Расчет водоснабжения с примером

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: q₀ 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·q_hr,u tot ) / (q₀ tot ·N·3600) = (4·10,5) / (0,25·3·3600) = 0,0155 ,

Где: U = 4 чел. — количество водопотребителей.

q_hr,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.

q_c — 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.

Разводка водопровода в квартире и доме

Самостоятельная разводка труб горячего и холодного водопровода в квартире или доме — дело непростое, но реальное. Даже если вы собираетесь нанять специалиста, основные моменты вам стоит знать самому- контроль не помешает.

Как разработать схему разводки водопровода

Сначала определяете места, где будут располагаться все потребители холодной и горячей воды. Лучше сделать все на плане, но можно и «на месте» отметить. Важны не только геометрические размеры приборов, но и точное расположение места, куда надо воду подвести.

Многие приборы подключаются к водопроводной сети при помощи гибких шлангов. Тогда заканчиваться отвод от магистрали может за 10-20 см до прибора. Главное, чтобы место соединения было легко доступным. Это необходимо для удобного и быстрого обслуживания соединения. Такой способ соединения реализуется проще — нет необходимости точно рассчитывать длину трубы.

Есть еще жесткая подводка воды к сантехническим приборам или бытовой техники — трубами к самому входу. Такое соединение выполнять сложнее, потому встречается такой тип разводки реже. В основном так подключают газовые водонагреватели (колонки), смесители для ванной, которые крепятся к стене.

Наружная или скрытая прокладка

В первую очередь стоит определиться с типом прокладки труб — будут они идти поверху или спрятаны в стене или полу. Скрытая разводка в ванной, туалете хороша с эстетической точки зрения — ничего не видно. Но трубы недоступны, чтобы устранить течь придется разбивать стену, что совсем не радует. Потому в стену стараются укладывать только целые куски без соединений — меньше шансов на протечку.

Есть и еще одна сложность при скрытой прокладке водопровода — необходимость наличия каналов в стене (штроб), в которые укладывают трубы. Во-первых, не всякая стена позволяет делать в ней штробы. Например, в панельных домах, где толщина стены всего-то около 10 см делать канал глубиной 5-6 см точно не стоит. Плита потеряет значительную часть несущей способности. Чем это грозит объяснять, наверное, не надо. Во-вторых, прокладка штроб в стене — работа эта не самая легкая, даже при наличии перфоратора отнимает много времени. Так что минусов у такого варианта более чем достаточно.

Еще один тип скрытой подводки труб — за фальш-стеной. Для этого, отступив некоторое расстояние от основной стены, устанавливают каркас, а на него гипсокартон, на который затем укладывают плитку. Второй вариант фальш стены — из пластиковых панелей.

Наружная разводка труб с практической точки зрения лучше — все на виду, доступно для ремонта в любое время. Зато страдает эстетическая сторона. Чтобы скрыть коммуникации их все — водопровод и канализацию — стараются прокладывать поближе к полу, потом надстраивают гипсокартонный короб со съемной крышкой или верхней частью. Так ко всем трубам есть свободный доступ, а сами они почти не видны.

Способ укладки

В квартире или доме разводку водопровода делают двумя способами — последовательно подключая всех потребителей или ставя коллектор, от которого на каждый из приборов идет отдельная труба. Оба варианта не без недостатков.

При последовательном подключении труб уходит мало, но если подряд подключены более двух сантехнических приборов, при их одновременной работе напор может быть недостаточным. Такой тип разводки называют еще тройниковым — все отводы от основной магистральной трубы делают при помощи тройников (иногда — крестовин или уголков).

При коллекторной разводке водопровода труб уходит много, кроме того требуется дополнительное оборудование — коллектор на водопровод. Так что эта схема разводки труб — дорогостоящая затея, зато давление на всех подключенных приборах, независимо от количества работающих, одинаковое.

Есть еще один нюанс: большое количество труб где-то надо уложить, причем компактно, а это совсем непросто. Потому такой тип разводки чаще используют при скрытой прокладке или при открытой, но в тех местах, которые требуют такого подключения или могут быть закрыты мебелью.

