Temaet for denne artikkelen er beregning av vannforsyningsnett i et privat hus. Siden en typisk liten hyttevannforsyningsordning ikke er veldig kompleks, trenger vi ikke å gå inn i jungelen av komplekse formler; imidlertid vil leseren måtte assimilere en viss mengde teori.
Fragment av vannforsyningssystemet til et privat hus. Som alle andre tekniske systemer, trenger dette foreløpige beregninger.
Funksjoner av ledningene til hytta
Hva er faktisk vannforsyningssystemet i et privat hus enklere enn i en bygård (selvfølgelig, i tillegg til det totale antallet rørleggerinnretninger)?
Det er to grunnleggende forskjeller:
- Med varmt vann er det som regel ikke behov for å sørge for konstant sirkulasjon gjennom stigerør og oppvarmede håndklestenger.
I nærvær av sirkulasjonsinnsatser blir beregningen av varmtvannsforsyningsnettet merkbart mer komplisert: rørene må passere gjennom seg selv, ikke bare vannet som demonteres av beboerne, men også de kontinuerlig sirkulerende vannmassene.
I vårt tilfelle er avstanden fra VVS-armaturene til kjelen, kolonnen eller tilknytningen til ledningen liten nok til å ignorere hastigheten på varmtvannsforsyning til kranen.
Viktig: For de som ikke har kommet over oppvarmingssystemer for varmtvann - i moderne bygårder er stigerørene for varmt vann tilkoblet parvis. På grunn av trykkforskjellen i festene som opprettes av holderen, vaskes vann kontinuerlig gjennom stigerørene. Dette sikrer rask tilførsel av varmt vann til mikserne og oppvarming av håndkletørker på badet hele året.
Oppvarmet håndklestativ varmes opp ved kontinuerlig sirkulasjon gjennom varmtvannsstigerørene.
- Vannforsyningssystemet i et privat hus er delt i henhold til en blindvei, som innebærer en konstant belastning på visse deler av ledningene. Til sammenligning må beregningen av nettverket for vannforsyningsring (slik at hver seksjon av vannforsyningssystemet kan drives fra to eller flere kilder) utføres separat for hvert av de mulige tilkoblingsskjemaene.
Andre parametere
Ovennevnte kriterier for valg av kjele er de viktigste, men det er andre egenskaper som kan påvirke valget av en bestemt modell, for eksempel utførelse og materiale, samt kostnadene for utstyr. De mest holdbare tankene anses å være laget av rustfritt stål. En viktig fordel er tilstedeværelsen av en avtakbar varmeveksler slik at du kan avkalke den selv. Du bør unngå å kjøpe enheter som bruker skumgummi som isolasjon, siden dette materialet er veldig kortvarig. I tillegg avhenger prisen på en kjele direkte av produsenten og landet der utstyret ble samlet.
Varmtvannssystemet gjør hjemmet ditt behagelig og koselig. Dette er enkelt å oppnå med en varmtvannsbereder av høy kvalitet. Valget av modeller er for tiden stort, og etter å ha beregnet de nødvendige parametrene, kan alle velge utstyr med et godt forhold mellom pris og kvalitet.
Hva tror vi
Vi må:
- Beregn vannforbruk ved toppforbruk.
- Beregn tverrsnittet av vannrøret som kan gi denne strømningshastigheten med en akseptabel strømningshastighet.
Merk: den maksimale vannføringshastigheten der den ikke genererer hydraulisk støy, er ca. 1,5 m / s.
- Beregn hodet på slutten. Hvis den er uakseptabelt lav, er det verdt å vurdere å øke rørledningsdiameteren eller installere en mellompumpe.
Det lave trykket på sluttblanderen vil neppe tilfredsstille eieren.
Oppgavene er formulert. La oss komme i gang.
