Určení průměru potrubí průtokem

Bez ohledu na typ komunikace, zda se jedná o autonomní systém nebo centralizovaný, je důležité předem určit fyzické parametry jednotlivých prvků obslužné sítě. Zvažte, jak můžete nezávisle vypočítat průměr potrubí podle průtoku vody nebo požadovaného přenosu tepla kapalné chladicí kapaliny. Pojďme se seznámit se základními vzorci, aniž bychom vzali v úvahu inženýrské jemnosti, které mohou v soukromém sektoru chybět.

Metody výpočtu

Při vývoji projektů pro velká zařízení používají odborníci speciální inženýrské programy k vypracování schémat a výkresů budoucích sítí vytápění a teplé / studené vody. Pro jednodušší úkoly na úrovni soukromého sektoru lze najít řešení pomocí kalkulaček, které jsou zveřejněny na stránkách výrobců a prodejců. Třetí možností je provádět výpočty pomocí hotových vzorců a tabulkových údajů, například o rychlosti vody v potrubí.

Můžete to udělat ještě jednodušeji – začněte od běžných řešení, která byla testována na různých místech, existují důkazy o jejich účinnosti. Doporučená schémata v individuální výstavbě však ne vždy fungují správně. Pokud tedy při výběru povolíme přebytek průměru potrubí, bude se vytápění lišit nízkým přenosem tepla a voda bude proudit s nízkým tlakem. Naopak použití zúžených kanálů přispívá ke zvýšení tlaku a topný systém dobře zahřeje dům. Zároveň je však na potrubí a armatury kladeno velké zatížení, což snižuje životnost komunikací v důsledku zrychleného opotřebení.

Co je třeba vzít v úvahu při výpočtu dodávky vody

Inženýrské programy a kalkulačky již obsahují všechna potřebná data, která je nutné použít k získání požadovaných výsledků. Podívejme se proto podrobněji na třetí metodu výpočtů pomocí hotových vzorců. Průměr potrubí se tedy vypočítá s ohledem na průchodnost potrubí a průtok tekutiny v potrubí:

Zde symboly znamenají:

• d – požadovaná velikost průřezu kanálu vzhledem k vnitřním stěnám;
• q – průtok dopravované kapaliny v litrech nebo kg za sekundu nebo za hodinu;
• v je rychlost proudění v m/s;
• π – konstantní hodnota (poměr obvodu k průměru).

K určení průtoku vody nebo propustnosti potrubí se používá následující vzorec: q = 5 × q₍₀₎ × k.

Tady pod q₍₀₎ znamená normativní hodnotu, kterou lze nalézt v aktuálním SNiP. Například pro koupelnu je to 0,25, pro baterii v kuchyni – 0,12 a pro nádržku na WC stačí 0,1 jednotky. Součinitel k je potřeba, když je na zkoumanou dálnici napojeno několik odběrných míst.

Lze jej definovat takto: k = N x P. Tady:

• f – objem spotřebované vody;
• N – počet odběrných míst kapalin;
• P – hodnota pravděpodobnosti současného působení více vodovodních armatur.

K určení pravděpodobnosti zase existuje vzorec: P = qhrμ × u/(q₍₀₎ × 3600 × N). Aniž bych zacházel do detailů, práce qhrμ je maximální průtok vody za hodinu. Tento indikátor je normativní, informace jsou k dispozici v SNiP. Například: Objem spotřeby studené vody by se měl pohybovat do 5,6 litrů a celková spotřeba teplé vody by měla být asi 15,6 l/s. Pod u Vzorec se týká počtu lidí, kteří neustále používají tekoucí vodu.

