Гидравлический расчет для подбора трубопроводов методы проведения

С помощью математического метода

Потребуется взять трехлитровую банку и секундомер. После открытия крана в полную силу необходимо подставить под поток банку, включив при этом таймер.

Этот метод имеет значительные погрешности, поэтому довольно приблизительный.

Но можно отметить, что наполнение трёхлитровой банки не должно происходить дольше 10 секунд, иначе показатель считается ниже нормы.

Установленные эксплуатационные и технические нормы говорят, что ёмкость должна быть заполнена за 5-7 секунд. Они учитываются, если трубы не имеют сужений по трассе и если кран не имеет сетки-фильтра.

Получается, что за 5 секунд налилось 3 литра воды. То есть, за 1 секунду налилось 600 мл. Этот показатель давления воды считается очень хорошим.

Если же ёмкость объёмом 3 литра наполнилась водой за 20 секунд, то выходит, что скорость наполнения уже 150 мл в секунду. Этот показатель очень мал. Если наполнение произошло за 3 секунды, то расход равен 1 литр в секунду – это очень высокий показатель.

Как разработать схему водопровода

Чтобы все в итоге получилось правильно, перед монтажом водопровода необходимо тщательно проработать схему его укладки на улице и разводки в коттедже. Если данный проект будет сделан грамотно, то это позволит избежать множества проблем при монтажных работах и последующей эксплуатации собранной системы подачи воды.

Схема водоснабжения частного дома

При разработке подобной схемы водопровода просчитывается:

• количество точек водоподачи в доме;
• необходимость и число коллекторов;
• мощность насосов и емкость водонагревателя;
• размеры труб;
• характеристики запорной арматуры.

Плюс выбирается вариант разводки труб (коллекторная либо последовательная) и места размещения всех элементов водопровода в частном доме. Ту же электропроводку в квартире или систему вентиляции смонтировать на первый взгляд легче. Однако свои нюансы есть и там, и там. И при малейших ошибках проблем во всех случаях будет немало.

Давление в автономной системе водоснабжения

Автономный водопровод имеет свои особенности по отношению к давлению. Максимальное давление водопроводной системы автономного типа зависит от двух показателей;

1. Объём жидкости поступаемый из источника (скважина, колодец);

2. Мощность насоса, важнейший показатель от которого и будет зависеть давление в трубах. Увеличить давление в системе можно с помощью насоса, повышения давление может достигать показателей до 6(бар).

Как повысить давление воды в водопроводной системе?

Повышение давление в водопроводной системе имеет несколько способов, чтобы их реализовать потребуются специальные средства. Обо всём по порядку.

Что рассчитывается

Выполняется данная процедура в отношении нижеперечисленных рабочих параметров инженерной коммуникации.

1. Расход жидкости на отдельных сегментах водопровода.
2. Скорость потока рабочей среды в трубах.
3. Оптимальный диаметр водопровода, который обеспечивает приемлемое падение напора.

Рассмотрим методику расчёта этих показателей подробно.

Расход воды

Данные по нормативному расходу воды отдельными сантехническими приборами указаны в приложении к СНиП 2.04.01-85. Этот документ регламентирует сооружение канализационных сетей и внутренних водопроводов. Ниже приведена часть соответствующей таблицы.

Таблица 1

Сантехнический прибор	Общий расход (ГВС и ХВС), литр/секунда	Расход ХВС, литр/секунда
Унитаз с вентилем прямой подачи воды	1,4	1,4
Унитаз с бачком для слива воды	0,10	0,10
Душевая кабинка (смеситель)	0,12	0,08
Ванна (смеситель)	0,25	0,17
Мойка (смеситель)	0,12	0,08
Умывальник (смеситель)	0,12	0,08
Умывальник (водоразборный кран)	0,10	0,10
Кран для полива	0,3	0,3

Если предполагается использовать одновременно несколько приборов, расход суммируется. Так, в случае, когда работает душевая кабинка на первом этаже с одновременным использованием туалета на втором этаже, логично сложить объём расхода воды обоими потребителями – 0,12+0,10 = 0,22 литр/секунда.

