Расчет давления в водопроводе

Чем регламентируется

Давление в водопроводе регламентируется положениями СНиПа №2.042 от 1984г., и дополненным СНиП от 1985г.

В соответствии с этим нормативом проектируется вся водораспределительная сеть здания, начиная от подводки к зданию, и заканчивая водозаборными устройствами — смесительными кранами.

Для определения водяного давления сегодня используется несколько единиц измерения — бар, атмосферы, паскали и т.д. Все эти обозначения могут фигурировать в нормативно-проектной документации, в разметке делений манометров, в технических паспортах бытовой техники.

Такое разнообразие обозначений часто вносит неразбериху в головы жильцов, непосвящённых в глубины науки физики. Пользуясь нижеприведённой таблицей, вы сможете без проблем самостоятельно перевести показатели из одной метрической системы в другую.

В многоквартирном доме

Согласно эксплуатационным нормам, давление в водоподающем контуре для 1-этажного дома не должно опускаться ниже 1 бар. Для многоэтажных зданий такое входящее давление должно увеличиваться на 0,4 бар для каждого верхнего этажа.

Формула расчёта необходимого давления в трубах водоснабжения в пятиэтажном доме выглядит следующим образом:

1бар + (0,4бар х 5 этажей) = 3 бар.

Здесь 1 бар — это минимальный напор для 1-го этажа, 0,4 бар х 5 эт. — увеличение показателя в расчёте на каждый из последующих этажей дома.

В итоге, получаем минимальное давление, которое должно быть обеспечено на входе в пятиэтажку, в 3 бара. По этой же формуле можно рассчитать, какое давление воды в водопроводе многоквартирного дома должно быть, при наличии в нём 9, 12…15 этажей. Для увеличения напора можно поставить повышающий насос.

В частном доме

Для 1-этажного дома СНиП регламентирует технический минимум в 1 атмосферу. Такой напор позволяет безотказно функционировать душевым и кухонным смесителям, унитазам и прочему стандартному сантехническому оборудованию.

Однако, следует учитывать, что данный норматив составлялся ещё в далёком 1984г., когда в распоряжении жильцов ещё не было такого количества бытовой техники. Для их нормальной работы потребуется значительно больший напор воды — как минимум, 2 атм. Это также следует учитывать при проектировки водопроводной системы частного жилого дома.

Краткий обзор устройств

Для монтажа автономной системы водоснабжения необходимо знать суточный расход воды и значение существующего напора. Как правило, подобные приборы устанавливаются в частных домах, где есть доступ к колодцу или скважине. Но в большинстве случаев при установке такой системы, давление остаётся слабым или превышает допустимые значения, которые приводят к быстрому разрушению канализации. Поэтому правильным решением будет консультация со специалистами или же оплата их услуг по расчётам и монтажу автономной системы.

Насосная станция отлично подойдёт если наблюдаются частые перебои с водоснабжением. Само устройство не отличается замысловатостью и состоит из:

• Бака на 1-3 кубометра, выполняющего функцию гидроаккумулятора.
• Насоса, обладающего центробежной силой и предназначенного для повышения давления.
• Реле, который управляет всей системой.

Принцип работы также прост — если давление ниже нормы, реле автоматически включает установку и бак заполняется водой. Как правило, наполнение происходит в ночное время, когда есть достаточное давление. Однако при всех своих плюсах, система очень требовательна к свободному пространству, а также постоянной чистке бака.

Наконец, повышающие напор, циркулярные насосы. Такие устройства подразделяются на ручные и автоматические. За работой первого варианта необходимо следить и вовремя отключать, чтобы не случился перегрев. Автоматический же насос включается при открытии крана водоснабжения и отключается при его закрытии. Понятно, что автоматический вариант более удобен и экономичен.

Определение напора с использованием шланга

Рассматриваемый метод позволяет измерять водяное давление в точке подключения к сантех. прибору, предоставляя возможность не использовать специальных устройств, но выдавая некоторую погрешность.