Forbruk
Det kan estimeres grovt av forbruksraten for individuelle VVS-inventar. Data kan, hvis ønskelig, lett finnes i et av vedleggene til SNiP 2.04.01-85; av hensyn til leseren vil vi sitere fra den
| Enhetstype | Forbruk av kaldt vann, l / s | Totalt forbruk av varmt og kaldt vann, l / s |
| Vanningskran | 0,3 | 0,3 |
| Toalettskål med trykk | 1,4 | 1,4 |
| Toalett med sistern | 0,10 | 0,10 |
| Dusjkabinett | 0,08 | 0,12 |
| Bad | 0,17 | 0,25 |
| Vask | 0,08 | 0,12 |
| Servant | 0,08 | 0,12 |
I bygårder brukes sannsynlighetskoeffisienten for samtidig bruk av enheter ved beregning av forbruket. Det er nok for oss å bare oppsummere vannforbruket gjennom enheter som kan brukes samtidig. La oss si at en vask, en dusjkabinett og en toalettskål vil gi en total flyt på 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Vannforbruket gjennom enheter som kan fungere samtidig er oppsummert.
Hvilken varmtvannsbereder å velge?
Kjeldiagram.
Avhengig av oppgaven du har fått, kan beregningen av kjelen som passer for deg gjøres på to måter. I det første tilfellet blir det lagrede volumet av vann tatt i betraktning og kapasiteten til varmeveksleren og strømforsyningen beregnes. I det andre beregnes volumet til en varmtvannsbereder for lagring av varme generert over en viss tid av en kilde med en viss kraft.
Det skal forstås at uansett hvilken teknikk du bruker, er vannets akkumuleringskapasitet alltid preget av varmekapasiteten. Denne verdien er konstant og er lik 4.187 kJ.kg / ° C. Dette betyr at for eksempel for å varme opp 1 kg vann med 1 ° C, må du tilveiebringe en mengde varme som tilsvarer 4,187 kJ. Og dette krever 1163 kWh.
Elektrisk kjeleinnretning.
For eksempel, hvis du har en varmtvannsbereder med et volum på 1000 liter, og du trenger å varme vannet opp til 50 ° C, beregnes varmeenergibehovet som følger: 1000 × 50 = 58 kWh.
Effekten til varmeveksleren avhenger av temperaturforskjellen mellom det oppvarmede og oppvarmede vannet, samt av varmeoverføringskoeffisienten. For hver spesifikke varmeveksler vil varmeoverføringskoeffisienten være individuell. Derfor kan en universell formel for beregning av varmtvannsbereder ikke eksistere. Og den enkleste måten å velge en varmeveksler på er diagrammene som produsentene angir i de tekniske spesifikasjonene for varmtvannsberederne.
Etter å ha husket denne enkle sannheten, kan du fortsette å vurdere individuelle egenskaper.
Standard elektrisk kjeleinnretning
Kjelelagerdiagram.
I vårt land er det generelt akseptert at en varmtvannsbereder og en kjele er forskjellige enheter. Men faktisk er hele forskjellen at kjelen har en lagringstank for oppvarming og lagring av varmt vann. Derfor kalles de i teknisk litteratur "lagringsvarmere". Også kjeler er forskjellige i varmekilde. Det er nå direkte og indirekte varmesystemer. Hvis enheten genererer varme alene ved hjelp av en termoelektrisk varmeovn eller en gassbrenner, er dette et direkte oppvarmingssystem. Indirekte oppvarming skjer på grunn av oppvarmingsmiddelet som tilføres fra varmekjelen til en bestemt temperatur. Ofte brukes lagringsvarmere, du kan se diagrammet deres i bilde 1.
Beregningstabell for en varmtvannsbereder.
Før du bestemmer deg for kjøp av en bestemt varmtvannsbereder, er det nødvendig å beregne alle parametrene og ta hensyn til hjemmets funksjoner og forholdene for fremtidig bruk. Sørg for å evaluere følgende parametere:
- tilstand av elektriske ledninger;
- mulig belastning på elektriske ledninger;
- tilgjengeligheten av muligheten til å koble til gasskommunikasjon;
- brukervennlighet for alt utstyr som betjener huset (inkludert vannpumper, hvis noen).
Installasjon av oppvarmingsvannsbereder (kjele).
I tillegg er det nødvendig å ta hensyn til antall personer som vil bruke varmtvannsberederen og planlegge omtrent hvor mye varmt vann de vil konsumere hver dag. Etter det kan du begynne å velge en bestemt modell.
For å velge en varmtvannsbereder som passer for deg, bør du først bestemme hovedegenskapene, nemlig:
- den mest egnede energikilden;
- ønsket volum oppvarmet vann;
- kjølevæske forbruk;
- oppvarmingstid.
I henhold til disse parametrene beregnes varmtvannsberederen.
