URL-адрес сайта WordPress настроен неправильно. Проверьте настройки виджета.

ОБЩИЙ ПОДХОД К ГИДРАВЛИЧЕСКИМ РАСЧЕТАМ


Совсем еще недавно перед проектировщиками стоял главный вопрос, какую из имеющихся схем выбрать:

— для холодного водоснабжения — с односторонней подачей воды от стояков на квартиры или с двух сторон (рис. 1а);

— для горячего водоснабжения — с
верхней или с нижней разводкой подсоединения стояков к магистральному
трубопроводу, с циркуляционными или циркуляционно-водоразборными
стояками (рис.1б), вообще с циркуляционными стояками или с циркуляцией
горячей воды только по магистрали;

— для водяного отопления — вертикальную
либо горизонтальную, однотрубную либо двухтрубную, с замыкающими
участками либо без них, с нижним (рис. 1в) либо с верхним разливом, с
периметральным либо с лучевым распределением теплоносителя (рис. 2) к
нагревательным приборам [1] и т. п.

водопровод, канализация, сантехникасантехника, кран, водопровод

Рис. 1. Возможные
схемы расположения трубопроводов во внутренних санитарно-технических
системах: а) холодного водоснабжения; б) горячего водоснабжения; в)
отопления.

Обозначения: 1 —
водопроводный ввод; 2 — подающий магистральный трубопровод; 2’ —
обратный магистральный трубопровод; 3 — подающий стояк; 3’ — обратный
стояк; 3’’ — полотенцесушитель; 4 — подводка (разводка); 5 — запорный
вентиль (для отключения подачи воды в квартиру); 5’ —
запорно-регулирующий кран; 5’’ — кран для спуска воздуха; 6 — запорный
вентиль (для отключения подачи воды в стояк); 7 — нагревательный прибор

Так как у проектировщиков отсутствует
достаточный опыт использования новых, весьма разнообразных по материалу
труб, на первый план выдвигается другой вопрос, а именно: из каких
трубных материалов следует устраивать трубопроводы горячего, холодного
водоснабжения и водяного отопления согласно выбранной схеме: из
металлических (стальных, медных, латунных), из полимерных (из сшитого
полиэтилена, непластифицированного поливинилхлорида, полипропилена и т.
п.) или из какого-либо металлопластика — естественно, с соблюдением
давно освоенных норм и правил [2, 3].

счетчик, коллектор

Рис. 2. Возможные
схемы распределения теплоносителя к нагревательным приборам в системах
водяного отопления: а) периметральная; б) лучевая.
Обозначения: 1 — распределительный коллектор; 2 —
счетчик поквартирного учета расхода воды; 3 — подводка (разводка); 4 —
нагревательный прибор (радиатор, конвектор и т. п.); 5 — сборный
коллектор

Оптимальный выбор схем и
соответствующих им труб из конкретного материала является основной
проблемой. Только ее правильное решение способно удовлетворить как
технические, так и экономические требования, которые предъявляются к
внутренним сантехническим системам.

Долгое время в нашей стране
трубопроводы систем водоснабжения и отопления монтировались главным
образом из одного и того же материала — стали.

Примерно с начала 80-х годов ХХ века
стали выполняться подводки холодной воды к сантехническим приборам
(унитазам и смесителям) из полиэтиленовых трубочек, в то время как все
остальные трубопроводы водоснабжения и отопления монтировались из
стальных труб.

В начале 90-х годов из полипропилена и
металлопластика стали выполняться не только подводки, но и стояки для
подачи холодной и горячей воды.

С выходом в свет в 2001 году норматива
[4] российского значения появилась возможность широкого использования
полимерных труб для устройства всех трубопроводов систем внутреннего
водоснабжения.

Несколькими годами раньше Госстрой
России изменением к СНиПу [3] разрешил использование некоторых
полимерных труб, в том числе и из металлополимеров, для устройства
трубопроводов отопления с температурой теплоносителя до 90 °С и рабочим
давлением до 1 МПа. Там же наряду со стальными трубами было разрешено
применение медных и латунных труб.

НИИ Мосстрой в 2003 году подготовил
Свод правил [5], который позволяет технически грамотно применять медные
трубы во внутренних системах водоснабжения и отопления зданий.

Можно констатировать, что, наконец,
появилась возможность устраивать внутренние системы горячего и
холодного водоснабжения и отопления из одних и тех же труб, но не как в
прошлые годы (все трубопроводы из стали), а из широкого их набора по
виду материала. А это очень важно.

