Emnet for denne artikel er beregningen af vandforsyningsnet i et privat hus. Da en typisk lille hyttevandforsyningsordning ikke er særlig kompleks, behøver vi ikke gå ind i junglen af komplekse formler; dog bliver læseren nødt til at assimilere en vis teori.
Fragment af vandforsyningssystemet i et privat hus. Som ethvert andet teknisk system har denne brug for foreløbige beregninger.
Funktioner af ledningens ledning
Hvad er faktisk vandforsyningssystemet i et privat hus lettere end i en lejlighedskompleks (selvfølgelig ud over det samlede antal VVS-armaturer)?
Der er to grundlæggende forskelle:
- Med varmt vand er der som regel ikke behov for at give konstant cirkulation gennem stigrør og opvarmede håndklædeskinner.
I nærværelse af cirkulationsindsatser bliver beregningen af varmtvandsforsyningsnetværket mærkbart mere kompliceret: rørene skal passere gennem sig selv ikke kun vandet adskilt af beboerne, men også de kontinuerligt cirkulerende vandmasser.
I vores tilfælde er afstanden fra VVS-armaturer til kedel, søjle eller fastgørelse til ledningen lille nok til at ignorere hastigheden af varmt vandforsyning til vandhanen.
Vigtigt: For dem, der ikke har stødt på varmtvandscirkulationsordninger - i moderne flerfamiliehuse er vandforsyningsstigninger parvis forbundet. På grund af trykforskellen i de fastgørelser, der opretholdes af den fastholdende skive, cirkuleres vand kontinuerligt gennem stigrørene. Dette sikrer hurtig tilførsel af varmt vand til mixerne og opvarmning året rundt af håndklædeskinner i badeværelserne.
Den opvarmede håndklædestang opvarmes ved kontinuerlig cirkulation gennem varmtvandsstigrørene.
- Vandforsyningssystemet i et privat hus er opdelt i en blindgyde-ordning, hvilket indebærer en konstant belastning på visse dele af ledningerne. Til sammenligning skal beregningen af vandforsyningsringnetværket (der tillader, at hver sektion af vandforsyningssystemet får strøm fra to eller flere kilder) udføres separat for hver af de mulige forbindelsesordninger.
Beregning baseret på kedlens nominelle effekt
Hvordan beregnes kedler til varmt vandforsyning med indirekte varmekedler med betydeligt volumen og højt vandforbrug fra varmtvandssystemet?
Den beregnede effekt er lig med summen af to udtryk:
- Husets behov for varme uden at tage højde for sikkerhedsfaktoren;
- Kedel nominel effekt. I gennemsnit svarer det til 15 kilowatt pr. 100 liter volumen.
Indirekte Gorenje GV 100 (17400 watt)
Nuance: 20% trækkes fra tilføjelsesresultatet, da kedelvarmeveksleren ikke forsyner varme og varmt vand med varme døgnet rundt.
Så når den berygtede Gorenje GV 100 installeres i vores hus i Sevastopol, vil kedelkapaciteten til vandforsyning og opvarmning være 10 (varmebehov + 17,4 kedelvarmebehov) * 0,8 = 22. Figuren er afrundet til nærmeste kilowatt-værdi.
Er det muligt at installere en kedel med en kapacitet, der er højere end den beregnede i varmtvandskredsen med en indirekte varmekedel?
Det er muligt, men urentabelt af to grunde:
- Prisen på selve kedlen stiger hurtigt, når den nominelle effekt stiger;
Efter kedelens præstationer vokser tallet på prislappen også
- Klassiske fastbrændselskedler reducerer effektiviteten på grund af ufuldstændig forbrænding af brændstof, når de kører med en varmeoverførsel under det nominelle. Reduktion af varmeproduktion opnås i dem på den enkleste måde - ved at begrænse lufttilførslen med et spjæld.
Ændring i effektiviteten af en kedel med fast brændsel med en ændring i varmeoverførslen
Hvad synes vi
Vi skal:
- Anslå vandforbruget ved maksimalt forbrug.
- Beregn tværsnittet af vandrøret, der kan give denne strømningshastighed ved en acceptabel strømningshastighed.
Bemærk: den maksimale vandgennemstrømningshastighed, hvormed den ikke genererer hydraulisk støj, er ca. 1,5 m / s.
- Beregn hovedet ved slutarmaturet. Hvis det er uacceptabelt lavt, er det værd at overveje enten at øge rørledningens diameter eller installere en mellempumpe.
Det lave tryk på slutblanderen vil sandsynligvis ikke behage ejeren.
