L'argomento di questo articolo è il calcolo delle reti di approvvigionamento idrico in una casa privata. Poiché un tipico schema di approvvigionamento idrico di un piccolo cottage non è molto complesso, non dobbiamo addentrarci nella giungla di formule complesse; tuttavia, il lettore dovrà assimilare una certa quantità di teoria.
Frammento del sistema di approvvigionamento idrico di una casa privata. Come ogni altro sistema di ingegneria, anche questo necessita di calcoli preliminari.
Caratteristiche del cablaggio del cottage
Qual è, infatti, il sistema di approvvigionamento idrico in una casa privata più facile che in un condominio (ovviamente, oltre al numero totale di impianti idraulici)?
Esistono due differenze fondamentali:
- Con l'acqua calda, di regola, non è necessario fornire una circolazione costante attraverso colonne montanti e portasciugamani riscaldati.
In presenza di inserti di circolazione, il calcolo della rete di approvvigionamento di acqua calda diventa notevolmente più complicato: le tubazioni devono attraversare da sole non solo l'acqua smontata dai residenti, ma anche le masse d'acqua in continua circolazione.
Nel nostro caso, la distanza dagli impianti idraulici alla caldaia, colonna o collegamento alla linea è abbastanza piccola da ignorare la velocità di fornitura di acqua calda al rubinetto.
Importante: per coloro che non si sono imbattuti in schemi di circolazione dell'acqua calda sanitaria - nei moderni condomini, le colonne montanti per la fornitura di acqua calda sono collegate a coppie. A causa della differenza di pressione nei collegamenti creata dalla rondella di ritegno, l'acqua circola continuamente attraverso le colonne montanti. Ciò garantisce una rapida fornitura di acqua calda ai miscelatori e il riscaldamento per tutto l'anno dei termoarredo nei bagni.
Lo scaldasalviette viene riscaldato mediante circolazione continua attraverso le colonne montanti dell'acqua calda.
- Il sistema di approvvigionamento idrico in una casa privata è diviso secondo uno schema senza uscita, che implica un carico costante su alcune sezioni del cablaggio. Per confronto, il calcolo della rete dell'anello di approvvigionamento idrico (che consente di alimentare ciascuna sezione del sistema di approvvigionamento idrico da due o più fonti) deve essere eseguito separatamente per ciascuno dei possibili schemi di collegamento.
Calcolo basato sulla potenza nominale della caldaia
Come vengono calcolate le caldaie per la fornitura di acqua calda con caldaie a riscaldamento indiretto di volume significativo e ad alto consumo di acqua dal sistema ACS?
La potenza calcolata è uguale alla somma di due termini:
- Le esigenze della casa per il calore senza tenere conto del fattore di sicurezza;
- Potenza nominale della caldaia. In media è pari a 15 kilowatt per 100 litri di volume.
Gorenje indiretto GV 100 (17400 watt)
Nuance: il 20% viene sottratto dal risultato dell'aggiunta, poiché lo scambiatore di calore della caldaia non fornirà riscaldamento e acqua calda con calore 24 ore su 24.
Quindi, quando il famigerato Gorenje GV 100 viene installato nella nostra casa a Sebastopoli, la capacità della caldaia per l'approvvigionamento idrico e il riscaldamento sarà 10 (richiesta di calore per riscaldamento + 17,4 richiesta di calore dalla caldaia)) * 0,8 = 22. La cifra è arrotondata al valore di kilowatt più vicino.
È possibile installare una caldaia di potenzialità superiore a quella calcolata nel circuito sanitario con caldaia a riscaldamento indiretto?
È possibile, ma non redditizio per due motivi:
- Il prezzo della caldaia stessa aumenta rapidamente all'aumentare della potenza nominale;
In seguito alle prestazioni della caldaia, cresce anche il numero sul cartellino del prezzo
- Le classiche caldaie a combustibile solido, quando funzionano con un trasferimento di calore inferiore al valore nominale, riducono l'efficienza a causa della combustione incompleta del combustibile. La riduzione della generazione di calore si ottiene in essi nel modo più semplice: limitando l'alimentazione d'aria con una serranda.
Modifica dell'efficienza di una caldaia a combustibile solido con una variazione del trasferimento di calore
Cosa ne pensiamo
Dobbiamo:
- Stimare il consumo di acqua al picco di consumo.
- Calcolare la sezione trasversale del tubo dell'acqua in grado di fornire questa portata a una portata accettabile.
Nota: la massima portata d'acqua alla quale non genera rumore idraulico è di circa 1,5 m / s.
- Calcola la prevalenza alla fixture finale. Se è inaccettabilmente basso, vale la pena considerare di aumentare il diametro della tubazione o di installare una pompa intermedia.
È improbabile che la bassa pressione sul miscelatore finale piaccia al proprietario.
