Калькулятор расчета давления воды в водопроводе

Таблица 2

Пропускная способность трубы	Диаметр и длина трубопровода
Пропускная способность, л/мин	Диаметр трубы	Диаметр трубы	Длина водопровода, метры
75	38	32	Больше 30
50	32	25
30	25	20	Меньше 10

Здесь приведены параметры лишь наиболее часто используемой трубной продукции.

Единицы

Для начала узнаем, какие конкретно единицы измерения давления воды в водопроводе употребляются на данный момент.

Атмосфера

Эта единица соответствует атмосферному давлению на уровне моря. Тут, но, имеется маленькая тонкость: речь заходит об избыточном давлении довольно атмосферного. Его значение в водопроводе в 0,2 атмосферы, продемонстрированное манометром, соответствует полному значению в 1,2 атмосферы.

Устаревшая единица измерения, заимствованная из употреблявшейся до СИ системы измерений СГС. О ней достаточно знать, что бар примерно (с точностью около 2%) равен атмосфере. Частенько манометр для измерения давления воды в водопроводе имеет две шкалы — в барах и мегапаскалях.

Мегапаскаль

Паскаль соответствует одному ньютону на квадратный метр поверхности. Потому, что масса в один килограмм давит на основание с силой в 9,8 ньютонов, 1 мегапаскаль приблизительно соответствует 9,8 кгс/см2. Время от времени это значение округляют до 10.

Напор

Под понятием напора, измеряемого в метрах, понимается высота водяного столба, соответствующая определенному избыточному давлению. Как определить напор при известных показаниях манометра в кгс/см2? Достаточно их на 10: одна избыточная атмосфера способно поднять водяной столб на 10 метров.

Расход воды через трубу при нужном давлении

Основная задача расчёта объёма потребления воды в трубе по её сечению (диаметру) – это подобрать трубы так, чтобы водорасход не был слишком большой, а напор оставался хороший. При этом необходимо учесть:

• диаметры (ДУ внутреннего сечения),
• потери напора на рассчитываемом участке,
• скорость гидропотока,
• максимальное давление,
• влияние поворотов и затворов в системе,
• материал (характеристики стенок трубопровода) и длину и т.д..

Подбор диаметра трубы по расходу воды с помощью таблицы считается более простым, но менее точным способом, чем измерение и расчёт по давлению, скорости воды и прочим параметрам в трубопроводе, сделанный по месту.

Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам

Для определения расчётного максимального расхода воды через трубу приводится таблица для 9 самых распространённых диаметров при различных показателях давления.

Среднее значение давления в большинстве стояках находится в интервале 1,5-2,5 атмосфер. Существующая зависимость от количества этажей (особенно заметная в высотных домах) регулируется путём разделения системы водообеспечения на несколько сегментов. Водонагнетение с помощью насосов влияет и на изменение скорости гидропотока. Кроме того, при обращении к таблицам в расчёте водопотребления учитывают не только число кранов, но и количество водонагревателей, ванн и др. источников.

Изменение характеристик проходимости крана с помощью регуляторов водорасхода, экономителей, аналогичных WaterSave ( http://water-save.com/ ), в таблицах не фиксируются и при расчёте расхода воды на (по) трубе, как правило, не учитываются.

Способы вычисления зависимостей водорасхода и диаметра трубопровода

С помощью нижеприведённых формул можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода воды.

В данной формуле водорасхода:

• под q принимается расход в л/с,
• V – определяет скорость гидропотока в м/с,
• d – внутреннее сечение (диаметр в см).

Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость, или, зная расход и скорость – определить диаметр. В случае наличия дополнительного нагнетателя (например, в высотных зданиях), создаваемое им давление и скорость гидропотока указываются в паспорте прибора. Без дополнительного нагнетания скорость потока чаще всего варьируется в интервале 0,8-1,5 м/сек.

Для более точных вычислений принимают во внимание потери напора, используя формулу Дарси:

Для вычисления необходимо дополнительно установить:

• длину трубопровода (L),
• коэффициент потерь, который зависит от шероховатостей стенок трубопровода, турбулентности, кривизны и участков с запорной арматурой (λ),
• вязкость жидкости (ρ).