Opgaverne er formuleret. Lad os komme igang.
Forbrug
Det kan groft estimeres af forbrugssatserne for individuelle VVS-armaturer. Data kan, hvis det ønskes, let findes i et af bilagene til SNiP 2.04.01-85; af hensyn til læseren præsenterer vi et uddrag fra det.
| Enhedstype | Koldt vandforbrug, l / s | Samlet forbrug af varmt og koldt vand, l / s |
| Vandingshanen | 0,3 | 0,3 |
| Toiletskål med vandhane | 1,4 | 1,4 |
| Toilet med cistern | 0,10 | 0,10 |
| Brusekabine | 0,08 | 0,12 |
| Bad | 0,17 | 0,25 |
| Vask | 0,08 | 0,12 |
| Håndvask | 0,08 | 0,12 |
I flerfamiliehuse anvendes sandsynlighedskoefficienten for samtidig brug af enheder til beregning af forbruget. Det er nok for os blot at opsummere vandforbruget gennem enheder, der kan bruges på samme tid. Lad os sige, at en vask, en brusekabine og en toiletskål giver et samlet flow på 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Vandforbruget gennem enheder, der er i stand til at fungere samtidigt, opsummeres.
Tværsnit
Beregning af et vandforsyningsrørs tværsnit kan udføres på to måder:
- Valg i henhold til værditabellen.
- Beregnet i henhold til den maksimalt tilladte strømningshastighed.
Valg efter tabel
Faktisk kræver tabellen ingen kommentarer.
| Nominel rørboring, mm | Forbrug, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
For eksempel er et DU15-rør tilstrækkeligt til en gennemstrømningshastighed på 0,34 l / s.
Bemærk: DN (nominel boring) er omtrent lig med vand- og gasrørets indvendige diameter. For polymerrør, der er markeret med en ydre diameter, adskiller den indvendige sig fra den med ca. et trin: Sig, et 40 mm polypropylenrør har en indre diameter på ca. 32 mm.
Nominel boring er omtrent lig med den indre diameter.
Flow rate beregning
Beregning af vandforsyningssystemets diameter ved vandhastigheden gennem det kan udføres ved hjælp af to enkle formler:
- Formler til beregning af arealet af en sektion langs dens radius.
- Formler til beregning af strømningshastigheden gennem et kendt afsnit med en kendt strømningshastighed.
Den første formel er S = π r ^ 2. I det:
- S er det krævede tværsnitsareal.
- π er pi (ca. 3,1415).
- r er sektionsradius (halvdelen af DN eller rørets indre diameter).
Den anden formel ligner Q = VS, hvor:
- Q - forbrug;
- V er strømningshastigheden;
- S er tværsnitsarealet.
For at gøre det lettere at beregne, konverteres alle værdier til SI - meter, kvadratmeter, meter pr. Sekund og kubikmeter pr. Sekund.
SI-enheder.
Lad os med vores egne hænder beregne rørets mindste DU for følgende inputdata:
- Strømningen igennem det hele er 0,34 liter pr. Sekund.
- Den anvendte strømningshastighed i beregningerne er den maksimalt tilladte 1,5 m / s.
Lad os komme igang.
- Strømningshastigheden i SI-værdier vil være lig med 0,00034 m3 / s.
- Sektionsarealet efter den anden formel skal være mindst 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
- Radiusens firkant efter den første formel er 0.00027 / 3.1415 = 0.000086.
- Tag kvadratroden af dette tal. Radien er 0,0092 meter.
- For at få DN eller indre diameter skal du gange radius med to. Resultatet er 0,0184 meter eller 18 millimeter. Som du let kan se, er det tæt på det, der opnås ved den første metode, selvom det ikke ligefrem falder sammen med det.
Volumenberegning med korrektionsfaktorer
Hvordan beregnes kedelkapaciteten til varmt vandforsyning og opvarmning under hensyntagen til alle de faktorer, der er beskrevet ovenfor?
