Расчет диаметра водопровода по расходу

Расчет диаметра водопровода по расходу

Как рассчитать диаметр трубопровода

Работать с калькулятором просто – вводи данные и получай результат. Но иногда этого недостаточно – точный расчет диаметра трубы возможен только при ручном подсчете с помощью формул и правильно подобранных коэффициентов. Как посчитать диаметр трубы по расходу воды? Как определить размеры газовой магистрали?

Трубопровод и необходимые к нему части

Профессиональные инженеры при расчете необходимого диаметра трубы чаще всего используют специальные программы, способные по известным параметрам рассчитать и выдать точный результат. Гораздо труднее строителю-любителю для организации систем водоснабжения, отопления, газификации выполнить расчет самостоятельно. Поэтому чаще всего при возведении или реконструкции частного дома применяют рекомендуемые размеры труб. Но не всегда стандартные советы могут учесть все нюансы индивидуального строительства, поэтому требуется вручную выполнить гидравлический расчет, чтобы правильно подобрать диаметр трубы для отопления, водоснабжения.

Расчет диаметра трубы для водоснабжения и отопления

Основным критерием подбора трубы отопления является ее диаметр. От этого показателя зависит, насколько эффективным будет обогрев дома, срок эксплуатации системы в целом. При малом диаметре в магистралях может возникнуть повышенное давление, которое станет причиной протечек, повышенной нагрузки на трубы и металл, что приведет к проблемам и бесконечным ремонтам. При большом диаметре теплоотдача системы отопления будет стремиться к нулю, а холодная вода будет просто сочиться из крана.

Пропускная способность трубы

Диаметр трубы напрямую влияет на пропускную способность системы, то есть в данном случае имеет значение количество воды или теплоносителя, проходящего через сечение в единицу времени. Чем больше циклов (перемещений) в системе за определенный промежуток времени, тем эффективнее происходит обогрев. Для труб водоснабжения диаметр влияет на исходное давление воды – подходящий размер будет только поддерживать напор, а увеличенный – снижать.

По диаметру подбирают схему водопровода и отопления, количество радиаторов и их секционность, определяют оптимальную длину магистралей.

Так как пропускная способность трубы является основополагающим фактором при выборе, следует определиться, а что, в свою очередь, влияет на проходимость воды в магистрали.

Таблица 1. Пропускная способность трубы в зависимости от расхода воды и диаметра

РасходПропускная способность
Ду трубы15 мм20 мм25 мм32 мм40 мм50 мм65 мм80 мм100 мм
Па/м – мбар/мменьше 0,15 м/с0,15 м/с0,3 м/с
90,0 – 0,90017340374516272488471696121494030240
92,5 – 0,92517640775616522524478897561515630672
95,0 – 0,95017641476716782560486099001537231104
97,5 – 0,975180421778169925964932100441555231500
100,0 – 1,000184425788172426325004101521576831932
120,0 – 1,200202472871189728985508111961735235100
140,0 – 1,400220511943205931435976121321879238160
160,0 – 1,6002345471015221033736408129962016040680
180,0 – 1,8002525831080235435896804138242142043200
200,0 – 2,0002666191151248637807200145802264445720
220,0 – 2,2002816521202261739967560153362376047880
240,0 – 2,4002886801256274041767920160562487650400
260,0 – 2,6003067131310285543568244167402592052200
280,0 – 2,8003177421364297043568566173382692854360
300,0 – 3,0003317671415307646808892180002790056160

Факторы влияния на проходимость магистрали:

  1. Давление воды или теплоносителя.
  2. Внутренний диаметр (сечение) трубы.
  3. Общая длина системы.
  4. Материал трубопровода.
  5. Толщина стенок трубы.

На старой системе проходимость трубы усугубляется известковыми, иловыми отложениями, последствиями коррозии (на металлических изделиях). Все это в совокупности снижает со временем количество воды, проходящей через сечение, то есть подержанные магистрали работают хуже, чем новые.

Примечательно, что этот показатель у полимерных труб не меняется – пластик гораздо менее, чем металл, позволяет шлаку накапливаться на стенках. Поэтому пропускная способность труб ПВХ остается такой же, как и в день их монтажа.

Расчет диаметра трубы по расходу воды

Определяем правильно расход воды

Чтобы определить диаметр трубы по расходу проходящей жидкости, понадобятся значения истинного потребления воды с учетом всех сантехнических приборов: ванны, кухонного смесителя, стиральной машины, унитаза. Рассчитывается каждый отдельный участок водопровода по формуле:

где qc – значение потребляемой воды каждым прибором;

q0 – нормируемая величина, которая определяется по СНиП. Принимаем для ванны – 0,25, для кухонного смесителя 0,12, для унитаза -0,1;

а – коэффициент, учитывающий возможность одновременной работы сантехнических приборов в помещении. Зависит от значения вероятности и количества потребителей.

На участках магистрали, где совмещаются потоки воды для кухни и ванны, для унитаза и ванны и т.д., в формулу добавляется значение вероятности. То есть возможности одновременной работы кухонного смесителя, крана в ванной, унитаза и других приборов.

Вероятность определяется по формуле:

Р = qhr µ × u/q0 × 3600 × N,

где N – число потребителей воды (приборов);

qhr µ – максимальный часовой расход воды, который можно принять по СНиП. Выбираем для холодной воды qhr µ =5,6 л/с, общий расход 15,6 л/с;

u – количество человек, использующих сантехнику.

Пример расчета расхода воды:

В двухэтажном доме имеется 1 ванная, 1 кухня с установленными стиральной и посудомоечной машиной, душевая кабина, 1 унитаз. В доме живет семья из 5 человек. Алгоритм расчета:

  1. Рассчитываем вероятность Р = 5,6 × 5/0,25 × 3600 × 6=0,00518.
  2. Тогда расход воды для ванной составит qc = 5× 0,25 ×0,00518=0,006475 л/с.
  3. Для кухни qc = 5× 0,12 ×0,00518=0,0031 л/с.
  4. Для туалета qc = 5× 0,1 ×0,00518=0,00259 л/с.

Рассчитываем диаметр трубы

Существует прямая зависимость диаметра от объема перетекающей жидкости, которая выражается формулой:

где Q – расход воды, м3/с;

d – диаметр трубопровода, м;

w – скорость потока, м/с.

Преобразовав формулу, можно выделить значение диаметра трубопровода, который будет соответствовать потребляемому объему воды:

Юлия Петриченко, эксперт

Скорость потока воды можно принять по таблице 2. Существует более сложный метод расчета скорости потока – с учетом потерь и коэффициента гидравлического трения. Это довольно объемный расчет, но в итоге позволяющий получить точное значение, в отличие от табличного метода.

Таблица 2. Скорость потока жидкости в трубопроводе в зависимости от ее характеристики

Перекачиваемая средаОптимальная скорость в трубопроводе, м/с
ЖИДКОСТИДвижение самотеком:
Вязкие жидкости0,1-0,5
Маловязкие жидкости0,5-1
Перекачиваемые насосом:
Всасывающий трубопровод0,8-2
Нагнетательный трубопровод1,5-3
ГАЗЫЕстественная тяга2-4
Малое давление (вентиляторы)4-15
Большое давление (компрессор)15-25
ПАРЫПерегретые30-50
Насыщенные пары при давлении
Более 105 Па15-25
(1-0,5)*105 Па20-40
(0,5-0,2)*105 Па40-60
(0,2-0,05)*105 Па60-75

Пример: Рассчитаем диаметр трубы для ванной, кухни и туалета, исходя из полученных значений расхода воды. Выбираем из таблицы 2 значение скорости потока воды в напорном водопроводе – 3 м/с.

Тогда диаметр трубопровода определяется:

для ванной d = √(4*0,006475/3,14*3)=0,052 м

для туалета d = √(4*0,00259/3,14*3)=0,033 м

для кухни d = √(4*0,0031/3,14*3)=0,036 м

Как рассчитать диаметр газовой трубы

Газопроводная труба рассчитывается несколько иначе, чем водопроводная. Здесь основополагающими значениями являются:

  • скорость и давление газа;
  • длина трубы с потерями давления на фитинги;
  • падение давления в допустимых пределах.

Расчет диаметра газовой трубы можно провести по формуле:

где di – внутренний диаметр трубопровода, м;

V´ – объемный расход сжатого воздуха, м³/с;

L – длина трубопровода с поправками на фитинги, м;

Δp – допустимое падение давления, бар;

pmax – верхнее давление компрессора, бар.

Таким образом, при выборе диаметра трубы важным параметром является пропускная способность, которая зависит от сечения и внутреннего размера магистрали. Поэтому нужно обязательно соизмерять такие данные, как допустимое давление, толщина стенок, внутренний диаметр трубы, свойства теплоносителя или газа.

А как вы подбираете размер трубопровода? Расскажите, по каким параметрам вы считали трубы для собственного дома?

Расчет диаметра водопровода по расходу

В этой статье я расскажу вам о том, как профессионально посчитать диаметр трубы. Будут указаны полезные формулы. Вы узнаете какой диаметр трубы вам нужен для водопроводных труб. Также очень важно не путать, расчет подбора диаметра трубы для водоснабжения, от расчета для отопления. Так как для отопления бывает достаточно низкого потока движения воды. Формула расчета диаметра труб кардинально отличаются, так как для водоснабжения необходимы большие скорости потока воды.

Читайте также:  Врезка в полиэтиленовую трубу водопровода

О том, как рассчитать диаметр трубы для отопления описано тут: Расчет диаметра трубы для отопления

Что касается таблиц для расчета диаметра трубы, то об этом будет рассказано в других статьях. Скажу лишь то, что данная статья вам поможет найти диаметр труб без таблиц, по специальным формулам. А таблицы придуманы просто, упростить процесс вычисления. К тому же в этой статье Вы поймете, из чего складывается весь результат необходимого диаметра.

