Jak obliczyć objętość zasobnika cwu?

Tematem tego artykułu jest obliczenie sieci wodociągowych w prywatnym domu. Ponieważ typowy system zaopatrzenia w wodę w małym domku nie jest zbyt skomplikowany, nie musimy wchodzić w dżunglę skomplikowanych formuł; jednak czytelnik będzie musiał przyswoić sobie pewną część teorii.

Fragment sieci wodociągowej prywatnego domu. Jak każdy inny system inżynieryjny, ten wymaga wstępnych obliczeń.

Cechy okablowania domku

Czym właściwie jest instalacja wodociągowa w prywatnym domu niż w budynku mieszkalnym (oczywiście oprócz całkowitej liczby urządzeń hydraulicznych)?

Istnieją dwie zasadnicze różnice:

• W przypadku gorącej wody z reguły nie ma potrzeby zapewnienia ciągłej cyrkulacji przez piony i podgrzewane wieszaki na ręczniki.

W obecności wkładek cyrkulacyjnych obliczenie sieci ciepłej wody staje się zauważalnie bardziej skomplikowane: rury muszą przechodzić przez siebie nie tylko wodę zdemontowaną przez mieszkańców, ale także stale krążące masy wody.

W naszym przypadku odległość od armatury do kotła, kolumny lub przyłącza do linii jest na tyle mała, że ​​zignoruje szybkość dostarczania ciepłej wody do kranu.

Ważne: dla tych, którzy nie zetknęli się z schematami cyrkulacji CWU - w nowoczesnych budynkach mieszkalnych piony doprowadzające ciepłą wodę są połączone parami. Ze względu na różnicę ciśnień w połączeniach utworzonych przez podkładkę oporową woda jest w sposób ciągły cyrkulowana przez piony. Zapewnia to szybki dopływ ciepłej wody do baterii oraz całoroczne ogrzewanie podgrzewanych wieszaków na ręczniki w łazienkach.

Podgrzewany wieszak na ręczniki jest ogrzewany przez ciągłą cyrkulację przez rury z gorącą wodą.

• System zaopatrzenia w wodę w prywatnym domu jest podzielony zgodnie ze schematem ślepej uliczki, co oznacza stałe obciążenie niektórych odcinków okablowania. Dla porównania obliczenie sieci wodociągowej (pozwalającej na zasilanie każdego odcinka sieci wodociągowej z dwóch lub więcej źródeł) należy przeprowadzić osobno dla każdego z możliwych schematów połączeń.

Obliczanie obciążenia cieplnego dopływu ciepłej wody. Wstępne dane

Obliczenia te przeprowadzono w celu określenia rzeczywistego obciążenia cieplnego do ogrzewania i dostarczania ciepłej wody do pomieszczeń niemieszkalnych.

Klient	Salon piękności
Adres obiektu	Moskwa
Umowa na dostawę ciepła	jest
Liczba kondygnacji budynku	jedna historia
Piętro, na którym się znajdują badane pomieszczenia	1 piętro
Wysokość podłogi	2,56 m.
System grzewczy	–
Rodzaj wypełnienia	–
Wykres temperatury	–
Szacunkowy wykres temperatury dla pięter, na których znajdują się lokale	–
CWU	Scentralizowane
Projektowa temperatura powietrza w pomieszczeniu	–
Prezentowane techniczne dokumentacja	1. Kopia umowy na dostawę ciepła. 2. Kopia planów pięter. 3. Kopia wypisu z paszportu technicznego WIT dla budynku. 4. Kopia wyjaśnienia przesłanek. 5. Kopia zaświadczenia WIT o stanie budynku / pokoju. 6. Zaświadczenie o liczbie personelu.

Co o tym myślimy

Musimy:

1. Oszacuj zużycie wody w szczycie zużycia.
2. Obliczyć przekrój poprzeczny rury wodnej, który może zapewnić takie natężenie przepływu przy dopuszczalnym natężeniu przepływu.

Uwaga: maksymalne natężenie przepływu wody, przy której nie generuje hałasu hydraulicznego, wynosi około 1,5 m / s.

1. Oblicz głowę na końcowym mocowaniu. Jeśli jest niedopuszczalnie niski, warto rozważyć zwiększenie średnicy rurociągu lub zainstalowanie pompy pośredniej.

Niskie ciśnienie na końcowym mikserze raczej nie zadowoli właściciela.

Zadania są sformułowane. Zacznijmy.

Konsumpcja

Można to z grubsza oszacować na podstawie wskaźników zużycia dla poszczególnych urządzeń hydraulicznych. W razie potrzeby dane można łatwo znaleźć w jednym z załączników do SNiP 2.04.01-85; dla wygody czytelnika przedstawiamy jego fragment.