- Basisværdien af varmeeffekten er 40 watt pr. Kubikmeter af det interne opvarmede volumen;
- Den regionale koefficient tages lig med:
| Gennemsnitlig januar temperatur, ° С | Koefficient |
| 0 og højere | 0,7 |
| -5 — 0 | 0,9 |
| -10 | 1,1 |
| -20 | 1,3 |
| -25 | 1,5 |
| -35 | 1,8 |
| -40 og derunder | 2 |
Gennemsnitlig januar temperatur for forskellige regioner i Den Russiske Føderation
- Isoleringskoefficienten er valgt blandt følgende værdier:
| Billede | Beskrivelse af bygningsisolering og koefficient |
| Mangel på isolering, metal eller skærmvægge - 3-4 |
| Murværk af vægge, enkeltlagsvinduer - 2-3 |
| Væg murværk i to mursten og enkeltkammer dobbeltvinduer - 1-2 |
| Isoleret facade, dobbeltvinduer - 0,6-0,9 |
- Effektreserven for ikke-registrerede varmetab og til opvarmning af varmt vand beregnes i henhold til den tidligere ordning.
Lad os gentage vores beregning af kedlen til varmt vandforsyning og opvarmning med et antal ekstra indgange:
- Loftets højde i huset er 3 meter;
- Huset ligger i Sevastopol (gennemsnitstemperaturen i januar er +3 grader);
På billedet - januar i Sevastopol
- Den er udstyret med vinduer med enkelt kammer og stenvægge uden yderligere isolering 40 cm tyk.
Så:
- Det opvarmede volumen er 100 * 3 = 300 m3;
- Basisværdien af den termiske effekt til opvarmning er 300 * 40 = 12 kW;
- Klimaet i Sevastopol giver os en regional koefficient på 0,7. 12 * 0,7 = 8,4 kW;
- Isoleringskoefficienten tages lig med 1,2. 1,2 * 8,4 = 10,08;
- Under hensyntagen til sikkerhedsfaktoren og effektreserven til drift af strømvarmeren får vi de samme 14 kW.
Var det det værd at komplicere beregningerne, hvis resultatet er uændret?
Sikkert. Hvis vi mentalt placerer vores hus i byen Oymyakon, Yakutsk-regionen (gennemsnitstemperatur i januar -46,4 grader), vil efterspørgslen efter varme og følgelig kalkens beregnede varmekapacitet stige med 2 / 0,7 (forholdet mellem regionale koefficienter ) = 2,85 gange. Isolering af facaden og installation af energibesparende dobbeltvinduer i vinduerne vil skære den i halve.
Oymyakon er den koldeste by i landet
Tryk
Lad os starte med et par generelle noter:
- Typisk tryk i koldtvandstilførselsledningen er fra 2 til 4 atmosfærer (kgf / cm2)... Det afhænger af afstanden til nærmeste pumpestation eller vandtårn, terræn, strømtilstand, typen af ventiler på hovedvandforsyningen og en række andre faktorer.
- Det absolutte minimale tryk, der gør det muligt for alle moderne VVS-armaturer og husholdningsapparater, der bruger vand, at arbejde, er 3 meter... Instruktionen til Atmor øjeblikkelige vandvarmere siger for eksempel direkte, at den nedre responstærskel for trykføleren, der inkluderer opvarmning, er 0,3 kgf / cm2.
Enhedens trykføler udløses ved et tryk på 3 meter.
Reference: ved atmosfærisk tryk svarer 10 meter hoved til 1 kgf / cm2 overtryk.
I praksis er det bedre at have et hoved på mindst fem meter på en slutarmatur. En lille margen kompenserer for ikke-regnskabsmæssige tab i forbindelser, afspærringsventiler og selve enheden.
Vi er nødt til at beregne hovedfaldet i en rørledning med kendt længde og diameter. Hvis forskellen i tryk svarende til trykket i hovedledningen og faldet i trykket i vandforsyningssystemet er mere end 5 meter, fungerer vores vandforsyningssystem fejlfrit. Hvis det er mindre, skal du enten øge rørets diameter eller åbne det ved at pumpe (hvis pris forresten klart overstiger omkostningsstigningen til rør på grund af en stigning i diameter med et trin ).
Så hvordan udføres beregningen af trykket i vandforsyningsnetværket?
Her er formlen H = iL (1 + K) gyldig, hvor:
- H er den eftertragtede værdi af trykfaldet.
- jeg er den såkaldte hydrauliske hældning af rørledningen.
- L er rørets længde.
- K er en koefficient, der bestemmes af vandforsyningssystemets funktionalitet.
Den nemmeste måde er at bestemme K.
Det er lig med:
- 0,3 til husholdnings- og drikkeformål.
- 0,2 til industriel eller brandslukning.
- 0,15 til brand og produktion.
- 0,10 for en brandmand.
På billedet er der et brandvandforsyningssystem.
Der er ingen særlige vanskeligheder med at måle rørledningens længde eller dens sektion; men begrebet hydraulisk bias kræver en separat diskussion.
