A vízhalózat méretezése

A vízhálózat méretezése

A vízvezeték hálózatot méretezni kell. Minél nagyobb az épület, ill. a vízvezeték hálózat, annál inkább.

Ki méretezhet?

Vízhálózat méretét meghatározhatja

a tervezö,

kevésbé szerencsés esetben a kivitelezö, különösen nagyobb épületek esetében és

biztosan kevésbé szerencsés esetben az építtetö.

Mit kell méretezni?

A vízhálózat része, és egyben a méret meghatározás tárgya lehet:

a hidegvíz csöhálózat,

a használati melegvíz csöhálózat és

a cirkulációs vezeték hálózat, cirkulációs szivattyú.

Mi alapján méretezhetünk?

Ha a fentiek közül valaki vízhálózat méretezésre adja a fejét, akkor több úton indulhat el:

a magyar szabvány legutóbbi összeállítása, az MSZ -04-132-1991 Épületek vízellátása alapján,

a hazai piacon megjelent szakkönyvek ajánlásai szerint, melyek  általában megjelenésük idöpontjától függöen az említett szabvány és ennek korábbi kiadásainak elöírásait is figyelembe veszik, például

• Kereszty Balázs: Vízellátás-csatornázás, M 323e43d 69;egyetemi Kiadó, 1995
• a Magyar Rézpiaci Központ gondozásában 1997-ben Cséki István szerkesztésében összeállított kiadvány: Épületgépészeti tervezési segédlet rézcsöves szerelésekhez /I. rész/,

a DIN 1988 vonatkozó fejezeteinek figyelembevételével,

az egyes csöhálózat szerelési rendszerek saját tervezési segédletei alapján, például

• Hep₂O csörendszer müszaki leírás és kiválasztási segédlet,
• SUPERSAN korrózióvédett rézcsövek alkalmazástechnikai kézikönyve,
• Wieland tervezöi és kivitelezöi munkafüzet,

él a számítástechnika által nyújtott lehetöségekkel,

• egy mindenre kiterjedö gondossággal összeállított számítógép programot használ, például a Bausoft Bt. WaterNet programját,

• kiválasztja valamelyik csöszerelési rendszer termékét és erre, csakis erre a termékre vonatkozó számítógépes programot használja, például a Sanipex müanyagcsöves rendszer esetében.

2.1. Méretezési alapadatok

A csöátméröket hidraulikai számításokkal kell meghatározni. Kisebb épületek esetében ennél egyszerübb módszerrel, az ún. tapasztalati adatok felhasználásával is célt érhetünk.

Vízfogyasztási alapadatok

A számítások alapjául szolgáló vízfogyasztási adatokat mindig az érvényben lévö vízfogyasztási irányértékek szerint kell figyelembe venni. Ilyen vízfogyasztási adatok a következök lehetnek:

csúcsfogyasztás /perccsúcs fogyasztás, l/s, ill. l/min mértékegységgel,

órai átlagfogyasztás, m³/h,

órai csúcsfogyasztás, m³/h,

napi vízfogyasztás, l/d, ill. m³/d,

fejadag, pl. l/fö d,  l/adag, stb.

Mit kell tudni a csöhálózatnak?

A csövezeték átméröket úgy kell meghatározni, hogy

a minimális kifolyási nyomás /0,5 bar/ és

a vizes berendezés rendeltetésszerü használatához szükséges vízmennyiség

a vízhasználati egyidejüségek figyelembevétele mellett is biztosítva legyen a vízhálózat ebböl a szempontból legkedvezötlenebb helyén lévö csapolónál is.

A legkedvezötlenebb helyen lévö csapoló a közüzemi rácsatlakozási ponttól számítva a legmagasabban és a legtávolabb lévö csapoló.

Az elöbb említett 0,5 bar kifolyási nyomás nem képes minden vizes berendezés rendeltetésszerü használatát biztosítani. Erre példa a nyomóöblítéses WC berendezés. Ennek nyomásigénye a megtápláló csövezeték átméröjétöl függöen 0,7 - 1,2 bar.