I compiti sono formulati. Iniziamo.
Consumo
Può essere approssimativamente stimato dai tassi di consumo per i singoli impianti idraulici. I dati, se lo si desidera, possono essere facilmente trovati in uno degli allegati a SNiP 2.04.01-85; per comodità del lettore, ne presentiamo un estratto.
| Tipo di dispositivo | Consumo di acqua fredda, l / s | Consumo totale di acqua calda e fredda, l / s |
| Rubinetto per l'irrigazione | 0,3 | 0,3 |
| Tazza igienica con rubinetto | 1,4 | 1,4 |
| Toilette con cassetta | 0,10 | 0,10 |
| Vano doccia | 0,08 | 0,12 |
| Bagno | 0,17 | 0,25 |
| Lavaggio | 0,08 | 0,12 |
| Lavabo | 0,08 | 0,12 |
Nei condomini, nel calcolo del consumo, viene utilizzato il coefficiente di probabilità dell'uso simultaneo dei dispositivi. A noi basta fare una semplice somma dei consumi di acqua tramite dispositivi utilizzabili contemporaneamente. Diciamo che un lavandino, un box doccia e un water daranno una portata totale di 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Viene riepilogato il consumo di acqua attraverso dispositivi in grado di funzionare contemporaneamente.
Sezione trasversale
Il calcolo della sezione trasversale di un tubo di alimentazione dell'acqua può essere eseguito in due modi:
- Selezione secondo la tabella dei valori.
- Calcolato in base alla portata massima consentita.
Selezione per tabella
In realtà, la tabella non richiede commenti.
| Foro nominale del tubo, mm | Consumo, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
Ad esempio, per una portata di 0,34 l / s, è sufficiente un tubo DU15.
Nota: DN (diametro nominale) è approssimativamente uguale al diametro interno del tubo dell'acqua e del gas. Per i tubi in polimero contrassegnati con un diametro esterno, quello interno differisce da esso di circa un gradino: diciamo, un tubo in polipropilene da 40 mm ha un diametro interno di circa 32 mm.
Il foro nominale è approssimativamente uguale al diametro interno.
Calcolo della portata
Il calcolo del diametro del sistema di approvvigionamento idrico in base alla portata d'acqua attraverso di esso può essere eseguito utilizzando due semplici formule:
- Formule per il calcolo dell'area di una sezione lungo il suo raggio.
- Formule per il calcolo della portata attraverso una sezione nota a una portata nota.
La prima formula è S = π r ^ 2. Dentro:
- S è l'area della sezione trasversale richiesta.
- π è pi greco (circa 3,1415).
- r è il raggio della sezione (metà del DN o diametro interno del tubo).
La seconda formula è simile a Q = VS, dove:
- Q - consumo;
- V è la portata;
- S - area della sezione trasversale.
Per comodità di calcolo, tutti i valori vengono convertiti in SI - metri, metri quadrati, metri al secondo e metri cubi al secondo.
Unità SI.
Calcoliamo con le nostre mani il DN minimo del tubo per i seguenti dati di input:
- Il flusso che lo attraversa è lo stesso di 0,34 litri al secondo.
- La velocità del flusso utilizzata nei calcoli è la massima consentita di 1,5 m / s.
Iniziamo.
- La portata in valori SI sarà pari a 0,00034 m3 / s.
- L'area della sezione secondo la seconda formula deve essere almeno 0.00034 / 1.5 = 0.00027 m2.
- Il quadrato del raggio secondo la prima formula è 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
- Prendi la radice quadrata di questo numero. Il raggio è di 0,0092 metri.
- Per ottenere DN o diametro interno, moltiplica il raggio per due. Il risultato è 0,0184 metri o 18 millimetri. È facile vedere che è vicino a quello ottenuto con il primo metodo, anche se non coincide esattamente con esso.
Calcolo in volume con fattori di correzione
Come calcolare la capacità della caldaia per la fornitura di acqua calda e il riscaldamento, tenendo conto di tutti i fattori sopra descritti?
- Il valore base della potenza termica è di 40 watt per metro cubo di volume interno riscaldato;
- Il coefficiente regionale è preso pari a:
| Temperatura media di gennaio, ° С | Coefficiente |
| 0 e versioni successive | 0,7 |
| -5 — 0 | 0,9 |
| -10 | 1,1 |
| -20 | 1,3 |
| -25 | 1,5 |
| -35 | 1,8 |
| -40 e inferiore | 2 |
Temperatura media di gennaio per diverse regioni della Federazione Russa
- Il coefficiente di isolamento viene selezionato dal seguente intervallo di valori:
| Immagine | Descrizione dell'isolamento e del coefficiente dell'edificio |
| Mancanza di isolamento, pareti metalliche o schermate - 3-4 |
| Muratura di pareti, vetri monostrato di finestre - 2-3 |
| Muratura a muro in due mattoni e finestre con doppi vetri a camera singola - 1-2 |
| Facciata isolata, finestre con doppi vetri - 0,6-0,9 |
- La riserva di carica per le perdite di calore non contabilizzate e per il riscaldamento dell'acqua calda è calcolata secondo lo schema precedente.
