Проектування систем холодного та гарячого водопостачання

1. Трубопроводи холодного та гарячого водопостачання

Трубопроводи гарячого та холодного водопостачання AQUAPEX призначені пристрої для сучасних систем водопроводу, які відрізняються високими естетичними властивостями (труби водопостачання прокладаються приховано), мінімальною кількістю стояків (у житлових будинках, як правило, влаштовують один або два стояки на кожну секцію або сходи) ), а також можливістю встановлення лічильників на вводах до квартир.

У цьому розділі наведено основні формули для розрахунку втрат тиску, швидкості течії, а також основні залежності та дані для визначення розрахункової течії води в трубопроводі згідно з польським стандартом PN-92/B-01706.

2. Втрати тиску в трубопроводах

Існують два основні види втрат тиску: втрати на тертя по довжині трубопроводу та втрати на місцеві опори.

Втрати на тертя за довжиною виникають внаслідок тертя частинок рідини об стінки трубопроводу. Найбільший вплив на величину цих втрат має коефіцієнт відносної шорсткості трубопроводу і швидкість течії рідини. Чим менший коефіцієнт відносної шорсткості, тобто. що більш гладкою є труба, то втрати тиску будуть меншими. Для труби AQUAPEX коефіцієнт відносної шорсткості k=0,007.

λ – коефіцієнт лінійного опору, який визначається на підставі відносної шорсткості «k» та відповідних графіків або формул,

l – довжина трубопроводу [м],

d – щільність рідини [кг/м3],

w – швидкість течії [м/с],

d – внутрішній діаметр труби [м].

На практиці лінійний опір визначається на підставі відповідних номограм або за допомогою комп'ютерних програм.

Місцеві втрати виникають внаслідок зміни напряму течії рідини, а також внаслідок протікання рідини через елементи, що дросселюють, наприклад: дросельні шайби, клапани, дифузори, фільтри, водоміри тощо.

ρ – щільність рідини [кг/м3],

w – швидкість течії [м/с].

Зауваження щодо розрахунку перепадів тиску:

Перепад тиску для фасонних деталей еквівалентний втрат тиску за довжиною 0,5 м трубопроводу.

Повсюдно прийнятим є принцип вимірювання трубопроводів таким чином, щоб величина перепаду тиску знаходилася в діапазоні 1-10 кПа/м.

Швидкість перебігу рідини в трубопроводах можна виразити як співвідношення потоку об'ємом V[м3/с] до поля поверхні поперечного перерізу трубопроводу A[м2].

Знаючи внутрішній діаметр труби d, це співвідношення можна представити у вигляді:

у підключеннях від стояків до пунктів розбирання у стояках 1,5 м/с

у розподільних водопроводах 1,0 м/с

у гілках 1,0 м/с

У трубах AQUAPEX швидкості течії можуть бути вищими і становити до 2,5 м/с у стояках, а також до 1,8 м/с у гілках.

Швидкість перебігу питної води безпосередньо впливає на:

Ступінь ерозії труби (не має місця в трубах AQUAPEX)

рівень шуму

гідравлічні удари

величину перепаду тиску води в системах

Для труб AQUAPEX високі швидкості течії не є проблемою, оскільки відсутня проблема ерозії та шуму. Тести показали, що гідравлічні удари в трубах AQUAPEX становлять 1/3 значень, які отримують у сталевих трубопроводах.

3. Система місцевого розподілу

Систему водопостачання AQUAPEX дозволяється монтувати трьома способами, які відрізняються один від одного варіантами підключення санітарних приладів:

трійникове променеве компонування

колекторне компонування

ТРІЙНИКОВА ПРОМІНОВА КОМПОНІВКА

Трійникова променева компоновка найчастіше зустрічається і застосовується як у житловому, так і в промисловому будівництві. Прокладання здійснюється у підлозі з використанням редукційних трійників та трубопроводів різного перерізу.

Особливості трійникового компонування:

невелика протяжність трубопроводів (порівняно з колекторним та послідовним компонуванням);

легкість монтажу під час ремонтів та реконструкції старих трубопроводіввод – при демонтажі старих трубопроводів нові труби встановлюються на їх місце;

великі перепади тиску та коливання температур;

важкодоступні приєднання в стінах та підлогах;

велика кількість точок з'єднання;

Складніші проектні роботи — необхідно виконувати розрахунки для діаметрів, що змінюються.

КОЛЕКТОРНА КОМПОНІВКА

Коллекторна система є такою системою, в якій усі прилади споживання води запитані одним розподільником холодної води та одним розподільником гарячої води.

Така система може повністю виконуватися з водопровідної труби 16×2,2 мм, що дозволяє використовувати для виконання розведення фасонні елементи з однаковим діаметром приєднання.

Коллекторне компонування відрізняється меншою кількістю точок приєднання, оскільки підключення труб для водопостачання виконуються тільки при розподільниках та в місцях розбирання води. За рахунок зменшення кількості приєднань значно підвищується надійність водопровідної системи.

Полегшується підведення води до точок водорозбору, що дозволяє скоротити трудомісткість та тривалість монтажних робіт.

За наявності кількох водорозбірних точок зменшуються коливання температури та перепади тиску.

Коллекторне компонування дозволяє розміщувати в колекторних шафах запірні клапани та водоміри, а також використовувати значно більшу кількість труб 16×2,2 мм у порівнянні з іншими системами.