Монтаж (эксплуатацию) внутренних
систем, как водоснабжения, так и отопления выполняют, за редким
исключением, одни и те же слесари-сантехники. И чем меньше
технологических процессов будет использоваться при монтаже и
эксплуатации (в ремонте) всех систем в совокупности, тем качественнее и
производительнее будет их работа (монтаж при строительстве и ремонт при
эксплуатации).

теплосчетчик, радиатор

Рис. 3. Возможные схемы поквартирного учета расхода теплоты: а) поквартирный учет; б) поквартирно-домовой учет.

Обозначения: 1 —
квартирный счетчик; 2 — счетчик поквартирного учета расхода горячей
воды; 3 — домовой теплосчетчик; 4, 5 — стояки; 6, 7 — подводка
(разводка); 8 — нагревательный прибор (радиатор, конвектор и т. п.)

Обуславливается это тем, что трубы из
различных материалов соединяются между собой и с соединительными
частями (тройниками, угольниками, крестовинами и т. п.) значительно
отличающимися друг от друга способами (к примеру, стальные трубы
соединяются на резьбе, а также свариваются газовой либо электросваркой;
медные трубы собираются на капиллярной пайке и на компрессионных
соединениях [5]; металлополимерные трубы стыкуются посредством
опрессовки [6]; полипропиленовые трубы — на раструбной сварке [7];
трубы из непластифицированного поливинилхлорида склеиваются враструб
либо на муфтах [8]; для труб из сшитого полиэтилена предусматриваются
компрессионные соединения [7]). Для качественного и производительного
выполнения всех указанных соединений требуется не только специальный
для каждого трубного материала инструмент, но и специальные знания и
навыки.

нагрев, пол

Рисунок 4. Фрагмент раскладки медного трубопровода водяной системы отопления — нагрева пола

Очевидно, что с более высоким качеством
и большей производительностью легче смонтировать трубопроводы всех
внутренних систем из одного и того же материала, нежели каждую систему
монтировать из разных по материалу труб. Например, трубопроводы
водоснабжения монтировались бы из пенополиуретановых труб на раструбной
сварке, а отопления — из металлополимерных труб на опрессовываемых
соединениях. В данном случае лучше было бы смонтировать все
трубопроводы из медных труб на капиллярной пайке. Особенно если
температура теплоносителя может превышать 100 °С. С
монтажно-технологической точки зрения, по крайней мере, это было бы
гораздо эффективнее.

Когда необходимо осуществить выбор,
трубам из какого материала следует отдать предпочтение, на первый план
выходит вопрос, связываемый с гидравликой стояков, подводок (разводок),
а также магистральных трубопроводов (пока речь идет о диаметрах до 100
мм). Ведь именно правильно подобранные их размеры долгое время будут
обеспечивать требуемые условия, такие как: бесперебойное снабжение
водой жильцов всех этажей (в том числе и последних при любой этажности
жилого дома) — в системах водоснабжения, а также гидравлическую и
тепловую устойчивости для поддержания комфортных условий во всех
помещениях зданий независимо от их объемно-планировочных решений и
места расположения в доме (во внутренних или угловых комнатах) — в
системах отопления.

Для проведения гидравлического расчета
трубопроводов водоснабжения в [4] приводится соответствующая методика.
Правда, она распространяется только на полимерные трубопроводы.

В [3] приводятся рекомендации по
применению коэффициентов шероховатости для стальных ≥ 0,2 мм, меди ≥
0,11 и полимеров ≥ 0,01 мм. К сожалению, других рекомендаций нет.

Нами было показано, что методику СП
40-102-2000 на уровне инженерной надежности можно успешно применять для
определения гидравлических характеристик полимерных и металлических
стояков и подводок систем горячего водоснабжения и водяного отопления
[5]. На наш взгляд, распространение этой методики на проведение
гидравлических расчетов всех внутренних сантехнических систем (горячего
и холодного водоснабжения и водяного отопления) вполне допустимо. Это
позволяет осуществлять оптимальный выбор труб из металла либо из
полимера как одинакового для всех систем, так и различного для разных
сантехнических систем.

Известно [9], что выполнить
гидравлический расчет трубопроводов систем водяного отопления значит
так подобрать их диаметры, чтобы по ним проходил расчетный расход
теплоносителя G (кг/ч) при соответствующем общем падении давления ∆p
(Па). Расход теплоносителя G (масса) связан с расходом Q (м3/с) (объем):

formula1

где r — плотность воды (теплоносителя)
при соответствующей температуре, кг/м3 (к примеру, 999,73; 983,24 и
971,83 кг/м3 для расчетных температур 10; 60 и 80 °С соответственно).

