Das Thema dieses Artikels ist die Berechnung von Wasserversorgungsnetzen in einem Privathaus. Da ein typisches Wasserversorgungsprogramm für kleine Hütten nicht sehr komplex ist, müssen wir nicht in den Dschungel komplexer Formeln gehen. Der Leser muss jedoch ein gewisses Maß an Theorie aufnehmen.
Fragment des Wasserversorgungssystems eines Privathauses. Wie jedes andere technische System benötigt auch dieses vorläufige Berechnungen.
Merkmale der Verkabelung der Hütte
Was ist eigentlich das Wasserversorgungssystem in einem Privathaus einfacher als in einem Mehrfamilienhaus (natürlich zusätzlich zur Gesamtzahl der Sanitärarmaturen)?
Es gibt zwei grundlegende Unterschiede:
- Bei heißem Wasser ist in der Regel keine konstante Zirkulation durch Steigleitungen und beheizte Handtuchhalter erforderlich.
Bei Vorhandensein von Zirkulationseinsätzen wird die Berechnung des Warmwasserversorgungsnetzes spürbar komplizierter: Die Rohre müssen nicht nur das von den Bewohnern zerlegte Wasser, sondern auch die kontinuierlich zirkulierenden Wassermassen durch sich selbst führen.
In unserem Fall ist der Abstand zwischen den Armaturen und dem Kessel, der Säule oder der Verbindung zur Leitung klein genug, um die Geschwindigkeit der Warmwasserversorgung des Wasserhahns zu ignorieren.
Wichtig: Für diejenigen, die nicht auf Warmwasserzirkulationssysteme gestoßen sind - in modernen Mehrfamilienhäusern sind Warmwasserbereitungssteigleitungen paarweise angeschlossen. Aufgrund der Druckdifferenz in den durch die Sicherungsscheibe erzeugten Bindungen wird Wasser kontinuierlich durch die Steigleitungen zirkuliert. Dies gewährleistet eine schnelle Warmwasserversorgung der Mischer und eine ganzjährige Erwärmung der beheizten Handtuchhalter in den Bädern.
Der beheizte Handtuchhalter wird durch kontinuierliche Zirkulation durch die Heißwasser-Steigleitungen erwärmt.
- Das Wasserversorgungssystem in einem Privathaus ist nach einem Sackgassenschema unterteilt, das eine konstante Belastung bestimmter Abschnitte der Verkabelung impliziert. Zum Vergleich muss die Berechnung des Wasserversorgungsringnetzes (mit der jeder Abschnitt des Wasserversorgungssystems aus zwei oder mehr Quellen gespeist werden kann) für jedes der möglichen Verbindungsschemata separat durchgeführt werden.
Berechnung basiert auf der Nennleistung des Kessels
Wie werden Kessel für die Warmwasserversorgung mit indirekten Heizkesseln mit erheblichem Volumen und hohem Wasserverbrauch aus dem Warmwassersystem berechnet?
Die berechnete Leistung entspricht der Summe zweier Terme:
- Die Bedürfnisse des Hauses nach Wärme ohne Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors;
- Kesselnennleistung. Im Durchschnitt entspricht dies 15 Kilowatt pro 100 Liter Volumen.
Indirektes Gorenje GV 100 (17400 Watt)
Nuance: 20% werden vom Additionsergebnis abgezogen, da der Kesselwärmetauscher die Heizung und die Warmwasserversorgung nicht rund um die Uhr mit Wärme versorgt.
Wenn also der berüchtigte Gorenje GV 100 in unserem Haus in Sewastopol installiert wird, beträgt die Kesselkapazität für Wasserversorgung und Heizung 10 (Heizwärmebedarf +17,4 Kesselwärmebedarf) * 0,8 = 22. Die Zahl wird auf den nächsten Kilowattwert gerundet angegeben.
Ist es möglich, einen Kessel mit einer höheren Leistung als der berechneten im Warmwasserkreislauf mit einem indirekten Heizkessel zu installieren?
Es ist möglich, aber aus zwei Gründen unrentabel:
- Der Preis des Kessels selbst steigt mit steigender Nennleistung schnell an;
Mit der Leistung des Kessels wächst auch die Zahl auf dem Preisschild
- Klassische Festbrennstoffkessel verringern bei Betrieb mit einer Wärmeübertragung unter dem Nennwert den Wirkungsgrad aufgrund unvollständiger Verbrennung von Brennstoff. Die Reduzierung der Wärmeerzeugung wird in ihnen auf einfachste Weise erreicht - durch Begrenzung der Luftzufuhr mit einem Dämpfer.
