Obliczenia hydrauliczne przewodów wodociągowych

Hydrauliczne obliczenie przewodów instalacji wodociągowych polega na : - wyznaczeniu strat ciśnienia powstających przy obliczeniowym przepływie wody.

- określeniu średnic przewodów,

- oraz minimalnego ciśnienia zapewniającego utrzymanie ciągłości dostawy wody do instalacji, przy wymaganym ciśnieniu wody przed punktem czerpalnym

Tok wymiarowania przewodów jest następujący:

• ustalenie sposobu rozdziału wody

• podzielenie instalacji na działki obliczeniowe

• wyznaczenie przepływów obliczeniowych dla działek obliczeniowych,

• dobór średnic przewodów na odcinkach obliczeniowych w oparciu o wyznaczony przepływ obliczeniowy przy zachowaniu dopuszczalnej prędkości przepływu

• wyznaczenie strat ciśnienia,

• wyznaczenie minimalnego ciśnienia wody dla instalacji.

1. Ustalenie sposobu rozdziału wody można przeprowadzić wg wzoru orientacyjnego:

H = h_g + n_k x h_l + h_m + h_wod + h_wyl

gdzie:

h_g -wysokość geometryczna mierzona od zródła wody (od osi przewodu miejskiej sieci wodociągoweg) do stropu najwyższej kondygnacji,

n_k - liczba kondygnacji,

h_l - wysokość liniowych strat przy przepływie, którą można przyjąć jako h_l = 0.3 ÷ 0.8 m na jedną kondygnację,

h_m - wysokość strat miejscowych, którą można przyjąć jako równą 15 ÷ 30 % sumy strat liniowych,

h_wod - wysokość strat ciśnienia w obrębie wodomierza, orientacyjnie można przyjąć h_wod = 1 ÷ 2 m,

h_wyl - wysokość ciśnienia wypływu, h_wyl = 10 mh₂o dla piecyka gazowego.

2. Przepływ obliczeniowy wyznaczyć można wg następujących metod:

- metody Spysznowa,

- metody Brixa

- metody PN,

*Metoda Spysznowa

Miarodajny rozbiór wody oblicza się wg wzorów:

- dla budynków mieszkalnych , do których doprowadzona jest tylko woda zimna:

q = 0.2 √ ∑N + k∑N [dm³/s]

gdzie:

a - wykładnik potęgi zależny od dobowego zużycia wody przez 1 mieszkańca,

N - jednostka obciążenia zwana równoważnikiem

Za równoważnik N przyjmuje się wypływ z zaworu czerpalnego o średnicy

d =15 mm, pod ciśnieniem 2 ,0 m słupa wody i wypływ ten wynosi

q = 0,2 dm³/s.

k - współczynnik zależny od sumy jednostek obciążenia

- dla budynków mieszkalnych zaopatrywanych centralnie w ciepłą wodę

q₁ = 0.7 q [dm³/s]

* Metoda Brixa - niemiecka

Miarodajny przepływ obliczeniowy oblicza się wg wzoru:

q = 0.25 √ ∑Z [dm³/s]

gdzie:

Z - jednostka obciążenia

Za jednostkę Z przyjmuje się wypływ z zaworu czerpalnego o średnicy

d =10 mm, pod ciśnieniem 5 ,0 m słupa wody i wypływ ten wynosi

q = 0,25 dm³/s.

* Metoda wg PN-92/B-01706

Przepływ obliczeniowy w budynkach mieszkalnych określa się wg wzoru:

*q = 0.682 (∑q _n)^0.45 - 0.14 [dm³/s]

gdzie;

q_n - normatywny wypływ z punktów czerpalnych

Wzór ten należy stosować dla 0.07 ≤ ∑q_n ≤ 20 dm³/s

oraz dla armatury o q_n < 0,5 dm³/s

*q = 1,7 (∑q _n )^0,21 - 0,7 [dm³/s]

dla ∑q _n > 20 dm³/s oraz dla armatury o q_n ≥ 0,5 dm³/s

3. Dobór średnic przewodów na odcinkach obliczeniowych w oparciu o
   wyznaczony przepływ obliczeniowy przy zachowaniu dopuszczalnej prędkości przepływu

Zalecane prędkości przepływu wody.

