Ämnet för denna artikel är beräkningen av vattenförsörjningsnät i ett privat hus. Eftersom ett typiskt litet vattenförsörjningssystem för stugor inte är särskilt komplicerat behöver vi inte gå in i djungeln av komplexa formler; emellertid måste läsaren assimilera en viss teori.
Fragment av vattenförsörjningssystemet i ett privat hus. Som alla andra tekniska system behöver den här preliminära beräkningar.
Funktioner i stugans ledningar
Vad är i själva verket vattenförsörjningssystemet i ett privat hus enklare än i en hyreshus (naturligtvis förutom det totala antalet VVS-armaturer)?
Det finns två grundläggande skillnader:
- Med hett vatten finns det som regel inget behov av att ge kontinuerlig cirkulation genom stigare och handdukstorkar.
I närvaro av cirkulationsinsatser blir beräkningen av varmvattenförsörjningsnätet märkbart mer komplicerat: rören måste passera genom sig inte bara vattnet som tas isär av invånarna utan också de kontinuerligt cirkulerande vattenmassorna.
I vårt fall är avståndet från VVS-armaturerna till pannan, pelaren eller anslutningen till ledningen tillräckligt liten för att ignorera varmvattenförsörjningshastigheten till kranen.
Viktigt: För dem som inte har stött på varmvattencirkulationssystem - i moderna hyreshus är varmvattenförsörjningsenheter kopplade i par. På grund av tryckskillnaden i bindningarna som skapas av kvarhållningsbrickan cirkuleras vatten kontinuerligt genom stigarna. Detta säkerställer snabb tillförsel av varmvatten till blandarna och uppvärmning av handdukstorkar i badrummet året om.
Den uppvärmda handduksskenan värms upp genom kontinuerlig cirkulation genom varmvattensstegarna.
- Vattenförsörjningssystemet i ett privat hus är uppdelat enligt ett återvändsgränssystem, vilket innebär en konstant belastning på vissa delar av ledningarna. Som jämförelse måste beräkningen av nätverket för vattenförsörjningsring (som tillåter att varje sektion i vattenförsörjningssystemet drivs från två eller flera källor) utföras separat för var och en av de möjliga anslutningsscheman.
Andra parametrar
Ovanstående kriterier för att välja en panna är de viktigaste, men det finns andra egenskaper som kan påverka valet av en viss modell, såsom tillverkning och material, samt kostnaden för utrustning. De mest hållbara tankarna anses vara gjorda av rostfritt stål. En viktig fördel är närvaron av en avtagbar värmeväxlare så att du kan avkalka den själv. Du bör undvika att köpa enheter som använder skumgummi som isolering, eftersom detta material är mycket kortlivat. Dessutom beror priset på en panna direkt på tillverkaren och landet där utrustningen monterades.
Varmvattensystemet gör ditt hem bekvämt och mysigt. Detta är lätt att uppnå med en varmvattenberedare av hög kvalitet. Valet av modeller är för närvarande stort och efter beräkning av nödvändiga parametrar kan alla välja utrustning med ett bra pris / kvalitet-förhållande.
Vad tycker vi
Vi måste:
- Uppskatta vattenförbrukningen vid toppförbrukning.
- Beräkna tvärsnittet för vattenledningen som kan ge denna flödeshastighet till en acceptabel flödeshastighet.
Obs: den maximala vattenflödeshastigheten med vilken den inte genererar hydrauliskt ljud är cirka 1,5 m / s.
- Beräkna huvudet i slutet fixturen. Om det är oacceptabelt lågt är det värt att överväga att antingen öka rörledningens diameter eller installera en mellanpump.
Det låga trycket på slutblandaren är osannolikt att behaga ägaren.
Uppgifterna är formulerade. Låt oss börja.
