Напор
Начнем с нескольких общих замечаний:
- Типичное давление в магистрали холодного водоснабжения составляет от 2 до 4 атмосфер (кгс/см2). Оно зависит от расстояния до ближайшей насосной станции или водонапорной башни, от рельефа местности, состояния магистрали, типа запорной арматуры на магистральном водопроводе и ряда прочих факторов.
- Абсолютный минимум напора, который позволяет работать всем современным сантехническим приборам и использующей воду бытовой технике – 3 метра. Инструкция к проточным водонагревателям Атмор, к примеру, прямо говорит, что нижний порог срабатывания включающего нагрев датчика давления равен 0,3 кгс/см2.
Датчик давления прибора срабатывает при напоре в 3 метра.
На практике на концевом сантехническом приборе лучше иметь минимальный напор в пять метров. Небольшой запас компенсирует неучтенные потери в подводках, запорной арматуре и самом приборе.
Определение водопотребления предприятия
В соответствии п.2.4 , приложения 3 и согласно задания, норму водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды на одного человека в смену принимаем qн.х-п
= 25 л/(см. чел) (приложение 3 ). Водопотребление в смену
Суточное водопотребление
Расход воды на душевые в смену
Количество душевых сеток
в сутки
Расход воды на производственные нужды в смену
(по заданию), в час
Суточное водопотребление на производственные нужды
Таким образом, расчетный суточный расход воды по предприятию составит
Суммарный расход воды за сутки по поселку и предприятию равен
Составляем таблицу суммарного водопотребления по часам суток (табл. 1.3).
Пояснение к табл. 1.3. В графе 1 приведены часовые промежутки от 0 до 24 ч. В графе 2 — расход воды поселком по часам суток в процентах от суточного водопотребления согласно приложению 1 при Кч= 1.45. В графе 3 — расход воды поселком на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток в м3 (например, с 10 до 11 ч. расходуется 5,8% от
).
В графе 4 — расход воды на хозяйственно-питьевые нужды общественного здания (в нашем примере — больница) по часам суток в процентах от суточного расхода. Распределение расходов воды по часам суток принято по приложению 1 для больницы.
В графе 5 — количество воды в м3, расходуемое больницей на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток (например, с 10 до 11ч. расходуется 6 % суточного расхода воды больней)
.
В графе 6 — расход на хозяйственно-питьевые нужды предприятия по часам смены в процентах от сменного расхода воды. Распределение расхода воды по часам смены принято по приложению 1 при Кч = 3.
В табл. 1.3 дано распределение расходов на хозяйственно-питьевые нужды предприятия для трехсменной работы. Для двухсменной работы в графе 6 с 0 до 1 ч записывается 12,5 % от Qсм, с 1 до 9 ч. — ноль и с 9 ч. записываются в %, как в табл. 1.3.
В графе 7 — количество воды в м3, расходуемое предприятием на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час смены (например, с 10 до 11 ч. расходуется 6,25 % сменного расхода предприятия)
.
В графе 8 — расход воды на работу душа, который учитывается в течение часа после работы каждой смены (например, первая смена заканчивается в 16 ч., душ работает с 16 до 17 ч.).
В графе 9 — расход воды на производственные нужды, равномерно распределен по часам смены (
, продолжительность смены 8 ч.)
.
В графе 10 — сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в м3, например, расходуется с 8 до 9 ч.
В графе 11, сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в процентах от суммарного суточного расхода, например, суммарный суточный расход воды 12762м3, а суммарный расход с 8 до 9 ч. — 769,62 м3/ч, что составляет
. При составлении таблицы необходимо для контроля суммировать числа стоящие в столбцах, например, сумма чисел в столбце 3 должна быть равна Q
и т.д.