Änderung des Wirkungsgrades eines Festbrennstoffkessels mit Änderung der Wärmeübertragung
Was denken wir?
Wir müssen:
- Schätzen Sie den Wasserverbrauch bei Spitzenverbrauch.
- Berechnen Sie den Querschnitt der Wasserleitung, der diese Durchflussrate bei einer akzeptablen Durchflussrate liefern kann.
Hinweis: Der maximale Wasserdurchfluss, bei dem kein Hydraulikgeräusch erzeugt wird, beträgt ca. 1,5 m / s.
- Berechnen Sie den Kopf am Endgerät. Wenn es unannehmbar niedrig ist, lohnt es sich, entweder den Durchmesser der Rohrleitung zu vergrößern oder eine Zwischenpumpe zu installieren.
Es ist unwahrscheinlich, dass der niedrige Druck am Endmischer dem Besitzer gefällt.
Die Aufgaben sind formuliert. Lass uns anfangen.
Verbrauch
Sie kann grob anhand der Verbrauchsraten für einzelne Armaturen geschätzt werden. Falls gewünscht, können Daten leicht in einem der Anhänge zu SNiP 2.04.01-85 gefunden werden; Zur Vereinfachung des Lesens präsentieren wir einen Auszug daraus.
| Gerätetyp | Kaltwasserverbrauch, l / s | Gesamtverbrauch an heißem und kaltem Wasser, l / s |
| Wasserhahn | 0,3 | 0,3 |
| Toilettenschüssel mit Wasserhahn | 1,4 | 1,4 |
| Toilette mit Zisterne | 0,10 | 0,10 |
| Duschkabine | 0,08 | 0,12 |
| Bad | 0,17 | 0,25 |
| Waschen | 0,08 | 0,12 |
| Waschbecken | 0,08 | 0,12 |
In Mehrfamilienhäusern wird bei der Berechnung des Verbrauchs der Wahrscheinlichkeitskoeffizient der gleichzeitigen Nutzung von Geräten verwendet. Es reicht für uns, den Wasserverbrauch einfach durch Geräte zusammenzufassen, die gleichzeitig verwendet werden können. Angenommen, ein Waschbecken, eine Duschkabine und eine Toilettenschüssel ergeben einen Gesamtdurchfluss von 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s.
Der Wasserverbrauch durch Geräte, die gleichzeitig arbeiten können, wird zusammengefasst.
Querschnitt
Die Berechnung des Querschnitts einer Wasserversorgungsleitung kann auf zwei Arten erfolgen:
- Auswahl nach Wertetabelle.
- Berechnet nach der maximal zulässigen Durchflussmenge.
Auswahl nach Tabelle
Tatsächlich erfordert die Tabelle keine Kommentare.
| Nennrohrbohrung, mm | Verbrauch, l / s |
| 10 | 0,12 |
| 15 | 0,36 |
| 20 | 0,72 |
| 25 | 1,44 |
| 32 | 2,4 |
| 40 | 3,6 |
| 50 | 6 |
Beispielsweise ist für eine Durchflussrate von 0,34 l / s ein DU15-Rohr ausreichend.
Bitte beachten Sie: DN (Nennbohrung) entspricht ungefähr dem Innendurchmesser der Wasser- und Gasleitung. Bei Polymerrohren mit einem Außendurchmesser unterscheidet sich das Innendurchmesser um etwa einen Schritt davon: Beispielsweise hat ein 40-mm-Polypropylenrohr einen Innendurchmesser von etwa 32 mm.
Die Nennbohrung entspricht in etwa dem Innendurchmesser.
Durchflussberechnung
Die Berechnung des Durchmessers des Wasserversorgungssystems anhand des Wasserdurchflusses kann mit zwei einfachen Formeln durchgeführt werden:
- Formeln zur Berechnung der Fläche eines Abschnitts entlang seines Radius.
- Formeln zur Berechnung der Durchflussmenge durch einen bekannten Abschnitt bei einer bekannten Durchflussmenge.
Die erste Formel lautet S = π r ^ 2. Drin:
- S ist die erforderliche Querschnittsfläche.
- π ist pi (ungefähr 3,1415).
- r ist der Querschnittsradius (die Hälfte des DN oder der Innendurchmesser des Rohrs).
Die zweite Formel sieht aus wie Q = VS, wobei:
- Q - Verbrauch;
- V ist die Durchflussrate;
- S ist die Querschnittsfläche.
