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 zabezpečovať 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 držiak 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 vedenia. 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.
Ostatné parametre
Vyššie uvedené kritériá pre výber kotla sú hlavné, ale existujú aj ďalšie vlastnosti, ktoré môžu ovplyvniť výber konkrétneho modelu, ako napríklad spracovanie a materiál, ako aj náklady na vybavenie. Najodolnejšie nádrže sú nádrže z nehrdzavejúcej ocele. Dôležitou výhodou je prítomnosť odnímateľného výmenníka tepla, aby ste ho mohli sami odvápniť. Mali by ste sa vyhnúť nákupu zariadení, ktoré ako izoláciu používajú penovú gumu, pretože tento materiál má veľmi krátku životnosť. Cena kotla navyše priamo závisí od výrobcu a krajiny, kde bolo zariadenie namontované.
Vďaka systému teplej vody je váš domov pohodlný a útulný. To sa dá ľahko dosiahnuť kvalitným ohrievačom vody. Výber modelov je momentálne skvelý a po spočítaní potrebných parametrov si každý môže zvoliť výbavu s dobrým pomerom ceny a kvality.
Čo si myslíme
Musíme:
- Odhadujte spotrebu vody pri špičkovej spotrebe.
- Vypočítajte prierez vodovodného potrubia, ktoré umožňuje tento prietok pri prijateľnom prietoku.
Poznámka: maximálny prietok vody, pri ktorom nedochádza k vytváraniu hydraulického hluku, 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 majiteľa ťažko poteší.
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 zariadeniami schopnými pracovať súčasne.
Aký ohrievač vody zvoliť?
Schéma kotla.
V závislosti od úlohy, ktorú ste dostali, je možné výpočet kotla, ktorý je pre vás vhodný, vykonať dvoma spôsobmi. V prvom prípade sa berie do úvahy uskladnený objem vody a počíta sa kapacita výmenníka tepla a napájania. V druhom sa počíta objem ohrievača vody na akumuláciu tepla generovaného v určitom čase zdrojom určitej energie.
Malo by sa chápať, že bez ohľadu na to, akú techniku použijete, akumulačná kapacita vody sa vždy vyznačuje jej tepelnou kapacitou. Táto hodnota je konštantná a rovná sa 4,187 kJ.kg / ° C. To znamená, že napríklad na zahriatie 1 kg vody o 1 ° C musíte zabezpečiť množstvo tepla, ktoré sa rovná 4,187 kJ. A to si vyžaduje 1 163 kWh.
Zariadenie elektrického kotla.
Napríklad, ak máte ohrievač vody s objemom 1 000 litrov a potrebujete ohriať vodu na 50 ° C, potom sa potreba tepelnej energie počíta takto: 1000 × 50 = 58 kWh.
Výkon výmenníka tepla závisí od teplotného rozdielu medzi ohrievanou a ohrievanou vodou, ako aj od súčiniteľa prechodu tepla. Pre každý konkrétny výmenník tepla bude koeficient prestupu tepla individuálny. Preto nemôže existovať univerzálny vzorec na výpočet ohrievača vody. A najjednoduchší spôsob výberu tepelného výmenníka sú schémy, ktoré výrobcovia označujú v technických špecifikáciách pre svoje ohrievače vody.
Keď si spomeniete na túto jednoduchú pravdu, môžete prejsť k zváženiu jednotlivých charakteristík.
Štandardné elektrické kotlové zariadenie
Schéma zásobníka kotla.
V našej krajine sa všeobecne uznáva, že ohrievač vody a kotol sú rôzne zariadenia. Ale v skutočnosti je celý rozdiel v tom, že kotol má zásobník na vykurovanie a akumuláciu teplej vody. Preto sa im v odbornej literatúre hovorí „zásobníky vody“. Kotly sa tiež líšia zdrojom tepla. Teraz existujú priame a nepriame vykurovacie systémy. Ak zariadenie samo vyrába teplo pomocou termoelektrického ohrievača alebo plynového horáka, potom ide o systém priameho vykurovania. K nepriamemu ohrevu dochádza v dôsledku vykurovacieho prostriedku dodávaného z vykurovacieho kotla na určitú teplotu. Najčastejšie sa používajú akumulačné ohrievače vody, ich diagram vidíte na obrázku 1.
