Подробно о давлении воды в трубах
В чем измеряется и как его проверить самостоятельно? На эти и некоторые другие вопросы постараемся дать ответы, — это поможет лучше контролировать благополучие своей квартиры и улучшить ее комфорт.
Что это такое?
Чтобы водопровод исправно функционировал, службы водоканала постоянно поддерживают в нем определенное давление.
Напор измеряется физической величиной, равной силе воздействия воды на стенки трубопровода.
С помощью него от водоснабжения добиваются такого состояния, при котором он будет полноценно функционировать без риска наступления аварийных ситуаций:
Обозначение напора в трубопроводе
Традиционно давление измеряют в Паскалях (Па), однако в сфере водоснабжения приняты и другие условные обозначения, — при этом в разных странах они отличаются:
Также давление измеряют в технических атмосферах и миллиметрах ртутного столба.
Соотношение величин разных обозначений приведено в следующей таблице:
Зависимость скорости от напора
В водоснабжении существует одна весьма важна взаимосвязь – зависимость давления от скорости воды в трубопроводе. Данное свойство подробно описано в физическом законе Бернулли. Подробно рассматривать его мы не будем, но укажем лишь на его суть — при увеличении скорости течения воды её давление в трубе снижается.
Так вышло, что не все сантехнические приборы рассчитаны на эксплуатацию при высоком напоре, в большинстве случаев они ограничены 5-6 атмосферами, — иначе повышенных износ и преждевременный выход из строя.
В центральных магистралях этот показатель значительно выше – может достигать 15 атмосфер, а потому для его снижения при подключении внутренних систем используют трубы меньшего диаметра.
Какая мощность в системе ГВС и ХВС?
Давление воды в многоэтажных домах, подключенных к центральной водопроводной сети, не постоянно.
Оно зависит от таких факторов, как этажность дома или время года, — так в летний сезон, особенно в многоэтажных домах становиться особо ощутима нехватка холодной воды, которая в это время идет на полив придомовых или приусадебных участков.
Муниципальные службы на практике стараются держать уровень на средних показателях в 3-4 атмосферы, правда, не всегда успешно. Минимальные показатели, при котором трубопровод дома может функционировать (и для ХВС, и для ГВС), составляют 0.3 бара на один этаж.
Объясняется это просто – холодная вода используется активней, поскольку нужна для функционирования канализации. Поэтому максимальные показатели для ХВС будут 6 атмосфер, а для ГВС – 4.5 атмосферы.
Какие показатели считаются нормой (по ГОСТу, СНиП)?
Водоснабжение регулируется следующими нормативным актами:
В соответствии с этими документами свободный напор в водопроводной сети на вводе в здание напрямую зависит от его этажности, — для одноэтажных построек этот показатель приравнивается к 1 атмосфере, что соответствует 10-ти метрам водонапора.
В многоэтажных домах это значение увеличивается на 4 метра на каждый этаж здания. В ночное время входящее давление может быть снижено до отметки в 3 метра.
Давление холодной воды должно находиться в пределах от 0.3 до 6 атмосфер, горячей – от 0.3 до 4,5.
Как узнать мощность: пошаговая инструкция
Наиболее точным способом определить давление водопровода может стать встроенный манометр, — его устанавливают на входе во внутреннюю сеть сразу после запорной арматуры с фильтром.
Если такое оборудование не установлено, то можно изготовить переносной его аналог самостоятельно.
Для того понадобится:
Порядок работ:
Этот способ является наиболее точным, однако если требуется срочно узнать давление, а манометра под рукой нет, то можно применить другой, правда, менее точный метод: определение давления по расходу воды.
Порядок проведения измерений:
Таблица: зависимость давления от расхода воды:
В видео наглядно показано, как можно измерить давление воды самостоятельно:
Как посчитать потерю?
Потеря давления в водопроводной сети происходит по следующим причинам (засоры и ржавчина труб не рассматриваются):
Для удобства подсчетов существуют онлайн-калькуляторы, которые в считанные секунды позволяют выяснить уровень падения давления в трубопроводе. Также для решения этой задачи можно воспользоваться специальными табличными данными.
Расчет на прямых участках
Для расчета потерь нужно выяснить:
Выбрав нужное значение в таблице и выяснить величину снижения давления.
