Emnet for denne artikel er beregningen af vandforsyningsnetværk i et privat hus. Da en typisk lille hyttevandforsyningsordning ikke er særlig kompleks, behøver vi ikke gå ind i junglen af komplekse formler; dog bliver læseren nødt til at assimilere en vis teori.
Fragment af vandforsyningssystemet i et privat hus. Som ethvert andet teknisk system har denne brug for indledende beregninger.
Funktioner af ledningens ledning
Hvad er faktisk vandforsyningssystemet i et privat hus lettere end i en lejlighedskompleks (selvfølgelig ud over det samlede antal VVS-armaturer)?
Der er to grundlæggende forskelle:
- Med varmt vand er der som regel ikke behov for at give konstant cirkulation gennem stigrør og opvarmede håndklædeskinner.
I nærvær af cirkulationsindsatser bliver beregningen af varmtvandsforsyningsnetværket mærkbart mere kompliceret: rørene skal passere gennem sig selv ikke kun vandet adskilt af beboerne, men også de kontinuerligt cirkulerende vandmasser.
I vores tilfælde er afstanden fra VVS-armaturerne til kedlen, søjlen eller fastgørelsen til ledningen lille nok til at ignorere hastigheden af varmt vandforsyning til vandhanen.
Vigtigt: For dem, der ikke er stødt på varmtvandscirkulationsordninger - i moderne lejlighedsbygninger er varmt vandforsyningsstigninger forbundet parvis. På grund af trykforskellen i de fastgørelser, der opretholdes af den fastholdende skive, cirkuleres vand kontinuerligt gennem stigrørene. Dette sikrer hurtig tilførsel af varmt vand til mixerne og opvarmning året rundt af håndklædeskinner i badeværelserne.
Den opvarmede håndklædestang opvarmes ved kontinuerlig cirkulation gennem varmtvandsstigrørene.
- Vandforsyningssystemet i et privat hus er opdelt i en blindgyde-ordning, hvilket indebærer en konstant belastning på visse dele af ledningerne. Til sammenligning skal beregningen af vandforsyningsringnetværket (der tillader, at hver sektion af vandforsyningssystemet får strøm fra to eller flere kilder) udføres separat for hver af de mulige forbindelsesordninger.
Andre parametre
Ovennævnte kriterier for valg af kedel er de vigtigste, men der er andre egenskaber, der kan påvirke valget af en bestemt model, såsom håndværk og materiale samt omkostningerne ved udstyr. De mest holdbare tanke anses for at være lavet af rustfrit stål. En vigtig fordel er tilstedeværelsen af en aftagelig varmeveksler, så du selv kan afkalke den. Du bør undgå at købe enheder, der bruger skumgummi som isolering, da dette materiale er meget kortvarigt. Derudover afhænger prisen på en kedel direkte af producenten og det land, hvor udstyret blev samlet.
Varmtvandsanlægget gør dit hjem behageligt og hyggeligt. Dette er let at opnå med en vandvarmer af høj kvalitet. Valget af modeller er i øjeblikket stort, og efter beregning af de nødvendige parametre kan alle vælge udstyr med et godt pris-kvalitet-forhold.
Hvad synes vi
Vi skal:
- Anslå vandforbruget ved maksimalt forbrug.
- Beregn tværsnittet af vandrøret, der kan give denne strømningshastighed ved en acceptabel strømningshastighed.
Bemærk: den maksimale vandgennemstrømningshastighed, hvormed den ikke genererer hydraulisk støj, er ca. 1,5 m / s.
- Beregn hovedet ved slutarmaturet. Hvis det er uacceptabelt lavt, er det værd at overveje enten at øge rørledningens diameter eller installere en mellempumpe.
Det lave tryk på slutblanderen vil sandsynligvis ikke behage ejeren.
Opgaverne er formuleret. Lad os komme igang.
