Tématem tohoto článku je výpočet vodovodních sítí v soukromém domě. Protože typický malý systém zásobování vodou v chatkách není příliš složitý, nemusíme chodit 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 snadnější 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 věšáky 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 instalatérských zařízení ke 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 spojích vytvořených přídržnou podložkou voda neustále stoupá přes stoupačky. Tím je zajištěn rychlý přísun horké vody do mixérů a celoroční ohřev vyhřívaných věšáků na ručníky v koupelnách.
Vyhřívaný držák na ručníky se ohřívá nepřetržitou 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.
Další parametry
Výše uvedená kritéria pro výběr kotle jsou hlavní, ale existují i jiné vlastnosti, které mohou ovlivnit výběr konkrétního modelu, například zpracování a materiál, stejně jako náklady na vybavení. Nejodolnější nádrže jsou považovány za vyrobené z nerezové oceli. Důležitou výhodou je přítomnost odnímatelného výměníku tepla, abyste jej mohli sami odvápnit. Měli byste se vyhnout nákupu zařízení, která používají izolaci z pěnové gumy, protože tento materiál má velmi krátkou životnost. Cena kotle navíc přímo závisí na výrobci a zemi, kde bylo zařízení namontováno.
Díky systému horké vody je váš domov pohodlný a útulný. Toho lze snadno dosáhnout pomocí kvalitního ohřívače vody. Výběr modelů je v současné době skvělý a po výpočtu potřebných parametrů si každý může vybrat zařízení s dobrým poměrem ceny a kvality.
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 majitele těžko potěší.
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 použít. Řekněme, že umyvadlo, sprchový kout a záchodová mísa dávají celkový průtok 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Je spočítána spotřeba vody prostřednictvím zařízení schopných pracovat současně.
Jaký ohřívač vody zvolit?
Schéma kotle.
V závislosti na úkolu, který vám byl přidělen, lze výpočet kotle, který je pro vás vhodný, provést dvěma způsoby. V prvním případě se zohlední akumulované množství vody a vypočítá se kapacita výměníku tepla a napájení. Ve druhém se vypočítá objem ohřívače vody pro akumulaci tepla generovaného po určitou dobu zdrojem určité energie.
Mělo by být zřejmé, že bez ohledu na to, jakou techniku používáte, akumulační kapacita vody je vždy charakterizována její tepelnou kapacitou. Tato hodnota je konstantní a rovná se 4,187 kJ.kg / ° C. To znamená, že například k ohřátí 1 kg vody o 1 ° C musíte zajistit množství tepla rovné 4,187 kJ. A to vyžaduje 1 163 kWh.
Elektrické kotlové zařízení.
Například pokud máte ohřívač vody o objemu 1 000 litrů a potřebujete ohřát vodu na 50 ° C, pak se potřeba tepelné energie vypočítá takto: 1000 × 50 = 58 kWh.
Výkon tepelného výměníku závisí na teplotním rozdílu mezi ohřátou a ohřátou vodou a také na koeficientu přenosu tepla. Pro každý konkrétní výměník tepla bude koeficient přenosu tepla individuální. Univerzální vzorec pro výpočet ohřívače vody proto nemůže existovat. A nejjednodušší způsob, jak zvolit výměník tepla, jsou schémata, která výrobci označují v technických specifikacích svých ohřívačů vody.
Po zapamatování si této jednoduché pravdy můžete pokračovat v zvažování jednotlivých charakteristik.
Standardní elektrický kotel
Schéma zásobníku kotle.
V naší zemi se obecně uznává, že ohřívač vody a kotel jsou různá zařízení. Ve skutečnosti však celý rozdíl spočívá v tom, že kotel má akumulační nádrž pro vytápění a skladování teplé vody. Proto se jim v odborné literatuře říká „akumulační ohřívače vody“. Kotle se také liší zdrojem tepla. Nyní existují přímé a nepřímé topné systémy. Pokud zařízení samo vyrábí teplo pomocí termoelektrického topení nebo plynového hořáku, jedná se o přímý topný systém. K nepřímému ohřevu dochází v důsledku topného činidla dodávaného z kotle na určitou teplotu. Nejčastěji se používají akumulační ohřívače vody, jejich diagram vidíte na obrázku 1.
