Варианты гидравлического расчета водопроводных сетей

Для чего выполняется гидравлический расчет водопроводной сети? Какие именно параметры нуждаются в расчете? Существуют ли какие-то простые схемы расчетов, доступные для новичка? Сразу оговорим: этот материал ориентирован прежде всего на владельцев небольших частных домов; соответственно, такие параметры, как вероятность одновременного использования всех сантехнических приборов в здании, нам определять не нужно.

Как и любая инженерная система, водопровод нуждается в расчете.

Что рассчитывается

Гидравлический расчет внутреннего водопровода сводится к определению следующих параметров:

1. Расчетного расхода воды на отдельных участках водопровода.
2. Скорости потока воды в трубах.

Подсказка: для внутренних водопроводов нормой считаются скорости от 0,7 до 1,5 м/с. Для пожарного водопровода допустима скорость до 3 м/с.

1. Оптимального диаметра водопровода, обеспечивающего приемлемое падение напора. Как вариант — может определяться потеря напора при известном диаметре каждого участка. Если с учетом потерь напор на сантехнических приборах будет меньше нормированного, локальная сеть водоснабжения нуждается в установке подкачки.

Несложный опыт наглядно демонстрирует падение напора в водопроводе.

Особенности разводки коттеджа

Чем, фактически, система водоснабжения в частном доме несложнее, нежели в многоквартирном строении (очевидно, кроме общего числа сантехнических устройств)?

Принципиальных отличия два:

• На тёплой воде, в большинстве случаев, нет необходимости снабжать постоянную циркуляцию через стояки и полотенцесушители.

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

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

Принципиально важно: Тем, кто не сталкивался с циркуляционными схемами ГВС — в современных многоквартирных зданиях стояки тёплого водоснабжения соединяются попарно. За счет отличия давлений на врезках, создаваемой подпорной шайбой, через стояки непрерывно циркулирует вода. Тем самым обеспечивается стремительная подача ГВС к смесителям и круглогодичный нагрев полотенцесушителей в ванных .

Расход воды

Нормативы расхода воды отдельными сантехническими приборами можно обнаружить в одном из приложений к СНиП 2.04.01-85, регламентирующему сооружение внутренних водопроводов и канализационных сетей. Приведем часть соответствующей таблицы.

В случае предполагаемого одновременного использования нескольких сантехнических приборов расход суммируется. Так, если одновременно с использованием туалета на первом этаже предполагается работа душевой кабинки на втором — будет вполне логичным сложить расход воды через оба сантехнических прибора: 0,10+0,12=0,22 л/с.

При последовательном подключении приборов расход воды суммируется.

Особый случай

Для пожарных водопроводов действует норма расхода в 2,5 л/сна одну струю. При этом расчетное количество струй на один пожарный гидрант при пожаротушении вполне предсказуемо определяется типом здания и его площадью.

На фото — пожарный гидрант.

Программный комплекс Valtec «Sputnik»

Программный комплекс Valtec «Sputnik» предназначен для использования в сфере ЖКХ (УК, ТСЖ) и промышленности. Интуитивно понятный интерфейс делает возможность быстрого обучения пользователей. Ряд специальных отчетов для УК (ТСЖ, ресурсоснабжающих организаций) и интеграция с бухгалтерскими программами (1С) позволяет легко формировать квитанции на оплату. Для диспетчерского пункта включены отчеты, позволяющие отслеживать аварийные ситуации, несанкционированный доступ к ресурсам, заявки от абонентов из личного кабинета.

Внедрена интеграция в ГИС ЖКХ для упрощения ведения отчетов в организациях.

Основные возможности:
• Сбор показаний с приборов учета, датчиков событий, удаленное ограничение ресурса
• Мониторинг аварийных ситуаций онлайн
• Хранение данных
• Формирование специальных отчетов
• Интеграция со смежными программными продуктами использующиеся в бизнес процессах организации(1С, видеонаблюдение, ПОС и т.д.)
• Открытый API
• Рекомендации по экономии ресурсов

Для ознакомления с возможностями программы: Логин: demo Пароль: demo

В случае комплексной поставки приборов учета и системы диспетчеризации лицензионный файл, позволяющий полноценно работать с программой выдается бесплатно. Сервер формируется на стороне заказчика.