Зависимость между значением D трубопровода, скоростью гидропотока (V) и водорасходом (q) с учётом угла уклона (i) можно выразить в таблице, где две известные величины соединяются прямой линией, а значение искомой величины будет видно на пересечении шкалы и прямой.

Для технического обоснования также строят графики зависимости эксплуатационных и капитальных затрат с определением оптимального значения D, которое устанавливается в точке пересечения кривых эксплуатационных и капитальных затрат.

Расчёт расхода воды через трубу с учётом падения давления можно проводить с помощью онлайн-калькуляторов. Для гидравлического расчёта, как и в формуле, нужно учесть коэффициент потерь, что предполагает выбор:

способа расчёта сопротивления, материала и вида трубопроводных систем (сталь, чугун, асбоценмент, железобетон, пластмасса), где принимается во внимание, что, например, пластиковые поверхности менее шероховатые, чем стальные, и не подвергаются коррозии, внутреннего диаметры, длины участка, падения напора на каждый метр трубопровода. В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:

В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:

• новые или не новые с битумным покрытием или без внутреннего защитного покрытия,
• с внешним пластиковым или полимерцементным покрытием,
• с внешним цементно-песчаным покрытием, нанесённым разными методами и др.

Нюансы при выборе диаметра труб системы отопления

Описание диаметров труб

При выборе диаметра труб отопления принято ориентироваться на следующие характеристики:

1. внутренний диаметр – главный параметр, определяющий размер изделий;
2. вешний диаметр – в зависимости от этого показателя происходит классификация труб:

• малый диаметр – от 5 до 102 мм;
• средний – от 102 до 406 мм;
• большой – более 406 мм.

1. условный диаметр – значение диаметра, округленное до целых чисел и выражающееся в дюймах (например, 1″, 2″и т. д.), иногда в долях дюйма (например, 3/4″).

Увеличенный или малый диаметр

Если вас интересует, как рассчитать диаметр трубы отопления, обратите внимание на наши рекомендации. Наружное и внутреннее сечение трубы будут отличаться на величину, равную толщине стенки этой трубы. Причем толщина разнится в зависимости от материала изготовления изделий

Причем толщина разнится в зависимости от материала изготовления изделий.

График зависимости теплового потока от наружного диаметра трубы отопления

Профессионалы полагают, что при монтаже принудительной системы отопления диаметр труб должен быть как можно более малым. И это неспроста:

1. чем меньше диаметр пластиковых труб для системы отопления, тем меньшее количество теплоносителя нужно нагревать (экономия времени на нагрев и денег на энергоносители);
2. с уменьшением сечения труб замедляется скорость движения воды в системе;
3. трубы малого диаметра проще монтировать;
4. трубопроводы из труб небольших диаметров являются экономически более выгодными.

Однако это не означает, что нужно вопреки проекту отопительной системы приобретать трубы диаметром меньшим, чем получился у при расчете. Если трубы будут чересчур малы, это сделает работу системы шумной и малоэффективной.

Существуют конкретные значения, описывающие идеальную скорость движения теплоносителя в системе отопления – это интервал от 0,3 до 0,7 м/с. Советуем равняться именно на них.

Предварительные соображения

• Средняя скорость движения воды в трубопроводах – 2 м/с. Учитывая этот показатель и длину водопроводных коммуникаций, можно подобрать диаметр подводящих труб:
• при длине менее 10 м – 20 мм; при длине меньше 30 м – 25 мм; при длине большей 30 м – 32 мм. Для стояка диаметр должен быть не менее 20-25 мм. Для внутридомовой водопроводной трубы – 10-15 мм.
• Опытным путем установлено, что нормальным потоком из обычного смесителя считается тот, который выдает примерно 0.25 литра в секунду (расход).
• Напор на выходе из крана для обеспечения нормальной работы бытовых потребителей воды должен быть не менее 0.3 атмосфер(~0.3 бар,т.е. 3 метра водяного столба)
• Напор в водопроводных трубах многоквартирных домов («давление на входе») может колебаться от 1 до 6 атмосфер.
• Таким образом, целью расчёта является подбор такого диаметра(Dy) внутридомовых труб, который бы обеспечивал на выходе расход не менее 0.25 л/сек и давление не менее 0.3 атмосфер.
• Поэтому расчёт надо производить несколько раз, варьируя Dy и давление в системе при одина — ковой длине трубопровода.

