Het onderwerp van dit artikel is de berekening van watervoorzieningsnetwerken in een privéwoning. Omdat een typisch watervoorzieningsschema voor een klein huisje niet erg ingewikkeld is, hoeven we niet de jungle van complexe formules in; de lezer zal echter een zekere mate van theorie moeten assimileren.
Fragment van het watervoorzieningssysteem van een woonhuis. Net als elk ander technisch systeem, heeft dit voorlopige berekeningen nodig.
Kenmerken van de bedrading van het huisje
Wat is eigenlijk het watervoorzieningssysteem in een privéwoning gemakkelijker dan in een flatgebouw (natuurlijk naast het totale aantal sanitaire voorzieningen)?
Er zijn twee fundamentele verschillen:
- Met warm water is het in de regel niet nodig om voor constante circulatie door stijgbuizen en verwarmde handdoekrekken te zorgen.
In de aanwezigheid van circulatie-inzetstukken wordt de berekening van het warmwatervoorzieningsnetwerk merkbaar gecompliceerder: de leidingen moeten niet alleen door het water dat door de bewoners is gedemonteerd, maar ook door de continu circulerende watermassa's zelf passeren.
In ons geval is de afstand van de sanitaire voorzieningen tot de ketel, kolom of aansluiting op de leiding klein genoeg om de snelheid van de warmwatervoorziening naar de kraan te negeren.
Belangrijk: voor degenen die nog geen circulatieschema's hebben gezien - in moderne appartementsgebouwen zijn stijgleidingen voor warm water in paren aangesloten. Vanwege het drukverschil in de verankeringen die door de borgring worden gecreëerd, wordt er continu water door de stijgbuizen gecirculeerd. Dit zorgt voor een snelle toevoer van warm water naar de mengkranen en het hele jaar door verwarming van verwarmde handdoekrekken in de badkamers.
De verwarmde handdoekhouder wordt verwarmd door continue circulatie door de heetwaterstijgleidingen.
- Het watervoorzieningssysteem in een woonhuis is verdeeld volgens een doodlopend schema, wat een constante belasting van bepaalde delen van de bedrading impliceert. Ter vergelijking: de berekening van het watertoevoerringnetwerk (waardoor elke sectie van het watertoevoersysteem kan worden gevoed door twee of meer bronnen) moet afzonderlijk worden uitgevoerd voor elk van de mogelijke aansluitschema's.
Berekening op basis van het nominale vermogen van de ketel
Hoe worden ketels voor warmwatervoorziening berekend met indirecte verwarmingsketels met een aanzienlijk volume en een hoog waterverbruik uit het warmwatersysteem?
Het berekende vermogen is gelijk aan de som van twee termen:
- De behoefte van het huis aan warmte zonder rekening te houden met de veiligheidsfactor;
- Ketel nominaal vermogen. Gemiddeld is het gelijk aan 15 kilowatt per 100 liter volume.
Indirecte Gorenje GV 100 (17400 watt)
Nuance: 20% wordt afgetrokken van het bijtellingsresultaat, aangezien de ketelwarmtewisselaar niet 24 uur per dag verwarming en warmwatervoorziening van warmte zal voorzien.
Dus als de beruchte Gorenje GV 100 in ons huis in Sebastopol wordt geïnstalleerd, is de ketelcapaciteit voor watervoorziening en verwarming 10 (warmtevraag verwarming +17,4 warmtevraag ketel)) * 0,8 = 22. Het cijfer wordt afgerond op de dichtstbijzijnde kilowattwaarde.
Is het mogelijk om met een verwarmingsketel voor indirecte verwarming een verwarmingsketel met een hoger vermogen dan het berekende vermogen in het tapwatercircuit te installeren?
Het is mogelijk, maar onrendabel om twee redenen:
- De prijs van de ketel zelf stijgt snel naarmate het nominale vermogen toeneemt;
Naar aanleiding van de prestaties van de ketel groeit ook het aantal op het prijskaartje
- Klassieke verwarmingsketels op vaste brandstoffen, wanneer ze werken met een warmteoverdracht onder de nominale waarde, verminderen het rendement als gevolg van onvolledige verbranding van brandstof. Vermindering van de warmteontwikkeling wordt op de eenvoudigste manier bereikt - door de luchttoevoer te beperken met een klep.