Zur Vereinfachung der Berechnungen werden alle Werte in SI - Meter, Quadratmeter, Meter pro Sekunde und Kubikmeter pro Sekunde umgerechnet.
SI-Einheiten.
Berechnen wir mit unseren eigenen Händen die minimale DU des Rohrs für die folgenden Eingabedaten:
- Der Durchfluss beträgt alle gleich 0,34 Liter pro Sekunde.
- Die in den Berechnungen verwendete Strömungsgeschwindigkeit beträgt maximal 1,5 m / s.
Lass uns anfangen.
- Die Durchflussmenge in SI-Werten beträgt 0,00034 m3 / s.
- Die Querschnittsfläche nach der zweiten Formel muss mindestens 0,00034 / 1,5 = 0,00027 m2 betragen.
- Das Quadrat des Radius nach der ersten Formel ist 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
- Nimm die Quadratwurzel dieser Zahl. Der Radius beträgt 0,0092 Meter.
- Um DN oder Innendurchmesser zu erhalten, multiplizieren Sie den Radius mit zwei. Das Ergebnis sind 0,0184 Meter oder 18 Millimeter. Wie Sie leicht sehen können, liegt es nahe an dem, das mit der ersten Methode erhalten wurde, obwohl es nicht genau damit übereinstimmt.
Volumenberechnung mit Korrekturfaktoren
Wie berechnet man die Kesselkapazität für die Warmwasserversorgung und -heizung unter Berücksichtigung aller oben beschriebenen Faktoren?
- Der Grundwert der Wärmeabgabe beträgt 40 Watt pro Kubikmeter des internen Heizvolumens;
- Der regionale Koeffizient ist gleich:
| Durchschnittliche Januar-Temperatur, ° С | Koeffizient |
| 0 und höher | 0,7 |
| -5 — 0 | 0,9 |
| -10 | 1,1 |
| -20 | 1,3 |
| -25 | 1,5 |
| -35 | 1,8 |
| -40 und darunter | 2 |
Durchschnittliche Januar-Temperatur für verschiedene Regionen der Russischen Föderation
- Der Isolationskoeffizient wird aus folgenden Wertebereichen ausgewählt:
| Bild | Beschreibung der Gebäudeisolierung und des Koeffizienten |
| Fehlende Isolierung, Metall- oder Abschirmwände - 3-4 |
| Maurerarbeiten an Wänden, einschichtige Verglasung von Fenstern - 2-3 |
| Mauerwerk aus zwei Ziegeln und doppelt verglasten Einkammerfenstern - 1-2 |
| Isolierte Fassade, doppelt verglaste Fenster - 0,6-0,9 |
- Die Gangreserve für nicht erfasste Wärmeverluste und zum Erhitzen von Warmwasser wird nach dem vorherigen Schema berechnet.
Wiederholen wir unsere Berechnung des Kessels für die Warmwasserversorgung und Heizung mit einer Reihe zusätzlicher Eingaben:
- Die Höhe der Decken im Haus beträgt 3 Meter;
- Das Haus befindet sich in Sewastopol (durchschnittliche Januar-Temperatur beträgt +3 Grad);
Auf dem Foto - Januar in Sewastopol
- Es ist mit Einkammer-Kunststofffenstern und Steinmauern ohne zusätzliche Isolierung von 40 cm Dicke ausgestattet.
So:
- Das erhitzte Volumen beträgt 100 * 3 = 300 m3;
- Der Grundwert der Wärmeleistung zum Heizen beträgt 300 * 40 = 12 kW;
- Das Klima in Sewastopol ergibt einen regionalen Koeffizienten von 0,7. 12 * 0,7 = 8,4 kW;
- Der Isolationskoeffizient wird mit 1,2 angenommen. 1,2 * 8,4 = 10,08;
- Unter Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors und der Gangreserve für den Betrieb des Durchflussheizgeräts erhalten wir die gleichen 14 kW.
Hat es sich gelohnt, die Berechnungen zu komplizieren, wenn das Ergebnis unverändert bleibt?
Bestimmt. Wenn wir unser Haus mental in der Stadt Oymyakon in der Region Jakutsk platzieren (durchschnittliche Januar-Temperatur -46,4 Grad), steigt der Wärmebedarf und dementsprechend die berechnete Heizleistung des Kessels um 2 / 0,7 (das Verhältnis der regionalen Koeffizienten) ) = 2,85 mal. Durch die Isolierung der Fassade und die Installation energiesparender Doppelverglasungsfenster in den Fenstern wird diese halbiert.