Чтобы получить расчет диаметра трубы для водоснабжения, необходимо иметь готовые цифры:

– Расход потребления воды.
– И потери напора от точки А до точки Б, пути трубопровода до точки потребления.

Что касается расхода потребления воды , то тут примерно есть приблизительно готовый цифровой стандарт. Возьмем к примеру смеситель в ванной. Я опытным путем проверил, что для комфортного потока воды на выходе примерно равно: 0,25 литров в секунду. Эту величину и возьмем для стандарта по подбору диаметра для водного потока.

Есть еще одна не маловажная цифра. В квартирах это обычно стандарт. У нас в стояках для водоснабжения примерно стоит давление напора: Около 1,0 до 6,0 Атмосфер. В среднем это 1,5-3,0 атмосфер. Это зависит от этажности многоквартирного дома. В многоэтажных домах свыше 20 этажей, стояки могут быть разделены по этажности, чтобы не перегружать нижние этажи.

А теперь давайте приступим к алгоритму расчета необходимого диаметра трубы для водоснабжения. В этом алгоритме есть неприятная особенность, это то, что нужно делать расчет циклично подставляя в формулу диаметр и проверяя результат. Так как в формуле потерь напора существует квадратичная особенность и в зависимости от диаметра трубы резко изменяется результат потерь напора. Я думаю, больше трех циклов нам не придется делать. Также еще зависит от материала трубопровода. И так приступим!

  • Труба металлопластиковая диаметром 16мм., это значит, внутренний диаметр будет равен 12мм., так как толщина самой трубы 2мм.
  • На стояках напор в 2 атмосфера, это примерно 2 бара.
  • Расход нам нужен 0,25 литров в секунду.
  • Возьмем примерно трубу длиной 10 метров.
  • Вот некоторые формулы, которые помогут найти скорость потока:

    S-Площадь сечения м 2
    π-3,14-константа – отношение длины окружности к ее диаметру.
    r-Радиус окружности, равный половине диаметра
    Q-расход воды м 3 /с
    D-Внутренний диаметр трубы

    0,25л/с=0,00025м 3 /с

    V=(4*Q)/(π*D 2 )=(4*0,00025)/π*0,012 2 =2,212 м/с

    Далее находим число Рейнольдса по формуле:

    ν=1,16*10 -6 =0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

    Δэ=0,005мм=0,000005м. Взято из таблици, для металлопластиковой трубы.

    Далее сверяемся по таблице где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.

    У меня подпадает в первую область и я принимаю для расчета формулу Блазиуса.

    λ=0,3164/Re 0,25 =0,3164/22882 0,25 =0,0257

    Далее используем формулу для нахождения потерь напора:

    h-потеря напора сдесь она измеряется в метрах.
    λ-коеффициент гидравлического трения.
    L-длина трубопровода измеряется в метрах.
    D-внутренний диаметр трубы, то есть диаметр потока жидкости. Должен быть вставлен в формулу в метрах.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с 2

    h=λ*(L*V 2 )/(D*2*g)=0,0257*(10*2,212 2 )/(0,012*2*9,81)=5,341 м.

    И так: На входе у нас 2 атмосферы, что равно 20 метрам напора.

    Если полученый результат 5,341 метров меньше входного напора, то результат нас удовлетворяет и диаметр трубы с внутренни диаметром 12мм подходит!

    Если нет то необходимо увеличивать диаметр трубы.

    Но имейти ввиду, если в расчет брать трубу, которая из подвала идет по стоякам к вам на пятый этаж, то результат возможно будет не удовлетворительным. А если у вас саседи будут отбирать поток воды, то и соответственно входной напор может уменьшится. Так что имейти ввиду про запас в два три раза уже хорошо. В нашем случае запас в четыре раза больше.

    Давайте попробуем так ради эксперимента. У нас в трубе 10 метров в пути, имеются четыре угольника (колена). Это гидравлические сопротивления и они называются местными гидравлическими сопротивлениями. Для колена в 90 градусов имеется формула расчета:

    h-потеря напора сдесь она измеряется в метрах.
    ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

    h=ζ*(V 2 )/2*9,81=0,249 м.

    Так как у нас 4 угольника, то полученый результат умножаем на 4 и получаем 0,996 м. Почти еще один метр.

    Стальная (железная) труба проложена длиной 376 метров с внутренним диаметром 100 мм, по длине трубы имеются 21 отводов (угловых поворотов 90°С). Труба проложена с перепадом 17м. То есть труба относительно горизонта идет вверх на высоту 17 метров. Характеристики насоса: Максимальный напор 50 метров (0,5МПа), максимальный расход 90м 3 /ч. Температура воды 16°С. Найти максимально возможный расход в конце трубы.