Průchodnost potrubí

Podle hygienických norem, které organizace berou v úvahu při sestavování účtenek bez měřičů, připadá na osobu a den asi 360 litrů vody. Průtok se však může v závislosti na instalovaných kanálech s kruhovým průřezem lišit od standardu. Skutečný výsledek je ovlivněn několika faktory, mezi ty základní patří:

• Délka čáry. Po celé dráze brání pohybující se tekutině vnitřní stěny potrubí. Jinak se tento jev nazývá tlaková ztráta. To znamená, že jak se pohybujete, rychlost vody v potrubí klesá. V důsledku toho, čím větší je rozdíl mezi tlakem na začátku a na konci konkrétního přímého úseku, tím více času uplyne, než se do zásoby vody dostane nová část kapaliny. To je patrné zejména u starších systémů, kde se rez a nánosy postupně objevují na vnitřní straně kovového povrchu.

• Průměr I zde záleží na momentu odporu. Na jedné straně se u trubek s malým průřezem projeví zpomalovací účinek jako malá povrchová plocha. Na druhou stranu jsou ukazatele vyšší než u širších kanálů díky proporcionálně odlišnému objemu dopravované kapaliny. Čili v druhém případě při podobné spotřebě člověk přijme potřebný objem rychleji než tenkým potrubím.
• Složení. Moderní trh představují produkty pro komunikační systémy vodní dopravy, které jsou vyrobeny z různých materiálů. Polypropylenové stěny mají tedy znatelně menší vliv na snížení průtoku než ocelové.
• Trvanlivost. Podstatný rozdíl je v době udržení původně stanovených provozních podmínek. Na hrubém kovu se může objevit koroze a výrůstky, což pomáhá zmenšit průřez vedení. To znamená, že počáteční výpočty průměru potrubí z průtoku se nakonec ukáží jako nespravedlivé. Na hladkých polymerových stěnách k takovým jevům nedochází. Jejich životnost může překročit staré protějšky až 200krát.

• Uzlová spojení. Jakékoli oblasti s armaturami, bez ohledu na způsob instalace, otočení a oddělení, poskytují dodatečný odpor.

Souhrnné tabulky udávají průchodnost vodních kanálů v závislosti na průřezu potrubí (DN – jmenovitý nebo podmíněný průměr) a rychlosti pohybu tekutiny v potrubí pod jedním nebo druhým tlakem.

Rychlost proudění v kanálech s kruhovým průřezem závisí mimo jiné na povaze dopravované tekutiny. Například pro viskózní gravitační médium se považuje za optimální 0,1-0,5 m / s a ​​pro tekutější – 0,5-1 m / s. Sazby se zvyšují, pokud používáte zařízení pro nucenou přepravu. Takže za podmínek vstřikování může rychlost dosáhnout 0,8-2 m / s a ​​během sání – 1,5-3 m / s.

Příklad nezávislých výpočtů

Zvažte, jak vypočítat průměr potrubí pro chatu, ve které žijí 4 lidé. V seznamu odběrných míst je koupelna, sprchový kout a WC mísa, v kuchyni je instalována pračka a myčka. Vzhledem k tomu, že existuje několik uživatelů a skutečnost, že současně běží různá zařízení, je třeba nejprve určit pravděpodobnost. Podle dostupných údajů bude P = 5,6 x 4/(0,25 x 3600 x 6) = 0,00415.

Spotřeba vody v každé místnosti bude následující:

• koupelna – q = 5 × 0,25 × 0,00415 = 0,00519 l/s;
• kuchyně – q = 5 × 0,12 × 0,00415 = 0,00249 l/s;
• WC – q = 5 × 0,1 × 0,00415 = 0,00208 l/s.

Dalším krokem je určení požadovaného průměru potrubí.

Rychlost proudění v potrubí lze přesně vypočítat paralelním výpočtem ztrát, koeficientu hydraulického tření a dalších požadovaných hodnot. Jednodušší je i přes chyby přebírat informace z hotových tabulek. Ve skutečnosti na stavebním trhu neexistují žádné přířezy, které by se odlišovaly od standardizovaných profilů.

Vezmeme-li jako vodítko tlakový přívod vody a pohyb kapaliny rychlostí 3 m/s, pak podle výpočtů dostaneme následující možnosti optimálních průměrů potrubí.

