Tématem tohoto článku je výpočet vodovodních sítí v soukromém domě. Jelikož typický malý systém zásobování vodou v chatkách není příliš složitý, nemusíme jít do džungle složitých vzorců; čtenář však bude muset asimilovat určité množství teorie.
Fragment systému zásobování vodou soukromého domu. Jako každý jiný inženýrský systém, i tento vyžaduje předběžné výpočty.
Vlastnosti elektroinstalace chaty
Co je ve skutečnosti systém zásobování vodou v soukromém domě jednodušší než v bytovém domě (samozřejmě kromě celkového počtu vodovodní instalace)?
Existují dva zásadní rozdíly:
- U horké vody zpravidla není nutné zajišťovat stálou cirkulaci přes stoupačky a vyhřívané držáky na ručníky.
Za přítomnosti cirkulačních vložek se výpočet sítě pro zásobování horkou vodou znatelně komplikuje: potrubí musí procházet sebou nejen vodou demontovanou obyvateli, ale také nepřetržitě cirkulujícími množstvími vody.
V našem případě je vzdálenost od vodovodní instalace k kotli, sloupu nebo přípojce k potrubí dostatečně malá, aby ignorovala rychlost přívodu teplé vody do vodovodu.
Důležité: Pro ty, kteří ještě nenarazili na cirkulační systémy TUV - v moderních bytových domech jsou stoupačky přívodu teplé vody spojeny v párech. Kvůli tlakovému rozdílu v příchytkách vytvořených přídržnou podložkou voda neustále stoupá přes stoupačky. Tím je zajištěn rychlý přísun horké vody do mixérů a celoroční vytápění vyhřívaných věšáků na ručníky v koupelnách.
Vyhřívaný držák na ručníky je ohříván kontinuální cirkulací stoupačkami horké vody.
- Systém zásobování vodou v soukromém domě je rozdělen podle schématu slepé uličky, což znamená konstantní zatížení určitých částí elektroinstalace. Pro srovnání musí být výpočet kruhové sítě pro zásobování vodou (umožňující napájení každé části vodovodního systému napájen ze dvou nebo více zdrojů) zvlášť pro každé z možných schémat připojení.
Výpočet na základě jmenovitého výkonu kotle
Jak se počítají kotle na zásobování teplou vodou u nepřímých topných kotlů značného objemu a vysoké spotřeby vody ze systému teplé vody?
Vypočtený výkon se rovná součtu dvou členů:
- Potřeby domu pro teplo bez zohlednění faktoru bezpečnosti;
- Jmenovitý výkon kotle. V průměru se to rovná 15 kilowattům na 100 litrů objemu.
Nepřímý Gorenje GV 100 (17 400 W)
Nuance: 20% je odečteno od výsledku sčítání, protože výměník tepla kotle nebude zajišťovat vytápění a dodávku teplé vody s nepřetržitým provozem.
Když je tedy v našem domě v Sevastopolu nainstalována notoricky známá Gorenje GV 100, bude kapacita kotle pro zásobování vodou a vytápění 10 (potřeba tepla na vytápění + 17,4 potřeby tepla z kotle)) * 0,8 = 22. Číslo je uvedeno zaokrouhleno na nejbližší hodnotu kilowattu.
Je možné v kotli s nepřímým ohřevem instalovat kotel s větším výkonem, než je vypočítaný?
Je to možné, ale nerentabilní ze dvou důvodů:
- Cena samotného kotle rychle roste se zvyšujícím se jmenovitým výkonem;
Po výkonu kotle také roste číslo na cenovce
- Klasické kotle na tuhá paliva snižují při provozu s přenosem tepla pod jmenovitý výkon účinnost v důsledku nedokonalého spalování paliva. Snížení tvorby tepla je u nich dosaženo nejjednodušším způsobem - omezením přívodu vzduchu pomocí klapky.
Změna účinnosti kotle na tuhá paliva se změnou přenosu tepla
Co si myslíme
Musíme:
- Odhadujte spotřebu vody při špičkové spotřebě.
- Vypočítejte průřez vodovodního potrubí, které dokáže zajistit tento průtok při přijatelném průtoku.
Poznámka: maximální průtok vody, při kterém nevytváří hydraulický hluk, je přibližně 1,5 m / s.
- Vypočítejte hlavu na konci přípravku. Pokud je nepřijatelně nízká, stojí za zvážení buď zvětšit průměr potrubí, nebo nainstalovat mezilehlé čerpadlo.
Nízký tlak na koncovém mixéru pravděpodobně majitele neuspokojí.