    D=100 мм = 0,1м
    L=376м
    Геометрическая высота=17м
    Отводов 21 шт
    Напор насоса= 0,5 МПа (50 метров водного столба)
    Максимальный расход=90м 3 /ч
    Температура воды 16°С.
    Труба стальная железная

    Найти максимальный расход = ?

    Для решения необходимо знать график насосов: Зависимость расхода от напора.

    В нашем случае будет такой график:

    Смотрите, прерывистой линией по горизонту обозначил 17 метров и на пересечение по кривой получаю максимально возможный расход: Qmax.

    По графику я могу смело утверждать, что на перепаде высоты, мы теряем примерно: 14 м 3 /час. (90-Qmax=14 м 3 /ч).

    Ступенчатый расчет получается потому, что в формуле существует квадратичная особенность потерь напора в динамике (движение).

    Поэтому решаем задачу ступенчато.

    Поскольку мы имеем интервал расходов от 0 до 76 м 3 /час, то мне хочется проверить потерю напора при расходе равным: 45 м 3 /ч.

    Находим скорость движения воды

    Q=45 м 3 /ч = 0,0125 м 3 /сек.

    V = (4•0,0125)/(3,14•0,1•0,1)=1,59 м/с

    Находим число рейнольдса

    ν=1,16•10 -6 =0,00000116. Взято из таблици. Для воды при температуре 16°С.

    Δэ=0,1мм=0,0001м. Взято из таблицы, для стальной (железной) трубы.

    Далее сверяемся по таблице, где находим формулу по нахождению коэффициента гидравлического трения.

    У меня попадает на вторую область при условии

    10•D/Δэ 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/137069) 0,25 =0,0216

    Далее завершаем формулой:

    h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0216•(376•1,59•1,59)/(0,1•2•9,81)=10,46 м.

    Как видите, потеря составляет 10 метров. Далее определяем Q1, смотри график:

    Теперь делаем оригинальный расчет при расходе равный 64м 3 /час

    Q=64 м 3 /ч = 0,018 м 3 /сек.

    V = (4•0,018)/(3,14•0,1•0,1)=2,29 м/с

    λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/197414) 0,25 =0,021

    h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,021•(376•2,29 •2,29)/(0,1•2•9,81)=21,1 м.

    Отмечаем на графике:

    Qmax находится на пересечении кривой между Q1 и Q2 (Ровно середина кривой).

    Ответ: Максимальный расход равен 54 м 3 /ч. Но это мы решили без сопротивления на поворотах.

    Для проверки проверим:

    Q=54 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

    V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

    λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655) 0,25 =0,0213

    h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

    Итог: Мы попали на Нпот=14,89=15м.

    А теперь посчитаем сопротивление на поворотах:

    Формула по нахождению напора на местном гидравлическом сопротивление:

    h-потеря напора здесь она измеряется в метрах.
    ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм.
    V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда].
    g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2

    ζ-Это коэффициент сопротивления. Для колена он равен примерно одному, если диаметр меньше 30мм. Для больших диаметров он уменьшается. Это связано с тем, что влияние скорости движения воды по отношению к повороту уменьшается.

    Смотрел в разных книгах по местным сопротивлениям для поворота трубы и отводов. И приходил часто к расчетам, что один сильный резкий поворот равен коэффициенту единице. Резким поворотом считается, если радиус поворота по значению не превышает диаметр. Если радиус превышает диаметр в 2-3 раза, то значение коэффициента значительно уменьшается.

    Скорость 1,91 м/с

    h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•1,91 2 )/( 2•9,81)=0,18 м.

    Это значение умножаем на количество отводов и получаем 0,18•21=3,78 м.

    Ответ: при скорости движения 1,91 м/с, получаем потерю напора 3,78 метров.

    Давайте теперь решим целиком задачку с отводами.

    При расходе 45 м 3 /час получили потерю напора по длине: 10,46 м. Смотри выше.

    При этой скорости (2,29 м/с) находим сопротивление на поворотах:

    h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•2,29 2 )/(2•9,81)=0,27 м. умножаем на 21 = 5,67 м.

    Складываем потери напора: 10,46+5,67=16,13м.

    Отмечаем на графике:

    Решаем тоже самое только для расхода в 55 м 3 /ч

    Q=55 м 3 /ч = 0,015 м 3 /сек.

    V = (4•0,015)/(3,14•0,1•0,1)=1,91 м/с

    λ=0,11( Δэ/D + 68/Re ) 0.25 =0,11•( 0,0001/0,1 + 68/164655) 0,25 =0,0213

    h=λ•(L•V 2 )/(D•2•g)= 0,0213•(376•1,91•1,91)/(0,1•2•9,81)=14,89 м.

    h=ζ•(V 2 )/2•9,81=(1•1,91 2 )/( 2•9,81)=0,18 м. умножаем на 21 = 3,78 м.