Konsumtion
Det kan grovt uppskattas av konsumtionsgraden för enskilda VVS-armaturer. Data kan, om så önskas, lätt hittas i en av bilagorna till SNiP 2.04.01-85; för läsarens bekvämlighet presenterar vi ett utdrag ur det.
| Enhetstyp | Kallvattenförbrukning, l / s | Total förbrukning av varmt och kallt vatten, l / s |
| Vattenkran | 0,3 | 0,3 |
| Toalettskål med kran | 1,4 | 1,4 |
| Toalett med cistern | 0,10 | 0,10 |
| Duschkabin | 0,08 | 0,12 |
| Bad | 0,17 | 0,25 |
| Tvättning | 0,08 | 0,12 |
| Tvättställ | 0,08 | 0,12 |
I hyreshus används sannolikhetskoefficienten för samtidig användning av enheter vid beräkning av förbrukningen. Det räcker för oss att helt enkelt summera vattenförbrukningen genom enheter som kan användas samtidigt. Låt oss säga att ett handfat, en duschkabin och en toalettskål ger ett totalt flöde på 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Vattenförbrukningen genom enheter som kan fungera samtidigt sammanfattas.
Vilken varmvattenberedare att välja?
Panndiagram.
Beroende på vilken uppgift du har tilldelats kan beräkningen av pannan som passar dig göras på två sätt. I det första fallet beaktas den lagrade volymen vatten och värmeväxlarens kapacitet beräknas. I det andra beräknas volymen på en varmvattenberedare för att lagra värme som genereras under en viss tid av en källa med en viss effekt.
Det bör förstås att oavsett vilken teknik du använder, kännetecknas vattenets ackumulerande kapacitet alltid av dess värmekapacitet. Detta värde är konstant och det är lika med 4,187 kJ.kg / ° C. Detta innebär att du, till exempel, för att värma 1 kg vatten med 1 ° C måste tillhandahålla en värmemängd som är lika med 4,187 kJ. Och detta kräver 1163 kWh.
Elpannanordning.
Om du till exempel har en varmvattenberedare med en volym på 1000 liter och du behöver värma upp vattnet upp till 50 ° C, beräknas värmeenergibehovet enligt följande: 1000 × 50 = 58 kWh.
Värmeväxlarens effekt beror på temperaturskillnaden mellan det uppvärmda och uppvärmda vattnet samt på värmeöverföringskoefficienten. För varje specifik värmeväxlare kommer värmeöverföringskoefficienten att vara individuell. Därför kan det inte finnas en universell formel för beräkning av en varmvattenberedare. Och det enklaste sättet att välja en värmeväxlare är de diagram som tillverkarna anger i de tekniska specifikationerna för sina varmvattenberedare.
Efter att ha kommit ihåg denna enkla sanning kan du fortsätta överväga individuella egenskaper.
Standard elektrisk pannanordning
Pannans förvaringstankdiagram.
I vårt land är det allmänt accepterat att en varmvattenberedare och en panna är olika enheter. Men i själva verket är hela skillnaden att pannan har en lagringstank för uppvärmning och lagring av varmvatten. Det är därför de i den tekniska litteraturen kallas "förvaringsvärmare". Pannor skiljer sig också åt i värmekälla. Det finns nu direkta och indirekta värmesystem. Om enheten genererar värme själv med hjälp av en termoelektrisk värmare eller en gasbrännare, är detta ett direktvärmesystem. Indirekt uppvärmning sker på grund av värmemedlet som tillförs från värmepannan till en viss temperatur. Oftast används varmvattenberedare, du kan se deras diagram i bild 1.
Beräkningstabell för en varmvattenberedare.
Innan du beslutar dig för att köpa en specifik varmvattenberedare är det nödvändigt att beräkna alla parametrar och ta hänsyn till funktionerna i ditt hem och villkoren för framtida användning. Var noga med att utvärdera följande parametrar:
- elektriska ledningar
- möjlig belastning på elektriska ledningar;
- tillgänglighet av möjligheten att ansluta till gaskommunikation;
- användbarhet för all utrustning som betjänar huset (inklusive vattenpumpar, om sådana finns).
Installation av en varmvattenberedare (panna).
Dessutom är det nödvändigt att ta hänsyn till antalet personer som ska använda varmvattenberedaren och planera ungefär hur mycket varmvatten de kommer att konsumera varje dag. Därefter kan du börja välja en specifik modell.
För att välja en varmvattenberedare som är rätt för dig, bör du först bestämma dess huvudsakliga egenskaper, nämligen:
- den mest lämpliga energikällan;
- erforderlig volym uppvärmt vatten;
- förbrukning av kylvätska;
- uppvärmningstid.
