Ämnet för denna artikel är beräkningen av vattenförsörjningsnät i ett privat hus. Eftersom ett typiskt litet stugvattenförsörjningssystem inte är särskilt komplicerat behöver vi inte gå in i djungeln av komplexa formler; emellertid måste läsaren assimilera en viss mängd teori.
Fragment av ett privat huss vattenförsörjningssystem. Som alla andra tekniska system behöver den här preliminära beräkningar.
Funktioner i stugans ledningar
Vad är i själva verket vattenförsörjningssystemet i ett privat hus enklare än i en hyreshus (naturligtvis förutom det totala antalet VVS-armaturer)?
Det finns två grundläggande skillnader:
- Med varmt vatten finns det som regel inget behov av att ge konstant cirkulation genom stigare och handdukstorkar.
I närvaro av cirkulationsinsatser blir beräkningen av varmvattenförsörjningsnätet märkbart mer komplicerat: rören behöver passera genom sig inte bara vattnet som tas isär av invånarna utan också de kontinuerligt cirkulerande vattenmassorna.
I vårt fall är avståndet från VVS-armaturerna till pannan, pelaren eller anslutningen till ledningen tillräckligt liten för att ignorera hastigheten för varmvattenförsörjning till kranen.
Viktigt: För dem som inte har stött på cirkulationssystem för varmvatten - i moderna hyreshus är varmvattenförsörjningsenheter kopplade i par. På grund av tryckskillnaden i bindningarna som skapas av kvarhållningsbrickan cirkuleras vatten kontinuerligt genom stigarna. Detta säkerställer en snabb tillförsel av varmvatten till blandarna och uppvärmning av handdukstork året runt i badrummen.
Den uppvärmda handduksskenan värms upp genom kontinuerlig cirkulation genom varmvattensstegarna.
- Vattenförsörjningssystemet i ett privat hus är uppdelat enligt en återvändsgränd, vilket innebär en konstant belastning på vissa delar av ledningarna. För jämförelse måste beräkningen av vattenförsörjningsringnätverket (som tillåter att varje sektion av vattentillförseln drivs från två eller flera källor) utföras separat för vart och ett av de möjliga anslutningsscheman.
Beräkning baserat på pannans nominella effekt
Hur beräknas pannor för varmvattenförsörjning med indirekta värmepannor med betydande volym och hög vattenförbrukning från tappvattensystemet?
Den beräknade effekten är lika med summan av två termer:
- Husets behov av värme utan att hänsyn tas till säkerhetsfaktorn;
- Pannans nominella effekt. I genomsnitt är det lika med 15 kilowatt per 100 liter volym.
Indirekt Gorenje GV 100 (17400 watt)
Nyans: 20% subtraheras från tilläggsresultatet, eftersom pannvärmeväxlaren inte ger värme och varmvattenförsörjning med värme dygnet runt.
Så när den ökända Gorenje GV 100 installeras i vårt hus i Sevastopol kommer pannans kapacitet för vattenförsörjning och uppvärmning att vara 10 (värmebehov efter behov +17,4 pannans värmebehov) * 0,8 = 22. Siffran ges avrundad till närmaste kilowattvärde.
Är det möjligt att installera en panna med en högre kapacitet än den beräknade i varmvattenkretsen med en indirekt värmepanna?
Det är möjligt, men olönsamt av två skäl:
- Priset på själva pannan stiger snabbt när märkeffekten ökar;
Efter pannans prestanda växer numret på prislappen också
- Klassiska fastbränslepannor minskar effektiviteten på grund av ofullständig förbränning av bränsle vid drift med värmeöverföring under nominellt värde. Minskning av värmeproduktion uppnås i dem på det enklaste sättet - genom att begränsa lufttillförseln med ett spjäll.
Förändring av effektiviteten hos en fastbränslepanna med förändring av värmeöverföringen
Vad tycker vi
Vi måste:
- Uppskatta vattenförbrukningen vid toppförbrukning.
- Beräkna tvärsnittet för vattenledningen som kan ge denna flödeshastighet till en acceptabel flödeshastighet.
Obs: den maximala vattenflödeshastigheten vid vilken den inte genererar hydrauliskt ljud är cirka 1,5 m / s.
- Beräkna huvudet i slutet av fixturen. Om det är oacceptabelt lågt är det värt att överväga att antingen öka rörledningens diameter eller installera en mellanpump.
Det låga trycket på slutblandaren kommer troligen inte att glädja ägaren.