    Складываем потери: 14,89+3,78=18,67 м

    Рисуем на графике:

    Ответ: Максимальный расход=52 м 3 /час. Без отводов Qmax=54 м 3 /час.

    Чтобы в ручную не считать всю математику я приготовил специальную программу:

    Калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы

    Если хозяин дома берется за самостоятельное проектирование системы водоснабжения, то ему предстоит решить множество различных задач. Одна из основных – это правильный подбор труб для прокладки магистралей от источника к дому и для внутренней разводки. Они выбираются по нескольким важным критериям, в зависимости от условий эксплуатации на конкретном участке. Но обязательным общим критерием является достаточность диаметра трубы для полноценной работы всего водопровода или его отдельной «ветки».

    Калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы

    Согласитесь, мало толку от неправильно спланированного водопровода, если от недостаточного поступления воды из кранов льются слабые струйки, принять нормально душ в приобретенной кабинке – не выходит, стиральная или посудомоечная машина начинают сигнализировать кодами ошибок и т.п. Не особо комфортна бывает даже та ситуация, когда работа одного сантехнического прибора сказывается на возможностях другого. Например, кто-то моется в ванной, и поэтому на кухне практически ничего нельзя делать из-за слаого напора. А ведь таких точек в доме может быть и намного больше! Все эти неприятности, чаще всего – от неправильно подобранного диаметра трубы на определённом участке. И он просто не справляется с нужными объёмами подачи воды на конечные устройства.

    Определиться с этим параметром поможет калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы. Ниже будет дано несколько полезных пояснений по работе с ним.

    Калькулятор расчета минимально необходимого диаметра водопроводной трубы

    Пояснения по работе с калькулятором

    Расчет – совсем несложен, базируется на известных физических и геометрических формулах и на рекомендациях по эксплуатации водопровода и сантехнических устройств, изложенных в СНИП.

    Итак, необходимо найти диаметр D, который обеспечит прохождение через трубу за единицу времени требуемого количества воды.

    Вспоминаем формулу площади круга (в нашем случае – это внутреннее сечение трубы)

    S = π × D² / 4

    S — площадь сечения трубы, м²

    D — внутренний диаметр трубы, м;

    π — не требующая особого представления константа, значение которой можно взять равным 3.14 – супер-точность нам не требуется.

    Отсюда, диаметр равен:

    D = √(4 × S / π)

    Идем дальше. Наш водопровод с сечением S должен быть способен обеспечить определенный расход воды на точке потребления (одной или одновременно нескольких).

    Количество воды, проходящее через трубу в единицу времени (а это и есть расход), определяется несложной формулой:

    Q = S × V

    Q — необходимый расход воды, м³/с;

    V — скорость потока воды в трубе, м/с.

    Преобразуем это выражение для определения площади сечения S…

    S = Q / V

    … и подставим в первую формулу. Тем самым – получим необходимое нам рабочее выражение.

    D = √ (4 × Q / (π × V))

    Так как в формуле присутствуют числовые константы, можно сделать с ними некоторые упрощения. В итоге перед нами готовая формула для дальнейшей работы.

    D = 1,129 × √ (Q / V)

    Теперь о том, откуда берутся исходные величины.

    • Расход воды. Любой сантехнический прибор характеризуется свойственным ему расходом воды (литров в секунду), при котором не нарушается комфортность пользования или корректность работы устройства. Аналогично – и для бытовой техники, подключаемой непосредственно к водопроводным трубам (стиральных и посудомоечных машин).

    Примерные значения таких расходов показаны в таблице ниже:

    Разновидности сантехнических приборов и бытовой техники, подключаемой к водопроводу.Примерный нормальный расход (литров в секунду)
    Смеситель умывальника0.1
    Сливной бачок унитаза0.1
    Биде0.08
    Смеситель на кухонной мойке0.15
    Посудомоечная машина0.2
    Смеситель с душем для ванны0.25
    Душевая кабинка обычная0.25
    Душевая кабинка или ванна (джакузи) с гидромассажем0.3
    Стиральная машина-автомат0.3
    “Хозяйственный” кран ¾” (полив участка, мытье автомобиля, уборка и прочие надобности)0.3

    Практика, да и расчеты показывают, что для любой точки, потребляющей до 0,15 л/с обычно бывает достаточно диаметра трубы в 15 мм (½»), до 0,25÷0,3 л/с – 20 мм (¾»). Но хорошо спланированная водопроводная система должна обеспечивать и одновременную работу нескольких сантехнических и бытовых приборов. То есть значение расхода может быть и значительно выше. Безусловно, вероятность того, что все они будут включены разом – очень невелика. Поэтому при подсчете суммарного расхода в формулу вводят вероятностный коэффициент, зависящий от общего количества подключённых на рассчитываемом участке точек потребления.

