Диаметр стояка отопления: Какие трубы лучше выбрать для отопления в квартире

Какие трубы лучше выбрать для отопления в квартире

Автор статьи

Вероника Фортус

Эксперт по строительным материалам

В этой статье мы рассматриваем, какие трубы используются для отопления в квартире сегодня, и разберём каждый тип по недостаткам и достоинствам.

При выборе труб учтите, какой теплоноситель используется в системе, его химический состав, температуру и давление. Кроме того, важно понимать, скрытым или открытым будет трубопровод и насколько материал труб будет совместим с другими элементами.

Трубы из стали и меди по-прежнему популярны, пожалуй, лучшим вариантом для квартиры будут трубы из полипропилена. Они устойчивы к коррозии и агрессивной среде, они инертны — не влияют на состав теплоносителя, у них низкая теплопроводность. Кроме того, такой трубопровод легко собрать и обойдется он относительно дешево.

Для системы отопления требуются армированные трубы с маркировкой PN25. Маркировка указывает на величину давления, которые выдерживают трубы. В приведенном примере это 25,5 кг на кв. сантиметр.

Композитный слой — чаще это размещенная между слоями полимера, цельная или перфорированная алюминиевая фольга, снижает проницаемость пластика для кислорода и не позволяет ему расширяться под воздействием высокой температуры.

Еще один вариант — это армирование пластиковой трубы стекловолокном.

Диаметр труб для отопления

В большинстве случаев для разводки отопления по квартире используются трубы, наружный диаметр которых составляет 32, 25 и 20 мм. Подробнее об однотрубной и двухтрубной системах отопления:

• 
  При однотрубной системе для вертикальных стояков используются трубы с диаметром 32 или 25 мм, для подводки к батареям — 20 мм
• 
  В двухтрубных горизонтальных системах учитывается уже протяженность линий и количество подключаемых потребителей.

Например, труба 32 мм применяется, когда длина участка превышает 30 м или от него питается 8 и более радиаторов. Труба с диаметром 25 мм применяется при сопоставимой длине участка, но с меньшим количество подключенных приборов. 20-ти миллиметровая труба используется, если участок менее 10 м и питает отдельные радиаторы.

Тонкости прокладки

В домах советской постройки вертикальные стояки однотрубной системы не маскировались, сооружались снаружи вдоль стен. Сейчас трубы предпочитают скрывать в стенах или полу.

Трубы прокладываются либо параллельно стенам, либо перпендикулярно, повороты выполняются только под прямым углом.

Понятно, что для горизонтальной двухтрубной системы оптимальным вариантом будет прокладка труб в полу с подводкой к радиатору из стены — подключение из стены для радиатора предпочтительнее.

Трубопровод можно разводить и до заливки стяжки, и после нее, нарезав отдельные штробы в покрытии для труб подачи и «обратки». Расстояние между штробами должно составлять 100-200 мм — так трубы будут меньше нагреваться друг от друга, и монтировать будет удобнее.

Поскольку при нагревании полимерные трубы расширяются, при укладке в стяжку позаботьтесь об изоляции труб в рукав из вспененного полиэтилена, а фитинги обложите минеральной ватой или иным мягким материалом. Размер штробы также должен позволять свободно уложить в нее трубу, обернутую в слой теплоизолирующего материала, с небольшим допуском на температурное расширение.

Если проложить по дну штробы утеплитель с отражающим слоем, больше теплового излучения направляется вверх — в помещение, и возникает эффект своеобразного «теплого пола».

По той же причине трубопровод отопления не фиксируется на жесткие крепежи — применять следует пластиковые хомуты или скобы. Жесткая фиксация нужна только в местах выхода труб из стен или радиаторных ниш.

В однотрубной вертикальной системе нет протяженных горизонтальных участков, поэтому трубопровод скрывают либо под каркасом гипсокартона, либо в штробах стены. Однако, если трубопровод идет в наружной стене, трубы нуждаются в обязательном утеплении.

Прокладывая отопление в полу или стенах, обязательно составьте подробную схему — пригодится на случай поломки или следующего ремонта. Чтобы в дальнейшем случайно не повредить трубопровод, дополните схему фотографиями трубопровода, «привязанного» к ориентирам в виде стен или иных конструкций с помощью полотна рулетки.

Подготовка к сборке трубопровода

Перед работой изучите инструкцию к сварочному аппарату, а также ознакомьтесь с рекомендациями производителя труб и фитингов. И, конечно, желательно потренироваться в пайке полипропилена.

Рассмотрите план-схему и подготовленные штробы. Изобразите схематически рядом с ними фитинги, которые могут понадобится. Это позволит подсчитать количество нужных деталей, и изготовить заранее крупные фрагменты трубопровода.

Перед сборкой стоит произвести примерку: приложить фитинги к трубам и карандашом или маркером поставить риски. На фитинге риску ставят возле стыка, на трубе — на расстоянии 17-20 мм от края. Это поможет при сборке расположить фитинги в одном положении

Разрежьте трубы специальными ножницами на отрезки необходимой длины. Не забудьте с обоих концов оставить допуски: в фитинги входит около 15 мм трубы. Проследите, чтобы разогреваемые поверхности труб и фитингов были чистыми и сухими — это залог прочности соединения.

Армированную алюминием трубу («стаби») для соединения с фитингами зачищают вручную, удаляя специальным инструментом слой фольги, расположенный близко к поверхности. Трубы, армированные стекловолокном, в предварительной зачистке не нуждаются.

Сборка трубопровода

Не всегда трубопровод собирается по одному элементу в одном направлении. Иногда удобнее собрать несколько фрагментов, а уже потом соединять их. Однако последний этап сборки должен проводиться в месте, где есть доступ для паяльника и достаточный свободный ход трубы. Чаще всего это участок между стеной и батареей. Так что самым удобным будет монтаж труб от стояков к навешенным и запакованным радиаторам.

Полипропиленовые трубы соединяются между собой термической сваркой с применением фитингов — колен, редукторов, муфт и т. п. Для сварки используется ручной паяльник с набором насадок, которым одновременно расплавляют и трубы, и фитинги.

Настройте сварочный аппарат на температуру, рекомендуемую производителем полипропиленового трубопровода (250-300 °C), и полностью прогрейте его, проконтролировав прогрев по индикатору.

Вставьте в муфтовую часть насадки отрезок трубы, а на насадку-дорн — наденьте до упора фитинг. Выдержите время в соответствии с таблицей ниже: если пластик недостаточно разогрет— не получится надежного соединения, если перегрет — поверхность стыка может деформироваться вплоть до закупорки трубы.

Диаметр трубы	Время плавления
20 мм	4-5 секунд
25 мм	7-8 секунд
32 мм	10-12 секунд
Если температура воздуха в помещении ниже +5 градусов по Цельсию, время плавления увеличивается примерно вполовину.

Спаивать между собой лучше трубы и фитинги одного производителя. В противном случае может оказаться, что для плавки разных деталей потребуется разное время.

Дождитесь, пока поверхности пластиковых деталей расплавятся, снимите их с насадок и вставьте трубу в фитинг. Затем на несколько секунд зафиксируйте детали в нужном положении, стараясь при этом не слишком сильно на них давить и не прокручивать. Когда детали полностью остынут, они уже будут представлять собой одно целое, после чего можно продолжать пайку рядом с недавним соединением.

Проследите, чтобы на насадке не было посторонних частиц или остатков расплавленного материала, протирайте ее чистой тряпкой. Если пластик липнет к насадке — значит, ее покрытие пришло в негодность, и насадку надо менять.
Сварочные работы желательно вести в перчатках — чтобы избежать ожогов.

Проверка работоспособности системы

После того, как система отопления смонтирована, обязательно нужно проверить ее на прочность и качество соединения. Гидростатическое испытание системы проводится под давлением, примерно в полтора раза превышающим расчетное, но не превышающее предельно допустимое для использованных в системе отопительных приборов.

Воду подают в систему снизу вверх. В двухтрубной горизонтальной системе сначала открывают «обратку», вытесняя воздух из радиаторов и сбрасывая его при помощи кранов Маевского.

Затем нужно поднять давление в системе с помощью опрессовочного насоса и отследить показания манометра — нет ли падения давления. Сварные и резьбовые соединения на наличие течи проверяют визуально. Если давление не падает и течь не определяется, значит, система собрана качественно, трубопровод можно маскировать.

Как выбрать материалы вместе с UGOL

Вы можете выбрать нужную систему отопления в каталоге:

Масляные радиаторы

от 2 241 ₽/шт.

Водонагреватели

от 1 879 ₽/шт.

Полотенцесушители

от 860 ₽/шт.

Радиаторы водяного отопления

от 640 ₽/шт.

В каталоге материалов онлайн-сервиса UGOL собраны товары для интерьера, дома и ремонта из всех магазинов.

1. Цены на товар можно сравнить по разным магазинам прямо на странице товара. Лучшее предложение — справа от изображения товара, ниже размещен полный перечень магазинов, где можно приобрести этот товар, с указанием цен и условий доставки. Так что определиться с выбором можно онлайн, без беготни по магазинам.
2. В 3D-редакторе можно рассмотреть в деталях, как понравившиеся материалы или мебель будут выглядеть в вашей квартире. Кроме того, онлайн-сервис UGOL рассчитает расходы на ремонт и напомнит о забытых, но необходимых для ремонта инструментах и фурнитуре.
3. Выбранные товары можно заказать через единую корзину каталога UGOL, в каком бы магазине они ни продавались. Это поможет ничего не забыть и спланировать доставку.

Диаметр труб для отопления. Какой и как выбрать по таблицам

Как правильно подобрать трубы для отопления? Этот вопрос волнует каждого застройщика, поскольку ошибка может нарушить работу всей системы, сделать ее неэффективной и некомфортной.

При заниженном диаметре:

• Трубы испытывают повышенные нагрузки и сокращается срок их службы. О 50-и годах, как заявляют производители, речь даже не идет.

• В пиковые периоды при заниженном диаметре трубы может быть не обеспечена подача тепла в нужном количестве и в помещении будет некомфортная температура.

Но и ставить трубы на отопление с большим запасом тоже смысла нет:

• Это ненужный перерасход денежных средств, снижается инвестиционная эффективность замены труб и оборудования системы отопления.

• Из-за маленькой скорости потока теплоносителя в трубах могут образовываться отложения, что ведет к уменьшению их пропускной способности.

• Снижается эффективность из-за большего объема системы отопления. Она приобретает повышенную инерционность.

• Возможно постоянное завоздушивание, что ведет в повышенному износу радиаторов отопления, теплообменника котла и других компонентов

По сути, при правильно выбранном диаметре труб отопления теплоноситель перемещается по трубопроводам в нужном количестве и определенном диапазоне скоростей. Таким образом при выборе диаметра труб для системы радиаторного отопления с принудительной циркуляцией необходимо отталкиваться от двух значений:

• тепловая мощность отопительного контура

• скорость потока теплоносителя в трубопроводе

Усредненно показатель тепловой мощности часто принимают 100 Вт/м. кв., хотя правильнее заказать профессиональный расчет. Теплопотери, которые напрямую определяют тепловую мощность, зависят от многих факторов: утепление дома, тип окон и дверей с ручками http://www.mirar-group.ru, климата в регионе и других. Скорость потока зависит от расхода теплоносителя и указывается производителями труб в специальных таблицах.

Расчет диаметра труб отопления по таблице

Дабы упростить «жизнь» начинающим застройщикам, специалистами уже составлены специальные таблицы по которым можно подобрать нужный диаметр при ΔТ=20 град.С (разница температур между подачей и обраткой).
Ниже таблица подбора диаметра трубы для отопления при ΔТ=20 град. С:

Алгоритм подбора следующий:

• Перемещаясь по столбцам с показателем скорости потока жидкости 0,4-0,6 находим нужный показатель теплового потока.

• По крайнему левому столбцу определяем требуемый внутренний диаметр трубопровода.

• По таблицам производителя, в зависимости от внутреннего диаметра, находим нужный наружный диаметр.

Пример расчета

Например, есть дом 60 кв. метров.
По среднему показателю теплопотерь 100 Вт/м.кв., требуемый тепловой поток 6000 Вт. Применяем коэффициент запаса 1,2 — 6000*1,2=7200 Вт
В таблице максимально приближенным будет значение 7185 Вт при скорости потока 0,5 м/с.
По крайнему левому столбцу внутренний диаметр трубы будет равным 15 мм.
По таблице производителя находим требуемый наружный диаметр трубы. Например, для универсальной металлопластиковой трубы TECEFlex (стр. 11) ближайшее значение в сторону увеличения — 18 мм. Это труба универсальная многослойная (PE-Xc\Al\PE) 25 мм. Аналогично смотрим ассортимент Экопластик стр. 7. Нам подойдет полипропиленовая труба Stabi 25 мм.

Соответствие тепловой мощности и диаметра

Проектировщиками и монтажниками уже подобраны оптимальные соотношения тепловой мощности и наружного диаметра отопительной пластиковой трубы (как в каталоге производителей).

• Для 3000-5000 Вт — подойдет труба 20 мм

• 6000-9000 Вт — 25 мм

• 10000-15000 Вт — 32 мм

• 16000-21000 Вт — 40 мм

• 22000-32000 Вт — 50 мм

Данные показатели являются усредненными и, особенно если тепловая мощность находится вблизи пограничного значения, лучше обратиться к специалистам. Но с большой долей вероятности можно утверждать, что если требуемая тепловая мощность контура, например, 12 кВт (площадь около 120 м. кв.), то разводку системы отопления с принудительной циркуляцией нужно проводить пластиковыми трубами диаметром 32 мм.

Следует учесть, что все вышенаписанное относится только к выбору диаметра. Кроме этого, при проектировании системы отопления дома нужно выбрать трубы с учетом эксплуатационных параметров (температуры и давления), особенностей монтажа (замоноличенные, под гипсокартоном или плинтусом, открытые или другое), по типу соединения (сварка, запрессовка, обжим, пресс-соединения).

какой выбрать, последствия заужения к квартире, подбор по таблице

Отопление дома или квартиры — не такая простая инженерная система, как может показаться на первый взгляд. При составлении проекта требуется провести много расчётов, в частности, нужного диаметра трубопровода.