Например, в ванной или туалете подключаются всего два прибора. Там можно сделать последовательную разводку. На кухне подключается колонка (бойлер), кран на мойку, стиральная и посудомоечная машина. Вот в таком случае имеет смысл поставить на кухне коллектор, а от него уже развести ко всем потребителям отдельные ветки водоснабжения. Такой способ подключения называют смешанным — часть водопровода разводят при помощи тройников, часть — от коллектора.

Обратите внимание на то, что если одновременно делают разводку холодной и горячей воды, трубопроводы укладывают параллельно. При срытой подводке имеет смысл подводку ГВС завернуть в теплоизоляцию — вода тогда действительно будет горячей и вы не будете обогревать стены. Если трубы полипропиленовые или пластиковые, это не так критично — полимеры имеют невысокий коэффициент теплопередачи. Для металла (любого — стали, нержавейки, оцинковки, меди) теплоизоляция очень желательна.

Разводка труб: правила

Как в любом деле, в сантехнике есть свои правила. Есть они и при прокладке водопровода. Если разводку водопровода собираетесь делать для себя, соблюдать их или нет решать вам, но лучше все сделать правильно. В правилах есть своя логика, которой придерживается большинство:

• Трубы должны идти параллельно, лучше чтобы они не пересекались. Прокладывать их лучше не наискосок, а вертикально и горизонтально. Особенно это правило важно при скрытом монтаже — так вы будете знать где проходят трубы и не сделаете в них дырку при попытке что-либо повесить/закрепить на стене.
• К местам стыков и соединений желательно иметь свободный доступ.
• Каждый отвод перед сантехническим прибором или бытовой техникой заканчивается запорным (шаровым) краном. Он необходим, чтобы можно было снять или отремонтировать прибор, не перекрываю подачу воды к другим потребителям.
• При разводке водопровода в квартире, после стояка ставить обязательно фильтр грубой очистки (дальнейшие фильтры по желанию, но этот должен быть).
• При разводке водопровода каждое ответвление делают меньшим на шаг диаметром. Это необходимо для поддержания стабильного давления. Например, схема последовательная, собрана из полипропилена. Стояк 32 мм, от него отвод — 20 мм, к потребителям (приборам и сантехоборудованию) уходит 16 мм.

Если присмотритесь, то увидите, что большая часть водопроводов сделана именно по этим правилам.

Какие трубы для водопровода лучше

Однозначно сказать, какими трубами лучше всего делать разводку нельзя — нет идеального материала, есть более или менее подходящие для данных условий. Остановимся на самых популярных вариантах, их достоинствах и недостатках:

Полипропиленовые трубы

Вариант хорош всем, кроме большого теплового расширения — до 5 см на 1 метр, а это очень много. При длинной трассе необходима установка компенсатора или использование армированных труб. У них тепловое расширение в разы меньше, зато цены выше. Для горячей воды однозначно надо использовать армированные трубы но вот стеклопластиком или фольгой — решать вам. Разводка труб ХВС может быть сделана обычной ППР трубой для холодной воды — тут тепловое расширение не так критично.

Еще один момент, актуальный, если работы проводите своими руками, делать собираетесь скрытую прокладку коммуникаций — качество выполнения соединений. В принципе, в пайке полипропилена ничего сложного нет, но без наличия опыта можно «накосячить», в результате через некоторое время соединение может потечь. При отсутствии опыта в сварке полипропилена прятать соединения под отделку очень нежелательно. В этом случае лучше выбрать открытый способ укладки.

Разводка полипропиленовых труб в ванной и туалете имеет множество положительных моментов:

• правильно сделанное соединение получается монолитным;
• нет заужения диаметров трубопровода в местах пайки;
• высокая ремонтопригодность;
• длительный срок эксплуатации;
• легкость монтажа.

В общем, не зря этот материал в последнее время так популярен.

ПВХ для водопровода

При разводке ПВХ труб используют клеевое соединение. Есть специальный клей, который растворяет верхний слой полимера. Им смазываются обе склеиваемые детали, прижимаются одна к другой и выдерживаются некоторое время. В результате соединение практически монолитное, прочное и надежное.