Úkoly jsou formulovány. Začněme.
Spotřeba
Lze jej zhruba odhadnout podle míry spotřeby jednotlivých vodovodní instalace. Data, pokud je to požadováno, lze snadno najít v jedné z příloh SNiP 2.04.01-85; pro pohodlí čtenáře uvádíme výňatek z něj.
| Typ zařízení | Spotřeba studené vody, l / s | Celková spotřeba teplé a studené vody, l / s |
| Zalévací kohoutek | 0,3 | 0,3 |
| WC mísa s kohoutkem | 1,4 | 1,4 |
| Toaleta s nádržkou | 0,10 | 0,10 |
| Sprchový kout | 0,08 | 0,12 |
| Koupel | 0,17 | 0,25 |
| Mytí | 0,08 | 0,12 |
| Umývadlo | 0,08 | 0,12 |
V bytových domech se při výpočtu spotřeby používá koeficient pravděpodobnosti současného používání zařízení. Stačí nám jednoduše shrnout spotřebu vody prostřednictvím zařízení, která lze současně používat. Řekněme, že umyvadlo, sprchový kout a záchodová mísa poskytnou celkový průtok 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Sčítá se spotřeba vody prostřednictvím zařízení schopných pracovat současně.
Průřez
Výpočet průřezu vodovodního potrubí lze provést dvěma způsoby:
- Výběr podle tabulky hodnot.
- Vypočteno podle maximálního povoleného průtoku.
Výběr podle tabulky
Ve skutečnosti tabulka nevyžaduje žádné komentáře.
| Jmenovitý otvor trubky, mm | Spotřeba, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
Například pro průtok 0,34 l / s postačuje potrubí DU15.
Upozornění: DN (jmenovitý otvor) se přibližně rovná vnitřnímu průměru vodovodního a plynového potrubí. U polymerních trubek označených vnějším průměrem se od nich vnitřní liší přibližně o krok: řekněme, polypropylenová trubka o průměru 40 mm má vnitřní průměr přibližně 32 mm.
Jmenovitý otvor je přibližně stejný jako vnitřní průměr.
Výpočet průtoku
Výpočet průměru vodovodního systému podle průtoku vody ním může být proveden pomocí dvou jednoduchých vzorců:
- Vzorce pro výpočet plochy řezu v jeho poloměru.
- Vzorce pro výpočet průtoku známým úsekem při známém průtoku.
První vzorec je S = π r ^ 2. V tom:
- S je požadovaná plocha průřezu.
- π je pi (přibližně 3,1415).
- r je poloměr řezu (polovina DN nebo vnitřní průměr trubky).
Druhý vzorec vypadá jako Q = VS, kde:
- Q - spotřeba;
- V je průtok;
- S - plocha průřezu.
Pro usnadnění výpočtů jsou všechny hodnoty převedeny na SI - metry, metry čtvereční, metry za sekundu a kubické metry za sekundu.
SI jednotky.
Vypočítáme si vlastními rukama minimální DN potrubí pro následující vstupní data:
- Průtok jím je stejný 0,34 litru za sekundu.
- Rychlost proudění použitá při výpočtech je maximální povolená hodnota 1,5 m / s.
Začněme.
- Průtok v hodnotách SI bude roven 0,00034 m3 / s.
- Plocha průřezu podle druhého vzorce musí být alespoň 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
- Čtverec poloměru podle prvního vzorce je 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
- Vezměte druhou odmocninu tohoto čísla. Poloměr je 0,0092 metru.
- Chcete-li získat DN nebo vnitřní průměr, vynásobte poloměr dvěma. Výsledkem je 0,0184 metru neboli 18 milimetrů. Je snadné vidět, že se blíží metodě získané první metodou, i když se s ní přesně neshoduje.
Výpočet podle objemu s korekčními faktory
Jak vypočítat výkon kotle pro zásobování teplou vodou a vytápění s přihlédnutím ke všem výše popsaným faktorům?
- Základní hodnota tepelného výkonu je 40 wattů na metr krychlový vnitřního zahřátého objemu;
- Regionální koeficient se rovná:
| Průměrná lednová teplota, ° С. | Součinitel |
| 0 a vyšší | 0,7 |
| -5 — 0 | 0,9 |
| -10 | 1,1 |
| -20 | 1,3 |
| -25 | 1,5 |
| -35 | 1,8 |
| -40 a níže | 2 |
Průměrná lednová teplota pro různé regiony Ruské federace
- Součinitel izolace je vybrán z následujícího rozsahu hodnot:
| Obrázek | Popis izolace a součinitele budovy |
| Nedostatek izolace, kovových nebo štítových stěn - 3-4 |
| Zděné stěny, jednovrstvé zasklení oken - 2-3 |
| Zdivo ze dvou cihel a jednokomorová okna s dvojitým zasklením - 1-2 |
| Izolovaná fasáda, okna s dvojitým zasklením - 0,6-0,9 |
- Výkonová rezerva pro nevypočítané tepelné ztráty a pro ohřev teplé vody se počítá podle předchozího schématu.
