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
Нам предстоит:
Справка: максимальная скорость потока воды, при которой он не порождает гидравлических шумов, составляет около 1,5 м/с.
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 прибора | Расход холодной воды, л/с | Суммарный расход горячей 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 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:
Подбор по таблице
Собственно, 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) 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:
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.
Единицы СИ.
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.
Приступим.
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.
Он равен:
- 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:
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/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 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.
Таблицы Шевелева многократно переиздавались с момента первой публикации.
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!
Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен