Расчет сечения водопроводных труб

Устройство водопровода в частном доме или квартире должно в обязательном порядке сопровождаться хотя бы примерными расчетами потребления воды. Это позволит правильно рассчитать необходимый минимальный диаметр трубы, которая будет использоваться. Причем расход воды не зависит от того, какая труба, медная, стальная или пластиковая.

Факторы, которые влияют на выбор диаметра

Определить, какие факторы влияют на диаметр трубы, не сложно.

Среди прочих можно выделить следующие:

• Длина водопровода;
• Напор воды;
• Ее расход за единицу времени.

Итак, если брать во внимание напор воды, то тут есть только одно условие – чем он ниже, тем больше должен быть диаметр. В том случае, когда напор сильный, а диаметр малый, то вода будет поступать, создавая шум. Если же и диаметр малый, и напор тоже, то вода будет «сочиться», а не литься.

Что касается длины водопровода в частном доме или квартире, то существует специальная формула, которая показывает зависимость между толщиной материала и его длиной. Не вдаваясь в эти цифры, можно сказать следующее:

• Когда длина не больше 30 метров, то можно использовать трубы до 20 мм;
• Если длина больше 30 метров, то используется сечение 25 или 32 мм, или больше;
• В том случае, когда длина совсем малая, около 10 м, то используют трубы сечением 10 мм.

Вернуться к содержанию ↑

Как обозначается диаметр и системы перевода

Системы исчисления размеров труб нужно знать хотя бы для того, чтобы правильно можно было выполнить соединение, например, пластиковых труб с медными.

Все дело в том, что металлические трубы имеют разные системы исчисления:

• Медные и алюминиевые измеряются по метрическим стандартам;
• Стальные изделия исчисляются по империческим стандартам.

Имперической системой исчисления пользуются и при производстве пластиковых изделий.

Итак, перевести данные из одной системы исчисления в другую поможет следующая таблица:

Дюймы	Миллиметры
1/2	12.7
3/4	19
7/8	22.2
1	25.4
1.5	38.1
2	50.8

Тут есть и еще одна особенность. Обозначение материалов для водопровода в частном доме или квартире отличается от общепринятых стандартов. Например, полудюймовая труба делается по диаметру меньше 21 мм. Точно такой же диаметр имеет и наружная резьба. Однако обозначается она по-другому – в соответствии со своим внутренним диаметром. На практике такая запись будет иметь добавочное слово в конце «труб», то есть 1/2″ труб.

Поэтому вышеописанные значения пригодны только для водопроводных стальных изделий. Для резьбовых соединений используется следующая таблица:

Дюймы	Миллиметры
1/2	20.7
3/4	26.2
7/8	30
1	33
1.5	46.2
2	58.3

Выбор необходимого размера

Как уже было отмечено, рассчитать необходимый размер можно при помощи различных формул, которые будут учитывать и напор воды в системе водопровода, и ее расход в частном доме или квартире. Однако на практике такими сложными расчетами для внутрикомнатной разводки никто не пользуется. Обычно происходит все гораздо проще:

• Для основной разводки приобретают изделия с размерами 10 и 15 мм (1/2 дюйма);
• Для стояков приобретают изделия с размерами 25 мм (1 дюйм) или 20 мм (3/4 дюйма).

Однако и тут все-таки есть проблемы. Связано это с тем, что указывается всегда внешний диаметр. Внутренний же можно рассчитать, вычтя две толщины стенки. В этом как раз и вся загвоздка – у разных производителей она разная. Поэтому, например, внутреннее отверстие может иметь размер от 11 до 13 мм (для полудюймовой трубы), и от 21 до 23 (для дюймовой). Причем это характерно и для пластиковых водопроводных изделий, и для металлических.

Примерный расчет

Чтобы рассчитать диаметр трубы для водопровода частного дома или квартиры, необходимо знать некоторые априорные данные. Например, расход воды, давление, количеств изгибов и так далее.

Однако, как уже было сказано ранее, таких сложных расчетов никто никогда не делает, особенно, если речь идет о частном доме.

Итак, опытным путем установлено, что нормальным потоком из обычного смесителя считается тот, который выдает примерно ¼ литра в секунду. Примем эту цифру за стандартный расход.

Что касается напора в водопроводных трубах, то в многоквартирных домах он может колебаться в широком диапазоне от 1 до 6 атмосфер. Поэтому примем напор в среднем в 2 бара.

На основе этого получим следующие исходные данные:

• Напор 2 бара;
• Расход 0,25 л/с;
• Длина водопроводных изделий равна 10 метрам;
• Предположим, что будет использоваться металлопластиковый материал с размером в 16 мм (стандартный размер для пластиковых труб).

Отсюда сразу известно, что внутренний диаметр будет равен примерно 12 мм, так как стенки равны 2 мм.