Из табл. 1.3 видно, что по поселку и предприятию наибольшее водопотребление происходит с 8 до 9 ч., в это время на все нужды воды расходуется 749,62 м3/ч или
По предприятию расчетный расход
Расчетный расход общественного здания (больницы)
Собственно поселок расходует
Порядок проведения гидравлического расчета
Гидравлический расчет системы водоснабжения включает в себя следующие этапы:
- Определение количества точек водоразбора – для этого по типовому плану здания определяют количество умывальников, ванн, унитазов в здании.
- Составление схематического изображения (аксонометрической схемы) внутренней водопроводной сети – вручную или при помощи специального программного обеспечения составляется схема расположения стояков водоснабжения и подключаемых к ним сантехнических приборов. При этом для удобства дальнейшей работы каждый горячий и холодный водоснабжающий трубопровод отмечают различными цветами (красным и синим соответственно).
- Разбиение водопроводной сети на отдельные расчетные горизонтальные и вертикальные участки, состоящие из трубопроводов и водоразборных узлов. Границами каждого участка является запорная арматура и сантехнические приборы.
- Вычисление вероятности одновременного включения всех водоразборных узлов расчетного участка(P) – расчет значения данной величины производится по следующей формуле:
P=Q макс.вод ×U/Qприб.×N×3600;
где Q макс.вод –расход воды в часы с максимальным водопотреблением, л/ч на 1 жителя;
U – количество жителей, которых обеспечивают водой коммуникации и водоразборные узлы расчетного участка, чел;
Qприб. – нормативный расход через узел водоразбора в среднем составляющий 0,18 л/с;
N – количество входящих в расчетный участок узлов водоразбора (сантехнических приборов), шт;
3600 — коэффициент используемый для перевода литров в час в литры в секунду.
Определение максимального секундного расхода воды трубопроводом и водозаборными узлами расчетного участка по формуле:
Q макс.расх.вод= 5× Q в.приб×a; л/с
где Q в.приб – суммарный нормативный расход через узлы водоразбора участка;
a – величина безразмерная. Ее значение находят по специальным таблицам в СНиП 2.04.01-85.
- Подбор оптимального внутреннего диаметра трубопровода — подбирается с учетом рекомендаций по использованию и экономической целесообразности применения в данных условиях.
- Расчет скорости воды — вычисляют по специальным методическим пособиям, исходя из внутреннего диаметра выбранного трубопровода.
- Вычисление потерь напора (Нl) по формуле:
Нl= L×i×(1+Kl); м.вод.столба,
где L – длина расчетного участка, м;
i – удельные потери напора при трении воды о внутренние стенки трубопровода, измеряется данная величина в миллиметрах водяного столба/метр трубопровода;
Kl – поправочный коэффициент, при проектировании жилых многоквартирных домов и коттеджей его значение равно 0,3.
Для зданий имеющих 2 и более этажей гидравлический расчет требуемого напора(Hтр) водопроводного ввода в месте его подключения к наружному магистральному трубопроводу производится по следующей формуле:
Hтр=10+(n-1)×4,
где n – количество этажей;
4 -напор необходимый для поднятия воды для каждого этажа, расположенного выше первого, м.
Фактический требуемый напор в точке ввода (Нф) находят, суммируя расчетный напор ввода (Hтр) с потерями напора на расчетных участках (Нl):
Нф= Hтр+ Нl расч.уч.1+ Нl расч.уч.2+ Нl расч.уч.3+ Нl расч.уч.4+ Нl расч.уч.n
Результаты такого расчета записывают в сводную таблицу.
Варианты гидравлического расчета водопроводных сетей
В зависимости от целей различают два вида гидравлического расчета водопроводных сетей проектный и поверочный (наладочный).
Проектный
Данный вид гидравлического расчета производится при проектировании системы водоснабжения здания. С его помощью определяют вид трубопроводов для различных участков сети, скорость потока в них.
Кроме вычислений данный вид расчета включает в себя схематическое расположение элементов внутреннего водопровода узла ввода, подвальных коммуникаций, стояков, узлов водоразбора.
Поверочный
Основными целями данного вида гидравлического расчета является определение распределения потоков в системе водоснабжения, вычисление напора источников при заранее вычисленных внутренних диаметрах труб и отборах воды в узловых точках.