Совет! Чтобы получить более точное входное давление воды, его нужно измерить на водорозетке (то есть трубе) подвода воды к санузлу. Обычно он располагается на небольшом расстоянии от распределительного узла.

Для метода №1 потребуется прозрачный ПВХ шланг или же трубка ПВХ длиной порядка 2 метров. Диаметр должен составлять ровно столько, сколько нужно для подключения шланга к крану водонапора.

Расчёт интересующих показателей проводится по схеме, представленной ниже:

• Один конец шланга подключается к точке разбора, его нужно выставить и, если возможно, зафиксировать в вертикальном положении.
• Кран открывается, при этом трубка должна заполниться до уровня, который соответствует низу крана (этот уровень называется нулевым).
• Отверстие сверху надёжно закрывается. После этого нужно будет сделать запись следующих показателей:
  1. Общую длину от уровня ноля до закрытого заглушкой конца.
  2. Длину шланга между значением уровня воды под давлением и закрытым заглушкой концом.

Теперь можно воспользоваться следующей формулой:

Р = Ратм. х Но/Н1

Здесь:

• P – интересующее нас водопроводное давление,
• Paтм – давление до пуска воды (т.е. давление, которое установлено в комнате). Оно равно почти всегда приблизительно 1 атмосфере, для расчётов можно использовать это значение,
• Но – исходная длина воздушного столба,
• Н1 – длина воздушного столба после открывания крана на полную мощность.

Например, Paтм=1 атмосфера, Но=50 сантиметров, Н1=40 сантиметров. Тогда: P=1*50/40 = 1,25 атмосферы.

Расход воды в трубопроводе: факторы

Для того, чтобы самостоятельно выполнить вычисление расхода воды в трубопроводе, необходимо знать те факторы, которые обеспечивают проходимость воды в трубопроводе.

Главные из них — это степень давления в водоводе и диаметр сечения трубы. Но, зная лишь эти величины, не получится с точностью вычислить расход воды, поскольку он зависит также от таких показателей, как:

1. Длина трубы. С этим все понятно: чем больше ее длина, тем выше степень трения воды о ее стенки, поэтому поток жидкости замедляется.
2. Материал стенок труб также немаловажный фактор, от которого зависит скорость потока. Так, гладкие стенки трубы из полипропилена дают наименьшее сопротивление, нежели сталь.
3. Диаметр трубопровода – чем он меньше, тем выше будет сопротивление стенок движению жидкости. Чем уже диаметр, тем более невыгодным является соответствие площади наружной поверхности внутреннему объему.
4. Срок эксплуатации водопровода. Мы знаем, что с годами трубы из стали подвергаются воздействию коррозии, а на чугунных образуются известковые отложения. Сила трения о стенки такой трубы будет существенно выше. К примеру, сопротивление поверхности ржавой трубы выше новой из стали в 200 раз./li>
5. Изменение диаметра на разных участках водовода, повороты, запорные фитинги или арматура значительно снижают скорость водного потока.

Уравнение Навье — Стокса для вязких жидкостей

В более строгой формулировке линейная зависимость вязкого трения от изменения скорости движения жидкости называется уравнением Навье — Стокса. Оно учитывает сжимаемость жидкостей и газов и, в отличие от закона Ньютона, справедливо не только вблизи поверхности твёрдого тела, но и в каждой точке жидкости (у поверхности твёрдого тела в случае несжимаемой жидкости уравнение Навье — Стокса и закон Ньютона совпадают).

Любые газы, для которых выполняется условие сплошной среды, подчиняются и уравнению Навье — Стокса, т.е. являются ньютоновскими жидкостями.

Вязкость жидкости и газа обычно существенна при относительно малых скоростях, потому иногда говорят, что гидродинамика Эйлера — это частный (предельный) случай больших скоростей гидродинамики Навье — Стокса.