Energikilde for oppvarming av vann
Varmekrets for kjele.
Gass og elektrisitet brukes som de viktigste energikildene for varmtvannsberederen. Det er også mer eksotiske kilder som solcellepaneler, men de er ikke veldig vanlige i vårt land. Derfor, for å utføre en nøyaktig beregning, er det nødvendig å sammenligne fordelene og ulempene med gass og elektrisitet.
- Elektriske varmtvannsbereder er tilgjengelig i kapasiteter fra 1 til 6 kW. Effekten til en gasskjele starter fra 4 kW.
- Som regel har gassvarmere med lagringstype en større varmtvannstank (opptil 150 liter), mens elektriske sjelden overstiger 100 liter.
- Kostnaden for bensin i Russland er mye billigere enn strøm.
Diagram over en trykkvannvarmer.
Det ser ut til at valget er åpenbart, og det er ikke behov for å gjøre komplekse beregninger. Det vil ta omtrent halvparten av tiden å få 100-150 liter varmt vann ved hjelp av en gassvarmer enn å bruke et system drevet av elektrisitet. Men elektriske apparater krever ikke ekstra kraftutstyr - et enkelt stikkontakt er nok for dem. Det er ikke nødvendig å invitere spesialister til å installere en slik kjele. Mens en gassvarmer må kobles til en gassrørledning, som ikke er tilgjengelig i hver sommerhytte. I tillegg kreves det en skorstein for sikker installasjon av en gassfyrt varmtvannsbereder.
Det er umulig å sammenligne priser på kjeler med forskjellige strømkilder. Kostnaden for elektriske systemer avhenger først og fremst av kraften til varmeelementet og tankens volum. Prisen for gassfyrte varmtvannsberedere dannes avhengig av typen forbrenningskammer. De er interne og eksterne. Installasjon av utstyr med et indre kammer krever minimal innsats og tid. Men slike enheter koster omtrent dobbelt så mye som kjeler med et eksternt kammer.
En annen tilstand må tas i betraktning. Gasskjeler er i stand til å varme luften betydelig. Under forholdene til en sommerbolig og små rom kan en slik funksjon bli et reelt problem hvis du for eksempel plasserer en varmtvannsbereder på kjøkkenet.
Derfor er det umulig å gi entydige anbefalinger for valg av kjele med en spesifikk energikilde.
Tverrsnitt
Beregning av tverrsnittet til et vannforsyningsrør kan utføres på to måter:
- Valg i henhold til verditabellen.
- Beregnet i henhold til maksimal tillatt strømningshastighet.
Utvalg etter tabell
Tabellen krever faktisk ingen kommentarer.
| Nominell rørboring, mm | Forbruk, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
For eksempel, for en strømningshastighet på 0,34 l / s, er et DU15-rør tilstrekkelig.
Merk: DN (nominell boring) er omtrent lik den indre diameteren på vann- og gassrøret. For polymerrør merket med en ytre diameter, skiller den indre seg fra den med omtrent et trinn: si, et 40 mm polypropylenrør har en indre diameter på omtrent 32 mm.
Nominell boring er omtrent lik den indre diameteren.
Strømningshastighetsberegning
Beregning av diameteren på vannforsyningssystemet av strømningshastigheten til vann gjennom det kan utføres ved hjelp av to enkle formler:
- Formler for beregning av arealet til en seksjon langs dens radius.
- Formler for beregning av strømningshastigheten gjennom en kjent seksjon med en kjent strømningshastighet.
Den første formelen er S = π r ^ 2. I det:
- S er det nødvendige tverrsnittsarealet.
- π er pi (ca. 3,1415).
- r er seksjonsradiusen (halvparten av DN eller rørets indre diameter).
Den andre formelen ser ut som Q = VS, der:
- Q - forbruk;
- V er strømningshastigheten;
- S er tverrsnittsområdet.
For å gjøre det lettere å beregne, konverteres alle verdier til SI - meter, kvadratmeter, meter per sekund og kubikkmeter per sekund.
SI-enheter.
La oss med egne hender beregne minimum DU for røret for følgende inngangsdata:
- Gjennomstrømningen gjennom det samme er 0,34 liter per sekund.
- Strømningshastigheten brukt i beregningene er den maksimalt tillatte 1,5 m / s.
La oss komme i gang.