Результатами поверочного расчета являются:
- водопотребление и потери напора на всех участках системы водоснабжения,
- объем подачи воды от источника (магистрального водопровода, водонапорной башни или контррезервуара),
- пьезометрические напоры в различных точках водоразбора.
Все полученные в результате данного расчета значения используют для проектирования расположения точек водоразбора – сантехнических приборов – внутри проектируемого здания.
Скорость потока
Предположим, что наша задача – гидравлический расчет тупиковой водопроводной сети с известным пиковым расходом через нее. Нам нужно определить диаметр, который обеспечит приемлемую скорость движения потока через трубопровод (напомним, 0,7-1,5 м/с).
Большая скорость потока вызывает появление гидравлических шумов.
Формулы
Расход воды, скорость ее потока и размер трубопровода увязываются друг с другом следующей последовательностью формул:
S = π r ^2, где:
- S – площадь сечения трубы в квадратных метрах;
- π – число “пи”, принимаемой равным 3,1415;
- r – радиус внутреннего сечения в метрах.
Условный проход примерно соответствует внутреннему диаметру стальной трубы.
Q = VS, где:
- Q – расход воды (м3);
- V – скорость водяного потока (м/с) ;
- S – площадь сечения в квадратных метрах.
Пример
Давайте выполним гидравлический расчет пожарного водопровода для одной струи с расходом 2,5 л/с.
Как мы уже выяснили, в этом случае скорость водяного потока ограничена м/с.
- Пересчитываем расход в единицы СИ: 2,5 л/с = 0,0025 м3/с.
- Вычисляем по второй формуле минимальную площадь сечения. При скорости в 3 м/с она равна 0,0025/3=0,00083 м3.
- Рассчитываем радиус внутреннего сечения трубы: r^2 = 0,00083/3,1415 = 0,000264; r = 0,016 м.
- Внутренний диаметр трубопровода, таким образом, должен быть равен как минимум 0,016 х 2 = 0,032 м, или 32 миллиметра. Это соответствует параметрам стальной трубы ДУ32.
Пропускная способность первой и третьей труб различается вчетверо.
Что рассчитывается
Выполняется данная процедура в отношении нижеперечисленных рабочих параметров инженерной коммуникации.
- Расход жидкости на отдельных сегментах водопровода.
- Скорость потока рабочей среды в трубах.
- Оптимальный диаметр водопровода, который обеспечивает приемлемое падение напора.
Рассмотрим методику расчёта этих показателей подробно.
Расход воды
Данные по нормативному расходу воды отдельными сантехническими приборами указаны в приложении к СНиП 2.04.01-85. Этот документ регламентирует сооружение канализационных сетей и внутренних водопроводов. Ниже приведена часть соответствующей таблицы.
Таблица 1
Сантехнический прибор | Общий расход (ГВС и ХВС), литр/секунда | Расход ХВС, литр/секунда |
Унитаз с вентилем прямой подачи воды | 1,4 | 1,4 |
Унитаз с бачком для слива воды | 0,10 | 0,10 |
Душевая кабинка (смеситель) | 0,12 | 0,08 |
Ванна (смеситель) | 0,25 | 0,17 |
Мойка (смеситель) | 0,12 | 0,08 |
Умывальник (смеситель) | 0,12 | 0,08 |
Умывальник (водоразборный кран) | 0,10 | 0,10 |
Кран для полива | 0,3 | 0,3 |
Если предполагается использовать одновременно несколько приборов, расход суммируется. Так, в случае, когда работает душевая кабинка на первом этаже с одновременным использованием туалета на втором этаже, логично сложить объём расхода воды обоими потребителями – 0,12+0,10 = 0,22 литр/секунда.
Напор воды в будущем водопроводе зависит от правильности проводимых расчетов
Вполне понятно, что при пожаротушении количество струй от одного пожарного гидранта определяется площадью и типом здания. Для удобства ознакомления информация по этому вопросу тоже размещена в табличной форме.
