Subiectul acestui articol este calculul rețelelor de alimentare cu apă într-o casă privată. Deoarece o schemă tipică de alimentare cu apă a căsuței 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
Ce este, de fapt, 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 considerabil 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 de apartamente moderne, instalațiile de alimentare cu apă caldă sunt conectate în perechi. Datorită diferenței de presiune în legăturile create de șaiba de reținere, apa este circulată 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 colierele de apă caldă.
- 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 inelului de alimentare cu apă (care permite 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.
Alți parametri
Criteriile de mai sus pentru alegerea unui cazan sunt cele principale, dar există și alte caracteristici care pot afecta alegerea unui anumit model, cum ar fi manopera și materialul, precum și costul echipamentului. Cele mai rezistente rezervoare sunt considerate a fi din oțel inoxidabil. Un avantaj important este prezența unui schimbător de căldură detașabil, astfel încât să îl puteți detartra singur. Ar trebui să evitați achiziționarea de dispozitive care utilizează cauciuc spumant ca izolație, deoarece acest material are o durată foarte scurtă de viață. În plus, prețul unui cazan depinde în mod direct de producător și de țara în care echipamentul a fost asamblat.
Sistemul de apă caldă face casa ta confortabilă și confortabilă. Acest lucru este ușor de realizat cu un încălzitor de apă de calitate. Alegerea modelelor este în prezent excelentă și, după calcularea parametrilor necesari, toată lumea poate alege echipamente cu un raport bun calitate-preț.
Ce credem?
Trebuie să ne:
- 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 creșterea 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.
Se rezumă consumul de apă prin dispozitive capabile să funcționeze simultan.
Ce încălzitor de apă să alegeți?
Diagrama cazanului.
În funcție de sarcina care vi se atribuie, calculul cazanului potrivit pentru dvs. se poate face în două moduri. În primul caz, se ia în considerare volumul stocat de apă și se calculează capacitatea schimbătorului de căldură și sursa de alimentare. În al doilea, volumul unui încălzitor de apă este calculat pentru stocarea căldurii generate într-un anumit timp de o sursă de o anumită putere.
Trebuie înțeles că, indiferent de tehnica pe care o folosiți, capacitatea de acumulare a apei este caracterizată întotdeauna de capacitatea sa de căldură. Această valoare este constantă și este egală cu 4.187 kJ.kg / ° C. Aceasta înseamnă că, de exemplu, pentru a încălzi 1 kg de apă cu 1 ° C, trebuie să furnizați o cantitate de căldură egală cu 4,187 kJ. Iar acest lucru necesită 1.163 kWh.
Dispozitiv cazan electric.
De exemplu, dacă aveți un încălzitor de apă cu un volum de 1000 litri și trebuie să încălziți apa până la 50 ° C, atunci necesarul de energie termică este calculat după cum urmează: 1000 × 50 = 58 kWh.
Puterea schimbătorului de căldură depinde de diferența de temperatură dintre apa încălzită și cea încălzită, precum și de coeficientul de transfer de căldură. Pentru fiecare schimbător de căldură specific, coeficientul de transfer de căldură va fi individual. Prin urmare, nu poate exista o formulă universală pentru calcularea unui încălzitor de apă. Iar cel mai simplu mod de a alege un schimbător de căldură sunt diagramele pe care producătorii le indică în specificațiile tehnice pentru încălzitoarele lor de apă.
Ținând minte acest adevăr simplu, puteți trece la luarea în considerare a caracteristicilor individuale.
Dispozitiv standard pentru cazan electric
Diagrama rezervorului de stocare a cazanului.
În țara noastră, este general acceptat faptul că un încălzitor de apă și un cazan sunt dispozitive diferite. De fapt, întreaga diferență este că cazanul are un rezervor de stocare pentru încălzirea și stocarea apei calde. De aceea, în literatura tehnică sunt numite „încălzitoare de apă de stocare”. De asemenea, cazanele diferă în ceea ce privește sursa de căldură. Acum există sisteme de încălzire directe și indirecte. Dacă dispozitivul generează căldură singur folosind un încălzitor termoelectric sau un arzător cu gaz, atunci acesta este un sistem de încălzire directă. Încălzirea indirectă are loc datorită agentului de încălzire furnizat de la cazanul de încălzire la o anumită temperatură. Cel mai adesea se folosesc încălzitoare de apă de stocare, puteți vedea diagrama lor în imaginea 1.
Tabel de calcul pentru un încălzitor de apă de stocare.