Zopakujme náš výpočet kotle pro zásobování teplou vodou a vytápění s řadou dalších vstupů:
- Výška stropů v domě je 3 metry;
- Dům se nachází v Sevastopolu (průměrná lednová teplota je +3 stupně);
Na fotografii - leden v Sevastopolu
- Je vybaven jednokomorovými plastovými okny a kamennými zdmi bez dodatečné izolace o tloušťce 40 cm.
Tak:
- Vyhřívaný objem je 100 * 3 = 300 m3;
- Základní hodnota tepelného výkonu pro vytápění je 300 * 40 = 12 kW;
- Podnebí Sevastopolu nám dává regionální koeficient 0,7. 12 * 0,7 = 8,4 kW;
- Součinitel izolace je roven 1,2. 1,2 * 8,4 = 10,08;
- Při zohlednění bezpečnostního faktoru a výkonové rezervy pro provoz průtokového ohřívače získáme stejných 14 kW.
Stálo to za to komplikovat výpočty, pokud se výsledek nezměnil?
Rozhodně. Pokud mentálně umístíme náš dům do města Oymyakon v Jakutské oblasti (průměrná lednová teplota -46,4 stupňů), poptávka po teple a odpovídajícím způsobem vypočítaná topná kapacita kotle se zvýší o 2 / 0,7 (poměr regionálních koeficientů ) = 2,85 krát. Izolace fasády a instalace energeticky úsporných oken s dvojitým zasklením do oken ji sníží na polovinu.
Oymyakon je nejchladnější město v zemi
Tlak
Začněme několika obecnými poznámkami:
- Typický tlak v přívodním potrubí studené vody je od 2 do 4 atmosfér (kgf / cm2)... Závisí to na vzdálenosti k nejbližší čerpací stanici nebo vodárenské věži, na terénu, stavu hlavní řady, typu ventilů na hlavním přívodu vody a řadě dalších faktorů.
- Absolutní minimální tlak, který umožňuje pracovat všem moderním instalatérským zařízením a domácím spotřebičům používajícím vodu, je 3 metry... Pokyny pro průtokové ohřívače vody Atmor například přímo říkají, že spodní prahová hodnota odezvy tlakového senzoru, který zahrnuje topení, je 0,3 kgf / cm2.
Tlakový senzor zařízení se spouští při tlaku 3 metry.
Odkaz: při atmosférickém tlaku odpovídá 10 metrů výtlaku přetlaku 1 kgf / cm2.
V praxi je na koncovém zařízení lepší mít minimální výšku hlavy pět metrů. Malá rezerva kompenzuje nevypočítané ztráty v přípojkách, uzavíracích ventilech a samotném zařízení.
Musíme vypočítat pokles hlavy v potrubí známé délky a průměru. Pokud je rozdíl tlaků odpovídající tlaku v hlavním potrubí a poklesu tlaku ve vodovodním systému větší než 5 metrů, bude náš vodovod fungovat bezchybně. Pokud je to méně, musíte buď zvětšit průměr potrubí, nebo jej otevřít čerpáním (jehož cena mimochodem jasně překročí růst nákladů na potrubí kvůli zvýšení jejich průměru o jeden krok ).
Jak se tedy provádí výpočet tlaku ve vodovodní síti?
Zde platí vzorec H = iL (1 + K), ve kterém:
- H je požadovaná hodnota tlakové ztráty.
- i je takzvaný hydraulický sklon potrubí.
- L je délka potrubí.
- K je koeficient, který je určen funkčností vodovodního systému.
Nejjednodušší je určit K.
Rovná se:
- 0,3 pro domácnost a pití.
- 0,2 pro průmyslové nebo hasicí účely.
- 0,15 pro oheň a výrobu.
- 0,10 pro hasiče.
Na fotografii je systém zásobování požární vodou.
S měřením délky potrubí nebo jeho části nejsou žádné zvláštní potíže; ale koncept hydraulického předpětí vyžaduje samostatnou diskusi.