В качестве дополнительной платной услуги возможно использование удаленного облачного сервера Valtec.

Для пуско-наладочных работ, сдачи объекта в эксплуатацию либо тестирования оборудования системы диспетчеризации предоставляется бесплатный тестовый файл лицензии сроком действия 1 месяц.

За подробностями получения тестовой лицензии обращайтесь к менеджерам, работающим в вашем регионе.

Скорость потока

Предположим, что наша задача — гидравлический расчет тупиковой водопроводной сети с известным пиковым расходом через нее. Нам нужно определить диаметр, который обеспечит приемлемую скорость движения потока через трубопровод (напомним, 0,7-1,5 м/с).

Большая скорость потока вызывает появление гидравлических шумов.

Формулы

Расход воды, скорость ее потока и размер трубопровода увязываются друг с другом следующей последовательностью формул:

S = π r ^2, где:

• S — площадь сечения трубы в квадратных метрах;
• π — число «пи», принимаемой равным 3,1415;
• r — радиус внутреннего сечения в метрах.

Полезно: для стальных и чугунных труб радиус обычно принимается равным половине их ДУ (условного прохода). У большинства пластиковых труб внутренний диаметр на шаг меньше номинального наружного: так, у полипропиленовой трубы наружным диаметром 40 мм внутренний приблизительно равен 32 мм.

Условный проход примерно соответствует внутреннему диаметру стальной трубы.

Q = VS, где:

• Q — расход воды (м3);
• V — скорость водяного потока (м/с) ;
• S — площадь сечения в квадратных метрах.

Пример

Давайте выполним гидравлический расчет пожарного водопровода для одной струи с расходом 2,5 л/с.

Как мы уже выяснили, в этом случае скорость водяного потока ограничена м/с.

1. Пересчитываем расход в единицы СИ: 2,5 л/с = 0,0025 м3/с.
2. Вычисляем по второй формуле минимальную площадь сечения. При скорости в 3 м/с она равна 0,0025/3=0,00083 м3.
3. Рассчитываем радиус внутреннего сечения трубы: r^2 = 0,00083/3,1415 = 0,000264; r = 0,016 м.
4. Внутренний диаметр трубопровода, таким образом, должен быть равен как минимум 0,016 х 2 = 0,032 м, или 32 миллиметра. Это соответствует параметрам стальной трубы ДУ32.

Обратите внимание: при получении промежуточных значений между стандартными размерами труб округление выполняется в большую сторону. Цена труб с диаметром, отличающимся на шаг, различается не слишком сильно; между тем уменьшение диаметра на 20% влечет за собой почти полуторакратное падение пропускной способности водопровода.

Пропускная способность первой и третьей труб различается вчетверо.

Программный комплекс VALTEC SET

VALTEC SET – расчетно-графическая программа для проектирования систем радиаторного и напольного отопления (модуль CO), а также для проектирования систем холодного и горячего водоснабжения (модуль H2O) с использованием оборудования VALTEC. Программа разработана компанией SANKOM Sp. z o.o. на базе новейшей версии программы Audytor C.O. – 7.2. Продукт позволяет конструировать системы отопления и водоснабжения, производить полный комплекс гидравлических и тепловых расчетов.

Получить ключи модуля CO Basic

Получить ключи модуля H2O Basic

Потеря напора

Формулы

Инструкция по расчету потери напора на участке известной длины довольно проста, но подразумевает знание изрядного количества переменных. К счастью, при желании их можно найти в справочниках.

Формула имеет вид H = iL(1+K).

В ней:

• H — искомое значение потери напора в метрах.

Справка: избыточное давление в 1 атмосферу (1 кгс/см2) при атмосферном давлении соответствует водяному столбу в 10 метров. Для компенсации падения напора в 10 метров, таким образом, давление на входе в водораспределительную сеть нужно поднять на 1 кгс/см2.