Табличные данные для полипропиленовых труб, — для металлических труб в вычисления нужно добавить поправочный коэффициент 1,5. Если длина трубы меньше 100 метров, то результат умножается на коэффициент длины. Так для металлической трубы с диаметром 50 мм, длиной 35 метров и расходом воды в 6.0 м³/ч получится следующий результат: 1,6*0,35*1,5=0,84 мвс.
На местах
Также потери происходят на поворотах и изгибах трубопровода, а также в местах нахождения запорной арматуры и фильтров.
Для расчетов существует специальная таблица, чтобы ей воспользоваться нужно узнать скорость потока воды в трубе, — вычисляется это следующим образом: расход нужно разделить на площадь сечения трубы.
В этой таблице данные указаны в сантиметрах водного столба, а потому очевидно, что потери давления на местных сопротивлениях не критичны и принципиального значения для малых сетей значения не имеют.
Как заглушить трубу с водой под давлением?
Поставить заглушку на трубу – дело не хитрое, если делать это без напора.
Но когда воду нельзя перекрыть, то многие подумают, что сделать это невозможно. Однако это не так.
Обычную заглушку поставить не получится, так как сильный напор не даст возможность даже наживить её на резьбу.
Но если воспользоваться вместо неё обычным водопроводным краном, то всё получится.
Метод заключается в том, чтобы кран, который будет заглушать трубу, перевести в открытый режим, — вода будет проходить сквозь него и тем самым даст возможность его наживить на резьбу трубы. Как только кран-заглушка будет наживлен и закручен на несколько витков, его можно перекрывать.
Перед работами нужно убедиться в том, что ничто не помешает выполнению работ, а также подготовить емкость для набора воды, тряпочную ветошь для уборки (чтоб не протопить соседей).
Этим методом можно воспользоваться даже в случае, если заглушаемая труба будет без резьбы, — тогда на кран-заглушку нужно надеть гибкий шланг, который бы налезал на трубу.
Кран, как и в первом случае, нужно полностью открыть, а шланг одевать на трубу — крепить его нужно на один-два хомута. После этого можно окончательно перекрывать воду.
Заключение
В многоэтажных домах существует проблема не только с пониженным, но и с избыточным давлением, — это случается с квартирами на первых этажах дома, например, когда система не зонирована или при разовом нарушении режима водоснабжения коммунальными службами.
Поэтому навык самостоятельного замера мощности в водопроводе квартиры приобретает особую ценность, поскольку позволяет своевременно выявить превышение давления и дать знать службам водоканала соответствующий сигнал, что предотвратит аварийную ситуацию и преждевременный выход сантехнического оборудования.
Расчет давления воды в трубопроводе. Расчёт давления в трубе на простом примере
Представить комфорт в доме без водопровода трудно. Появление такой бытовой техники, как бойлер, посудомоечная и стиральная машина и т.п. во много повысило его роль в современном жилье. Но все эти устройства работают при следующем условии: вода из водопровода должна поступать с определённым напором. Поэтому человеку, принявшему решение обустроить в своём доме систему водоснабжения, без знаний, как производится расчет давления воды в трубопроводе, не обойтись.
Виды давления
Данный показатель бывает следующих видов: пробным, условным, расчётным и рабочим. Не понимая их принципиальные отличия, корректно рассчитать давление в трубе, продуцируемое транспортируемой жидкостью, будет очень сложно. И не исключено, что при подборе подходящих элементов инженерной коммуникации перед хозяином возникнут проблемы, без решения которых о комфортном пребывании в доме останется только мечтать.
Расчёт давления в трубопроводе на простом примере
Не так уж и далеки времена, когда подключение водопровода осуществлялось к водонапорной башне. Давление в водопроводной сети создаётся благодаря именно данному сооружению. Единица измерения этой характеристики – атмосфера. Из школьного курса физики известно, что давление зависит исключительно от высоты башни, а объем ёмкости, находящейся наверху конструкции, никакой роли при этом не играет.
Существует ещё одна единица измерения данного параметра – метр водяного столба. Если заполнить водой вертикально стоящую десятиметровую трубу, давление в её нижней точке, опять же, вне зависимости от диаметра трубы, будет составлять одну атмосферу.
