Расчет водопровода в частном доме: просто о сложном

Тема данной статьи — расчет водопроводных сетей в частном доме. Потому, что обычная схема водоснабжения маленького коттеджа не отличается высокой сложностью, нам не нужно будет лезть в дебри сложных формул; но некоторое количество теории читателю вынужденно нужно будет усвоить.

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 .

Что считаем

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

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

1. Вычислить напор на концевом сантехническом приборе. Если он будет неприемлемо низким, стоит поразмыслить или об повышении диаметра трубопровода, или об установке промежуточной подкачки.

Задачи сформулированы. Приступим.

Расход

Его возможно примерно оценить по нормам расхода для отдельных сантехнических устройств. Данные при жажде несложно отыскать 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 тёплой 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 зданиях при расчете расхода употребляется коэффициент возможности одновременного применения устройств. Нам достаточно расход воды через устройства, каковые смогут употребляться в один момент. Скажем, мойка, душевая унитаз и кабинка дадут неспециализированный расход, равный 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 л/с.

Сечение

Расчет сечения трубы водопровода возможно выполнен двумя методами:

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

Подбор по таблице

Фактически, 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) приблизительно равен внутреннему диаметру водогазопроводной трубы. У полимерных труб, маркирующихся внешним диаметром, внутренний отличается от него приблизительно на ход: скажем, 40-миллиметровая полипропиленовая труба имеет внутренний диаметр около 32 мм.

Расчет по скорости потока

Расчет диаметра водопровода по расходу воды через него возможно выполнен с применением двух несложных формул:

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

Первая формула имеет форму S = ? r ^2. В ней:

• S — искомая площадь сечения.
• ? — число «пи» (приблизительно 3,1415).
• r — радиус сечения (добрая половина ДУ либо 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 вычислим минимальный ДУ трубы для следующих вводных данных:

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

1. Расход в величинах СИ будет равным 0,00034 м3/с.
2. Площадь сечения в соответствии с второй формулы должна быть не меньше 0,00034/1,5=0,00027 м2.
3. Квадрат радиуса в соответствии с 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 либо внутренний диаметр, умножаем радиус на два. Итог — 0,0184 метра, либо 18 миллиметров. Как легко подметить, он близок к взятому первым методом, хоть и не сходится с ним в точности.

Напор

Начнем с нескольких неспециализированных замечаний:

• Обычное давление в магистрали холодного водоснабжения образовывает от 2 до 4 атмосфер (кгс/см2). Оно зависит от расстояния до ближайшей насосной станции либо водонапорной башни, от рельефа местности, состояния магистрали, типа запорной арматуры на магистральном водопроводе и последовательности других факторов.
• Полный минимум напора, который разрешает работать всем современным сантехническим устройствам и применяющей воду бытовой технике — 3 метра. Инструкция к проточным водонагревателям Атмор, например, 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. Маленький запас компенсирует неучтенные утраты в подводках, запорной арматуре и самом приборе.

Нам необходимо вычислить падение напора в трубопроводе известной протяженности и диаметра. В случае если разность напора, соответствующего давлению в магистрали, и падения напора в водопроводе больше 5 метров — наша система водоснабжения будет функционировать без нареканий. В случае если меньше — необходимо или увеличивать диаметр трубы, или размыкать ее подкачкой (цена которой, к слову, очевидно превысит рост затрат на трубы из-за повышения их диаметра на один ход).

Так как же выполняется расчет напора в водопроводной сети?

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

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

Несложнее всего выяснить коэффициент К.

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

С измерением длины трубопровода либо его участка также особенных сложностей не появляется; а вот понятие гидравлического уклона требует отдельного беседы.

На его значение воздействуют следующие факторы:

1. Шероховатость стенок трубы, которая, со своей стороны, зависит от их возраста и материала. Пластики владеют более ровной поверхностью по сравнению со сталью либо чугуном; помимо этого, металлические трубы со временем зарастают ржавчиной и известковыми отложениями.
2. Диаметр трубы. Тут действует обратная зависимость: чем он меньше, тем большее сопротивление трубопровод оказывает перемещению воды в нем.
3. Скорость потока. С ее повышением сопротивление также возрастает.