Rodzaj urządzenia	Zużycie zimnej wody, l / s	Całkowite zużycie ciepłej i zimnej wody, l / s
Kran do podlewania	0,3	0,3
Miska ustępowa z kranem	1,4	1,4
Toaleta ze spłuczką	0,10	0,10
Kabina prysznicowa	0,08	0,12
Kąpiel	0,17	0,25
Mycie	0,08	0,12
Umywalka	0,08	0,12

W budynkach mieszkalnych przy obliczaniu zużycia stosuje się współczynnik prawdopodobieństwa jednoczesnego użytkowania urządzeń. Wystarczy, że po prostu zsumujemy zużycie wody przez urządzenia, które mogą być używane w tym samym czasie. Powiedzmy, że zlew, kabina prysznicowa i miska ustępowa dają całkowity przepływ 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.

Sumuje się zużycie wody przez urządzenia zdolne do jednoczesnej pracy.

Czas nagrzewania kotła

Obieg grzewczy kotła.

Temperaturę ciepłej wody w kotle można regulować z panelu sterującego w zakresie 30-80 ° C. Jednak, jak wspomniano wcześniej, nie należy ustawiać temperatury powyżej 65 ° C, aby wyeliminować ryzyko poparzenia. Aby uzyskać optymalną temperaturę kąpieli lub zmywania naczyń, należy zmieszać wodę z bojlera z zimną, której średnia temperatura wynosi odpowiednio od 15 ° C zimą i latem. Średnio podgrzewacz wody podgrzewa 100 litrów do 60 ° C przez około 5 godzin. Jednocześnie po zmieszaniu z zimną wodą uzyskuje się 185-250 litrów płynu o komfortowej temperaturze latem i 160-215 litrów zimą. Oczywiście rzeczywiste wartości odbiegają od obliczeń, ponieważ wraz ze spadkiem wody gorącej do zasobnika kotła dolewana jest woda zimna, co oznacza, że ​​spada całkowita temperatura wody.

Przekrój

Obliczenie przekroju rury doprowadzającej wodę można wykonać na dwa sposoby:

1. Dobór zgodnie z tabelą wartości.
2. Obliczone zgodnie z maksymalnym dopuszczalnym natężeniem przepływu.

Wybór według tabeli

Właściwie tabela nie wymaga żadnych komentarzy.

Nominalny otwór rury, mm	Zużycie, l / s
10	0,12
15	0,36
20	0,72
25	1,44
32	2,4
40	3,6
50	6

Na przykład dla natężenia przepływu 0,34 l / s wystarczy rura DU15.

Uwaga: DN (otwór nominalny) jest w przybliżeniu równy wewnętrznej średnicy rury wodociągowej i gazowej. W przypadku rur polimerowych oznaczonych średnicą zewnętrzną, wewnętrzna różni się od niej mniej więcej krokiem: powiedzmy, rura polipropylenowa 40 mm ma średnicę wewnętrzną około 32 mm.

Nominalna średnica otworu jest w przybliżeniu równa średnicy wewnętrznej.

Obliczanie natężenia przepływu

Obliczenie średnicy systemu zaopatrzenia w wodę na podstawie natężenia przepływu wody przez niego można wykonać za pomocą dwóch prostych wzorów:

1. Wzory do obliczania powierzchni przekroju wzdłuż jego promienia.
2. Wzory do obliczania natężenia przepływu przez znaną sekcję przy znanym natężeniu przepływu.

Pierwsza formuła to S = π r ^ 2. W tym:

• S to wymagane pole przekroju poprzecznego.
• π to pi (około 3,1415).
• r to promień przekroju (połowa DN lub wewnętrzna średnica rury).

Druga formuła wygląda następująco: Q = VS, gdzie:

• Q - konsumpcja;
• V to natężenie przepływu;
• S to pole przekroju poprzecznego.

Dla ułatwienia obliczeń wszystkie wartości są przeliczane na SI - metry, metry kwadratowe, metry na sekundę i metry sześcienne na sekundę.

Jednostki SI.

Obliczmy własnymi rękami minimalne DU rury dla następujących danych wejściowych:

• Przepływ przez nią jest taki sam, 0,34 litra na sekundę.
• Prędkość przepływu zastosowana w obliczeniach to maksymalna dopuszczalna prędkość 1,5 m / s.

Zacznijmy.

1. Natężenie przepływu w wartościach SI będzie równe 0,00034 m3 / s.
2. Pole przekroju według drugiego wzoru musi wynosić co najmniej 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
3. Kwadrat promienia według pierwszego wzoru to 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
4. Weź pierwiastek kwadratowy z tej liczby. Promień wynosi 0,0092 metra.
5. Aby uzyskać DN lub średnicę wewnętrzną, pomnóż promień przez dwa. Wynik to 0,0184 metra lub 18 milimetrów. Łatwo zauważyć, że jest zbliżony do uzyskanego pierwszą metodą, chociaż nie do końca się z nią pokrywa.