Výpočetní tabulka pro zásobníkový ohřívač vody.
Před rozhodnutím o koupi konkrétního ohřívače vody je nutné vypočítat všechny parametry a zohlednit vlastnosti vašeho domu a podmínky budoucího použití. Nezapomeňte vyhodnotit následující parametry:
- stav elektrického vedení;
- možné zatížení elektrického vedení;
- dostupnost možnosti připojení k plynové komunikaci;
- provozuschopnost veškerého vybavení sloužícího domu (včetně vodních čerpadel, pokud existují).
Instalace akumulačního ohřívače vody (kotel).
Kromě toho je nutné vzít v úvahu počet lidí, kteří budou ohřívač vody používat, a zhruba naplánovat, kolik teplé vody každý den spotřebují. Poté můžete začít vybírat konkrétní model.
Chcete-li si vybrat ohřívač vody, který je pro vás to pravé, měli byste nejprve rozhodnout o jeho hlavních vlastnostech, a to:
- nejvhodnější zdroj energie;
- požadovaný objem ohřáté vody;
- spotřeba chladicí kapaliny;
- doba ohřevu.
Podle těchto parametrů se vypočítá ohřívač vody.
Zdroj energie pro ohřev vody
Topný okruh kotle.
Plyn a elektřina se používají jako hlavní zdroje energie pro ohřívače vody. Existují také exotičtější zdroje, jako jsou solární panely, u nás však nejsou příliš běžné. Aby bylo možné provést přesný výpočet, je nutné porovnat výhody a nevýhody plynu a elektřiny.
- Elektrické ohřívače vody jsou k dispozici v kapacitách od 1 do 6 kW. Výkon plynového kotle začíná od 4 kW.
- Zásobníkové plynové ohřívače vody mají zpravidla větší zásobník na teplou vodu (až 150 litrů), zatímco elektrické zřídka přesahují 100 litrů.
- Cena plynu v Rusku je mnohem levnější než elektřina.
Schéma tlakového ohřívače vody.
Zdá se, že volba je zřejmá a není třeba provádět složité výpočty. Získání 100–150 litrů horké vody pomocí plynového ohřívače vody bude trvat přibližně polovinu času než použití systému napájeného elektřinou. Elektrická zařízení však nevyžadují další zařízení elektrického vedení - stačí jim jednoduchá zásuvka. K instalaci takového kotle není nutné pozvat odborníky. Zatímco plynový ohřívač vody musí být připojen k plynovodu, který není k dispozici v každé chatě. Kromě toho je pro bezpečnou instalaci plynového ohřívače vody nutný komín.
Nelze porovnávat ceny kotlů s různými zdroji energie. Náklady na elektrické systémy závisí především na výkonu topného tělesa a objemu nádrže. Cena za plynové ohřívače vody se tvoří podle typu spalovací komory. Jsou interní a externí. Instalace zařízení s vnitřní komorou vyžaduje minimální úsilí a čas. Ale taková zařízení stojí asi dvakrát tolik než kotle s externí komorou.
Je třeba vzít v úvahu ještě jednu podmínku. Plynové kotle jsou schopné výrazně ohřívat vzduch. V podmínkách letních chat a malých místností se taková funkce může stát skutečným problémem, pokud umístíte ohřívač vody například do kuchyně.
Proto je nemožné dát jednoznačná doporučení pro výběr kotle se specifickým zdrojem energie.
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 na základě průtoku vody v něm lze provést 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 je plocha průřezu.
Pro usnadnění výpočtů jsou všechny hodnoty převedeny na SI - metry, metry čtvereční, metry za sekundu a kubické metry za sekundu.
SI jednotky.
Pojďme vypočítat vlastními rukama minimální DU 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. Jak můžete snadno vidět, je blízké metodě získané první metodou, i když se s ní přesně neshoduje.