- Strømningshastigheten i SI-verdier vil være lik 0,00034 m3 / s.
- Tverrsnittet i henhold til den andre formelen må være minst 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
- Kvadratet til radiusen i henhold til den første formelen er 0.00027 / 3.1415 = 0.000086.
- Ta kvadratroten av dette tallet. Radien er 0,0092 meter.
- For å få DN eller indre diameter, multipliser du radius med to. Resultatet er 0,0184 meter, eller 18 millimeter. Som du enkelt kan se, er den nær den som ble oppnådd ved den første metoden, selv om den ikke akkurat sammenfaller med den.
Strømforbruk
Etter å ha kommet til en avgjørelse om behovet for å kjøpe og beregne volumet til en indirekte varmekjele, må du beregne hvor mye varmt vann som trengs for normal tilværelse. Tenk deg en familie på 4 personer og utfør en gjennomsnittlig daglig analyse i en uke og en toppstudie (morgen på arbeidsdagen) av varmtvannsforbruk.
- Ukentlig analyse
- For å vaske oppvasken trenger du omtrent 5 liter varmt vann per minutt. Skylletiden tas i betraktning, dette er omtrent 5 minutter. Jeg vasker tallerkenene mine to ganger om dagen, vi får 50 liter varmt vann som brukes til kjøkkenutstyr per dag. Vi multipliserer med 7 dager totalt 350 liter per uke.
- Hver person tar et bad 2-3 ganger i uken, mens de bruker omtrent 170 liter. 4 * 2,5 = 10 * 170 = 1700 liter på 7 dager.
- Dusjer 4-5 ganger til i 10 minutter med en strømningshastighet på ca. 12 l / min. 4,5 * 10 * 12 = henholdsvis 540 per familiemedlem for alle 2160 liter per uke.
- Liten hygiene (vask hender, sko, rengjør huset) - ca 10 liter per person per dag vil utgjøre 280 liter for studietiden.
Totalt - 350 + 1700 + 2160 + 280 = 4490 liter per uke. La oss legge til gjester som kom inn, og i tilfelle vi får et omtrentlig tall på ca 5000 liter per uke. Men kjelen teller i timer, du må oversette til enhetene. 5000/7/24 = 30 liter per time varmt vann er gjennomsnittsforbruket til en familie på 4 personer.
Basert på våre tall for forholdet mellom temperatur og effekt, oppnår vi det nødvendige gjennomsnittlige strømforbruket - 30 * 0,0375 = 1,125 kW / t.
Press
La oss starte med noen generelle merknader:
- Typisk trykk i kaldtvannstilførselsledningen er fra 2 til 4 atmosfærer (kgf / cm2)... Det avhenger av avstanden til nærmeste pumpestasjon eller vanntårn, på terrenget, strømtilstanden, typen ventiler på hovedvannforsyningen og en rekke andre faktorer.
- Det absolutte minimumstrykket som gjør at alle moderne rørleggerinnretninger og husholdningsapparater som bruker vann til å fungere, er 3 meter... Instruksjonen for Atmor øyeblikkelige varmtvannsbereder sier for eksempel direkte at den nedre responsterskelen for trykksensoren som inkluderer oppvarming er 0,3 kgf / cm2.
Trykkføleren til enheten utløses ved et trykk på 3 meter.
Referanse: Ved atmosfæretrykk tilsvarer 10 meter hode 1 kgf / cm2 overtrykk.
I praksis, på en sluttarmatur, er det bedre å ha et minimumshode på fem meter. En liten margin kompenserer for ikke-regnskapsførte tap i tilkoblinger, stengeventiler og selve enheten.
Vi må beregne hodet fall i en rørledning med kjent lengde og diameter. Hvis trykkforskjellen som tilsvarer trykket i hovedledningen og trykkfallet i vannforsyningssystemet er mer enn 5 meter, vil vårt vannforsyningssystem fungere feilfritt.Hvis det er mindre, må du enten øke diameteren på røret, eller åpne den ved å pumpe (hvis pris for øvrig helt klart vil overstige kostnadene for rør på grunn av en økning i diameter med ett trinn ).
Så hvordan utføres beregningen av trykket i vannforsyningsnettet?
Her er formelen H = iL (1 + K) gyldig, der:
- H er den ettertraktede verdien av trykkfallet.
