Скидка ­ 50 %

Расчет системы водоснабжения


Гидравлический расчет системы холодного водоснабжения

Введение.

В городах и на промышленных предприятиях расходуют большое количество воды. Ее используют на хозяйственно-питьевые и производственные нужды, а также для пожаротушения. Обеспечение населения водой питьевого качества повышает уровень благоустройства городов, улучшает их санитарное состояние и предохраняет людей от эпидемических заболеваний, распространяющихся через воду.

Для обеспечения городов и промпредприятий водой строят системы водоснабжения — комплекс инженерных сооружений, а также мероприятий, обеспечивающих получение воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителям. Система водоснабжения города или промпредприятия состоит из следующих основных элементов:

Водоприемных сооружений,

насосных станций, подающих воду к очистным сооружениям (насосные станции I подъема) или потребителям (насосные станции II подъема ),

очистных сооружений,

башен и резервуаров, накапливающих запасы воды или регулирующих напоры и расходы,

водопроводов и сети водопроводов, предназначенных для транспортирования воды от сооружения к сооружению или к потребителям.

Водопроводная вода в процессе использования в хозяйственных, производственных и других целях загрязняется и изменяет свои свойства. Такую воду называют сточной.

Сточные воды, образующиеся в городах и на ряде промпредприятий, содержат органи-ческие загрязнения, которые способны загнивать, и могут служить средой для развития различ-ных микроорганизмов, в том числе патогенных (болезнетворных). Сточные воды предприятий содержат вредные минеральные примеси, химические соединения или токсические вещества.

Для создания благоприятных санитарных условий на территориях городов и промпред-приятий сточные воды следует удалять за их пределы, а для исключения загрязнения водоемов сточные воды нужно очищать и обеззараживать. Для этого используют системы канализа-ции. Канализация представляет собой комплекс инженерных сооружений и мероприятий, предназначенных следующих целей:

приема сточных вод в местах образования и транспортирования их к очистным сооружениям,

очистки и обеззараживания сточных вод,

утилизации полезных веществ, содержащихся в сточных водах и их осадке,

выпуска очищеных вод в водоем.

Существуют 2 вида канализации: 1) Выводная и 2) Сплавная.

1.Расчет и проектирование внутреннего водопровода.

1.1.Трассировка сети.

Ввод водопровода в здание включает в себя узел присоединения водопровода к подземной магистрали трубопровод, проложенный от подземной магистрали до здания и водомерный узел на вводе. Отведение от магистрали производится или при помощи тройника, устанавливаемого заранее, или при отсутствии тройника – высверливанием в трубах отверстия с помощью специальных муфт – седелок.

Глубина заложения ввода должна быть не менее глубины промерзания, трубы ввода прокладываются с уклоном 0,002 – 0,005 в сторону подземной магистрали.

При параллельном вводе в здание водопровода, труб теплоснабжения, газопровода, канализации и электрических кабелей необходимо выдерживать в плане определенные расстояния между этими коммуникациями.

В местах пересечения водопроводного ввода с другими водопроводами расстояние между ними по вертикали должно быть – не менее 0,15 м., при пересечении с трубами канализации – не менее 0,4 м., причем во всех случаях ввод должен быть выше труб канализации.

Чтобы возможная осадка стр. конструкций здания не повредила ввода водопровода, между фундаментом здания и трубой оставляется зазор 10 см., заделанной мятой глиной.

Водомерный узел состоит из запорного вентиля (или задвижки), водомера, контрольного крана и запорного вентиля. Запорные вентили до и после водомера необходимы для того, чтобы водомер можно было снять для ремонта или отключить подачу воды во внутреннюю сеть. Контрольный кран нужен для проверки водомера или для спуска воды из внутренней сети.

Горизонтальным трубам придается уклон – 0,002 – 0,005 в сторону от водоразборных точек.

1.2. Определение расчетных расходов воды.

Расход на каждом участке водопроводной сети определяется по формуле:

, л/с

где секундный расход воды водоразборным прибором (арматурой)

— определяется по приложению II СНИП 2.04.01-85.

Для мойки со смесителем — 0,12 л/с

Для умывальника со смесителем — 0,12 л/с

Для ванны — 0,25 л/с

Для унитаза — 0,1 л/с

На участках сети, которые обслуживают несколько приборов, в формулу подставляется величина расхода прибора с максимальным водоразбором.

a — коэффициент, зависящий произведения общего числа приборов N на вероятность их одновременного действия P , и определяется по приложению IV СНИП.

, где N — число одинаковых потребителей в здании.

Максимальный часовой расход воды в часы наибольшего водопотребления определяется по приложению III СНИП , — общий расход воды.

расход холодной воды.

U=216 человек — общее количество жителей в здании,

N=288 штук — общее число приборов в здании.

.

Определение расчетных расходов воды и гидравлический расчет сети производится в табличной форме.

1.3. Гидравлический расчет внутреннего водопровода.

Гидравлический расчет внутреннего водопровода заключается в определении диаметров труб на пропуск расчетных расходов воды с соблюдением допустимых скоростей и потерь напоров.

Допустимые скорости:

Скорости в подводках к приборам и стоякам принимаются в пределах 0,9…1,5 м/с .

Скорости в магистралях принимаются в пределах 1,5…2,0 м/с

Гидравлический расчет внутреннего водопровода производится с использованием таблиц Шевелева Ф.А.

После выполнения гидравлического расчета и определения потерь напора на каждом участке, определяется сумма внутреннего водопровода, которая должна находиться в пределах 5…6 м. водного столба.

