Cum se calculează volumul unui încălzitor de apă de stocare?

Subiectul acestui articol este calculul rețelelor de alimentare cu apă într-o casă privată. Deoarece o schemă tipică de aprovizionare cu apă pentru cabane mici nu este foarte complexă, nu trebuie să mergem în jungla de formule complexe; cu toate acestea, cititorul va trebui să asimileze o anumită cantitate de teorie.

Fragment al sistemului de alimentare cu apă a unei case private. Ca orice alt sistem de inginerie, acesta are nevoie de calcule preliminare.

Caracteristicile cablajului cabanei

De fapt, ce este mai ușor sistemul de alimentare cu apă dintr-o casă privată decât într-o clădire de apartamente (desigur, pe lângă numărul total de instalații sanitare)?

Există două diferențe fundamentale:

• Cu apă fierbinte, de regulă, nu este necesar să se asigure o circulație constantă prin coloane și șine de prosop încălzite.

În prezența inserțiilor de circulație, calculul rețelei de alimentare cu apă caldă devine considerabil mai complicat: conductele trebuie să treacă prin ele însele nu numai apa dezasamblată de rezidenți, ci și masele de apă care circulă continuu.

În cazul nostru, distanța de la corpurile de instalații sanitare la cazan, coloană sau racord la linie este suficient de mică pentru a ignora rata de alimentare cu apă caldă la robinet.

Important: Pentru cei care nu s-au confruntat cu scheme de circulație a apei calde menajere - în clădirile moderne de apartamente, instalațiile de alimentare cu apă caldă sunt conectate în perechi. Datorită diferenței de presiune în legăturile create de șaiba de reținere, apa este circulată în mod continuu prin coloane. Acest lucru asigură o alimentare rapidă cu apă caldă a mixerelor și încălzirea pe tot parcursul anului a șinelor de prosoape încălzite în băi.

Prosoapele încălzite sunt încălzite prin circulație continuă prin colierele de apă caldă.

• Sistemul de alimentare cu apă dintr-o casă privată este împărțit în conformitate cu o schemă de impas, care implică o sarcină constantă pe anumite secțiuni ale cablajului. Pentru comparație, calculul rețelei inelului de alimentare cu apă (permițând alimentarea fiecărei secțiuni a sistemului de alimentare cu apă din două sau mai multe surse) trebuie efectuat separat pentru fiecare dintre schemele de conectare posibile.

Calculul sarcinii de căldură pentru ACM. Date inițiale

Acest calcul a fost efectuat pentru a determina sarcina de căldură reală pentru încălzirea și alimentarea cu apă caldă a spațiilor nerezidențiale.

Client	Salon de frumusețe
Adresa obiectului	Moscova
Contract de furnizare a căldurii	există
Numărul de etaje ale clădirii	o poveste
Etajul pe care se află localuri inspectate	etajul 1
Înălțimea podelei	2,56 m.
Sistem de incalzire	–
Tipul de umplere	–
Graficul temperaturii	–
Graficul estimat al temperaturii pentru etajele pe care se află sediul	–
ACM	Centralizat
Proiectați temperatura aerului interior	–
Tehnicul prezentat documentație	1. O copie a contractului de furnizare a căldurii. 2. O copie a planurilor de etaj. 3. O copie a unui extras din pașaportul tehnic al ITO pentru clădire. 4. O copie a explicației localului. 5. O copie a certificatului ITO cu privire la starea clădirii / camerei. 6. Certificat al numărului de personal.

Ce credem?

Noi trebuie sa:

1. Estimează consumul de apă la consumul maxim.
2. Calculați secțiunea transversală a conductei de apă care poate asigura acest debit la un debit acceptabil.

Notă: debitul maxim de apă la care nu generează zgomot hidraulic este de aproximativ 1,5 m / s.

1. Calculați capul la corpul de fixare. Dacă este inacceptabil de scăzut, merită să luați în considerare fie creșterea diametrului conductei, fie instalarea unei pompe intermediare.

Este puțin probabil ca presiunea redusă pe mixerul final să-i placă proprietarului.

Sarcinile sunt formulate. Să începem.

Consum

Poate fi estimat aproximativ prin ratele de consum pentru instalațiile sanitare individuale. Datele, dacă se dorește, pot fi găsite cu ușurință într-una din anexele la SNiP 2.04.01-85; pentru comoditatea cititorului, vă prezentăm un extras din acesta.

