L'argomento di questo articolo è il calcolo delle reti di approvvigionamento idrico in una casa privata. Poiché un tipico schema di approvvigionamento idrico di un piccolo cottage non è molto complesso, non dobbiamo entrare nella giungla di formule complesse; tuttavia, il lettore dovrà assimilare una certa quantità di teoria.
Frammento del sistema di approvvigionamento idrico di una casa privata. Come qualsiasi altro sistema di ingegneria, anche questo necessita di calcoli preliminari.
Caratteristiche del cablaggio del cottage
Qual è, infatti, il sistema di approvvigionamento idrico in una casa privata che in un condominio (oltre al numero totale di impianti idraulici ovviamente)?
Ci sono due differenze fondamentali:
- Con l'acqua calda, di norma, non è necessario fornire una circolazione costante attraverso alzate e portasciugamani riscaldati.
In presenza di inserti di circolazione, il calcolo della rete di approvvigionamento di acqua calda diventa notevolmente più complicato: i tubi devono attraversare se stessi non solo l'acqua smontata dai residenti, ma anche le masse d'acqua in continua circolazione.
Nel nostro caso, la distanza dagli impianti idraulici alla caldaia, alla colonna o al raccordo alla linea è abbastanza piccola da ignorare la velocità di erogazione dell'acqua calda al rubinetto.
Importante: per coloro che non si sono imbattuti negli schemi di circolazione dell'acqua calda sanitaria, nei moderni condomini le colonne montanti dell'acqua calda sono collegate a coppie. A causa della differenza di pressione nei collegamenti creati dalla rondella di tenuta, l'acqua viene fatta circolare continuamente attraverso i riser. Ciò garantisce una rapida fornitura di acqua calda ai miscelatori e il riscaldamento durante tutto l'anno degli scaldasalviette nei bagni.
Lo scaldasalviette viene riscaldato mediante circolazione continua attraverso le colonne montanti dell'acqua calda.
- Il sistema di approvvigionamento idrico in una casa privata è diviso secondo uno schema senza uscita, che implica un carico costante su alcune sezioni del cablaggio. Per confronto, il calcolo della rete ad anello di approvvigionamento idrico (che consente di alimentare ciascuna sezione dell'impianto di approvvigionamento idrico da due o più sorgenti) deve essere eseguito separatamente per ciascuno dei possibili schemi di collegamento.
Calcolo del carico termico sulla fornitura di acqua calda. Dati iniziali
Questo calcolo è stato effettuato per determinare il carico termico effettivo per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda di locali non residenziali.
| Cliente | Salone di bellezza |
| Indirizzo dell'oggetto | Mosca |
| Contratto di fornitura di calore | c'è |
| Numero di piani dell'edificio | una storia |
| Piano su cui si trovano locali censiti | 1 ° piano |
| Altezza del pavimento | 2,56 mt. |
| Sistema di riscaldamento | – |
| Tipo di riempimento | – |
| Grafico della temperatura | – |
| Grafico della temperatura stimata per i piani su cui si trovano i locali | – |
| ACS | centralizzato |
| Progettazione della temperatura dell'aria interna | – |
| Il tecnico presentato documentazione | 1. Una copia del contratto di fornitura di calore. 2. Una copia delle planimetrie. 3. Una copia di un estratto del passaporto tecnico dell'ITV per l'edificio. 4. Una copia della spiegazione delle premesse. 5. Una copia del certificato ITV sulle condizioni dell'edificio/camera. 6. Certificato del numero del personale. |
Cosa ne pensiamo
Dobbiamo:
- Stimare il consumo di acqua al picco di consumo.
- Calcolare la sezione trasversale del tubo dell'acqua che può fornire questa portata ad una portata accettabile.
Nota: la portata massima dell'acqua alla quale non genera rumore idraulico è di circa 1,5 m/s.
- Calcola la prevalenza alla fixture finale. Se è inaccettabilmente basso, vale la pena considerare l'aumento del diametro della tubazione o l'installazione di una pompa intermedia.
È improbabile che la bassa pressione sul miscelatore finale piaccia al proprietario.
I compiti sono formulati. Iniziamo.