1.4. Подбор водомера.

Для учета количества воды, потребляемой зданием, после ввода устанавливается водомерный узел, оборудованный счетчиком воды и запорной арматурой. Водомерный узел устраивается на высоте 20 см от пола подвала.

Водомеры могут быть трех конструкций:

Крыльчатые водомеры.

Принимаются для измерения малых или средних расходов воды и устанавливаются только на горизонтальных участках сети (ось вращения перпендикулярна направлению движения воды).

Турбинные водомеры.

Принимаются при больших расходах воды. Могут устанавливаться как на горизонтальных, так и на вертикальных участках сети (ось вращения параллельна направлению движения воды).

Комбинированные водомеры.

Включают в себя и крыльчатые и турбинные счетчики. Устанавливают в зданиях с резким колебанием расходов.

Подбор водомера производится по среднечасовому расходу воды, потребляемому зданием, который сравнивается с величиной эксплуатационного расхода счетчика, после чего выбирается калибр и диаметр условного прохода счетчика.

Среднечасовой расход воды в здании определяется по формуле:

,

где — норма водопотребления холодной воды, принимаемая в пределах 180 л/ч в сутки.

T=24 часа — продолжительность водопотребления.

Выбираем водомер крыльчатый ГОСТ 6019-83. Диаметр условного прохода , гидравлическое сопротивление .

Производится проверка водомера на потери. Потери напора не должны превышать 2,5 м, определяются по формуле:

,

где q — расход воды на вводе в здание, л/с.

Так как потери напора не превышают 2,5 м, то водомер выбран правильно.

1.5. Подбор повысительной установки.

Потребный напор — это напор в сети внутреннего водопровода, при котором обеспечивается излив необходимого расчетного расхода воды в диктующей точке здания.

в метрах,

где — геодезическая высота подъема воды до диктующей точки, которая равна разнице отметки у диктующей точки и отметки перед водомерным узлом

— потери напора на вводе, которые равны разнице отметки трубопровода у стены здания и отметки трубопровода в городском колодце.

— суммарные потери по длине трубопровода

Особенности разводки коттеджа

Чем, собственно, система водоснабжения в частном доме проще, нежели в многоквартирном строении (разумеется, помимо общего количества сантехнических приборов)?

Принципиальных отличия два:

  • На горячей воде, как правило, нет необходимости обеспечивать постоянную циркуляцию через стояки и полотенцесушители.

При наличии циркуляционных врезок расчет водопроводной сети горячей воды заметно усложняется: трубам нужно пропустить через себя не только разбираемую жильцами воду, но и непрерывно оборачивающиеся массы воды.

В нашем же случае расстояние от сантехприборов до бойлера, колонки или врезки в трассу достаточно мало, чтобы не уделять внимания скорости подачи ГВС к крану.

Важно: Тем, кто не сталкивался с циркуляционными схемами ГВС — в современных многоквартирных домах стояки горячего водоснабжения соединяются попарно. За счет разницы давлений на врезках, создаваемой подпорной шайбой, через стояки непрерывно циркулирует вода. Тем самым обеспечивается быстрая подача ГВС к смесителям и круглогодичный нагрев полотенцесушителей в ванных комнатах.

  • Водопровод в частном доме разводится по тупиковой схеме, что подразумевает постоянную нагрузку на отдельные участки разводки. Для сравнения — расчет водопроводной кольцевой сети (позволяющей запитать каждый участок водопровода из двух и более источников) должен выполняться отдельно для каждой из возможных схем подключения.

Что считаем

Нам предстоит:

  1. Оценить расход воды при пиковом потреблении.
  2. Выполнить расчет сечения водопроводной трубы, способной обеспечить этот расход при приемлемой скорости потока.

Справка: максимальная скорость потока воды, при которой он не порождает гидравлических шумов, составляет около 1,5 м/с.

  1. Вычислить напор на концевом сантехническом приборе. Если он будет неприемлемо низким, стоит подумать либо об увеличении диаметра трубопровода, либо об установке промежуточной подкачки.

Задачи сформулированы. Приступим.

Расход

Его можно приблизительно оценить по нормам расхода для отдельных сантехнических приборов. Данные при желании несложно найти в одном из приложений к СНиП 2.04.01-85; для удобства читателя мы приведем выдержку из него.

Тип прибора Расход холодной воды, л/с Суммарный расход горячей и холодной воды, л/с
Кран для полива 0,3 0,3
Унитаз с краном 1,4 1,4
Унитаз с бачком 0,10 0,10
Душевая кабинка 0,08 0,12
Ванна 0,17 0,25
Мойка 0,08 0,12
Умывальник 0,08 0,12

В многоквартирных домах при расчете расхода используется коэффициент вероятности одновременного использования приборов. Нам достаточно просто просуммировать расход воды через приборы, которые могут использоваться одновременно. Скажем, мойка, душевая кабинка и унитаз дадут общий расход, равный 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 л/с.

Сечение

Расчет сечения трубы водопровода может быть выполнен двумя способами:

  1. Подбором по таблице значений.
  2. Расчетом по максимальной допустимой скорости потока.

Подбор по таблице

Собственно, таблица не требует каких-либо комментариев.

Условный проход трубы, мм Расход, л/с
10 0,12
15 0,36
20 0,72
25 1,44
32 2,4
40 3,6
50 6

Скажем, для расхода в 0,34 л/с достаточно трубы ДУ15.