Есть два типа соединения: стыковое, когда стыкуются два отрезка трубы и с использованием фитингов. С фитингами работать проще, но места соединений получаются зауженными. При стыковом соединении заужений нет, но сделать качественно намного сложнее.

В принципе, все плюсы и минусы тут такие же, добавляется несколько минусов — подходит только для транспортировки только холодных сред — не более +40°C, то есть для ГВС придется использовать другие трубы. Царапины и сколы снижают прочность трубы, потому исключается резьбовое соединение.

Металлопластиковые

Разводка водопровода из металлопластиковых труб подходит и для ГВС — выдерживать может температуру до +105°C. Положительным отличием от всех приведенных выше является ее высокая пластичность — эти трубы можно сгибать с довольно небольшим радиусом. Это упрощает и удешевляет монтаж (фитингги дорогие).

Минус использования металлопластиковых труб для водопровода — сильное заужение на стыках — в фитингах. Это приводит к значительному снижению давления в системе. Именно это и ограничивает их использвоание.

Примеры схем

Разводка труб в каждой квартире даже в типового дома индивидуальна — по разному расставлена сантехника и бытовая техника, естественно и схема будет другая. В действительности все не так сложно, надо только определиться с основными параметрами схемы — куда надо подвести воду и видом разводки — параллельно будете тянуть или последовательно. Далее уже все диктует положение потребителей. Чтобы было немного проще добавим еще несколько схем и фото.

Особенность этой схемы — на полотенцесушитель идет более толстая труба от ГВС. Сделано это чтобы обеспечить лучший нагрев.

Как самостоятельно вычислить диаметр трубопровода по формулам и табличным данным

Независимо от типа коммуникаций, автономная это система или централизованная, физические параметры отдельных элементов обслуживающей сети важно предварительно правильно определить. Рассмотрим, как можно самостоятельно произвести расчет диаметра трубопровода по расходу воды или требуемой теплоотдаче жидкого теплоносителя. Ознакомимся с основными формулами без учета инженерных тонкостей, которые в частном секторе могут быть упущены.

Способы проведения расчетов

Разрабатывая проекты для крупномасштабных объектов профессионалы пользуются специальными инженерными программами для составления схем и чертежей будущих сетей отопления и горячего/холодного водоснабжения. Для более простых задач на уровне частного сектора можно найти решения с помощью калькуляторов, которые опубликованы на сайтах производителей и продавцов. Третий вариант – проведение расчетов посредством готовых формул и табличных данных, например, про скорость воды в трубах.

Можно поступить еще проще – отталкиваться от распространенных решений, которые проверены на разных объектах, имеются доказательства их эффективности. Однако рекомендованные схемы в индивидуальном строительстве не всегда исправно работают. Так, если допустить при подборе превышение диаметра трубопровода, то отопление будет отличаться малой теплоотдачей, а вода протекать с низким напором. Напротив, использование зауженных каналов способствует увеличению давления и отопительная система будет хорошо согревать дом. Но при этом на трубы и фитинги оказывается большая нагрузка, что сокращает срок исправной службы коммуникаций из-за ускоренного износа.

Что нужно учитывать при расчетах водоснабжения

В инженерных программах и калькуляторах уже заложены все необходимые данные, которые должны быть использованы для получения искомых результатов. Поэтому рассмотрим детальнее третий способ вычислений по готовым формулам. Так, диаметр трубы рассчитывается с учетом пропускной способности трубопровода и скорости потока жидкости в трубе:

Здесь под условными обозначениями подразумевается:

• d – искомый размер поперечного сечения канала относительно внутренних стенок;
• q – расход транспортируемой жидкости в литрах или кг в секунду или в час;
• v – скорость потока в м/с;
• π – постоянная величина (отношение длины окружности к диаметру).

Для определения расхода воды или пропускной способности трубопровода используется следующая формула: q = 5 × q₍₀₎ × k.

Здесь под q₍₀₎ подразумевается нормативное значение, которое можно найти действующих СНиП. Например, для ванной комнаты это 0,25, для смесителя на кухне – 0,12, а для сливного бачка на унитазе достаточно 0,1 единицы. Коэффициент k нужен, когда к исследуемой магистрали подключается несколько точек потребления.

