Проектирование системы холодного водоснабжения: прямое и косвенное, размеры труб, материалы

Система холодного водоснабжения, которая подает 12 литров в минуту из крана на первом этаже, может легко упасть до 5 или 6 литров в минуту наверху того же здания. Трубопровод не изменился, поэтому причина кроется в другом: давлении, доступном на выходе, маршруте, по которому вода достигает его, и диаметре ответвления, обслуживающего арматуру. На практике большинство проблем с холодной водой решаются задолго до того, как первая труба будет прикреплена к стене. На результат влияют три первоначальных выбора: тип системы, материал и диаметр трубы, а также стратегия давления и хранения.

Что на самом деле включает в себя система холодного водоснабжения

Граница имеет значение. Все, что находится выше входного запорного клапана, обычно принадлежит водоканалу или владельцу недвижимости вплоть до счетчика, в зависимости от местных правил; все, что находится ниже по течению, является распределительной системой здания. Полная установка подачи холодной воды обычно содержит следующие элементы.

• Техническая труба: подземная линия от магистрали к зданию, рассчитанная на пиковые нагрузки и защищенная от мороза и движения грунта.
• Водомер и главный запорный клапан: основная точка изоляции, используемая для ремонта, утечек и чрезвычайных ситуаций.
• Внутренние распределительные трубопроводы: стояк или магистраль плюс ответвления, идущие к каждому прибору.
• Запорные клапаны: локальные клапаны в каждой влажной зоне, чтобы один ремонт не отключал все здание.
• Резервуар для хранения и поплавковый клапан: присутствуют только в непрямых системах, где водопроводная вода заполняет резервуар перед распределением.
• Концевая арматура: краны, цистерны, водонагреватели и любые точки забора или нагрева холодной воды.
• Защита от обратного потока: воздушные зазоры, обратные клапаны или узлы зоны пониженного давления там, где существует риск перекрестного соединения.

Каждая из этих частей влияет на производительность. Магистраль правильного размера с ответвлением меньшего размера по-прежнему дает слабый душ, а ответвление хорошего размера за частично закрытой задвижкой по-прежнему обеспечивает плохой поток.

Прямые и косвенные системы: первое решение

Если давление в сети достаточное и стабильное, прямую систему проще установить, легче обслуживать и она обеспечивает лучшее давление на выходе. Если давление в сети слабое, прерывистое или здание высокое, непрямая система с накопительным баком буферизует подачу за счет более низкого давления на выходе и дополнительных мер гигиены.

Перед выбором стоит провести арифметику давления. Гравитация обеспечивает давление около 0,1 бар на метр высоты, поэтому выпускное отверстие резервуара на высоте 10 метров над душем дает примерно 1 бар без учета потерь на трение. Отвод диаметром 15 мм с четырьмя коленами может потерять еще от 0,2 до 0,4 бар. В результате получается работоспособный, но ничем не примечательный душ. Подтолкните тот же бак на 5 метров над душем, и ситуация существенно изменится.

Материалы труб для холодной воды

Холодная вода — более щадящая работа, чем горячая, что расширяет практический список. Основными вариантами являются рандом-сополимер полипропилена, полиэтилен высокой плотности, медь, сшитый полиэтилен и многослойный композит. труба . Правильный выбор зависит от того, где проходит труба, как она соединяется и что местные правила допускают в отношении контакта с питьевой водой.

Статистический сополимер полипропилена

Этот материал, соответствующий таким стандартам, как ISO 15874, соединяется путем термоплавления, в результате чего образуется однородное, герметичное соединение без уплотнительных колец или растворителя. Классы давления PN10, PN16 и PN20 охватывают большинство инженерных систем здания. Его низкая теплопроводность ограничивает образование конденсата на холодных линиях, а одно и то же семейство труб может использоваться для подачи горячей воды, что упрощает хранение и установку в комбинированных системах.

Полиэтилен высокой плотности

Трубы PE100, соответствующие требованиям ISO 4427 или EN 12201, являются обычным выбором для подземных сервисных соединений и длинных внешних трасс. Он гибкий, хорошо переносит осадку грунта, соединяется стыковой или электросваркой. Толщина стенки описывается SDR, поэтому более низкий SDR означает более толстую стенку и более высокое номинальное давление. Для магистралей холодной воды PN10 или PN16 соответствует типичным городским условиям и условиям на объекте.

Медь и сшитый полиэтилен

Медь по-прежнему широко распространена в работах по модернизации, поскольку она жесткая, стабильна по размерам и знакома большинству монтажников. Сшитый полиэтилен подходит для скрытых прокладок в полах и стенах, поскольку он огибает препятствия и требует меньшего количества стыков. Оба материала требуют номинальных переходов при соединении с полиолефиновой трубой, а разнородные металлы требуют диэлектрического разделения во избежание гальванической коррозии.

