Как посчитать расход воды по диаметру трубы и давлению

При прокладке водопроводных сетей в загородном доме или мини-гостинице обязательно учитывают проходимость труб. Она показывает максимальный объем жидкости, проходящей по магистральной сети за конкретный временной интервал. Это позволяет выяснить, сколько влаги будет утекать при открытых кранах, и сравнить полученное значение с предполагаемым водопотреблением жильцами дома. Проще всего проводить расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению, поскольку эти показатели выяснить несложно.

Необходимость расчета расхода воды по диаметру трубы и давлению

Проектируя большой загородный дом или гестхаус, требуется определить, сколько воды нужно будет его жильцам или постояльцам, и будет ли соответствовать пропускная способность водопровода этим расходам. Если снизится давление при значительном расходовании, это приведет к невозможности пользования санитарно-техническими приборами. При создании пожароопасной ситуации небольшое воспламенение трудно будет потушить. Поэтому расчет потребления воды и проходимости трубопровода в частном доме проводится еще перед началом возведения здания.

Расчетные показатели помогут подобрать трубы нужного сечения с подходящей толщиной стенок и определиться с материалом их изготовления. Также в соответствии с этими значениями подбирается технология установки магистрали.

Проще всего посчитать, сколько расходуется воды в час, день или месяц, если установлен счетчик. Если прибора учета нет, по нормативам один человек способен израсходовать ежесуточно следующий объем холодной воды:

  • готовка – 3 л;
  • использование стиральной машинки – примерно 4 л;
  • туалетные процедуры – 15 л;
  • утренний или вечерний душ – 30 л;
  • прием ванны – 200 л.

В частном доме с автономным водопроводом горячая вода создается путем нагревания холодной с помощью котлов или газовых колонок, поэтому потребление последней увеличивается. В сутки здесь на нужды одного человека может уйти 330 л воды. В месяц это число составит примерно 10230 л, в час – 13,75 л.

Подобные нормативы приблизительны. В них не учтены такие факторы, как обслуживание домашних животных, замена воды в аквариумах и бассейне, мытье автомобиля и полив посадок. Также нужно учитывать рабочий график жильцов и сезонность. Но средние показатели нужны, чтобы было от чего отталкиваться в расчетах.

Хозяевам частных предприятий также необходимо знать предполагаемые максимумы расхода. При отсутствии водосчетчиков коммунальщики насчитают объемы водопотребления в зависимости от пропускных возможностей труб. Если владельцу помещения эти показатели будут известны, он сможет контролировать подсчеты и не заплатит лишнего.

Факторы, влияющие на расчеты

Определение трубной проходимости и, соответственно, максимальное расходование воды, зависит от многих факторов:

  • Протяженность водопроводной магистрали. Чем больше длина, тем ниже скоростные возможности водного потока из-за действия силы трения.
  • Трубное сечение. Стенки узких трубопроводов дают повышенное сопротивление. Чем меньше внутренний диаметр, тем ниже соотношение скоростного значения водного потока к показателю площади поверхности на определенном участке, а значит, и проходимость будет хуже. В магистралях большого сечения жидкость течет быстрее.
  • Наличие поворотных участков. Сложная конфигурация трубопровода замедляет скорость водного потока в нем. То же самое касается фасонных элементов. Любые краны, переходники и муфты тормозят передвижение жидкости.

Немаловажно также учитывать материал трубных отрезков. От этого зависит как проходимость сети, так и продолжительность службы. Металлические водопроводы склонны деформироваться со временем под воздействием ржавчины, накапливать коррозийные и известковые отложения изнутри, что сильно снижает пропускную способность. Последнее характерно не только для стальных, но и для чугунных труб, хотя они меньше подвержены коррозии.

Сопротивляемость водяному потоку засоренной магистрали намного выше, чем нового трубопровода: показатели могут различаться в 200 раз. Особенно быстро засоряются трубы ГВС.

Полимерные магистрали сохраняют практически одинаковую проходимость на протяжении всего срока эксплуатации. Пластик не подвержен коррозии, не боится скоплений плесени и грибка, благодаря этому засоры в трубопроводе крайне редки.

Способы проведения расчетов

Чтобы определять водорасход магистрали, используют три расчетных способа:

  • Физический метод. Чтобы определить необходимое значение, применяются формулы. В них используются такие параметры, как трубный диаметр, водяное давление и скорость передвижения содержимого труб в системе.
  • Применение таблиц. Достаточно легкий метод, предполагающий подбор нужных показателей в таблице и выяснение на их основе необходимых данных.
  • Использование компьютерных программ. Во Всемирной сети таких вариантов довольно много. Выяснить можно пропускную способность и расход воды для трубопроводов, выполненных из различных материалов, просто введя требуемые известные данные.