Правильно подобрать диаметр — это залог надёжной, комфортной и эффективной системы обогрева помещений.

К примеру, отопление без насоса, где теплоноситель циркулирует самотёком, вообще может не заработать при слишком узких трубах, а схема с принудительной циркуляцией при занижении диаметра будет шуметь или не прогревать помещения до нужной температуры. Поэтому следует воспользоваться правилами расчёта, которые позволят привести теплопотери к минимуму.

Влияние диаметра труб на КПД для системы отопления в частном доме

Ошибочно полагаться на принцип «больше — лучше» при выборе сечения трубопровода. Слишком большое сечение трубы ведёт к снижению давления в ней, а значит и скорости теплоносителя и теплового потока.

Более того, если диаметр слишком велик, у насоса попросту может не хватить производительности для перемещения такого большого объёма теплоносителя.

Важно! Больший объём теплоносителя в системе подразумевает высокую суммарную теплоёмкость, а значит времени и энергии на его подогрев будет затрачиваться больше, что также влияет на КПД не в лучшую сторону.

Подбор сечения трубы: таблица

Оптимальное сечение трубы должно быть минимально возможным для данной конфигурации (см. таблицу) по следующим причинам:

• маленький объём теплоносителя быстрее нагревается;
• меньший просвет создаёт большее сопротивление движению теплоносителя, оно замедляется, что приводит к уменьшению шума;
• трубопровод небольшого диаметра лучше впишется в интерьер и вызовет меньше трудностей при монтаже;
• от размера трубы зависит её стоимость, поэтому тонкие трубы более выгодны по цене.

Однако, не стоит переусердствовать: помимо того, что маленький диаметр создаёт повышенную нагрузку на соединительную и запорную арматуру, он также не в состоянии перенести достаточно тепловой энергии.

Чтобы определить оптимальное сечение трубы, используется следующая таблица.

Фото 1. Таблица, в которой значения приведены для стандартной двухтрубной схемы системы отопления.

Какие нужны параметры

В описании характеристик на конкретную трубу могут встретиться следующие параметры:

• Внутренний диаметр — основной фактор, влияющий на производительность системы и учитывающийся в расчёте.
• Внешний — измеряется по внешней окружности трубопровода, влияет на то, какие отверстия потребуется сверлить в стенах и перекрытиях.
• Номинальный, или условный — приблизительно совпадает с внутренним сечением трубы, выбирается из фиксированного ряда чисел по ГОСТу, обозначается как DN 100. Для распространённых значений иногда так же обозначается как диаметр резьбы в дюймах, например: 1/2″, 3/4″.

Процедура расчёта, чтобы подобрать размер

Рассмотрим пример типового расчёта сечения трубопровода для обогрева комнаты 40 м².

• Вычислим оптимальное количество энергии для прогрева помещения. Для средней полосы, утеплённого дома и потолков не выше 3 метров, на 10 м² площади требуется 1 кВт тепла. Или для 40 м² — 4 кВт.
• Берём 20% запас (на случай непредвиденных теплопотерь в виде открытых окон и других факторов): 4*1,2 = 4,8 кВт, или 4800 Вт. Под каждым окном в помещении должен стоять радиатор отопления. Допустим, в нашей комнате 3 окна, тогда это 3 радиатора, каждый по ~1,6 кВт.

Внимание! Тепловая мощность указывается в техпаспорте на батарею отопления. Можно использовать более мощный радиатор, но не наоборот, иначе помещение не будет прогреваться достаточно эффективно.

• Теперь обращаемся к таблице и находим в ячейках самое близкое значение мощности к расчётному, округляя в большую сторону.

Согласно таблице, это 5518 Вт и нужно использовать трубопровод с сечением равным 12 мм, а скорость движения теплоносителя составит 0,6 м/с.

Несмотря на присутствие в ячейках других близких значений, используют значения из ограниченной синим цветом зоны, которая заключает в себе приемлемые значения скорости жидкости в трубопроводе.

Подходящая скорость протока теплоносителя по трубам — от 0,3 до 0,7 м/с. Меньшая — приведёт к медленному обогреву помещения и неравномерному прогреву радиаторов, а при большей жидкость просто не будет успевать прогреваться до установленной температуры в теплообменнике котла и создавать ощутимый шум.

Вам также будет интересно:

Особенности выбора в частном доме

В случае наличия центральной отопительной магистрали, подбор диаметра проводится аналогично квартирным отопительным системам. Однако если вы проектируете автономное отопление в частном доме, то необходимо принять в расчёт тип циркуляции теплоносителя: естественный или принудительный.

Принудительная циркуляция жидкости не так привередлива к выбору сечения трубопровода, а вот работа самотёчной системы с естественной циркуляцией очень сильно зависит от диаметра труб на различных участках.

Здесь больший размер трубы означает меньшее сопротивление и лучшую производительность системы, а некоторые участки контура должны обладать меньшим диаметром. Например, при установке байпаса (замыкающего участка) его диаметр рекомендуется на один условный размер меньше, чем основного трубопровода.

Фото 2. Применение байпаса в отопительной системе, в этом случае диаметр труб должен быть меньше, чем у трубопровода.

Последствия заужения стояка в многоквартирном доме

Весь контур системы отопления в идеале должен быть выполнен трубами одного размера. Отдельные узкие участки приводят к локальным повышениям давления и снижению расхода жидкости, что может пагубно отразиться на эффективности отопления.

При переделке системы отопления в квартире и замене стальных труб на пластиковые, можно по невнимательности сделать заужение диаметра на данном участке. Происходит это потому, что толщина стенок трубопровода из полиэтилена гораздо больше толщины у стального. Так при одинаковом внешнем сечении, пластиковая труба будет обладать меньшим внутренним просветом.

Зачастую такое делается только ради экономии времени и усилий, ведь старые отверстия в стенах под стальные трубы придётся расширять, причём немало: с 25 до 32 мм. Гораздо проще сэкономить и поставить трубу с меньшим внутренним сечением.

Однако делать такое категорически нельзя из-за серьезных последствий: в многоквартирном доме у соседей по стояку вы таким образом украдёте 40% тепла и воды, проходящей по трубам.

Как выбрать диаметр подачи и обратки в квартире

В двухтрубной схеме отопления может использоваться различное расположение труб подачи (с горячим теплоносителем) и обратки (с остывшим после передачи части энергии помещению). Если подача и обратка проходят рядом параллельно и каждый радиатор имеет индивидуальное подключение, то их диаметр можно выбрать одинаковым.

Справка! Однако если трубы разнесены, и подача заведена на чердак дома, откуда уже идут ответвления на комнаты, диаметр подающего трубопровода нужен больше обратного, для обеспечения достаточной производительности системы.

Трубопровод как ключ к эффективной работе

Сечение труб, из которых монтируется система отопления, имеет большое значение в эффективности её работы.

Неправильно произведённый расчёт диаметров может не проявить себя до поры до времени.

Например, пока вы не измените температуру теплоносителя или не попытаетесь запустить систему в холодном доме.

Если отопление и так работало «на грани», то изменение температурного режима может понизить давление до таких уровней, что система просто не будет работать.

Полезное видео

Из видео можно узнать некоторые советы специалиста по выбору диаметра труб отопительной системы.

Заключение

Помимо традиционного отопления на базе котла, сегодня набирает популярность геотермальное отопление, использующее тепловую энергию, запасённую в грунте от солнца. Специальное оборудование (тепловой насос) преобразует небольшую температуру +5–8 °C на глубине земли в тепло для обогрева помещений.

К преимуществам данного способа отопления является повсеместная доступность, возобновляемость энергии, экологичность и низкие расходы на эксплуатацию. Но пока такие установки слишком дороги и окупаются через 5–8 лет. К тому же, для питания насоса требуется электричество, что делает такое отопление полностью энергозависимым.

Балансировка отопления, теплоснабжения многоквартирных и многоэтажных домов в Уфе и Башкирии

Услуги гидравлической балансировки стояков, системы центрального отопления в МКД, ТСЖ в Уфе и республике Башкортостан.

Комплексное решение вопросов в ЖКХ

Балансировка стояков системы отопления — гидравлическая настройка перепада давления и регулирующей арматуры с целью обеспечения равномерного распределения тепла по отопительным приборам.

Если в вашей квартире холодно, а у соседа — жарко, значит система отопления в вашем доме не сбалансирована. Недостаточная циркуляция теплоносителя через батареи приводит к снижению температуры в комнате, а слишком большой расход воды — к чрезмерному перегреву и появлению шума в радиаторах.

Признаки разбалансировки системы отопления многоэтажного дома:

• Температура в одной части многоквартирного дома завышена, а в другой части занижена.
• Квартиры с завышенной температурой – скидывают лишнее тепло на улицу.
• Квартиры с заниженной температурой – включают электрообогреватели.
• Холодно в доме
• Холодные батареи
• Плохая циркуляция в системе отопления
• Духота в помещении
• Переплата за отопление

Зачем балансировать систему отопления в МКД?

• Избавиться от сквозняков из-за перегрева комнаты
• Выравнивание температуры помещений по зданию, позволит автоматике проводить более качественное регулирование.
• Уйдут в прошлое жалобы жильцов на недогрев и духоту в квартирах.
• Установить на этажах, одинаковое температурное значение на всех радиаторах.

Ресурсоснабжающие организации ответственные за отопление в Уфе и Башкортостане:

МУП «УИС» г. Уфа

ООО «БГК» г. Уфа

ООО «МЕЧЕЛ- ЭНЕРГО» г. Белорецк

ООО «Кумертауские Тепловые сети» г. Кумертау

ООО «Башкирская генерирующая компания» г. Салават

ООО «БашРТС» г. Салават

ООО «БГК» г. Стерлитамак

ООО «Башкирские распределительные тепловые сети» г. Стерлитамак

ОАО «Октябрьсктеплоэнерго» г. Октябрьский

Как происходит балансировка системы отопления многоквартирного дома?

Производим аудит системы отопления с последующим восстановлением параметров теплоснабжения.

Одной из основных проблем при балансировке является отсутствие точных расходов по стоякам, известны только данные общего расхода на весь многоквартирный дом. Т.к. дома  были построены давно, не исключается факт замены жильцами радиаторов отопления и внесение существенных изменений в схему теплоснабжения МКД, что влияет на расход.

Результатом балансировки должна быть температура одного значения в контрольных точках. Контрольными точками следует выбирать обратный трубопровод каждого стояка. По температуре обратного стояка можно понять, какая температура батареи у последнего потребителя.

Выставить необходимый расход по каждому стояку отопления, так чтоб температура обратного теплоносителя лежала в диапазоне +/-2 С. 

Температура на радиаторах разная в следствии

• Медленной циркуляции теплоносителя по стояку.
• Большого теплосъёма с теплообменных приборов.

Причины, влияющие на замедление циркуляции в стояке системы отопления:

• Изменение диаметра трубы на стояке к меньшему значению (заужение диаметра трубопровода). Установка полипропиленовых (ПП) и  металлопластиковых труб вместо металлической трубы.
• Применение трубопроводной арматуры с большим гидравлическим сопротивлением. Фитинги металлопластиковых труб имеют большой коэффициент гидравлического сопротивления из-за малого внутреннего диаметра.
• Демонтированный байпас у батарей. После демонтажа байпаса, расчётный суммарный диаметр уменьшается (вода протекает не через две трубы, а через одну), соответственно увеличивается гидравлическое сопротивление участка трубопровода.    

Причины увеличенного теплосъёма теплообменными приборами:

• Подключение нестандартного теплообменного оборудования. Использование теплоносителя для обогрева теплового пола.
• Увеличение количества теплообменного оборудования. Монтаж дополнительных радиаторов и увеличение количества секций батареи. Установка отопительных приборов в помещениях, которые не рассчитанный проектом, для обогрева от общедомовой системы теплоснабжения – балконы и лоджии.

Почему остывают батареи?

Существуют две схемы отопления – однотрубная и двухтрубная.

Двухтрубная система отопления.

Особенность — наличии двух трубопроводных веток (подачи и обратки). Для работы такой схемы  необходимо два трубопровода – подающий трубопровод и обратный трубопровод.  Оба трубопровода подключаются к радиатору отопления. По трубе подачи горячий теплоноситель поступает в батарею, по трубе обратки остывшая вода возвращается в систему теплоснабжения. 

В отличие от однотрубной схемы тепло подается во все радиаторы отопления с равной температурой, не теряя характеристики теплоносителя на последних батареях по ветке.

Однотрубная система отопления.

Особенность — температура на радиаторах расположенных ближе подающему трубопроводу выше, чем у радиаторов расположенных в конце стояка отопления. Однако этот эффект нивелируется количеством секций радиатора. Радиаторы, которые ближе к подаче – секций меньше. Радиаторы, которые ближе к обратке – секций больше.

В однотрубной схеме, теплоноситель подается по стояку отопления, расположенному вертикально, между двумя трубопроводами (лежанками) теплоснабжения (подачи и обратки). Лежанки трубопровода обычно находятся на чердаке и в подвале здания. К трубе  стояка последовательно подключены отопительные радиаторы.

Теплоноситель протекая от подающего трубопровода к обратному, постепенно теряет  свою первоначальную рабочую температуру.

В домах ранней постройки обычно используется именно такая схема отопления. Раньше  строителей это очень устраивало, т.к. в схеме используется всего лишь с один трубопровод, монтаж стояка прост в исполнении, экономия на расходе материалов (отсутствуют дополнительные фитинги, трубы, лежанки, перемычки и обратные стояки) и простата в сервисном обслуживании.

Особенностью однотрубной системы в многоквартирных домах, является наличие байпаса. После демонтажа байпаса, теплоноситель циркулирует только через радиатор отопления. В случае перекрытия запорной арматуры (крана) на батарее – циркуляция теплоносителя прекратится, и весь стояк отопления встанет.- Радиаторы отопления у остальных  жителей — остынут

Решим проблемы с отоплением раз и навсегда! Звоните!

Диаметр трубы в котловом контуре системы отопления

Как правильно и просто расчитать диаметр трубы для котлового контура индивидуальной системы отопления работающей по принципу энергонезависимой термосифонной системы циркуляции теплоносителя в системе.