Таблица 2
Тип здания | Требуемое количество струй при пожаротушении |
Администрации предприятий (объём до 25 000 кубометров) | 1 |
Общественные здания (объём до 25 000 кубометров, более 10 этажей) | 2 |
Общественные здания (объём до 25 000 кубометров, до 10 этажей) | 1 |
Здание управления (объём до 25 000 кубометров, 10 и больше этажей) | 2 |
Здание управления (от 6 до10 этажей) | 1 |
Жилое здание (от 16 до 25 этажей) | 2 |
Жилое здание (до 16 этажей) | 1 |
Расход воды
Нормативы расхода воды отдельными сантехническими приборами можно обнаружить в одном из приложений к СНиП 2.04.01-85, регламентирующему сооружение внутренних водопроводов и канализационных сетей. Приведем часть соответствующей таблицы.
Прибор | Расход ХВС, л/с | Общий расход (ХВС и ГВС), л/с |
Умывальник (водоразборный кран) | 0,10 | 0,10 |
Умывальник (смеситель) | 0,08 | 0,12 |
Мойка (смеситель) | 0,08 | 0,12 |
Ванна (смеситель) | 0,17 | 0,25 |
Душевая кабинка (смеситель) | 0,08 | 0,12 |
Унитаз со сливным бачком | 0,10 | 0,10 |
Унитаз с краном прямой подачи воды | 1,4 | 1,4 |
Кран для полива | 0,3 | 0,3 |
В случае предполагаемого одновременного использования нескольких сантехнических приборов расход суммируется. Так, если одновременно с использованием туалета на первом этаже предполагается работа душевой кабинки на втором – будет вполне логичным сложить расход воды через оба сантехнических прибора: 0,10+0,12=0,22 л/с.
При последовательном подключении приборов расход воды суммируется.
Особый случай
Для пожарных водопроводов действует норма расхода в 2,5 л/сна одну струю. При этом расчетное количество струй на один пожарный гидрант при пожаротушении вполне предсказуемо определяется типом здания и его площадью.
На фото – пожарный гидрант.
Параметры здания | Количество струй при тушении пожара |
Жилое здание в 12 – 16 этажей | 1 |
То же, при длине коридора более 10 метров | 2 |
Жилое здание в 16 – 25 этажей | 2 |
То же, при длине коридора более 10 метров | 3 |
Здания управления (6 – 10 этажей) | 1 |
То же, при объеме более 25 тыс. м3 | 2 |
Здания управления (10 и более этажей, объем до 25000 м3) | 2 |
То же, объем больше 25 тыс. м3 | 3 |
Общественные здания (до 10 этажей, объем 5 – 25 тыс. м3) | 1 |
То же, объем больше 25 тыс. м3 | 2 |
Общественные здания (более 10 этажей, объем до 25 тыс. м3) | 2 |
То же, объем больше 25 тыс. м3 | 3 |
Администрации предприятий (объем 5 – 25 тыс. м3) | 1 |
То же, объем более 25000 м3 | 2 |
Системы водоснабжения
Водоснабжение загородных домов бывает:
В первом варианте источником воды служит общая на весь поселок водопроводная сеть. Для подключения к ней частного дома необходимо обратиться в ресурсоснабжающую организацию и получить ТУ на подсоединение. Последующую врезку в централизованный трубопровод будут осуществлять монтажники этой компании, а разводку водопровода по жилому строению можно выполнить уже самостоятельно.
Варианты водоснабжения дома
При втором варианте вода в дом поступает из колодца, скважины или реки. Если такой водозабор делается на своем придомовом участке для себя, то получать разрешения и согласовывать что-либо с госорганами не потребуются. Однако все вопросы качества и соответствия поступающей в коттедж живительной влаги здесь ложатся на плечи собственника жилища.
Как рассчитать пропускную способность газовой трубы
Газ – это один из самых сложных материалов для транспортировки, в частности потому, что имеет свойство сжиматься и потому способен утекать через мельчайшие зазоры в трубах. К расчету пропускной способности газовых труб (как и к проектированию газовой системы в целом) предъявляют особые требования.