Некоторое время назад приходилось дополнительно учитывать гидравлические утраты на запорной арматуре; но современные полнопроходные шаровые вентиля создают приблизительно такое же сопротивление, что и труба, исходя из этого ими возможно смело пренебречь.

Вычислить гидравлический уклон своими силами очень проблематично, но, к счастью, в этом и нет необходимости: все нужные значения возможно отыскать в так называемых таблицах Шевелева.

Дабы читатель представил себе, о чем идет обращение, приведем маленькой 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 поделить 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. В соответствии с ее данным, 1000i для обрисованных условий равняется 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

Выделим еще раз: приведенные схемы расчетов предельно упрощены и не предназначены для опытных расчетов сложных систем. Но их точность в полной мере приемлема для потребностей обладателей частных домов.

Дополнительную данные, как в большинстве случаев, читателю предложит видео в данной статье. Удач!

Расчёт водопотребления

При проектировании раздела «Водоснабжение и Канализация» необходимо выполнить расчёт водопотребления и водоотведения воды.

В этом нам поможет СНиП 2.04.01-85* «ВНУТРЕННИЙ ВОДОПРОВОД И КАНАЛИЗАЦИЯ ЗДАНИЙ».

Документ СНиП 2.04.01-85* устарел, и необходимо использовать актуализированную редакцию СНиП 2.04.01-85 — СП 31.13330.2012.

Но в новой редакции никак не объясняется как считать водопотребление.

После расчёта водопотребления мы получим такие расходы воды всего и горячей воды отдельно: Секундный расход воды, Часовой расход воды, Суточный расход воды. А также отвод сточных вод в канализацию: Секундный расход воды, Часовой расход воды, Суточный расход воды.

Приступаем к расчёту:

Обратимся к первому документу:

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ В СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И КАНАЛИЗАЦИИ И ТЕПЛОТЫ НА НУЖДЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

3.1. Системы холодного, горячего водоснабжения и канализации должны обеспечивать подачу воды и отведение сточных вод (расход), соответствующие расчетному числу водопотребителей или установленных санитарно-технических приборов.

3.2. Секундный расход воды л/с, водоразборной арматурой (прибором), отнесенный к одному прибору, следует определять:

отдельным прибором — согласно обязательному приложению 2;

различными приборами, обслуживающими одинаковых водопотребителей на участка тупиковой сети, — согласно обязательному приложению 3;

различными приборами, обслуживающими разных водопотребителей, — по формуле (1)

где Pi — вероятность действия санитарно-технических приборов, определенная для каждой группы водопотребителей согласно п. 3.4.

q0i — секундный расход воды (общий, горячей, холодной), л/с, водоразборной арматурой (прибором), принимаемый согласно обязательному приложению 3, для каждой группы водопотребителей.

1. При устройстве кольцевой сети расход воды q0 следует определять для сети в целом и принимать одинаковым для всех участков.

2. В жилых и общественных зданиях и сооружениях, по которым отсутствуют сведения о расходах воды и технических характеристиках санитарно-технических приборов, допускается принимать:

Определение Секундного расхода

Для определения Секундного расхода воды как правило достаточно воспользоваться приложениями 2 и/или 3 СНиП 2.04.01-85*. Реже формулой (1).

В этих приложения содержат таблицы данных.

Приложение 2: РАСХОДЫ ВОДЫ И СТОКОВ САНИТАРНЫМИ ПРИБОРАМИ

Т.е. сколько воды потребляет 1 санитарный прибор, установленный в помещении.

Либо используем приложение 3: НОРМЫ РАСХОДА ВОДЫ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ

Если в здании живёт 10 жителей, 5 работников или в ресторане готовят 300 блюд в день. То используем Приложение 3.

3.3. Максимальный секундный расход воды на расчетном участке сети q (qtot, qh, qc), л/с, следует определять по формуле

(2)

где — секундный расход воды, величину которого следует определять согласно п. 3.2;

альфа — коэффициент, определяемый согласно рекомендуемому приложению 4 в зависимости от общего числа приборов N на расчетном участке сети и вероятности их действия Р, вычисляемой согласно п. 3.4. При этом табл. 1 рекомендуемого приложения 4 надлежит руководствоваться при Р > 0,1 и N Примечания: 1. Расход воды на концевых участках сети следует принимать по расчету, но не менее максимального секундного расхода воды одним из установленных санитарно-технических приборов.