Размер, скорость и давление

Труба недостаточного размера является наиболее распространенной причиной плохого потока холодной воды, а труба слишком большого размера приводит к расходованию материала и замедляет течение воды настолько, что способствует застою. Расчетная скорость при строительстве трубопроводов холодной воды обычно составляет от 0,5 до 1,5 метров в секунду, при этом практический потолок на длинных участках составляет около 2,0 метров в секунду. Минимальное остаточное давление на самом неблагоприятном выходе обычно составляет 0,5 бар, тогда как статическое давление примерно выше 5 бар обычно оправдывает установку редукционного клапана на входе.

Повторяемая последовательность калибровки выглядит следующим образом.

1. Перечислите каждое приспособление и его номинальный расход холодной воды.
2. Примените коэффициент разнообразия, поскольку не все приборы работают одновременно.
3. Размер магистрали для получения диверсифицированной суммы с приемлемой скоростью.
4. Размер каждой ветки соответствует самому большому приспособлению, которое она обслуживает, а не среднему значению.
5. Проверьте остаточное давление на самом удаленном и самом высоком выпускном отверстии.

Повышенное давление также заслуживает внимания. Быстрозакрывающиеся клапаны на высокоскоростных линиях создают гидравлический удар, который со временем может привести к растрескиванию фитингов и ослаблению соединений. Поддержание умеренных скоростей и использование медленно закрывающихся клапанов на соединениях стиральной машины и бачка снижает риск без дополнительных затрат.

Хранение, гигиена и обратный поток

Хранение холодной воды — это управляемый риск, а не автоматическая проблема. Резервуары должны быть закрыты, защищены от насекомых и вентилироваться через сетчатое отверстие, а хранимая вода должна оставаться при температуре ниже 20 градусов Цельсия, чтобы ограничить рост микробов. Изоляция резервуара и его окружения и хранение его вдали от источников тепла имеет большее значение, чем сам материал резервуара. Очистка и дезинфекция должны соответствовать местным требованиям, обычно ежегодно для бытовых установок и чаще в коммерческих зданиях.

Защита от обратного потока является отдельной обязанностью. Там, где оросительные линии, бойлеры, технологическая вода или противопожарные системы подключаются к питьевой сети, требуется воздушный зазор или механический предохранитель обратного потока. Вновь установленные трубопроводы следует промыть и, если этого требуют правила, продезинфицировать и взять пробы перед передачей системы.

Тестирование и передача

Испытание гидростатическим давлением является единственной наиболее полезной приемочной проверкой. Обычной практикой является испытание при давлении, в 1,5 раза превышающем рабочее, и выдерживание его достаточно долго, чтобы температура и ползучесть материала стабилизировались, часто один час для полиолефиновых систем, а затем осматривается каждое соединение. Сварные соединения должны быть записаны с указанием номеров партий и параметров сварки, чтобы можно было отследить любые будущие неисправности. После прохождения испытания систему промывают, при необходимости хлорируют и возвращают в эксплуатацию с подписанной записью испытательного давления и продолжительности.

Что проверить перед покупкой

В проекте, где трубы закупаются оптом, небольшие несоответствия в спецификациях становятся дорогостоящими на месте. Эти пункты охватывают большую часть практического риска.

• Номинальное давление и SDR или толщина стенки соответствуют расчетному давлению с разумным запасом прочности.
• Первичный полимер с отслеживаемым источником; переработанное содержимое требует документально подтвержденной пригодности для контакта с питьевой водой.
• Допуски на размеры и округлость, так как овальная труба плохо проваривается и подтекает в месте соединения.
• Сертификация на контакт с питьевой водой и соответствующий стандарт на продукцию.
• Фитинги из одной системы, поэтому параметры сварки и соединения соответствуют трубе.
• Постоянные сроки поставки, поскольку застопорившаяся бригада по термоядерному синтезу стоит дороже, чем сама труба.

Системы холодного водоснабжения редко выходят из строя по экзотическим причинам. Они терпят неудачу, потому что тип системы был выбран без проверки давления в сети, потому что размер ответвления был выбран для удобства, а не для расхода, или потому, что труба простояла в земле в течение сезона, прежде чем ее кто-то проверил. Правильно определите расположение, диаметр и материал на этапе проектирования, проверьте их с помощью надлежащего испытания под давлением, и установка будет работать предсказуемо в течение десятилетий.