При малых скоростях в соответствии с законом вязкого трения Ньютона сила сопротивления тела пропорциональна скорости. При больших скоростях, когда вязкость перестаёт играть существенную роль, сопротивление тела пропорционально квадрату скорости (что впервые обнаружил и обосновал Ньютон).

Постановка задачи

Гидравлический расчёт при разработке проекта трубопровода направлен на определение диаметра трубы и падения напора потока носителя. Данный вид расчёта проводится с учетом характеристик конструкционного материала, используемого при изготовлении магистрали, вида и количества элементов, составляющих систему трубопроводов(прямые участки, соединения, переходы, отводы и т. д.), производительности,физических и химических свойств рабочей среды.

Многолетний практический опыт эксплуатации систем трубопроводов показал, что трубы, имеющие круглое сечение, обладают определенными преимуществами перед трубопроводами, имеющими поперечное сечение любой другой геометрической формы:

• минимальное соотношением периметра к площади сечения, т.е. при равной способности, обеспечивать расход носителя, затраты на изолирующие и защитные материалы при изготовлении труб с сечением в виде круга, будут минимальными;
• круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды сточки зрения гидродинамики, достигается минимальное трение носителя о стенки трубы;
• форма сечения в виде круга максимально устойчива к воздействию внешних и внутренних напряжений;
• процесс изготовления труб круглой формы относительно простой и доступный.

Подбор труб по диаметру и материалу проводится на основании заданных конструктивных требований к конкретному технологическому процессу. В настоящее время элементы трубопровода стандартизированы и унифицированы по диаметру. Определяющим параметром при выборе диаметра трубы является допустимое рабочее давление, при котором будет эксплуатироваться данный трубопровод.

Основными параметрами, характеризующими трубопровод являются:

• условный (номинальный) диаметр – D_N;
• давление номинальное – P_N;
• рабочее допустимое (избыточное) давление;
• материал трубопровода, линейное расширение, тепловое линейное расширение;
• физико-химические свойства рабочей среды;
• комплектация трубопроводной системы (отводы, соединения, элементы компенсации расширения и т.д.);
• изоляционные материалы трубопровода.

Условный диаметр (проход) трубопровода (D_N) – это условная  безразмерная величина, характеризующая проходную способность трубы, приблизительно равная ее внутреннему диаметру. Данный параметр учитывается при осуществлении подгонки сопутствующих изделий трубопровода (трубы, отводы, фитинги и др.).

Условный диаметр может иметь значения от 3 до 4000 и обозначается: DN 80.

Условный проход по числовому определению примерно соответствует реальному диаметру определенных отрезков трубопровода. Численно он выбран таким образом, что пропускная способность трубы повышается на 60-100% при переходе от предыдущего условного прохода к последующему.Номинальный диаметр выбирается по значению внутреннего диаметра трубопровода. Это то значение, которое наиболее близко к реальному диаметру непосредственно трубы.

Давление номинальное (PN) – это безразмерная величина, характеризующая максимальное давление рабочего носителя в трубе заданного диаметра, при котором осуществима длительная эксплуатация трубопровода при температуре 20°C.

Значения номинального давления были установлены на основании продолжительной практики и опыта эксплуатации: от 1 до 6300.

Номинальное давление для трубопровода с заданными характеристиками определяется по ближайшему к реально создаваемому в нем давлению. При этом,вся трубопроводная арматура для данной магистрали должна соответствовать тому же давлению. Расчет толщины стенок трубы проводится с учетом значения номинального давления.

Давление в автономных системах водоснабжения

В частном домостроении распространена организация автономного водоснабжения. Правила и нормы, предъявляемые к таким системам, не отличаются от норм, предъявляемых к строительству многоквартирных домов.

Вне зависимости от принципиальной схемы водоснабжения: самотечной, с применением или без гидроаккумулятора давление на вводе должно быть в диапазоне от 0,10 до 0,45 МПа. Иными словами, располагаемый напор на вводе должен быть не менее 10 метров.