Водопровод частного дома

Итак, сперва определим скорость потока в водопроводных элементах. Для этого применим формулу:

V=(4*Q)/(π*D2), в которой:

• Q – расход жидкости, выраженный в кубометрах за секунду (в нашем случае это 0,00025);
• D – внутренний диаметр, выраженный в метрах (0,012 м);
• П – константа 3,14.

Подставив эти значения, получим: 4*0,00025/3,14*0,012*0,012 = 2,21 м/с.

Следующим шагом необходимо найти число Рейнольдса по формуле:

Re = V*D/v, где v – табличное значение для температуры 16 градусов.

Подставив уже известные значения, получим 22882.

Далее необходимо посмотреть таблицу, в которой нужно отыскать формулу для гидравлического трения. Предположим, что нужна формула из первой области:

Лябда = 0,3164/Re в 0,25 степени, подставив в нее значения, получим 0,0257.

Следующим шагом следует узнать потери напора. Делается это по формуле:

• H – потери;
• L – длина трубопровода;
• g – ускорение свободного падения, то есть 9,81 м/с в квадрате;
• V – скорость потока;
• D – диаметр.

Подставив все значения, получим число 5,34 м.

Дальше остается только анализ полученного результата. Итак, мы приняли напор в 2 бара, что соответствует 20 метрам напора. Результат получился 5,34 метра, что меньше 20, значит, выбранный диаметр подходит, причем с запасом.

В каком-либо другом случае, когда эта цифра была бы больше, необходимо увеличить размер выбранного материала.

Краткий вывод

Итак, видно, что выбор необходимого размера зависит от многих параметров, от потока воды, от потребляемого ее количества, от некоторых свойств самих изделий. Расчет оптимального значения, в своем полном содержании, связывает все эти параметры воедино, то есть он должен учитывать все их. Однако для домашнего водопровода приведенного выше варианта вполне достаточно.

Поскольку потери давления во много обусловлены наличием в системе разных углов, тройников и подобных элементов. Чтобы учесть и этот фактор, как показывает практика, необходимо просто добавить к конечному числу еще 10% процентов. Надо сказать и то, что на все остальные факторы, которые не учитывались при производстве расчетов, так же следует добавлять те же 10%.

Вода в частном доме

Какой диаметр трубы выбрать для водоснабжения в частном доме: какие факторы влияют и как провести расчеты

Какой диаметр трубы выбрать для водоснабжения в частном доме, нужно знать при самостоятельном устройстве водопровода, чтобы избежать лишних трат и поломок при эксплуатации. Правильный выбор материалов, размеров, способов соединения влияет на стоимость проекта, на надежность системы и на эксплуатационные расходы.

Размерные характеристики труб

Трубы для водопровода (независимо от материала, из которого они изготовлены) имеют общие размерные характеристики:

• внутренний диаметр;
• наружный диаметр;
• толщина стенок;
• общая протяженность.

Кроме этих характеристик, при выборе следует учитывать число поворотов и соединений при прокладке гидросистемы.

Главным показателем для водопроводных труб считается внутренний диаметр, от него зависит напор и расход воды в конечных точках системы, в кранах, внутреннее давление в трубопроводах, бесшумность его работы.

Взаимосвязь характеристик

Размерные характеристики взаимосвязаны. Например, если увеличивается напор во входящем трубопроводе, то при неизменном сечении давление в гидросистеме станет выше, могут начаться неприятности: протекать соединительные фитинги, водопровод станет шуметь.

Как длина водопровода влияет на диаметр труб

Стандартные размеры трубопроводов, их диаметры измеряются в дюймах. 1 дюйм равен 25,4 мм. Дюйм обозначается в литературе и на схемах значком двойного апострофа – «”». В системах внутреннего водоснабжения как дома, так и квартиры используют калибры в 0,5 дюйма или в 3/4 дюйма. Обозначаются они как 1/2″ или 3/4″.

Необходимый диаметр трубных элементов прямо пропорционален их общей длине. Диаметр труб для водопровода в квартире не превышает 20 мм.

Такое же сечение используется и в загородном частном доме при небольшой, до 10 м, длине. При протяженности водопровода в здании, достигающей 30 м, нужно брать трубу в поперечине 25 мм, если длина больше, то следует выбрать 32 мм.

Количество соединений, поворотов и точек водоразбора тоже влияет на рекомендуемый диаметр в сторону увеличения. Если неправильно подобрать производительность трубопроводов при достаточном количестве точек потребления, это может привести к тому, например, что открытие крана в одном помещении приведет к уменьшению напора и пропаданию воды в другом.

В частном доме число точек разбора воды бывает больше, чем в городской квартире. Одновременное использование большинства из них может даже привести к неработоспособности бытовой техники, стиральной или посудомоечной машины.