    В нашем калькуляторе этот коэффициент тоже предусмотрен. Пользователю необходимо лишь указать, какие конкретно приборы и в каком количестве подключены в системе (не менее двух). Или на определённом ее участке, для которого проводится расчет – например, на одном из ответвлений коллектора.

    Суммарный расход программа подсчитает самостоятельно.

    • Скорость потока воды в трубе. В соответствии с положениями СНИП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий» скорость потока во внутренних водопроводных сетях ограничивается максимальным значением в 3 м/с. Однако, практика показывает, что для домашних систем с их преобладанием труб малого диаметра (до 1 дюйма) скорость потока желательно иметь поменьше. Дело в том, что с ее ростом резко увеличиваются показатели гидравлического сопротивления. И плюс к тому — на этом фоне водопровод частенько начинает чувствительно шуметь.

    Считается, что для домашних условий оптимальными значениями скорости, при которых достигается «гармония» между производительностью трубы (расходом) и требуемым напором воды, будет диапазон примерно от 0,6 до 1,0 м/с.

    Впрочем, это рекомендация, и никто не мешает просчитать и для других показателей скорости — как больше указанного «номинала», так и меньше его. В программе такая возможность предусмотрена.

    Результат показывается в миллиметрах.

    Надо сказать, что это, возможно, еще не конечный… Возможно, придётся вносить корректировки на потери напора.

    Как проверить проектируемый участок водопровода на потери напора?

    Если упустить этот момент, то может случиться, что напор воды на конечной точке окажется слабоват для нормальной работы устройств. Заранее проверить собственный проект поможет калькулятор расчета потерь напора в водопроводе.

    Расчет водоснабжения с примером

    Система водоснабжения – это совокупность трубопроводов и устройств, которые обеспечивают бесперебойную подачу воды к различным санитарно-техническим приборам и другим устройствам, для работы которых она требуется. В свою очередь расчет водоснабжения – это комплекс мероприятий, в результате которого изначально определяется максимальный секундный, часовой и суточный расход воды. Причем, рассчитывается не только общий расход жидкости, но и расход холодной и горячей воды в отдельности. Остальные же параметры, описанные в СНиП 2.04.01-85* “Внутренний водопровод и канализация зданий” [1], а также диаметр трубопровода, находятся уже в зависимости от показателей расхода воды. Например, одним из таких параметров является диаметр условного прохода счетчика.

    В настоящей статье представлен пример расчета водоснабжения на внутренний водопровод для частного 2-х этажного дома. В результате данного расчета найдены общий секундный расход воды и диаметры трубопроводов для сантехприборов, расположенных в ванной комнате, в туалете и на кухне. Также здесь определено минимальное сечение для входной трубы в дом. То есть имеется в виду труба, которая берет свое начало у источника водоснабжения и заканчивается в месте разветвления ее по потребителям.

    Что касается других параметров, приведенных в упомянутом нормативном документе, то практика показывает, что их рассчитывать для частного дома не обязательно.

    Пример расчета водоснабжения

    Исходные данные

    Количество проживающих людей в доме – 4 человека.

    В доме имеются следующие санитарно-технические приборы.

    Ванная комната:

    Ванная со смесителем – 1 шт.

    Сан. узел:

    Унитаз со смывным бачком – 1 шт.

    Кухня:

    Умывальник со смесителем – 1 шт.

    Расчет

    Формула максимального секундного расхода воды:

    Где: q tot – общий расход жидкости, одного потребляемого прибора, определяемый согласно п. 3.2 [1]. Принимаем по прил. 2 [1] для ванной комнаты – 0,25 л/с, сан. узла – 0,1 л/с, кухни – 0,12 л/с.

    α – коэффициент, определяемый согласно прил. 4 [1] в зависимости от вероятности Р и количества сантехприборов N.

    Определение вероятности действия санитарно-технических приборов:

    P = (U·qhr,u tot ) / (q tot ·N·3600) = (4·10,5) / (0,25·3·3600) = 0,0155 ,

    Где: U = 4 чел. – количество водопотребителей.

    qhr,u tot = 10,5 л – общая норма расхода воды в литрах, потребителем в час наибольшего водопотребления. Принимаем согласно прил. 3 [1] для жилого дома квартирного типа с водопроводом, канализацией и ваннами с газовыми водонагревателями.

    N = 3 шт. – количество сантехприборов.

    Определение расхода воды для ванной комнаты:

    α = 0,2035 – принимаем по табл. 2 прил. 4 [1] в зависимости от NP = 1·0,0155 = 0,0155.

    q с = 5·0,25 ·0,2035 = 0,254 л/с.

    Определение расхода воды для сан. узла:

    α = 0,2035 – ровно столько же, что и в предыдущем случае, так как количество приборов одинаково.

    q с = 5·0,1 ·0,2035 = 0,102 л/с.

    Определение расхода воды для кухни:

    α = 0,2035 – как и в предыдущем случае.

    q с = 5·0,12 ·0,2035 = 0,122 л/с.