Смонтировать трубопровод без ошибок не означает просто собрать все детали в единую сеть. Нужно, прежде всего, подобрать диаметр трубы по расходу воды, обеспечивающий потребность сантехнического оборудования, удовлетворение санитарных норм потребления проживающих в доме людей и потребление жидкости бытовыми машинами. Поэтому давление внутри сети и пропускные возможности водопровода являются основными характеристиками, которые нужно установить до закупок материалов.

Напор

Начнем с нескольких неспециализированных замечаний:

• Обычное давление в магистрали холодного водоснабжения образовывает от 2 до 4 атмосфер (кгс/см2). Оно зависит от расстояния до ближайшей насосной станции либо водонапорной башни, от рельефа местности, состояния магистрали, типа запорной арматуры на магистральном водопроводе и последовательности других факторов.
• Полный минимум напора, который разрешает работать всем современным сантехническим устройствам и применяющей воду бытовой технике – 3 метра. Инструкция к проточным водонагревателям Атмор, например, прямо говорит, что нижний порог срабатывания включающего нагрев датчика давления равен 0,3 кгс/см2.

На практике на концевом сантехническом приборе лучше иметь минимальный напор в пять метров. Маленький запас компенсирует неучтенные утраты в подводках, запорной арматуре и самом приборе.

Нам необходимо вычислить падение напора в трубопроводе известной протяженности и диаметра. В случае если разность напора, соответствующего давлению в магистрали, и падения напора в водопроводе больше 5 метров – наша система водоснабжения будет функционировать без нареканий. В случае если меньше – необходимо или увеличивать диаметр трубы, или размыкать ее подкачкой (цена которой, к слову, очевидно превысит рост затрат на трубы из-за повышения их диаметра на один ход).

Замеры

Прибор для измерения давления воды в водопроводе, как мы знаем, именуется манометром. Цена наиболее доступных манометров начинается приблизительно от 150-200 рублей; но, цифровые устройства смогут обходиться в единицы а также десятки тысяч.

Метод измерения интересующего нас параметра своими руками несложен донельзя:

1. Подмотанный льном либо другим герметизирующим материалом прибор вкручивается в контрольный вентиль.
2. Вентиль раскрывается, по окончании чего снимается замер.

Контрольные вентиля для снятия замеров постоянно присутствуют в элеваторном узле (подача, обратка и смесь по окончании элеватора) и в водомере (в большинстве случаев, до и по окончании счетчика). При необходимости снять замер в произвольной точке системы водоснабжения это несложно сделать, вкрутив манометр вместо заглушки в один из стояков и запустив его.

Как неизменно, имеется последовательность тонкостей.

• Дабы составить детальную картину работы водопровода, измерения необходимо проводить в пик водоразбора, приходящийся на вечерние часы.
• Неизменно подключенный к водопроводу прибор частенько «залипает»: стрелка застревает в одном положении. Дабы этого не случилось, вместо контрольного вентиля ставится трехходовой кран с дренажным отверстием, разрешающий скинуть воду из его корпуса по окончании замера.

Латунная трубная резьба неизменно снимаемого прибора быстро изнашивается. Решить проблему окажет помощь несложная инструкция: снабдите манометр металлическим удлинителем.

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:

• манометр до 6 атмосфер;
• резьбовой удлинитель;
• переходник (при необходимости);
• фумлента;
• разводной ключ.

Порядок работ:

1. К манометру присоединяют резьбовой удлинитель, на который крепят переходник (при необходимости). Для точности производимых измерений с помощью фумленты достигают герметичности соединений.
2. От с шланга душа отсоединяют лейку и прикручивают подготовленный ранее манометр, — соединение герметизируют фумлентой.
3. Полностью открывают кран-буксу душа и снимают показания с манометра.

Справка. Во время испытаний, для точности снятия показаний, нельзя использовать другие сантехнические приборы: стиральную машину, раковину, унитаз и т.д.

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.

Понадобится:

• трехлитровая банка;
• секундомер.

Порядок проведения измерений:

1. 3-литровую емкость подставляют под предварительно открытый на полную мощность кран.
2. Одновременно с этим засекают время на секундомере и фиксируют: за сколько наполнится емкость.
3. Полученное время сверяют с табличными данными и устанавливают давление.