Áramlási sebességek a csövezetékben

A csöátmérök megállapításánál tekintettel kell lenni a víz áramlási sebességére is. A túl nagy sebességgel áramló víz zajos lehet. A következö sebességi értékek betartását kell biztosítanunk:

közüzemi csatlakozó vezetékek és alapvezetékek esetében 2,5 m/s

felszálló vezetékekben 1,5 m/s

ágvezetékben és készülék bekötö vezetékben 1,5 m/s

csendet igénylö épületek vezetékeiben 0,5.. 1,0 m/s

Víznyomás értékek

Magasabb épületek vízhálózatát úgy kell kialakítani, hogy a 3,0..4,0 bar-nál nagyobb nyomás szerelvények, berendezések közelében ne legyen. Ez azt jelenti, hogy nyomászónákat kell létrehozni.

A gyakorlatban ez a 3 - 4 bar érték túl kicsinek bizonyult, ezért inkább az 5,0 bar mint felsö nyomásérték betartására törekednek. Nem ritka az emelt nyomású, a 6 bar-os vízhálózat, különösen olyan épületben, ahol ezzel el lehet kerülni a plusz még egy zóna kialakítását.

Többzónás vízellátás esetén az egyes zónák egymástól függetlenül léteznek, ezek méretezése hasonlóan történik mint a nem magas épületeknél.

Melegvíz csöhálózatok jellemzöi

Az épületek használati melegvíz hálózatát is hidraulikai számítással kell megadni. A méretezés során a hidraulikai jellemzökön túl sok egyéb körülményre is figyelemmel kell lenni:

hömérséklettartás - szabályozás,

höszigetelés,

cirkuláció,

vízkövesedés,

korrózió,

legionella baktériumok, stb.

Vízhálózatok gépészeti berendezései

Az épületek vízhálózatához hozzátartozhatnak fontos gépészeti berendezések, így

használati melegvíz termelök, höcserélök,

víztárolók,

cirkulációs szivattyúk,

nyomásfokozó szivattyúk,

nyomólégüstök, stb.

Ezek betervezésekor, beépítésekor, beüzemelésekor és üzemeltetésekor figyelembe kell venni veszélyességüket, a rájuk vonatkozó biztonsági elöírásokat, müszaki szakmai elvárásokat.

2.2. Kisebb épületek csöhálózatának megadása

Kisebb épületek, például családi házak, ikerházak nagyságrendjében saját /vagy mások/ tapasztalatai alapján mindenféle számítás nélkül megadható az egyes csöszakaszok mérete.

Figyelembe kell venni viszont

• az egyes csöszakaszokat terhelö vizes berendezések típusát, például nyomóöblítéses WC, vagy öblítötartályos van-e felszerelve,

• a vizes berendezések számát,

• az egyes vizes berendezések megfelelö vízellátásához szükséges minimális csatlakozási méretet,

például

- horganyzott csövezeték és nyomóöblítéses WC esetében a 3/4" méret kicsi, inkább 1" jöhet számításba, különösen a felsöbb lakószinteken,

- szintén horganyzott csöanyag és mosdószelep esetében 1" méretü csövezeték hibás döntésnek számít.

• a csöanyag típusát, belsö felületi simaságát, például a Hep₂O vagy réz csövezeték esetében lényegesen kisebb belsö felületi érdességre lehet számítani, mint hga csönél

Ha kicsi  a felületi érdesség, akkor ez a következö elönyökkel jár:

ugyanolyan térfogatáram esetén kisebb a továbbításhoz szükséges szivattyúzási munka,

kisebb belsö csöátmérö elegendö,

kisebb a kiváló vízkö megtapadásának lehetösége,

ezért melegvíz esetén kevésbé kell keresztmetszet csökkenésre számítani,

ezért a csöátmérö kisebbre választható.

Családi házaknál nagyobb, ill. többlakásos épületek csöhálózatának méretét meghatározhatjuk

tapasztalati adatok alapján vagy

hidraulikai számítással.