Tip de dispozitiv	Consumul de apă rece, l / s	Consumul total de apă caldă și rece, l / s
Robinet de udare	0,3	0,3
Vas de toaletă cu robinet	1,4	1,4
Toaletă cu cisternă	0,10	0,10
Cabina de dus	0,08	0,12
Baie	0,17	0,25
Spălat	0,08	0,12
Lavoar	0,08	0,12

În clădirile de apartamente, la calcularea consumului, se utilizează coeficientul de probabilitate a utilizării simultane a dispozitivelor. Este suficient pentru noi să rezumăm pur și simplu consumul de apă prin dispozitive care pot fi utilizate în același timp. Să presupunem că o chiuvetă, o cabină de duș și un vas de toaletă vor oferi un debit total egal cu 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.

Se rezumă consumul de apă prin dispozitive capabile să funcționeze simultan.

Timp de încălzire a cazanului

Circuitul de încălzire a cazanului.

Temperatura apei calde din cazan poate fi reglată de la panoul de control în intervalul 30-80 ° C. Dar, după cum sa menționat mai devreme, nu trebuie să setați temperatura peste 65 ° C pentru a elimina riscul de arsuri. Pentru a atinge temperatura optimă pentru a face o baie sau a spăla vasele, trebuie să amestecați apa din cazan cu apă rece, a cărei temperatură medie variază de la 15 ° C iarna și respectiv vara. În medie, un încălzitor de apă încălzește 100 litri până la 60 ° C timp de aproximativ 5 ore. În același timp, amestecat cu apă rece, se obțin 185-250 litri de lichid cu o temperatură confortabilă vara și 160-215 litri - iarna. Desigur, valorile reale diferă de calcule, deoarece odată cu scăderea apei calde, în rezervorul cazanului se adaugă apă rece, ceea ce înseamnă că temperatura totală a apei scade.

Secțiune transversală

Calculul secțiunii transversale a unei conducte de alimentare cu apă poate fi efectuat în două moduri:

1. Selecție conform tabelului de valori.
2. Calculat în funcție de debitul maxim admis.

Selecție după tabel

De fapt, tabelul nu necesită comentarii.

Alezaj nominal al țevii, mm	Consum, l / s
10	0,12
15	0,36
20	0,72
25	1,44
32	2,4
40	3,6
50	6

De exemplu, pentru un debit de 0,34 l / s, este suficientă o conductă DU15.

Vă rugăm să rețineți: DN (alezaj nominal) este aproximativ egal cu diametrul interior al conductei de apă și gaz. Pentru țevile din polimer marcate cu un diametru exterior, cea interioară diferă de aceasta cu aproximativ o treaptă: să zicem, o țeavă de polipropilenă de 40 mm are un diametru interior de aproximativ 32 mm.

Alezajul nominal este aproximativ egal cu diametrul interior.

Calculul debitului

Calculul diametrului sistemului de alimentare cu apă prin debitul apei prin acesta poate fi realizat folosind două formule simple:

1. Formule pentru calcularea ariei unei secțiuni de-a lungul razei sale.
2. Formule pentru calcularea debitului printr-o secțiune cunoscută la un debit cunoscut.

Prima formulă este S = π r ^ 2. În ea:

• S este aria de secțiune transversală necesară.
• π este pi (aproximativ 3,1415).
• r este raza secțiunii (jumătate din DN sau diametrul interior al conductei).

A doua formulă arată ca Q = VS, unde:

• Q - consum;
• V este debitul;
• S este aria secțiunii transversale.

Pentru comoditatea calculelor, toate valorile sunt convertite în SI - metri, metri pătrați, metri pe secundă și metri cubi pe secundă.

Unități SI.

Să calculăm cu propriile mâini DU minim al conductei pentru următoarele date de intrare:

• Debitul prin el este la fel 0,34 litri pe secundă.
• Viteza de curgere utilizată în calcule este cea maximă admisibilă de 1,5 m / s.

Să începem.

1. Debitul în valorile SI va fi egal cu 0,00034 m3 / s.
2. Aria secțiunii conform celei de-a doua formule trebuie să fie de cel puțin 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2.
3. Pătratul razei conform primei formule este 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
4. Luați rădăcina pătrată a acestui număr. Raza este de 0,0092 metri.
5. Pentru a obține DN sau diametrul interior, înmulțiți raza cu două. Rezultatul este 0,0184 metri, sau 18 milimetri. După cum puteți vedea cu ușurință, este aproape de cel obținut prin prima metodă, deși nu coincide exact cu aceasta.