Consumo
Può essere approssimativamente stimato dai tassi di consumo per i singoli impianti idraulici. I dati, se lo si desidera, possono essere facilmente trovati in uno degli allegati a SNiP 2.04.01-85; per comodità del lettore, ne riportiamo un estratto.
| Tipo di dispositivo | Consumo acqua fredda, l/s | Consumo totale di acqua calda e fredda, l/s |
| Rubinetto per irrigazione | 0,3 | 0,3 |
| WC con rubinetto | 1,4 | 1,4 |
| WC con cisterna | 0,10 | 0,10 |
| Vano doccia | 0,08 | 0,12 |
| Bagno | 0,17 | 0,25 |
| Lavaggio | 0,08 | 0,12 |
| Lavabo | 0,08 | 0,12 |
Nei condomini, quando si calcola il consumo, viene utilizzato il coefficiente di probabilità dell'uso simultaneo dei dispositivi. Ci basta fare semplicemente una somma dei consumi di acqua tramite dispositivi utilizzabili contemporaneamente. Diciamo che un lavandino, un box doccia e un water daranno una portata totale di 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Si riassume il consumo di acqua attraverso dispositivi in grado di funzionare contemporaneamente.
Tempo di riscaldamento della caldaia
Circuito di riscaldamento della caldaia.
La temperatura dell'acqua calda in caldaia può essere regolata dal pannello di controllo nell'intervallo 30-80 ° C. Ma, come accennato in precedenza, non dovresti impostare la temperatura sopra i 65 ° C per eliminare il rischio di ustioni. Per ottenere la temperatura ottimale per fare il bagno o lavare i piatti, è necessario mescolare l'acqua della caldaia con acqua fredda, la cui temperatura media varia rispettivamente da 15 ° C in inverno e in estate. In media, uno scaldabagno riscalda 100 litri a 60°C per circa 5 ore. Allo stesso tempo, se miscelato con acqua fredda, si ottengono 185-250 litri di liquido a una temperatura confortevole in estate e 160-215 litri - in inverno. Naturalmente, i valori reali differiscono dai calcoli, poiché al diminuire dell'acqua calda, viene aggiunta acqua fredda al serbatoio della caldaia, il che significa che la temperatura totale dell'acqua diminuisce.
Sezione trasversale
Il calcolo della sezione trasversale di un tubo di alimentazione dell'acqua può essere eseguito in due modi:
- Selezione secondo la tabella dei valori.
- Calcolato in base alla portata massima consentita.
Selezione per tabella
In realtà, la tabella non richiede commenti.
| Diametro nominale del tubo, mm | Consumo, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
Ad esempio, per una portata di 0,34 l/s è sufficiente un tubo DU15.
Nota: DN (alesaggio nominale) è approssimativamente uguale al diametro interno del tubo dell'acqua e del gas. Per i tubi in polimero contrassegnati con un diametro esterno, quello interno differisce da esso di circa un gradino: diciamo, un tubo in polipropilene di 40 mm ha un diametro interno di circa 32 mm.
Il foro nominale è approssimativamente uguale al diametro interno.
Calcolo della portata
Il calcolo del diametro del sistema di approvvigionamento idrico in base alla portata dell'acqua che lo attraversa può essere eseguito utilizzando due semplici formule:
- Formule per calcolare l'area di una sezione lungo il suo raggio.
- Formule per il calcolo della portata attraverso una sezione nota ad una portata nota.
La prima formula è S = π r ^ 2. Dentro:
- S è l'area della sezione trasversale richiesta.
- è pi greco (circa 3,1415).
- r è il raggio della sezione (metà del DN o diametro interno del tubo).
La seconda formula assomiglia a Q = VS, dove:
- Q - consumo;
- V è la portata;
- S - area della sezione trasversale.
Per comodità di calcolo, tutti i valori vengono convertiti in SI: metri, metri quadrati, metri al secondo e metri cubi al secondo.
unità SI.
Calcoliamo con le nostre mani la DU minima del tubo per i seguenti dati di input:
- Il flusso che lo attraversa è lo stesso 0,34 litri al secondo.
- La velocità del flusso utilizzata nei calcoli è il massimo consentito 1,5 m / s.
Iniziamo.
- La portata in valori SI sarà pari a 0,00034 m3/s.
- L'area della sezione secondo la seconda formula deve essere almeno 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
- Il quadrato del raggio secondo la prima formula è 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
- Prendi la radice quadrata di questo numero. Il raggio è 0,0092 metri.
- Per ottenere DN o diametro interno, moltiplica il raggio per due. Il risultato è 0,0184 metri o 18 millimetri. Come puoi facilmente vedere, è vicino a quello ottenuto con il primo metodo, sebbene non coincida esattamente con esso.