Напор воды в будущем водопроводе зависит от правильности проводимых расчетов

Вполне понятно, что при пожаротушении количество струй от одного пожарного гидранта определяется площадью и типом здания. Для удобства ознакомления информация по этому вопросу тоже размещена в табличной форме.

Таблица 2

Тип здания	Требуемое количество струй при пожаротушении
Администрации предприятий (объём до 25 000 кубометров)	1
Общественные здания (объём до 25 000 кубометров, более 10 этажей)	2
Общественные здания (объём до 25 000 кубометров, до 10 этажей)	1
Здание управления (объём до 25 000 кубометров, 10 и больше этажей)	2
Здание управления (от 6 до10 этажей)	1
Жилое здание (от 16 до 25 этажей)	2
Жилое здание (до 16 этажей)	1

Как узнать давление воды в квартире

2 основных метода определения силы потока в домашней сети самостоятельно:

1. При помощи манометра, подключенного к гибкому шлангу душа.
2. Оценив объем воды, вытекающей из полностью открытого крана в минуту или другой временной период.

Показания прибора должны соответствовать цифрам из СНиПа, при визуальной оценке емкость объемом 3 л должна наполняться меньше, чем за 7 секунд.

Как определить, кто виноват в слабой подаче

Причиной недостаточного напора воды в системе могут быть:

• неисправность сантехники (засор в трубках смесителя, неполадки системы слива в унитазе);
• налет в трубах, препятствующий нормальному потоку;
• засорение фильтров;
• неправильный подбор диаметров трубопроводов внутри помещения;
• потери на магистрали, приводящие к снижению давления воды на вводе в жилое здание.

Проблемы, возникшие внутри помещения, должен решать собственник, вне зависимости от того, проживает он постоянно на этой жилплощади или нет. Если же поток в трубах на этаже ниже установленного государственными стандартами, устранение проблемы находится в зоне ответственности управляющей компании. За подачу по магистральным водопроводам отвечает водоканал.

В частном доме с централизованным водоснабжением граница ответственности между собственником и водоканалом проходит на входе в здание. Если забор воды производится из скважины, ответственность за недостаточное давление несет владелец.

Правила и нормы монтажа

Для монтажа ВПВ создается исполнительная документация (проекты, отчеты) с данными о противопожарной сети, ее схемой. Работы производят с учетом:

1. диаметр труб – DN50, при расходе до 4 л/сек. и DN65 – больше 4л/сек.;
2. ВПВ соединяется с другими водопроводами через перемычки;
3. запорную арматуру ставят на верхнем и нижнем этаже пожарного столба, предусматривают промежуточные задвижки;
4. запорные узлы размещают в отапливаемых местах;
5. для зданий выше 50 м и массового скопления народа, а также, если есть системы противопожарной защиты, предусматривают одновременно дистанционный, ручной и автоматический пуск;
6. ПК монтируют у входов, на лестничных площадках, вестибюлях, не создавая препятствий эвакуации:
7. спаренные краны устанавливают друг над другом, нижний располагается не меньше чем на высоте 1 м от пола;
8. если ВПВ объединен с хозяйственной или питьевой магистралью на вводе устанавливают водомерный узел с электрозадвижкой;
9. минимальное количество стволов:

Расчет системы ВПВ: пример

Определяют количество ПК, стояков по расчетным таблицам сборника правил 10.13130.2009 (основной нормативный документ регламентирует проектирование сети). Каждая точка охраняемой зоны должна орошаться от минимум 2 кранов, разнесенных друг от друга.

Длина компактной струи:

1. от 6 м – здания высотой до 50 м;
2. 8 м – для сооружений от 50 м;
3. 16 м – для хозяйственных и производственных строений от 50 м.