Dispozitivul și principiul de funcționare

Cazanele de încălzire indirectă sunt dispozitive care acumulează apă caldă de la un dispozitiv de încălzire extern. Astfel de echipamente nu au un element de încălzire în proiectarea sa.

Principala caracteristică a dispozitivului este prezența unui schimbător de căldură, prin tuburile căruia circulă un agent de răcire, încălzit la o anumită temperatură de către cazan. De obicei se face sub formă de bobină pentru a crește suprafața de disipare a căldurii.

Rezervorul pentru aceste dispozitive este realizat în două straturi, în interiorul cărora există o izolație termică care îndeplinește mai multe funcții:

• Reducerea pierderilor de căldură,
• Protejarea oamenilor de arsuri,
• Îmbunătățirea caracteristicilor de rezistență ale echipamentelor.

Controlul temperaturii este asigurat de un termostat încorporat, iar o supapă de siguranță protejează dispozitivul de căderi de presiune. Majoritatea modelelor acestui echipament sunt echipate cu un anod de magneziu, care protejează suprafața interioară de aspectul și acțiunea coroziunii.

Adesea, producătorii de echipamente de încălzire dezvoltă și produc o serie de dispozitive care interacționează în mod ideal în cazan-cazan tandem. Există însă și echipamente universale de încălzire a apei potrivite pentru majoritatea tipurilor de cazane.

Presiune

Să începem cu câteva note generale:

• Presiunea tipică în conducta de alimentare cu apă rece este de la 2 la 4 atmosfere (kgf / cm2)... Depinde de distanța până la cea mai apropiată stație de pompare sau turn de apă, de teren, de starea rețelei, de tipul de supape de la alimentarea cu apă principală și de o serie de alți factori.
• Presiunea minimă absolută care permite funcționarea tuturor instalațiilor sanitare moderne și a aparatelor de uz casnic care folosesc apă este de 3 metri... Instrucțiunile pentru încălzitoarele de apă instantanee Atmor, de exemplu, spun direct că pragul de răspuns inferior al senzorului de presiune care include încălzirea este de 0,3 kgf / cm2.

Senzorul de presiune al dispozitivului este declanșat la o presiune de 3 metri.

Referință: la presiunea atmosferică, 10 metri de cap corespund unei suprapresiuni de 1 kgf / cm2.

În practică, pe un dispozitiv de capăt, este mai bine să aveți un cap minim de cinci metri. O marjă mică compensează pierderile nerezolvate în conexiuni, supape de închidere și dispozitivul în sine.

Trebuie să calculăm căderea de cap într-o conductă de lungime și diametru cunoscute. Dacă diferența de presiune corespunzătoare presiunii din linia principală și scăderea presiunii în sistemul de alimentare cu apă este mai mare de 5 metri, sistemul nostru de alimentare cu apă va funcționa perfect. Dacă este mai puțin, trebuie fie să creșteți diametrul țevii, fie să o deschideți prin pompare (al cărei preț, de altfel, va depăși în mod clar creșterea costurilor pentru țevi datorită creșterii diametrului acestora cu un pas ).

Deci, cum se efectuează calculul presiunii în rețeaua de alimentare cu apă?

Aici este valabilă formula H = iL (1 + K), în care:

• H este valoarea râvnită a căderii de presiune.
• i este așa-numita pantă hidraulică a conductei.
• L este lungimea conductei.
• K este un coeficient care este determinat de funcționalitatea sistemului de alimentare cu apă.

Cel mai simplu mod este de a determina K.

Este egal cu:

• 0,3 pentru uz casnic și pentru băut.
• 0,2 pentru industria sau stingerea incendiilor.
• 0,15 pentru foc și producție.
• 0,10 pentru un pompier.

În fotografie există un sistem de alimentare cu apă de incendiu.

Nu există dificultăți speciale în măsurarea lungimii conductei sau a secțiunii sale; dar conceptul de prejudecată hidraulică necesită o discuție separată.