A tapasztalati adatok alapján történö méretezésnek néhány feltétele van, ezek teljesülését elözetesen ellenörizni kell:

a vízhálózat legfeljebb 40 csapoló egységnyi,

nyomásingadozásra érzéketlen,

a legmagasabban fekvö csapoló felett a rendelkezésre álló statikus nyomás legalább 1,5 bar,

Ha ezek a feltételek nem teljesülnek, a méretezést hidraulikai számítással kell elvégezni.

A csöhálózat méretmegadása tapasztalati adatok alapján

A csövezeték méretét az ellátott csapoló egységek száma határozza meg az alábbiak szerint:

acélcsönél:

1-2 csapoló egységet ellátó vezetékszakaszon  15 mm, ill. 1/2"

3-6 csapoló egységet ellátó vezetékszakaszon  20 mm, ill. 3/4"

7-20 csapoló egységet ellátó vezetékszakaszon  25 mm, ill. 1"

21-40csapoló egységet ellátó vezetékszakaszon  32 mm, ill. 5/4"

PVC csönél:

- 1 csapoló egységet ellátó vezetékszakaszon  16 mm,

2-3 csapoló egységet ellátó vezetékszakaszon  20 mm,

4-10 csapoló egységet ellátó vezetékszakaszon  25 mm,

11-24 csapoló egységet ellátó vezetékszakaszon  32 mm,

25-40 csapoló egységet ellátó vezetékszakaszon  40 mm,

rézcsönél a csöméretek egybevetése alapján /4./ szerint:

1/2"-os horg. acélcsö  NA 15 mm-es, 18 x 1 mm-es rézcsö,

3/4"-os horg. acélcsö  NA 20 mm-es, 22 x 1 mm-es rézcsö,

1"-os horg. acélcsö  NA 25 mm-es, 28 x 1,5 mm-es rézcsö,

5/4"-os horg. acélcsö  NA 32 mm-es, 35 x 1,5 mm-es rézcsö,

A szaniter berendezések csapolói az alábbiak szerint sorolhatök a csapoló egységek szerint:

1/2 csapoló egység: a kis vízigénnyel müködtetett csapolók, pl. ivókút, bidé, kézmosó, szájmosó, WC tartály szelepe, stb.

2 csapoló egység: a nagy vízigénnyel müködtetett csapolók, pl. fürdöszobai csaptelep, a mosókonyhai 3/4"-os kifolyószelep,, a WC nyomóöblítö szelepe,

1 csapoló egység: minden eddig fel nem sorolt csapoló.

2.3. A hidraulikai számítás elve, menete

A méretezés alapelve az, hogy a legkedvezötlenebb helyzetü csapoló müködése biztosított legyen azáltal, hogy a rendelkezésre álló közüzemi hálózati víznyomást az összes ellenállás leküzdésére felhasználjuk, némi biztonsági tartalék mellett. A minimálisan szükséges kifolyási nyomás 0,5 bar.

A legkedvezötlenebb helyen lévö csapoló a hálózat legmagasabb pontján van, a bekötövezetéktöl a legtávolabb.

A számítás alapja a következö ellenállás egyenlet:

l r

p = l S x v² /bar/

d 2

A számítást két lépésben kell elvégezni:

Elözetes méretezés, amikor a rendelkezésre álló közüzemi nyomásból levonjuk az ismert csöhálózati ellenállások nyomásigényét, a maradék használható fel a csöhálózat súrlódási és alaki ellenállásainak leküzdésére. Ezt két részre osztjuk, becsléssel. A súrlódási ellenállások leküzdésére becsült rész további felhasználásával választunk csöátméröt.

Az ellenörzö számítás során számba vesszük a csöhálózat alaki ellenállásait /pl. ívek, könyökök, elágazások, szerelvények, stb./. Kiszámítjuk, hogy az elözetes méretezés kapcsán felvett csöméretek és a számított víz térfogatáramok ismeretében ezek milyen nyomásesést jelentenek.