    Определение общего расхода воды на частный дом:

    α = 0,267 – так как NP = 3·0,0155 = 0,0465.

    q с = 5·0,25 ·0,267 = 0,334 л/с.

    Формула определения диаметра водопровода на расчетном участке:

    Где: d – внутренний диаметр трубопровода на рассчитываемом участке, м.

    V – скорость потока воды, м/с. Принимаем равной 2,5 м/с согласно п. 7.6 [1], в котором сказано, что скорость жидкости во внутреннем водопроводе не может превышать 3 м/с.

    qc – расход жидкости на участке, м 3 /с.

    Определение внутреннего сечения трубы для ванной комнаты:

    d = √((4·0, 000254) /(3,14·2,5)) = 0,0114 м = 11,4 мм.

    Определение внутреннего сечения трубы для сан. узла :

    d = √((4·0, 000102) /(3,14·2,5)) = 0,0072 м = 7,2 мм.

    Определение внутреннего сечения трубы для кухни:

    d = √((4·0, 000122) /(3,14·2,5)) = 0,0079 м = 7,9 мм.

    Определение внутреннего сечения входной трубы в дом:

    d = √((4·0, 000334) /(3,14·2,5)) = 0,0131 м = 13,1 мм.

    Вывод: для снабжения водой ванну со смесителем требуется труба с внутренним диаметром не менее 11,4 мм, унитаза в сан. узле – 7,2 мм, умывальника на кухне – 7,9 мм. Что касается входного диаметра водопровода в дом (для снабжения 3-х приборов), то он должен составлять не менее 13,1 мм.

    Расчет водопровода в частном доме: просто о сложном

    Тема этой статьи – расчет водопроводных сетей в частном доме. Поскольку типичная схема водоснабжения небольшого коттеджа не отличается высокой сложностью, нам не придется лезть в дебри сложных формул; однако некоторое количество теории читателю вынужденно придется усвоить.

    Фрагмент системы водоснабжения частного дома. Как любая другая инженерная система, эта нуждается в предварительных расчетах.

    Особенности разводки коттеджа

    Чем, собственно, система водоснабжения в частном доме проще, нежели в многоквартирном строении (разумеется, помимо общего количества сантехнических приборов)?

    Принципиальных отличия два:

    • На горячей воде, как правило, нет необходимости обеспечивать постоянную циркуляцию через стояки и полотенцесушители.

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

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

    Важно: Тем, кто не сталкивался с циркуляционными схемами ГВС – в современных многоквартирных домах стояки горячего водоснабжения соединяются попарно. За счет разницы давлений на врезках, создаваемой подпорной шайбой, через стояки непрерывно циркулирует вода. Тем самым обеспечивается быстрая подача ГВС к смесителям и круглогодичный нагрев полотенцесушителей в ванных комнатах.

    Полотенцесушитель нагревается за счет непрерывной циркуляции через стояки ГВС.

    • Водопровод в частном доме разводится по тупиковой схеме, что подразумевает постоянную нагрузку на отдельные участки разводки. Для сравнения – расчет водопроводной кольцевой сети (позволяющей запитать каждый участок водопровода из двух и более источников) должен выполняться отдельно для каждой из возможных схем подключения.

    Что считаем

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

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

    1. Вычислить напор на концевом сантехническом приборе. Если он будет неприемлемо низким, стоит подумать либо об увеличении диаметра трубопровода, либо об установке промежуточной подкачки.

    Слабый напор на концевом смесителе едва ли порадует владельца.

    Задачи сформулированы. Приступим.

    Расход

    Его можно приблизительно оценить по нормам расхода для отдельных сантехнических приборов. Данные при желании несложно найти в одном из приложений к СНиП 2.04.01-85; для удобства читателя мы приведем выдержку из него.

    Тип прибораРасход холодной воды, л/сСуммарный расход горячей и холодной воды, л/с
    Кран для полива0,30,3
    Унитаз с краном1,41,4
    Унитаз с бачком0,100,10
    Душевая кабинка0,080,12
    Ванна0,170,25
    Мойка0,080,12
    Умывальник0,080,12

    В многоквартирных домах при расчете расхода используется коэффициент вероятности одновременного использования приборов. Нам достаточно просто просуммировать расход воды через приборы, которые могут использоваться одновременно. Скажем, мойка, душевая кабинка и унитаз дадут общий расход, равный 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 л/с.

    Расход воды через приборы, способные работать одновременно, суммируется.

    Сечение

    Расчет сечения трубы водопровода может быть выполнен двумя способами:

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

    Подбор по таблице

    Собственно, таблица не требует каких-либо комментариев.

    Условный проход трубы, ммРасход, л/с
    100,12
    150,36
    200,72
    251,44
    322,4
    403,6
    506

    Скажем, для расхода в 0,34 л/с достаточно трубы ДУ15.

