Темата на тази статия е изчисляването на водоснабдителните мрежи в частна къща. Тъй като типичната схема за водоснабдяване на малки къщички 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 е водоснабдителната система в частна къща по-лесна, 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 наличие 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.
Отопляемата релса за кърпи се загрява чрез непрекъсната циркулация през щранговете за гореща вода.
- Водоснабдителната система 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.
Други параметри
Горните критерии за избор на котел са основните, но има и други характеристики, които могат да повлияят на избора на определен модел, като изработка и материал, както и цената на оборудването. Най-трайните резервоари се считат за изработени от неръждаема стомана. Важно предимство е наличието на подвижен топлообменник, за да можете сами да го премахнете от котлен камък. Трябва да избягвате да купувате устройства, използващи пяна от каучук като изолация, тъй като този материал е много краткотраен. Освен това цената на котела директно зависи от производителя и страната, в която е монтирано оборудването.
Системата за топла вода прави дома ви комфортен и уютен. Това е лесно да се постигне с качествен бойлер. В момента изборът на модели е голям и след изчисляване на необходимите параметри всеки може да избере оборудване с добро съотношение цена-качество.
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 се помисли или за увеличаване на диаметъра на тръбопровода, или за инсталиране на 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 нормите на разход за отделни водопроводни инсталации. Данните, ако желаете, 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.
Кой бойлер да изберете?
Диаграма на котела.
В зависимост от възложената ви задача, изчисляването на подходящия за вас котел може да се извърши по два начина. В първия случай се взема предвид съхраненият обем вода и се изчислява капацитетът на топлообменника и захранването. Във втория се изчислява обемът на бойлер за съхранение на топлина, генерирана за определено време от източник с определена мощност.
Трябва да се разбере, че без значение каква техника използвате, акумулиращата способност на водата винаги се характеризира с нейния топлинен капацитет. Тази стойност е постоянна и е равна на 4,187 kJ.kg / ° C. Това означава, че например, за да загреете 1 kg вода с 1 ° C, трябва да осигурите количество топлина, равно на 4,187 kJ. И това изисква 1,163 kWh.
Електрическо котелно устройство.
Например, ако имате бойлер с обем 1000 литра и трябва да загреете водата до 50 ° C, тогава нуждите от топлинна енергия се изчисляват, както следва: 1000 × 50 = 58 kWh.
Мощността на топлообменника зависи от температурната разлика между нагрятата и нагрятата вода, както и от коефициента на топлопреминаване. За всеки специфичен топлообменник коефициентът на топлопреминаване ще бъде индивидуален. Следователно универсална формула за изчисляване на бойлер не може да съществува. И най-лесният начин да изберете топлообменник са диаграмите, които производителите посочват в техническите спецификации за своите бойлери.
След като си спомните тази проста истина, можете да преминете към разглеждане на индивидуалните характеристики.
Стандартно електрическо котелно устройство
Схема на резервоара за съхранение на бойлер.
У нас общоприето е, че бойлер и бойлер са различни устройства. Но всъщност цялата разлика е, че котелът има резервоар за съхранение за отопление и съхранение на топла вода. Ето защо в техническата литература те се наричат "бойлери за съхранение". Също така котлите се различават по източника на топлина. Сега има директни и индиректни отоплителни системи. Ако устройството генерира топлина само по себе си с помощта на термоелектрически нагревател или газова горелка, това е система за директно отопление. Непрякото нагряване възниква поради нагряващия агент, подаван от отоплителния котел до определена температура. Най-често се използват бойлери за съхранение, можете да видите тяхната схема на изображение 1.
Таблица за изчисление на бойлер за съхранение.
Преди да вземете решение за закупуване на конкретен бойлер, е необходимо да изчислите всички параметри и да вземете предвид характеристиките на вашия дом и условията за бъдещо използване. Не забравяйте да оцените следните параметри:
- състояние на електрическото окабеляване;
- възможно натоварване на електрическото окабеляване;
- наличие на възможност за свързване към газови комуникации;
- изправност на цялото оборудване, обслужващо къщата (включително водни помпи, ако има такива).
Монтаж на бойлер за бойлер (бойлер).
Освен това е необходимо да се вземе предвид броят на хората, които ще използват бойлера, и приблизително да планирате колко топла вода ще консумират всеки ден. След това можете да започнете да избирате конкретен модел.
За да изберете подходящ за вас бойлер, първо трябва да решите основните му характеристики, а именно:
- най-подходящият енергиен източник;
- необходим обем нагрята вода;
- консумация на охлаждаща течност;
- време за нагряване.
Според тези параметри се изчислява бойлерът.
Източник на енергия за отопление на вода
Отоплителен кръг на котела.
Газът и електричеството се използват като основни източници на енергия за бойлери. Има и по-екзотични източници като слънчеви панели, но те не са много разпространени у нас. Следователно, за да се извърши точно изчисление, е необходимо да се сравнят предимствата и недостатъците на газа и електричеството.
- Електрическите бойлери се предлагат в мощности от 1 до 6 kW. Мощността на газов котел започва от 4 kW.
- Като правило газовите бойлери от тип съхранение имат по-голям резервоар за топла вода (до 150 литра), докато електрическите рядко надвишават 100 литра.
- Разходите за газ в Русия са много по-евтини от електричеството.
Схема на бойлер под налягане.