2. Расход воды на технологические нужды промышленных предприятий следует определять как сумму расхода воды технологическим оборудованием при условии совпадения работы оборудования по времени.

3. Для вспомогательных зданий промышленных предприятий значение q допускается определять как сумму расхода воды на бытовые нужды по формуле (2) и душевые нужды — по числу установленных душевых сеток по обязательному приложению 2.

3.4. Вероятность действия санитарно-технических приборов Р (Ptot, Ph, Рc) на участках сети надлежит определять по формулам:

а) при одинаковых водопотребителях в здании (зданиях) или сооружении (сооружениях) без учета изменения соотношения U/N

(3)

б) при отличающихся группах водопотребителей в здании (зданиях) или сооружении (сооружениях) различного назначения

(4)

1. При отсутствии данных о числе санитарно-технических приборов в зданиях или сооружениях значение Р допускается определять по формулам (3) и (4), принимая N = 0.

2. При нескольких группах водопотребителей, для которых периоды наибольшего потребления воды не будут совпадать по времени суток, вероятность действия приборов для системы в целом допускается вычислять по формулам (3) и (4) с учетом понижающих коэффициентов, определяемых при эксплуатации аналогичных систем.

3.5. Максимальный секундный расход сточных вод qs, л/с, следует определять:

а) при общем максимальном секундном расходе воды qtot = Примечание. В жилых и общественных зданиях (сооружениях), по которым отсутствуют сведения о числе и технических характеристиках санитарно-технических приборов, допускается принимать:

Но санитарные приборы не используются все одновременно. Хотя при рекламе в популяряном сериале возможно срабатывание всех унитазов в доме одновременно. Вообщем поэтому расчитывается коэффициент Вероятности использования санитарно-технических приборов

3.7. Вероятность использования санитарно-технических приборов Phr для системы в целом следует определять по формуле

(7)

3.8. Максимальный часовой расход воды м3/ч, следует определять по формуле:

(8)

где — коэффициент, определяемый согласно рекомендуемому приложению 4 в зависимости от общего числа приборов N, обслуживаемых проектируемой системой, и вероятности их использования Phr, вычисляемой согласно п. 3.7. При этом табл. 1 рекомендуемого приложения 4 надлежит руководствоваться при Phr > 0,1 и N Примечание. Для вспомогательных зданий промышленных предприятий значение qhr допускается определять как сумму расходов воды на пользование душами и хозяйственно-питьевые нужды, принимаемых по обязательному приложению 3 по числу водопотребителей в наиболее многочисленной смене.

3.9. Средний часовой расход воды м3/ч, за период (сутки, смена) максимального водопотребления Т, ч, надлежит определять по формуле:

(9)

3.10. При проектировании непосредственного водоразбора из трубопроводов тепловой сети на нужды горячего водоснабжения среднюю температуру горячей воды в водоразборных стояках надлежит поддерживать равной 65 °С, а нормы расхода горячей воды принимать согласно обязательному приложению 3 с коэффициентом 0,85, при этом общее количество потребляемой воды не изменять.

3.11. Максимальный часовой расход сточных вод следует принимать равным расчетным расходам, определяемым согласно п. 3.8.

3.12. Суточный расход воды следует определять суммированием расхода воды всеми потребителями с учетом расхода воды на поливку. Суточный расход стоков необходимо принимать равным водопотреблению без учета расхода воды на поливку.

3.13. Тепловой поток кВт, за период (сутки, смена) максимального водопотребления на нужды горячего водоснабжения (с учетом теплопотерь) следует вычислять по формулам:

а) в течение среднего часа

(10)

б) в течение часа максимального потребления

(11)

Посмотрел свежим взглядом и понял, что на первый взгляд всё это кажется очень сложным и непонятным. Но стоит сделать расчёт 1 раз и всё становится на свои места.

Думаю для наглядности надо сделать пример расчёта.

Также при расчёте очень удобно пользоваться программами для расчёта водопотребления.