Dispositivo e principio di funzionamento
Le caldaie a riscaldamento indiretto sono dispositivi che accumulano acqua calda da un dispositivo di riscaldamento esterno. Tale apparecchiatura non ha un elemento riscaldante nel suo design.
La caratteristica principale del dispositivo è la presenza di uno scambiatore di calore, attraverso i tubi di cui circola un refrigerante, riscaldato a una certa temperatura dalla caldaia. Di solito è realizzato sotto forma di una bobina per aumentare la superficie di dissipazione del calore.
Il serbatoio per questi dispositivi è realizzato in due strati, all'interno dei quali è presente un isolamento termico che svolge diverse funzioni:
- Riduzione delle perdite di calore,
- Proteggere le persone dalle ustioni,
- Migliorare le caratteristiche di resistenza delle attrezzature.
Il controllo della temperatura è assicurato da un termostato integrato e una valvola di sicurezza protegge il dispositivo dalle cadute di pressione. La maggior parte dei modelli di questa apparecchiatura è dotata di un anodo di magnesio, che protegge la superficie interna dall'aspetto e dall'azione della corrosione.
Spesso i produttori di apparecchiature di riscaldamento sviluppano e producono una serie di dispositivi che interagiscono idealmente in caldaia-caldaia in tandem. Ma esistono anche apparecchiature universali per il riscaldamento dell'acqua adatte alla maggior parte dei tipi di caldaie.
Pressione
Cominciamo con alcune note generali:
- La pressione tipica nella linea di alimentazione dell'acqua fredda è da 2 a 4 atmosfere (kgf / cm2)... Dipende dalla distanza dalla stazione di pompaggio o dalla torre dell'acqua più vicina, dal terreno, dallo stato della rete, dal tipo di valvole sulla rete idrica principale e da una serie di altri fattori.
- La pressione minima assoluta che consente a tutti i moderni impianti idraulici ed elettrodomestici che utilizzano l'acqua di funzionare è di 3 metri... Le istruzioni per gli scaldacqua istantanei Atmor, ad esempio, dicono direttamente che la soglia di risposta inferiore del sensore di pressione che include il riscaldamento è 0,3 kgf / cm2.
Il sensore di pressione del dispositivo viene attivato a una pressione di 3 metri.
Riferimento: alla pressione atmosferica, 10 metri di prevalenza corrispondono a 1 kgf / cm2 di sovrapressione.
In pratica, su un apparecchio di estremità, è meglio avere una prevalenza minima di cinque metri. Un piccolo margine compensa le perdite non contabilizzate nelle connessioni, nelle valvole di intercettazione e nel dispositivo stesso.
Dobbiamo calcolare la caduta di prevalenza in una tubazione di lunghezza e diametro noti. Se la differenza di pressione corrispondente alla pressione nella linea principale e la caduta di pressione nel sistema di approvvigionamento idrico è superiore a 5 metri, il nostro sistema di approvvigionamento idrico funzionerà perfettamente. Se è inferiore, è necessario aumentare il diametro del tubo o aprirlo pompando (il cui prezzo, a proposito, supererà chiaramente l'aumento dei costi per i tubi a causa di un aumento del loro diametro di un passo ).
Allora come viene effettuato il calcolo della pressione nella rete di approvvigionamento idrico?
Qui vale la formula H = iL (1 + K), in cui:
- H è il valore ambito della caduta di pressione.
- i è la cosiddetta pendenza idraulica del gasdotto.
- L è la lunghezza del tubo.
- K è un coefficiente determinato dalla funzionalità del sistema di approvvigionamento idrico.
Il modo più semplice è determinare il K.
È uguale a:
- 0,3 per uso domestico e per bere.
- 0,2 per uso industriale o antincendio.
- 0,15 per fuoco e produzione.
- 0,10 per un vigile del fuoco.
Nella foto c'è un sistema di approvvigionamento idrico antincendio.
Non ci sono particolari difficoltà con la misurazione della lunghezza della condotta o della sua sezione; ma il concetto di polarizzazione idraulica richiede una discussione separata.
Il suo valore è influenzato dai seguenti fattori:
- La rugosità delle pareti del tubo, che a sua volta dipende dal materiale e dall'età. Le materie plastiche hanno una superficie più liscia dell'acciaio o della ghisa; inoltre, i tubi di acciaio nel tempo diventano ricoperti di calcare e ruggine.