Расход воды:

1. помещения от 50 м и до 50 тыс. куб. м – 4 струи по 5 л/сек.;
2. при больших параметрах – 8 струй по 5 л/сек.;
3. до 5 тыс. м. куб. – 2,5 л/сек;
4. при малом сечении труб и рукава (38 мм) норма расхода – от 1,5 л/сек.

Отдельно делают гидравлический расчет. Расчеты проводят по самому отдаленному стояку сети. Формула: Н = Нвг (высота подачи) + Нп (расчетные потери в стояке) + Нпп (потери в режиме тушения) + Нпк (требуемая водоотдача).

Исчисления, как и проектировка системы, проводятся специалистами. Пример расчета (ссылки на свод правил 10.13130.2009):

1. строения от 50 м и до 50 тыс. куб. м.: от 4 струй по 5 л/с каждая (п. 4.1.2);
2. далее, необходимо рассчитать давление:

Автономная подача

Система подразумевает ввод и возвращение воды к источнику, не связанному с центральным водоснабжением населенного пункта.

Владельцы подобных установок могут столкнуться с пониженным напором. Он обусловлен:

1. Неполадками установки, поставляющей жидкость из скважины;
2. Низким напором в проводниках, исходящих из источника.

Владельцы автономных установок водоснабжения сталкиваются с необходимостью контроля за расходом.
Для комфортного пользования достаточно иметь нормальное давление 3 бар. Для устройств, требующих высокого расхода, придется установить лучшее оборудование, способное подать и выдержать необходимое давление. Потребуется найти и разработать источник воды, способный удовлетворить потребности.

Подключение насосной станции

Насос или насосная станция устанавливаются в кессоне над скважиной, подвале либо подсобной пристройке рядом с колодцем. Это оборудование чувствительно к сильным морозам, поэтому должно находиться в утепленном, а еще лучше в обогреваемом месте.

В противном случае есть риск, что вода внутри него и расположенных рядом трубах просто замерзнет. Возможен также вариант с установкой погружного насоса прямо в скважину.

Однако для реле давления и иной автоматики все равно потребуется какое-то утепленное пространство в скважном оголовке или помещении в доме, чтобы они работали правильным образом

Принципиальная схема подключения насосной станции

Условия работы бытовой техники

Работа бытовой техники, связанной с водой, также зависит от того, какое давление в трубах. Например, в квартире или доме могут быть установлены стиральная и посудомоечная машины, ванна с гидромассажем, котел отопительный и многое другое. И каждое из этих устройств нуждается в определенных показателях давления, чтобы правильно работать. Например, минимальный напор для смесителя в ванной, а также в душевой кабине не должен быть ниже 0,3 атм, а для умывальника и бачка унитаза – не менее 0,2 атм. Стиральная машина не будет работать с давлением ниже 2 бара, а вот для джакузи понадобится напор не менее 4 атм.

Также важно помнить, что напора воды в системе водоснабжения должно хватать при одновременном включении всех сантехнических приборов и устройств дома. В коттедже, например, в котором проживает семья из 4 человек и расходует в час примерно 2 кубометра воды, напор должен быть не менее 1,5 атм

Стиральная машинка не будет работать при недостаточном давлении

1 Теоретическое обоснование гидравлического расчета

Гидропотери в трубопроводах систем водоснабжения вызваны гидравлическим сопротивлениям труб, смежных стыковых соединений, арматуры и прочих соединительных элементов. Калькулятор выполняет расчет только для простого (прямого) трубопровода, поэтому для сложных систем рекомендуется совершать вычисления для каждого отдельного участка.

Согласно методике СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», гидравлический уклон (потери напора на единицу длины) определяется по формуле:

i = (λ / d) × (v2 / 2g)

• λ – коэффициент гидравлического сопротивления;
• d – внутренний диаметр труб, м;
• V – скорость воды, м/с;
• g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с2.

Таким образом, из неизвестных остается только коэффициент гидравлического сопротивления, который рассчитывается по формуле:

λ = A1 × (A0 + C/V) m / dm

Коэффициенты А0, А1, С и значения показателя степени m соответствуют современным технологиям изготовления трубопроводов и принимаются согласно нижеуказанной таблицы. В случае, если эти параметры отличаются от перечисленных, производитель должен указывать их самостоятельно.