Таблица: зависимость давления от расхода воды:

В видео наглядно показано, как можно измерить давление воды самостоятельно:

Подключение насосной станции

Насос или насосная станция устанавливаются в кессоне над скважиной, подвале либо подсобной пристройке рядом с колодцем. Это оборудование чувствительно к сильным морозам, поэтому должно находиться в утепленном, а еще лучше в обогреваемом месте.

В противном случае есть риск, что вода внутри него и расположенных рядом трубах просто замерзнет. Возможен также вариант с установкой погружного насоса прямо в скважину.

Однако для реле давления и иной автоматики все равно потребуется какое-то утепленное пространство в скважном оголовке или помещении в доме, чтобы они работали правильным образом

Принципиальная схема подключения насосной станции

Необходимые данные для ввода

Изначально требуется указать, сколько метров составляет расстояние непосредственно от самой станции до динамического уровня жидкости в источнике, расположенном на территории участка. Обычно после рытья колодца или бурения скважины хозяину становится известна глубина. К ней остается прибавить высоту, на которой находится насосная станция.

Однако это не единственный параметр, который следует ввести. Некоторое сопротивление имеется и в горизонтальных трубопроводах, ведущих от источника прямо к месту расположения устройства. Сила трения будет зависеть также от диаметра используемых элементов и материала изготовления. Трубы сечением более 1 дюйма обладают низким сопротивлением, поэтому исключаются из основных вычислений.

Перечисленные зависимости были взяты в расчет при создании данного калькулятора. При получении значения, превышающего параметры приобретаемых моделей, стоит задуматься о технических способах решения проблемы. К примеру, можно расположить станцию в непосредственной близости к источнику, применяя при этом трубы из пластика с большим сечением.

Основное оборудование находится в подвальном помещении

При необходимости организовать место для насосной станции можно в кессоне, устроенном под землей. Такой вариант размещения оборудования считается наиболее удачным, так как позволяет обеспечить подъем воды с максимальной глубины. Однако при слишком большом расстоянии до рабочей среды все же лучше использовать погружные насосы, которые в связке с гидроаккумулятором облегчают жизнь потребителям. В каждом конкретном случае все будет зависеть от глубины колодца или скважины.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Расчет расхода воды по диаметру и другим параметрам

Получение расчетных данных расхода воды позволяет определиться:

• с подбором труб нужного диаметра, который увязывается с предполагаемой пропускной способностью;
• с толщиной их стенок, связанной с предполагаемым внутренним давлением;
• с материалами, которые будут использованы при прокладке трубопровода;
• с технологией монтажа магистрали.

Расчет потребления воды позволяет правильно выбрать тип труб и их диаметр

Рассчитать объем потребляемой воды возможно по несложной формуле:

q= π×d2/4 ×V

В приведенной формуле использованы параметры: d – внутреннего диаметра трубы; V – скорости течения водного потока; q – величина расхода воды.

В безнапорной системе, где вода движется самотеком от водонапорной башни, скорость водного потока находится в пределах от 0,7 м/с до 1,9 м/с (в системе городского водопровода водный поток обычно перемещается со скоростью полтора метра в секунду). При использовании внешнего источника для нагнетания придаваемую им скорость определяют по паспортным данным нагнетателя.

Приведенная формула включает три параметра и позволяет, зная два из них, определить третий.

Как измеряют давление

Предельное значение в водопроводном манометре — 6-7 бар

Для измерения в системе водоснабжения используется манометр. Его устанавливают рядом с водосчетчиком в точке ввода водопроводной трубы в здание. Также встроенным устройством оснащаются обогревательные котлы. Манометр позволяет самостоятельно провести измерения фактических значений и сравнение их с теми, что соответствуют технологическим нормативам и ГОСТам.

Следить за показателями этого прибора требуется регулярно. Ведь при низких значениях водная струя на водопотребителях будет крайне слабой.

Превышение нормативов представляет опасность для сантехнических и бытовых приборов. Водопроводный манометр оснащен измерительной шкалой с максимумом в семь атмосфер: при повышении напора больше этого показателя в сети образуются крупные неполадки. На участках сочленения трубных отрезков возникают протечки, чувствительные элементы ломаются.

