбопроводът към движението на водата в него.
- Дебит. С увеличаването му се увеличава и съпротивлението.
Преди време беше необходимо допълнително да се вземат предвид хидравличните загуби на клапаните; обаче съвременните пълнопроходни сферични кранове създават приблизително същото съпротивление като тръбата и следователно могат безопасно да бъдат игнорирани.
Отворен сферичен кран няма почти никакво съпротивление на потока вода.
Изчисляването на хидравличния наклон самостоятелно е много проблематично, но за щастие това не е необходимо: всички необходими стойности могат да бъдат намерени в така наречените таблици на Шевелев.
За да дадем на читателя представа какво е заложено, представяме малък фрагмент от една от масите за пластмасова тръба с диаметър 20 мм.
| Разход, l / s | Скорост на потока, 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 |
Какво е 1000i в крайната дясна колона на таблицата? Това е само стойността на хидравличния наклон на 1000 линейни метра. За да получим стойността на i за нашата формула, е достатъчно да го разделим на 1000.
Нека изчислим спада на налягането в тръба с диаметър 20 mm с дължината й равна на 25 метра и дебит от един и половина метра в секунда.
- Търсим съответните параметри в таблицата. Според нейните данни 1000i за описаните условия е 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Таблиците на Шевелев са препечатвани много пъти след първата публикация.
- Заместете всички стойности във формулата. Н = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 метра. При налягане на входа на водоснабдителната система от 2,5 атмосфери на изхода ще бъде 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, което е повече от задоволително.
Просто изчисляване на площта
Най-простото грубо изчисление на мощността на водопроводния котел може да се извърши въз основа на необходимостта от къща в топлинна енергия от 100 вата на квадратен метър. Следователно за къща с площ от 100 м2 са необходими 10 kW.
На квадрат отопляема площ се вземат 100 вата топлина
Освен това е въведен коефициент на безопасност 1,2, който компенсира несъобразените топлинни загуби и помага да се поддържа комфортна температура в помещението по време на екстремни студове. Какви настройки прави подаването на топла вода от котела по тази схема?
Може да се предостави по два начина:
- Бойлер за съхранение (котел за непряко отопление)... В този случай се въвежда допълнителен коефициент 1,1: котелът отнема относително малко количество топлина от отоплителната система;
Схема за водоснабдяване на котел на твърдо гориво, с котел за непряко отопление
- Моментален нагревател на двуконтурен котел... Тук е използван коефициент 1,2. Като се вземе предвид коефициентът на безопасност, топлинните характеристики на котела трябва да надвишават очакваното търсене на топлина на къщата с 40 процента. В нашия пример със 100-метрова вила, когато отоплението и водоснабдяването са свързани, котелът трябва да произвежда 14 kW.
Схема на свързване на отоплителната система и схема за водоснабдяване на двуконтурен котел
Моля, обърнете внимание: в последния случай малък резерв на мощност за нуждите на водоснабдяването с топла вода е свързан с краткосрочната работа на поточния нагревател. Топлата вода рядко се консумира повече от половин час на ден и отоплителната система има известна инерция, така че параметрите на охлаждащата течност не надхвърлят стандартните стойности.
Просто изчисляване на котел с топло водоснабдяване по площта на къщата
Тази схема за изчисление е проста, но има няколко сериозни недостатъка:
- Той отчита площта на отопляваното помещение, а не неговия обем.Междувременно нуждата от топлина в вили с височина на тавана 2,5 и 4 метра ще бъде много различна;
Стая с висок таван се нуждае от повече топлина
- Тя игнорира разликите между климатичните зони. Както знаете, топлинните загуби на сграда са пряко пропорционални на температурната разлика между интериора и улицата и ще варират значително в Крим и Якутия;
- Той не отчита качеството на изолацията на сградата. За тухлена зидария и фасада, изолирана с дунапренова козина, топлинните загуби ще се различават значително.
Изолацията на фасадата може значително да намали топлинните загуби