Jeho hodnotu ovlivňují následující faktory:
- Drsnost stěn potrubí, která zase závisí na jejich materiálu a stáří. Plasty mají hladší povrch než ocel nebo litina; ocelové trubky navíc časem zarostly vodním kamenem a rzí.
- Průměr potrubí. Funguje zde inverzní vztah: čím menší je, tím větší je odpor potrubí vůči pohybu vody v něm.
- Průtok. S jeho nárůstem se zvyšuje také odpor.
Před nějakou dobou bylo nutné dodatečně zohlednit hydraulické ztráty na ventilech; moderní kulové ventily s plným otvorem však vytvářejí zhruba stejný odpor jako potrubí, a proto je lze bezpečně ignorovat.
Otevřený kulový ventil nemá téměř žádný odpor proti proudění vody.
Vlastní výpočet hydraulického svahu je velmi problematický, ale naštěstí to není nutné: všechny potřebné hodnoty najdete v takzvaných tabulkách Shevelev.
Abychom čtenáři měli představu o tom, o co jde, představujeme malý fragment jednoho ze stolů pro plastovou trubku o průměru 20 mm.
| Spotřeba, l / s | Rychlost proudění, 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 |
Co je to 1000i ve sloupci úplně vpravo? Toto je pouze hodnota hydraulického sklonu na 1 000 lineárních metrů. Pro získání hodnoty i pro náš vzorec stačí vydělit 1000.
Vypočítáme pokles tlaku v potrubí o průměru 20 mm s délkou rovnou 25 metrů a průtokem jeden a půl metru za sekundu.
- Hledáme odpovídající parametry v tabulce. Podle jejích údajů je 1000i pro popsané podmínky 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Shevelevovy tabulky byly od prvního vydání mnohokrát přetištěny.
- Nahraďte všechny hodnoty do vzorce. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 metrů. S tlakem na vstupu do vodovodního systému 2,5 atmosféry na výstupu bude 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, což je více než uspokojivé.
Jednoduchý výpočet plochy
Nejjednodušší hrubý výpočet výkonu vodovodního kotle lze provést na základě potřeby domu v tepelné energii 100 wattů na metr čtvereční. U domu o rozloze 100 m2 je tedy zapotřebí 10 kW.
Na čtvereček vytápěné plochy se odebírá 100 wattů tepla
Dále je zaveden bezpečnostní faktor 1,2, který kompenzuje neočekávané tepelné ztráty a pomáhá udržovat pohodlnou teplotu v místnosti během extrémních mrazů. Jaké úpravy v tomto režimu provádí přívod teplé vody z kotle?
Lze jej poskytnout dvěma způsoby:
- Zásobníkový ohřívač vody... V tomto případě je zaveden další faktor 1,1: kotel odebírá z topného systému relativně malé množství tepla;
Schéma zásobování vodou kotlem na tuhá paliva s kotlem na nepřímé vytápění
- Okamžitý ohřívač dvouokruhového kotle... Zde se používá faktor 1,2. Při zohlednění bezpečnostního faktoru by měl tepelný výkon kotle přesáhnout odhadovanou potřebu tepla domu o 40 procent. V našem příkladu se 100metrovou chatou by při připojení topení a ohřevu vody měl kotel vyrábět 14 kW.
Schéma připojení topného systému a dodávky vody pro dvouokruhový kotel
Upozornění: v druhém případě je s krátkodobým provozem průtokového ohřívače spojena malá výkonová rezerva pro potřeby dodávky teplé vody. Horká voda se zřídka spotřebuje více než půl hodiny denně a topný systém má určitou setrvačnost, takže parametry chladicí kapaliny nepřekračují standardní hodnoty.
Jednoduchý výpočet kotle s přívodem teplé vody podle plochy domu
Toto schéma výpočtu je jednoduché, ale má několik závažných nevýhod:
- Zohledňuje plochu vytápěné místnosti, nikoli její objem.Mezitím bude potřeba tepla v chatkách s výškou stropu 2,5 a 4 metry velmi odlišná;
Místnost s vysokým stropem potřebuje více tepla
- Ignoruje rozdíly mezi klimatickými pásmy. Jak víte, tepelné ztráty budovy jsou přímo úměrné teplotním rozdílům mezi interiérem a ulicí a na Krymu a Jakutsku se budou značně lišit;
- Nezohledňuje kvalitu izolace budovy. U zdiva a fasády izolované pěnovým plastovým kožichem se tepelné ztráty výrazně liší.
Izolace fasády může výrazně snížit tepelné ztráty