• i — гидравлический уклон трубопровода.
• L — его длина в метрах.
• K — коэффициент, зависящий от назначения сети.

Формула сильно упрощена. На практике изгибы трубопровода и запорная арматура тоже вызывают падение напора.

Некоторые элементы формулы явно требуют комментариев.

Проще всего с коэффициентом К. Его значения заложены в уже упоминавшийся нами СНиП за номером 2.04.01-85:

А вот с понятием гидравлического уклона куда сложнее. Он отражает то сопротивление, которое труба оказывает движению воды.

Гидравлический уклон зависит от трех параметров:

1. Скорости потока. Чем она выше, тем больше гидравлическое сопротивление трубопровода.
2. Диаметра трубы. Здесь зависимость обратная: уменьшение сечения приводит к росту гидравлического сопротивления.
3. Шероховатости стенок. Она, в свою очередь, зависит от материала трубы (сталь обладает менее гладкой поверхностью по сравнению с полипропиленом или ПНД) и, в некоторых случаях, от возраста трубы (ржавчина и известковые отложения увеличивают шероховатость).

К счастью, проблему определения гидравлического уклона полностью решает таблица гидравлического расчета водопроводных труб (таблица Шевелева). В ней приводятся значения для разных материалов, диаметров и скоростей потока; кроме того, таблица содержит коэффициенты поправок для старых труб.

Таблицы Шевелева.

Уточним: поправки на возраст не требуются всем типам полимерных трубопроводов. Металлопластик, полипропилен, обычный и сшитый полиэтилен не меняют структуру поверхности весь период эксплуатации.

Размер таблиц Шевелева делает невозможной их публикацию целиком; однако для ознакомления мы приведем небольшую выдержку из них.

Вот справочные данные для пластиковой трубы диаметром 16 мм.

При расчете падения напора нужно учитывать, что большая часть сантехнических приборов для нормальной работы требует определенного избыточного давления. В СНиП тридцатилетней давности приводятся данные для устаревшей сантехники; более современные образцы бытовой и санитарной техники требуют для нормальной работы избыточного давления, равного как минимум 0,3 кгс/см (3 метра напора).

Датчик не даст проточному нагревателю включиться при давлении воды ниже 0,3 кгс/см2.

Однако: на практике лучше закладывать в расчет несколько большее избыточное давление — 0,5 кгс/см2. Запас нужен для компенсации неучтенных потерь на подводках к приборам и их собственного гидравлического сопротивления.

Примеры

Давайте приведем пример гидравлического расчета водопровода, выполненного своими руками.

Предположим, что нам нужно вычислить потерю напора в домашнем пластиковом водопроводе диаметром 15 мм при его длине в 28 метров и максимально допустимой скорости потока воды, равной 1,5 м/с.

Трубы этого размера чаще всего используются для разводки воды в пределах квартиры или небольшого коттеджа.

1. Гидравлический уклон для длины в 1000 метров будет равным 319,8. Поскольку в формуле расчета падения напора используется i, а не 1000i, это значение следует разделить на 1000: 319,8 / 1000 = 0,3198.
2. Коэффициент К для хозяйственно-питьевого водопровода будет равным 0,3.
3. Формула в целом приобретет вид H = 0,3198 х 28 х (1 + 0,3) = 11,64 метра.

Таким образом, избыточное давление в 0,5 атмосферы на концевом сантехническом приборе мы будем иметь при давлении в магистральном водопроводе в 0,5+1,164=1,6 кгс/см2. Условие вполне выполнимо: давление в магистрали обычно не ниже 2,5 — 3 атмосфер.

К слову: испытания водопровода при сдаче в эксплуатацию проводятся давлением, как минимум равным рабочему с коэффициентом 1,3. Акт гидравлических испытаний водопровода должен включать отметки как об их продолжительности, так и об испытательном давлении.

Образец акта гидравлических испытаний.