Формула расчета пропускной способности газовой трубы
Максимальная пропускная способность газопроводов определяется по формуле:
Qmax = 0.67 Ду2 * p
где p — равно рабочему давлению в системе газопровода + 0,10 мПа или абсолютному давлению газа;
Ду — условный проход трубы.
Существует сложная формула для расчета пропускной способности газовой трубы. При проведении предварительных расчетов, а также при расчетах бытового газопровода обычно не используется.
Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T
где z — коэффициент сжимаемости;
Т- температура перемещаемого газа, К;
Согласно этой формуле определяется прямая зависимость температуры перемещаемой среды от давления. Чем выше значение Т, тем больше газ расширяется и давит на стенки. Поэтому инженеры при расчетах крупных магистралей учитывают возможные погодные условия в местности, где проходит трубопровод. Если номинальное значение трубы DN будет меньше давления газа, образующегося при высоких температурах летом (например, при +38…+45 градусов Цельсия), тогда вероятно повреждение магистрали. Это влечет утечку ценного сырья, и создает вероятность взрыва участка трубы.
Таблица пропускных способностей газовых труб в зависимости от давления
Существует таблица расчетов пропускных способностей газопровода для часто применяемых диаметров и номинального рабочего давления труб. Для определения характеристики газовой магистрали нестандартных размеров и давления потребуются инженерные расчеты. Также на давление, скорость движения и объем газа влияет температура наружного воздуха.
Максимальная скорость (W) газа в таблице — 25 м/с, а z (коэффициент сжимаемости) равен 1. Температура (Т) равна 20 градусов по шкале Цельсия или 293 по шкале Кельвина.
Pраб.(МПа) | Пропускная способность трубопровода (м?/ч), при wгаза=25м/с;z=1;Т=20?С=293?К | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
DN 50 | DN 80 | DN 100 | DN 150 | DN 200 | DN 300 | DN 400 | DN 500 | |
0,3 | 670 | 1715 | 2680 | 6030 | 10720 | 24120 | 42880 | 67000 |
0,6 | 1170 | 3000 | 4690 | 10550 | 18760 | 42210 | 75040 | 117000 |
1,2 | 2175 | 5570 | 8710 | 19595 | 34840 | 78390 | 139360 | 217500 |
1,6 | 2845 | 7290 | 11390 | 25625 | 45560 | 102510 | 182240 | 284500 |
2,5 | 4355 | 11145 | 17420 | 39195 | 69680 | 156780 | 278720 | 435500 |
3,5 | 6030 | 15435 | 24120 | 54270 | 96480 | 217080 | 385920 | 603000 |
5,5 | 9380 | 24010 | 37520 | 84420 | 150080 | 337680 | 600320 | 938000 |
7,5 | 12730 | 32585 | 50920 | 114570 | 203680 | 458280 | 814720 | 1273000 |
10,0 | 16915 | 43305 | 67670 | 152255 | 270680 | 609030 | 108720 | 1691500 |
Цели выполнения гидравлического расчета водопроводных сетей
Основными целями гидравлического расчета системы водоснабжения здания являются:
- вычисление максимального расхода воды на отдельных участках системы водоснабжения,
- определение скорости перемещения воды в трубах,
- расчет внутреннего диаметра труб для монтажа различных участков водопроводной сети,
- вычисление потери напора воды при подаче ее из магистрального трубопровода на определенную высоту,
- определение мощности насосного оборудования и целесообразности его использования с учетом произведенных расчетов.
Выполняются расчеты на основании данных и методик СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».
Гидравлический расчёт трубопроводов систем отопления с помощью программ
Расчёт отопления частного дома – достаточно сложная процедура. Однако специальные программы её значительно упрощают. Сегодня доступен выбор нескольких онлайн сервисов такого типа. На выходе получаются следующие данные:
- требуемый диаметр трубопроводной линии;
- определённый вентиль, служащий для балансировки;
- размеры элементов отопления;
- значения датчиков перепадов давления;
- параметры контроля термостатических клапанов;
- числовые настройки регулирующих деталей.