Forbrug
Det kan groft estimeres af forbrugssatserne for de enkelte VVS-armaturer. Data kan, hvis det ønskes, let findes i et af bilagene til SNiP 2.04.01-85; af hensyn til læseren præsenterer vi et uddrag fra det.
| Enhedstype | Koldt vandforbrug, l / s | Samlet forbrug af varmt og koldt vand, l / s |
| Vandingshanen | 0,3 | 0,3 |
| Toiletskål med vandhane | 1,4 | 1,4 |
| Toilet med cistern | 0,10 | 0,10 |
| Brusekabine | 0,08 | 0,12 |
| Bad | 0,17 | 0,25 |
| Vask | 0,08 | 0,12 |
| Håndvask | 0,08 | 0,12 |
I flerfamiliehuse anvendes sandsynlighedskoefficienten for samtidig brug af enheder til beregning af forbruget. Det er nok for os blot at opsummere vandforbruget gennem enheder, der kan bruges på samme tid. Lad os sige, at en vask, en brusekabine og en toiletskål giver et samlet flow på 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Vandforbruget gennem enheder, der er i stand til at fungere samtidigt, opsummeres.
Hvilken vandvarmer skal du vælge?
Kedeldiagram.
Afhængig af den opgave, der er tildelt dig, kan beregningen af den kedel, der passer til dig, udføres på to måder. I det første tilfælde tages det lagrede vandvolumen i betragtning, og kapaciteten på varmeveksleren og strømforsyningen beregnes. I det andet beregnes volumenet af en vandvarmer til lagring af varme genereret over en bestemt tid af en kilde med en bestemt effekt.
Det skal forstås, at uanset hvilken teknik du bruger, er vandets akkumulerende kapacitet altid præget af dets varmekapacitet. Denne værdi er konstant, og den er lig med 4,187 kJ.kg / ° C. Det betyder, at for eksempel at opvarme 1 kg vand med 1 ° C, skal du tilvejebringe en varmemængde svarende til 4,187 kJ. Og dette kræver 1.163 kWh.
Elektrisk kedelindretning.
For eksempel, hvis du har en vandvarmer med et volumen på 1000 liter, og du har brug for at varme vandet op til 50 ° C, beregnes varmeenergibehovet som følger: 1000 × 50 = 58 kWh.
Varmevekslerens effekt afhænger af temperaturforskellen mellem det opvarmede og opvarmede vand såvel som på varmeoverføringskoefficienten. For hver specifik varmeveksler vil varmeoverføringskoefficienten være individuel. Derfor kan der ikke findes en universel formel til beregning af en vandvarmer. Og den nemmeste måde at vælge en varmeveksler på er de diagrammer, som producenterne angiver i de tekniske specifikationer for deres vandvarmer.
Når du har husket denne enkle sandhed, kan du fortsætte med at overveje individuelle egenskaber.
Standard el-kedelanordning
Kedel opbevaringstank diagram.
I vores land er det generelt accepteret, at en vandvarmer og en kedel er forskellige enheder. Men faktisk er hele forskellen, at kedlen har en lagertank til opvarmning og opbevaring af varmt vand. Derfor kaldes de i den tekniske litteratur "opbevaringsvandvarmere". Også kedler er forskellige i varmekilde. Der er nu direkte og indirekte varmesystemer. Hvis enheden genererer varme alene ved hjælp af en termoelektrisk varmelegeme eller en gasbrænder, er dette et direkte varmesystem. Indirekte opvarmning opstår på grund af det opvarmningsmiddel, der leveres fra varmekedlen til en bestemt temperatur. Ofte bruges opbevaringsvandvarmer, du kan se deres diagram i billede 1.
Beregningstabel for en vandvarmer til opbevaring.
Før du beslutter dig for køb af en bestemt vandvarmer, er det nødvendigt at beregne alle parametrene og tage højde for funktionerne i dit hjem og betingelserne for fremtidig brug. Sørg for at evaluere følgende parametre:
- tilstand af elektriske ledninger
- mulig belastning på elektriske ledninger
- tilgængeligheden af muligheden for at oprette forbindelse til gaskommunikation;
- brugervenlighed af alt udstyr, der betjener huset (inklusive vandpumper, hvis der er noget).
Installation af en vandvarmer (kedel).
Derudover er det nødvendigt at tage højde for antallet af mennesker, der vil bruge vandvarmeren og groft planlægge, hvor meget varmt vand de vil forbruge hver dag. Derefter kan du begynde at vælge en bestemt model.
For at vælge en vandvarmer, der passer til dig, skal du først beslutte dens vigtigste egenskaber, nemlig:
- den mest egnede energikilde
- krævet volumen opvarmet vand
- forbrug af kølevæske;
- opvarmningstid.
I henhold til disse parametre beregnes vandvarmeren.