    Обратите внимание: ДУ (условный проход) примерно равен внутреннему диаметру водогазопроводной трубы. У полимерных труб, маркирующихся внешним диаметром, внутренний отличается от него примерно на шаг: скажем, 40-миллиметровая полипропиленовая труба имеет внутренний диаметр около 32 мм.

    Условный проход примерно равен внутреннему диаметру.

    Расчет по скорости потока

    Расчет диаметра водопровода по расходу воды через него может быть выполнен с использованием двух простых формул:

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

    Первая формула имеет вид S = π r ^2. В ней:

    • S – искомая площадь сечения.
    • π – число “пи” (примерно 3,1415).
    • r – радиус сечения (половина ДУ или 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 рассчитаем минимальный ДУ трубы для следующих вводных данных:

    • Расход через нее составляет все те же 0,34 литра в секунду.
    • Скорость потока, используемая в вычислениях – максимально допустимые 1,5 м/с.
    1. Расход в величинах СИ будет равным 0,00034 м3/с.
    2. Площадь сечения согласно второй формулы должна быть не менее 0,00034/1,5=0,00027 м2.
    3. Квадрат радиуса согласно 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 или внутренний диаметр, умножаем радиус на два. Результат – 0,0184 метра, или 18 миллиметров. Как легко заметить, он близок к полученному первым способом, хоть и не совпадает с ним в точности.

    Напор

    Начнем с нескольких общих замечаний:

    • Типичное давление в магистрали холодного водоснабжения составляет от 2 до 4 атмосфер (кгс/см2). Оно зависит от расстояния до ближайшей насосной станции или водонапорной башни, от рельефа местности, состояния магистрали, типа запорной арматуры на магистральном водопроводе и ряда прочих факторов.
    • Абсолютный минимум напора, который позволяет работать всем современным сантехническим приборам и использующей воду бытовой технике – 3 метра. Инструкция к проточным водонагревателям Атмор, к примеру, прямо говорит, что нижний порог срабатывания включающего нагрев датчика давления равен 0,3 кгс/см2.

    Датчик давления прибора срабатывает при напоре в 3 метра.

    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. Небольшой запас компенсирует неучтенные потери в подводках, запорной арматуре и самом приборе.

    Нам нужно вычислить падение напора в трубопроводе известной протяженности и диаметра. Если разность напора, соответствующего давлению в магистрали, и падения напора в водопроводе больше 5 метров – наша система водоснабжения будет функционировать без нареканий. Если меньше – нужно либо увеличивать диаметр трубы, либо размыкать ее подкачкой (цена которой, к слову, явно превысит рост затрат на трубы из-за увеличения их диаметра на один шаг).

    Так как же выполняется расчет напора в водопроводной сети?

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

    • H – заветное значение падения напора.
    • i – так называемый гидравлический уклон трубопровода.
    • L – длина трубы.
    • K – коэффициент, который определяется функциональностью водопровода.

    Проще всего определить коэффициент К.

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

    На фото – пожарный водопровод.

    С измерением длины трубопровода или его участка тоже особых сложностей не возникает; а вот понятие гидравлического уклона требует отдельного разговора.

    На его значение влияют следующие факторы:

    1. Шероховатость стенок трубы, которая, в свою очередь, зависит от их материала и возраста. Пластики обладают более гладкой поверхностью по сравнению со сталью или чугуном; кроме того, стальные трубы со временем зарастают известковыми отложениями и ржавчиной.
    2. Диаметр трубы. Здесь действует обратная зависимость: чем он меньше, тем большее сопротивление трубопровод оказывает движению воды в нем.
    3. Скорость потока. С ее увеличением сопротивление тоже увеличивается.

    Некоторое время назад приходилось дополнительно учитывать гидравлические потери на запорной арматуре; однако современные полнопроходные шаровые вентиля создают примерно такое же сопротивление, что и труба, поэтому ими можно смело пренебречь.

    Открытый шаровый кран почти не оказывает сопротивления току воды.

    Вычислить гидравлический уклон своими силами весьма проблематично, но, к счастью, в этом и нет необходимости: все необходимые значения можно найти в так называемых таблицах Шевелева.

    Чтобы читатель представил себе, о чем идет речь, приведем небольшой фрагмент одной из таблиц для пластиковой трубы диаметром 20 мм.

    Расход, л/сСкорость потока, м/с1000i
    0,251,24160,5
    0,301,49221,8
    0,351,74291,6
    0,401,99369,5

    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 разделить 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. Согласно ее данным, 1000i для описанных условий равно 221,8; i = 221,8/1000=0,2218.

    Таблицы Шевелева многократно переиздавались с момента первой публикации.

    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

    Подчеркнем еще раз: приведенные схемы расчетов предельно упрощены и не предназначены для профессиональных расчетов сложных систем. Однако их точность вполне приемлема для нужд владельцев частных домов.

    Дополнительную информацию, как обычно, читателю предложит видео в этой статье. Успехов!

    Оцените статью
    Добавить комментарий