Urządzenie i zasada działania

Pośrednie kotły grzewcze to urządzenia, które gromadzą ciepłą wodę z zewnętrznego urządzenia grzewczego. Taki sprzęt nie ma w swojej konstrukcji elementu grzejnego.

Główną cechą urządzenia jest obecność wymiennika ciepła, przez rury, w których krąży płyn chłodzący, podgrzany do określonej temperatury przez kocioł. Zwykle jest wykonany w postaci cewki, aby zwiększyć powierzchnię odprowadzania ciepła.

Zbiornik na te urządzenia wykonany jest z dwóch warstw, wewnątrz których znajduje się izolacja termiczna pełniąca kilka funkcji:

• Zmniejszenie strat ciepła,
• Ochrona ludzi przed poparzeniami,
• Poprawa właściwości wytrzymałościowych sprzętu.

Kontrolę temperatury zapewnia wbudowany termostat, a zawór bezpieczeństwa chroni urządzenie przed spadkami ciśnienia. Większość modeli tego sprzętu wyposażona jest w anodę magnezową, która chroni wewnętrzną powierzchnię przed pojawieniem się i działaniem korozji.

Często producenci urządzeń grzewczych opracowują i produkują szereg urządzeń, które idealnie współdziałają w tandemowym kotle-kotle. Ale istnieją również uniwersalne urządzenia do podgrzewania wody, odpowiednie dla większości typów kotłów.

Nacisk

Zacznijmy od kilku ogólnych uwag:

• Typowe ciśnienie w przewodzie doprowadzającym zimną wodę wynosi od 2 do 4 atmosfer (kgf / cm2)... Zależy to od odległości do najbliższej pompowni lub wieży ciśnień, ukształtowania terenu, stanu sieci wodociągowej, rodzaju zaworów na głównym zaopatrzeniu w wodę oraz szeregu innych czynników.
• Absolutne minimalne ciśnienie, które pozwala wszystkim nowoczesnym urządzeniom wodociągowym i AGD wykorzystującym wodę do pracy, wynosi 3 metry... Na przykład instrukcja dotycząca przepływowych podgrzewaczy wody Atmor bezpośrednio mówi, że dolny próg reakcji czujnika ciśnienia, który obejmuje ogrzewanie, wynosi 0,3 kgf / cm2.

Czujnik ciśnienia urządzenia jest wyzwalany przy ciśnieniu 3 metrów.

Odniesienie: przy ciśnieniu atmosferycznym 10 metrów wysokości odpowiada nadciśnieniu 1 kgf / cm2.

W praktyce na końcowym urządzeniu lepiej jest mieć wysokość co najmniej pięciu metrów. Niewielki margines kompensuje nieuwzględnione straty na połączeniach, zaworach odcinających i samym urządzeniu.

Musimy obliczyć spadek głowy w rurociągu o znanej długości i średnicy. Jeżeli różnica ciśnień odpowiadająca ciśnieniu na linii głównej i spadkowi ciśnienia w sieci wodociągowej jest większa niż 5 metrów, nasz wodociąg będzie działał bez zarzutu. Jeśli jest mniej, musisz albo zwiększyć średnicę rury, albo otworzyć ją przez pompowanie (której cena, nawiasem mówiąc, wyraźnie przekroczy wzrost kosztów rur ze względu na wzrost ich średnicy o jeden stopień ).

Jak więc przeprowadza się obliczanie ciśnienia w sieci wodociągowej?

Tutaj obowiązuje wzór H = iL (1 + K), w którym:

• H to pożądana wartość spadku ciśnienia.
• i jest tak zwanym spadkiem hydraulicznym rurociągu.
• L to długość rury.
• K jest współczynnikiem określanym przez funkcjonalność systemu zaopatrzenia w wodę.

Najłatwiej jest wyznaczyć współczynnik K.

Równa się:

• 0,3 do celów domowych i do picia.
• 0,2 dla przemysłu lub gaszenia pożarów.
• 0,15 do ognia i produkcji.
• 0,10 dla strażaka.

Na zdjęciu system zaopatrzenia w wodę przeciwpożarową.

Nie ma szczególnych trudności z pomiarem długości rurociągu lub jego odcinka; ale koncepcja odchylenia hydraulicznego wymaga osobnego omówienia.