Ripetiamo il nostro calcolo della caldaia per la fornitura di acqua calda e riscaldamento con una serie di ingressi aggiuntivi:
- L'altezza dei soffitti della casa è di 3 metri;
- La casa si trova a Sebastopoli (la temperatura media di gennaio è di +3 gradi);
Nella foto - gennaio a Sebastopoli
- È dotato di finestre in plastica monocamera e muri in pietra senza isolamento aggiuntivo di 40 cm di spessore.
Così:
- Il volume riscaldato è 100 * 3 = 300 m3;
- Il valore base della potenza termica per il riscaldamento è 300 * 40 = 12 kW;
- Il clima di Sebastopoli ci dà un coefficiente regionale di 0,7. 12 * 0,7 = 8,4 kW;
- Il coefficiente di isolamento è assunto pari a 1.2. 1,2 * 8,4 = 10,08;
- Tenendo conto del fattore di sicurezza e della riserva di carica per il funzionamento del riscaldatore di flusso, otteniamo gli stessi 14 kW.
Valeva la pena complicare i calcoli se il risultato è rimasto invariato?
Certamente. Se posizioniamo mentalmente la nostra casa nella città di Oymyakon, nella regione di Yakutsk (temperatura media di gennaio -46,4 gradi), la richiesta di calore e, di conseguenza, la capacità di riscaldamento calcolata della caldaia aumenterà di 2 / 0,7 (il rapporto dei coefficienti regionali ) = 2,85 volte. L'isolamento della facciata e l'installazione di finestre con doppi vetri a risparmio energetico nelle finestre la taglieranno a metà.
Oymyakon è la città più fredda del paese
Pressione
Cominciamo con alcune note generali:
- La pressione tipica nella linea di alimentazione dell'acqua fredda è da 2 a 4 atmosfere (kgf / cm2)... Dipende dalla distanza dalla stazione di pompaggio o dalla torre dell'acqua più vicina, dal terreno, dallo stato della linea principale, dal tipo di valvole sulla rete idrica principale e da una serie di altri fattori.
- La pressione minima assoluta che consente a tutti i moderni impianti idraulici ed elettrodomestici che utilizzano l'acqua di funzionare è di 3 metri... Le istruzioni per gli scaldacqua istantanei Atmor, ad esempio, dicono direttamente che la soglia di risposta inferiore del sensore di pressione che include il riscaldamento è 0,3 kgf / cm2.
Il sensore di pressione del dispositivo viene attivato a una pressione di 3 metri.
Riferimento: alla pressione atmosferica, 10 metri di prevalenza corrispondono a 1 kgf / cm2 di sovrapressione.
In pratica, su un apparecchio di estremità, è meglio avere una prevalenza minima di cinque metri. Un piccolo margine compensa le perdite non contabilizzate nelle connessioni, nelle valvole di intercettazione e nel dispositivo stesso.
Dobbiamo calcolare la caduta di prevalenza in una tubazione di lunghezza e diametro noti. Se la differenza di pressione corrispondente alla pressione nella linea principale e la caduta di pressione nel sistema di approvvigionamento idrico è superiore a 5 metri, il nostro sistema di approvvigionamento idrico funzionerà perfettamente. Se è inferiore, è necessario aumentare il diametro del tubo o aprirlo pompando (il cui prezzo, a proposito, supererà chiaramente la crescita dei costi per i tubi a causa di un aumento del loro diametro di un passo ).
Allora come viene eseguito il calcolo della pressione nella rete di approvvigionamento idrico?
Qui vale la formula H = iL (1 + K), in cui:
- H è il valore ambito della caduta di pressione.
- i è la cosiddetta pendenza idraulica del gasdotto.
- L è la lunghezza del tubo.
- K è un coefficiente determinato dalla funzionalità del sistema di approvvigionamento idrico.
Il modo più semplice è determinare il K.
È uguale a:
- 0,3 per uso domestico e per bere.
- 0,2 per uso industriale o antincendio.
- 0,15 per fuoco e produzione.
- 0,10 per un vigile del fuoco.
Nella foto c'è un sistema di approvvigionamento idrico antincendio.
Non ci sono particolari difficoltà nella misurazione della lunghezza della condotta o della sua sezione; ma il concetto di polarizzazione idraulica richiede una discussione separata.
Il suo valore è influenzato dai seguenti fattori:
- La rugosità delle pareti del tubo, che a sua volta dipende dal materiale e dall'età. Le materie plastiche hanno una superficie più liscia dell'acciaio o della ghisa; inoltre, i tubi di acciaio diventano nel tempo ricoperti di depositi di calcare e ruggine.