Изглежда, че изборът е очевиден и не е необходимо да се правят сложни изчисления. Ще отнеме около половината време за получаване на 100-150 литра топла вода с помощта на газов бойлер, отколкото с използване на система, захранвана от електричество. Но електрическите устройства не изискват допълнително оборудване за електропроводи - за тях е достатъчен обикновен контакт. Не е необходимо да каните специалисти за инсталирането на такъв котел. Докато газовият бойлер трябва да бъде свързан към газопровод, който не се предлага във всяка лятна вила. В допълнение, коминът е необходим за безопасното монтиране на бойлер с газ.
Невъзможно е да се сравняват цените за котли с различни източници на енергия. Цената на електрическите системи зависи преди всичко от мощността на нагревателния елемент и обема на резервоара. Цената за бойлери с газ се формира в зависимост от вида на горивната камера. Те са вътрешни и външни. Инсталирането на оборудване с вътрешна камера изисква минимални усилия и време. Но такива устройства струват около два пъти повече от котлите с външна камера.
Трябва да се вземе предвид още едно условие. Газовите котли са в състояние значително да затоплят въздуха. В условията на лятна резиденция и малки стаи такава функция може да се превърне в истински проблем, ако поставите бойлер, например, в кухнята.
Следователно е невъзможно да се дадат недвусмислени препоръки за избор на котел с определен източник на енергия.
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 въз основа на водния поток 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 корен квадратен 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.
Консумация на енергия
След като взехте решение за необходимостта от закупуване и изчисляване на обема на котела за непряко отопление, трябва да изчислите колко топла вода е необходима за нормалното съществуване. Представете си 4-членно семейство и направете среден дневен анализ за седмица и пиково (сутрин от работния ден) изследване на консумацията на топла вода.
- Седмичен анализ
- За да измиете чиниите, ще ви трябват около 5 литра топла вода на минута. Отчита се времето за изплакване, това е около 5 минути. Мия чиниите си два пъти на ден, получаваме 50 литра топла вода, използвана за кухненски прибори на ден. Умножаваме по 7 дни общо 350 литра на седмица.
- Всеки човек се къпе 2-3 пъти седмично, докато харчи около 170 литра. 4 * 2,5 = 10 * 170 = 1700 литра за 7 дни.
- Изсипете още 4-5 пъти в продължение на 10 минути при скорост на потока около 12 l / min. 4,5 * 10 * 12 = 540 на член на семейството, съответно, за всички 2160 литра седмично.
- Малка хигиена (измийте ръцете, обувките, почистете къщата) - около 10 литра на човек на ден ще възлиза на 280 литра за периода на изследване.
Общо - 350 + 1700 + 2160 + 280 = 4490 литра на седмица. Нека добавим гости, които са влезли и за всеки случай получаваме приблизителна цифра от около 5000 литра на седмица. Но котелът се брои в часове, трябва да преведете в неговите единици. 5000/7/24 = 30 литра на час топла вода е средната консумация на семейство от 4 души.
Въз основа на нашите цифри за съотношението на температурата и мощността получаваме необходимата средна консумация на енергия - 30 * 0,0375 = 1,125 kW / h.
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 главния тръбопровод 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.
- К 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 с 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 варовикови отлагания 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 сферични кранове с пълен отвор създават приблизително същото съпротивление като тръбата и следователно могат безопасно да бъдат игнорирани.
Отворен сферичен кран почти няма 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 за какво става дума, 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 |
Колко е 1000i в крайната дясна колона на таблицата? Това е само стойността на хидравличния наклон на 1000 линейни метра. За да получите стойността на i за нашата формула, просто я разделете на 1000.
Нека изчислим спада на налягането в тръба с диаметър 20 mm с дължина 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, то ще бъде 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, което е повече от задоволително.
Свързване на котел за индиректно отопление с рециркулация
Тръбопроводите за различни видове котли за непряко отопление с рециркулация са направени съгласно чертежа. При избора на компоненти е важно да се вземат предвид характеристиките на системата за отопление на дома.
За тръбопровода на водния кръг към котела могат да се използват следните 3 инсталационни системи:
- Монтаж на трипътни клапани.
- Монтаж на двойна циркулационна помпа.
- Регулиране с помощта на хидравлични стрелки.
Използването на системи за рециркулация на течности значително увеличава производителността на отоплителните системи и чрез увеличаване на ефективността при отопление на течност и помещения от котли.
Когато инсталирате системи за непряко навиване с трипътни клапани, трябва да се има предвид, че този метод е предназначен за резервоари с повишено изместване. При разработването на такава система се изчислява как ще се извърши инсталирането на двуконтурен тип отопление.
Свързване на котела към котелно оборудване
Информацията за температурата на водата е много важна.В ситуация, когато водата в резервоарите на котлите има зададена температура на отопление много по-висока, отколкото в отоплителните кръгове на самите отоплителни системи, това може да доведе до неправилна работа на цялото оборудване.
Това ще предотврати преминаването към отопление на отоплителните кръгове. Има и опции за инсталиране на котли за непряко отопление с помощта на два кръга. Изборът на необходимата опция също ще зависи от водата във водоснабдителната система. В ситуация, в която течността в главния канал е с висока степен на твърдост, е по-добре да се използва инсталирането на системи с трипътни клапани, тъй като двуконтурните системи могат бързо да се разпаднат поради запушвания.