Enligt dessa parametrar beräknas varmvattenberedaren.
Energikälla för uppvärmning av vatten
Pannans värmekrets.
Gas och el används som de viktigaste energikällorna för varmvattenberedare. Det finns också mer exotiska källor som solpaneler, men de är inte så vanliga i vårt land. För att göra en exakt beräkning är det därför nödvändigt att jämföra fördelarna och nackdelarna med gas och el.
- Elektriska varmvattenberedare finns i kapaciteter från 1 till 6 kW. Kraften hos en gaspanna börjar från 4 kW.
- Som regel har gasvärmare för lagringstyp en större varmvattentank (upp till 150 liter), medan elektriska sällan överstiger 100 liter.
- Kostnaden för gas i Ryssland är mycket billigare än el.
Diagram över en tryckvattenberedare.
Det verkar som att valet är uppenbart och att det inte finns något behov av att göra komplexa beräkningar. Det tar ungefär hälften av tiden att få 100-150 liter varmvatten med en gasvärmare än med ett eldrivet system. Men elektriska apparater kräver inte extra kraftledningsutrustning - ett enkelt uttag räcker för dem. Det är inte nödvändigt att bjuda in specialister för installation av en sådan panna. Medan en gasvärmare måste anslutas till en gasledning, som inte finns i varje sommarstuga. Dessutom krävs en skorsten för säker installation av en gaseldad varmvattenberedare.
Det är omöjligt att jämföra priser för pannor med olika kraftkällor. Kostnaden för elektriska system beror främst på värmeelementets effekt och tankens volym. Priset för gaseldade varmvattenberedare beror på typen av förbränningskammare. De är interna och externa. Installation av utrustning med en inre kammare kräver minimal ansträngning och tid. Men sådana enheter kostar ungefär dubbelt så mycket som pannor med en extern kammare.
Ytterligare ett villkor måste beaktas. Gaspannor kan värma luften avsevärt. Under förhållandena sommarbostad och små rum kan en sådan funktion bli ett verkligt problem om du t.ex. placerar en varmvattenberedare i köket.
Därför är det omöjligt att ge entydiga rekommendationer för att välja en panna med en specifik energikälla.
Tvärsnitt
Beräkning av tvärsnittet för ett vattenförsörjningsrör kan utföras på två sätt:
- Val enligt värdetabellen.
- Beräknat enligt den maximalt tillåtna flödeshastigheten.
Urval efter tabell
I själva verket kräver tabellen inga kommentarer.
| Nominellt rörhål, mm | Förbrukning, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
Till exempel, för en flödeshastighet på 0,34 l / s är ett DU15-rör tillräckligt.
Observera: DN (nominellt hål) är ungefär lika med vatten- och gasrörets innerdiameter. För polymerrör märkta med en ytterdiameter skiljer sig den inre från den med ungefär ett steg: säg, ett 40 mm polypropenrör har en innerdiameter på cirka 32 mm.
Nominellt hål är ungefär lika med den inre diametern.
Flödeshastighetsberäkning
Beräkning av vattentillförselsystemets diameter baserat på vattenflödet genom det kan utföras med två enkla formler:
- Formler för beräkning av en sektions yta längs dess radie.
- Formler för beräkning av flödeshastigheten genom en känd sektion med en känd flödeshastighet.
Den första formeln är S = π r ^ 2. I det:
- S är det tvärsnittsområde som krävs.
- π är pi (ungefär 3,1415).
- r är sektionsradien (hälften av DN eller rörets innerdiameter).
Den andra formeln ser ut som Q = VS, där:
- Q - konsumtion;
- V är flödeshastigheten;
- S är tvärsnittsområdet.
För att underlätta beräkningarna konverteras alla värden till SI - meter, kvadratmeter, meter per sekund och kubikmeter per sekund.
SI-enheter.
Låt oss med egna händer beräkna rörets minsta DU för följande ingångsdata:
- Flödet genom det är lika mycket 0,34 liter per sekund.
- Flödeshastigheten som används i beräkningarna är den maximalt tillåtna 1,5 m / s.
Låt oss börja.