Обратите внимание: ДУ (условный проход) примерно равен внутреннему диаметру водогазопроводной трубы. У полимерных труб, маркирующихся внешним диаметром, внутренний отличается от него примерно на шаг: скажем, 40-миллиметровая полипропиленовая труба имеет внутренний диаметр около 32 мм.

Расчет по скорости потока

Расчет диаметра водопровода по расходу воды через него может быть выполнен с использованием двух простых формул:

  1. Формулы расчета площади сечения по его радиусу.
  2. Формулы расчета расхода через известное сечение при известной скорости потока.

Первая формула имеет вид S = π r ^2. В ней:

  • S — искомая площадь сечения.
  • π — число «пи» (примерно 3,1415).
  • r — радиус сечения (половина ДУ или внутреннего диаметра трубы).

Вторая формула выглядит как Q = VS, где:

  • Q — расход;
  • V — скорость потока;
  • S — площадь сечения.

Для удобства вычислений все величины переводятся в СИ — метры, квадратные метры, метры в секунду и кубические метры в секунду.

Давайте своими руками рассчитаем минимальный ДУ трубы для следующих вводных данных:

  • Расход через нее составляет все те же 0,34 литра в секунду.
  • Скорость потока, используемая в вычислениях — максимально допустимые 1,5 м/с.

Приступим.

  1. Расход в величинах СИ будет равным 0,00034 м3/с.
  2. Площадь сечения согласно второй формулы должна быть не менее 0,00034/1,5=0,00027 м2.
  3. Квадрат радиуса согласно первой формулы равен 0,00027/3,1415=0,000086.
  4. Извлекаем из этого числа квадратный корень. Радиус равен 0,0092 метра.
  5. Чтобы получить ДУ или внутренний диаметр, умножаем радиус на два. Результат — 0,0184 метра, или 18 миллиметров. Как легко заметить, он близок к полученному первым способом, хоть и не совпадает с ним в точности.

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.

Справка: при атмосферном давлении 10 метров напора соответствуют 1 кгс/см2 избыточного давления.

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.

Нам нужно вычислить падение напора в трубопроводе известной протяженности и диаметра. Если разность напора, соответствующего давлению в магистрали, и падения напора в водопроводе больше 5 метров — наша система водоснабжения будет функционировать без нареканий. Если меньше — нужно либо увеличивать диаметр трубы, либо размыкать ее подкачкой (цена которой, к слову,  явно превысит рост затрат на трубы из-за увеличения их диаметра на один шаг).

Так как же выполняется расчет напора в водопроводной сети?

Здесь действует формула H = iL(1+K), в которой:

  • H — заветное значение падения напора.
  • i — так называемый гидравлический уклон трубопровода.
  • L — длина трубы.
  • K — коэффициент, который определяется функциональностью водопровода.

Проще всего определить коэффициент К.

Он равен:

  • 0,3 для хозяйственно-питьевого назначения.
  • 0,2 для промышленного или пожарно-хозяйственного.
  • 0,15 для пожарно-производственного.
  • 0,10 для пожарного.

С измерением длины трубопровода или его участка тоже особых сложностей не возникает; а вот понятие гидравлического уклона требует отдельного разговора.

На его значение влияют следующие факторы:

  1. Шероховатость стенок трубы, которая, в свою очередь, зависит от их материала и возраста. Пластики обладают более гладкой поверхностью по сравнению со сталью или чугуном; кроме того, стальные трубы со временем зарастают известковыми отложениями и ржавчиной.
  2. Диаметр трубы. Здесь действует обратная зависимость: чем он меньше, тем большее сопротивление трубопровод оказывает движению воды в нем.
  3. Скорость потока. С ее увеличением сопротивление тоже увеличивается.

Некоторое время назад приходилось дополнительно учитывать гидравлические потери на запорной арматуре; однако современные полнопроходные шаровые вентиля создают примерно такое же сопротивление, что и труба, поэтому ими можно смело пренебречь.

Вычислить гидравлический уклон своими силами весьма проблематично, но, к счастью, в этом и нет необходимости: все необходимые значения можно найти в так называемых таблицах Шевелева.

Чтобы читатель представил себе, о чем идет речь, приведем небольшой фрагмент одной из таблиц для пластиковой трубы диаметром 20 мм.

Расход, л/с Скорость потока, м/с 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

Что такое 1000i в крайнем правом столбике таблицы? Это всего лишь значение гидравлического уклона на 1000 погонных метров. Чтобы получить значение i для нашей формулы, его достаточно разделить на 1000.

Давайте вычислим падение напора в трубе диаметром 20 мм при ее длине, равной 25 метрам, и скорости потока в полтора метра в секунду.

  1. Ищем соответствующие параметры в таблице. Согласно ее данным, 1000i для описанных условий равно 221,8; i = 221,8/1000=0,2218.
  1. Подставляем все значения в формулу. H = 0,2218*25*(1+0,3) = 7,2085 метра. При давлении на входе водопровода в 2,5 атмосферы на выходе оно составит 2,5 — (7,2/10) = 1,78 кгс/см2, что более чем удовлетворительно.

Заключение

Подчеркнем еще раз: приведенные схемы расчетов предельно упрощены и не предназначены для профессиональных расчетов сложных систем. Однако их точность вполне приемлема для нужд владельцев частных домов.