Výpočtová tabuľka pre zásobníkový ohrievač vody.
Pred rozhodnutím o kúpe konkrétneho ohrievača vody je potrebné vypočítať všetky parametre a zohľadniť vlastnosti vášho domu a podmienky budúceho použitia. Nezabudnite vyhodnotiť nasledujúce parametre:
- stav elektrického vedenia;
- možné zaťaženie elektrického vedenia;
- dostupnosť možnosti pripojenia na plynovú komunikáciu;
- prevádzkyschopnosť všetkých zariadení slúžiacich domu (vrátane vodných čerpadiel, ak existujú).
Inštalácia akumulačného ohrievača vody (kotla).
Ďalej je potrebné brať do úvahy počet ľudí, ktorí budú ohrievač vody používať a zhruba si naplánovať, koľko teplej vody každý deň spotrebujú. Potom môžete začať vyberať konkrétny model.
Aby ste si vybrali ohrievač vody, ktorý je pre vás ten pravý, mali by ste najskôr rozhodnúť o jeho hlavných vlastnostiach, a to:
- najvhodnejší zdroj energie;
- požadovaný objem ohriatej vody;
- spotreba chladiacej kvapaliny;
- doba ohrevu.
Podľa týchto parametrov sa počíta s ohrievačom vody.
Zdroj energie na ohrev vody
Vykurovací okruh kotla.
Plyn a elektrina sa používajú ako hlavné zdroje energie pre ohrievače vody. Existuje aj viac exotických zdrojov, ako sú solárne panely, u nás však nie sú veľmi bežné. Preto, aby bolo možné vykonať presný výpočet, je potrebné porovnať výhody a nevýhody plynu a elektriny.
- Elektrické ohrievače vody sú k dispozícii v kapacitách od 1 do 6 kW. Výkon plynového kotla začína od 4 kW.
- Zásobníkové plynové ohrievače vody majú spravidla väčší zásobník na teplú vodu (až 150 litrov), zatiaľ čo elektrické zriedka presahujú 100 litrov.
- Cena plynu v Rusku je oveľa lacnejšia ako elektrina.
Schéma tlakového ohrievača vody.
Zdá sa, že výber je zrejmý a nie je potrebné robiť zložité výpočty. Získanie 100 - 150 litrov teplej vody pomocou plynového ohrievača vody trvá asi polovicu času ako pri použití systému napájaného z elektriny. Elektrické zariadenia ale nevyžadujú ďalšie zariadenie elektrického vedenia - stačí im jednoduchá zásuvka. Na inštaláciu takého kotla sa nevyžaduje pozvanie špecialistov. Zatiaľ čo plynový ohrievač vody musí byť pripojený k plynovodu, ktorý nie je k dispozícii v každej letnej chate. Pre bezpečnú inštaláciu plynového ohrievača vody je navyše potrebný komín.
Nie je možné porovnávať ceny kotlov s rôznymi zdrojmi energie. Náklady na elektrické systémy závisia predovšetkým od výkonu vykurovacieho telesa a objemu nádrže. Cena za plynové ohrievače vody sa tvorí v závislosti od typu spaľovacej komory. Sú interné a externé. Inštalácia zariadenia s vnútornou komorou si vyžaduje minimálne úsilie a čas. Ale také zariadenia stoja asi dvakrát toľko ako kotly s vonkajšou komorou.
Je potrebné vziať do úvahy ešte jednu podmienku. Plynové kotly sú schopné významne ohriať vzduch. V podmienkach letných chát a malých miestností sa takáto vlastnosť môže stať skutočným problémom, ak umiestnite ohrievač vody napríklad do kuchyne.
Preto je nemožné dať jednoznačné odporúčania pre výber kotla so špecifickým zdrojom energie.
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 minimálnu DU 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.
Spotreba energie
Keď ste dospeli k rozhodnutiu o potrebe nákupu a výpočtu objemu kotla na nepriame vykurovanie, musíte vypočítať, koľko teplej vody je potrebné na normálnu existenciu. Predstavme si štvorčlennú rodinu a vykonajme priemernú dennú analýzu za týždeň a špičkovú (ráno pracovného dňa) štúdiu spotreby teplej vody.
