Subiectul acestui articol este calculul rețelelor de alimentare cu apă într-o casă privată. Deoarece o schemă tipică de aprovizionare cu apă pentru cabane mici nu este foarte complexă, nu trebuie să mergem în jungla de formule complexe; cu toate acestea, cititorul va trebui să asimileze o anumită cantitate de teorie.
Fragment al sistemului de alimentare cu apă a unei case private. Ca orice alt sistem de inginerie, acesta are nevoie de calcule preliminare.
Caracteristicile cablajului cabanei
De fapt, ce este mai ușor sistemul de alimentare cu apă dintr-o casă privată decât într-o clădire de apartamente (desigur, pe lângă numărul total de instalații sanitare)?
Există două diferențe fundamentale:
- Cu apă fierbinte, de regulă, nu este necesar să se asigure o circulație constantă prin coloane și șine de prosop încălzite.
În prezența inserțiilor de circulație, calculul rețelei de alimentare cu apă caldă devine mult mai complicat: conductele trebuie să treacă prin ele însele nu numai apa dezasamblată de rezidenți, ci și masele de apă care circulă continuu.
În cazul nostru, distanța de la corpurile de instalații sanitare la cazan, coloană sau racord la linie este suficient de mică pentru a ignora rata de alimentare cu apă caldă la robinet.
Important: Pentru cei care nu s-au confruntat cu scheme de circulație a apei calde menajere - în clădirile moderne de apartamente, instalațiile de alimentare cu apă caldă sunt conectate în perechi. Datorită diferenței de presiune în legăturile create de șaiba de reținere, apa este circulată în mod continuu prin coloane. Acest lucru asigură o alimentare rapidă cu apă caldă a mixerelor și încălzirea pe tot parcursul anului a șinelor de prosoape încălzite în băi.
Prosoapele încălzite sunt încălzite prin circulație continuă prin dispozitivele de ridicare a apei calde.
- Sistemul de alimentare cu apă dintr-o casă privată este împărțit în conformitate cu o schemă de impas, care implică o sarcină constantă pe anumite secțiuni ale cablajului. Pentru comparație, calculul rețelei de inel de alimentare cu apă (permițând alimentarea fiecărei secțiuni a sistemului de alimentare cu apă din două sau mai multe surse) trebuie efectuat separat pentru fiecare dintre schemele de conectare posibile.
Calcul pe baza puterii nominale a cazanului
Cum se calculează cazanele pentru alimentarea cu apă caldă cu cazane de încălzire indirectă cu volum semnificativ și consum ridicat de apă din sistemul de apă caldă menajeră?
Puterea calculată este egală cu suma a doi termeni:
- Nevoile casei de căldură fără a ține cont de factorul de siguranță;
- Puterea nominală a cazanului. În medie, este egal cu 15 kilowați la 100 litri de volum.
Gorenje indirect GV 100 (17400 wați)
Nuanță: 20% se scade din rezultatul adiției, deoarece schimbătorul de căldură al cazanului nu va furniza încălzire și apă caldă cu căldură non-stop.
Deci, când notoriu Gorenje GV 100 este instalat în casa noastră din Sevastopol, capacitatea cazanului pentru alimentarea cu apă și încălzire va fi de 10 (cerere de căldură de încălzire + 17,4 cerere de căldură a cazanului)) * 0,8 = 22. Cifra este dată rotunjită la cea mai apropiată valoare kilowatt.
Este posibil să instalați un cazan cu o capacitate mai mare decât cea calculată în circuitul de apă caldă menajeră cu un cazan de încălzire indirectă?
Este posibil, dar nerentabil din două motive:
- Prețul cazanului în sine crește rapid pe măsură ce crește puterea nominală;
După performanța cazanului, crește și numărul din etichetă
- Cazanele clasice pe combustibil solid, atunci când funcționează cu un transfer de căldură sub valoarea nominală, reduc eficiența datorită arderii incomplete a combustibilului. Reducerea generării de căldură se realizează în ele în cel mai simplu mod - prin limitarea alimentării cu aer cu un amortizor.
Modificarea eficienței unui cazan pe combustibil solid cu o schimbare a transferului de căldură
Ce credem?
Noi trebuie sa:
- Estimează consumul de apă la consumul maxim.
- Calculați secțiunea transversală a conductei de apă care poate asigura acest debit la un debit acceptabil.
Notă: debitul maxim de apă la care nu generează zgomot hidraulic este de aproximativ 1,5 m / s.
- Calculați capul la corpul de fixare. Dacă este inacceptabil de scăzut, merită să luați în considerare fie mărirea diametrului conductei, fie instalarea unei pompe intermediare.
Este puțin probabil ca presiunea scăzută pe mixerul final să-i placă proprietarului.
Sarcinile sunt formulate. Să începem.