Дополнительную информацию, как обычно, читателю предложит видео в этой статье. Успехов!

sdelaydom.guru

2.3 Расчет системы холодного водоснабжения

Задача расчёта системы водоснабжения – определение экономически выгодных диаметров трубопроводов и характеристик дополнительного оборудования в зависимости от условий подключения к уличной сети водопровода. Расчёт ведётся на случай максимального хозяйственно-питьевого водопотребления и на пропуск противопожарного и максимального хозяйственно-питьевого расходов вместе. В здании с централизованным горячим водоснабжением горячая вода готовится в отдельно стоящей бойлерной и подается в дом по собственному вводу.

Квартир в здании 36. Согласно плану общая полезная площадь здания составляет 1786,8 м2. Каждая квартира оборудована умывальниками, мойками, ванными, душами. В нише наружных стен в цоколе здания имеется два поливомоечных крана. Общее число санитарно-технических приборов, потребляющих холодную воду 146 штук.

Ориентировочное количество жителей, проживающих в здании определяется по формуле:

U=k·F/f, человек

где: F– общая полезная площадь здания, м2

f– норма площади на одного человека, м2

k- коэффициент перенаселенности квартир - 1,3.

U=1,3*1786,8/12=194чел.

Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды в жилых и общественных зданиях принимается по приложению 3 [1]. Для жилых домов с централизованным горячим водоснабжением, оборудованных умывальниками, мойками, ванными, душами они составляют:

qtot= 300 л/сут

qcх=5,6 л/ч

Вероятность одновременности действия санитарно-технических приборов по холодной воде определяется по формуле:

Р =(qcх·U)/(3600·qc0·N)

где: qcх– норма расхода холодной воды одним жителем в час максимального

водопотребления, принимается согласно приложению 3 [1].

N– общее число санитарных приборов в здании, включая два поливочных

крана, за исключением пожарных.

U– количество жителей;

qc0– расход холодной воды одним водоразборным прибором с наибольшим расчетным расходом, л/сек; принимаемым по приложению 2 [1]

Согласно пункту 3.2 [1] расход холодной воды, определенный по приложению 2 [1] составляет qс0= 0,18 л/сек.

P=(5,6·194)/(3600·0,18·146)=0,0114

Расчетный расход на каждом участке водопроводной сети определим по формуле:

qc=5qoc· α, л/сек

где: α– коэффициент, определяемый согласно приложению 4 [1] в зависимости от общего числа приборов Nна расчетном участке сети и вероятности их действия.

Значение αопределяем по приложению 4 таблицы 2 [1].

Рекомендуемые скорости в магистралях и стояках до 1,5-2м/сек, в подводках и пожарных кранах до 2,5-3м/сек.

NPc =1,67608 α =1,294

qc=5·0,18· 1,294 = 1,1646, л/сек

2.4 Гидравлический расчет внутреннего водопровода

Расчет внутреннего водопровода Таблица 1

Номера расчетных

участков

Кол-во

Приборов

на участке, Nшт.

Рс

Значения

q, л/с

d, мм

V, м/с

i

l, м

hл=i·l

N·Pс

q0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1-2

1

0,0114

0,0114

0,200

0,18

0,1800

16

1,59

0,35

0,13

0,045

2-3

3

0,034

0,245

0,2205

16

2,21

0,63

4,0

2,534

3-4

4

0,046

0,266

0,2394

20

1,34

0,192

3,3

0,635

4-5

8

0,092

0,333

0,2997

20

1,34

0,192

3,3

0,635

5-6

12

0,137

0,387

0,3483

25

1,18

0,116

3,3

0,383

6-7

16

0,18

0,430

0,3870

25

1,35

0,147

3,3

0,485

7-8

20

0,23

0,476

0,4284

32

0,93

0,056

3,3

0,185

8-9

24

0,27

0,510

0,4590

32

1,04

0,067

0,5

0,033

9-10

49

0,56

0,717

0,6453

32

1,35

0,107

2,2

0,237

10-11

49

0,56

0,717

0,6453

50

0,55

0,012

9,5

0,120

11-12

73

0,84

0,883

0,7947

50

0,68

0,016

0,3

0,004

12-14

146

1,67

1,292

1,1628

50

1,02

0,037

16,1

0,608

h=5,909

studfiles.net

Расчет водопровода в частном доме: просто о сложном

Тема этой статьи — расчет водопроводных сетей в частном доме. Поскольку типичная схема водоснабжения небольшого коттеджа не отличается высокой сложностью, нам не придется лезть в дебри сложных формул; однако некоторое количество теории читателю вынужденно придется усвоить.

Фрагмент системы водоснабжения частного дома. Как любая другая инженерная система, эта нуждается в предварительных расчетах.

Особенности разводки коттеджа

Чем, собственно, система водоснабжения в частном доме проще, нежели в многоквартирном строении (разумеется, помимо общего количества сантехнических приборов)?

Принципиальных отличия два:

  • На горячей воде, как правило, нет необходимости обеспечивать постоянную циркуляцию через стояки и полотенцесушители.

При наличии циркуляционных врезок расчет водопроводной сети горячей воды заметно усложняется: трубам нужно пропустить через себя не только разбираемую жильцами воду, но и непрерывно оборачивающиеся массы воды.

В нашем же случае расстояние от сантехприборов до бойлера, колонки или врезки в трассу достаточно мало, чтобы не уделять внимания скорости подачи ГВС к крану.

Важно: Тем, кто не сталкивался с циркуляционными схемами ГВС — в современных многоквартирных домах стояки горячего водоснабжения соединяются попарно. За счет разницы давлений на врезках, создаваемой подпорной шайбой, через стояки непрерывно циркулирует вода. Тем самым обеспечивается быстрая подача ГВС к смесителям и круглогодичный нагрев полотенцесушителей в ванных комнатах.