Виды труб	m	A0	A1	С
Новые стальные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием	0,226	1	0.0159	0.684
Новые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием	0,284	1	0.0144	2.360
Неновые стальные и неновые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием	v < 1,2 м/с	0,30	1	0.0179	0.867
v ⩾ 1,2 м/с	0,30	1	0.021	0.000
Асбестоцементные	0,19	1	0.011	3.510
Железобетонные виброгидропрессованные	0,19	1	0.01574	3.510
Железобетонные центрифугированные	0,19	1	0.01385	3.510
Стальные и чугунные с внутренним пластмассовым или полимерцементным покрытием, нанесенным методом центрифугирования	0,19	1	0.011	3.510
Стальные и чугунные с внутренним цементно-песчаным покрытием, нанесенным методом набрызга с последующим заглаживанием	0,19	1	0.01574	3.510
Стальные и чугунные с внутренним цементно-песчаным покрытием, нанесенным методом центрифугирования	0,19	1	0.01385	3.510
Пластмассовые	0,226	0.01344	1.000
Стеклянные	0,226	0.01461	1.000

Расход воды в трубопроводе рассчитывается на основании известной усредненной скорости движения воды по трубе заданного сечения.

Q = π × (d2 / 4) × V / 1000

• d – внутренний диаметр трубопровода, мм;
• V – скорость потока жидкости, м/с.

Способы регулировки давления

Настройка реле давления

Уменьшить напор помогает регулировка реле давления. Не допускается снижение менее 1,5 атмосфер, оптимальное значение в 3–4 бара. В идеале стоит установить автоматическую систему, которая будет управлять работой оборудования без вмешательства человека.

Также для снижения напора применяют предохранительные клапаны. При превышении этого значения, компенсатор спускает лишнее количество воды в канализационную систему.

• повысительного насосного устройства;
• гидроаккумулятора с мембраной;
• накопительной емкости.

Включать в разводку повыситель для принудительного увеличения давления рационально, когда имеется достаточный объем жидкости в источнике, но к удаленным либо находящимся на высоте точкам потребления она поступает с большой потерей напора. К примеру, если в здании больше одного этажа. Управление возможно как вручную, так и автоматически. У второго варианта есть существенный плюс – контроль запуска и остановки насоса, когда это необходимо, автоматика осуществляет самостоятельно.

В такой ситуации поможет лишь установка мембранного гидроаккумулятора. Резиновая диафрагма разделяет гидробак на два отсека – воздушный и водный. Пространство между мембранной поверхностью и корпусом гидравлического аккумулятора заполняется воздухом под высоким давлением. Благодаря этому водный поток под требуемым напором поступает к каждому потребителю. Подобная схема позволяет исключить напорные перепады и гидроудары, обеспечить бесперебойную работу всех элементов магистрали.

Еще один метод – применение накопительного резервуара большого объема. Если установить его в наиболее высоком месте дома, он будет заполняться посредством основной помпы, а к пользователю поступать самотеком. Но достичь приличного напора в такой ситуации вряд ли получится. Лучше приобрести дополнительный насос для перекачивания жидкости из накопителя. Тогда резервуар можно разместить где угодно, хоть в подвальном помещении.

Прежде чем выбирать способ, позволяющий повысить давление в водопроводной сети, стоит вызвать специалиста. Он проведет проверку состояния фильтрующего элемента, запорной арматуры, а также выполнит правильные измерения напора.

Расчет расхода воды по диаметру и другим параметрам

Получение расчетных данных расхода воды позволяет определиться:

• с подбором труб нужного диаметра, который увязывается с предполагаемой пропускной способностью;
• с толщиной их стенок, связанной с предполагаемым внутренним давлением;
• с материалами, которые будут использованы при прокладке трубопровода;
• с технологией монтажа магистрали.