При проектировании и монтаже системы лучше использовать трубы с запасом по сечению, особенно в частном доме при отсутствии центрального водоснабжения. Водяные стояки имеют диаметр больший, чем отводы, идущие от стояка к точкам потребления.

Почему диаметр труб определяет пропускную способность водопровода

По законам гидродинамики через любое сечение проходит одинаковое количество воды в единицу времени. При постоянном напоре и изменяющихся сечениях в трубах слишком маленький размер сечения приведет к постоянно высокому давлению в системе, что снизит ее надежность, может приводить к поломкам. Пользоваться кранами при повышенном давлении в сети неудобно.

Для правильного расчета водопровода необходимо учитывать пропускную способность труб. Она должна соответствовать количеству точек потребления, тому, какое количество воды расходует то или иное сантехническое устройство. Водопроводный кран расходует не более 5 л воды в минуту.

При расчете диаметра трубопроводов нужно учитывать:

• общую длину;
• количество ответвлений;
• число стыков и поворотов;
• водяной напор, создаваемый насосом скважины

Для частного загородного дома нет смысла делать точные расчеты, с применением сложных формул и компьютерных программ. Достаточно такого расчета.

Водопроводный кран расходует не более 5 л воды в минуту.

Через трубу в 25 мм может проходить до 30 л/мин, при диаметре 32 мм пропускная способность возрастает до 50 л/мин. На 10 точек разбора воды достаточно входной трубы в 1 дюйм. Для большей точности можно обратиться к таблицам Шевелевых. Еще одно общее правило: больше диаметр – ниже напор.

Материал, из которого изготовлены трубы, влияет на выбор их размерных характеристик. Для водоснабжения дома могут использоваться трубы из полимеров: пластика, ПВХ, металлопластика, полиэтилена. Возможно создание системы водоснабжения из стали, нержавеющей стали или из меди.

Типовые решения

Для подачи воды от скважины к дому используют трубы из ПНД – полиэтилена низкого давления, металлопластика, полипропилена и меди.

Трубы из ПНД – полиэтилена низкого давления

Материал отличается простотой сборки, не требуется никаких инструментов. Используют только специальные недорогие фитинги, которые затягиваются вручную, обеспечивая герметичность соединений.

Трубы из ПНД не лопнут, даже если в них замерзнет вода. Подходят только для холодной воды, поэтому оптимальны для введения воды в дом.

Из ПНД можно и полностью изготовить систему водоснабжения. Такое решение подходит в случае создания только системы ХВС, холодного водоснабжения помещений.

Для получения горячей воды в этом случае используются электрические водонагреватели.

Такая схема водоснабжения применяется в домах для сезонного проживания или в нежилых постройках, таких как баня, летняя кухня и т.п. Внутри дома используют другие виды материалов.

Трубы из металлопластика

Один из самых популярных – металлопластик. Сочетает в себе легкость пластиковых труб и прочность металла, не ржавеет, внешняя поверхность не проводит электричество, внутренняя – не дает образовываться осадку.Цена таких труб меньше, чем медных или из нержавеющей стали.

Гибкость этого материала делает его монтаж несложным, можно обеспечить минимально возможное количество стыков и соединений, для него достаточно пресс-фитингов и обыкновенного разводного ключа. Пригодны для использования в системах горячего водоснабжения

К недостаткам металлопластика можно отнести необходимость периодической подтяжки резьбовых соединений. Эстетически металлопластик также не выдерживает конкуренции с трубами из меди или нержавеющей стали. Такие трубы дополнительно закрываются декоративными панелями.

Трубы из полипропилена

Еще одним типовым решением может быть использование труб из полипропилена. Долговечность этого материала достигает 50 лет. Выпускаются армированными и неармированными.

С армированием подходят для горячего водоснабжения, без армирования – только для холодного. Требуется внимательность при закупке и монтаже.

Монтаж относительно несложен, особенно по сравнению с медью или нержавейкой, однако требует специального оборудования и высокой квалификации работника.

Самостоятельная починка их невозможна. Полипропиленовые трубы жесткие, поэтому по количеству поворотов и стыков система из полипропилена аналогична водопроводу из металлических конструкций.

К недостаткам можно отнести склонность к температурным расширениям, что требует использования утеплителя или компенсаторов. Сложно рекомендовать к использованию в летних домах.

Медные трубы

У водопровода из меди отличный внешний вид, он не нуждается в каких-либо декоративных панелях, сам является украшением комнат.

Меди не страшны перепады температуры, она служит 70 лет и более, не ржавеет и практически не зарастает. Такой водопровод имеет и противомикробный эффект, делает воду безопаснее и вкуснее.

Недостаток у такого водопровода один – высокая цена как материала, так и монтажа. Требуется пайка соединений, что качественно может сделать только специалист высокой квалификации.