- Týždenná analýza
- Na umývanie riadu budete potrebovať asi 5 litrov teplej vody za minútu. Berie sa do úvahy čas oplachovania, to je asi 5 minút. Taniere umývam dvakrát denne, denne dostaneme 50 litrov teplej vody použitej na kuchynské náradie. Násobíme o 7 dní spolu 350 litrov týždenne.
- Každý človek sa okúpa 2 - 3 krát týždenne, pričom utratí asi 170 litrov. 4 * 2,5 = 10 * 170 = 1700 litrov za 7 dní.
- Sprchujte sa ešte 4 - 5 krát 10 minút pri prietoku asi 12 l / min. 4,5 * 10 * 12 = 540 na člena rodiny, respektíve na všetkých 2 160 litrov týždenne.
- Malá hygiena (umývanie rúk, topánok, čistenie domu) - asi 10 litrov na osobu a deň bude počas študijného obdobia predstavovať 280 litrov.
Spolu - 350 + 1700 + 2160 + 280 = 4490 litrov týždenne. Pridajme hostí, ktorí prišli, a pre prípad, že by sme dostali približnú hodnotu asi 5 000 litrov týždenne. Ale kotol sa počíta v hodinách, musíte preložiť do svojich jednotiek. 5 000/7/24 = 30 litrov teplej vody za hodinu je priemerná spotreba 4-člennej rodiny.
Na základe našich čísel pre pomer teploty a výkonu dostaneme požadovanú priemernú spotrebu energie - 30 * 0,0375 = 1,125 kW / h.
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 hlavnej trate, typu ventilov na hlavnom prívode vody a mnohých ďalších faktoroch.
- Absolútny minimálny tlak, ktorý umožňuje pracovať všetkým moderným vodovodným zariadeniam 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 viac ako 5 metrov, náš vodovodný systém bude fungovať bezchybne.Ak je to menej, musíte buď zväčšiť priemer potrubia, alebo ho otvoriť prečerpaním (cena mimochodom zreteľne prevýši rast nákladov na potrubia 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.
S meraním dĺžky potrubia alebo jeho úseku nie sú žiadne zvláštne ťažkosti; 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 vodným kameňom 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.
Je veľmi problematické vypočítať si hydraulický sklon svojpomocne, ale, našťastie, to nie je 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 s priemerom 20 mm s dĺžkou rovnou 25 metrov 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 prívodu vody 2,5 atmosféry na výstupe bude 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, čo je viac ako uspokojivé.
Pripojenie nepriameho vykurovacieho kotla s recirkuláciou
Potrubie pre rôzne typy kotlov na nepriamy ohrev s recirkuláciou je vyrobené podľa výkresu. Pri výbere komponentov je dôležité brať do úvahy vlastnosti domáceho vykurovacieho systému.
Na pripojenie vodného okruhu k kotlu je možné použiť nasledujúce 3 inštalačné systémy:
- Inštalácia trojcestných ventilov.
- Inštalácia dvojitého obehového čerpadla.
- Regulácia pomocou hydraulických šípok.
Použitie systémov recirkulácie kvapalín významne zvyšuje výkon vykurovacích systémov a zvyšuje účinnosť pri ohreve kvapaliny a miestností z kotlov.
Pri inštalácii systémov nepriameho navíjania s trojcestnými ventilmi je potrebné mať na pamäti, že táto metóda je určená pre nádrže so zvýšeným objemom. Pri vývoji takého systému sa počíta, ako sa uskutoční inštalácia dvojokruhového typu vykurovania.
Pripojenie kotla k zariadeniu kotla
Monitorovanie informácií o teplote vody je veľmi dôležité.V situácii, keď má voda v nádržiach kotlov nastavenú teplotu vykurovania oveľa vyššiu ako v samotných vykurovacích okruhoch vykurovacích systémov, môže to viesť k nesprávnej prevádzke všetkých zariadení.
Zabráni sa tým prepnutiu na vykurovanie vykurovacích okruhov. Existujú aj možnosti inštalácie kotlov na nepriame vykurovanie pomocou dvoch okruhov. Výber požadovanej možnosti bude závisieť aj od vody vo vodovodnom systéme. V situácii, keď je kvapalina v hlavnom kanáli vysokého stupňa tuhosti, je lepšie použiť inštaláciu systémov s trojcestnými ventilmi, pretože dvojkruhové systémy sa môžu rýchlo rozpadnúť v dôsledku upchatia.