Uppgifterna är formulerade. Låt oss börja.
Konsumtion
Det kan uppskattas grovt av konsumtionsgraden för enskilda VVS-armaturer. Data kan, om så önskas, lätt hittas i en av bilagorna till SNiP 2.04.01-85; för läsarens bekvämlighet presenterar vi ett utdrag ur det.
| Enhetstyp | Kallvattenförbrukning, l / s | Total förbrukning av varmt och kallt vatten, l / s |
| Vattenkran | 0,3 | 0,3 |
| Toalettskål med kran | 1,4 | 1,4 |
| Toalett med cistern | 0,10 | 0,10 |
| Duschkabin | 0,08 | 0,12 |
| Bad | 0,17 | 0,25 |
| Tvättning | 0,08 | 0,12 |
| Tvättställ | 0,08 | 0,12 |
I hyreshus används sannolikhetskoefficienten för samtidig användning av enheter vid beräkning av förbrukningen. Det räcker för oss att helt enkelt summera vattenförbrukningen genom enheter som kan användas samtidigt. Låt oss säga att ett handfat, en duschkabin och en toalettskål ger ett totalt flöde på 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Vattenförbrukningen genom enheter som kan fungera samtidigt sammanfattas.
Tvärsnitt
Beräkning av tvärsnittet för ett vattenförsörjningsrör kan utföras på två sätt:
- Val enligt värdetabellen.
- Beräknat enligt den maximalt tillåtna flödeshastigheten.
Urval efter tabell
I själva verket kräver tabellen inga kommentarer.
| Nominellt rörhål, mm | Förbrukning, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
Till exempel, för en flödeshastighet på 0,34 l / s räcker ett DU15-rör.
Observera: DN (nominellt hål) är ungefär lika med vatten- och gasrörets innerdiameter. För polymerrör märkta med en ytterdiameter skiljer sig den inre från den med ungefär ett steg: säg, ett 40 mm polypropenrör har en innerdiameter på cirka 32 mm.
Nominellt hål är ungefär lika med den inre diametern.
Flödesberäkning
Beräkning av vattentillförselsystemets diameter genom vattenflödet genom det kan utföras med två enkla formler:
- Formler för beräkning av en sektions yta längs dess radie.
- Formler för beräkning av flödeshastigheten genom en känd sektion med en känd flödeshastighet.
Den första formeln är S = π r ^ 2. I det:
- S är det tvärsnittsområde som krävs.
- π är pi (ungefär 3,1415).
- r är sektionsradien (hälften av DN eller rörets innerdiameter).
Den andra formeln ser ut som Q = VS, där:
- Q - konsumtion;
- V är flödeshastigheten;
- S är tvärsnittsområdet.
För att underlätta beräkningarna konverteras alla värden till SI - meter, kvadratmeter, meter per sekund och kubikmeter per sekund.
SI-enheter.
Låt oss med egna händer beräkna rörets minsta DU för följande ingångsdata:
- Flödet genom det är lika mycket 0,34 liter per sekund.
- Flödeshastigheten som används i beräkningarna är den maximalt tillåtna 1,5 m / s.
Låt oss börja.
- Flödeshastigheten i SI-värden kommer att vara lika med 0,00034 m3 / s.
- Sektionsarean enligt den andra formeln måste vara minst 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
- Radiens kvadrat enligt den första formeln är 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
- Ta kvadratroten av detta nummer. Radien är 0,0092 meter.
- För att få DN eller innerdiameter multiplicerar du radien med två. Resultatet är 0,0184 meter, eller 18 millimeter. Som du lätt kan se är det nära det som erhålls med den första metoden, även om det inte exakt sammanfaller med det.
Volymberäkning med korrigeringsfaktorer
Hur beräknar man pannkapaciteten för varmvattenförsörjning och uppvärmning med hänsyn till alla faktorer som beskrivs ovan?
- Basvärdet för värmeeffekten är 40 watt per kubikmeter av den inre uppvärmda volymen.
- Den regionala koefficienten tas lika med:
| Genomsnittlig januari-temperatur, ° С | Koefficient |
| 0 och högre | 0,7 |
| -5 — 0 | 0,9 |
| -10 | 1,1 |
| -20 | 1,3 |
| -25 | 1,5 |
| -35 | 1,8 |
| -40 och lägre | 2 |
Genomsnittlig januari-temperatur för olika regioner i Ryska federationen
- Isoleringskoefficienten väljs bland följande värden:
| Bild | Beskrivning av byggnadsisolering och koefficient |
| Brist på isolering, metall eller skärmväggar - 3-4 |
| Murning av väggar, enkelskikt av fönster - 2-3 |
| Väggmurning i två tegelstenar och dubbelfönster med en kammare - 1-2 |
| Isolerad fasad, tvåglasfönster - 0,6-0,9 |
- Effektreserven för oberäknade värmeförluster och för uppvärmning av varmvatten beräknas enligt föregående schema.