Первое с чего проще и понятнее будет начать это обратить внимание на сам котел,  конкретно на сечение патрубков подачи и обратки. Производители котлов ведь не из носа выковыривают величины которые применяют при производстве котла. Которое не рекомендуется заужать.

То есть если вы выбрали котел на 20 киловат из расчета той площади которую собираетесь отопить и этих двадцати килловат вам вполне хватит, то патрубки подачи и обратки у котла будут предусмотренны производителем диметром приблизительно 40 мм.

На рисунке представлена таблица по которой можно видеть соотношение диаметра патрубков котла в зависимости от его мощности.

Для наглядного примера возьмем напольный котел мощностью 20 кВатт у которого выход и вход теплоносителя сделаны из сороковой трубы. Из чего делаем простой вывод о том что при самотечном, термосифонном отоплении нужно этот диаметр не заужать хотя бы для котлового контура.

При этом стоит помнить что от котлового контура может ответвляться от одного до нескольких радиаторных контуров или веток отопления. Неважно сколько, главное что бы суммарно они они были не менее чем дамметр самого главного котлового контура.

Котловой контур в свою очередь может питать гидрострелку или коллекторную группу либо сам служить единым отопительным контуром на котором по схеме ленинградка будут подключены все радиаторы отопления. Единственное что нужно помнить это то что общий или суммарный контур отопления должен быть таким же сечением как сечение входа и выхода котла.

При установке насосного оборудования можно сделать исключение и заузить патрубки но при этом нужно помнить что для нормальной работы системы отопления в таком режиме потребуется постоянная прокачка системы отопления насосами в том объеме теплоносителя под который и расчитывалось насосное оборудование и скорость прокачки теплоносителя по системе термосифонного отопления.

      Рекомендации

Полипропиленовые трубы: какой диаметр выбрать

Разновидности полипропиленовых труб

ППР трубы классифицируют по исходному сырью:

• PPR – Изготавливают из статического сополимера пенопропилена. Готовое изделие устойчиво к перепадам температуры, а также механическим воздействиям, поэтому они более пригодны для водопроводных, отопительных и канализационных систем. Диаметр колеблется от 20 до 110 мм;
• PPH – Для повышения прочности изделий к полипропилену добавляют антистатики, антипирены и нуклеаторы. Трубы с большим диаметром используют при монтаже наружной водопроводной, дренажной и вентиляционной системы. Для систем отопления данная разновидность не подходит;
• PPB (блок-сополимер) – Сырье состоит из блоков микромолекул полимера различного состава, которые выстроены в нужном порядке. Изделия получаются стойкими к механическим воздействиям, в связи с этим их широко используют для теплых полов или систем ХВС;
• PPs (полифенилсульфид) – Полимер высокого качества, который имеет особое строение молекул. Материал долговечный, прочный, стойкий к высоким температурам и нагрузкам. Область применения – Холодное водоснабжение и ГВС, вентиляционные и отопительные системы. Диаметр колеблется от 20 до 1200 мм.

Разные диаметры и что к ним подключать

Полипропиленовые трубы имеют следующие наружные диаметры:

• 20 – Допускается подключать один радиатор или до 5 штук радиаторов с максимальной мощностью до 7 кВт;
• 25  – Возможно подключение нескольких радиаторов, но не более 8 штук с тепловой мощностью до 11 кВт;
• 32 – В зависимости от мощности, при таком параметре можно подключить один этаж или весь жилой дом, но, как правило, не более 12 радиаторов отопления с мощностью до 19 кВт в сумме;
• 40 – Подключение всего дома, 20 радиаторов с мощностью до 30 кВт.

Выбор трубы по давлению

• PN10 – допустимое рабочее давление 10 бар. Используют при монтаже холодного водоснабжения
• PN20 – Предельно допустимое рабочее давление 20 бар. Подходящий вариант, чтобы подвести холодное и горячее водоснабжение с нагреванием до температуры 80 С.
• PN25 – Допустимое рабочее давление не более 25 бар. Используется армированный полипропилен. Оптимально подойдет для устройства ГВС, отопительной системы с температурой теплоносителя до 95 С. Изделие выполнено в несколько слоев, что повышает стойкость к высоким температурам.

От чего еще зависит выбор диаметра

Диаметр выбирается исходя из тепловой нагрузки в системе отопления или от количества подключенных точек водоразбора в системах ХВС и ГВС, давления.

Обычно для основной трубы используют величину сечения в 32 мм. Для подводов к приборам берут изделия с D 20-25 мм. Исходя из толщины стенок трубы, определяется внутренний диаметр.

Для систем ХВС и ГВС обычно используют трубопроводы с D 20-25 мм. Для стояков оптимально использовать D 32-40 мм.

Внутренний диаметр определяется исходя из потребностей конкретной системы. На это влияет ряд факторов:

• Давление во всей системе;
• Наличие и количество отводов и стыковочных мест;
• Какое использовалось сырье при производстве полипропиленовых трубок;
• Длина трубопровода

При выборе нужно учитывать множество моментов – в какой системе будут использоваться трубы и какое в ней рабочее давление. Например, трубы для системы отопления и для ХВС будут отличаться.

Как правильно выбрать диаметр для магистрали

С особой ответственностью нужно подбирать сечение ППР трубам, которые будут устанавливаться в многоквартирных домах. Каким будет диаметр, зависит от потребления воды и рассчитывается на этапе проектирования дома.

Обычно в зданиях с большим количеством квартир используют:

• В домах с 5 этажами для стояков оптимальный d 32 мм;
• Для разводки внутри квартир подходит d 20 мм;
• Для стояков в зданиях с 9 и более этажностью используют d 40 или 50 мм.

В квартирах или частных домах точно рассчитывать величину сечения не требуется. Она рассчитывается исходя из длины трубопровода:

• Если длина трубопровода до 10 м, следует брать величину 20 мм;
• При длине, колеблющейся между 10 и 20 м, оптимально 25 мм;
• Если длина более 30 метров, то 32 мм.

Трубы диаметром более 32 миллиметров принято использовать в монтаже стояков.  

Какое количество тепла должен раздавать трубопровод

Например, стоит многоквартирный дом площадью 250 кв метров, который постоянно отапливается и зимой теряет тепло по 1 кВт мощности с каждой площади в 10 кв метров. Чтобы обогреть дом, используют максимальную мощность 25 кВт.

В этом доме применяется двухтрубная система отопления. По одной трубе транспортируется горячий теплоноситель, по другой охлажденный теплоноситель подается в котельную. К трубам подключены радиаторы.

От котла до межэтажного коллектора подается тепловая мощность 25 кВт. Магистральные трубы в данном случае нужно использовать с внутренним размером сечения от 26,6 миллиметров. Это нужно для того чтобы скорость теплоносителя составляла не более 0,6 м/c. Таким образом, подойдет полипропиленовая трубка с наружным диаметром 40 мм.

От коллектора к первому этажу поступает тепловая мощность 15 кВт. Скорость передвижения теплоносителя будет меньше 0,6 м/с. Поэтому внутренний диаметр будет составлять 21,2 мм. Таким образом, оптимальный наружный диаметр в конкретном случае будет ровняться 32 мм.

Как правило, для любых радиаторов с мощностью не более 2 кВт монтируют трубы с наружным d 20 мм.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что выбор диаметра не такое уж сложное занятие. Выбирать приходится из стандартных размеров. В системах, где насчитывается около 10 радиаторов, обычно устанавливают полипропиленовые трубки с наружным диаметром 25 на площадь одного крыла, 20 на радиатор и 32 на магистральные трубы.

Чтобы купить полипропиленовые трубы подходящего диаметра, перейдите в каталог продукции, разделы канализации и водоснабжения.

Вопросы по ЖКХ — Почему не греется стояк?

Здравствуйте, АЛЛА!
Причинами того, что один из трех стояков отопления в квартире холодный, могут быть:
— неисправность вентилей на подающем или обратном стояке;
— попадание посторонних предметов в трубы или вентили стояка;
— забивание внутренних поверхностей труб и батарей отложениями и непроведение ежегодной пневмогидравличской промывки этого стояка;
— безграмотная замена (или перемонтаж) батарей или отдельных участков труб на этих стояках с уменьшением их проходного сечения;
— не выполнена регулировка и наладка системы отопления дома, т.е. равномерное распределение воды по стоякам.

А бригадир слесарей, который сказал что «…это все из-за моей батареи, у которой диаметр подводящей трубы к батарее и диаметр стояка разные (на стояке труба больше диаметром)» хоть и бригадиром называется, и, возможно, он и слесарь хороший, и руки у него «золотые» и «растут откуда надо», но в гидравлике и в устройстве однотрубной системы отопления совершенно ничего не смыслит.
Ниже я привожу выдержки из одного из учебников для слесарей-сантехников, который, по-видимому, безграмотный бригадир сантехников в руках никогда не держал, как и его руководители – мастера и инженеры управляющей компании:.

О замыкающих смещенных участках стояков (байпасах)
Однотрубная вертикальная система отопления с. замыкающими участками (рис. 1, б). Принцип работы этой системы отопления заключается в следующем: горячая вода из котла или узла управления поднимается по главному стояку в верхнюю (или нижнюю) разводящую магистраль, откуда она распределяется по отдельным отопительным стоякам. В местах присоединения радиаторов к стояку поток воды разветвляется: часть воды заходит в нагревательные приборы, а часть ее проходит по смещенной перемычке замыкающего участка стояка (байпасу). Смещение замыкающих участков улучшает условия поступления воды в нагревательные приборы. Кроме того, это создает лучшие условия для удлинения стояков при их нагревании.
ЗАМЫКАЮЩИЕ УЧАСТКИ ОДНОТРУБНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ СЛЕДУЕТ ИЗГОТОВЛЯТЬ ИЗ ТРУБ РАЗМЕРОМ НА ОДИН ДИАМЕТР МЕНЬШЕ, ЧЕМ ДИАМЕТР СТОЯКА [Это один из основных принципов устройства однотрубной системы отопления – прим. Ю.К.]. За счет этого бОльшая часть потока воды направляется через нагревательный прибор.»
Недостатком этой системы является то, что смещение замыкающих участков усложняет и удорожает монтаж.
Вода, охладившись в радиаторе, смешивается с горячей водой, протекающей по замыкающему участку. Далее смешанная вода по стояку поступает к месту разветвления на следующем этаже, где поток воды опять разделяется: часть его проходит по замыкающему участку, а часть заходит в радиаторы.
Проходя таким образом последовательно через приборы всех этажей, вода постепенно охлаждается и поступает из стояков в обратную магистраль, а через нее в узел управления или в котел.
Так же как в однотрубной проточной системе, вода входит в каждый последующий прибор с температурой более низкой, чем в предыдущий. Поэтому в вышележащих этажах устанавливают бОльшее количество секций радиаторов.
Перед каждым радиатором на подводке горячей воды устанавливают кран двойной регулировки. Эти краны служат для изменения количества воды, поступающей в нагревательные приборы.

Алла! Пишите обращение-жалобу в Гос. жилищную инспекцию на этих «специалистов»- неучей из УК!
Удачи Вам!

Вопрос о ширине стояка тепла к длине (форум ракетных печей в перми)

Металл в ракетных печах: проблема не только в выгорании углерода, но и при таком размере при надлежащей изоляции вы можете легко достичь температур, которые деформируют или плавят само железо / сталь.

Настоятельно рекомендую использовать огнеупорные материалы (огнеупорный кирпич, обжиговой кирпич или, по крайней мере, что-то с компонентом основы из огнеупорной глины) для такого проекта.

Есть много дискуссий (некоторые с большим количеством грамматики), если поискать по этим форумам.

Biochar в ракетных печах: совсем другие цели проекта. Правильная высота теплового стояка в ракете (для приготовления пищи или обогрева) — это высота, при которой весь дым сжигается. Правильная высота реторты с биочаром — это высота, которая позволяет вам зажечь действительно дымный огонь, а затем произвести вторичное сжигание с дымом (или сохранить его, если вы действительно амбициозны и любите черную слизь). Совершенно разные цели, разные конструкции. Для китайских рынков под открытым небом была разработана конструкция высоких реторт для биоугля, которая могла бы стать хорошей отправной точкой, если вы хотите использовать этот металлический цилиндр для низкотемпературной реторты для биоугля.

Просто к вашему сведению: это связано с личным предубеждением, поскольку я очень скептически отношусь к biochar в целом. Огонь неотразим, я первый признаю; и я думаю, что восхищение и эмоциональное вознаграждение иногда способствуют тому, что люди хотят продолжать практику, связанную с огнем, при малейшем оправдании. Таким образом, обоснование конкретной практики (она улавливает углерод! Это хорошо для почв!) Не изучается очень внимательно.

Почвенные преимущества: тяжелые глинистые, медленно дренирующиеся, бедные питательными веществами, питающиеся органическими веществами почвы тропических лесов, которые были первоначальным примером «terra preta», распространены не везде; грязь может состоять из чего угодно, и разные почвы имеют разные потребности.Только один из десятков пользователей биоугля, которых я знаю, проверил преимущества биоугля для своих конкретных почв, нашел его полезным в небольших масштабах, прежде чем расширяться. Он находится в районе с сильными дождями и богатой глиной почвой. Проводят ли люди на щелочных, илистых, суглинистых или песчаных почвах аналогичные тесты, прежде чем им понравится biochar?

Связывание углерода: Мне кажется, что сжигание грязных огней для производства биоугля высвободит много углерода, стерилизует и разрушит потенциал фертильности используемого органического вещества.Вероятность повреждения поглотителей углерода в результате сбора органических веществ для производства биоугля или использования биоугля для «зеленой стирки» нерациональных методов ведения лесного хозяйства и ведения сельского хозяйства кажется выше, чем вероятность того, что пользователи / производители сделают правильный выбор на всех этапах (подходящие отходы в качестве топлива не вырубка лесов; надлежащее использование первичных дымовых газов для получения необходимой энергии; соответствующее использование конечного продукта древесного угля путем тестирования почвы на нормы внесения и необходимые органические удобрения).

Я видел 3 примера, которые, как мне казалось, имеют достаточно хороших моментов, чтобы перевесить потери.Никогда не видел хорошего долгосрочного исследования, сравнивающего biochar с компостом из аналогичного исходного сырья.