Полотенцесушитель нагревается за счет непрерывной циркуляции через стояки ГВС.

  • Водопровод в частном доме разводится по тупиковой схеме, что подразумевает постоянную нагрузку на отдельные участки разводки. Для сравнения — расчет водопроводной кольцевой сети (позволяющей запитать каждый участок водопровода из двух и более источников) должен выполняться отдельно для каждой из возможных схем подключения.

Что считаем

Нам предстоит:

  1. Оценить расход воды при пиковом потреблении.
  2. Выполнить расчет сечения водопроводной трубы, способной обеспечить этот расход при приемлемой скорости потока.

Справка: максимальная скорость потока воды, при которой он не порождает гидравлических шумов, составляет около 1,5 м/с.

  1. Вычислить напор на концевом сантехническом приборе. Если он будет неприемлемо низким, стоит подумать либо об увеличении диаметра трубопровода, либо об установке промежуточной подкачки.

Слабый напор на концевом смесителе едва ли порадует владельца.

Задачи сформулированы. Приступим.

Расход

Его можно приблизительно оценить по нормам расхода для отдельных сантехнических приборов. Данные при желании несложно найти в одном из приложений к СНиП 2.04.01-85; для удобства читателя мы приведем выдержку из него.

Тип прибора Расход холодной воды, л/с Суммарный расход горячей и холодной воды, л/с
Кран для полива 0,3 0,3
Унитаз с краном 1,4 1,4
Унитаз с бачком 0,10 0,10
Душевая кабинка 0,08 0,12
Ванна 0,17 0,25
Мойка 0,08 0,12
Умывальник 0,08 0,12

В многоквартирных домах при расчете расхода используется коэффициент вероятности одновременного использования приборов. Нам достаточно просто просуммировать расход воды через приборы, которые могут использоваться одновременно. Скажем, мойка, душевая кабинка и унитаз дадут общий расход, равный 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 л/с.

Расход воды через приборы, способные работать  одновременно, суммируется.

Сечение

Расчет сечения трубы водопровода может быть выполнен двумя способами:

  1. Подбором по таблице значений.
  2. Расчетом по максимальной допустимой скорости потока.

Подбор по таблице

Собственно, таблица не требует каких-либо комментариев.

Условный проход трубы, мм Расход, л/с
10 0,12
15 0,36
20 0,72
25 1,44
32 2,4
40 3,6
50 6

Скажем, для расхода в 0,34 л/с достаточно трубы ДУ15.

Обратите внимание: ДУ (условный проход) примерно равен внутреннему диаметру водогазопроводной трубы. У полимерных труб, маркирующихся внешним диаметром, внутренний отличается от него примерно на шаг: скажем, 40-миллиметровая полипропиленовая труба имеет внутренний диаметр около 32 мм.

Условный проход примерно равен внутреннему диаметру.

Расчет по скорости потока

Расчет диаметра водопровода по расходу воды через него может быть выполнен с использованием двух простых формул:

  1. Формулы расчета площади сечения по его радиусу.
  2. Формулы расчета расхода через известное сечение при известной скорости потока.

Первая формула имеет вид S = π r ^2. В ней:

Вторая формула выглядит как Q = VS, где:

  • Q — расход;
  • V — скорость потока;
  • S — площадь сечения.

Для удобства вычислений все величины переводятся в СИ — метры, квадратные метры, метры в секунду и кубические метры в секунду.

Единицы СИ.

Давайте своими руками рассчитаем минимальный ДУ трубы для следующих вводных данных:

  • Расход через нее составляет все те же 0,34 литра в секунду.
  • Скорость потока, используемая в вычислениях — максимально допустимые 1,5 м/с.

Приступим.

  1. Расход в величинах СИ будет равным 0,00034 м3/с.
  2. Площадь сечения согласно второй формулы должна быть не менее 0,00034/1,5=0,00027 м2.
  3. Квадрат радиуса согласно первой формулы равен 0,00027/3,1415=0,000086.
  4. Извлекаем из этого числа квадратный корень. Радиус равен 0,0092 метра.
  5. Чтобы получить ДУ или внутренний диаметр, умножаем радиус на два. Результат — 0,0184 метра, или 18 миллиметров. Как легко заметить, он близок к полученному первым способом, хоть и не совпадает с ним в точности.

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.

Справка: при атмосферном давлении 10 метров напора соответствуют 1 кгс/см2 избыточного давления.

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.

Нам нужно вычислить падение напора в трубопроводе известной протяженности и диаметра. Если разность напора, соответствующего давлению в магистрали, и падения напора в водопроводе больше 5 метров — наша система водоснабжения будет функционировать без нареканий. Если меньше — нужно либо увеличивать диаметр трубы, либо размыкать ее подкачкой (цена которой, к слову,  явно превысит рост затрат на трубы из-за увеличения их диаметра на один шаг).

Так как же выполняется расчет напора в водопроводной сети?

Здесь действует формула H = iL(1+K), в которой:

  • H — заветное значение падения напора.
  • i — так называемый гидравлический уклон трубопровода.
  • L — длина трубы.
  • K — коэффициент, который определяется функциональностью водопровода.

Проще всего определить коэффициент К.

Он равен:

  • 0,3 для хозяйственно-питьевого назначения.
  • 0,2 для промышленного или пожарно-хозяйственного.
  • 0,15 для пожарно-производственного.
  • 0,10 для пожарного.