Verandering in het rendement van een verwarmingsketel op vaste brandstof met een verandering in warmteoverdracht
Wat vinden we
We moeten:
- Schat het waterverbruik bij piekverbruik.
- Bereken de doorsnede van de waterleiding die dit debiet kan leveren bij een acceptabel debiet.
Let op: het maximale waterdebiet waarbij het geen hydraulisch geluid genereert is ongeveer 1,5 m / s.
- Bereken de kop aan de eindbevestiging. Als het onaanvaardbaar laag is, is het de moeite waard om de diameter van de pijpleiding te vergroten of een tussenpomp te installeren.
De lage druk op de eindmenger zal de eigenaar waarschijnlijk niet plezieren.
De taken zijn geformuleerd. Laten we beginnen.
Consumptie
Het kan ruwweg worden geschat aan de hand van de verbruikstarieven voor individuele sanitaire voorzieningen. Gegevens zijn, indien gewenst, gemakkelijk te vinden in een van de bijlagen bij SNiP 2.04.01-85; voor het gemak van de lezer presenteren we er een fragment uit.
| Soort apparaat | Koud waterverbruik, l / s | Totaal verbruik van warm en koud water, l / s |
| Gieter | 0,3 | 0,3 |
| Toiletpot met kraan | 1,4 | 1,4 |
| Toilet met stortbak | 0,10 | 0,10 |
| Douchecabine | 0,08 | 0,12 |
| Bad | 0,17 | 0,25 |
| Wassen | 0,08 | 0,12 |
| Wastafel | 0,08 | 0,12 |
In appartementsgebouwen wordt bij het berekenen van het verbruik de waarschijnlijkheidscoëfficiënt van het gelijktijdig gebruik van apparaten gebruikt. Het volstaat voor ons om het waterverbruik simpelweg op te sommen via apparaten die tegelijkertijd kunnen worden gebruikt. Laten we zeggen dat een gootsteen, een douchecabine en een toiletpot een totale stroom van 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s geven.
Het waterverbruik via apparaten die gelijktijdig kunnen werken, wordt samengevat.
Dwarsdoorsnede
De berekening van de doorsnede van een watertoevoerleiding kan op twee manieren worden uitgevoerd:
- Selectie volgens de waardetabel.
- Berekend op basis van het maximaal toegestane debiet.
Selectie per tafel
Eigenlijk behoeft de tabel geen commentaar.
| Nominale buisboring, mm | Verbruik, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
Voor een debiet van bijvoorbeeld 0,34 l / s is een DU15 buis voldoende.
Let op: DN (nominale doorlaat) is ongeveer gelijk aan de binnendiameter van de water- en gasleiding. Voor polymeerbuizen die zijn gemarkeerd met een buitendiameter, verschilt de binnenste hiervan ongeveer een stap: bijvoorbeeld een polypropyleen buis van 40 mm heeft een binnendiameter van ongeveer 32 mm.
Nominale boring is ongeveer gelijk aan de binnendiameter.
Debiet berekening
Berekening van de diameter van het watertoevoersysteem door het debiet van het water erdoorheen kan worden uitgevoerd met behulp van twee eenvoudige formules:
- Formules voor het berekenen van de oppervlakte van een sectie langs zijn straal.
- Formules voor het berekenen van het debiet door een bekende sectie bij een bekend debiet.
De eerste formule is S = π r ^ 2. In het:
- S is het vereiste dwarsdoorsnedegebied.
- π is pi (ongeveer 3,1415).
- r is de doorsnedestraal (de helft van de DN of de binnendiameter van de buis).
De tweede formule ziet eruit als Q = VS, waarbij:
- Q - consumptie;
- V is het debiet;
- S is het dwarsdoorsnedegebied.