Consum
Poate fi estimat aproximativ prin ratele de consum pentru instalațiile sanitare individuale. Datele, dacă se dorește, pot fi găsite cu ușurință într-una din anexele la SNiP 2.04.01-85; pentru comoditatea cititorului, vă prezentăm un extras din acesta.
| Tip de dispozitiv | Consumul de apă rece, l / s | Consumul total de apă caldă și rece, l / s |
| Robinet de udare | 0,3 | 0,3 |
| Vas de toaletă cu robinet | 1,4 | 1,4 |
| Toaletă cu cisternă | 0,10 | 0,10 |
| Cabina de dus | 0,08 | 0,12 |
| Baie | 0,17 | 0,25 |
| Spălat | 0,08 | 0,12 |
| Lavoar | 0,08 | 0,12 |
În clădirile de apartamente, la calcularea consumului, se utilizează coeficientul de probabilitate a utilizării simultane a dispozitivelor. Este suficient pentru noi să rezumăm pur și simplu consumul de apă prin dispozitive care pot fi utilizate în același timp. Să presupunem că o chiuvetă, o cabină de duș și un vas de toaletă vor oferi un debit total de 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Consumul de apă prin dispozitive capabile să funcționeze simultan este rezumat.
Secțiune transversală
Calculul secțiunii transversale a unei conducte de alimentare cu apă poate fi efectuat în două moduri:
- Selecție conform tabelului de valori.
- Calculat în funcție de debitul maxim admis.
Selecție după tabel
De fapt, tabelul nu necesită comentarii.
| Alezaj nominal al țevii, mm | Consum, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
De exemplu, pentru un debit de 0,34 l / s, este suficientă o conductă DU15.
Vă rugăm să rețineți: DN (alezaj nominal) este aproximativ egal cu diametrul interior al conductei de apă și gaz. Pentru țevile din polimer marcate cu un diametru exterior, cea interioară diferă de aceasta cu aproximativ o treaptă: să zicem, o țeavă de polipropilenă de 40 mm are un diametru interior de aproximativ 32 mm.
Alezajul nominal este aproximativ egal cu diametrul interior.
Calculul debitului
Calculul diametrului sistemului de alimentare cu apă prin debitul apei prin acesta poate fi realizat folosind două formule simple:
- Formule pentru calcularea ariei unei secțiuni de-a lungul razei sale.
- Formule pentru calcularea debitului printr-o secțiune cunoscută la un debit cunoscut.
Prima formulă este S = π r ^ 2. În ea:
- S este aria de secțiune transversală necesară.
- π este pi (aproximativ 3,1415).
- r este raza secțiunii (jumătate din DN sau diametrul interior al conductei).
A doua formulă arată ca Q = VS, unde:
- Q - consum;
- V este debitul;
- S este aria secțiunii transversale.
Pentru confortul calculelor, toate valorile sunt convertite în SI - metri, metri pătrați, metri pe secundă și metri cubi pe secundă.
Unități SI.
Să calculăm cu propriile mâini DN minim al conductei pentru următoarele date de intrare:
- Debitul prin el este la fel 0,34 litri pe secundă.
- Viteza de curgere utilizată în calcule este cea maximă admisibilă de 1,5 m / s.
Să începem.
- Debitul în valorile SI va fi egal cu 0,00034 m3 / s.
- Aria secțiunii conform celei de-a doua formule trebuie să fie de cel puțin 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
- Pătratul razei conform primei formule este 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
- Luați rădăcina pătrată a acestui număr. Raza este de 0,0092 metri.
- Pentru a obține DN sau diametrul interior, înmulțiți raza cu două. Rezultatul este 0,0184 metri, sau 18 milimetri. După cum puteți vedea cu ușurință, este aproape de cel obținut prin prima metodă, deși nu coincide exact cu aceasta.
Calculul volumului cu factorii de corecție
Cum se calculează capacitatea cazanului pentru alimentarea cu apă caldă și încălzire, luând în considerare toți factorii descriși mai sus?
- Valoarea de bază a puterii de căldură este de 40 de wați pe metru cub al volumului încălzit intern;
- Coeficientul regional este luat egal cu:
| Temperatura medie a lunii ianuarie, ° С | Coeficient |
| 0 și mai mare | 0,7 |
| -5 — 0 | 0,9 |
| -10 | 1,1 |
| -20 | 1,3 |
| -25 | 1,5 |
| -35 | 1,8 |
| -40 și mai jos | 2 |
Temperatura medie a lunii ianuarie pentru diferite regiuni ale Federației Ruse
- Coeficientul de izolație este selectat din următorul interval de valori:
| Imagine | Descrierea izolației și coeficientului clădirilor |
| Lipsă de izolație, pereți metalici sau de scut - 3-4 |
| Zidarea zidurilor, geamul cu un singur strat al ferestrelor - 2-3 |
| Zidărie de perete în două cărămizi și ferestre cu geam termopan cu o singură cameră - 1-2 |
| Fațadă izolată, geamuri termopan - 0,6-0,9 |
- Rezerva de putere pentru pierderile de căldură neînregistrate și pentru încălzirea apei calde este calculată conform schemei anterioare.