Десятки примеров, когда кто-то был в «Я сделал немного biochar! Что теперь?» сцена; отчасти поэтому я думаю, что это интересный вопрос, решение в поисках проблемы.

И десятки примеров, в которых я твердо убежден, что «проблемы», решаемые с помощью biochar, можно было бы лучше решить другими способами (компостирование, разделение птицефабрики на разумные единицы с другими типами ферм, чтобы их навоза не требовалось так много. переработка, чтобы быть полезной, повышение эффективности и изоляции для снижения потребности в топливе, вместо того, чтобы пытаться управлять двухступенчатой ​​установкой сжигания или газификации, сокращение использования двигателя внутреннего сгорания с изменением образа жизни, вместо того, чтобы пытаться наклониться назад, чтобы найти альтернативные виды топлива, чтобы мы могли продолжать ездить вокруг технологии, основанной на пылающем взрыве, вместо вещей на ногах.)

Если мы все перейдем на древесину для использования в настоящее время энергии, леса в мире исчезнут менее чем за год.

Процесс biochar достаточно горячий, чтобы бороться с ядовитыми сорняками, но не с медицинскими отходами или другими ядовитыми веществами; и для меня это слишком неэффективно, чтобы поддерживать его для других целей. Я использую возобновляемые виды топлива для чистого сжигания тепла, а не биоуголь, по указанным выше причинам.

Это мои два цента.

Надеюсь, что практические советы все равно пригодятся.
Если вы чувствуете, что справились с вышеуказанными проблемами, и ваша ситуация требует использования biochar глубоко подходящим, высокопрофессиональным способом, не стесняйтесь размещать дополнительную информацию и фотографии и стать 4-м хорошим примером в моих книгах biochar.

С уважением,

Erica

Riser pipe theory (форум дровяных печей в перми)

Glenn,

Спасибо, что обратили мое внимание на фактор поверхностного эффекта. Я подозревал это, но поэтому не знал, как это повлияло на реальное представление…..

Я рассчитал, что пучок стояков 7,4 дюйма (фактически 3 дюйма) будет иметь поперечное сечение 49,4 кв. Дюйма. Даже если каждый стояк имеет толщину стенки 1 дюйм, 7 таких стояков, соединенных в плотный пучок диаметром 18 дюймов, войдут в цилиндр с внутренним диаметром 22,5 дюйма и оставят немного большую площадь поперечного сечения для нисходящего потока. Я продолжаю воображать, что произойдет, когда первый стояк заполнится газом и начнет закручиваться, создает ли завихрение ограничение само по себе, которое позволило бы другим камерам заполниться газом и начать тот же процесс, пока каждый стояк не станет эффективно » «тянуть» на камеру сгорания одинаково, или один или несколько стояков будут работать, а другие — нет?

Можно ли считать этот тип многоступенчатого коллектора типом коллектора?

Обратно к теплозащитному экрану.Я мог видеть, где я мог бы подвесить стальную пластину к потолку с помощью болтов и цепи, с одеялом из минеральной ваты сверху, как вы предложили. Возможно, я мог бы также добавить к нему один из этих вентиляторов двигателя Стирлинга, чтобы он создавал поток воздуха через него, когда он теплый. Я думаю, это было бы неплохо.

Подумал и о своей скамейке. Я просматривал информацию о Walker Stove, и мне нравится идея «колокола» об использовании канала с полой полостью в моей тепловой массе для отвода горячих газов.Поскольку моя печь будет находиться всего в нескольких футах от очага старого камина, тепло сначала будет проходить через него и предварительно нагреет дымоход, прежде чем он уйдет в другое место, и поможет обеспечить хорошую тягу.

Я также рассматривал установку типа каменного колокола для зоны горения, но я не уверен, что смогу или хочу построить что-то настолько массивное по разным причинам.

Я ценю ваши мысли по этому поводу, Весьма признателен.

Понимание динамики конструкции подступенков в небоскребах — Metraflex

Как сила тяжести, объем и термодинамика играют роль в проектировании умных подступенков.

Марти Рогин, ЧП; Технический менеджер, Metraflex

Скачать PDF

Современный небоскреб существует уже более века. Подобно другим элементам нашей застроенной среды, небоскреб может существовать только благодаря другим инновациям в строительных технологиях, а именно конструкции из стального каркаса и безопасным лифтам. Несмотря на то, что мы выяснили, как построить прочные высокие конструкции и безопасно перемещать людей внутри, все еще существуют проблемы, связанные с обогревом и охлаждением здания, подачей пресной и грязной воды, обеспечением противопожарной защиты и электричеством.Преодоление силы тяжести добавляет еще один поворот к проблемам предоставления услуг в высотных зданиях. В этой статье будут представлены некоторые основы конструкции и характеристик стояка, объяснены некоторые соображения по использованию различных компенсаторов в стояках, а также кратко описаны некоторые нормы и стандарты, касающиеся направляющих и поддерживающих стояков.

Основы теплового расширения

Хотя в трубе нет ничего особенного, сила тяжести сделает все намного интереснее.Рассмотрим стояк (рисунок 1) . Труба проходит на всю высоту здания, 50 этажей. Если высота от плиты к плите составляет 10 футов, наша труба имеет высоту 500 футов. Типичной опорой для этой трубы может быть хомут стояка, может быть, на любом другом этаже. Без изменения температуры вес стояка равномерно распределяется между всеми зажимами стояка.

Нагреем воду в трубе (рисунок 2) . Теперь труба расширится до опорных зажимов стояка. Но зажимы стояка могут двигаться только в одном направлении — вниз.Ограничений на движение вверх нет. Зажимы будут просто двигаться вверх вместе с трубой. Любой зажим над нижним полом теперь будет парить над плитой. Весь вес трубы, изоляции и среды лежит на нижнем зажиме. Большинство трубных хомутов не рассчитаны на то, чтобы выдерживать полный вес высокого стояка.

Есть решения. Анкер для труб в нижней части стояка, рассчитанный на поддержку полного веса стояка, решит эту проблему. Но давайте посмотрим, сколько движется труба. Допустим, наша труба сделана из стали, а жидкой средой является горячая вода при температуре 180 ° F.Как и сила тяжести, термическое расширение (тепловая деформация) стали в стояке не исчезнет. Если предположить, что температура окружающей среды составляет 50 ° F, труба будет расширяться в соответствии с уравнением:

Δ L = ∝ L _o Δ T
Δ L = изменение длины (дюймы )
∝ = Коэффициент теплового расширения (для стали, 6,33 × 10 ^-6 дюймов / дюйм / ° F)
L _o = Начальная длина (6000 дюймов)
Δ T = Изменение температуры (180 ° -50 ° = 130 ° F)

Δ L = 4.9 дюймов

Самая верхняя часть подступенка поднимется на 4,9 дюйма. Это проблема? Возможно. Могут ли взлеты на верхних уровнях сдвинуться примерно на 5 дюймов без поломки? Возможно, если будет достаточное биение соединений оборудования. Позволят ли полевые условия трубе так сильно сдвинуться до столкновения с конструкцией или оборудованием? Может быть, но тогда кто ответит на эти вопросы до начала строительства? Обычно на них нельзя ответить, пока не будет возведена конструкция и монтажники не установят трубы под потолком со всеми незапланированными изгибами и измененной длиной биения.

Одним из решений может быть перемещение анкера в центр стояка (Рисунок 3) . Анкер — это жесткое соединение трубы с конструкцией и точка нулевого движения. Подъемник теперь разделен на две секции по 250 футов каждая. Теперь максимальное перемещение трубы будет составлять половину всего стояка, или 2,45 дюйма. Предыдущие вопросы могут быть заданы относительно движения на 2,45 дюйма. Если на них можно ответить на этапе проектирования проекта — отлично! К следующему проекту!

Но подождите.А что насчет зажимов для стояков? Выше якоря они будут кататься по трубе, возвышающейся над этажами. Но ниже анкера хомуты стояка будут пытаться удерживать трубу от движения вниз. Вероятный результат будет заключаться в том, что зажимы будут скользить по трубе при ее движении. Если к трубе приварить хомуты стояка, что-нибудь сломается — либо хомут, либо труба. Будем надеяться, что зажим, но тогда анкер будет нести нагрузку всего стояка.

Опоры пружины подъемника

А как насчет опор пружин? Это специально разработанные системы анкеров, направляющих и опор для стояков, которые могут перемещаться вместе с трубой.Пружинные опоры остаются в контакте с плитой перекрытия при движении трубы. По мере движения трубы пружины растягиваются или сжимаются, оказывая большее усилие на плиту перекрытия, что снимает нагрузку с основного анкера в центре стояка. Эти системы эффективны для снятия нагрузки с основного якоря; однако у этого типа системы есть ограничения. Это:

• Труба все еще движется! Ничто не помешает этому. Если мы возьмем в качестве примера наш подъемник длиной 500 футов, то якорь будет в центре, а концы будут перемещаться на те же 2.45 дюймов.
• В каждом стояке разрешается использовать только один анкер. Второй анкер ограничит движение трубы, что приведет к возникновению огромных сил в анкерах и плитах перекрытия, одновременно добавляя потенциально огромные напряжения в трубе.
• Неясно, можно ли приспособить этот тип системы к медным стоякам. В доступной литературе производителей медь конкретно не упоминается как приемлемый материал для труб для этих опорных систем.

Система стояка, в которой используются зажимы для стояка или пружинные опоры, будет иметь ограниченный контроль над перемещением трубы.Деформационные швы позволяют лучше контролировать движение трубы. Прежде чем рассматривать компенсаторы, давайте посмотрим, что происходит с внутренним давлением стояка.

Давление и высота водяного столба

Внутреннее давление вдоль горизонтальной оси трубы обычно незначительно изменяется. Как только эта труба поднимается до вертикального положения, стояк, заполненный жидкостью, создает давление по мере того, как труба становится выше. Давление внизу может быть значительно выше, чем вверху.Это связано с весом воды.

Рассмотрим резервуар с 1 футом воды (Рисунок 4) . Независимо от того, насколько заполнен резервуар, его стенки будут испытывать большее усилие по направлению к дну. Наибольшая сила будет на дне резервуара. Каждый добавленный дюйм воды в резервуаре увеличивает вес, который должно выдерживать дно резервуара. Когда высота воды достигает 27,7 дюймов, на каждый квадратный дюйм дна резервуара (Рисунок 5) приходится 1 фунт.

Теперь давайте изменим форму резервуара на более узкую (Рисунок 6) .По мере того, как мы приближаем стенки резервуара, нам нужно меньше воды для заполнения резервуара до 27,7 дюйма, но дно резервуара имеет меньшую площадь. Сила на каждый квадратный дюйм по-прежнему составляет 1 фунт.

Неважно, какой формы мы сделаем резервуар или даже если это труба; если высота водяного столба составляет 27,7 дюйма, давление внизу составляет 1 фунт / кв. дюйм.

Если мы сложим эти 27,7-дюймовые водяные столбы, давление на дне повысится с шагом 1 фунт / кв. Дюйм (Рисунок 7) .

Давление внизу трубы увеличивается на 1 фунт / кв. Дюйм на каждые 27.7-дюймовая секция. И наоборот, давление увеличивается на 0,43 фунта на квадратный дюйм на каждые 12 дюймов воды. Используя эту логику, давление внизу нашего 500-футового стояка, которое связано только с высотой водяного столба, будет:

Это называется гидростатическим давлением, и именно поэтому гидравлическое оборудование редко размещается в подвал многоэтажного дома. По этой же причине в очень высоких зданиях есть стояки, которые разделены между промежуточными помещениями с механическим оборудованием. Для пара, газа и воздуха высота столба не является проблемой из-за гораздо более низкой плотности этих веществ.

Соображения по устойчивости конструкции стояка

Потеря устойчивости колонны — это привычный вид отказов. Если длинный тонкий стержень подвергается действию осевых сил на каждом конце, он выгнется (Рисунок 8) . Это функция прочности материала, размеров поперечного сечения и длины стержня. Трубка тоже ведет себя так же. Осевые силы, приложенные к концам трубы, также заставят ее выгнуться. Особенно это заметно на медных трубах малого диаметра.

Хотя большая часть этого прогиба является упругой, то есть труба возвращается к своей первоначальной форме после снятия нагрузок, это может быть проблемой, если труба изгибается за пределы предела упругости материала.Изгиб колонны также может быть проблемой из-за компенсаторов сильфона. Если два конца сильфона выйдут за пределы смещения смещения, компенсатор будет безвозвратно поврежден.

Рис. 8: Изгиб колонны стержня с двойным штифтом (или трубы)

Труба должна оставаться выровненной при движении через здание. Это предназначение направляющих для труб, которые ограничивают движение трубы только в осевом направлении и по существу делают трубу более жесткой. Направляющие делят трубу на более короткие и жесткие участки.

Расстояние между направляющими трубопровода определяется классическими уравнениями потери устойчивости колонны, называемыми уравнениями потери устойчивости Эйлера. Если предположить, что труба закреплена на обоих концах, уравнение будет выглядеть следующим образом:

Это теоретический предел нагрузки для колонны, концы которой могут вращаться, и нагрузки, приложенные вдоль оси колонны. Обратите внимание, что вес трубы и воды здесь не учитывается. Изгиб Эйлера является важным фактором при выборе компенсаторов сильфона для трубопроводной системы, особенно стояков, поскольку силы теперь действуют вдоль продольной оси трубы.

Если труба закреплена на одном конце (Рисунок 9) , критическая нагрузка составляет:

Рисунок 9: Устойчивость колонны стержня с фиксированными штифтами (или трубы)

Что происходит, когда труба поднимается наверх конец? Сила тяжести. Теперь при расчетах учитывается вес трубы и среды внутри трубы. Теоретически вертикальная труба может разрушиться под собственным весом (Рисунок 10). Критическая нагрузка на вертикальную трубу с закрепленным концом составляет:

Рисунок 10: Изгиб вертикальной неподвижной опорной колонны (или трубы) под ее весом

На примере 4-дюймовой трубы и вычислении длины с помощью ( ql) _cr равно 1.34 фунта / дюйм, максимальная длина по вертикали 4 дюйма сч. 40 может быть примерно на 90 футов, прежде чем станет нестабильным. Для сравнения, медный стояк 4 ”типа K станет нестабильным на высоте около 64 футов. Это также уравнение, которое определяет максимальную высоту дерева (без учета ветвей и в предположении призматического ствола).