На фото — пожарный водопровод.

С измерением длины трубопровода или его участка тоже особых сложностей не возникает; а вот понятие гидравлического уклона требует отдельного разговора.

На его значение влияют следующие факторы:

  1. Шероховатость стенок трубы, которая, в свою очередь, зависит от их материала и возраста. Пластики обладают более гладкой поверхностью по сравнению со сталью или чугуном; кроме того, стальные трубы со временем зарастают известковыми отложениями и ржавчиной.
  2. Диаметр трубы. Здесь действует обратная зависимость: чем он меньше, тем большее сопротивление трубопровод оказывает движению воды в нем.
  3. Скорость потока. С ее увеличением сопротивление тоже увеличивается.

Некоторое время назад приходилось дополнительно учитывать гидравлические потери на запорной арматуре; однако современные полнопроходные шаровые вентиля создают примерно такое же сопротивление, что и труба, поэтому ими можно смело пренебречь.

Открытый шаровый кран почти не оказывает сопротивления току воды.

Вычислить гидравлический уклон своими силами весьма проблематично, но, к счастью, в этом и нет необходимости: все необходимые значения можно найти в так называемых таблицах Шевелева.

Чтобы читатель представил себе, о чем идет речь, приведем небольшой фрагмент одной из таблиц для пластиковой трубы диаметром 20 мм.

Расход, л/с Скорость потока, м/с 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

Что такое 1000i в крайнем правом столбике таблицы? Это всего лишь значение гидравлического уклона на 1000 погонных метров. Чтобы получить значение i для нашей формулы, его достаточно разделить на 1000.

Давайте вычислим падение напора в трубе диаметром 20 мм при ее длине, равной 25 метрам, и скорости потока в полтора метра в секунду.

  1. Ищем соответствующие параметры в таблице. Согласно ее данным, 1000i для описанных условий равно 221,8; i = 221,8/1000=0,2218.

Таблицы Шевелева многократно переиздавались с момента первой публикации.

  1. Подставляем все значения в формулу. H = 0,2218*25*(1+0,3) = 7,2085 метра. При давлении на входе водопровода в 2,5 атмосферы на выходе оно составит 2,5 — (7,2/10) = 1,78 кгс/см2, что более чем удовлетворительно.

Заключение

Подчеркнем еще раз: приведенные схемы расчетов предельно упрощены и не предназначены для профессиональных расчетов сложных систем. Однако их точность вполне приемлема для нужд владельцев частных домов.

Дополнительную информацию, как обычно, читателю предложит видео в этой статье. Успехов!

gidroguru.com

2.2. Гидравлический расчет системы внутреннего водопровода.

На основании гидравлического расчета водопроводной сети определяются наиболее экономичные диаметры для пропуска расчетных расходов воды, потери напора и требуемый напор в системе.

Расчеты выполняются в следующем порядке:

  • Выбирается расчетное направление, которое разбивается на расчетные участки;

  • Определяются расходы по расчетным участкам;

  • По расчетным расходом определяется диаметр трубы расчетного участка, потери напора по участкам и скорость движения воды;

  • Подбирается водомер и определяются потери напора в водомере;

  • Определяется требуемый напор в системе.

В расчетно-графической работе выполняется расчет только для холодного внутреннего водопровода.

Выбор расчетного направления.

Проектируемый внутренний водопровод должен обеспечить подачу воды с необходимым расходом к любой водоразборной точке здания. Расчет ведется для диктующей водозаборной точки, наиболее высоко расположенной и удаленной от ввода, т.е. по расчетному направлению. Если будет обеспечена подача воды к диктующей точке, то подача к другим точкам будет гарантирована, т.к. они находятся в более благоприятных условиях. Таким образом, в расчетное направление войдут; подводка к диктующему прибору, стояк, часть магистрали и ввод

Расчетное направление разбивается на участки. За расчетный участок принимается участок сети с постоянным расходом. Расчетные участки обозначаются цифрами ( начало и конец участка).

Определение расчетных расходов.

Для определения расчетных расходов необходимо выбрать нормы водопотребления, которые принимаются по СНИП (1) в зависимости от назначения здания и степени его благоустройства. В табл.1 приведены нормы водопотребления для некоторых типов зданий.

Максимальный секундный расход на расчетном участке следует определять по формуле:

q=5q0α,

где q ( ) - расчетный расход в л/с;

q0 .- нормативный расход одним водоразборным устройством с максимальным водопотреблением (исключая расход поливочного крана) в л/с, принимаемый по СНИП (1) или по табл. 2:

- принимается для зданий, оборудованных холодным водопроводом и системами местного горячего водоснабжения.

__принимается при наличии централизованного горячего водоснабжения;

α - величина, определяемая в зависимости от числа водоразборных устройств N на расчетном участке сети и вероятности их действия Р, и принимается по СНИП (1) или по таблице 3.

Вероятность действия приборов (Р) для всего здания, обслуживающих одинаковых потребителей, следует определять по формуле:

P=U/3600q0 N,

где (- норма расхода воды одним потребителем, л/ч, в час наибольшего водопотребления, которая принимается по СНИП (1) или табл.1;

U - общее число потребителей в здании;

N - общее число приборов, обслуживающих U потребителей.

Общее число потребителей (чел.) в жилом здании, если оно не задано можно определить по формуле:

U=kF/f,

где k=1,2-1,5 коэффициент перенаселенности;

F - полезная жилая площадь здания в м2;

f - норма жилой площади на 1 человека в м2 принимается 18м2 для РФ.