Să repetăm calculul cazanului pentru alimentarea cu apă caldă și încălzire cu un număr de intrări suplimentare:
- Înălțimea plafoanelor din casă este de 3 metri;
- Casa este situată în Sevastopol (temperatura medie din ianuarie este de +3 grade);
În fotografie - ianuarie la Sevastopol
- Este echipat cu ferestre din plastic cu o singură cameră și pereți din piatră fără izolație suplimentară de 40 cm grosime.
Asa de:
- Volumul încălzit este de 100 * 3 = 300 m3;
- Valoarea de bază a puterii termice pentru încălzire este de 300 * 40 = 12 kW;
- Clima din Sevastopol ne oferă un coeficient regional de 0,7. 12 * 0,7 = 8,4 kW;
- Coeficientul de izolație este considerat egal cu 1,2. 1,2 * 8,4 = 10,08;
- Având în vedere factorul de siguranță și rezerva de putere pentru funcționarea încălzitorului de debit, obținem aceiași 14 kW.
A meritat să complicăm calculele dacă rezultatul este neschimbat?
Cu siguranță. Dacă ne așezăm mental casa în orașul Oymyakon, regiunea Yakutsk (temperatura medie din ianuarie -46,4 grade), cererea de căldură și, în consecință, capacitatea de încălzire calculată a cazanului va crește cu 2 / 0,7 (raportul coeficienților regionali ) = 2,85 ori. Izolarea fațadei și instalarea ferestrelor cu geam termopan cu economie de energie în ferestre o vor tăia la jumătate.
Oymyakon este cel mai rece oraș din țară
Presiune
Să începem cu câteva note generale:
- Presiunea tipică în conducta de alimentare cu apă rece este de la 2 la 4 atmosfere (kgf / cm2)... Depinde de distanța până la cea mai apropiată stație de pompare sau turn de apă, de teren, de starea rețelei, de tipul de supape de la alimentarea cu apă principală și de o serie de alți factori.
- Presiunea minimă absolută care permite funcționarea tuturor instalațiilor sanitare moderne și a aparatelor de uz casnic care folosesc apă este de 3 metri... Instrucțiunile pentru încălzitoarele de apă instantanee Atmor, de exemplu, spun direct că pragul de răspuns inferior al senzorului de presiune care include încălzirea este de 0,3 kgf / cm2.
Senzorul de presiune al dispozitivului este declanșat la o presiune de 3 metri.
Referință: la presiunea atmosferică, 10 metri de cap corespund unei suprapresiuni de 1 kgf / cm2.
În practică, pe un dispozitiv de capăt, este mai bine să aveți un cap minim de cinci metri. O marjă mică compensează pierderile necontabilizate la conexiuni, supapele de închidere și dispozitivul în sine.
Trebuie să calculăm căderea de cap într-o conductă de lungime și diametru cunoscute. Dacă diferența de presiune corespunzătoare presiunii din linia principală și căderea de presiune din sistemul de alimentare cu apă este mai mare de 5 metri, sistemul nostru de alimentare cu apă va funcționa perfect. Dacă este mai puțin, este necesar fie să creșteți diametrul țevii, fie să o deschideți prin pompare (al cărui preț, de altfel, va depăși în mod clar creșterea costurilor pentru țevi datorită creșterii diametrului acestora cu un pas).
Deci, cum se efectuează calculul presiunii în rețeaua de alimentare cu apă?
Aici este valabilă formula H = iL (1 + K), în care:
- H este valoarea râvnită a căderii de presiune.
- i este așa-numita pantă hidraulică a conductei.
- L este lungimea conductei.
- K este un coeficient care este determinat de funcționalitatea sistemului de alimentare cu apă.
Cel mai simplu mod este de a determina K.
Este egal cu:
- 0,3 pentru uz casnic și pentru băut.
- 0,2 pentru industria sau stingerea incendiilor.
- 0,15 pentru foc și producție.
- 0,10 pentru un pompier.
În fotografie există un sistem de alimentare cu apă de incendiu.
Nu există dificultăți speciale în măsurarea lungimii conductei sau a secțiunii sale; dar conceptul de prejudecată hidraulică necesită o discuție separată.
Valoarea sa este influențată de următorii factori:
- Rugozitatea pereților conductelor, care, la rândul ei, depinde de materialul și vârsta lor. Materialele plastice au o suprafață mai netedă decât oțelul sau fonta; în plus, conductele de oțel devin acoperite cu depuneri de calcar și rugină în timp.