Låt oss upprepa beräkningen av pannan för varmvattenförsörjning och uppvärmning med ett antal ytterligare ingångar:
- Takets höjd i huset är 3 meter;
- Huset ligger i Sevastopol (medeltemperaturen i januari är +3 grader);
På bilden - januari i Sevastopol
- Den är utrustad med plastfönster med en kammare och stenväggar utan extra isolering 40 cm tjock.
Så:
- Den uppvärmda volymen är 100 * 3 = 300 m3;
- Basvärdet för värmeeffekten för uppvärmning är 300 * 40 = 12 kW;
- Klimatet i Sevastopol ger oss en regional koefficient på 0,7. 12 * 0,7 = 8,4 kW;
- Isoleringskoefficienten tas lika med 1,2. 1,2 * 8,4 = 10,08;
- Med hänsyn till säkerhetsfaktorn och effektreserven för flödesvärmarens drift får vi samma 14 kW.
Var det värt att komplicera beräkningarna om resultatet är oförändrat?
Säkert. Om vi mentalt placerar vårt hus i staden Oymyakon, Yakutsk-regionen (medeltemperatur i januari -46,4 grader), kommer efterfrågan på värme och därmed den beräknade värmekapaciteten för pannan att öka med 2 / 0,7 (förhållandet mellan regionala koefficienter ) = 2,85 gånger. Isoleringen av fasaden och installationen av energibesparande dubbelglasade fönster i fönstren kommer att halveras.
Oymyakon är den kallaste staden i landet
Tryck
Låt oss börja med några allmänna anteckningar:
- Typiskt tryck i kallvattenförsörjningsledningen är från 2 till 4 atmosfärer (kgf / cm2)... Det beror på avståndet till närmaste pumpstation eller vattentorn, på terrängen, elnätets tillstånd, typen av ventiler på huvudvattenförsörjningen och ett antal andra faktorer.
- Det absoluta minimitrycket som gör att alla moderna VVS-apparater och hushållsapparater som använder vatten fungerar är 3 meter... Instruktionen för Atmor momentana varmvattenberedare säger till exempel direkt att den nedre svarsgränsen för trycksensorn som inkluderar uppvärmning är 0,3 kgf / cm2.
Enhets trycksensor utlöses vid ett tryck på 3 meter.
Referens: vid atmosfärstryck motsvarar 10 meter huvud 1 kgf / cm2 övertryck.
I praktiken är det bättre att ha ett huvud på minst fem meter på en slutarmatur. En liten marginal kompenserar för outräknade förluster i anslutningar, avstängningsventiler och själva enheten.
Vi måste beräkna huvudfallet i en rörledning med känd längd och diameter. Om skillnaden i tryck som motsvarar trycket i huvudledningen och tryckfallet i vattenförsörjningssystemet är mer än 5 meter, kommer vårt vattenförsörjningssystem att fungera felfritt. Om det är mindre måste du antingen öka rörets diameter eller öppna det genom att pumpa (vars pris för övrigt klart kommer att överstiga kostnadstillväxten för rör på grund av en ökning av diametern med ett steg ).
Så hur utförs beräkningen av trycket i vattenförsörjningsnätet?
Här gäller formeln H = iL (1 + K), i vilken:
- H är det eftertraktade värdet på tryckfallet.
- jag är den så kallade hydrauliska lutningen på rörledningen.
- L är rörets längd.
- K är en koefficient som bestäms av vattenförsörjningssystemets funktionalitet.
Det enklaste sättet är att bestämma K.
Det är lika med:
- 0,3 för hushålls- och dricksändamål.
- 0,2 för industri- eller brandbekämpning.
- 0,15 för brand och produktion.
- 0,10 för en brandman.
På bilden finns ett brandvattenförsörjningssystem.
Det finns inga speciella svårigheter med att mäta längden på rörledningen eller dess sektion; men begreppet hydraulisk förspänning kräver en separat diskussion.