Spotřeba energie
Když jste dospěli k rozhodnutí o potřebě nákupu a výpočtu objemu nepřímého topného kotle, musíte vypočítat, kolik teplé vody je zapotřebí pro normální existenci. Představme si čtyřčlennou rodinu a proveďte průměrnou denní analýzu za týden a špičkovou (ráno pracovního dne) studii spotřeby teplé vody.
- Týdenní analýza
- K umytí nádobí budete potřebovat asi 5 litrů teplé vody za minutu. Je brána v úvahu doba oplachování, to je asi 5 minut. Mytím talíře dvakrát denně, denně dostáváme 50 litrů teplé vody na kuchyňské náčiní. Násobíme za 7 dní celkem 350 litrů týdně.
- Každý člověk se koupe 2-3krát týdně, přičemž utratí asi 170 litrů. 4 * 2,5 = 10 * 170 = 1700 litrů za 7 dní.
- Sprchujte se ještě 4–5krát po dobu 10 minut průtokem asi 12 l / min. 4,5 * 10 * 12 = 540 na člena rodiny, respektive na všech 2 160 litrů týdně.
- Malá hygiena (mytí rukou, obuvi, úklid domu) - asi 10 litrů na osobu a den bude během studijního období činit 280 litrů.
Celkem - 350 + 1700 + 2160 + 280 = 4490 litrů týdně. Přidejme hosty, kteří přišli, a jen pro případ, že bychom získali přibližnou částku asi 5 000 litrů týdně. Ale kotel se počítá v hodinách, musíte překládat do svých jednotek. 5000/7/24 = 30 litrů teplé vody za hodinu je průměrná spotřeba 4členné rodiny.
Na základě našich čísel pro poměr teploty a výkonu získáme požadovanou průměrnou spotřebu energie - 30 * 0,0375 = 1,125 kW / h.
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 hlavního vedení, 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 hlavu 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 v tlaku 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 trubky, nebo ji otevřít čerpáním (cena, mimochodem, jasně překročí zvýšení nákladů na trubky 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.
Neexistují žádné zvláštní potíže s měřením délky potrubí nebo jeho části; 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. Zde funguje inverzní vztah: čím menší je, tím větší odpor má potrubí vůči pohybu vody v něm.
- Průtok. S jeho nárůstem se také zvyšuje 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 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 rychlostí průtoku 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.
Připojení nepřímého topného kotle s recirkulací
Potrubí pro různé typy kotlů na nepřímý ohřev s recirkulací je vyrobeno podle výkresu. Při výběru komponent je důležité vzít v úvahu vlastnosti domácího topného systému.
Pro připojení vodního okruhu ke kotli lze použít následující 3 instalační systémy:
- Instalace trojcestných ventilů.
- Instalace dvojitého oběhového čerpadla.
- Regulace pomocí hydraulických šipek.
Použití systémů recirkulace kapaliny významně zvyšuje výkon topných systémů a zvyšuje účinnost při ohřevu kapaliny a místností z kotlů.
Při instalaci systémů nepřímého vinutí s trojcestnými ventily je třeba mít na paměti, že tato metoda je určena pro nádrže se zvýšeným posunem. Při vývoji takového systému se počítá, jak bude provedena instalace dvouokruhového typu vytápění.
Připojení kotle k zařízení kotle
Monitorování informací o teplotě vody je velmi důležité.V situaci, kdy má voda v nádržích kotlů nastavenou teplotu ohřevu mnohem vyšší než v samotných topných okruzích topných systémů, může to vést k nesprávnému provozu všech zařízení.
Tím se zabrání přepnutí na vytápění topných okruhů. Existují také možnosti instalace kotlů na nepřímé vytápění pomocí dvou okruhů. Výběr požadované možnosti bude také záviset na vodě ve vodovodním systému. V situaci, kdy kapalina v hlavním kanálu má vysoký stupeň tuhosti, je lepší použít instalaci systémů s trojcestnými ventily, protože dvouokruhové systémy se mohou rychle rozpadnout kvůli zablokování.