Расчет потребления воды позволяет правильно выбрать тип труб и их диаметр

Рассчитать объем потребляемой воды возможно по несложной формуле:

В приведенной формуле использованы параметры: d – внутреннего диаметра трубы; V – скорости течения водного потока; q – величина расхода воды.

В безнапорной системе, где вода движется самотеком от водонапорной башни, скорость водного потока находится в пределах от 0,7 м/с до 1,9 м/с (в системе городского водопровода водный поток обычно перемещается со скоростью полтора метра в секунду). При использовании внешнего источника для нагнетания придаваемую им скорость определяют по паспортным данным нагнетателя.

Приведенная формула включает три параметра и позволяет, зная два из них, определить третий.

Как выяснить, кто виноват в плохой подаче воды

Если напор воды не сильный, то необходимо:

• проверить все водные фильтры вместе со смесителями на предмет наличия в них засора;
• простукать трубы молотком на предмет наличия на их стенках отложений из извести;
• проверить фильтрующий элемент газовой колонки, если она используется в квартире.

В указанных случаях требуется обратиться в ремонтную службу с просьбой заменить засорившиеся водные фильтры со смесителями. Услуги мастера также понадобятся при необходимости замены труб в жилище. Для замены фильтрующего элемента в газоснабжающей колонке следует обращаться в газовую службу.

Если напор воды в кране не соответствует норме по причине неправильной стыковки водопроводных труб, выхода из строя стояка и другого водозаборного оборудования в подвале на вводе с главного водопровода, то следует обращаться в управляющую организацию. В УК также необходимо жаловаться при слабом внутритрубном напоре на насосных станциях.

Указанные проблемы должны разрешаться исключительно управляющими компаниями.

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Как узнать давление воды в квартире

2 основных метода определения силы потока в домашней сети самостоятельно:

• При помощи манометра, подключенного к гибкому шлангу душа.
• Оценив объем воды, вытекающей из полностью открытого крана в минуту или другой временной период.

Показания прибора должны соответствовать цифрам из СНиПа, при визуальной оценке емкость объемом 3 л должна наполняться меньше, чем за 7 секунд.

Как определить, кто виноват в слабой подаче

Причиной недостаточного напора воды в системе могут быть:

• неисправность сантехники (засор в трубках смесителя, неполадки системы слива в унитазе);
• налет в трубах, препятствующий нормальному потоку;
• засорение фильтров;
• неправильный подбор диаметров трубопроводов внутри помещения;
• потери на магистрали, приводящие к снижению давления воды на вводе в жилое здание.

Проблемы, возникшие внутри помещения, должен решать собственник, вне зависимости от того, проживает он постоянно на этой жилплощади или нет. Если же поток в трубах на этаже ниже установленного государственными стандартами, устранение проблемы находится в зоне ответственности управляющей компании. За подачу по магистральным водопроводам отвечает водоканал.

В частном доме с централизованным водоснабжением граница ответственности между собственником и водоканалом проходит на входе в здание. Если забор воды производится из скважины, ответственность за недостаточное давление несет владелец.

Виды редукторов

Поршневые редукторы

В них основную работу выполняет встроенный подпружиненный поршень. С помощью специального крана можно настроить управляющую пружину. Поршень, в свою очередь, будет частично перекрывать трубопровод, когда давление поднимется до критической отметки.

Плюсы

• Эти устройства более распространены и доступны.
• Конструкция отличается простотой, компактностью и — при условии правильной эксплуатации — высокой надёжностью.

Минусы

• Обладают меньшим диапазоном регулировки (1–4,5 бара), которого, впрочем, обычно хватает для бытового использования.
• Чтобы прибор не выходил из строя, вода в квартире должна проходить предварительную фильтрацию. В противном случае мелкие частицы будут мешать работе редуктора давления воды. В результате поршень может заклинить. Если вы не готовы приобретать дополнительное оборудование, можете найти хорошие редукторы давления воды со встроенным фильтром.