Затем рассмотрим стояк, имеющий внешнюю силу, такую ​​как давление сильфона и сила пружины. Подъемная труба, находящаяся под внешней нагрузкой, зависящей от веса стенки трубы и среды внутри, будет иметь критическую нагрузку:

Это уравнение предполагает, что конец трубы зафиксирован и не может вращаться, труба имеет постоянное поперечное сечение. (одинаковый размер по всей длине) и равномерное распределение веса.Критическая нагрузка снижается на 30% от веса колонны. Обратите внимание, что критическая нагрузка может быть отрицательной, что означает, что опора верхнего конца должна находиться в напряжении, чтобы предотвратить коробление.

Предыдущие примеры вместе с объяснением гидростатического давления важны для определения расстояния между направляющими в стояках с различными типами компенсаторов. Давайте сначала рассмотрим сильфонный компенсатор в высоком стояке. Как бы мы могли определить расстояние между направляющими трубопровода для такого типа установки?

Что такое направляющие для труб?

Направляющие для труб — это устройства, которые позволяют трубе перемещаться в осевом направлении, ограничивая движение трубы перпендикулярно оси трубы.Ограничивая трубу только осевым движением, труба становится более жесткой и не прогибается или не разрушается. По мере того, как направляющие располагаются ближе к трубе, величина осевой нагрузки может увеличиваться до того, как труба станет нестабильной.

Обычные направляющие для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и водопровода бывают ребристыми или скользящими. Ребристые направляющие, или направляющие «паук», имеют ребра, прикрепленные к трубе, и проходят через кольцо, прикрепленное к конструкции здания. Эти направляющие обычно используются на трубах малого диаметра и используются в областях, где ожидается, что боковые нагрузки будут относительно небольшими по сравнению с нагрузками на анкеры трубы.В горизонтальных приложениях эти направляющие не предназначены для использования вместо подвесов, поэтому для удержания веса трубы рядом с направляющей потребуется скоба или роликовая опора.

Более прочная направляющая, которая также может служить опорой, — это скользящая направляющая. Это устройство имеет скользящую планку, приваренную к трубе, с основанием, прикрепленным к конструкции. Основание имеет тефлоновую, графитовую или эластомерную подушку для уменьшения трения. Направляющие этого типа могут выдерживать большие боковые нагрузки и обычно используются на трубах ОВКВ большего диаметра или технологических трубопроводах.Версия направляющей скольжения, адаптированная к стоякам, включает эластомерную подушку между направляющей и основанием для гашения шума и вибрации трубы, скользящей при проникновении в плиту.

Самая компактная конфигурация направляющих состоит из узла эластомерного уплотнения в проходе плиты для направления трубы. Они не занимают места на полу и позволяют наиболее эффективно использовать пространство.

Рисунок 11: Направляющие, обычно используемые в стояках

Стандарты для размещения направляющих с сильфонными компенсаторами

В соответствии со стандартами Ассоциации производителей компенсаторов (EJMA), направляющие требуются с сильфонными компенсаторами на максимальном расстоянии четырех диаметров трубы от соединение, затем не более 14 диаметров трубы от первой направляющей до следующего местоположения.Последующие направляющие располагаются с интервалами, определяемыми уравнением потери устойчивости Эйлера для полуколонны с штифтами. Когда направляющие размещаются в соответствии с рекомендациями EJMA, труба подразделяется на жесткие секции, которые не должны (теоретически) изгибаться при известной торцевой нагрузке.

Направляющие с сильфонными компенсаторами служат двум целям; чтобы трубы не изгибались, а сильфон не изгибался (Рисунок 12). Стандарты EJMA предполагают использование горизонтальной трубы, а используемая формула потери устойчивости делит расчетную длину пополам.Для сравнения, 4-дюймовая стальная труба с компенсатором сильфона под давлением 158 фунтов на квадратный дюйм требует промежуточного расстояния между направляющими в 30 футов. Предполагается, что труба расположена горизонтально, поэтому вес трубы и среды не учитывается в расчетах EJMA.

Типовые коды моделей требуют, чтобы стояки поддерживались примерно на каждом этаже. Обычно это достигается с помощью зажимов для стояков. Как описано ранее, зажимы стояка могут двигаться вверх и терять контакт с плитой перекрытия, в зависимости от расположения анкеров.Теперь опора не выполняет свою работу, и всю нагрузку несет якорь. В этом случае были соблюдены нормы, но анкеры не могут быть рассчитаны на весь вес трубы, изоляции и ее содержимого, плюс любые силы, создаваемые компенсаторами.

Рис. 12: Сильфонные компенсаторы из-за смещения трубы

Сильфонные компенсаторы в стояке

Сильфонные компенсаторы в стояках очень распространены, в основном из-за их компактной формы (рис. 13 и 14). Они занимают очень мало места перпендикулярно оси трубы, поэтому хорошо вписываются в переполненные патрубки для труб; однако им нужно руководствоваться.Сильфон создает большие якорные нагрузки. Это может быть необходимым компромиссом, так как место в лотках для труб может иметь большое значение.

Рисунки 13 и 14

Вертикальные трубы теперь подвержены колебаниям гидростатического давления. Эти отклонения легко вычислить, и они будут варьироваться от рабочего давления системы в верхней части стояка до высоты, деленной на 2,31, добавленных к давлению в системе внизу стояка. Используя в качестве примера стояк 500 ‘с давлением в системе 50 фунтов на квадратный дюйм, верхняя часть стояка будет иметь давление 50 фунтов на квадратный дюйм, а нижняя часть — 267 фунтов на квадратный дюйм.Эта разница в давлении имеет решающее значение при расчете анкерных нагрузок для сильфонного компенсатора.

Сильфонный компенсатор, установленный около дна высокого стояка, должен быть рассчитан на давление в этом месте. В предыдущем примере компенсатор на 150 фунтов на квадратный дюйм подойдет для верхней части стояка, но для стыка около нижней части потребуется более высокое номинальное давление.

А как насчет анкерных нагрузок? Компенсаторы сильфона создают силы реакции, основанные на двух характеристиках сильфона; жесткость пружины и эффективная площадь.Жесткость пружины — это просто сила, необходимая для сжатия или удлинения сильфона на один дюйм. Если сильфон имеет жесткость пружины 500 фунтов / дюйм, он будет прикладывать 500 фунтов к каждому якорю на каждый дюйм движения. Если сильфон сжат на 1,5 дюйма, усилие пружины будет 750 фунтов на каждый анкер.

Тяга под давлением может быть не такой простой задачей. Деформационный шов — самая гибкая часть трубопроводной системы. Так должно быть. Сильфон под давлением хочет растянуться до своей первоначальной формы, которая представляет собой трубу.Если его не удерживать, сильфон под давлением выйдет за пределы своего номинального хода. Вот почему для сильфонного компенсатора обычно требуются регулирующие стержни и анкеры. Также просто вычислить величину силы, прилагаемой сильфоном к анкерам или регулирующим стержням. Это давление, умноженное на полезную площадь сильфона.

А какова эффективная площадь сильфона? Это внутренняя площадь сильфона, рассчитанная как среднее значение наибольшего и наименьшего диаметров свертки.Это также называется средним диаметром. Все производители сильфонов указывают эффективные площади, поэтому спецификатору нет необходимости рассчитывать их.

Если мы используем наш стояк размером 500 футов в качестве примера, сильфонный компенсатор в самом верху стояка с рабочим давлением в системе 50 фунтов на квадратный дюйм и 4-дюймовая труба (с 4-дюймовым компенсатором) будет иметь давление. на каждом анкере:

Если мы решим разделить стояк и расположить компенсатор в средней точке, давление, используемое для расчета осевой силы, будет добавлено на 50 фунтов на квадратный дюйм к высоте водяного столба над компенсатором (около 250 футов ):

Теперь добавим усилие пружины.Подступенка переместится на 2,45 дюйма между каждым набором анкеров. Если жесткость пружины сильфона составляет 200 фунтов / дюйм:

Трение от опор трубопровода можно считать очень небольшим для стояка и не будет учитываться в этих расчетах. Суммарное усилие сильфона на анкера составит:

А как насчет веса трубы, воды и изоляции? Это необходимо добавить к нагрузкам на анкеры сильфона, чтобы получить полную картину. И силы нижнего сильфона действуют вверх на якорь среднего стояка, в то время как силы верхнего сильфона действуют на якорь вниз.Важно не только отслеживать величину, но и направление сил, действующих на якорь. Кроме того, якорь несет вес трубы и воды сверху. Промежуточная нагрузка на анкеры усложняется, если компенсатор расположен по центру между анкерами.

Теперь мы имеем ситуацию, аналогичную критической нагрузке для стояка под собственным весом с внешней силой. Если мы посмотрим на наше уравнение критической нагрузки (4) с весом трубы,

, и определим длину, используя P _cr = 6178 фунтов, направляющие потребуют интервалов с интервалом 23 фута или, возможно, любой другой истории.

Если установлен медный переходник, потребуется больше направляющих. Силы сильфонов будут примерно одинаковыми, как и гидростатические давления. Если еще раз рассмотреть нижнюю половину стояка, единственная разница будет заключаться в материале и характеристиках поперечного сечения медной трубы. Для нашего 4-дюймового стояка свойства медного материала и сечения следующие:

Теперь необходимое расстояние между направляющими составляет 12,5 футов, а может быть, на каждом этаже.

Гибкие шланги и расширительные швы с оплеткой в ​​стояках

Единственный способ действительно ограничить количество перемещений в стояке — это компенсатор.Перемещение можно ограничить до любой приемлемой величины, закрепив стояк на разных уровнях и установив компенсатор между каждой парой анкеров.

Шланги и компенсаторы с оплеткой — еще один вариант для стояков, который имеет много преимуществ по сравнению с сильфонными компенсаторами или системами пружинной опоры. Шланги и компенсаторы с оплеткой обычно состоят из двух частей гофрированного металлического шланга, обернутого металлической оплеткой. Соединение может быть выполнено в форме «U» или «V», что обеспечивает движение во всех направлениях.Как и другие системы компенсационных швов, компенсационные швы для шлангов и оплеток являются изделиями, необходимыми для жизни в строительстве. После установки они не требуют обслуживания или осмотра.

Шланги и компенсаторы с оплеткой имеют ряд преимуществ по сравнению с сильфонами или пружинными опорами:

• Отсутствие компонента давления, работающего под давлением. Это связано с конфигурацией шланга и оплетки, а также оплеткой, удерживающей шланг от расширения.
• Шланги и компенсаторы с оплеткой могут быть рассчитаны на рабочее давление, обычно встречающееся в размерах трубопроводов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и водопровода.
• Секции шлангов и оплетки очень гибкие. Единственные анкерные силы, создаваемые этими компенсаторами, связаны с усилиями пружины шланга и оплетки, которые обычно составляют менее 100 фунтов для труб многих размеров. Единственной другой нагрузкой на анкер будет вес полного стояка.
• Шланги и компенсаторы с оплеткой могут справляться с смещениями в стояке намного лучше, чем сильфонные компенсаторы.

На рисунках 15 и 16 показаны примеры компенсаторов шлангов и оплетки, обычно используемых в стояках.

Рисунки 15 и 16

Единственный потенциальный недостаток шланга и оплетки — это нехватка места. Компенсаторы сильфона хорошо вписываются в переполненные желоба труб, шланг и оплетка торчат наружу. Даже в этой ситуации можно приспособиться, установив петли горизонтально в потолочном пазе.

Шланги и компенсаторы оплетки подвергают стояки небольшим реактивным силам, поэтому нижнюю половину стояка между анкерами можно рассматривать как отдельно стоящую часть трубы, как показано на рисунке 10. Эта конфигурация будет соответствовать вариации уравнения (3 ) для части стояка ниже компенсатора:

Термин ( q ) известен, поэтому длину устойчивости колонны (и расстояние между направляющими) можно определить, решив для длины l .Возвращаясь к первоначальному примеру счёта 500 футов и 4 дюйма. 40 с соединителем для шланга и оплеткой в ​​центре, нижняя половина будет находиться в тех же условиях, что и стояк высотой 250 футов с фиксированным дном. Требуемое расстояние между направляющими составляет 10,6 футов. Для меди типа K необходимое расстояние между направляющими составляет всего 4,1 фута.

Для участка трубы над петлей достаточно одной направляющей на компенсаторе. В этом случае гравитация работает в благоприятном направлении.

Практические соображения

Как часто гиды помещают каждую вторую историю, не говоря уже о каждой отдельной истории в многоэтажном здании? Почти никогда.Так почему же у нас не обрушиваются стояки на каждом проекте? Ответ может быть простым; На каждом этаже уже есть направляющие в виде проходов в круглых плитах. Они допускают осевое перемещение и ограничивают боковое перемещение. Размещение направляющих будет иметь решающее значение в открытом проходе, когда трубы прокладываются через один большой проход в полу на каждом уровне.

Кроме того, у большинства подступенков на каждом этаже есть отводы или отводы. Если они жестко подсоединены к оборудованию вблизи стояка, такое расположение может обеспечить дополнительную боковую поддержку стояку.

Возвращаясь к нашему первоначальному примеру стальной трубы диаметром 4 дюйма, рекомендации EJMA не охватывают случай вертикальной трубы с нулевой нагрузкой (например, шланг и оплетка), а для нагрузки сильфона в этом примере рекомендуется расстояние в 31 фут. (или примерно каждые три рассказа). Этот автор наблюдал установку стояков с нулевым стояком, которые соответствуют рекомендациям EJMA по расстоянию между направляющими, и еще не видел обрушившихся стояков.

«Вне поля зрения, вне головы» также может быть частью проблемы. Трубы вполне могут упруго изгибаться, но этого никто не видит.В конце концов, сколько архитекторов будут проектировать окна на стенах из трубопровода? В этом отношении, сколько арендаторов действительно заботятся о своих стояках?

Заключение

Хотя стандарты и нормы касаются стояков и расстояния между направляющими в трубах с сильфонными соединениями, важно знать ограничения оборудования и допущения, используемые для достижения рекомендуемых стандартов. Возможно, будет уместно более внимательно изучить эти стандарты и адаптировать их для людей с высоким подъемом.