- jeg er den såkalte hydrauliske skråningen på rørledningen.
- L er lengden på røret.
- K er en koeffisient som bestemmes av funksjonaliteten til vannforsyningssystemet.
Den enkleste måten er å bestemme K.
Det er lik:
- 0,3 for husholdnings- og drikkeformål.
- 0,2 for industri eller brannslukking.
- 0,15 for brann og produksjon.
- 0,10 for en brannmann.
På bildet er det et brannvannforsyningssystem.
Det er ingen spesielle problemer med å måle lengden på rørledningen eller dens seksjon; men begrepet hydraulisk forspenning krever en egen diskusjon.
Verdien påvirkes av følgende faktorer:
- Råveggenes ruhet, som igjen avhenger av materialet og alderen. Plast har en jevnere overflate enn stål eller støpejern; i tillegg blir stålrør overgrodd med kalkavleiringer og rust over tid.
- Rørdiameter. Det omvendte forholdet fungerer her: jo mindre det er, jo mer motstand har rørledningen mot bevegelse av vann i den.
- Strømningshastighet. Med økningen øker også motstanden.
For en tid siden var det nødvendig å i tillegg ta hensyn til hydrauliske tap på ventiler; moderne kuleventiler med full boring skaper imidlertid omtrent samme motstand som et rør og kan derfor med sikkerhet ignoreres.
En åpen kuleventil har nesten ingen motstand mot vannstrømmen.
Å beregne den hydrauliske skråningen på egen hånd er veldig problematisk, men heldigvis er dette ikke nødvendig: alle nødvendige verdier finnes i de såkalte Shevelev-tabellene.
For å gi leseren en ide om hva som står på spill, presenterer vi et lite fragment av et av bordene for et plastrør med en diameter på 20 mm.
| Forbruk, l / s | Strømningshastighet, 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 |
Hva er 1000i lengst til høyre i kolonnen i tabellen? Dette er bare den hydrauliske hellingsverdien per 1000 lineære meter. For å få verdien av i for formelen vår, er det nok å dele den med 1000.
La oss beregne trykkfallet i et rør med en diameter på 20 mm, med lengden lik 25 meter og en strømningshastighet på en og en halv meter per sekund.
- Vi ser etter de tilsvarende parametrene i tabellen. Ifølge hennes data er 1000i for de beskrevne forholdene 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Shevelevs bord har blitt skrevet ut mange ganger siden den første publikasjonen.
- Erstatt alle verdier i formelen. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 meter. Med et trykk ved innløpet til vannforsyningen på 2,5 atmosfærer ved utløpet, vil det være 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, noe som er mer enn tilfredsstillende.
Tilkobling av en indirekte varmekjele med resirkulering
Rørledningen for forskjellige typer indirekte varmekjeler med resirkulering er laget i samsvar med tegningen. Når du velger komponenter, er det viktig å ta hensyn til funksjonene til et oppvarmingssystem.
For rørledning av vannkretsen til kjelen kan følgende 3 installasjonssystemer brukes:
- Installasjon av treveisventiler.
- Installasjon av dobbel sirkulasjonspumpe.
- Regulering ved hjelp av hydrauliske piler.
Bruken av væskeresirkulasjonssystemer øker ytelsen til varmesystemer betydelig og ved å øke effektiviteten ved oppvarming av væske og rom fra kjeler.
Når du installerer indirekte viklingssystemer med treveisventiler, bør du huske at denne metoden er ment for tanker med økt forskyvning. Når du utvikler et slikt system, beregnes det hvordan installasjonen av en to-krets type oppvarming skal utføres.
Koble kjelen til kjeleutstyret
Overvåking av vanntemperaturinformasjon er veldig viktig.I en situasjon der vannet i tankene til kjeler har en innstilt oppvarmingstemperatur som er mye høyere enn i selve varmesystemene, kan dette føre til feil drift av alt utstyr.
Dette vil forhindre overgang til oppvarming av varmekretsene. Det er også muligheter for å installere indirekte varmekjeler ved hjelp av to kretser. Valget av ønsket alternativ vil også avhenge av vannet i vannforsyningssystemet. I en situasjon der væsken i hovedkanalen har en høy grad av stivhet, er det bedre å bruke installasjonen av systemer med treveisventiler, siden to-kretssystemer raskt kan bryte ned på grunn av blokkeringer.