- Diametro del tubo. La relazione inversa opera qui: più è piccola, maggiore è la resistenza della tubazione al movimento dell'acqua in essa.
- Portata. Con il suo aumento, aumenta anche la resistenza.
Qualche tempo fa, è stato inoltre necessario tenere conto delle perdite idrauliche sulle valvole; tuttavia, le moderne valvole a sfera a passaggio totale creano all'incirca la stessa resistenza di un tubo e possono quindi essere tranquillamente ignorate.
Una valvola a sfera aperta non ha quasi alcuna resistenza al flusso dell'acqua.
È molto problematico calcolare da soli la pendenza idraulica, ma fortunatamente non è necessario: tutti i valori necessari si trovano nelle cosiddette tabelle di Shevelev.
Per dare al lettore un'idea della posta in gioco, presentiamo un piccolo frammento di uno dei tavoli per un tubo di plastica del diametro di 20 mm.
| Consumo, l / s | Velocità del flusso, 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 |
Qual è il 1000i nella colonna all'estrema destra della tabella? Questo è solo il valore della pendenza idraulica per 1000 metri lineari. Per ottenere il valore di i per la nostra formula, è sufficiente dividerlo per 1000.
Calcoliamo la caduta di pressione in un tubo di diametro 20 mm con lunghezza 25 metri e portata di un metro e mezzo al secondo.
- Stiamo cercando i parametri corrispondenti nella tabella. Secondo i suoi dati, 1000i per le condizioni descritte è 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Le tabelle di Shevelev sono state ristampate molte volte dalla prima pubblicazione.
- Sostituisci tutti i valori nella formula. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 metri. Con una pressione all'ingresso del sistema di approvvigionamento idrico di 2,5 atmosfere all'uscita, sarà 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, che è più che soddisfacente.
Qual è il periodo di attesa e come viene calcolato
Il periodo di attesa è il tempo che intercorre dal momento in cui l'utente apre il rubinetto fino all'erogazione dell'acqua calda. Cercano di ridurre questo tempo il più possibile, per questo, il sistema di fornitura di acqua calda viene ottimizzato, vengono apportate correzioni e, se le prestazioni sono scadenti, vengono modernizzate.
Gli standard generalmente accettati vengono utilizzati per impostare il periodo di attesa. Per calcolarlo correttamente, dovresti sapere quanto segue:
- Per ridurre il periodo di attesa, è necessario creare un'alta pressione dell'acqua nel sistema. Ma impostare i parametri di pressione troppo alti può danneggiare la tubazione.
- Per ridurre il periodo di attesa, aumentare il rendimento del dispositivo attraverso il quale l'utente riceve il fluido.
- Il periodo di attesa aumenta in modo direttamente proporzionale al diametro interno della tubazione, nonché in presenza di un circuito a grande distanza dall'utenza.
La sequenza corretta per il calcolo del periodo di attesa è:
- Determinazione del numero di consumatori. Dopo la cifra esatta, dovrebbe essere fatta una piccola riserva, poiché ci sono picchi di consumo di acqua calda.
- Determinazione delle caratteristiche della tubazione: lunghezza, diametro interno dei tubi e materiale con cui sono realizzati.
- La moltiplicazione della lunghezza della tubazione e del suo diametro interno per il volume specifico di acqua, misurato in l / s.
- Determinazione del percorso del fluido più breve e conveniente. Questo parametro include anche le sezioni del contorno che si trovano più lontane dal dispositivo di piegatura ad acqua. Viene eseguita anche l'aggiunta di tutti i volumi d'acqua.
- La quantità di liquido viene divisa per la portata dell'acqua in un secondo. Quando si ottiene questo parametro, viene presa in considerazione anche la pressione totale del fluido nel sistema.
Per ottenere i risultati più accurati, è necessario calcolare correttamente il volume specifico della pipeline. Per questo, viene applicata la seguente formula:
Cs = 10 • (F / 100) 2 • 3,14 / 4, dove F è il diametro interno della tubazione.
Quando si determina il volume specifico, non è possibile utilizzare il valore del diametro esterno e nominale del tubo. Ciò ridurrà in modo significativo la precisione dei calcoli. Esistono tabelle in cui il valore del volume specifico viene calcolato in anticipo per alcuni materiali (rame e acciaio).