Строительные коммуникации должны быть распределены по всем уровням, иначе небоскреб не будет иметь смысла.Конечно, когда длинные вертикальные трубы размещаются внутри высоких зданий, сила тяжести всегда будет снижаться, и проектировщики строительных систем должны знать силы, действующие на эти элементы. Нефтяная промышленность хорошо осведомлена о конструктивных особенностях высоких гибких райзеров благодаря опыту работы с морскими буровыми установками. По мере того, как мы строим более высокие конструкции, сообщество A / E / C также должно осознавать аналогичные, но не идентичные проблемы для условий над поверхностью.

Ссылки
Sparkes, C.П., Основы механики морского стояка, PennWell Corp., 2007
Тимошенко С. и Гир Дж., Теория упругой устойчивости, МакГроу-Хилл, 1961 г.

Оптимальная высота для 6-дюймового теплового стояка.

Я думаю, что есть небольшой шаг, чтобы попытаться стандартизировать измерения при обсуждении размеров J-образных трубок. Питер дает следующее: подающая труба измеряется от верха подающей трубы до центра обжигового туннеля, обжиговый туннель измеряется в центре. длины подающей трубы до центра стояка, стояк измеряется от центра горлового туннеля до верха стояка.Если мы попытаемся придерживаться этого правила, это поможет каждому помочь и дать совет, поскольку тогда у них будет четкое представление о том, откуда вы измеряете. На основании этих измерений соотношение между подающей трубкой, туннелем обжига и стояком составляет 1: 2: 4. «1» здесь может варьироваться от размера меньше размера системы до размера больше системы.

У меня такое ощущение, что вы правы насчет эффектов увеличения и уменьшения размеров систем с 4 до 8 дюймов. такие вещи, как перетаскивание и ламинарные эффекты, вряд ли изменится напрямую, поэтому необходимо внести коррективы.4-дюймовые системы, например, также имеют тенденцию забиваться несгоревшим древесным углем, что требует внесения изменений в базовую конструкцию. Вероятно, следует начать с базовой пропорции и изучить возможности на этой основе. Различные материалы и методы строительства также могут иметь эффект.

Мы использовали несколько иное соглашение об измерениях в наших мастерских, основанное на сложности многократного измерения межцентрового расстояния на грязной строительной площадке
Мы измеряем внутренние размеры каждого канала от края до края.

Мы измеряем наибольший размер, от кирпича к кирпичу, в каждом случае:
— полная высота подающей трубы (самый большой кусок дерева, который может поместиться в нее с крышкой, скользящей сверху),
— длина туннеля для обжига от от самой дальней стенки подающей трубы до самой дальней стенки теплицы (самый длинный ход, который вы можете сделать с помощью лопаты для золы; эта длина пола включает общую ширину подающей трубы, теплой стояка и перемычки между ними),
— высота теплотрасс дно туннеля прожигать до верхнего края стояка тепла.(опустите рулетку внутрь нагревательного стояка.)

Исходя из этого стандарта измерения, нам нравится соотношение
подачи = 1, туннеля = 1,5, нагревательного стояка> или = 3+.
Другими словами, стояк тепла в три раза выше подачи и, по крайней мере, в два раза выше полной длины туннеля для обжига.
Для 8-дюймовых нагревателей это дает, например, 16-дюймовую подачу, 24-дюймовый туннель для сжигания, 48 дюймов + нагревательный стояк.

Если судить по центральной линии Питера, мои пропорции соответствовали бы 12.Подача 5 дюймов, туннель обжига 17 дюймов и стояк тепла 44,5 дюйма, или 1: 1,36: 3,56.
Я, конечно, не возражаю против увеличения высоты стояка тепла: полные 4 будут на 50 дюймов выше средней линии, или 53,5 дюйма над полом, что также отлично работает с немного более сильной осадкой для 8-дюймовой системы. Таким образом, в этом случае метод Питера добавляет к моему методу 5,5 дюйма.

Я считаю, что вычитание половины ширины 7 дюймов (или в некоторых случаях 7,5 дюймов и т. Д.) Вызывает боль в шее, и я, скорее всего, буду придерживаться моего метода от края до края.

Для 6-дюймовых обогревателей: мы часто делаем обжиговой туннель длиной от 20 до 24 дюймов, а высота нагревательного стояка соответственно от 40 до 48 дюймов (или немного выше) — от пола до края.
Разница в 1/2 дюйма или поэтому переход от квадратного канала к круглому не сильно влияет ни на одно из этих измерений; на самом деле, мы иногда размещаем круглую секцию стояка тепла поверх квадратной U-образной кирпичной топки с хорошими результатами.

Основываясь на OP, назвавшем туннель прожига 7 дюймов, я предполагаю, что он измеряет только мост (кратчайшее физическое расстояние между ближайшим внутренним краем подачи и ближайшей внутренней частью стояка тепла.) Этот мост часто составляет от 7 дюймов до 10 дюймов в большинстве наших конструкций; в основном зависит от того, какой размер цилиндра / раструба подсоединяется к стояку тепла, чтобы избежать перекрытия бочки корма. (Мы предпочитаем оставлять от 3 до 4 дюймов между раструбом и подачей, чтобы можно было заменить первый мостовой кирпич, если это необходимо, и укладывать более высокий фид вне ствола, если это необходимо.)

С этой длиной перемычки, принимая истинное значение 6 круглая система и подача не слишком высока,

— по моему методу длина обжигового туннеля составляет около 21 дюйма (включая 8-дюймовую секцию, 6-дюймовую подачу и 7-дюймовую перемычку), поэтому стояк нагревателя должен быть не менее 42 дюймов в высоту (от пола зоны ожогового туннеля вверх).Подача может быть высотой до 14 дюймов, измеренная от пола горловины. Если стояк нагрева смещен от 8-дюймовой секции, мы можем рассматривать туннель обжига всего 20 дюймов в длину, желая иметь стояк тепла 40 дюймов, и высота подачи может быть около 13 дюймов. Опять же, это измерения от пола до кромки и от пола до пола.

— по методу Питера, как указано выше, длина горлового туннеля составляет 13 дюймов (7 дюймов моста плюс два 3 «половинки 6-дюймовых трубок с внутренним диаметром; я игнорирую 8-дюймовые странности).
Таким образом, высота стояка тепла должна быть не менее 29 дюймов (измеренная от середины туннеля для горения и вдвое превышающая его длину в середине потока),
и высота подачи не более 6 дюймов.5 дюймов высотой над линией средней точки (отверстие в туннель для ожогов с выступом 3,5 дюйма, если вы зацепили рулетку на нижней стороне моста и измерили его до выступа подачи).
Для изготовления корма, способного удерживать древесину длиной более 12 дюймов, в системе диаметром 6 дюймов, которая, по методу Питера, составляет 9 дюймов,
вам понадобится стояк тепла высотой не менее 36 дюймов (над туннелем для обжига. средняя линия), а теоретическая длина туннеля обжига будет 18 дюймов (от середины до середины). Я не уверен, потребует ли его система также удлинить туннель обжига, чтобы полностью удвоить высоту подачи, или туннель подачи и обжига могут быть короче (по моему опыту делать их короче вполне допустимо).

Эта система с питанием, вмещающим 12 дюймов топливной древесины, с одним только стояком тепла, пропорциональным в соответствии с моим пониманием системы Питера, могла бы иметь размеры 12 дюймов: 20 дюймов: 39 дюймов с помощью моего метода измерения от края до края; Я бы добавил еще один дюйм к этому стояку тепла своим методом (удвоить туннель для обжига и утроить подачу), сделав расстояние от дна туннеля до выступа нагревателя не менее 40 дюймов.
или 12 дюймов: 24 дюйма: 39 дюймов. если ожоговый туннель был удлинен по формуле Петра; в этом случае я бы добавил 9 дюймов, чтобы получилось 12:24:48 (по крайней мере, удвоить длину туннеля прожига и утроить подачу; при желании подачу можно было бы удлинить еще на 4 дюйма).

В случае, если какие-либо два метода или предложения не совпадают, я настоятельно рекомендую взять более высокий из двух тепловых стояков.

Я также не уверен, что делает 8-дюймовая камера между туннелем для сжигания и тепловым стояком. Мы видели некоторые плохие результаты при прототипировании из-за выпуклостей размера и обычно предпочитаем сохранять одинаковую площадь поперечного сечения во всем . Кажется, это самая простая конфигурация, которая сгорит полностью.

Надеюсь, что это поможет.
Я согласен с тем, что использование различных эталонов измерений усложняет задачу, но мне не нравится идея пересмотра моих книг и планы по их усложнению. Измерьте и используйте!

Я считаю, что расчеты осевой линии полезны для теоретических предположений о длине пламени, но при строительстве кирпичной или трубной системы на месте вычислять каждое измерение раздражает, а отметки недолговечны.(Кирпичная кладка обычно включает в себя курсы в двух разных ориентациях, поэтому в действительности нет даже ссылки на один кирпичик-неуверенность.)

Я думаю, что Лесли и Осел в частном порядке разрешили им увидеть преимущества использования этот метод измерения от края до края, поэтому я подумал, что вставлю сюда еще одну вилку. Если это не сильно испортит расчеты Питера, возможно, мы сможем использовать мой метод измерения. Если это так, возможно, мы сможем дать каждому стандарту сокращенное название или добавить какие-то диаграммы или что-то в этом роде.

Вот схема существующего 6-дюймового обогревателя, который мы построили в 2008 году, который, как сообщается, все еще используется (мы прожили с ним около 3 лет до переезда, и он надежно нагревается за это время). Используемые нами измерения отмечены синим цветом.

Я слишком долго отсутствовал на этих форумах, поэтому надеюсь, что этот пост соответствует общему стилю обсуждения здесь. Пожалуйста, укажите мне на любое отдельное обсуждение «стандарта», если я должен публиковать там сообщения вместо того, чтобы угонять этот

-Erica W

Riser Design — обзор

2.1 Плоские коллекторы

Фотография типичного плоского солнечного коллектора конструкции коллектора и стояка показана на рис. 1. Он в основном состоит из поглощающей пластины, покрытой стеклом и хорошо изолированной сзади и по бокам. Солнечное излучение, проходящее через остекление, поглощается почерневшей пластиной поглотителя и затем передается транспортной жидкости, протекающей по трубам, называемым стояками, уносится для использования или хранится для дальнейшего использования. Трубки для жидкости необходимо надежно закрепить (или приварить) к поглощающей пластине.В некоторых конструкциях они являются неотъемлемой частью пластины. Это очень важно для эффективной работы солнечного коллектора. Подъемные трубы соединены на обоих концах коллектора с двумя коллекторными трубами, которые имеют больший диаметр, чем стояки. Пластина абсорбера может быть сконструирована как единый лист металла, на котором закреплены все стояковые трубы, или каждая стояковая труба может быть закреплена на отдельном ребре (см. Рис. 2), после чего отдельные узлы стояка / ребра привариваются к коллекторной трубе. чтобы образовать одну плоскую поверхность, которая будет абсорбирующей пластиной коллектора.

Рис. 1. Фотография типовой детали плоского коллектора.

Рис. 2. Подъемная труба с индивидуальным ребром.

Прозрачная крышка используется для уменьшения потерь конвекции из-за ветра от пластины поглотителя. Стеклянная крышка создает застойный воздух между абсорбирующей пластиной и крышкой, поэтому любые конвекционные потери возникают из-за естественной конвекции, которая имеет гораздо меньший эффект, чем принудительная конвекция, вызванная ветром, обдувающим поглощающую пластину для безстекольного коллектора.Крышка также помогает улавливать солнечное излучение, используя преимущество парникового эффекта, поскольку стекло прозрачно для коротковолнового излучения, исходящего от солнца, но почти непрозрачно для длинноволнового теплового излучения, испускаемого горячей пластиной поглотителя [3] .

Самым большим преимуществом FPC является то, что они могут быть легко сконструированы с относительно низкими производственными затратами. Дополнительным преимуществом является то, что эти коллекторы постоянно фиксируются в нужном положении, поэтому слежение не требуется, и, кроме того, они собирают как луч, так и рассеянное излучение.Лучше всего устанавливать коллекторы лицом к экватору, то есть они смотрят на юг в северном полушарии и на север в южном. Оптимальный угол наклона коллектора зависит от области применения. Для приложений, которые требуют тепла круглый год, это соответствует широте местоположения [3]. Если применяется только солнечное охлаждение, то используется более низкий оптимальный угол наклона (широта — 10 °), чтобы солнце было более «перпендикулярно» коллектору в летнее время, когда больше всего требуется тепловая энергия.Напротив, если применяется обогрев помещений, то оптимальный угол — под большим углом (широта + 10 °), чтобы обеспечить лучшую производительность в зимнее время, когда больше всего требуется обогрев [2].

Контакт между стояком и поглощающей пластиной имеет решающее значение для эффективной работы коллектора. Типичным способом крепления труб к пластине абсорбера является встроенное крепление, при котором на ребре или абсорбирующей пластине формируется полукруглая канавка, в которой подъемная труба устанавливается под давлением или приваривается.Пластина обычно покрывается материалом с высоким коэффициентом поглощения и низким коэффициентом излучения. Изоляционный материал FPC может быть изготовлен из мата из минерального волокна или стекловолокна, которое не выделяет газ при повышенных температурах. Следует отметить, что строительное стекловолокно не подходит, поскольку его связующие вещества испаряются при высокой температуре и могут конденсироваться на крышке коллектора и действовать как непрозрачная пленка для солнечного излучения.

С тех пор, как они были впервые представлены на рынке, около 60 лет назад, FPC были построены в самых разных конструкциях и материалах.Их можно использовать для нагрева различных жидкостей, включая в основном воду, воздух и воду, а также растворы антифризов. Несмотря на проблемы, связанные с воздействием солнечного ультрафиолетового излучения, коллектор должен иметь длительный срок службы, поэтому обычно используются металлические компоненты, такие как оцинкованный листовой металл для корпуса и медь или алюминий для пластины поглотителя и трубопроводов. Коллектор также должен уметь работать с отложениями пыли на стекле. Пыль собирается в основном летом, когда осадки выпадают реже из-за высокой интенсивности солнечного излучения в этот период; пыль защищает коллектор от перегрева.