Na jego wartość wpływają następujące czynniki:

1. Chropowatość ścianek rur, która z kolei zależy od ich materiału i wieku. Tworzywa sztuczne mają gładszą powierzchnię niż stal czy żeliwo; ponadto na stalowych rurach z czasem osadza się kamień i rdza.
2. Średnica rury. Tutaj działa odwrotna zależność: im jest mniejsza, tym większy opór ma rurociąg na ruch wody w nim.
3. Przepływ. Wraz ze wzrostem zwiększa się również opór.

Jakiś czas temu konieczne było dodatkowe uwzględnienie strat hydraulicznych na zaworach; Jednak nowoczesne zawory kulowe o pełnym prześwicie stawiają mniej więcej taki sam opór jak rura i dlatego można je bezpiecznie zignorować.

Otwarty zawór kulowy nie ma prawie żadnego oporu dla przepływu wody.

Samodzielne obliczenie spadku hydraulicznego jest bardzo problematyczne, ale na szczęście nie jest to konieczne: wszystkie niezbędne wartości można znaleźć w tak zwanych tabelach Sheveleva.

Aby dać czytelnikowi wyobrażenie o co toczy się gra, przedstawiamy mały fragment jednego ze stolików na plastikową rurkę o średnicy 20 mm.

Zużycie, l / s	Prędkość przepływu, 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

Jaka jest wartość 1000i w skrajnej prawej kolumnie tabeli? To tylko wartość spadku hydraulicznego na 1000 metrów bieżących. Aby otrzymać wartość i dla naszej formuły, wystarczy podzielić ją przez 1000.

Obliczmy spadek ciśnienia w rurze o średnicy 20 mm o długości 25 metrów i przepływie półtora metra na sekundę.

1. Szukamy odpowiednich parametrów w tabeli. Według jej danych 1000i dla opisanych warunków wynosi 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.

Tabele Sheveleva były wielokrotnie przedrukowywane od czasu pierwszej publikacji.

1. Zastąp wszystkie wartości w formule. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 metra. Przy ciśnieniu na wlocie do źródła wody 2,5 atmosfery na wylocie wyniesie 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, co jest więcej niż zadowalające.

Jaki jest okres oczekiwania i jak jest obliczany

Okres oczekiwania to czas, który upływa od momentu odkręcenia przez użytkownika kranu do nalania gorącej wody. Starają się maksymalnie skrócić ten czas, w tym celu system zaopatrzenia w ciepłą wodę jest optymalizowany, wprowadzane są poprawki, a jeśli wydajność jest słaba, są modernizowane.

Okres oczekiwania jest określany na podstawie ogólnie przyjętych standardów. Aby poprawnie to obliczyć, powinieneś wiedzieć, co następuje:

• Aby skrócić czas oczekiwania, w układzie powinno powstać wysokie ciśnienie wody. Jednak ustawienie zbyt wysokich parametrów ciśnienia może spowodować uszkodzenie rurociągu.
• Aby skrócić okres oczekiwania, zwiększ przepustowość urządzenia, przez które użytkownik otrzymuje płyn.
• Okres oczekiwania wydłuża się wprost proporcjonalnie do wewnętrznej średnicy rurociągu, a także w przypadku obecności obwodu w dużej odległości od konsumenta.

Prawidłowa kolejność obliczania okresu oczekiwania to:

• Określenie liczby konsumentów. Po dokładnym rysunku należy zrobić małą rezerwę, ponieważ występuje szczytowe zużycie ciepłej wody.
• Określenie właściwości rurociągu: długość, średnica wewnętrzna rur, a także materiał, z którego są wykonane.
• Mnożenie długości rurociągu i jego średnicy wewnętrznej przez określoną objętość wody mierzoną wl / s.
• Określenie najkrótszej i najwygodniejszej ścieżki przepływu płynu. Ten parametr obejmuje również odcinki konturu, które znajdują się najdalej od urządzenia do składania wody. Wykonywane jest również dodawanie wszystkich objętości wody.
• Ilość cieczy jest dzielona przez natężenie przepływu wody w ciągu jednej sekundy. Przy uzyskiwaniu tego parametru brane jest również pod uwagę całkowite ciśnienie płynu w układzie.

Aby uzyskać jak najdokładniejsze wyniki, należy poprawnie obliczyć określoną objętość rurociągu. W tym celu stosuje się następujący wzór:

Cs = 10 • (F / 100) 2 • 3,14 / 4, gdzie F jest wewnętrzną średnicą rurociągu.

Przy określaniu objętości właściwej nie można brać pod uwagę zarówno zewnętrznej, jak i nominalnej średnicy rury. To znacznie zmniejszy dokładność obliczeń. Istnieją tabele, w których wartość określonej objętości jest obliczana z góry dla niektórych materiałów (miedź i stal).