Prędkość przepływu wody nie powinna być większa niż:

- w połączeniach od pionu do punktów czerpalnych................. 1.5 m/s

- w pionach.............................................................................. ...1.5 m/s

- w przewodach rozdzielczych................................................. ..1.0 m/s

- w podłączeniach wodociągowych (domowych)..................... .1.0 m/s

Średnicę wewnętrzną przewodu wyznacza się :

d w =
[m]

gdzie:

q - przepływ obliczeniowy, dm³/s

V_dop - dopuszczalna prędkość przepływu minimalnego w przewodach, m / s

4. Wyznaczenie strat ciśnienia

Obliczenia strat liniowych ∆p_L wykonać należy wg wzoru:

∆p_{L =}
[Pa]

w którym:

- współczynnik oporów liniowych→ wg PN-76/M-34034

l -długość odcinka obliczeniowego, m

d - wewnętrzna średnica przewodu, m

ν - średnia prędkość przepływu wody w przewodzie, m/s

ρ - gęstość wody,

Obliczenia miejscowych strat ciśnienia ∆p_m wykonać należy wg wzoru:

∆p_{m =} 0,5
ρ •
• ν [Pa]

w którym:

- współczynnik oporów miejscowych→ wg PN-76/M-34034

Dobór wodomierza

Dobór wodomierza wirnikowego należy dokonać wg następujących zasad:

1. ustalić przepływ obliczeniowy q dla budynku [dm³/s]→podaj w [m³/h]

2. ustalić umowny przepływ obliczeniowy q_wod wg wzoru:

q_wod = 2 q [m³/h]

3. dobrać wodomierz porównując umowny przepływ obliczeniowy dla wodomierza

q_wod [m³/h], z maksymalnym strumieniem objętości q_max [m³/h], podanym przez

producenta wodomierza

4. dobór wodomierza można uznać za poprawny jeżeli spełnione są warunki:

q
0,7 q_max [m³/h], oraz DN
d

gdzie:

DN - nominalna średnica dobranego wodomierza, mm

d - średnica przewodu na którym wodomierz ma być zainstalowany, mm

5. Dla dobranego wodomierza ustalić w oparciu o dane producenta wodomierza stratę

ciśnienia odpowiadającą przepływowi obliczeniowemu wody q przez

wodomierz.

Średnice nominalne oraz własności metrologiczne wodomierzy wirnikowych do wody zimnej

Rodzaj wodomierza	Średnica nominalna DN [mm]	Przepływ
				nominalny qn [m^3/h]	maksymalny qmax [m^3/h]
skrzydełkowy	15 15 15 20 25 32 40	0,6 1 1,5 2,5 3,5 6 10	1,2 2 3 5 7 12 20

Dobór wodomierza można uznać za poprawny, jeżeli są spełnione warunki:

q ≤ 0,6 q_max oraz DN ≤ D

gdzie:

q - rzeczywisty przepływ przez wodomierz [ m³/ h] - przepływ obliczeniowy

q_max - maksymalny strumień objętości [ m³/ h]

DN - średnica nominalna wodomierz [mm]

D - średnica nominalna przewodu, na którym wodomierz będzie ustawiony

[mm]

Obliczenie strat w obrębie wodomierza

Przeprowadza się w oparciu o wzory:

H = 10 (q/q_max)² [m]

H = h_max (q/q_max)² [m]

gdzie

• q - przepływ obliczeniowy wody [m³/h]

• q_max - maksymalny strumień objętości [m³/h]

• h_max - wysokość straty ciśnienia przy przepływie q_max = 10 m

5.Wyznaczanie minimalnego ciśnienia dla instalacji P_min

należy ustalić wg wzoru:

P_min = h_g • p • g + p_w + Δ p_l + Δp_m + Δp_wod [Pa]

gdzie:

h_g - geometryczna wysokość położenia zaworu (punktu czerpalnego) nad

zródłem wody m,

p - gęstość wody kg/m³,

g - przyspieszenie ziemskie m/s²,

p_w - ciśnienie wody przed punktem czerpalnym Pa,

Δp_m - miejscowe straty ciśnienia Pa

Δp_l - liniowe straty ciśnienia Pa,

Δp_wod - straty ciśnienia w obrębie wodomierza Pa

2

---