Его можно определить так: k = N × P. Здесь:

• f – объем потребляемой воды;
• N – количество точек потребления жидкости;
• P – значение вероятности одновременного действия нескольких сантехнических приборов.

В свою очередь для определения вероятности существует своя формула: P = qhrμ × u/(q₍₀₎ × 3600 × N). Если не вдаваться в подробности, то произведение qhrμ – это максимальный расход воды за час. Этот показатель нормативный, информация имеется в СНиП. В качестве примера: Объем потребления холодной воды должен составлять в пределах 5,6 литров, а общий с горячей – порядка 15,6 л/с. Под u в формуле подразумевается количество человек, которые постоянно пользуются водопроводом.

Проходимость труб

По санитарным нормам, которые учитываются организациями при составлении квитанций без счетчиков, на одного человека в сутки приходится порядка 360 литров воды. Однако расход в зависимости от установленных каналов с круглым сечением может отличаться от норматива. На фактический результат оказывает влияние несколько факторов, среди которых базовыми считаются:

• Длина магистрали. На протяжении всего пути на движущуюся жидкость оказывается сопротивление со стороны внутренних стенок трубы. Иначе это явление называется потерей напора. То есть по мере продвижения скорость воды в трубопроводе снижается. В итоге чем сильнее разница между напором в начале и в конце конкретного прямого участка, тем больше времени пройдет перед поступлением в водопровод новой порции жидкости. Это особенно заметно в старых системах, где с внутренней стороны на металлической поверхности постепенно появляются ржавчина и наросты.

• Диаметр. Здесь также имеет значение момент сопротивления. С одной стороны в трубах с малым сечением затормаживающий эффект оказывается небольшой поверхностной площадью. С другой же показатели выше чем в более широких каналах из-за пропорционально разного объема транспортируемой жидкости. То есть во втором случае при аналогичном потреблении человек получит быстрее нужный литраж, чем через тонкий трубопровод.
• Состав. Современный рынок представляют изделия для коммуникационных систем транспортировки воды, которые изготавливаются различных материалов. Так, полипропиленовые стенки оказывают заметно меньше влияния на снижение скорости потока, чем стальные.
• Долговечность. Существенная разница имеется в длительности сохранения изначально заданных эксплуатационных условий. На шероховатом металле может появиться коррозия, наросты, что способствует уменьшению поперечного сечения магистрали. То есть изначальные расчеты диаметра трубы по расходу в итоге окажутся несправедливыми. На гладких полимерных стенках подобные явления отсутствуют. Их срок службы может превосходить старые аналоги с разницей до 200 раз.

• Узловые соединения. Любые участки с фитингами независимо от способа монтажа, повороты и разделения оказывают дополнительное сопротивление.

В сводных таблицах указана пропускная способность водопроводных каналов в зависимости от поперечного сечения трубы (Ду – номинальный или условный диаметр) и скорости движения жидкости в трубопроводе под тем или иным давлением.

Скорость потока в каналах с круглым сечением зависит кроме прочего от характера транспортируемой жидкости. Например, для вязкой среды самотечной оптимальным считается 0,1-0,5 м/с, а для более жидкой – 0,5-1 м/с. Показатели увеличиваются, если использовать устройства для принудительной транспортировки. Так, в условиях нагнетания скорость может достигать 0,8-2 м/с, а при всасывании – 1,5-3 м/с.

Читайте также:
Диаметры труб и как они зависят от способа изготовления + таблица и примеры

Пример проведения самостоятельных расчетов

Рассмотрим как рассчитать диаметр трубы для коттеджа, в котором проживает 4 человека. В список точек потребления входят ванная, душевая кабинка и унитаз, на кухне установлена стиральная машинка и посудомоечное оборудование. Так как имеется несколько пользователей и факт одновременной работы разного оборудования, сначала нужно определить вероятность. По имеющимся данным получится P = 5,6 × 4/(0,25 × 3600 × 6) = 0,00415.