Voor het gemak van berekeningen worden alle waarden omgerekend naar SI-meters, vierkante meters, meters per seconde en kubieke meters per seconde.
SI eenheden.
Laten we met onze eigen handen de minimale DU van de buis berekenen voor de volgende invoergegevens:
- De stroom erdoorheen is allemaal hetzelfde 0,34 liter per seconde.
- De stroomsnelheid die in de berekeningen wordt gebruikt, is de maximaal toegestane 1,5 m / s.
Laten we beginnen.
- Het debiet in SI-waarden is gelijk aan 0,00034 m3 / s.
- De doorsnede volgens de tweede formule moet minimaal 0.00034 / 1.5 = 0.00027 m2 zijn.
- Het kwadraat van de straal volgens de eerste formule is 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
- Neem de vierkantswortel van dit getal. De straal is 0,0092 meter.
- Om DN of binnendiameter te krijgen, vermenigvuldigt u de straal met twee. Het resultaat is 0,0184 meter, of 18 millimeter. Zoals u gemakkelijk kunt zien, ligt het dicht bij dat van de eerste methode, hoewel het er niet precies mee samenvalt.
Volumeberekening met correctiefactoren
Hoe de ketelcapaciteit voor warmwatervoorziening en verwarming berekenen, rekening houdend met alle hierboven beschreven factoren?
- De basiswaarde van de warmteafgifte is 40 watt per kubieke meter van het interne verwarmde volume;
- De regionale coëfficiënt wordt gelijk gesteld aan:
| Gemiddelde temperatuur in januari, ° С | Coëfficiënt |
| 0 en hoger | 0,7 |
| -5 — 0 | 0,9 |
| -10 | 1,1 |
| -20 | 1,3 |
| -25 | 1,5 |
| -35 | 1,8 |
| -40 en lager | 2 |
Gemiddelde temperatuur in januari voor verschillende regio's van de Russische Federatie
- De isolatiecoëfficiënt wordt gekozen uit de volgende reeks waarden:
| Afbeelding | Beschrijving van gebouwisolatie en coëfficiënt |
| Gebrek aan isolatie, metalen of schildwanden - 3-4 |
| Metselen van muren, enkellaagse beglazing van ramen - 2-3 |
| Muurmetselwerk in twee stenen en ramen met dubbele beglazing met één kamer - 1-2 |
| Geïsoleerde gevel, dubbele beglazing - 0,6-0,9 |
- De gangreserve voor niet-geregistreerde warmteverliezen en voor het verwarmen van warm water wordt berekend volgens het vorige schema.
Laten we onze berekening van de ketel voor warmwatervoorziening en verwarming herhalen met een aantal extra ingangen:
- De hoogte van de plafonds in de woning is 3 meter;
- Het huis is gelegen in Sevastopol (gemiddelde temperatuur in januari is +3 graden);
Op de foto - januari in Sevastopol
- Het is uitgerust met kunststof ramen met één kamer en stenen muren zonder extra isolatie van 40 cm dik.
Zo:
- Het verwarmde volume is 100 * 3 = 300 m3;
- De basiswaarde van het thermisch vermogen voor verwarming is 300 * 40 = 12 kW;
- Het klimaat van Sebastopol geeft ons een regionale coëfficiënt van 0,7. 12 * 0,7 = 8,4 kW;
- De isolatiecoëfficiënt wordt gelijk gesteld aan 1,2. 1,2 * 8,4 = 10,08;
- Rekening houdend met de veiligheidsfactor en de vermogensreserve voor de werking van de doorstroomverwarmer, krijgen we dezelfde 14 kW.
Was het de moeite waard om de berekeningen ingewikkelder te maken als het resultaat ongewijzigd blijft?
Zeker. Als we ons huis mentaal in de stad Oymyakon, regio Jakoetsk plaatsen (gemiddelde temperatuur in januari -46,4 graden), zal de vraag naar warmte en, dienovereenkomstig, de berekende verwarmingscapaciteit van de ketel toenemen met 2 / 0,7 (de verhouding van regionale coëfficiënten ) = 2,85 keer. Isolatie van de gevel en de installatie van energiebesparende dubbele beglazing in de ramen zal het in tweeën snijden.