Înainte de a decide achiziționarea unui anumit încălzitor de apă, este necesar să calculați toți parametrii și să luați în considerare caracteristicile casei dvs. și condițiile de utilizare viitoare. Asigurați-vă că evaluați următorii parametri:
- starea cablajului electric;
- posibilă încărcare pe cablurile electrice;
- disponibilitatea capacității de conectare la comunicațiile de gaze;
- întreținerea tuturor echipamentelor care deservesc casa (inclusiv pompe de apă, dacă există).
Instalarea unui încălzitor de apă (cazan).
În plus, este necesar să se țină cont de numărul de persoane care vor folosi încălzitorul de apă și să se planifice aproximativ câtă apă caldă vor consuma în fiecare zi. După aceea, puteți începe să alegeți un model specific.
Pentru a alege un încălzitor de apă potrivit pentru dvs., ar trebui mai întâi să decideți asupra principalelor sale caracteristici, și anume:
- cea mai potrivită sursă de energie;
- volumul necesar de apă încălzită;
- consumul de lichid de răcire;
- timpul de încălzire.
Conform acestor parametri, se calculează încălzitorul de apă.
Sursa de energie pentru încălzirea apei
Circuitul de încălzire a cazanului.
Gazul și electricitatea sunt utilizate ca surse principale de energie pentru încălzitoarele de apă. Există, de asemenea, surse mai exotice, cum ar fi panourile solare, dar acestea nu sunt foarte frecvente în țara noastră. Prin urmare, pentru a efectua un calcul precis, este necesar să se compare avantajele și dezavantajele gazului și electricității.
- Încălzitoarele electrice de apă sunt disponibile în capacități de la 1 la 6 kW. Puterea unui cazan pe gaz începe de la 4 kW.
- De regulă, încălzitoarele de apă cu gaz de tip stocare au un rezervor de apă caldă mai mare (până la 150 de litri), în timp ce cele electrice depășesc rar 100 de litri.
- Costul gazului în Rusia este mult mai ieftin decât electricitatea.
Schema unui dispozitiv de încălzire a apei sub presiune.
Se pare că alegerea este evidentă și nu este nevoie să se facă calcule complexe. Va dura aproximativ jumătate din timp pentru a obține 100-150 litri de apă fierbinte folosind un încălzitor de apă cu gaz decât folosind un sistem alimentat cu energie electrică. Dar dispozitivele electrice nu necesită echipamente suplimentare pentru linia de alimentare - o priză simplă este suficientă pentru ele. Nu este necesar să invitați specialiști să instaleze un astfel de cazan. În timp ce un încălzitor de apă pe gaz trebuie conectat la o conductă de gaz, care nu este disponibilă în fiecare căsuță de vară. În plus, este necesar un coș de fum pentru instalarea sigură a unui încălzitor de apă cu gaz.
Este imposibil să comparați prețurile pentru cazane cu surse de energie diferite. Costul sistemelor electrice depinde în primul rând de puterea elementului de încălzire și de volumul rezervorului. Prețul pentru încălzitoarele de apă pe gaz se formează în funcție de tipul camerei de ardere. Sunt interne și externe. Instalarea echipamentelor cu o cameră internă necesită efort și timp minim. Dar astfel de dispozitive costă cam de două ori mai mult decât cazanele cu cameră externă.
Trebuie luată în considerare încă o condiție. Cazanele pe gaz sunt capabile să încălzească semnificativ aerul. În condițiile unei reședințe de vară și a unor camere mici, o astfel de caracteristică poate deveni o adevărată problemă dacă plasați un încălzitor de apă, de exemplu, în bucătărie.
Prin urmare, este imposibil să se dea recomandări lipsite de ambiguitate pentru alegerea unui cazan cu o sursă de energie specifică.
Secțiune transversală
Calculul secțiunii transversale a unei conducte de alimentare cu apă poate fi efectuat în două moduri:
- Selecție în conformitate cu tabelul 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 comoditatea 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 DU 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.
Consum de energie
După ce ați luat o decizie cu privire la necesitatea de a cumpăra și a calcula volumul unui cazan de încălzire indirectă, trebuie să calculați câtă apă caldă este necesară pentru existența normală. Imaginați-vă o familie de 4 și efectuați o analiză zilnică medie pentru o săptămână și un studiu de vârf (dimineața zilei de lucru) a consumului de apă caldă.
- Analiza săptămânală
- Pentru a spăla vasele, veți avea nevoie de aproximativ 5 litri de apă caldă pe minut. Se ia în considerare timpul de clătire, aceasta este de aproximativ 5 minute. Îmi spăl farfuriile de două ori pe zi, primim 50 de litri de apă caldă folosită pentru ustensile de bucătărie pe zi. Înmulțim cu 7 zile un total de 350 de litri pe săptămână.