Energikilde til opvarmning af vand
Kedelvarmekreds.
Gas og elektricitet bruges som de vigtigste energikilder til vandvarmere. Der er også mere eksotiske kilder som solpaneler, men de er ikke særlig almindelige i vores land. For at udføre en nøjagtig beregning er det derfor nødvendigt at sammenligne fordele og ulemper ved gas og elektricitet.
- Elektriske vandvarmere fås i kapaciteter fra 1 til 6 kW. Effekten af en gaskedel starter fra 4 kW.
- Som regel har opbevaringstype gasvandvarmer en større varmtvandsbeholder (op til 150 liter), mens elektriske sjældent overstiger 100 liter.
- Omkostningerne ved gas i Rusland er meget billigere end elektricitet.
Diagram over en vandvarmerenhed.
Det ser ud til, at valget er indlysende, og at der ikke er behov for at foretage komplekse beregninger. Det tager cirka halvdelen af tiden at få 100-150 liter varmt vand ved hjælp af en gasvandvarmer end ved hjælp af et system, der drives af elektricitet. Men elektriske enheder kræver ikke ekstra strømforsyningsudstyr - en simpel stikkontakt er nok for dem. Det er ikke nødvendigt at invitere specialister til installation af en sådan kedel. Mens en gasvandvarmer skal tilsluttes en gasrørledning, som ikke er tilgængelig i hvert sommerhus. Derudover kræves en skorsten til sikker installation af en gasfyret vandvarmer.
Det er umuligt at sammenligne priser for kedler med forskellige strømkilder. Omkostningerne ved elektriske systemer afhænger primært af varmeelementets effekt og tankens volumen. Prisen for gasfyrede vandvarmere dannes afhængigt af typen af forbrændingskammer. De er interne og eksterne. Installation af udstyr med et indvendigt kammer kræver minimal indsats og tid. Men sådanne enheder koster ca. dobbelt så meget som kedler med et eksternt kammer.
En yderligere betingelse skal tages i betragtning. Gaskedler er i stand til at opvarme luften markant. Under forholdene til en sommerbolig og små værelser kan en sådan funktion blive et reelt problem, hvis du f.eks. Placerer en vandvarmer i køkkenet.
Derfor er det umuligt at give entydige anbefalinger til valg af kedel med en bestemt energikilde.
Tværsnit
Beregning af et vandforsyningsrørs tværsnit kan udføres på to måder:
- Valg i henhold til værditabellen.
- Beregnet i henhold til den maksimalt tilladte strømningshastighed.
Valg efter tabel
Faktisk kræver tabellen ingen kommentarer.
| Nominel rørboring, mm | Forbrug, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
For eksempel er en DU15-rør tilstrækkelig til en gennemstrømningshastighed på 0,34 l / s.
Bemærk: DN (nominel boring) er omtrent lig med vand- og gasrørets indvendige diameter. For polymerrør, der er markeret med en ydre diameter, adskiller den indvendige sig fra den med ca. et trin: sig, et 40 mm polypropylenrør har en indre diameter på ca. 32 mm.
Nominel boring er omtrent lig med den indre diameter.
Flow rate beregning
Beregning af vandforsyningssystemets diameter baseret på vandgennemstrømningen gennem det kan udføres ved hjælp af to enkle formler:
- Formler til beregning af arealet af en sektion langs dens radius.
- Formler til beregning af strømningshastigheden gennem et kendt afsnit ved en kendt strømningshastighed.
Den første formel er S = π r ^ 2. I det:
- S er det krævede tværsnitsareal.
- π er pi (ca. 3,1415).
- r er sektionsradius (halvdelen af DN eller rørets indre diameter).
Den anden formel ligner Q = VS, hvor:
- Q - forbrug;
- V er strømningshastigheden;
- S er tværsnitsarealet.
Af hensyn til beregningerne er alle værdier konverteret til SI - meter, kvadratmeter, meter pr. Sekund og kubikmeter pr. Sekund.
SI-enheder.
Lad os med vores egne hænder beregne rørets mindste DU for følgende inputdata:
- Gennemstrømningen gennem det hele er 0,34 liter pr. Sekund.
- Den anvendte strømningshastighed i beregningerne er den maksimalt tilladte 1,5 m / s.
Lad os komme igang.