Обычным материалом для остекления является стекло с низким содержанием железа. Он широко используется для глазурования солнечных коллекторов, поскольку он может пропускать около 90% входящего коротковолнового солнечного излучения, в то время как он практически непрозрачен для длинноволнового теплового излучения, испускаемого пластиной поглотителя. Обычное оконное стекло обычно имеет высокое содержание железа и не подходит для использования в солнечных коллекторах.

Остекление должно допускать солнечное излучение и максимально снижать потери повторно излучаемого тепла.Обычно поглощение этого излучения стеклом вызывает повышение его температуры, и, таким образом, происходит потеря тепла в окружающую атмосферу в основном за счет конвекции.

Новым достижением в этой области является использование недорогого прозрачного изоляционного остекления (TIG), которое представляет собой полимерный материал. Такие коллекторы называются сотовыми. Это связано с тем, что он создает слой воздуха, который не может циркулировать (из-за сотовой структуры), что резко снижает потери, связанные с конвекцией, которая является основной причиной потерь энергии от FPC.

Обычные FPC являются наиболее часто используемым типом коллекторов, хотя в последнее время они испытывают сильную конкуренцию со стороны ETC, но они больше подходят для приложений с более высокими температурами. FPC обычно используются для низкотемпературных применений до 80 ° C.

Коллекторная пластина должна иметь соответствующие оптические и тепловые свойства, чтобы поглощать как можно большую часть излучения, при этом теряя как можно меньше тепла в атмосферу. Поэтому, чтобы максимизировать сбор энергии, пластина поглотителя коллектора обычно покрывается материалом, который имеет высокий коэффициент поглощения для солнечного излучения и низкий коэффициент излучения для повторно излучаемой тепловой энергии.Такая поверхность называется селективной. Коэффициент поглощения солнечного излучения поверхностью коллектора зависит от типа и цвета покрытия, а также от угла падения. Обычно используется черный цвет, но Tripanagnostopoulos et al. Предложили различные другие цвета. [4], Wazwaz et al. [5], а также Орел и др. [6], в основном по эстетическим соображениям.

Используя в основном электролитические или различные химические методы, можно изготавливать поверхности с низкими значениями длинноволнового излучения ( ɛ ) и высокими значениями поглощения солнечного излучения ( α ).Селективные поверхности, полученные таким образом, обычно состоят из тонкого верхнего слоя, который хорошо поглощает коротковолновое солнечное излучение, но относительно прозрачен для длинноволнового теплового излучения, нанесенного на поверхность, которая имеет высокий коэффициент отражения и низкий коэффициент излучения для длинноволнового излучения [2 ]. Использование селективного покрытия особенно важно для коллекторов, работающих при высоких температурах. Самым простым и дешевым покрытием, которое можно использовать, является черная матовая краска, но она не является селективной, поэтому подходит только для коллектора, работающего при относительно низких температурах максимум около T _amb + 40 ° C.

Наиболее часто используемым материалом для поглощающих пластин коллектора является медь, хотя алюминий и нержавеющая сталь использовались в первой попытке снизить стоимость, а во второй — для конкретных коррозионных применений. Чаще всего используются медные трубы из-за их превосходной устойчивости к коррозии и высокой теплопроводности.

Базовая конструкция пластины абсорбера представляет собой полукруглую пластину с трубами, используемыми в качестве стояков, которые могут быть закреплены в канавке, как уже было описано ранее. Следует отметить, что, хотя в этом случае пайка не требуется, следует избегать использования мягкого припоя из-за высокой температуры пластины в условиях застоя, которая может расплавить припой.В последнее время были применены некоторые современные технологии производства, такие как ультразвуковая сварка, которые улучшают как скорость, так и качество сварных швов, и используются для сварки ребер на стояках с целью улучшения теплопроводности. Преимущество ультразвуковой сварки заключается в том, что процесс выполняется при комнатной температуре, поэтому исключается деформация ребер малой толщины.

Для непосредственного обогрева помещений могут применяться воздушные коллекторы, которые нагревают воздух солнечным излучением перед его подачей в обогреваемое пространство.Основное различие между воздушными и водными коллекторами заключается в необходимости разработки абсорбера, который преодолевает пониженную теплопередачу, вызванную более низкими коэффициентами теплопередачи между воздухом и солнечным абсорбером. Следовательно, когда воздух нагревается с помощью FPC, необходимо использовать какой-либо тип удлиненной поверхности. Могут использоваться тонкие гофрированные металлические листы или пористые поглотители, а когда требуется высокий уровень производительности, поверх этой поверхности также наносится избирательное покрытие. Поскольку теплоемкость воздуха намного ниже, чем у воды, обычно требуется больший объемный расход воздуха, что приводит к более высоким паразитным затратам на питание вентилятора.

Пневматические системы имеют ряд преимуществ. Наиболее важным является то, что воздух не нуждается в защите от замерзания или кипения, не вызывает коррозии и не страдает от деградации теплоносителя, что требует периодической замены жидкости. Кроме того, воздушные системы дешевле, поскольку не требуются параметры безопасности и расширительный бак, а воздух доступен из атмосферы бесплатно. Недостатки заключаются в том, что для вентиляционного оборудования (воздуховодов и вентиляторов) требуется больше места, чем для трубопроводов и насосов, утечки воздуха гораздо труднее обнаружить, паразитное энергопотребление, то есть электричество, используемое для привода вентиляторов, обычно выше, чем у жидкости. системы и обычно более шумны во время работы.Другой недостаток заключается в том, что воздухосборники работают при более низких значениях емкости жидкости и, следовательно, с более низкими значениями отвода тепла ( F _R ), чем коллекторы для нагрева жидкости [2].

Другая категория коллекторов — это открытые или неглазурованные солнечные коллекторы, но они не подходят для отопления или охлаждения помещений. Обычно они используются в низкотемпературных приложениях, таких как предварительный нагрев воды для домашнего или промышленного использования, нагрев плавательных бассейнов [7] и нагрев воздуха для промышленных или сельскохозяйственных целей.В этих коллекторах для низкотемпературных применений обычно используются пластиковые экструзии, устойчивые к УФ-излучению. Эти коллекторы обычно имеют широкий лист абсорбера, сделанный из пластика, с закрытыми проходами для жидкости. Материалы, используемые для пластиковых панельных коллекторов, включают полипропилен, полиэтилен, акрил и поликарбонат [2].

Численное исследование влияния диаметра стояка и наклона на параметры системы в двухфазном термосифонном солнечном водонагревателе с замкнутым контуром

Основные моменты

•

Оптимальный наклон для максимального теплового потока изменяется в зависимости от широты местоположения.

•

Оптимальный наклон для максимального теплового потока также изменяет местное солнечное время.

•

Максимальный расход увеличивается с увеличением размера стояка.

•

Максимальный массовый расход достигается при разных наклонах для разных стояков.

•

Длина двухфазной области зависит от углов наклона, но не от размера стояка.

Abstract

В данной работе численно исследовано влияние диаметра стояка и угла его наклона на параметры системы в двухфазном термосифонном солнечном водонагревателе с замкнутым контуром.Здесь тепловой поток, получаемый коллектором, циркулирующий массовый расход, рабочее давление, полное падение давления, коэффициент теплопередачи в стояках и эффективность коллектора определяются как параметры системы. Для этого представлена ​​модель двухфазного термосифонного солнечного водонагревателя, приемлемая для различных наклонов, и рассмотрены вариации диаметра и наклона стояка. Размер стояка варьируется от 1,25 см до 2,5 см с диапазоном наклона 2–75 °. Установлено абсолютное давление в системе 3567 Па, в качестве рабочей жидкости выбрана вода.Результаты показывают, что для получения максимального солнечного теплового потока требуется более высокий угол наклона для более высокоширотного местоположения. В местный солнечный полдень на 21,996 северной широты оптимальный угол наклона увеличивается в диапазоне 24–44 ° с увеличением диаметра стояка, обеспечивая максимальный расход циркулирующей массы с 0,02288 кг / с до 0,03876 кг / с. Более длительные характеристики двухфазной теплопередачи могут быть получены при меньших углах наклона и массовом расходе для всех размеров стояка. Следовательно, наблюдается, что оптимальные углы наклона и диаметры для солнечного теплового потока, циркулирующего массового расхода и коэффициента теплопередачи в двухфазной термосифонной системе не совпадают.Эта работа дает лучшее понимание и полезную информацию для построения двухфазных термосифонных солнечных нагревателей.

Ключевые слова

Диаметр стояка

Наклон

Термосифон

Падение давления

Массовый расход

Коэффициент теплопередачи

КПД коллектора

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Посмотреть полный текст

Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Консультации — Специалист по спецификациям | Выбор труб и материалов для трубопроводов

Джефф Болдт, ЧП, LEED AP, FASHRAE, FPE, HBDP; Кейт Стоун, ЧП

17 сентября 2018 г.

Цели обучения

• Разберитесь в плюсах и минусах различных материалов трубопроводов.
• Ознакомьтесь с некоторыми проблемами, связанными с совместимостью материалов.
• Узнайте о проблемах коррозии в гидравлических и бытовых системах трубопроводов.

Так же, как свойства различных материалов труб сильно различаются (см. Таблицу 1), важность этих свойств сильно различается в зависимости от проекта. Выбор материала трубопровода зависит от области применения и качества воды. Например, в системах отопления часто используются стальные трубы из-за их низкой стоимости, прочности и устойчивости к теплу, тогда как в системах с чистой водой, вероятно, будут использоваться трубы из чистого полипропилена (PP) или поливинилиденфторида (PVDF).

Основные свойства материала

Сталь прочная, жесткая и имеет низкий коэффициент теплового расширения. Он также тяжелый (для его транспортировки может потребоваться несколько рабочих) и подвержен коррозии. Иногда ее называют углеродистой или черной сталью, чтобы отличить ее от нержавеющей и оцинкованной стали. Вся сталь по определению содержит углерод.

Сталь

часто используется для закрытых гидравлических систем, потому что она недорогая, особенно по сравнению с другими материалами в системах с высоким давлением, а коррозия в этих системах относительно легко контролируется.Он также является хорошим выбором для паровых и пароконденсатных систем, поскольку хорошо выдерживает высокие температуры и давления, а коррозия обычно не является проблемой для паропроводов. Тем не менее, коррозия является проблемой в пароконденсатных трубах, и многие инженеры указывают стальную трубу сортамента 80 просто потому, что на нее требуется примерно в два раза больше времени для прорастания ржавчины, чем у трубы сортамента 40.

При правильной подаче аминов (обычно циклогексиламин, морфолин или диэтилэтаноламин (DEAE) для нейтрализации pH в конденсатной трубе, конденсатных трубок хватит на весь срок службы здания.Некоторые владельцы зданий не хотят, чтобы эти химические вещества содержались в паре, который может использоваться для увлажнения из-за проблем со здоровьем; однако отказ от использования этих аминов может потребовать замены трубопровода из нержавеющей стали (SS) или добавления отдельной системы «чистого пара» для увлажнения и стерилизации медицинских инструментов.

Жесткость важна, потому что она определяет расстояние между подвесами. Стальные трубы изготавливаются длиной 21 фут, и подвески могут быть разнесены на такое большое расстояние для труб большого диаметра.Однако для более гибких материалов могут потребоваться подвесы на расстоянии не менее 4 футов от центра или даже непрерывно. Обратитесь к ANSI / MSS SP-58: Подвески и опоры для труб — материалы, конструкция, изготовление, выбор, применение и установка для получения подробной информации о подвесках и расстоянии между подвесками.

Низкий коэффициент теплового расширения сводит к минимуму необходимость в расширительных петлях и компенсаторах. Однако высокая жесткость стали означает, что, хотя она меньше расширяется, она оказывает очень большие усилия на анкеры.

Труба из оцинкованной стали — это стальная труба, погруженная в ванну с цинком (см. Рисунок 1). Цинкование имеет два метода уменьшения коррозии:

• Он покрывает поверхность, как краска, и в большинстве случаев образует прочный оксидный слой, такой как алюминий и нержавеющая сталь.
• Обеспечивает протекторный анод (цинк) для защиты от коррозии вместо коррозии стали.

Труба из оцинкованной стали обладает всеми преимуществами стальной трубы, а также имеет улучшенную коррозионную стойкость в большинстве сред, хотя и стоит немного дороже.Цинкование почти идеально подходит для областей применения, где его периодически смачивают и сушат (например, дорожные знаки и ограждения). Он может выйти из строя в средах с высоким содержанием натрия (например, умягченная вода, которая вначале была очень жесткой), потому что натрий заставляет прилипшую оксидную пленку отделяться и реагировать больше как стальная труба, где оксид отслаивается. Если сваривается оцинкованная труба, сварщик должен быть осторожен, чтобы стачивать необработанную сталь. Ремонт цинкования с внутренней стороны трубы затруднен или невозможен.Если в интерьере требуется сплошной оцинкованный слой, подумайте о механических соединениях. (Более подробную информацию можно получить через Американскую ассоциацию гальванизаторов.)

Медная труба часто используется как в гидравлических, так и в бытовых системах, особенно для 2-дюймовых. и трубы меньшего диаметра. Однако некоторые подрядчики предлагают заменить оцинкованные стальные трубы для бытового водоснабжения медными до 6 дюймов. по размеру, особенно на Среднем Западе. Медь — дорогой материал, но имеет то преимущество, что весит меньше стали, и для ее установки может потребоваться меньшее количество сотрудников, в зависимости от веса и ограничений профсоюзов.Кроме того, медь обычно более благородна и устойчива к коррозии, чем сталь или оцинкованная сталь.

В промышленности HVAC большая часть меди — это твердая (закаленная) медь типа L (средней толщины), хотя подземная мягкая (отожженная) медь часто относится к типу K (толстая). Дренажный, сливной и вентиляционный трубопровод (DWV) тоньше (тип M).