Dess värde påverkas av följande faktorer:
- Råväggarnas ojämnhet, som i sin tur beror på material och ålder. Plast har en jämnare yta än stål eller gjutjärn; dessutom blir stålrör bevuxna med kalkavlagringar och rost över tiden.
- Rörets diameter. Det omvända förhållandet fungerar här: ju mindre det är, desto mer motstånd har rörledningen mot rörelsen av vatten i den.
- Flödeshastighet. Med ökningen ökar också motståndet.
För en tid sedan var det nödvändigt att dessutom ta hänsyn till hydraulförluster på ventiler; moderna helborrade kulventiler skapar dock ungefär samma motstånd som ett rör och kan därför säkert ignoreras.
En öppen kulventil har nästan inget motstånd mot vattenflödet.
Att beräkna den hydrauliska lutningen på egen hand är mycket problematisk, men lyckligtvis är det inte nödvändigt: alla nödvändiga värden finns i de så kallade Shevelev-tabellerna.
För att ge läsaren en uppfattning om vad som står på spel presenterar vi ett litet fragment av ett av borden för ett plaströr med en diameter på 20 mm.
| Förbrukning, l / s | Flödeshastighet, 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 |
Vad är 1000i längst till höger i tabellen? Detta är bara det hydrauliska lutningsvärdet per 1000 linjär meter. För att få värdet av i för vår formel räcker det att dela det med 1000.
Låt oss beräkna tryckfallet i ett rör med en diameter på 20 mm med längden lika med 25 meter och en flödeshastighet på en och en halv meter per sekund.
- Vi letar efter motsvarande parametrar i tabellen. Enligt hennes data är 1000i för de beskrivna förhållandena 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Shevelevs bord har skrivits ut många gånger sedan den första publikationen.
- Ersätt alla värden i formeln. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 meter. Med ett tryck vid inloppet till vattenförsörjningssystemet på 2,5 atmosfärer vid utloppet blir det 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, vilket är mer än tillfredsställande.
Enkel areaberäkning
Den enklaste grova beräkningen av kraften hos en vattenförsörjningspanna kan utföras baserat på behovet av ett hus i termisk energi på 100 watt per kvadratmeter. För ett hus med en yta på 100 m2 behövs därför 10 kW.
100 watt värme tas per kvadrat av uppvärmd yta
Dessutom införs en säkerhetsfaktor på 1,2, som kompenserar för oberäknade värmeförluster och hjälper till att upprätthålla en behaglig temperatur i rummet under extrema frost. Vilka justeringar gör varmvattenförsörjningen från pannan till detta schema?
Det kan tillhandahållas på två sätt:
- Förvaringsvärmare (indirekt värmepanna)... I det här fallet införs ytterligare en faktor 1.1: pannan avlägsnar en relativt liten mängd värme från värmesystemet;
Vattenförsörjningsschema för en fastbränslepanna med en indirekt värmepanna
- Ögonblicklig värmare för en dubbelkretspanna... Här används en faktor på 1,2. Med hänsyn till säkerhetsfaktorn bör pannans värmeprestanda överstiga husets uppskattade värmebehov med 40 procent. I vårt exempel med en 100 meter stuga, när värme och varmvattenförsörjning är ansluten, ska pannan producera 14 kW.
Värmesystemanslutning och vattenförsörjningsdiagram för en dubbelkretspanna
Observera: i det sistnämnda fallet är en liten effektreserv för varmvattenförsörjningen förknippad med flödesvärmarens kortsiktiga drift. Varmt vatten konsumeras sällan mer än en halvtimme om dagen, och värmesystemet har en viss tröghet, så kylvätskans parametrar går inte utöver standardvärdena.
Enkel beräkning av en panna med varmvattenförsörjning efter husets område
Detta beräkningsschema är enkelt men har flera allvarliga nackdelar:
- Det tar hänsyn till området för det uppvärmda rummet, inte dess volym.Under tiden kommer behovet av värme i stugor med en takhöjd på 2,5 och 4 meter att vara mycket annorlunda.
Ett rum med högt i tak behöver mer värme
- Hon ignorerar skillnaderna mellan klimatzoner. Som du vet är värmeförlusten i en byggnad direkt proportionell mot temperaturskillnaden mellan interiören och gatan och kommer att variera kraftigt på Krim och Yakutia.
- Det tar inte hänsyn till byggnadens isoleringskvalitet. För tegel och en fasad isolerad med en skumplast av päls i plast, kommer värmeförlusten att skilja sig avsevärt.
Isolering av fasaden kan minska värmeförlusten avsevärt