Мембранные редукторы

В этих редукторах на скачки давления реагирует мембрана, которая соединена с пружиной. Пружина сжимается или расправляется, заставляя клапан ограничивать движение воды.

Плюсы

• Герметичная камера защищает механизм от загрязнения. Такое устройство не требует установки фильтров и технического обслуживания.
• Обладает большим диапазоном регулировки (0,5–7 бар).

Минусы

Мембранный редуктор давления воды может стоить в два раза дороже поршневого.

Водоснабжение частного дома

Основными причинами выхода из строя системы водоснабжения в частном доме является коррозия, отложение солей или повышенное давление

Если брать во внимание, что в последние годы вместо металлических труб во вновь строящихся домах и коттеджах в основном применяют пластмассовые трубы, которые не подвержены коррозии, то остается только две причины выхода системы водоснабжения из строя

Схема водоснабжение частного дома: 1. Погружной скважинный насос. 2. Кессон. 3. Гидроаккумулятор с реле давления. 4. Блок управления насосом. 5. Фильтр механической очистки. 6. Фильтр обезжелезиватель. 7. Фильтр умягчитель. 8. Фильт механический предохранительный. 9. Раствор для регенерации умягчителя. 10. Ультрафиолетовый стерилизатор. 11. Водонагреватель. 12. Система подготовки питьевой воды. 13. Локальные очистные сооружения.

Приобретая трубы, по техническому паспорту на них убедитесь, на какое допустимое давление они рассчитаны и какое давление рекомендуется реально поддерживать в системе, где они будут применены. Учтите, что неоправданное повышение давления в системе водоснабжения в связи с увеличением расхода воды в процессе ее эксплуатации приведет и к неоправданным затратам на электроэнергию для насоса, обеспечивающего подачу воды в систему.

Причины низкого напора в водоснабжении

В загородные дома вода в водопроводную сеть поступает из колодцев или скважин.

Если система полностью автономна, то для создания нужного напора нужно учитывать два момента:

необходимость обеспечения подъема воды; важно производить верно гидравлический расчет и правильно его реализовать на практике – обеспечить необходимое давление в удаленных от водосбора точках и точках, располагающихся на разной высоте. Из этого вытекает две основные проблемы индивидуальных водопроводов:

Из этого вытекает две основные проблемы индивидуальных водопроводов:

1. Не хватает ресурсов скважины – дебит отверстия не позволяет поддерживать нормальное давление, а , следовательно, повысить напор.
2. Воды в скважине достаточно много, поэтому насосы могут нагнетать высокое давление (до 6 бар), что может привести к разрывам соединений, протечкам, быстрому износу оборудования.

В первом случае насосы качают жидкость, создавая ее циркуляцию до возникновения определенного давления, однако со временем оно ослабевает. Во втором случае нужно подобрать насос с производительностью, которая равна суточной норме потребления воды.

От дебита скважины напрямую зависит напор воды в трубопроводе и ее литраж, поставляемый за одну откачку

Тем не менее, большинство владельцев частных домов волнует вопрос, как грамотно повысить давление в собственном водопроводе, а не понизить его, ведь необходимым дебитом для создания высокого давления обладают лишь некоторые артезианские скважины.

Большинство же отверстий генерируют слабый напор воды, а то и вовсе не способны производить какое-либо давление.

Если в доме используются стандартные бытовые приборы, то достаточно поднять давление до 2.3-2.5 бар – этого волне хватит для их бесперебойного одновременного функционирования с хорошим напором. Если предусмотрена джакузи или система полива, то здесь необходимо более высокое давление.

Для измерения давление используется прибор манометр. Его покупают отдельно и встраивают на точке входа воды в дом. Также туда же устанавливают счетчик воды. Некоторое оборудование идет в комплектации с манометром. Например, обогревательный котел, если предусматривается ГСВ.

Принцип регулировки давления водопроводных сетей частных домов такой же, как и автономной системы, отличается сеть лишь размерами

Простой манометр имеет шкалу от 0 до 7, что позволяет установить его в квартире, частном доме.