Нержавеющая сталь широко считается устойчивой ко всем видам коррозии. Это верно во многих случаях, но не во всех. Анаэробная и хлоридная коррозия могут повлиять на SS.Самый распространенный сплав — нержавеющая сталь 304, который добавляет в сталь 18% хрома и 8% никеля. 304L имеет пониженное содержание углерода, чтобы свести к минимуму склонность SS к коррозии сварных швов. SS с обозначением L рекомендуется для всех SS, которые будут свариваться и могут иметь проблемы с коррозией, например выхлопные газы и некоторые системы трубопроводов. 316 и 316L добавляют молибден, чтобы снизить восприимчивость к хлоридам.

В последнее десятилетие мы видели, что более тонкая нержавеющая сталь предлагалась в качестве альтернативы стальным оцинкованным трубам и медным трубам большего диаметра, в первую очередь для бытовых трубопроводов для питьевой воды.Если это сделать неправильно, есть одна потенциальная проблема (см. «Смешивание материалов может вызвать проблемы»).

SS требует некоторого количества кислорода для образования приставшего оксидного слоя, как у алюминиевых автомобильных колес. Обычно это не проблема в системах водяного отопления / охлаждения или системах водоснабжения, но в большой системе хранения охлажденной воды уровень кислорода может стать достаточно низким, чтобы возникли проблемы с коррозией, вызванной микробами (известной как MIC).

Есть много марок СС. В целом сплавы серии 300 наиболее устойчивы к коррозии и немагнитны.Серия 400 тверже, устойчивее к истиранию, выдерживает более высокие температуры и обладает магнитными свойствами. Сплавы серии 200 используются в мойках и в тех местах, где допустима меньшая коррозионная стойкость.

Чугун (CI) используется в основном в канализационных и ливневых системах. В этих случаях он имеет очень хорошую коррозионную стойкость. Недостаток в том, что самые обычные суставы не зажаты. Большинство соединений из чугуна являются вставными или без ступицы. Вставные соединения очень хорошо работают под землей, где давление почвы помогает остановить движение трубы.Однако над землей существует риск того, что труба может отделиться, если произойдет закупорка и давление станет слишком высоким. Оцинкованная сталь, в первую очередь для ливневых систем, с механическими муфтами или трубопроводами с пластиковым соединением, может быть указана, когда кажется возможным риск затопления из-за давления.

Ковкий чугун (DI) похож на чугун, за исключением того, что он имеет более низкий процент углерода и содержит отжиг и / или добавки, такие как магний, для образования другой (шаровидной) матрицы.Это делает его более прочным и пластичным, чем чугун. По коррозионной стойкости он очень похож на чугун. DI обычно используется для городских водопроводов. Для ливневой или канализационной канализации можно указать одну длину трубы прямого ввода, проходящей под опорами, чтобы в случае оседания конструкции труба изгибалась и не ломалась.

Duriron практически отсутствует на рынке, но его можно увидеть в проектах реконструкции. Это чугун с добавлением кремния для защиты от коррозии. Ранее он использовался для лабораторных систем удаления отходов.Чугунные форточки, которые «сверкают» на крыше, — это Duriron. Сегодня его обычно заменяют полипропиленом (PP), поливинилиденфторидом (PVDF) или иногда боросиликатным стеклом.

Трубопровод из поливинилхлорида (ПВХ) часто используется в жилых помещениях и становится все более популярным в коммерческих / промышленных приложениях. Его преимущество заключается в том, что он очень устойчив к большинству коррозии, но не к растворителям или некоторым маслам. Некоторые производители используют полиэфирное масло (POE) для очистки змеевиков HVAC и, в некоторых случаях, вызывают растрескивание труб для отвода конденсата из ПВХ.Хлорированный поливинилхлорид (ХПВХ) и акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) также в значительной степени несовместимы с маслами POE.

Одна из проблем, связанных с ПВХ и ХПВХ, заключается в том, что они содержат хлор. Когда хлор горит, образуется горчичный газ. Хотя смертельные случаи не были вызваны горением трубы в зданиях, выделяющей газообразный хлор, они прочитали по крайней мере одну статью о горящей копировальной машине из ПВХ, которая привела к гибели пожарных. Наибольшее беспокойство по поводу ПВХ вызывает близкое расположение подвесок и несоответствие установленному рейтингу распространения пламени / дыма 25/50 согласно NFPA 255: Стандартный метод испытания характеристик горения поверхности строительных материалов и ASTM E84: Стандартный метод испытания характеристик горения поверхности строительных материалов. Строительные материалы, требуемые строительными нормами для материалов, размещаемых в приточных коллекторах.Это также верно для полипропилена и большинства составов ХПВХ.

CPVC — это в основном ПВХ с добавлением сшитой молекулы хлора для повышения термостойкости. Обычно используется в системах горячего водоснабжения. Одним из недостатков систем трубопроводов из ПВХ, ХПВХ и большинства пластиковых и некоторых армированных волокном пластиков (FRP) систем является то, что они имеют фитинги с очень коротким радиусом, поэтому они имеют более высокие коэффициенты падения давления.

Полипропилен известен как олефин в ковровой промышленности, где он используется для изготовления ковров внутри и снаружи помещений.Преимущество полипропилена в том, что он работает с жидкостями до 210 ° F, и он очень устойчив к коррозии. Некоторые фирмы используют его для кислотных отходов и (в форме без добавок) для систем чистой воды. Он также используется в некоторых трубопроводах для отходов молочной промышленности, где вода при температуре 210 ° F может стекать в канализацию, чтобы очистить затвердевший сыр. В целом, полипропилен является наиболее устойчивым к коррозии из всех материалов, кроме ПВДФ и других производных тефлона.

Поливинилиденфторид (PVDF) — это фторполимер, родственный тефлону.Дорого, но с прекрасными свойствами. Он может выдерживать 212 ° F жидкости, соответствует норме распространения пламени / дыма 25/50 для вытяжных коллекторов (и используется для внутренней обшивки городских автобусов, потому что он не горит, как другие пластмассы), и очень инертен ( т. е. его можно использовать для лабораторных или микрочиповых систем с водой высочайшей чистоты).

Трубопроводы PEX (сшитый полиэтилен) стали очень популярными, особенно в системах водоснабжения жилых домов. Это прозрачный гибкий материал для труб, и некоторые его составы соответствуют требованиям 25/50 для пламени / дыма при размещении в коллекторах возвратного воздуха.Он очень гибкий, требует частой или постоянной поддержки.

Боросиликатное стекло когда-то было популярным материалом для лабораторных отходов. Он обладает высокой устойчивостью к коррозии, но стоит дорого и может вызвать проблемы, если в канализацию слить очень горячую воду. Обычно он не используется в современных лабораториях.

FRP полезен для применений, где желательны коррозионная стойкость, стойкость к ультрафиолету (УФ) и большая жесткость, чем у пластмасс. Он имеет различные свойства коррозионной стойкости и прочности в зависимости от используемого пластика и волокна, а также от того, как оно ориентировано.Многие продукты позволяют выбирать различные внутренние покрытия, устойчивые к определенным химическим веществам. Трубопровод градирни — хорошее применение в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха при условии, что изделие имеет фитинги с низким коэффициентом потерь.

Способы соединения

Сварка — старая и надежная технология. Это в основном включает в себя плавление труб вместе. Этот метод используется для стали и полипропилена. Сварку можно использовать для оцинкованной стали, но отремонтировать цинковое покрытие на внутренней стороне труб практически невозможно, поэтому предпочтительнее механическое соединение.

Резьба включает в себя свинчивание труб вместе, обычно с помощью ниппеля с внутренней резьбой между двумя участками трубы с наружной резьбой. Нарезка резьбы обычна для стальных и оцинкованных стальных труб. Это также характерно для некоторых материалов пластиковых труб. Он используется для нержавеющей стали, но требует свежих штампов и анаэробного соединения для труб для создания герметичных соединений. Резьбовые соединения выдерживают нагрузки во всех направлениях.

Фланец стоит дорого, но практически надежен. Фланцевые соединения могут выдерживать любое желаемое давление и могут быть диэлектрическими для минимизации коррозии (см. Рисунок 2).

Механические муфты (см. Рисунок 3) выдерживают силы во всех направлениях, а также могут выдерживать любое желаемое давление. Сегодня мы наблюдаем движение в сторону либо сборок, сваренных в заводских условиях, которые соединяются в полевых условиях механическими муфтами, либо систем, которые полностью механически связаны, в основном в размерах более 2 дюймов. Доступны как жесткие, так и гибкие муфты. Некоторые проекты также включают вертикальные стояки, которые выигрывают от линейной гибкости «гибких» муфт, чтобы избежать деформационных швов или смещений, которые увеличивают размеры вала, чтобы предотвратить разрыв труб из-за сил сдвига на негибких стенках вала.Гибкие механические муфты также могут заменять гибкие соединения, в зависимости от геометрии и виброизоляции насоса или оборудования.

Коррозия

Коррозия очень важна для трубопроводных систем. Обычно в системах водяного отопления или охлаждения используются ингибиторы коррозии и, возможно, биоциды. Нитриты и молибдаты являются наиболее распространенными ингибиторами коррозии. Некоторые проектные фирмы устанавливают только молибдаты для систем с охлажденной водой, но допускают использование молибдатов или нитритов для систем водяного отопления, которые поднимают температуру воды выше 140 ° F зимой.Это связано с тем, что в прохладной воде нитриты могут быть пищей для микроорганизмов; микробиологическое «цветение» может происходить в системах с охлажденной водой.

Отдельные ингибиторы добавляются для защиты «желтых металлов», таких как медь. В гликолевых системах большинство поставщиков используют ингибитор фосфатной коррозии, потому что он также соответствует правилам Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для пищевых продуктов, поэтому им нужно сделать только один продукт для пищевого и непищевого гликоля.

Однако, по крайней мере, один поставщик использует нитраты, поэтому каждый владелец должен вести учет того, что находится в их здании.Данных об эффективности лечения полунитратами и полуфосфатами нет; смешивание гликолей с ингибиторами различного химического состава не рекомендуется. Системы, содержащие гликоль, должны поддерживать концентрацию гликоля от 18% до 25%. Источники различаются по точному пределу, но ни один производитель не продает предварительно приготовленный гликоль с концентрацией ниже 20%; не рекомендуется использовать ничего ниже 25%.

Если этого не сделать, микроорганизмы могут быстро размножаться, потому что гликоль — это пища. Гликоль — это спирт, и, как и при производстве вина, до тех пор, пока его концентрация не станет токсичной, микроорганизмы будут размножаться.Никогда не допускайте подключения подпитки бытовой воды в гликолевой системе, иначе концентрация будет медленно снижаться, пока не возникнет серьезная проблема. Рекомендуется подающий бак, заполненный предварительно смешанным промышленным (не автомобильным) гликолем, реле давления и насос.

Сталь

относительно невосприимчива к коррозии, если она находится в среде с высоким pH (например, стальная арматура в бетоне). Шкала pH является логарифмической и обычно находится в диапазоне от 0 до 14. Она показывает, насколько кислотным или основным является раствор, где 0 — самый кислый, а 14 — самый основной.PH 7 указывает на нейтральность. Диапазон pH от 8 до 10,5 обычно используется для трубопроводных систем, содержащих сталь. Однако сталь подвержена коррозии при низком pH или при воздействии на нее отдельных химикатов. Многие схемы защиты от коррозии полагаются на высокий pH, но это проблема для систем, которые включают котлы с алюминиевыми теплообменниками, потому что алюминий несовместим с высоким pH. Комбинация стальных труб и алюминиевых теплообменников требует очень узкого диапазона pH в гидравлических системах, обычно от 8 до 8.5.

Поверхностная конденсация — еще одна проблема. На Среднем Западе в некоторых системах принято не изолировать трубы PEX или другие пластиковые трубы, потому что не образуется конденсат. Но с точки зрения энергии PEX теряет тепло быстрее, чем медная труба. Это связано с тем, что больший внешний диаметр PEX обеспечивает большую площадь поверхности для передачи тепла.

Диэлектрическая арматура сегодня вызывает споры. Диэлектрические фланцы часто являются предпочтительным диэлектрическим фитингом, потому что, если диэлектрические фланцы указаны и подрядчик устанавливает не диэлектрические фланцы, единственное исправление — установка пластиковых изолирующих вставок для болтов — замена фланцев не требуется.Однако сегодня NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует соединения металлических трубопроводов бытовой воды, что препятствует диэлектрическому разделению, обеспечиваемому диэлектрическими фланцами, штуцерами и, возможно, ниппелями.

Тщательно подумайте о материалах, которые вы указываете для трубопроводных систем. Каждый материал имеет отличное применение на рынке, но у каждого есть приложения, для которых он не подходит. Здесь были представлены плюсы и минусы нескольких широко используемых материалов, но эта статья лишь коснулась поверхности этой области инженерии.

Смешивание материалов — тоже проблема: знайте, какие материалы трубопроводов вы используете, чтобы минимизировать коррозию

За последнее десятилетие труба с более тонкими стенками с механическим соединением (нержавеющая сталь марки 10 304 или SS) стала более распространенной для труб диаметром 2,5 дюйма. и более крупные системы бытового водоснабжения. Он обеспечивает высокую коррозионную стойкость и более низкую стоимость монтажа по сравнению с оцинкованной сталью сортамента 40 или медной трубой типа L.

Стоимость материала из нержавеющей стали сортамента 10 304 почти такая же, как у оцинкованной стали сортамента 40, но он вдвое меньше веса, поэтому его установка дешевле.Стоимость медного материала почти вдвое выше, чем у медного сплава 10 304 SS в этих размерах, но у него такие же затраты на установку, поэтому у него также более высокая стоимость установки. Одна проблема, которая вызвала проблемы, заключается в том, что фитинги из нержавеющей стали марки 10 304 примерно на треть дороже, чем фитинги из оцинкованной стали категории 40, поэтому оцинкованные фитинги смешивают с прямыми трубами из нержавеющей стали с добрыми намерениями.

Считается, что и нержавеющая сталь, и оцинкованная сталь устойчивы к коррозии, а механическое соединение обеспечивает диэлектрическое разделение, что неверно.Диэлектрическая коррозия, которая возникает между цинкованием (цинком) и SS, очень велика, потому что материалы находятся почти на противоположных концах диаграммы благородства металлов. Коррозия цинка быстрая и серьезная (см. Рисунок 4).

Джефф Болдт является руководителем IMEG Corp., где он является директором по инновациям и качеству.