При внутреннем диаметре труб

formula2

где V — средняя по сечению трубы скорость движения воды (теплоносителя), м /с.
Общее падение давления складывается из падения давления на трение по
длине трубопровода ∆pдт и падения давления на местных сопротивлениях
∆pмс.

Падение давления на трение по длине трубопровода

formula3

где R — падение давления вследствие [9] трения теплоносителя (воды) о стенки трубы, Па/м;
l — длина трубопровода, м.

formula4

где l — коэффициент гидравлического
трения, определяющий в долях динамического давления линейную потерю
давления на длине трубопровода, равной его внутреннему диаметру
(величина безразмерная).

Для определения коэффициента l
применительно к трубопроводам из полимерных материалов систем холодного
и горячего водоснабжения в [4] рекомендуется формула:

formula5

где b — число подобия режимов течения воды;
Reф — число Рейнольдса, фактическое.

Число подобия режимов течения воды b определяют по формуле:

formula6

(при b > 2 следует принимать b = 2).
Фактическое число Рейнольдса Rеф определяется по формуле

formula7

где n — коэффициент кинематической вязкости воды (теплоносителя), м2/с;

Число Рейнольдса, соответствующее
началу квадратической области гидравлического сопротивления при
турбулентном движении воды (теплоносителя), определяется по формуле

formula8

Согласно работе [4], используя
выражения (5—8) для трубопроводов водоснабжения потери напора на
единицу длины трубопровода iт (мм) без учета местных сопротивлений
следует определять по формуле

formula9

где g — ускорение свободного падения, м/с2.

Переход от потерь напора на единицу
длины трубопровода системы водоснабжения iт [2] к падению давления
вследствие трения теплоносителя о стенки трубы R [9] можно осуществить
по следующей формуле:

formula10

На основании рассмотренного можно
заключить, что для гидравлического расчета трубопроводов внутренних
систем водоснабжения и водяного отопления из труб, исходные параметры
которых с точки зрения гидравлического сопротивления можно считать
идентичными (рис. 5), целесообразнее всего пользоваться одной и той же
методикой гидравлического расчета.

8

Графические зависимости коэффициента
гидравлического сопротивления l от числа Рейнольдса Re и отношения
расчетного диаметра труб d к коэффициенту абсолютной эквивалентной
шероховатости Кэ для различных областей гидравлического сопротивления
движения воды в трубопроводах Кэ из круглых труб и диапазоны чисел
Рейнольдса Re и отношения d/Кэ для принятых к использованию для стояков
и подводок (разводок) труб (табл.) для внутренних систем холодного и
горячего водоснабжения и водяного отопления.

9

Гидравлические потери напора iмс
(водопровод) и падение давления Rмс (отопление) на местных
сопротивлениях следует определять по формулам:

formula11

Для полимерных трубопроводов систем
водоснабжения потери напора в стыковых соединениях труб и в местных
сопротивлениях допускается [4] принимать от 20 до 30 % от потерь напора
на трение по длине трубопровода.

При проведении приближенных
гидравлических расчетов этот подход можно распространить и на системы
водяного отопления. Причем потери напора на стыковых соединениях и
местных сопротивлениях в этом случае можно сразу же учесть при
построении расчетной номограммы (рис. 6).

10

Номограмма для гидравлического расчета
трубопроводов из медных труб (толщина стенок 1 мм – для труб с
наружными диаметрами 12—28 мм; 1,2—35—54; 1,5—76,1; 2,0—64, 88,9 и 2,5
мм для труб с наружным диаметром 108 мм) горячего водоснабжения (ключ —
сплошная линия) и водяного отопления (ключ — пунктирная линия) при
подаче воды (теплоносителя) с температурой 60 °С (Кэ= 0,11 мм; n =
0,47•10–6 м2/с; r = 983,2 кг/м3)

Подобного вида номограммы позволят
определять гидравлические потери напора в трубопроводах систем горячего
водоснабжения и падение давления — водяного отопления с учетом 10 % для
потерь напора (падения давления) на местных сопротивлениях.

Использование общего подхода к
проведению гидравлических расчетов должно позволить оптимизировать
условия применения полимерных и металлических труб в рамках не одной
какой-либо системы, а для всех внутренних сантехнических систем здания
в совокупности. Это, в свою очередь, должно позволить получить
существенную (по нашей оценке от 15 до 20 %) экономию трудовых и
денежных затрат, а также повысить качество и производительность (в
1,2—1,3 раза) на монтаже и последующей эксплуатации внутренних систем
горячего и холодного водоснабжения, а также водяного отопления.

Реклама


Добавить комментарий

Please log in using one of these methods to post your comment:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s