Программа «Oventrop co» для выбора полипропиленовых труб. Перед её запуском необходимо определить искомые элементы оборудования и задать настройки. По окончании вычислений пользователь получает несколько вариантов реализации системы отопления. В них итерационно вносятся изменения.
Расчет теплосети позволяет правильно подобрать трубы и узнать расход теплоносителя
Данное программное обеспечение гидравлического расчёта позволяет выбрать трубные элементы магистрали нужного диаметра и определить расход теплоносителя. Оно – надёжный помощник при вычислении как однотрубной, так и двухтрубной конструкции. Удобство работы – вот одно из основных достоинств «Oventrop co». В комплект данной программы входят готовые блоки и каталоги материалов.
Программа «HERZ CO»: расчёт с учётом коллектора. Это программное обеспечение находится в свободном доступе. Оно позволяет производить расчёты вне зависимости от количества труб. «HERZ CO» помогает создавать проекты для ремонтируемых и новых зданий.
Программа тоже ориентирована на расчёт одно- и двухтрубных систем отопления. С её помощью учитывается действие термостатического вентиля, а также определяются потери давления в отопительных приборах и показатель сопротивления потоку теплоносителя.
Результаты расчётов выводятся в графическом и схематическом виде. В «HERZ CO» реализована функция справки. В программе имеется модуль, выполняющий функцию поиска и локализации ошибок. Пакет программ сдержит каталог данных о приборах для обогрева и об арматуре.
Программный продукт Instal-Therm HCR. С помощью данного программного обеспечения можно рассчитать радиаторы и обогрев поверхностей. В комплект его поставки входит модуль Tece, в котором содержатся подпрограммы для проектирования систем водоснабжения разных типов, сканирования чертежей и расчёта тепловых потерь. Программа оснащена различными каталогами, которые содержат арматуру, батареи, теплоизоляцию и разнообразные фитинги.
Протяженность трубопровода имеет важное значение для расчетов
Компьютерная программа «ТРАНЗИТ». Данный пакет программ позволяет осуществлять многовариантный гидравлический расчёт нефтепроводов, в которых имеются промежуточные нефтеперекачивающие станции (далее НПС). В качестве исходных данных выступают:
- абсолютная шероховатость труб, давление в конце магистрали и её протяжённость;
- упругость и кинематическая вязкость насыщенных паров нефти и её плотность;
- марка и число насосов, включаемых как на головной станции, так и на промежуточных НПС;
- раскладка труб по величине диаметра;
- профиль трубопровода.
Результат расчёта представлен в виде данных о характеристиках самотёчных участков магистрали и о расходе перекачки. Помимо того, пользователю выдаётся таблица, отображающая величину давления до и после любой из НПС.
В заключение необходимо сказать, что выше были приведены самые простые методики расчётов. Профессионалы используют куда более сложные схемы.
Диаметральные размеры труб водоснабжения частного дома
Выбирая диаметр труб для монтирования водопровода в частном доме, рекомендуется учитывать следующие характеристики:
- силу водяного напора. Когда он слаб, диаметр труб должен превышать стандартный. Слабость напора+узенькие трубы= слабая струя из кранов;
- общая длина водопроводной системы;
- сколько в доме водоразборных точек: диаметр труб находится в прямой зависимости от их количества;
- то же самое относится к поворотным точкам трубопровода — вообще любая из них немного способствует понижению давления. У вас там «Критский лабиринт»? Значит, диаметр — на любом отрезке трубопровода — водопроводной трубы для частного дома должен быть с некоторым запасом.
Следует учесть также температуру воды — трубы для ХВС и ГВС можно приобрести одинаковые по диаметру, но вот стенки «горячих» непременно должны быть толще.