Чтобы рассчитать расходные показатели перед постройкой загородного дома, проще всего использовать онлайн-калькуляторы. Введя значения давления и диаметра труб, вы получите цифру вероятного расхода. Она не будет идеально точной, зато такой способ не потребует никаких исчислений. Чтобы уточнить данные, сверьте программный расчет с табличными значениями.

Применение таблиц

Исключая калькуляторный подсчет, этот способ – самый простой. Подобных таблиц разработано несколько: можно подобрать ту, которая подходит в зависимости от известных данных. В СНиП 2.04.01-85 предлагается рассчитать расход воды по наружному сечению трубы. Для этого используется таблица максимального расхода воды, проходящей через трубу определенного внешнего диаметра:

Обхват трубы (мм) Расход воды
В л/мин В куб/час
20 15 0,9
25 30 1,8
32 50 3
40 80 4,8
50 120 7,2
63 190 11,4

Это самая простая таблица расчета, в ней нужно знать только охват трубы. Чтобы уточнить данные, можно ввести дополнительные показатели – толщину стен и внутренний диаметр. Подобные таблицы несложно найти в интернете для трубопроводов из различных материалов.

При исчислении расходных максимумов в водопроводной магистрали учитывают не только диаметральный показатель, но и напор потока.

Еще одна таблица позволяет выявить максимум расхода воды, опираясь на вышеупомянутые значения:

Расход Пропускная способность
Сечение трубы (мм) 15 20 25 32 40 50 65 80 100
Па/м Мбар/м Меньше 0,15 м/с 0,15 м/с 0,3 м/с
90 0,9 173 403 745 1627 2488 4716 9612 14940 30240
92,5 0,925 176 407 756 1652 2524 4788 9756 15156 30672
95 0,95 176 414 767 1678 2560 4860 9900 15372 31104
97,5 0,975 180 421 778 1699 2596 4932 10044 15552 31500
100 1000 184 425 788 1724 2632 5004 10152 15768 31932
120 1200 202 472 871 1897 2898 5508 11196 17352 35100
140 1400 220 511 943 2059 3143 5976 12132 18792 38160
160 1600 234 547 1015 2210 3373 6408 12996 20160 40680
180 1800 252 583 1080 2354 3589 6804 13824 21420 43200
200 2000 266 619 1151 2488 3780 7200 14580 22644 45720
220 2200 281 652 1202 2617 3996 7560 15336 23760 47880
240 2400 288 680 1256 2740 4176 7920 16056 24876 50400
260 2600 306 713 1310 2855 4356 8244 16740 25920 52200
280 2800 317 742 1364 2970 4356 8568 17338 26928 54360
300 3000 331 767 1415 3078 4680 8892 18000 27900 56160

Среднее значение давления варьируется от 1,5 до 4 бар. Применение дополнительных напорных устройств повлияет на потоковую скорость. При расчете расходного максимума при протекании жидкости через трубу учитывается не только число кранов, но и количество других потребителей.

Использование формул

Для расчета водного расхода на основе сечения труб и давления в их стенках используется несколько уравнений. Самая несложная формула: q = π×d²/4 ×V.

  • q – расходный показатель жидкости в литрах;
  • d – трубный диаметр в сантиметрах;
  • V – скорость движения водного потока.

В домашних магистралях, запитываемых от водонапорной башни без подключения насосных устройств, ее значение будет 0,7 – 1,9 м/с. Если подсоединяется любое напорное оборудование, то в технической документации есть данные о коэффициенте создаваемого напора и скоростном показателе перемещаемой жидкости

При расчете возможного расхода жидкости необходимо учитывать и возможный перепад давления. Чтобы рассчитать этот показатель, за основу берется стандартное уравнение Δp = (λL/d) ρw²/2.

  • L – длина трубы;
  • d – ее диаметр;
  • ρ – плотность воды;
  • w – быстрота водного потока;
  • λ – коэффициент трения.

Последний выявляется в зависимости от скорости и сечения магистрали по таблицам.

Далее, зная показатели потенциального расхода и потери напора, можно с помощью таблиц и графиков выявить точное значение расходных показателей жидкости в конкретных трубах, или использовать калькуляторы расчета, что проще. При желании можно даже вычислить водорасход в литрах за одну конкретную процедуру в определенном доме.

Зная показатели максимального расхода воды в определенном трубопроводе, можно составить правильный проект положения магистральной сети с учетом всех подключенных водопотебителей. Также понимание конкретных цифр позволит экономить воду и электроэнергию при подключении напорных устройств. При правильном выборе значений не окажется повода для беспокойства из-за того, что при открытии крана на кухне вода в душевой превратится в тоненькую струйку из-за понижения напора.