Число приборов и полезная площадь определяется по планам этажей здания.

В зависимости от величины произведения NP определяется коэффициент α по табл. 3 в которой приведены некоторые значения этого коэффициента при NP=0,015÷8,8; при больших значениях NP и Р>0,1 коэффициент α определяется по таблицам СНИП (1).

Таблица 1.Нормы расхода воды потребителями

№ п/п

Потребители

Норма водопотребления, л

Измеритель

В сутки максимального водопотребления

В час максимального водопотребления

Общая

Холодная

Общая (гор. и холодная)

Холодная

1

2

3

4

5

6

7

1

Жилые дома с водопроводом и канализацией без ванн

1чел

120

120

6,5

6,5

2

То же, с газоснабжением

То же

150

150

7

7

3

То же, с водопроводом, канализацией и ваннами с водонагревателями, работающими на твердом топливе

То же

180

180

8,1

8,1

4

То же, с водопроводом, канализацией и ванными с газовыми водонагревателями

То же

225

225

10,5

10,5

5

То же, с быстродействующими газовыми водонагревателями и с и многоточечным водоразбором

То же

250

250

13

13

6

Жилые дома с централизованным горячим водоснабжением, оборудованные умывальниками, мойками и душами

То же

230

130

12,5

4,6

7

То же, с сидячими ваннами, оборудованными душами.

То же

275

165

14,3

5,1

8

То же, с ваннами длинной от 1500 до 1700мм, оборудованными душами

То же

300

180

15,6

5,6

9

То же, при высоте зданий более 12 этажей с централизованным горячим водоснабжением и повышенных требованиях к их благоустройству

То же

400

270

20

9,1

10

Общежития с общими душевыми

То же

100

40

10,4

4,1

11

Общежития с общими кухнями и блоками душевых на этажах при жилых комнатах в каждой секции здания

То же

160

70

12

4,5

12

Гостиницы, пансионаты и мотели с общими ваннами и душевыми

То же

120

50

12,5

4,3

Таблица 2. Нормативные характеристики водоразборной арматуры

Водоразборная арматура

Секундный расход, л/с

Свободный напор перед арматурой,

Расход стоков от прибора , л/с

общий

холодной воды

Водоразборный кран у умывальника, рукомойника

0,1

0,1

2

0,15

Смеситель у умывальника, рукомойника

0,12

0,09

2

0,15

То же, с аэратором

0,07

0,05

7

Водоразборный кран у раковины и мойки

0,15

0,15

2

0,3

Смеситель у мойки

0,12

0,09

2

0,6

То же, с аэратором

0,07

0,05

7

Смеситель для ванны (в том числе общим для ванны и умывальника)

0,25

0,18

3

0,8

Водогрейная колонка и смеситель для ванны

0,22

0,22

3

1,1

Смеситель для душевой кабины с мелким или глубоким душевым поддоном

0,12

0,09

3

0,2;0,6

Смеситель с аэратором для гигиенического душа (бидэ)

0,08

0,05

5

0,15

Поплавковый клапан смывного бачка

0,1

0,1

2

1,6

Смывной кран унитаза

1,4

1,4

4

1,4

Поливочный кран

0,3

0,3

2

0,3

Таблица №3. Значения коэффициентов α при Р≤ 0,1 и любом числе N

NP

α

NP

α

NP

α

NP

α

< 0,015

0,200

0,043

0,261

0,094

0,336

0,740

0,826

0,015

0,202

0,044

0,263

0,096

0,338

0,780

0,849

0,016

0,205

0,045

0,265

0,098

0,341

0,800

0,860

0,017

0,207

0,046

0,266

0,100

0,343

0,840

0,883

0,018

0,210

0,047

0,268

0,110

0,355

0,880

0,905

0,019

0,212

0,048

0,270

0,120

0,367

0,900

0,916

0,020

0,215

0,049

0,271

0,130

0,378

0,940

0,937

0,021

0,217

0,050

0,273

0,140

0,389

0,980

0,959

0,022

0,219

0,052

0,276

0,150

0,399

1,000

0,969

0,023

0,222

0,054

0,280

0,160

0,410

1,050

0,995

0,024

0,224

0,056

0,283

0,170

0,420

1,100

1,021

0,025

0,226

0,058

0,286

0,180

0,430

1,150

1,046

0,026

0,228

0,060

0,289

0,190

0,439

1,200

1,071

0,027

0,230

0,062

0,292

0,200

0,449

1,250

1,096

0,028

0,233

0,064

0,295

0,230

0,476

1,300

1,120

0,029

0,235

0,065

0,298

0,260

0,502

1,350

1,144

0,030

0,237

0,068

0,301

0,300

0,534

1,400

1,168

0,031

0,239

0,070

0,304

0,330

0,558

1,450

1,191

0,032

0,241

0,072

0,307

0,370

0,588

1,500

1,215

0,033

0,243

0,074

0,309

0,400

0,610

1,550

1,238

0,034

0,245

0,076

0,312

0,430

0,631

1,600

1,261

0,035

0,247

0,078

0,315

0,460

0,652

1,650

1,283

0,036

0,249

0,080

0,318

0,500

0,678

1,700

1,306

0,037

0,250

0,082

0,320

0,540

0,704

1,750

1,328

0,038

0,252

0,084

0,323

0,580

0,730

1,800

1,350

0,039

0,254

0,086

0,326

0,600

0,742

1,850

1,372

0,040

0,256

0,088

0,328

0,640

0,767

1,900

1,394

0,041

0,258

0,090

0,331

0,680

0,791

1,950

1,416

0,042

0,259

0,092

0,333

0,700

0,803

2,000

1.437

Определение диаметров труб и потерь напора.