Как длина водопровода влияет на диаметр труб
Общее правило: чем длинней, тем больше! Итак, как грамотно выбрать диаметр трубы для домашнего водопровода, не вдаваясь в головоломные вычисления? В большинстве случаев оправдывают себя стандартные рекомендации:
- короткий трубопровод меньше 10 м — 20 мм;
- меньше 30 м — минимум 25 мм;
- если трубопровод длинный — больше 30 м — оптимальным решением будет 32 мм.
Какой длины нужны сами отрезки труб для монтирования? Обычно она составляет от 4 до 15 м, смотря какая у вас схема прокладки.
Почему диаметр труб определяет пропускную способность водопровода
Здесь все просто: чем более узка труба, тем меньше жидкости в ней прогоняется за некий временной промежуток. Примеры:
- 25-миллиметровые прогоняют через себя до 30 л/мин;
- 32-миллиметровые — до 50 л/мин.
Учтите также пропускную способность кранов: стандартный в ванной комнате или кухонный способен прогнать не более 5 л/мин. Следовательно, величина диаметра прямо зависит от расхода воды.
Утрата напора
Формулы
Инструкция по расчету утраты напора на участке известной длины достаточно несложна, но подразумевает знание изрядного количества переменных. К счастью, при жажде их возможно отыскать в справочниках.
Формула имеет форму H = iL(1+K).
В ней:
H – искомое значение утраты напора в метрах.
- i – гидравлический уклон трубопровода.
- L – его протяженность в метрах.
- K – коэффициент, зависящий от назначения сети.
Кое-какие элементы формулы очевидно требуют комментариев.
Несложнее всего с коэффициентом К. Его значения заложены в уже упоминавшийся нами СНиП за номером 2.04.01-85:
Назначение водопровода | Значение коэффициента |
Хозяйственно-питьевой | 0,3 |
Производственный, хозяйственно-противопожарный | 0,2 |
Производственно-противопожарный | 0,15 |
Противопожарный | 0,1 |
А вот с понятием гидравлического уклона намного сложнее. Он отражает то сопротивление, которое труба оказывает перемещению воды.
Гидравлический уклон зависит от трех параметров:
- Скорости потока. Чем она выше, тем больше гидравлическое сопротивление трубопровода.
- Диаметра трубы. Тут зависимость обратная: уменьшение сечения ведет к росту гидравлического сопротивления.
- Шероховатости стенок. Она, со своей стороны, зависит от материала трубы (сталь владеет менее ровной поверхностью если сравнивать с полипропиленом либо ПНД) и, в некоторых случаях, от возраста трубы (известковые отложения и ржавчина увеличивают шероховатость).
К счастью, проблему определения гидравлического уклона всецело решает таблица гидравлического расчета водопроводных труб (таблица Шевелева). В ней приводятся значения для различных материалов, скоростей и диаметров потока; помимо этого, таблица содержит коэффициенты поправок для ветхих труб.
Размер таблиц Шевелева делает неосуществимой их публикацию полностью; но для ознакомления мы приведем маленькую выдержку из них.
Вот справочные данные для пластиковой трубы диаметром 16 мм.
Расход в литрах в секунду | Скорость в метрах в секунду | 1000i (гидравлический уклон для протяженности в 1000 метров) |
0,08 | 0,71 | 84 |
0,09 | 0,8 | 103,5 |
0,1 | 0,88 | 124,7 |
0,13 | 1,15 | 198,7 |
0,14 | 1,24 | 226,6 |
0,15 | 1,33 | 256,1 |
0,16 | 1,41 | 287,2 |
0,17 | 1,50 | 319,8 |
При расчете падения напора необходимо учитывать, что большинство сантехнических устройств для обычной работы требует определенного избыточного давления. В СНиП тридцатилетней давности приводятся данные для устаревшей сантехники; более современные образцы бытовой и санитарной техники требуют для обычной работы избыточного давления, равного как минимум 0,3 кгс/см (3 метра напора).
Примеры
Давайте приведем пример гидравлического расчета водопровода, выполненного своими руками.