Oymyakon ist die kälteste Stadt des Landes
Druck
Beginnen wir mit ein paar allgemeinen Anmerkungen:
- Der typische Druck in der Kaltwasserversorgungsleitung beträgt 2 bis 4 Atmosphären (kgf / cm2).... Dies hängt von der Entfernung zur nächsten Pumpstation oder dem nächsten Wasserturm, dem Gelände, dem Zustand des Netzes, der Art der Ventile an der Hauptwasserversorgung und einer Reihe anderer Faktoren ab.
- Der absolute Mindestdruck, mit dem alle modernen Armaturen und Haushaltsgeräte mit Wasser arbeiten können, beträgt 3 Meter... Die Anweisung für Atmor-Durchlauferhitzer besagt beispielsweise direkt, dass die untere Ansprechschwelle des Drucksensors, der die Heizung enthält, 0,3 kgf / cm2 beträgt.
Der Drucksensor des Gerätes wird bei einem Druck von 3 Metern ausgelöst.
Hinweis: Bei atmosphärischem Druck entsprechen 10 Meter Förderhöhe einem Überdruck von 1 kgf / cm2.
In der Praxis ist es an einem Endgerät besser, einen Mindestkopf von fünf Metern zu haben. Ein kleiner Spielraum gleicht nicht berücksichtigte Verluste bei Anschlüssen, Absperrventilen und dem Gerät selbst aus.
Wir müssen den Kopfabfall in einer Rohrleitung mit bekannter Länge und bekanntem Durchmesser berechnen. Wenn der Druckunterschied, der dem Druck in der Hauptleitung und dem Druckabfall im Wasserversorgungssystem entspricht, mehr als 5 Meter beträgt, funktioniert unser Wasserversorgungssystem einwandfrei. Wenn es weniger ist, müssen Sie entweder den Durchmesser des Rohrs vergrößern oder es durch Pumpen öffnen (dessen Preis übrigens das Kostenwachstum für Rohre aufgrund einer Erhöhung ihres Durchmessers um einen Schritt deutlich übersteigt ).
Wie erfolgt die Berechnung des Drucks im Wasserversorgungsnetz?
Hier gilt die Formel H = iL (1 + K), in der:
- H ist der begehrte Wert des Druckabfalls.
- i ist die sogenannte hydraulische Steigung der Rohrleitung.
- L ist die Länge des Rohres.
- K ist ein Koeffizient, der durch die Funktionalität des Wasserversorgungssystems bestimmt wird.
Der einfachste Weg ist die Bestimmung des K.
Es ist gleich:
- 0,3 für Haushalts- und Trinkzwecke.
- 0,2 für Industrie- oder Brandbekämpfung.
- 0,15 für Feuer und Produktion.
- 0,10 für einen Feuerwehrmann.
Auf dem Foto befindet sich ein Löschwasserversorgungssystem.
Es gibt keine besonderen Schwierigkeiten bei der Messung der Länge der Rohrleitung oder ihres Abschnitts. Das Konzept der hydraulischen Vorspannung erfordert jedoch eine gesonderte Diskussion.
Sein Wert wird von folgenden Faktoren beeinflusst:
- Die Rauheit der Rohrwände, die wiederum von ihrem Material und Alter abhängt. Kunststoffe haben eine glattere Oberfläche als Stahl oder Gusseisen. Darüber hinaus werden Stahlrohre mit der Zeit mit Kalkablagerungen und Rost bewachsen.
- Rohrdurchmesser. Hier funktioniert die umgekehrte Beziehung: Je kleiner sie ist, desto widerstandsfähiger ist die Rohrleitung gegen die Bewegung von Wasser in ihr.
- Fließrate. Mit seiner Zunahme steigt auch der Widerstand.
Vor einiger Zeit war es notwendig, zusätzlich hydraulische Verluste an Ventilen zu berücksichtigen; Moderne Kugelhähne mit voller Bohrung erzeugen jedoch ungefähr den gleichen Widerstand wie ein Rohr und können daher sicher ignoriert werden.
Ein offener Kugelhahn hat fast keinen Widerstand gegen den Wasserfluss.
Die Berechnung der hydraulischen Steigung selbst ist sehr problematisch, aber zum Glück ist dies nicht erforderlich: Alle erforderlichen Werte finden Sie in den sogenannten Shevelev-Tabellen.