При движении по трубам поток воды преодолевает сопротивление сил трения по длине трубопровода и местные сопротивления, обусловленные изменениями направлений потока. Указанные сопротивления обуславливают, соответственно, линейные потери напора по длине трубопровода и местные потери напора фасонных частях в арматуре.

Потери напора на трение по длине трубопровода определяются по формуле

= i×l,

а местные потери напора определяют в процентах от потерь напора по длине труб:

-для сетей хозяйственно-питьевого водопровода - 30%;

-для объединенного хозяйственно-противопожарного водопровода – 20%;

-для объединенного производственно-противопожарного водопровода – 15%;

-для противопожарного – 10%;

где - потери напора на трение, м;

i - удельные потери напора на трение, м;

l - длина трубопровода, м;

В практике расчета внутренних систем водопроводов пользуются составленными для этой цели таблицами Ф.А.Шевелева (2).

В таблицах даны значения удельных потерь напора – 1000i, скорости движения воды – v, в зависимости от расчетного расхода и применяемого диаметра трубопровода.

Для определения удельных потерь напора и диаметра по расчетному расходу принято задаваться величиной скорости движения воды по трубам. Величину скорости следует принимать в хозяйственно-питьевых водопроводах не более 1,5 м/с в магистралях и стояках, и не более 2,5 м/с в подводках к приборам, для производственных водопроводов не более 1,2 м/с.

Наиболее экономичная скорость движения воды 0,9 – 1,2 м/с.

Общие потери напора определяются путем суммирования потерь напора по длине трубопровода и местных потерь.

Н=+ hm или

Н=il(1+

где – коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях.

Результаты гидравлического расчета водопровода представляют в табличной форме (табл.№4).

Таблица №4. Определение расчетных расходов и потерь напора по длине

№№ расчетных

участков

Общее число приборов, N

Вероятность действия приборов,

P

NP

α

Расчетный расход,

q, л/с

Скорость,

v, м/с

Диаметр,

d,мм

Удельные потери напора,

1000i

Длина

участка, м

Линейные

потери

напора,

м

Подбор водомера.

Для учёта количества воды, расходуемой в зданиях, устанавливаются крыльчатые или турбинные водомеры. Движение воды через водомер приводит во вращение вертушку или турбинку, установленные в корпусе водомера так, что угловая скорость вращения их пропорциональна скорости движения воды.

Диаметр условного прохода счетчика воды следует выбирать исходя из среднечасового расхода воды за период потребления (сутки, смену), который не должен превышать эксплуатационный.

Средний часовой расход воды за период максимального потребления определяется по формуле:

= ,

где – средний часовой расход воды, м3/ч;

(– норма расхода воды потребителем в сутки (смену) наибольшего водопотребления, л/сут;

– число водопотребителей;

Т  расчетное время, ч, потребления воды (сутки, смена).

Калибр водомера (т.е. диаметр сечения перед крыльчаткой или турбинкой) определяется по табл. 5.

Таблица №5. Параметры водомеров

Тип водомеров

Диаметр условного прохода счетчика, мм

Параметры

расход воды, м3/ч

порог чувствительности, м3/ч, не более

максимальный объем воды за сутки, м3

гидравлическое сопротивление счетчика S,

минимальный

эксплуатационный

максимальный

Крыльчатые

15

20

25

32

40

0,03

0,05

0,07

0,1

0,16

1,2

2,0

2,8

4,0

6,4

3

5

7

10

16

0,015

0,025

0,035

0,05

0,08

45

70

100

140

230

14,5

5,18

2,64

1,3

0,5

Турбинные

50

65

80

100

150

200

250

0,3

1,5

2,0

3,0

4,0

6,0

15,0

12

17

36

65

140

210

380

30

70

110

180

350

600

1000

0,15

0,6

0,7

1,2

1,6

3

7

450

610

1300

2350

5100

7600

13700

0,143

810

264

76,6

13

3,5

1,8

Счетчик с принятым диаметром условного прохода необходимо проверить на пропуск максимального (расчетного) секундного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды, при котором потери напора в водомере не должны превышать допустимых величин:

для турбинных 1,0 м;

для крыльчатых 2,5 м.

Потери давления в счетчиках h, м, при расчетном секундном расходе воды q (), л/с, определяют по формуле:

h,

где S – гидравлическое сопротивление счетчика, принимаемое согласно табл.5.

Определение требуемого напора для системы внутреннего водопровода.

Требуемый напор, обеспечивающий нормальную работу систем внутреннего водопровода, определяется по формуле:

=++hm+h+,

где - геометрическая высота подачи воды от отметки гарантийного напора в наружной сети водопровода до отметки расположения диктующего водоразборного устройства в м;

- потери напора на трение сопротивления по расчетному направлению в м;

hm - потери напора на преодоление местных сопротивлений в м;

- свободный напор у диктующего водоразборного устройства в м определяется по табл.2;

h - потери напора в водомере в м.

При более чем на 2,0 м необходим устройство повысительной установки,

где - наименьший гарантированный напор в наружной водопроводной сети.

studfiles.net


Смотрите также

© "Совершенные окна", 2019 г.
Перепечатка текстов, а так же полное или частичное воспроизведение других материалов сайта возможно только с согласия их авторов.

телефон: (495) 755-10-94
(многоканальный)