Рассчитать давление на выходе данного агрегата несложно. Возьмем в качестве примера насос, мощности которого достаточно для поднятия воды на 40 метров. Если погрузить его в скважину на глубину 15 метров, на поверхности земли будет создано давление (40-15)/10=2,5 атмосфер. Применяя вышеуказанную методику, можно будет прийти к выводу, что насос такой мощности справится с обеспечением водой всех квартир 7-ми этажного дома.
Формула расчета толщины трубы от действия давления
При движении воды возникает сопротивление, вызываемое её трением о стенки трубы и, кроме того, о различные преграды. Называется это явление гидравлическим сопротивлением трубопровода. Предыдущий пример наглядно продемонстрировал, что давление воды на разных высотах различно, и этот фактор следует учитывать при выполнении расчёта толщины трубы, то есть её диаметра. Вычисление данного параметра, исходя из заданной потери напора, выполняется по следующей упрощённой формуле:
Dвн. = k × Lтр./ Pд.× (W×Vп./2g), где
Dвн. – внутренний диаметр трубопровода;
k – коэффициент гидравлического сопротивления;
Lтр. – длина трубопровода;
Pд. – допускаемая или заданная потеря давления между начальным и конечным участками магистрали;
W- удельный вес воды;
Vп. – скорость потока;
g – константа, известная из курса физики средней школы – ускорение силы тяжести.
Уровень потерь давления в фасонных частях трубопровода и арматуре с достаточной степенью точности можно определить по потерям, фиксируемым в прямой трубе с идентичным условным проходом и эквивалентной длины.
Как рассчитываются стенки трубы по давлению
Данный показатель стальных труб, транспортирующих жидкость под избыточным давлением, рассчитывается в два этапа. На первом из них вычисляется параметр, получивший название «расчётная толщина стенки». На втором выполняется операция сложения ранее полученного числа с толщиной износа от коррозии.
Таким образом, обобщённую формулу расчёта толщины стенок можно представить в таком виде:
Th – искомый параметр;
CTh – расчётная толщина стенок;
Для вычисления расчётной толщины стенки трубы в зависимости от давления используется следующая формула:
CTh = Pi × Dнар./230×AS×RWS + P
Pi- внутреннее избыточное давление;
Dнар. – внешний диаметр трубы;
AS – напряжение на разрыв (допустимое);
RWS – коэффициент прочности шва.
Для расчета стенки трубы по давлению (параметр Th) осталось лишь прибавить к CTh значение параметра Cw. Взять его можно из справочника.
Диаметр трубы и давление
Правильность определения сечения труб по важности сопоставима с их выбором по материалу изготовления. При некорректном выполнении расчёта диаметра и давления, в трубе возникнет турбулентность воздуха, присутствующего в ней, а также в потоке воды. С последствиями данного явления многие из нас сталкивались: когда открывается кран, жидкость в ветке водопровода начинает двигаться с повышенным шумом. Но это не самое страшное. Гораздо опаснее то, что на внутренней поверхности трубы формируются известковые отложения в большом количестве.
Помимо этого, не забывайте о зависимости давления от диаметра трубы. Эта корреляция может не лучшим образом повлиять на пропускную способность водопровода. Как проявляется данный фактор, всем нам тоже знакомо: при откручивании одновременно нескольких кранов в частном доме, не говоря уже о квартире в многоэтажном здании, напор воды заметно падает. Существует две причины подобной неприятности:
Как рассчитать домашний водопровод
На практике давление в системе водоснабжения обычно ассоциируется у рядового обывателя с объёмом поставляемой за единицу времени воды, иными словами с пропускной способностью инженерной коммуникации. Поэтому расчёт бытового водопровода будет рассмотрен именно с этой точки зрения.
За исходные принимаются паспортные данные по расходу воды находящихся в жилье агрегатов и приборов. Общее водопотребление определяется путём их суммирования. Не забываем и о водоразборных кранах. Их расход добавляется к ранее полученной цифре.
После получения численного значения расхода воды в доме, необходимо, принимая во внимание эти данные, приобрести трубу с диаметром, обеспечивающим нужным напором и, соответственно, объемом воды все одновременно работающие водоразборные устройства.
Если планируется подключить водопровод к городской сети, выбор у хозяина отсутствует – он вынужден пользоваться тем, чем располагает. Совсем иначе выглядит ситуация с питающимся от скважины частным домом. Тогда следует приобретать насос, технические характеристики которого обеспечат в водопроводе давление, соответствующее расходам. Выбор производится на основе паспортных данных подобного агрегата.