Výpočet topných trubek a systému jako celku spočívá ve stanovení tepelného výkonu, výběru průměrů všech potrubních prvků (hydraulický výpočet), stanovení rozměrů topných zařízení (tepelný výpočet) a výběru zařízení.

Při návrhu topného systému je nejprve nutné vypracovat schéma na základě plánu domu. Diagram ukazuje:

• Umístění kotlů (nebo jiných zdrojů tepla).
• oběhová čerpadla.
• Místa průchodu tepelných trubic.
• Místa instalace topných objektů.

Na základě schématu a po výpočtu tepelného výkonu systému je možné podrobněji vypočítat průměr topných trubek.

Výpočet tepelného výkonu otopné soustavy

Tepelný výkon topného systému je množství tepla, které je potřeba v domě vytvořit pro pohodlný život v chladném období.

Tepelný výpočet domu

Mezi celkovou topnou plochou a výkonem kotle existuje vztah. Výkon kotle přitom musí být větší nebo roven výkonu všech topných zařízení (radiátorů). Standardní tepelnětechnický výpočet pro obytné prostory je následující: 100 W výkonu na 1 m² vytápěné plochy plus 15 – 20 % marže.

Vezměme si jako příklad dům o velikosti 120 m². V tomto případě by měl být výkon kotle: 100 W × 120 + 15 % = 13800 W = 13,8 kW. Pokud bude kotel (dvouokruhový) sloužit i pro zásobování teplou vodou, pak je třeba jeho požadovaný výkon zvýšit úměrně k předpokládané spotřebě ohřáté vody.

Výpočet počtu a výkonu topných zařízení (radiátorů) je nutné provést individuálně pro každou místnost. Každý radiátor má určitý tepelný výkon. U článkových radiátorů je celkový výkon součtem výkonu všech použitých sekcí.

V jednoduchých topných systémech jsou výše uvedené metody pro výpočet výkonu dostačující. Výjimkou jsou budovy s nestandardní architekturou, velkými prosklenými plochami, vysokými stropy a dalšími zdroji dodatečných tepelných ztrát. V tomto případě bude vyžadována podrobnější analýza a výpočet pomocí multiplikačních faktorů.

Tepelnětechnický výpočet zohledňující tepelné ztráty domu

Výpočet tepelných ztrát doma musí být proveden pro každou místnost zvlášť, s přihlédnutím k oknům, dveřím a venkovním stěnám.

Podrobněji jsou pro údaje o tepelných ztrátách použity následující údaje:

• Tloušťka a materiál stěn, nátěry.
• Střešní konstrukce a materiál.
• Typ a materiál základů.
• Typ zasklení.
• Typ podlahového potěru.

Je důležité vzít v úvahu přítomnost tepelně izolační vrstvy v obvodových konstrukcích, její složení a tloušťku.

Pro určení minimálního požadovaného výkonu topného systému s ohledem na tepelné ztráty můžete použít následující vzorec:

Qt (kWh) = V × ΔT × K ⁄ 860, kde:

Qt – tepelné zatížení místnosti.

V – objem vytápěné místnosti (šířka × délka × výška), m³.

∆T je rozdíl mezi venkovní teplotou vzduchu a požadovanou vnitřní teplotou, °C.

K je součinitel tepelné ztráty budovy.

860 – přepočet koeficientu v kWh.

Součinitel tepelné ztráty budovy K závisí na typu konstrukce a izolaci místnosti:

Rozdíl mezi teplotou venkovního vzduchu a požadovanou vnitřní teplotou ΔT určeno na základě konkrétních povětrnostních podmínek a požadované úrovně pohodlí v domě. Pokud je například venkovní teplota -20 °C a uvnitř je plánováno +20 °C, pak ΔT = 40 °C.

Výpočet průměru topných trubek

Po rozhodnutí o počtu radiátorů a jejich tepelném výkonu můžete přistoupit k výběru velikosti přívodního potrubí.