- Flödeshastigheten i SI-värden kommer att vara lika med 0,00034 m3 / s.
- Sektionsarean enligt den andra formeln måste vara minst 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
- Radien kvadrat enligt den första formeln är 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
- Ta kvadratroten av detta nummer. Radien är 0,0092 meter.
- För att få DN eller innerdiameter multiplicerar du radien med två. Resultatet är 0,0184 meter, eller 18 millimeter. Som du lätt kan se är det nära det som erhålls med den första metoden, även om det inte exakt sammanfaller med det.
Energiförbrukning
Efter att ha fattat ett beslut om behovet av att köpa och beräkna volymen på en indirekt värmepanna måste du beräkna hur mycket varmt vatten som behövs för normal existens. Föreställ dig en familj på 4 personer och gör en genomsnittlig daglig analys under en vecka och en toppstudie (morgon på arbetsdagen) av varmvattenförbrukning.
- Veckovis analys
- För att tvätta disken behöver du cirka 5 liter varmt vatten per minut. Sköljtiden tas med i beräkningen, detta är cirka 5 minuter. Jag tvättar mina tallrikar två gånger om dagen, vi får 50 liter varmt vatten som används till köksredskap per dag. Vi multiplicerar med 350 dagar totalt 350 liter per vecka.
- Varje person badar 2-3 gånger i veckan och spenderar cirka 170 liter. 4 * 2,5 = 10 * 170 = 1700 liter på 7 dagar.
- Duscha ytterligare 4-5 gånger i 10 minuter med en flödeshastighet på cirka 12 l / min. 4,5 * 10 * 12 = 540 per familjemedlem, respektive för alla 2160 liter per vecka.
- Liten hygien (tvätta händer, skor, städa huset) - cirka 10 liter per person och dag kommer att uppgå till 280 liter för studietiden.
Totalt - 350 + 1700 + 2160 + 280 = 4490 liter per vecka. Låt oss lägga till gäster som kom in och bara om vi får ungefär 5000 liter per vecka. Men pannan räknas i timmar, du måste översätta till dess enheter. 5000/7/24 = 30 liter per timme varmt vatten är den genomsnittliga förbrukningen för en familj på 4 personer.
Baserat på våra siffror för förhållandet mellan temperatur och effekt får vi den genomsnittliga energiförbrukningen som krävs - 30 * 0,0375 = 1,125 kW / h.
Tryck
Låt oss börja med några allmänna anteckningar:
- Typiskt tryck i kallvattenförsörjningsledningen är från 2 till 4 atmosfärer (kgf / cm2)... Det beror på avståndet till närmaste pumpstation eller vattentorn, på terrängen, elnätets tillstånd, typen av ventiler på huvudvattenförsörjningen och ett antal andra faktorer.
- Det absoluta minimitrycket som gör att alla moderna VVS-apparater och hushållsapparater som använder vatten kan fungera är 3 meter... Instruktionen för Atmor momentana varmvattenberedare säger till exempel direkt att den nedre svarsgränsen för trycksensorn som inkluderar uppvärmning är 0,3 kgf / cm2.
Enhets trycksensor utlöses vid ett tryck på 3 meter.
Referens: vid atmosfärstryck motsvarar 10 meters huvud 1 kgf / cm2 övertryck.
I praktiken är det bättre att ha ett huvud på minst fem meter på en slutarmatur. En liten marginal kompenserar för outräknade förluster i anslutningar, avstängningsventiler och själva enheten.
Vi måste beräkna huvudfallet i en rörledning med känd längd och diameter. Om skillnaden i tryck som motsvarar trycket i huvudledningen och tryckfallet i vattenförsörjningssystemet är mer än 5 meter, kommer vårt vattenförsörjningssystem att fungera felfritt.Om det är mindre måste du antingen öka rörets diameter eller öppna den genom att pumpa (vars pris förresten klart kommer att överstiga kostnadstillväxten för rör på grund av en ökning av deras diameter med ett steg ).
Så hur utförs beräkningen av trycket i vattenförsörjningsnätet?
Här gäller formeln H = iL (1 + K), i vilken:
- H är det eftertraktade värdet på tryckfallet.
- jag är den så kallade hydrauliska lutningen på rörledningen.
- L är rörets längd.