В заключение необходимо отметить, что если трубы подобраны корректно, а при их монтаже были соблюдены все правила, тогда бесперебойная работа системы водоснабжения будет нормой.
Расчет необходимого давления воды в трубопроводе: для чего это нужно и как производится
Комфорт в доме трудно представить без водопровода. А появление новой техники в виде стиральной, посудомоечной машин, бойлера и прочих агрегатов ещё больше повысило его роль в жилье образца 21 века. Но эти агрегаты требуют, чтобы вода поступала из водопровода с определённым напором. Поэтому человек, решивший обустроить свой дом системой водоснабжения, должен знать, как произвести расчёт требуемого давления воды в трубопроводе, чтобы все устройства работали нормально.
Для нормального функционирования водопровода давление в нем должно соответствовать нормам
Определение показателя
Давление в трубопроводе принято подразделять на следующие виды: рабочее, условное, пробное и расчётное. Без знания их отличий произвести расчёт перепада давления транспортируемой по инженерной коммуникации жидкости будет сложно. Соответственно, при подборе подходящих элементов водопровода хозяин столкнётся с трудностями, не позволяющими обеспечить комфортное пребывание в жилом помещении.
Напор воды в кране зависит от давления в водопроводной системе
Простой пример расчета давления в трубе
Как известно, не так давно водопровод подключался к водонапорной башне. Благодаря именно этому сооружению в сети водопровода создаётся давление. Единица измерения данной характеристики – атмосфера. Причём, размер расположенной вверху башни ёмкости не влияет на значение этого параметра, он зависит только лишь от высоты башни.
Полезно знать! На практике давление измеряется в метрах водяного столба. При заливании воды в трубу высотой 10 метров, в нижней точке будет фиксироваться давление, равное одной атмосфере.
Рассмотрим пример с домом в 5 этажей. Его высота – 15 метров. То есть на один этаж приходится 3 метра. Башня высотой 15 метров создаст на первом этаже давление 1,5 атмосферы. Значение этого показателя в трубе на втором этаже будет уже 1,2 атмосферы. Получается это вычитанием из числа 15 высоты одного этажа – 3 метра, и делением результата на 10. Проделав дальнейший расчёт, нам станет понятно, что на 5-м этаже давление будет отсутствовать. Логика подсказывает, что для обеспечения водой людей, проживающих на последнем этаже потребуется соорудить более высокую башню. А если речь идёт, например, о 25-этажном доме? Возводить такие большие сооружения никто не будет. С этой целью современные системы водоснабжения оборудуются глубинными насосами.
Давление на выходе подобного агрегата высчитывается очень просто. Например, если глубинный насос, мощности которого хватает поднять воду до отметки 50 метров водяного столба, погрузить в скважину на 15 метров, на уровне поверхности земли он создаст давление 3,5 атмосферы (50-15/10 = 3,5).
Обеспечить необходимый показатель давления в системе можно при помощи насоса
Как рассчитывается толщина трубы от действия давления
Когда вода движется по трубе, возникает сопротивление от трения её о стенки, а также о различные преграды. Это явление получило название гидравлическое сопротивление трубопровода. Его численное значение находится в прямой пропорциональной зависимости от скорости потока. Из предыдущего примера мы уже знаем, что на разных высотах давление воды различно, и эту особенность следует учитывать при расчёте внутреннего диаметра трубы, то есть её толщины. Упрощённая формула для вычисления данного параметра по заданной потере напора (давления) выглядит так:
Двн = КГСопр×Дл. тр./ПД×(Уд.вес×Ск/2g),
где: Двн. – внутренний диаметр трубопровода; КГСопр. – коэффициент гидравлического сопротивления; Дл.тр — длина трубопровода; ПД – заданная или допускаемая потеря давления между конечным и начальным участками магистрали; Уд.вес. – удельный вес воды — 1000 кг/ (9815 м/; Ск. – скорость потока м/сек.; g – 9,81 м/сек2. Всем известная константа — ускорение силы тяжести.
Потеря давления в арматуре и фасонных частях трубопровода с достаточной точностью определяется по потерям в прямой трубе эквивалентной длины и с таким же условным проходом.