- Diametrul țevii. Relația inversă funcționează aici: cu cât este mai mică, cu atât conducta are mai multă rezistență la mișcarea apei din ea.
- Debit. Odată cu creșterea sa, crește și rezistența.
Cu ceva timp în urmă, a fost necesar să se ia în considerare suplimentar pierderile hidraulice la supape; cu toate acestea, supapele cu bile moderne cu alezaj complet creează aproximativ aceeași rezistență ca o țeavă și, prin urmare, pot fi ignorate în siguranță.
O supapă cu bilă deschisă nu are aproape nicio rezistență la curgerea apei.
Calculul pantei hidraulice pe cont propriu este foarte problematic, dar, din fericire, acest lucru nu este necesar: toate valorile necesare pot fi găsite în așa-numitele tabele Shevelev.
Pentru a oferi cititorului o idee despre ceea ce este în joc, vă prezentăm un mic fragment al uneia dintre mese pentru o țeavă de plastic cu diametrul de 20 mm.
| Consum, l / s | Viteza de curgere, 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 |
Care este 1000i din coloana din dreapta a tabelului? Aceasta este doar valoarea pantei hidraulice la 1000 de metri liniari. Pentru a obține valoarea lui i pentru formula noastră, este suficient să o împărțim la 1000.
Să calculăm căderea de presiune într-o țeavă cu un diametru de 20 mm cu lungimea sa egală cu 25 de metri și un debit de un metru și jumătate pe secundă.
- Căutăm parametrii corespunzători în tabel. Conform datelor sale, 1000i pentru condițiile descrise este 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Tabelele lui Shevelev au fost retipărite de multe ori de la prima publicație.
- Înlocuiți toate valorile în formulă. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 metri. Cu o presiune la intrarea sistemului de alimentare cu apă de 2,5 atmosfere la ieșire, va fi de 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, ceea ce este mai mult decât satisfăcător.
Calcul de suprafață simplu
Cel mai simplu calcul brut al puterii unui cazan de alimentare cu apă poate fi realizat pe baza necesității unei case cu energie termică de 100 de wați pe metru pătrat. Prin urmare, pentru o casă cu o suprafață de 100 m2 sunt necesari 10 kW.
Se iau 100 de wați de căldură pe pătrat de suprafață încălzită
În plus, este introdus un factor de siguranță de 1,2, care compensează pierderile de căldură neavenite și ajută la menținerea unei temperaturi confortabile în cameră în timpul înghețurilor extreme. Ce ajustări efectuează alimentarea cu apă caldă de la cazan la această schemă?
Poate fi furnizat în două moduri:
- Încălzitor de apă (cazan de încălzire indirectă)... În acest caz, se introduce un factor suplimentar de 1,1: cazanul elimină o cantitate relativ mică de căldură din sistemul de încălzire;
Schema de alimentare cu apă a unui cazan pe combustibil solid, cu un cazan de încălzire indirectă
- Încălzitor instantaneu al unui cazan cu dublu circuit... Aici se folosește un factor de 1,2. Ținând cont de factorul de siguranță, performanța termică a cazanului ar trebui să depășească cererea de căldură estimată a casei cu 40%. În exemplul nostru cu o cabană de 100 de metri, atunci când încălzirea și alimentarea cu apă caldă sunt conectate, cazanul ar trebui să producă 14 kW.
Schema de conectare a sistemului de încălzire și alimentare cu apă pentru un cazan cu dublu circuit
Vă rugăm să rețineți: în acest din urmă caz, o mică rezervă de putere pentru nevoile de alimentare cu apă caldă este asociată cu funcționarea pe termen scurt a încălzitorului de debit. Apa fierbinte se consumă rar mai mult de jumătate de oră pe zi, iar sistemul de încălzire are o anumită inerție, astfel încât parametrii lichidului de răcire nu depășesc valorile standard.
Calcul simplu al unui cazan cu apă caldă menajeră după suprafața casei
Această schemă de calcul este simplă, dar are câteva dezavantaje grave:
- Ține cont de zona camerei încălzite, nu de volumul acesteia.Între timp, nevoia de căldură în căsuțe cu înălțimea tavanului de 2,5 și 4 metri va fi foarte diferită;
O cameră cu tavan înalt are nevoie de mai multă căldură
- Ea ignoră diferențele dintre zonele climatice. După cum știți, pierderea de căldură a unei clădiri este direct proporțională cu diferența de temperatură dintre interior și stradă și va varia foarte mult în Crimeea și Yakutia;
- Nu ține cont de calitatea izolației clădirii. Pentru zidărie și fațadă izolată cu o blană de spumă, pierderea de căldură va diferi semnificativ.
Izolarea fațadei poate reduce semnificativ pierderile de căldură