Таким образом, индивидуальный застройщик может избежать многих проблем, связанных с недостаточным напором. Данные нормативы приведены для одноэтажного строения. На каждый дополнительный этаж минимальный располагаемый напор должен быть увеличен на 5 м.

Формула расчета минимального располагаемого напора водыИсточник Eurobion.info

Ввод холодной воды в котельную с последующий разводкой в дом и гараж.

Как увеличить давление воды

Существует множество причин, почему в системе водоснабжения не получается достичь хорошего давления. Среди них проблемы со скважиной, износ трубопроводов, скрытые неисправности оборудования и многое другое.

В случае с квартирой, повышение давления в системе холодного водоснабжения практически невозможно. За границей получило распространение решение с дополнительным повысительным насосом, но в России отсутствуют правовые предпосылки для его установки.

Внешний вид грамотно укомплектованного узла ввода воды частного домаИсточник Sovet-ingenera.com

В случае с индивидуальным домостроением вариантов решения проблемы может быть множество. В подавляющем большинстве случаев падение давления связано с неисправностью оборудования и износом («зарастанием») системы водоснабжения. Ориентировочно, место неисправности можно определить по показаниям манометра, установленного в непосредственной близости от гидроаккумулятора или насосной станции. Если его показания находятся в пределах нормы, то обслуживания требует внутренняя система водоснабжения дома. В случае низкого давления на вводе причиной может послужить:

Проблема со скважной: заиливание, истощение водоносного слоя, ошибки при бурении скважины.
Неисправность скважинного насоса: короткое замыкание, засорение и др.
Неисправность гидроаккумулятора: потеря герметичности эластичной резиновой груши, недостаточное количество воздуха и др.
Неисправности электрооборудования: короткое замыкание в цепи управления насосом, взрыв пускового конденсатора, неисправность реле давления и др.

Конкретная причина определяется путём тщательной диагностики всех элементов системы водоснабжения.

Права потребителя

Жители многоквартирных и частных домов, получающих холодную и горячую воду посредством централизованной системы, могут получить перерасчет платы за некачественно оказанную коммунальную услугу. «Некачественным» считается давление, отличающееся по значению на 25% и более от нормативного.

Замер давления производится специалистом водоснабжающей организации с помощью манометра, присоединенного к системе ХВС или ГВС посредством гибкого шлангаИсточник Stroidom-shop.ru

Учитывая широкие диапазоны нормативного давления: 0,03-0,6 МПа для ХВС и 0,03-0,45 МПа для ГВС, получение компенсации становится практически невозможным.

Кроме этого, для получения компенсации, должно быть соблюдены формальности:

• Замер должен производиться в присутствии всех заинтересованных сторон: жильца, а также представителей, ДУК/ЖЭК и водоснабжающей организации.
• Замер должен проводиться в период утреннего (7–9 часов) или вечернего (19–22 часов) пиков потребления воды. В большинстве случаев водоснабжающая организация отказывает в замерах в это время, так как оно зачастую является нерабочим. Замеры в иное время не имеют смысла, так как потребление воды минимально, а давление в ней практически наверняка будет соответствовать нормативу.

12 ошибок при вводе воды в дом.

Устройства для повышения давления

Как правило, недостаточное давление типично для городских квартир на последних этажах дома и для загородных домов в период лета, когда бывает нехватка воды. Как было сказано в начале статьи, при недостаточном напоре в квартире, необходимо найти причину возникновения проблемы. Например, если коммуникации давно не ремонтировались, то возможно засорение труб и снижение их пропускной способности. В таком случае эффективной будет только замена водопроводной системы.

Если проблемы с засорением не наблюдается, повысить напор возможно одним из трёх способов:

• Установить автономную систему для водоснабжения.
• Оборудовать насосную станцию, имеющую гидроаккумулятор.
• Поставить циркулярный насос, способный повышать давление и вытягивать больший объём воды.

Установка циркулярного насоса будет наиболее эффективным решением при недостаточном напоре. Главное условие — чтобы подача воды была бесперебойной. Если перебои всё же случаются, лучше оборудовать автономную систему или насосную станцию с гидроаккумулятором.