А теперь давайте выполним обратный расчет: определим минимальный диаметр пластикового трубопровода, обеспечивающего приемлемое давление на концевом смесителе для следующих условий:

• Давление в трассе составляет 2,5 атмосферы.
• Протяженность водопровода до концевого смесителя равна 144 метрам.
• Переходы диаметра отсутствуют: весь внутренний водопровод будет монтироваться одним размером.
• Пиковый расход воды составляет 0,2 литра в секунду.

Итак, приступим.

1. Допустимая потеря давления составляет 2,5-0,5=2 атмосферы, что соответствует напору в 20 метров.
2. Коэффициент К и в этом случае равен 0,3.
3. Формула, таким образом, будет иметь вид 20=iх144х(1+0,3). Несложный расчет даст значение i в 0,106. 1000i, соответственно, будет равным 106.
4. Следующий этап — поиск в таблице Шевелева диаметра, соответствующего 1000i = 106 при искомом расходе. Ближайшее значение — 108,1 — соответствует диаметру полимерной трубы в 20 мм.

Зависимость между внутренним и наружным диаметром полипропиленового трубопровода.

Расчет потерь давления

Рабочее давление в трубопроводе – это на большее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим технологического процесса. Минимальное и максимальное значения давления, а также физико-химические свойства рабочей среды, являются определяющими параметрами при расчёте расстояния между насосами, перекачивающими носитель, и производственной мощности.

Расчет потерь на падение давления в трубопроводе осуществляют по уравнению:

VALTEC C.O. 3.8. Программа для проектирования систем отопления

VALTEC C.O. – расчетно-графическая программа для проектирования систем радиаторного и напольного отопления c использованием оборудования VALTEC, разработанная компанией SANKOM Sp. z o.o. на базе новейшей версии программы Audytor C.O. – 3.8. Продукт позволяет конструировать и регулировать системы отопления, производить полный комплекс гидравлических и тепловых расчетов. Программа сертифицирована на соответствие действующим строительным нормативам РФ и требованиям Системы добровольной сертификации НП «АВОК» (

).

Как происходит проектирование водоснабжения и канализации

Проектированием сетей водоснабжения и канализации занимаются инженеры-проектировщики. Отходить от плана при строительстве не допускается
Проектирование систем водоснабжения и канализации ведут поэтапно. Собирают исходную информацию об объекте: генплан с коммуникациями, геологические характеристики, технические условия. На основе полученных данных формируют техническое задание и составляют проект.

Разработка проекта решает следующие задачи:

• Расчет водопотребления, требуемого напора воды, объема стоков.
• Составление плана водоснабжения и канализации.
• Выбор материалов и оборудования.

Сначала определяют источник питьевой воды: центральный водопровод, колодец или скважина. Если городские сети не подключены, выбирают подходящий способ получения горячей воды: теплообменник, электрический водонагреватель или газовый бойлер.

Назначают место установки септика, если отсутствует подключение к общей канализации. Септик проектируют на расстоянии от 30 м до скважины, а основной канализационный стояк располагают у ближайшей к нему стены. Чертят наружный план водопровода и канализации до точки входа в фундамент здания.

Составляют чертеж внутренней разводки водопроводных и сливных труб с указанием длин, диаметров, точек установки сантехнического оборудования. Проекты разводки сетей многоэтажных объектов выполняют на одном или нескольких вертикальных стояках.

Количество сантехнических приборов и пользователей определяет требуемые напор, потребление воды, сливной объем. Рассчитывают данные характеристики, задают диаметры трубопроводов, параметры насосной станции.

Диаметр основной наружной сточной трубы определяет угол уклона:

• Ø 110 мм — 0.02
• Ø 160 мм — 0.008

Не допускается уменьшение и увеличение угла уклона слива, так как транспортирующая способность жидкости максимальна при соблюдении расчетного значения.

Выбор материалов и оборудования — завершающий этап проектирования водоснабжения и канализации. Подбирают материалы, учитывая условия эксплуатации, нагрузку на сети, ограничение по цене.

Архитекторы закладывают в проект возможность модернизации, расширения, ремонта комплекса в будущем. Это позволяет в процессе эксплуатации без лишних затрат устранять поломки, устанавливать новое оборудование.