Než přistoupíte k výpočtu průměru trubek, stojí za to dotknout se tématu výběru správného materiálu. Ve vysokotlakých systémech bude muset být opuštěno použití plastových trubek. U topných systémů s maximální teplotou nad 90 °C je preferována ocelová nebo měděná trubka. Pro systémy s teplotou chladicí kapaliny nižší než 80 ° C si můžete vybrat kov-plastovou nebo polymerovou trubku.

Topné systémy soukromých domů se vyznačují nízkým tlakem (0,15 – 0,3 MPa) a teplotou chladicí kapaliny ne vyšší než 90 ° C. V tomto případě je opodstatněné použití levných a spolehlivých polymerních trubek (ve srovnání s kovovými trubkami).

Aby se potřebné množství tepla dostalo do radiátoru bez prodlení, měly by být průměry přívodních trubek radiátoru voleny tak, aby odpovídaly průtoku vody požadovanému každou jednotlivou zónou.

Výpočet průměru topných trubek se provádí podle následujícího vzorce:

D = √(354 × (0,86 × Q ⁄ ∆t°) ⁄ V), kde:

D — průměr potrubí, mm.

Q – zatížení na daném úseku potrubí, kW.

∆t° – rozdíl mezi teplotou přívodu a zpátečky, °C.

V — rychlost chladicí kapaliny, m⁄s.

Teplotní rozdíl (∆t°) desetidílný topný radiátor mezi přívodem a zpátečkou se v závislosti na průtoku obvykle pohybuje mezi 10 – 20 °C.

Minimální hodnota rychlosti chladicí kapaliny (V) doporučuje se uvažovat 0,2 – 0,25 m⁄s. Při nižších otáčkách začíná proces uvolňování přebytečného vzduchu obsaženého v chladicí kapalině. Horní práh rychlosti chladicí kapaliny je 0,6 – 1,5 m⁄s. Takové rychlosti pomáhají zabránit výskytu hydraulického hluku v potrubí. Za optimální hodnotu rychlosti chladicí kapaliny se považuje rozmezí 0,3 – 0,7 m⁄s.

Pro podrobnější rozbor rychlosti tekutiny je nutné vzít v úvahu materiál trubek a koeficient drsnosti vnitřního povrchu. Takže pro potrubí vyrobená z oceli je optimální průtok 0,25 – 0,5 m⁄s, pro polymerové a měděné trubky – 0,25 – 0,7 m⁄s.

Příklad výpočtu průměru topných trubek podle zadaných parametrů

Zdrojová data:

• Místnost 20 m² s výškou stropu 2,8 m.
• Dům je zděný, nezateplený. Součinitel tepelné ztráty konstrukce budeme brát jako 1,5.
• Pokoj má jedno PVC okno s dvojitým zasklením.
• -18 °C venku, +20 °C uvnitř. Rozdíl je 38 °C.

řešení:

Nejprve určíme minimální požadovaný tepelný výkon podle dříve uvažovaného vzorce Qt (kWh) = V × ΔT × K ⁄ 860.

Dostaňte se Qt u20d (2,8 m² × 38 m) × 1,5 ° С × 860 ⁄ 3,71 u3710d XNUMX kWh uXNUMXd XNUMX Wh.

Nyní můžeme přejít ke vzorci D = √(354 × (0,86 × Q ⁄Δt°) ⁄ V). Δt° – rozdíl mezi teplotou přívodu a zpátečky, budeme odebírat 20 ° С. V je rychlost chladicí kapaliny, bereme 0,5 m⁄s.

Dostaňte se D u354d √ (0,86 × (3,71 × 20 kW ⁄ 0,5 °C) ⁄ 10,6 m⁄ s) u12d XNUMX mm. V tomto případě se doporučuje zvolit trubku s vnitřním průměrem XNUMX mm.

Tabulka průměrů potrubí pro vytápění domácností

Tabulka pro výpočet průměru potrubí pro dvoutrubkový topný systém s konstrukčními parametry (Δt ° u20d 971 ° С, hustota vody 4,2 kg ⁄ m³, měrná tepelná kapacita vody XNUMX kJ ⁄ (kg × ° С)):