- Fiecare persoană face o baie de 2-3 ori pe săptămână, în timp ce cheltuie aproximativ 170 de litri. 4 * 2,5 = 10 * 170 = 1700 litri în 7 zile.
- Faceți duș de încă 4-5 ori timp de 10 minute la un debit de aproximativ 12 l / min. 4,5 * 10 * 12 = 540 per membru al familiei, respectiv, pentru toți 2160 litri pe săptămână.
- Igienă mică (spălați-vă mâinile, pantofii, curățați casa) - aproximativ 10 litri de persoană pe zi se vor ridica la 280 de litri pentru perioada de studiu.
Total - 350 + 1700 + 2160 + 280 = 4490 litri pe săptămână. Să adăugăm oaspeții care au intrat și, în cazul în care obținem o cifră aproximativă de aproximativ 5000 de litri pe săptămână. Dar cazanul contează în ore, trebuie să îl traduceți în unitățile sale. 5000/7/24 = 30 litri pe oră de apă caldă este consumul mediu al unei familii de 4 persoane.
Pe baza cifrelor noastre pentru raportul dintre temperatură și putere, obținem consumul mediu necesar de energie - 30 * 0,0375 = 1,125 kW / h.
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 liniei principale, 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 ai un cap minim de cinci metri. O marjă mică compensează pierderile neevaluate din conexiuni, supape 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 scăderea presiunii în sistemul de alimentare cu apă este mai mare de 5 metri, sistemul nostru de alimentare cu apă va funcționa perfect.Dacă este mai puțin, trebuie fie să creșteți diametrul țevii, fie să o deschideți prin pompare (al cărei 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 validă 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, țevile de oțel devin acoperite de calcar și rugină în timp.
- Diametrul țevii. Aici funcționează relația inversă: 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 conductă și, prin urmare, pot fi ignorate în siguranță.
O supapă cu bilă deschisă nu are aproape nicio rezistență la curgerea apei.
Este foarte problematic să calculați singur panta hidraulică, dar, din fericire, acest lucru nu este necesar: toate valorile necesare pot fi găsite în așa-numitele tabele Shevelev.
Pentru a da cititorului o idee despre ceea ce este în joc, vă prezentăm un mic fragment dintr-una din mese pentru o țeavă de plastic cu un diametru 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 |
Ce este 1000i în coloana din dreapta-dreaptă 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 de 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 de alimentare cu apă de 2,5 atmosfere la ieșire, va fi 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, ceea ce este mai mult decât satisfăcător.
Conectarea unui cazan de încălzire indirectă cu recirculare
Conductele pentru diferite tipuri de cazane de încălzire indirectă cu recirculare sunt realizate în conformitate cu desenul. Atunci când alegeți componente, este important să luați în considerare caracteristicile unui sistem de încălzire a locuințelor.
Pentru conductarea circuitului de apă la cazan, pot fi utilizate următoarele 3 sisteme de instalare:
- Instalarea supapelor cu trei căi.
- Instalarea unei pompe de circulație dublă.
- Reglare prin săgeți hidraulice.
Utilizarea sistemelor de recirculare a lichidului crește semnificativ performanța sistemelor de încălzire și prin creșterea eficienței la încălzirea lichidului și a încăperilor de la cazane.
La instalarea sistemelor de înfășurare indirectă cu supape cu trei căi, trebuie avut în vedere faptul că această metodă este destinată rezervoarelor cu deplasare crescută. Atunci când se dezvoltă un astfel de sistem, se calculează modul în care va fi realizată instalarea unui tip de încălzire cu dublu circuit.
Conectarea cazanului la echipamentul cazanului
Monitorizarea informațiilor despre temperatura apei este foarte importantă.În situația în care apa din rezervoarele cazanelor are o temperatură de încălzire setată mult mai mare decât în circuitele de încălzire ale sistemelor de încălzire în sine, acest lucru poate duce la o funcționare incorectă a tuturor echipamentelor.
Acest lucru va împiedica trecerea la încălzirea circuitelor de încălzire. Există, de asemenea, opțiuni pentru instalarea cazanelor de încălzire indirectă folosind două circuite. Selectarea opțiunii necesare va depinde și de apa din sistemul de alimentare cu apă. În situația în care lichidul din canalul principal are un grad ridicat de rigiditate, este mai bine să utilizați instalarea sistemelor cu supape cu trei căi, deoarece sistemele cu două circuite se pot defecta rapid din cauza blocajelor.