Готовый проект водоснабжения и канализации содержит поэтажные чертежи, пояснительную записку с расчетами, спецификацию материалов.

VHM-T Serviсe. Программа для работы с счетчиками тепла VALTEC

Программа VHM-T Serviсe предназначена для работы со счетчиками тепла VALTEC VHM-T в части:
• чтения текущих показаний и характеристик счетчика;
• работы с дневными, месячными и годовыми архивами;
• формирования ведомостей учета потребления тепловой энергии;
• настройки даты, времени и автоматического перехода на летнее/зимнее время (если необходимо);
• настройки счетчика для работы в автоматизированных системах учета данных.

Требования к программному обеспечению рабочего компьютера

• операционная система Windows XP Service Pack 3 (32/64 бит) или выше;
• распространяемые пакеты Visual C++ для Visual Studio 2013 (доступна бесплатная загрузка с сайта microsoft.com). Как правило, указанные пакеты уже присутствуют в версиях Windows 7 и выше с актуальными обновлениями.

Взаимодействие рабочего компьютера со счетчиком тепла осуществляется через оптоэлектронный датчик с установленными в системе соответствующими драйверами.

Наладка коммуникации программы со счетчиком

1. Подключить оптоэлектронный датчик к компьютеру.
2. На передней панели счетчика тепла зажать кнопку и удерживать (около 8 секунд) до появления в правом нижнем углу экрана символа «=».
3. Поднести оптоэлектронный датчик к оптоприемнику счетчика на передней панели.
4. Дать команду установки связи в программе.

— Windows XP/Server 2003/Vista/7/8/8.1 (v6.7)

Для активизации программы надо повторно пройти регистрацию. Ключ активации присылается на электронный адрес пользователя в течении 1-2 дней.

В случае возникновения вопросов по работе с программой вы можете их задать по адресу

Программы для счетчиков старого образца

Конфигуратор оборудования Valtec «Sputnik»

ПО «Конфигуратор» – это модульный конфигуратор для различных приборов учета и оборудования. Позволяет производить пуско-наладочные работы автоматизированной системы учета энергоресурсов Valtec «Sputnik».

В состав конфигуратора входят следующие модули:
• опрос приборов учета по радиоканалу при помощи радиомодема VT.WRM.MASTER.0
• модуль для чтения данных с концентраторов VT.WRM
• модуль для конфигурации беспроводного счетчика импульсов-регистратора GSM/GPRS VT.WLR.GSM
• модуль для конфигурации беспроводного счетчика импульсов-регистратора с радиоканалом (LoRAWAN 868 МГц) VT.LR
• модуль для конфигурации счетчика импульсов-регистратора СИПУ (RS485/M-Bus) VT.MB/ VT.RS

Выбор материалов

Для внутреннего водопровода популярны трубы из меди, металлопластика, полипропилена
Проект водопровода и канализации включает выбор трубопроводов с требуемыми параметрами. Промышленность выпускает широкий ассортимент труб для хозяйственно-питьевой воды и сточных жидкостей.

Материалы изготовления трубопроводов:

• металлопластик,
• чугун,
• сталь,
• медь,
• полиэтилен,
• полипропилен,
• поливинилхлорид,
• стеклопластик,
• асбест,
• железобетон.

Наибольшее распространение получили изделия из полимеров, металлопластика, нержавеющей стали. Внутренние водопроводы изготавливают из полипропилена PPRC, металлопластика, сшитого полиэтилена PEX, гофрированной нержавеющей стали. Внутренние сливные трубы производят из полипропилена PP, серого ПВХ и полиэтилена высокой плотности HDPE.

Для наружных водопроводов применяют изделия из полиэтилена PE и полиэтилена с защитным слоем PE-RC. Внешние водоотводы делают из поливинилхлорида оранжевого цвета, гофрированного полиэтилена и гофрированного двухслойного полипропилена PP.

Проектировщик принимает тип труб, опираясь на технические условия проекта, достоинства, недостатки материала, а также учитывает пожелания заказчика.