Valoarea sa este influențată de următorii factori:

1. Rugozitatea pereților conductelor, care, la rândul ei, depinde de materialul și vârsta lor. Materialele plastice au o suprafață mai netedă decât oțelul sau fonta; în plus, conductele de oțel devin acoperite cu depuneri de calcar și rugină în timp.
2. Diametrul țevii. Relația inversă funcționează aici: cu cât este mai mică, cu atât conducta are mai multă rezistență la mișcarea apei din ea.
3. Debit. Odată cu creșterea sa, crește și rezistența.

Cu ceva timp în urmă, a fost necesar să se ia în considerare suplimentar pierderile hidraulice la supape; cu toate acestea, supapele cu bile moderne cu alezaj complet creează aproximativ aceeași rezistență ca o conductă și, prin urmare, pot fi ignorate în siguranță.

O supapă cu bilă deschisă nu are aproape nicio rezistență la curgerea apei.

Calculul pantei hidraulice pe cont propriu este foarte problematic, dar, din fericire, acest lucru nu este necesar: toate valorile necesare pot fi găsite în așa-numitele tabele Shevelev.

Pentru a oferi cititorului o idee despre ceea ce este în joc, vă prezentăm un mic fragment al uneia dintre mese pentru o țeavă de plastic cu un diametru de 20 mm.

Consum, l / s	Viteza de curgere, 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

Ce este 1000i în coloana din dreapta extrema a tabelului? Aceasta este doar valoarea pantei hidraulice la 1000 de metri liniari. Pentru a obține valoarea lui i pentru formula noastră, este suficient să o împărțim la 1000.

Să calculăm căderea de presiune într-o țeavă cu un diametru de 20 mm cu o lungime de 25 de metri și un debit de un metru și jumătate pe secundă.

1. Căutăm parametrii corespunzători în tabel. Conform datelor sale, 1000i pentru condițiile descrise este 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.

Tabelele lui Shevelev au fost retipărite de multe ori de la prima publicație.

1. Înlocuiți toate valorile în formulă. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 metri. Cu o presiune la intrarea sistemului de alimentare cu apă de 2,5 atmosfere la ieșire, aceasta va fi 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, ceea ce este mai mult decât satisfăcător.

Care este perioada de așteptare și cum se calculează

Perioada de așteptare este timpul care trece de la momentul în care utilizatorul deschide robinetul până când se distribuie apă fierbinte. Încearcă să reducă acest timp cât mai mult posibil, pentru aceasta, sistemul de alimentare cu apă caldă este optimizat, se fac corecții și, dacă performanța este slabă, acestea sunt modernizate.

Standardele general acceptate sunt utilizate pentru a stabili perioada de așteptare. Pentru a-l calcula corect, ar trebui să știți următoarele:

• Pentru a reduce perioada de așteptare, ar trebui creată o presiune ridicată a apei în sistem. Dar setarea prea mare a parametrilor de presiune poate deteriora conducta.
• Pentru a reduce perioada de așteptare, creșteți capacitatea dispozitivului prin care utilizatorul primește lichid.
• Perioada de așteptare crește în proporție directă cu diametrul intern al conductei, precum și în prezența unui circuit la o distanță mare de consumator.

Secvența corectă pentru calcularea perioadei de așteptare este:

• Determinarea numărului de consumatori. După cifra exactă, ar trebui făcută o mică rezervă, deoarece există un consum maxim de apă caldă.
• Determinarea caracteristicilor conductei: lungimea, diametrul interior al conductelor, precum și materialul din care sunt fabricate.
• Înmulțirea lungimii conductei și a diametrului său interior cu volumul specific de apă, care se măsoară în l / s.
• Determinarea celei mai scurte și mai convenabile căi de fluid. Acest parametru include, de asemenea, secțiunile conturului care sunt situate cel mai departe de dispozitivul de pliere a apei. Adăugarea tuturor volumelor de apă este, de asemenea, efectuată.
• Cantitatea de lichid este împărțită la debitul de apă într-o secundă. La obținerea acestui parametru, se ia în considerare și presiunea totală a fluidului din sistem.

Pentru a obține cele mai precise rezultate, ar trebui să calculați corect volumul specific al conductei. Pentru aceasta, se aplică următoarea formulă:

Cs = 10 • (F / 100) 2 • 3,14 / 4, unde F este diametrul intern al conductei.

La determinarea volumului specific, nu poate fi utilizată atât diametrul exterior, cât și diametrul nominal al țevii. Acest lucru va reduce semnificativ acuratețea calculelor. Există tabele în care valoarea volumului specific este calculată în avans pentru anumite materiale (cupru și oțel).