Предположим, что нам необходимо вычислить утрату напора в домашнем пластиковом водопроводе диаметром 15 мм при его длине в 28 метров и максимально допустимой скорости потока воды, равной 1,5 м/с.
- Гидравлический уклон для длины в 1000 метров будет равным 319,8. Потому, что в формуле расчета падения напора употребляется i, а не 1000i, это значение направляться поделить на 1000: 319,8 / 1000 = 0,3198.
- Коэффициент К для хозяйственно-питьевого водопровода будет равным 0,3.
- Формула в целом купит вид H = 0,3198 х 28 х (1 + 0,3) = 11,64 метра.
Так, избыточное давление в 0,5 атмосферы на концевом сантехническом приборе мы будем иметь при давлении в магистральном водопроводе в 0,5+1,164=1,6 кгс/см2. Условие в полной мере выполнимо: давление в магистрали в большинстве случаев не ниже 2,5 – 3 атмосфер.
А сейчас давайте выполним обратный расчет: определим минимальный диаметр пластикового трубопровода, снабжающего приемлемое давление на концевом смесителе для следующих условий:
- Давление в автостраде образовывает 2,5 атмосферы.
- Протяженность водопровода до концевого смесителя равна 144 метрам.
- Переходы диаметра отсутствуют: целый внутренний водопровод будет монтироваться одним размером.
- Пиковый расход воды образовывает 0,2 литра в секунду.
Итак, приступим.
- Допустимая утрата давления образовывает 2,5-0,5=2 атмосферы, что соответствует напору в 20 метров.
- Коэффициент К и в этом случае равен 0,3.
- Формула, так, будет иметь вид 20=iх144х(1+0,3). Несложный расчет даст значение i в 0,106. 1000i, соответственно, будет равным 106.
- Следующий этап – поиск в таблице Шевелева диаметра, соответствующего 1000i = 106 при искомом расходе. Ближайшее значение – 108,1 – соответствует диаметру полимерной трубы в 20 мм.
2.1. Определение расчётных расходов воды
Гидравлический расчёт должен производиться по максимальному секундному расходу водыq, который определяется по формуле, л/с:
q = 5qo· α , (2)
гдеqo– секундный расход воды прибором. Если определяется расход по холодной воде,qoсчитатьqoc.При определении общих расходов холодной и горячей воды (на участке ввода водопровода и счётчика воды)qoсчитатьqotot . Величиныqocиqototвыбирают из приложения 1. Если по расчётному участку проходит расход для разных приборов, значениеqocилиqototпринимается для прибора с максимальным значением по приложению 2;
α – величина, определяемая в зависимости от произведенияN · P
α = f (N· P),(3)
где N —количество приборов, обслуживаемое данным расчётным участком. На участке счётчика воды и ввода водопроводаNпринимают равным общему количеству приборов в здании;
P— вероятность действия приборов:
qhr,u · U
P = —————— ,(4)
3600·qo · N
где qhr,u— норма расхода воды потребителем в час наибольшего водопотребления. Если определяется вероятность действия приборов только для холодного водопотребления (Pc ), тоqhr,uнеобходимо считатьqhr,uc , аqoсчитатьqoc . При определении вероятности действия приборов на участке ввода водопровода и водомерного узла, где поступает общий расход и на холодное и на горячее водоснабжение,qhr,uпринимаютqhr,utot , аqo — qotot(по приложению 2);
U– общее количество потребителей в здании принимается условно, исходя из размеров квартир. При преобладании 1-2 комнатных квартир принимают 3 или 4 предполагаемых потребителя (человека), при 2 – 3 комнатных квартирах принимают 4 потребителя на каждую квартиру и при 3 – 4 комнатных квартирах – 5 человек.
Очень важным является то, что при расчёте различных участков сети холодного водопровода вероятность действия приборов принимают постоянной, равной вероятности, определяемой для общего количества потребителей Uи общего количества приборовN, т.е. не зависящей от отношенияUNна различных расчётных участках сети.