Oymyakon is de koudste stad van het land
Druk
Laten we beginnen met een paar algemene opmerkingen:
- Typische druk in de toevoerleiding voor koud water is van 2 tot 4 atmosfeer (kgf / cm2)... Het hangt af van de afstand tot het dichtstbijzijnde gemaal of watertoren, op het terrein, de toestand van de leiding, het type afsluiters op de hoofdwatervoorziening en een aantal andere factoren.
- De absolute minimumdruk waardoor alle moderne sanitaire voorzieningen en huishoudelijke apparaten die water gebruiken, kunnen werken, is 3 meter... De instructie voor Atmor-doorstroomboilers zegt bijvoorbeeld direct dat de onderste reactiedrempel van de druksensor inclusief verwarming 0,3 kgf / cm2 is.
De druksensor van het apparaat wordt geactiveerd bij een druk van 3 meter.
Referentie: bij atmosferische druk komt 10 meter opvoerhoogte overeen met 1 kgf / cm2 overdruk.
In de praktijk is het bij een eindarmatuur beter om een minimale opvoerhoogte van vijf meter te hebben. Een kleine marge compenseert de niet-verantwoorde verliezen in aansluitingen, afsluiters en het apparaat zelf.
We moeten de hoofdval berekenen in een pijpleiding met bekende lengte en diameter. Als het drukverschil corresponderend met de druk in de hoofdleiding en de drukval in het watervoorzieningssysteem meer dan 5 meter is, zal ons watervoorzieningssysteem feilloos functioneren. Als het minder is, moet u de diameter van de buis vergroten of deze openen door te pompen (de prijs hiervan zal overigens duidelijk hoger zijn dan de kostenstijging voor buizen vanwege een toename van hun diameter met één stap ).
Dus hoe wordt de berekening van de druk in het waterleidingnet uitgevoerd?
Hier is de formule H = iL (1 + K) geldig, waarin:
- H is de begeerde waarde van de drukval.
- i is de zogenaamde hydraulische helling van de pijpleiding.
- L is de lengte van de buis.
- K is een coëfficiënt die wordt bepaald door de functionaliteit van het watervoorzieningssysteem.
De eenvoudigste manier is om de K.
Het is gelijk aan:
- 0,3 voor huishoudelijke en drinkdoeleinden.
- 0.2 voor industriële of brandbestrijding.
- 0,15 voor brand en productie.
- 0,10 voor een brandweerman.
Op de foto is er een bluswatervoorzieningssysteem.
Er zijn geen bijzondere moeilijkheden bij het meten van de lengte van de pijpleiding of zijn sectie; maar het concept van hydraulische voorspanning vereist een aparte discussie.
De waarde ervan wordt beïnvloed door de volgende factoren:
- De ruwheid van de buiswanden, die weer afhankelijk is van hun materiaal en ouderdom. Kunststoffen hebben een gladder oppervlak dan staal of gietijzer; Bovendien raken stalen buizen na verloop van tijd overwoekerd door kalkaanslag en roest.
- Pijp diameter. De omgekeerde relatie werkt hier: hoe kleiner deze is, hoe meer weerstand de pijpleiding heeft tegen de beweging van water erin.
- Debiet. Met zijn toename neemt ook de weerstand toe.
Enige tijd geleden was het nodig om extra rekening te houden met hydraulische verliezen op kleppen; moderne kogelkranen met volle doorlaat creëren echter ongeveer dezelfde weerstand als een buis en kunnen daarom veilig worden genegeerd.
Een open kogelkraan heeft bijna geen weerstand tegen de stroming van water.
Zelf de hydraulische helling berekenen is erg problematisch, maar dat is gelukkig niet nodig: alle benodigde waarden zijn te vinden in de zogenaamde Shevelev-tabellen.