Um dem Leser eine Vorstellung davon zu geben, worum es geht, präsentieren wir ein kleines Fragment einer der Tabellen für ein Kunststoffrohr mit einem Durchmesser von 20 mm.
| Verbrauch, l / s | Strömungsgeschwindigkeit, m / s | 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 |
Was ist der 1000i in der rechten Spalte der Tabelle? Dies ist nur der hydraulische Neigungswert pro 1000 Laufmeter. Um den Wert von i für unsere Formel zu erhalten, reicht es aus, ihn durch 1000 zu teilen.
Berechnen wir den Druckabfall in einem Rohr mit einem Durchmesser von 20 mm, einer Länge von 25 Metern und einer Durchflussrate von eineinhalb Metern pro Sekunde.
- Wir suchen nach den entsprechenden Parametern in der Tabelle. Nach ihren Angaben beträgt 1000i für die beschriebenen Bedingungen 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.
Shevelevs Tabellen wurden seit der ersten Veröffentlichung viele Male nachgedruckt.
- Setzen Sie alle Werte in die Formel ein. H = 0,2218 · 25 · (1 + 0,3) = 7,2085 Meter. Bei einem Druck am Einlass des Wasserversorgungssystems von 2,5 Atmosphären am Auslass beträgt er 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2, was mehr als zufriedenstellend ist.
Einfache Flächenberechnung
Die einfachste grobe Berechnung der Leistung eines Wasserversorgungskessels kann auf der Grundlage des Bedarfs an einem Haus mit einer Wärmeenergie von 100 Watt pro Quadratmeter durchgeführt werden. Für ein Haus mit einer Fläche von 100 m2 werden daher 10 kW benötigt.
Pro Quadrat der beheizten Fläche werden 100 Watt Wärme verbraucht
Zusätzlich wird ein Sicherheitsfaktor von 1,2 eingeführt, der nicht erfasste Wärmeverluste ausgleicht und dazu beiträgt, bei extremen Frösten eine angenehme Temperatur im Raum aufrechtzuerhalten. Welche Anpassungen nimmt die Warmwasserversorgung des Kessels an diesem Schema vor?
Es kann auf zwei Arten bereitgestellt werden:
- Speicherwarmwasserbereiter (indirekter Heizkessel)... In diesem Fall wird ein zusätzlicher Faktor von 1,1 eingeführt: Der Kessel entzieht dem Heizsystem eine relativ kleine Wärmemenge;
Wasserversorgungsschema für einen Festbrennstoffkessel mit indirektem Heizkessel
- Durchlauferhitzer eines Zweikreis-Kessels... Hier wird ein Faktor von 1,2 verwendet. Unter Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors sollte die Wärmeleistung des Kessels den geschätzten Wärmebedarf des Hauses um 40 Prozent übersteigen. In unserem Beispiel mit einem 100-Meter-Häuschen sollte der Kessel 14 kW produzieren, wenn Heizung und Warmwasserversorgung angeschlossen sind.
Anschluss des Heizungssystems und Wasserversorgungsdiagramm für einen Zweikreis-Kessel
Bitte beachten Sie: Im letzteren Fall ist mit dem Kurzzeitbetrieb des Durchflussheizgeräts eine geringe Gangreserve für den Bedarf an Warmwasserversorgung verbunden. Heißes Wasser wird selten länger als eine halbe Stunde pro Tag verbraucht, und das Heizsystem hat eine gewisse Trägheit, sodass die Parameter des Kühlmittels nicht über die Standardwerte hinausgehen.
Einfache Berechnung eines Kessels mit Warmwasserversorgung durch die Fläche des Hauses
Dieses Berechnungsschema ist einfach, weist jedoch mehrere schwerwiegende Nachteile auf:
- Es berücksichtigt den Bereich des beheizten Raums, nicht dessen Volumen.In der Zwischenzeit wird der Wärmebedarf in Häusern mit einer Deckenhöhe von 2,5 und 4 Metern sehr unterschiedlich sein.
Ein Raum mit einer hohen Decke benötigt mehr Wärme
- Sie ignoriert die Unterschiede zwischen den Klimazonen. Wie Sie wissen, ist der Wärmeverlust eines Gebäudes direkt proportional zum Temperaturunterschied zwischen Innenraum und Straße und variiert stark auf der Krim und in Jakutien.
- Die Qualität der Gebäudedämmung wird nicht berücksichtigt. Bei Mauerwerk und einer Fassade, die mit einem Pelzmantel aus Schaumstoff isoliert ist, unterscheidet sich der Wärmeverlust erheblich.
Durch die Isolierung der Fassade kann der Wärmeverlust erheblich reduziert werden