- Strømningshastigheden i SI-værdier vil være lig med 0,00034 m3 / s.
- Sektionsarealet efter den anden formel skal være mindst 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
- Radiusens firkant i henhold til den første formel er 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
- Tag kvadratroden af dette tal. Radien er 0,0092 meter.
- For at få DN eller indre diameter skal du gange radius med to. Resultatet er 0,0184 meter eller 18 millimeter. Som du let kan se, er det tæt på det, der opnås ved den første metode, selvom det ikke ligefrem falder sammen med det.
Strømforbrug
Når du er kommet til en beslutning om behovet for at købe og beregne volumenet af en indirekte varmekedel, skal du beregne, hvor meget varmt vand der er brug for til normal eksistens. Forestil dig en familie på 4 personer, og foretag en gennemsnitlig daglig analyse i en uge og en topundersøgelse (morgen på arbejdsdagen) af forbruget af varmt vand.
- Ugentlig analyse
- For at vaske opvasken har du brug for ca. 5 liter varmt vand pr. Minut. Skylningstiden tages i betragtning, det er cirka 5 minutter. Jeg vasker mine tallerkener to gange om dagen, vi får 50 liter varmt vand, der bruges til køkkenredskaber om dagen. Vi multiplicerer med 7 dage i alt 350 liter om ugen.
- Hver person tager et bad 2-3 gange om ugen, mens de bruger omkring 170 liter. 4 * 2,5 = 10 * 170 = 1700 liter på 7 dage.
- Brusebad 4-5 gange mere i 10 minutter ved en gennemstrømningshastighed på ca. 12 l / min. 4,5 * 10 * 12 = henholdsvis 540 pr. Familiemedlem for alle 2160 liter om ugen.
- Lille hygiejne (vask hænder, sko, rengør huset) - ca. 10 liter pr. Person pr. Dag beløber sig til 280 liter i undersøgelsesperioden.
I alt - 350 + 1700 + 2160 + 280 = 4490 liter om ugen. Lad os tilføje gæster, der kom ind, og bare hvis vi får et omtrentligt tal på ca. 5000 liter om ugen. Men kedlen tæller i timer, du skal oversætte til dens enheder. 5000/7/24 = 30 liter pr. Time varmt vand er det gennemsnitlige forbrug af en familie på 4 personer.
Baseret på vores tal for forholdet mellem temperatur og effekt opnår vi det krævede gennemsnitlige strømforbrug - 30 * 0,0375 = 1,125 kW / h.
Tryk
Lad os starte med et par generelle noter:
- Typisk tryk i koldtvandsforsyningsledningen er fra 2 til 4 atmosfærer (kgf / cm2)... Det afhænger af afstanden til nærmeste pumpestation eller vandtårn, på terrænet, strømforsyningens tilstand, typen af ventiler på hovedvandforsyningen og en række andre faktorer.
- Det absolutte mindste tryk, der tillader alle moderne VVS-armaturer og husholdningsapparater, der bruger vand, er 3 meter... Instruktionen til Atmor øjeblikkelige vandvarmere siger for eksempel direkte, at den nedre responstærskel for trykføleren, der inkluderer opvarmning, er 0,3 kgf / cm2.
Enhedens trykføler udløses ved et tryk på 3 meter.
Reference: ved atmosfærisk tryk svarer 10 meter hoved til 1 kgf / cm2 overtryk.
I praksis er det bedre at have et hoved på mindst fem meter på en slutarmatur. En lille margen kompenserer for ikke-regnskabsmæssige tab i forbindelser, lukkeventiler og selve enheden.
Vi er nødt til at beregne hovedfaldet i en rørledning med kendt længde og diameter. Hvis forskellen i tryk svarende til trykket i hovedledningen og trykfaldet i vandforsyningssystemet er mere end 5 meter, fungerer vores vandforsyningssystem fejlfrit.Hvis det er mindre, skal du enten øge rørets diameter eller åbne det ved at pumpe (hvis pris forresten klart overstiger stigningen i omkostningerne til rør på grund af en stigning i diameter med et trin ).
Så hvordan udføres beregningen af trykket i vandforsyningsnetværket?
Her er formlen H = iL (1 + K) gyldig, hvor:
- H er den eftertragtede værdi af trykfaldet.
- jeg er den såkaldte hydrauliske hældning af rørledningen.