Om de lezer een idee te geven van wat er op het spel staat, presenteren we een klein fragment van een van de tafels voor een kunststof buis met een diameter van 20 mm.
| Verbruik, l / s | Stroomsnelheid, 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 |
Wat is de 1000i in de meest rechtse kolom van de tabel? Dit is slechts de hydraulische hellingswaarde per 1000 strekkende meter. Om de waarde van i voor onze formule te krijgen, volstaat het om deze te delen door 1000.
Laten we de drukval berekenen in een buis met een diameter van 20 mm met een lengte gelijk aan 25 meter en een debiet van anderhalve meter per seconde.
- We zoeken de bijbehorende parameters in de tabel. Volgens haar gegevens is 1000i voor de beschreven condities 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
De tafels van Shevelev zijn sinds de eerste publicatie vele malen herdrukt.
- Vervang alle waarden in de formule. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 meter. Met een druk bij de inlaat van het watertoevoersysteem van 2,5 atmosfeer bij de uitlaat, zal deze 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2 zijn, wat meer dan voldoende is.
Eenvoudige oppervlakteberekening
De eenvoudigste ruwe berekening van het vermogen van een watertoevoerketel kan worden uitgevoerd op basis van de behoefte aan een huis aan thermische energie van 100 watt per vierkante meter. Voor een huis met een oppervlakte van 100 m2 is dus 10 kW nodig.
Per vierkant verwarmd oppervlak wordt 100 watt aan warmte opgenomen
Bovendien wordt een veiligheidsfactor van 1,2 geïntroduceerd, die de onverwachte warmteverliezen compenseert en helpt bij het handhaven van een comfortabele temperatuur in de kamer tijdens extreme vorst. Welke aanpassingen maakt de warmwatervoorziening van de ketel aan dit schema?
Het kan op twee manieren worden geleverd:
- Warmwaterboiler (indirecte verwarmingsketel)... In dit geval wordt een extra factor van 1,1 geïntroduceerd: de ketel haalt een relatief kleine hoeveelheid warmte uit het verwarmingssysteem;
Watervoorzieningsschema voor een ketel op vaste brandstof, met een indirecte verwarmingsketel
- Onmiddellijke verwarming van een ketel met dubbele kring... Hierbij wordt een factor 1,2 gehanteerd. Rekening houdend met de veiligheidsfactor, moet de thermische prestatie van de ketel de geschatte warmtevraag van het huis met 40 procent overschrijden. In ons voorbeeld met een huisje van 100 meter moet de ketel 14 kW produceren als verwarming en warmwatervoorziening zijn aangesloten.
Aansluiting verwarmingssysteem en watertoevoerschema voor een ketel met dubbele kring
Let op: in het laatste geval wordt een kleine gangreserve voor de warmwatervoorziening geassocieerd met de kortstondige werking van de doorstroomverwarmer. Heet water wordt zelden meer dan een half uur per dag verbruikt en het verwarmingssysteem heeft een zekere traagheid, dus de parameters van het koelmiddel gaan niet verder dan de standaardwaarden.
Eenvoudige berekening van een ketel met warmwatervoorziening door de oppervlakte van het huis
Dit rekenschema is eenvoudig, maar heeft een aantal ernstige nadelen:
- Het houdt rekening met het oppervlak van de verwarmde kamer, niet met het volume.Ondertussen zal de warmtebehoefte in cottages met een plafondhoogte van 2,5 en 4 meter heel anders zijn;
Een kamer met een hoog plafond heeft meer warmte nodig
- Ze negeert de verschillen tussen klimaatzones. Zoals u weet, is het warmteverlies van een gebouw recht evenredig met het temperatuurverschil tussen het interieur en de straat en zal het sterk variëren op de Krim en Yakutia;
- Het houdt geen rekening met de kwaliteit van de gebouwisolatie. Voor metselwerk en een gevel die is geïsoleerd met een schuimplastic pelsjas, zal het warmteverlies aanzienlijk verschillen.
Isolatie van de gevel kan warmteverlies aanzienlijk verminderen