- K är en koefficient som bestäms av vattenförsörjningssystemets funktionalitet.
Det enklaste sättet är att bestämma K.
Det är lika med:
- 0,3 för hushålls- och dricksändamål.
- 0,2 för industri- eller brandbekämpning.
- 0,15 för brand och produktion.
- 0,10 för en brandman.
På bilden finns ett brandvattenförsörjningssystem.
Det finns inga speciella svårigheter med att mäta rörledningens längd eller dess sektion; men begreppet hydraulisk förspänning kräver en separat diskussion.
Dess värde påverkas av följande faktorer:
- Råväggarnas ojämnhet, som i sin tur beror på material och ålder. Plast har en jämnare yta än stål eller gjutjärn; dessutom blir stålrör bevuxna med kalkavlagringar och rost över tiden.
- Rörets diameter. Det omvända förhållandet fungerar här: ju mindre det är, desto mer motstånd har rörledningen mot rörelsen av vatten i den.
- Flödeshastighet. Med ökningen ökar också motståndet.
För en tid sedan var det nödvändigt att dessutom ta hänsyn till hydraulförluster på ventiler; moderna fullborrade kulventiler skapar dock ungefär samma motstånd som ett rör och kan därför säkert ignoreras.
En öppen kulventil har nästan inget motstånd mot vattenflödet.
Att beräkna den hydrauliska lutningen på egen hand är mycket problematisk, men det är lyckligtvis inte nödvändigt: alla nödvändiga värden finns i de så kallade Shevelev-tabellerna.
För att ge läsaren en uppfattning om vad som står på spel presenterar vi ett litet fragment av ett av borden för ett plaströr med en diameter på 20 mm.
| Förbrukning, l / s | Flödeshastighet, 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 |
Vad är 1000i längst till höger i kolumnen i tabellen? Detta är bara det hydrauliska lutningsvärdet per 1000 linjära meter. För att få värdet av i för vår formel räcker det att dela det med 1000.
Låt oss beräkna tryckfallet i ett rör med en diameter på 20 mm med längden lika med 25 meter och en flödeshastighet på en och en halv meter per sekund.
- Vi letar efter motsvarande parametrar i tabellen. Enligt hennes data är 1000i för de beskrivna förhållandena 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Shevelevs bord har skrivits ut många gånger sedan den första publikationen.
- Ersätt alla värden i formeln. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 meter. Med ett tryck vid inloppet av vattenförsörjningen på 2,5 atmosfärer vid utloppet blir det 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, vilket är mer än tillfredsställande.
Anslutning av en indirekt värmepanna med återcirkulation
Rörledningarna för olika typer av indirekta värmepannor med återcirkulation görs enligt ritningen. När du väljer komponenter är det viktigt att ta hänsyn till funktionerna i ett hemvärmesystem.
För rörledning av vattenkretsen till pannan kan följande 3 installationssystem användas:
- Installation av trevägsventiler.
- Installation av en dubbel cirkulationspump.
- Reglering med hjälp av hydrauliska pilar.
Användningen av vätskerecirkulationssystem ökar värmessystemens prestanda avsevärt och genom att öka effektiviteten vid uppvärmning av vätska och rum från pannor.
Vid installation av indirekta lindningssystem med trevägsventiler bör man komma ihåg att denna metod är avsedd för tankar med ökad förskjutning. Vid utvecklingen av ett sådant system beräknas hur installationen av en tvåkrets typ av uppvärmning kommer att utföras.
Ansluta pannan till pannutrustningen
Övervakning av vattentemperaturinformation är mycket viktigt.I en situation där vattnet i pannans tankar har en inställd uppvärmningstemperatur mycket högre än i värmekretsen i värmesystemen själva, kan detta leda till felaktig användning av all utrustning.
Detta förhindrar övergång till uppvärmning av värmekretsarna. Det finns också alternativ för installation av indirekta värmepannor med två kretsar. Valet av önskat alternativ beror också på vattnet i vattenförsörjningssystemet. I en situation där vätskan i huvudkanalen har hög styvhet är det bättre att använda installationen av system med trevägsventiler, eftersom tvåkretssystem snabbt kan gå sönder på grund av blockeringar.