Устройство и принцип работы регулятора (редуктора) давления воды

Регулятор давления водоснабжения (РДВ) в современных условиях устанавливают либо при прокладке домашнего водопровода, если это строящийся частный или многоквартирный дом. Либо при ремонте, включающем в себя прокладку нового водопровода.

Работа РДВ сводится к тому, чтобы у пользователя из крана всегда текла вода с одинаковым напором. Обеспечивая при этом ровный поток воды, не заставляя испытывать дискомфорт, принимая душ.

Регуляторы давления изготавливаются из разных типов металла, и подразделяются по видам, которые будут описаны ниже.

Редуктор давления воды

Принцип действия редуктора сводится к следующему – принимая на себя беспорядочное давление из водопроводной системы. За счет установленного внутри механического датчика давления и регулировочного винта, ограничивающего подачу воды. Регулятор давления на выходе выдает то показание манометра, которое установил пользователь.

Помимо обычного манометра, РДВ можно дооборудовать фильтрами грубой и тонкой очистки. Это повысит долговечность прибора. А также установить воздушный подрывной клапан и дополнительный шаровой кран для прекращения подачи воды.

Как узнать давление воды ↑

Прежде, чем приступать к работе по проектированию системы нормализации давления в трубах горячего или холодного водоснабжения, необходимо знать текущие показатели.

Важно! При этом необходимо учитывать, что напор может изменяться с течением времени. Это явно видно в утренние и вечерние часы, когда водозабор в многоквартирных домах наиболее активен

Для выполнения этой задачи потребуются статистические данные, которые лучше всего получить следующим образом:

• составить график замеров. Лучше всего это делать 4 раза в день – утром, днем, вечером и ночью. Показания необходимо снимать в течение недели;
• определить минимальные и максимальные показатели напора;
• сравнить полученные результаты с приведенными выше нормативами.

Согласно полученных данных можно выбирать оптимальный способ регулирования давления в водопроводе.

Важно! Для точных замеров рекомендуется установить водяной манометр. Фото: водяной манометр

Фото: водяной манометр

Рекомендуется выбирать модели с показателями до 10 атмосфер. Так можно точно определить превышение давления.

Помимо этого способа есть и «народный метод». Для этого необходимо взять стандартную пластиковую литровую бутылку. В крышку установить трубку, которая устанавливается в гибкий шланг душа. Подробная инструкция по данному виду измерения давления показана в видео.

Как отрегулировать давление воды в системе водоснабжения

Согласно нормам, давление в системе водоснабжения частного дома и квартиры должно соответствовать от 2 кг/см2до 4кг/см2.

Этот показатель легко достигается с помощью редуктора. Вращая регулировочный винт, добейтесь чтобы стрелка манометра показывала нужное вам давление. В идеале, давление в домашней системе водопровода должно быть меньше входного (магистрального) на 1,5 кг/см2.

Более точной настройки давления в системе можно добиться установкой дополнительного манометра, который надо расположить на входе в систему домашнего водопровода. Разница в показаниях двух приборов даст возможность правильно настроить работу регулятора давления воды.

Как повысить давление воды в квартире

Самый простой и надежный способ повышения давления воды в квартире – поставить насосную станцию. Принцип работы насосной станции таков, что насос будет включаться тогда, когда давление в контуре квартиры будет меньше указанных значений.

Отвечает за включение насоса реле давления, у которого настраивается верхний порог выключения и нижний порог включения.

Для накопления воды используется бак емкостью в 25, 50 и 100 л, который выбирается потребителем индивидуально. Чем больше бак, тем реже будет включаться насосная станция, тем меньше будет шума в квартире.

Такое устройство будет получать воду с любым давлением, преобразовывать его и отдавать воду под нужды с уже повышенным давлением. Больше не будет проблем с газовой колонкой, которая постоянно не зажигается, не будет проблем с душем и краном на кухне, бак унитаза будет всегда полон.