Розрахунок трубопроводу циркуляції гарячої води

Проектуванню циркуляційних трубопроводів слід приділяти особливу увагу, оскільки за їх відсутності трубопроводи для подачі гарячої води не в змозі правильно функціонувати. При неправильному підборі діаметра циркуляційного трубопроводу в точках водорозбору буде періодично відсутня гаряча вода і виникне необхідність спускати воду до отримання необхідної температури, що призведе до втрат енергії та води.

Існує багато методів розрахунку та підбору циркуляційних трубопроводів, що мають різний рівень складності. З метою проведення розрахунків для житлового будівництва представлений менш точний, але абсолютно достатній метод. Витрата води в циркуляційних трубопроводах залежить від втрати тепла у розподільчих трубопроводах. Розраховується за такою формулою:

де:

Qc – втрати тепла у розподільчих установках [кВт], можна визначити за графіком тепловипромінювання при відомій різниці температур та діаметрі трубопроводу tp – допустимий перепад температури гарячої господарської води від джерела тепла до найбільш віддаленої водорозбірної точки [K]; tp = 5-10 K

cw – питома теплоємність води [кДж/кг·K]

Для спрощення розрахунків циркуляційних трубопроводів потужність течії води в цих трубах можна прийняти у розмірі 30% розрахункового максимального розподілу гарячої води, визначеного для суми точок водорозбору, що мають місце на розрахунковому відрізку циркуляційного обігу:

де:

Gs – витрата води у циркуляційному трубопроводі [кг/год]

Gmax.c.w.u. – максимальна розрахункова витрата води у трубопроводі гарячої господарської води [кг/год]

У практиці приймається, що циркуляційний трубопровід на 2 діаметри менше, ніж живильний. Для обмеження втрат тепла та непотрібного нагнітання опалювальної води в установку на циркуляційному трубопроводі монтується термостатичний клапан. Цей клапан закривається, коли вода в циркуляційній трубі досягає заданої температури.

Клапан дозволяє керувати витратою води залежно від її температури і призначений для гідравлічного врівноважування системи. Завдяки застосуванню таких клапанів установка не потребує трудомісткого підбору та перерахунку циркуляційних трубопроводів.

4. Теплоізоляція трубопроводів

Теплоізоляцію трубопроводів виконують для зниження втрат тепла (труби для водопостачання, гарячого та холодного, труби для опалення), а також запобігання нагріву трубопроводів (кліматизаційні та холодильні системи) та випадання конденсату на трубопроводах холодильних, кліматичних систем або холодного водопостачання.

>

Для виконання розрахунків тепловтрат та підбору товщини ізоляції слід скористатися стандартом PN_85/B_02421. У цьому стандарті наведено всі основні формули для розрахунків та критерії підбору товщини ізоляції. Величина тепловтрат після ізоляції не повинна перевищувати величину, вказану в таблиці.

DN трубопроводу (мм)	Максимальна розрахункова температура агента (°С)
	110	90	70	50
20	26	20	16	10
25	29	23	18	11
32	30	26	20	13
40	32	28	22	14
50	36	31	24	15
65	40	34	26	16
80	42	36	29	17
100	47	39	33	19

Таблиця 1. Максимальні допустимі значення поодиноких втрат тепла q [Вт/м] згідно PN_85/B_02421

Для розрахунку товщини ізоляції можна скористатися програмами розрахунків, що надаються виробниками ізоляції.

Для попереднього підбору товщини ізоляції та визначення вартості матеріалу можна скористатися стандартом DIN 1988, в якому зазначено товщину ізоляції залежно від місця прокладання трубопроводів.

Товщина ізоляційного шару для трубопроводів холодної води, виконаних з PEX, що захищає від нагрівання та розширення, вказана для ізоляційного матеріалу з коефіцієнтом теплопровідності рівним 0,04 [Вт/мК].

Місце прокладки трубопроводу	Товщина ізоляції, (мм)
Лежа труба, що лежить у не опалювальному приміщенні	4
Ледна труба в опалювальному приміщенні	9
Труба, що проходить у каналі, що не має теплопроводу	4
Труба, що проходить в каналі поряд із трубопроводами з гарячої води	13
Труба, що проходить у штробі, трубопровідний стояк	4
Труба, що проходить у бетонній підлозі	4

Також читайте матеріал: тепла підлога київ купити

Таблиця 2. Товщина ізоляції на трубах РЕХ для холодної води

Для забезпечення відповідного теплового захисту труб із зшитого поліетилену в системах гарячого водопостачання, товщину ізоляції слід підбирати відповідно до наведеної нижче таблиці. Дані наведені для ізолюючого матеріалу з коефіцієнтом теплопровідності 0,037 [Вт/мK], товщина підібрана таким чином, щоб не перевищити максимального значення.

Діаметр труби х товщ. стінки (мм)	16х2,2	20х2,8	25х3,5	32х4,4	40х5,5	50х6,9	63х8,7	75х6,9	90х8,2	110х10,0
Для tcz=50°C i tot=5°C	13	13	13	20	20	25	25	30	30	30
Для tcz=50°C i tot=20°C	6	9	9	9	13	13	20	25	25	30
Для tcz=905°C i tot=5°C	13	20	20	20	20	25	30	30	35	40

tcz – температура агента, tot – температура навколишнього середовища

Таблиця 3. Товщина ізоляції на трубах РЕХ для гарячої води

Значення товщини ізоляції визначено для труби AQUAPEX, з коефіцієнтом теплопровідності 0,35 Вт/мK.