- L er rørets længde.
- K er en koefficient, der bestemmes af vandforsyningssystemets funktionalitet.
Den nemmeste måde er at bestemme K.
Det er lig med:
- 0,3 til husholdnings- og drikkeformål.
- 0,2 til industri- eller brandbekæmpelse.
- 0,15 til brand og produktion.
- 0,10 for en brandmand.
På billedet er der et brandvandforsyningssystem.
Der er ingen særlige vanskeligheder med at måle rørledningens længde eller dens sektion; men begrebet hydraulisk bias kræver en separat diskussion.
Dens værdi påvirkes af følgende faktorer:
- Rørvæggets ruhed, som igen afhænger af deres materiale og alder. Plast har en glattere overflade end stål eller støbejern; derudover bliver stålrør overgroet med kalkaflejringer og rust over tid.
- Rørdiameter. Det omvendte forhold fungerer her: jo mindre det er, jo mere modstand har rørledningen mod vandets bevægelse i den.
- Strømningshastighed. Med sin stigning øges modstanden også.
For nogen tid siden var det nødvendigt at desuden tage højde for hydrauliske tab på ventiler; moderne kugleventiler med fuld boring skaber dog omtrent den samme modstand som et rør og kan derfor ignoreres sikkert.
En åben kugleventil har næsten ingen modstand mod vandstrømmen.
Det er meget problematisk at beregne den hydrauliske hældning alene, men heldigvis er dette ikke nødvendigt: alle de nødvendige værdier kan findes i de såkaldte Shevelev-tabeller.
For at give læseren en idé om, hvad der står på spil, præsenterer vi et lille fragment af et af bordene til et plastrør med en diameter på 20 mm.
| Forbrug, l / s | Flowhastighed, 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 |
Hvad er 1000i i den yderste højre kolonne i tabellen? Dette er kun den hydrauliske hældningsværdi pr. 1000 lineære meter. For at få værdien af i til vores formel er det nok at dele den med 1000.
Lad os beregne trykfaldet i et rør med en diameter på 20 mm med længden lig med 25 meter og en strømningshastighed på en og en halv meter pr. Sekund.
- Vi leder efter de tilsvarende parametre i tabellen. Ifølge hendes data er 1000i for de beskrevne betingelser 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Shevelevs tabeller er blevet genoptrykt mange gange siden den første offentliggørelse.
- Erstat alle værdier i formlen. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 meter. Med et tryk ved indløbet til vandforsyningssystemet på 2,5 atmosfærer ved udløbet vil det være 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, hvilket er mere end tilfredsstillende.
Tilslutning af en indirekte varmekedel med recirkulation
Rørledningen til forskellige typer indirekte varmekedler med recirkulation er lavet i overensstemmelse med tegningen. Når du vælger komponenter, er det vigtigt at tage højde for funktionerne i et hjemmevarmesystem.
Til rørledning af vandkredsen til kedlen kan følgende 3 installationssystemer anvendes:
- Installation af trevejsventiler.
- Installation af en dobbelt cirkulationspumpe.
- Regulering ved hjælp af hydrauliske pile.
Brugen af flydende recirkulationssystemer øger ydeevnen for varmesystemer betydeligt og ved at øge effektiviteten ved opvarmning af væske og rum fra kedler.
Når man installerer indirekte viklingssystemer med trevejsventiler, skal man huske på, at denne metode er beregnet til tanke med øget forskydning. Når man udvikler et sådant system, beregnes det, hvordan installationen af en opvarmning med to kredsløb udføres.
Tilslutning af kedlen til kedeludstyret
Overvågning af vandtemperaturoplysninger er meget vigtig.I en situation, hvor vandet i kedeltanke har en indstillet opvarmningstemperatur meget højere end i selve varmesystemets varmekredse, kan dette føre til forkert drift af alt udstyr.
Dette forhindrer overgang til opvarmning af varmekredsen. Der er også muligheder for at installere indirekte kedler ved hjælp af to kredsløb. Valget af den nødvendige mulighed afhænger også af vandet i vandforsyningssystemet. I en situation, hvor væsken i hovedkanalen har en høj grad af stivhed, er det bedre at bruge installationen af systemer med trevejsventiler, da to-kredsløbssystemer hurtigt kan gå i stykker på grund af blokeringer.