Как рассчитать стенки трубы по давлению
Точный расчёт данного показателя стальных труб, которые работают под воздействием избыточного внутреннего давления, включает два этапа. Сначала вычисляется так называемая расчётная толщина стенки. Затем к полученному числу прибавляется толщина износа от коррозии.
Расчет давления необходим для подбора толщины стенок трубы
Совет! Изготавливая и монтируя трубопровод, не устанавливайте отдельные случайные вставки. Чтобы не спровоцировать аварию, работайте только с теми, размеры которых совпадают с расчётными.
Таким образом, обобщённая формула для расчёта толщины стенок выглядит следующим образом:
где: Т – искомый параметр – толщина стенок; РТС – расчётная толщина стенок; ПК — прибавка на коррозионный износ.
Расчётную толщину стенки в зависимости от давления вычисляем по следующей формуле:
где: ВИД – внутреннее избыточное давление; Днар. – наружный диаметр трубы; ДР — допустимое напряжение на разрыв; КПШ – коэффициент прочности шва. Его значение зависит от технологии изготовления труб. На завершающем этапе расчета стенки трубы по давлению прибавляем к РТС значение параметра ПК. Берётся оно из справочника.
Давление и диаметр трубы
Правильное определение сечения труб не менее важно, чем их выбор по материалу изготовления. При некорректном расчёте диаметра и давления, в трубе возникнет турбулентность воздуха, в ней присутствующем, и в потоке воды. Из-за этого движение жидкости по трубе будет сопровождаться повышенным шумом, а на внутренней поверхности ветки водоснабжения сформируется большое количество известковых отложений. Кроме того, следует помнить, что существование зависимости давления от диаметра трубы может негативно отразиться на пропускной способности водопровода. На практике, многие обитатели квартир и домов сталкивались с ситуацией, когда при одновременном включении нескольких кранов напор воды резко падал. Возникает эта неприятность по двум причинам: когда давление упало во всей системе и при заниженном диаметре подключённых труб.
От диаметра трубы зависит пропускная способность водопроводной сети
Ниже приведена таблица для максимального расчётного расхода воды через трубопроводы наиболее распространённых диаметров при различном значении давления.
Таблица 1
| Расход | Пропускная способность. Единица измерения – кг/час | ||||||||||||||||||||||||||||
| Ду трубы | 100 | 80 | 65 | 50 | 40 | 32 | 25 | 20 | 15 | ||||||||||||||||||||
| мбар/м | Па/м | 0,3 м/сек | 0,15 м/сек | Расчёт домашнего водопровода С практической точки зрения давление в водопроводе чаще всего ассоциируется с объёмом поставляемой воды за единицу времени, то есть с пропускной способностью ветки водоснабжения. В этом контексте и будет рассмотрен вопрос расчёта бытового водопровода. После изучения паспортных данных приборов и агрегатов, потребляющих воду, суммируется общий расход. Затем к полученной цифре добавляется расход всех установленных и используемых водоразборных кранов.
Для домашнего водопровода, работающего от скважины, выбор труб зависит от мощности насоса
После этого все числа суммируются, и на выходе получается общий расход в доме воды. С учётом этих данных, покупается труба с диаметром, который обеспечит нужным давлением и, соответственно, количеством воды все водоразборные приборы, работающие одновременно. Если домашний водопровод планируется подключить к городской сети, у хозяина выбора нет, он будет вынужден пользоваться тем, что имеется. Иное дело, если речь идёт о частном доме, питающимся от скважины. Тогда следует покупать насос, способный обеспечить водопровод давлением, которое соответствует расходам. Выбор производится по паспортным данным подобного агрегата. В определении диаметра вам поможет ниже размещённая таблица. Таблица 2
Здесь приведены параметры лишь наиболее часто используемой трубной продукции. Современные средстваЕсли нет времени либо вы не склонны к математике, рассчитать расход воды через трубопровод с учётом перепада давления можно, воспользовавшись онлайн калькулятором. Интернет изобилует сайтами с таки инструментарием. Чтобы произвести гидравлический расчёт, необходимо учесть коэффициент потерь. Такой подход предполагает выбор: Кроме того, пользователю доступны опции учёта дополнительных характеристик трубопроводов, в частности, таких, как тип покрытия. Например: Если расчёт будет сделан правильно, при условии выполнения монтажа с соблюдением всех требований к водопроводу нарекания не возникнут. | |||||||||||||||||||||||||