Dens værdi påvirkes af følgende faktorer:
- Rørvæggets ruhed, som igen afhænger af deres materiale og alder. Plast har en glattere overflade end stål eller støbejern; derudover bliver stålrør overgroet med kalk og rust over tid.
- Rørdiameter. Det omvendte forhold fungerer her: jo mindre det er, jo mere modstand har rørledningen over for vandets bevægelse i den.
- Strømningshastighed. Med sin stigning øges modstanden også.
For nogen tid siden var det nødvendigt at desuden tage højde for hydrauliske tab på ventiler; moderne kugleventiler med fuld boring skaber dog omtrent den samme modstand som et rør og kan derfor sikkert ignoreres.
En åben kugleventil har næsten ingen modstand mod vandstrømmen.
Det er meget problematisk at beregne den hydrauliske hældning alene, men heldigvis er dette ikke nødvendigt: alle de nødvendige værdier kan findes i de såkaldte Shevelev-tabeller.
For at give læseren en idé om, hvad der står på spil, præsenterer vi et lille fragment af et af bordene til et plastrør med en diameter på 20 mm.
| Forbrug, l / s | Flowhastighed, 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 |
Hvad er 1000i i den yderste højre kolonne i tabellen? Dette er kun den hydrauliske hældningsværdi pr. 1000 lineære meter. For at få værdien af i til vores formel er det nok at dele den med 1000.
Lad os beregne trykfaldet i et rør med en diameter på 20 mm med dets længde lig med 25 meter og en strømningshastighed på en og en halv meter pr. Sekund.
- Vi leder efter de tilsvarende parametre i tabellen. Ifølge hendes data er 1000i for de beskrevne betingelser 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Shevelevs tabeller er blevet genoptrykt mange gange siden den første offentliggørelse.
- Udskift alle værdier i formlen. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 meter. Ved et tryk ved indløbet til vandforsyningssystemet på 2,5 atmosfærer ved udløbet vil det være 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, hvilket er mere end tilfredsstillende.
Enkel arealberegning
Den enkleste grove beregning af effekten af en vandforsyningskedel kan udføres baseret på behovet for et hus i termisk energi på 100 watt pr. Kvadratmeter. For et hus med et areal på 100 m2 er der derfor brug for 10 kW.
Der tages 100 watt varme pr. Kvadrat opvarmet areal
Derudover introduceres en sikkerhedsfaktor på 1,2, som kompenserer for ikke-registrerede varmetab og hjælper med at opretholde en behagelig temperatur i rummet under ekstreme frost. Hvilke justeringer foretager varmtvandsforsyningen fra kedlen til denne ordning?
Det kan leveres på to måder:
- Opvarmningsvandvarmer (indirekte varmekedel)... I dette tilfælde introduceres en yderligere faktor på 1.1: kedlen fjerner en relativt lille mængde varme fra varmesystemet;
Vandforsyningsplan for en kedel med fast brændsel med en indirekte varmekedel
- Øjeblikkelig varmelegeme til en dobbeltkredsløbskedel... Her anvendes en faktor på 1,2. Under hensyntagen til sikkerhedsfaktoren skal kedelens termiske ydeevne overstige husets estimerede varmebehov med 40 procent. I vores eksempel med et 100 meter sommerhus skal kedlen producere 14 kW, når der er tilsluttet varme og varmt vand.
Tilslutning af varmesystem og vandforsyningsdiagram til en dobbeltkredsløbskedel
Bemærk: i sidstnævnte tilfælde er en lille strømreserve til behovet for varmt vandforsyning forbundet med kortvarig drift af strømvarmeren. Varmt vand forbruges sjældent mere end en halv time om dagen, og varmesystemet har en vis inerti, så kølemiddelparametrene går ikke ud over standardværdierne.
Enkel beregning af en kedel med varmt vandforsyning efter husets område
Denne beregningsplan er enkel, men har flere alvorlige ulemper:
- Det tager hensyn til området i det opvarmede rum og ikke dets volumen.I mellemtiden vil behovet for varme i hytter med en lofthøjde på 2,5 og 4 meter være meget anderledes;
Et rum med højt loft har brug for mere varme
- Hun ignorerer forskellene mellem klimazoner. Som du ved, er varmetabet i en bygning direkte proportional med temperaturforskellen mellem det indre og gaden og vil variere meget på Krim og Yakutia;
- Det tager ikke højde for kvaliteten af bygningens isolering. For murværk og en facade, der er isoleret med en skumpels, vil varmetabet variere markant.
Isolering af facaden kan reducere varmetabet markant