Расход воды в каждом из помещений получится такой:

• ванная – q = 5 × 0,25 × 0,00415 = 0,00519 л/с;
• кухня – q = 5 × 0,12 × 0,00415 = 0,00249 л/с;
• туалет – q = 5 × 0,1 × 0,00415 = 0,00208 л/с.

Следующий шаг – определение нужного диаметра трубопровода.

Скорость потока в трубе можно точно вычислить с параллельным расчетом потерь, коэффициента гидравлического трения и других требуемых величин. Проще, несмотря на погрешности, взять информацию из готовых таблиц. Ведь на строительном рынке не существует заготовок, которые отличаются от стандартизованных сечений.

Если за ориентир взять напорный водопровод и продвижение жидкости со скоростью 3 м/с, то по расчетам получатся такие варианты оптимальных диаметров труб.

Ванная – примерно 45 мм:

Кухня – примерно 33 мм:

Туалет – примерно 30 мм:

Отопительная система

Здесь главная задача, которую необходимо решить с помощью жидкого теплоносителя – обеспечить нагревательные приборы нужным количеством тепла. Перед тем, как рассчитывать диаметр трубы, понадобится определить теплопотери дома, выбрать радиаторы с оптимальной мощностью. Также понадобятся данные о длине трубопровода и схеме рабочей системы (способ циркуляции воды, с одним или двумя каналами).

Для вычисления диаметра труб отопления можно использовать такую формулу:

• d – искомая величина внутреннего диаметра;
• Q – нагрузка на конкретный участок системы относительно необходимого количества подаваемого тепла;
• Δt° – разница между температурами на подаче и обратке;
• V – скорость потока теплоносителя на обслуживаемом участке.

В автономных системах отопления жидкость может перемещаться со скоростью от 0,2 до 1,5 м/с. При этом оптимальными на практике значениями являются 0,3-0,7 м/с. При меньшей скорости повышается вероятность завоздушивания системы, при большей система работает шумнее.

Ниже представлена таблица с оптимальными значениями скорости горячей воды в полипропиленовых трубах в зависимости от количества тепла до 20 кВт (в кВт) и наружного диаметра канала (в мм). Здесь учитывается рабочий режим 80/60 и разница температур в 20 градусов по Цельсию.

Читайте также:
Как выбрать диаметр водопроводной трубы для частного дома

Рассмотрим пример для двухэтажного коттеджа с рабочим режимом сети 80/60 и дельтой температур в 20 градусов по Цельсию. Пусть теплопотери составляют 38 кВт, то есть для устройства первого канала можно подобрать трубу диаметром 40 или 50 мм. Рационально распределить компенсацию потерь тепла по 20 и 18 кВт на первом и втором этажах соответственно. Здесь каналы монтируются сечением 32 мм. Далее контуры снова раздваиваются, поэтому, исходя из табличных данных, оптимально будет остановиться на 25 мм.

Видео описание

В этом видео представлен обзор труб для устройства систем водоснабжения и отопления:

Видео описание

В этом видео практикующий специалист рассказывает о принципах правильного выбора поперечного сечения для трубопровода для воды:

Коротко о главном

От диаметра трубопровода зависит скорость подачи содержимого за отчетный период времени и срок эксплуатации коммуникаций.

Вычислить оптимальный размер сечения на том или ином участке системы можно с помощью специальных инженерных программ, калькуляторов в интернете или самостоятельно используя несколько формул.

Рассчитывая диаметр каналов для водоснабжения, учитываются скорость потока, давление, требуемый расход воды на обслуживание сантехнического оборудования и проживающих в доме людей, полив огорода или цветника.

Определяя диаметр труб для сборки отопительной системы необходимо выяснить нагрузку или количество нужного тепла для компенсации теплопотерь, разницу температур на подаче и обратке, скорость движение теплоносителя.

Источник http://svoydomtoday.ru/vodosnabgeniye/400-raschet-vodosnabgeniya-s-primerom.html

Источник https://stroychik.ru/vodosnabzhenie/razvodka-vodoprovoda

Источник https://m-strana.ru/articles/raschet-diametra-truboprovoda-po-raskhodu/