- Diametro del tubo. La relazione inversa opera qui: più è piccola, maggiore è la resistenza della tubazione al movimento dell'acqua al suo interno.
- Portata. Con il suo aumento, aumenta anche la resistenza.
Qualche tempo fa, è stato inoltre necessario tenere conto delle perdite idrauliche sulle valvole; tuttavia, le moderne valvole a sfera a passaggio totale creano all'incirca la stessa resistenza di un tubo e possono quindi essere tranquillamente ignorate.
Una valvola a sfera aperta non ha quasi alcuna resistenza al flusso dell'acqua.
Calcolare da soli la pendenza idraulica è molto problematico, ma fortunatamente non è necessario: tutti i valori necessari si trovano nelle cosiddette tabelle di Shevelev.
Per dare al lettore un'idea della posta in gioco, presentiamo un piccolo frammento di uno dei tavoli per un tubo di plastica del diametro di 20 mm.
| Consumo, l / s | Velocità del flusso, 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 |
Qual è il 1000i nella colonna all'estrema destra della tabella? Questo è solo il valore della pendenza idraulica per 1000 metri lineari. Per ottenere il valore di i per la nostra formula, è sufficiente dividerlo per 1000.
Calcoliamo la perdita di carico in un tubo di diametro 20 mm con lunghezza pari a 25 metri e portata di un metro e mezzo al secondo.
- Stiamo cercando i parametri corrispondenti nella tabella. Secondo i suoi dati, 1000i per le condizioni descritte è 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Le tabelle di Shevelev sono state ristampate molte volte dalla prima pubblicazione.
- Sostituisci tutti i valori nella formula. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 metri. Con una pressione all'ingresso del sistema di approvvigionamento idrico di 2,5 atmosfere all'uscita, sarà 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, che è più che soddisfacente.
Calcolo semplice dell'area
Il calcolo approssimativo più semplice della potenza di una caldaia per l'approvvigionamento idrico può essere eseguito in base alla necessità di una casa con energia termica di 100 watt per metro quadrato. Per una casa con una superficie di 100 m2, quindi, sono necessari 10 kW.
Vengono prelevati 100 watt di calore per quadrato di area riscaldata
Inoltre, viene introdotto un fattore di sicurezza di 1,2, che compensa le perdite di calore non contabilizzate e aiuta a mantenere una temperatura confortevole nella stanza durante le gelate estreme. Quali regolazioni effettua la fornitura di acqua calda dalla caldaia a questo schema?
Può essere fornito in due modi:
- Bollitore ad accumulo (caldaia a riscaldamento indiretto)... In questo caso, viene introdotto un fattore aggiuntivo di 1,1: la caldaia rimuove una quantità relativamente piccola di calore dall'impianto di riscaldamento;
Schema di approvvigionamento idrico per una caldaia a combustibile solido, con una caldaia a riscaldamento indiretto
- Riscaldatore istantaneo di una caldaia a doppio circuito... Qui viene utilizzato un fattore di 1,2. Tenendo conto del fattore di sicurezza, le prestazioni termiche della caldaia dovrebbero superare del 40 percento la richiesta di calore stimata della casa. Nel nostro esempio con un cottage di 100 metri, quando sono collegati il riscaldamento e la fornitura di acqua calda, la caldaia dovrebbe produrre 14 kW.
Schema di collegamento all'impianto di riscaldamento e di alimentazione idrica per caldaia a doppio circuito
Nota: in quest'ultimo caso, una piccola riserva di carica per le esigenze di fornitura di acqua calda è associata al funzionamento a breve termine del riscaldatore di flusso. L'acqua calda viene raramente consumata più di mezz'ora al giorno e l'impianto di riscaldamento ha una certa inerzia, quindi i parametri del liquido di raffreddamento non vanno oltre i valori standard.
Calcolo semplice di una caldaia con fornitura di acqua calda dalla zona della casa
Questo schema di calcolo è semplice, ma presenta diversi seri inconvenienti:
- Prende in considerazione l'area della stanza riscaldata, non il suo volume.Nel frattempo, la necessità di riscaldamento nei cottage con un'altezza del soffitto di 2,5 e 4 metri sarà molto diversa;
Una stanza con un soffitto alto necessita di più calore
- Ignora le differenze tra le zone climatiche. Come sapete, la dispersione termica di un edificio è direttamente proporzionale alla differenza di temperatura tra l'interno e la strada e varierà notevolmente in Crimea e Yakutia;
- Non tiene conto della qualità dell'isolamento dell'edificio. Per la muratura e una facciata isolata con una pelliccia di plastica espansa, la perdita di calore sarà significativamente diversa.
L'isolamento della facciata può ridurre significativamente la perdita di calore