Для чего нужны расчеты параметров труб

В современном строительстве используются не только стальные или оцинкованные трубы. Выбор уже довольно широк — ПВХ, полиэтилен (ПНД и ПВД), полипропилен, металлопластк, гофрированная нержавейка. Они хороши тем, что имеют не такую большую массу, как стальные аналоги. Тем не менее, при транспортировке полимерных изделий в больших объемах знать их массу желательно — чтобы понять, какая машина нужна. Вес металлических труб еще важнее — доставку считают по тоннажу. Так что этот параметр желательно контролировать.

Знать площадь наружной поверхности трубы надо для закупки краски и теплоизоляционных материалов. Красят только стальные изделия, ведь они подвержены коррозии в отличие от полимерных. Вот и приходится защищать поверхность от воздействия агрессивных сред. Используют их чаще для строительства , каркасов для хозпостроек ( , сараев, ), так что условия эксплуатации — тяжелы, защита необходима, потому все каркасы требуют окраски. Вот тут и потребуется площадь окрашиваемой поверхности — наружная площадь трубы.

При сооружении системы водоснабжения частного дома или дачи, трубы прокладывают от источника воды ( или скважины) до дома — под землей. И все равно, чтобы они не замерзли, требуется утепление. Рассчитать количество утеплителя можно зная площадь наружной поверхности трубопровода. Только в этом случае надо брать материал с солидным запасом — стыки должны перекрываться с солидным запасом.

Сечение трубы необходимо для определения пропускной способности — сможет ли данное изделие провести требуемое количество жидкости или газа. Этот же параметр часто нужен при выборе диаметра труб для отопления и водопровода, расчета производительности насоса и т.д.

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.

Важно. При уменьшении сечения трубы, увеличивается скорость течения воды, но уменьшается ее давление

Поэтому при хронически низком напоре в квартире следует рассмотреть возможность увеличения диаметра внутреннего трубопровода.

Как узнать показатель давления?

Определить показатели в системе можно как с помощью манометра, так и без использования прибора.

При помощи манометра

Существуют два варианта измерения напора в водопроводе. Первый вариант – постоянный контроль. Он предполагает стационарную установку манометра во вводном узле. Для этого устанавливают манометры на трубах горячего и холодного водоснабжения.

Еще один важный момент – манометры подключают после грубого очистного фильтра. Если владелец жилья хочет поставить еще фильтры тонкой очистки, то стоит поискать устройства, уже оснащенные манометрами. И еще – эти приборы устанавливают перед счетчиками расхода.

Второй вариант – это периодический контроль. Для этого нужно:

1. Приобрести необходимое оборудование. В данном случае — это бытовой манометр, насадка на кран (с одной из сторон она должна быть оснащена штуцером), подходящий по диаметру резиновый шланг.
2. Насадка устанавливается на кран, шланг подсоединяется к штуцеру одним концом, а второй должен быть подключен к входному отверстию измерительного прибора.
3. Все соединения, имеющиеся в этой схеме, нужно надежно затянуть с помощью хомутов, чтобы не было прорыва под сильным напором.
4. Открывают кран на максимум, чтобы измерить напор, и фиксируют полученный показатель.

Можно ограничиться упрощенной схемой. Для этого надо снять лейку с душевой смесителя и подключить к шлангу манометр.

Без манометра

Справиться с измерением можно и без манометра. Для этого понадобиться только шланг из прозрачного ПВХ.

Алгоритм такой:

• Шланг с одной стороны подключают к интересующей владельца точке водоразбора и фиксируют так, чтобы он был направлен вертикально.
• Открывают кран, и шланг начинают заполнять водой, пока она не достигнет уровня, соответствующего нижней точке крана. Одновременно верхнее отверстие герметично закрывают.
• Водопроводный кран открывают на максимум.
• Измеряют высоту водяного столба от уровня, установленного как нулевой до начала воздушной пробки. Высоту пробки тоже нужно измерить.

Складывают высоту столба с высотой пробки и делят на высоту пробки. Полученное значение нужно умножить на атмосферное давление, но оно в данном случае принимается равным 1 атм.

Подробная статья об измерении давления без прибора здесь.