Az így kiszámított súrlódási és alaki ellenállásokat egybevetjük a méretezés elején kiszámított rendelkezésre álló nyomásveszteséggel.

A közüzemi hálózat nyomását / p_ü / következö ellenállások leküzdésére kell felhasználni:

a bekötési pont és a legkedvezötlenebb helyen lévö csapoló geodetikus szintkülönbsége: p_geo ; bar

a vízmérö ellenállása: p_v ; bar

kifolyási nyomás: p_ki ; bar

a csöhálózat hidraulikai ellenállása: p_h ; bar

vízszürö és egyéb szerelvények, berendezések ellenállása: p_e ; bar

A fenti ellenállások közül a hidraulikai ellenállás kivételével valamennyit elözetesen ismerjük, vagy jó közelítéssel felvesszük.

A csöhálózat hidraulikai ellenállását a következö összefüggés alapján számoljuk.

p_h = p_ü - p_geo - p_v - p_ki - p_e   /bar/

A hidraulikai ellenállás két összetevöje:

p_h = p_s + p_a   /bar/

ahol

p_s a csöhálózat súrlódási ellenállása, /bar/,

p_a a csöhálózat alaki ellenállása,

Az alaki ellenállások becsült értéke a hidraulikai ellenállások leküzdésére felhasználható nyomás 30..60 %-a. Ennek megítélésekor számba kell venni, sok, vagy kevés alaki ellenállás található a csöhálózati kiviteli tervben.

A számítás alapját képezö ellenállás egyenlet két összetevöböl áll:

l

p_s = l v² /bar/

d

r

p_a = S x v² /bar/

2

A számítás késöbbi menete ezek praktikus alkalmazásával történik., melyet adattáblázatok és nomogramok segítik. Ezek megadják -többek között- :

a csapoló egyenértékeket,

a csapolók vízkibocsátását 0,5 bar kifolyási nyomásnál,

a csapolók csatlakozó vezeték névleges átméröjét,

a szükséges legkisebb kifolyási nyomást bar-ban,

a különbözö számítási gyökkitevö és szorzó tényezök értékeit,

a szerelvények, idomok alaki ellenállás tényezöit,

vízszállítási, sebesség- és nyomásveszteség nomogramokat acél, öntöttvas és müanyag csövekre.

Elözetes méretezés

A vízvezeték hálózat egyes csöszakaszainak méretét úgy kell megállapítani, hogy a rendelkezésre álló víznyomást teljesen felhasználjuk, biztosítva a csapolókon a szükséges elöírt víznyomást. Kis tartalékot azért célszerü hagyni, mert például egy késöbbi emeletráépítés miatt ne kelljen a csöhálózatot kicserélni, vagy nyomásfokozó szivattyút beépíteni.

A mértékadó másodpercenkénti terhelést az alábbi összefüggéssel lehet meghatározni:

lakóépületeknél:

V_max = 0,2 N + K N  ^1/a / l/s /

egyéb épületeknél:

V_max = a N ^1/a / l/s /

ahol

V_max  - az elméleti maximális vízfogyasztás /perccsúcs/ ;l/s

N - a csapoló egyenértékek összege a mértékadó szakaszon,

a  - az egy före esö irányérték fejadag értékétöl függö gyökkitevö,

K  - a fejadag értékétöl függö tényezö,

a - az épület rendeltetésétöl függö tényezö,

A fajlagos csösúrlódási nyomásveszteség a következöképpen számítható:

p_s

p_s' = mbar/m vagy Pa/m

L

ahol

L  - a legkedvezötlenebb helyen lévö csapoló távolsága, /m/

A elöméretezés menete:

Az egyes csöszakaszok méretét a fajlagos csösúrlódási ellenállás és a szállított vízmennyiség ismeretében az erre a célra összeállított táblázatok segítségével úgy választjuk meg, hogy a csöszakasz helyzetétöl függöen megengedett áramlási sebességet ne lépjük túl.

Egy célszerüen összeállított táblázatban az adatokat rögzítjük.

A szükséges számítást, ill. a csöátmérö kiválasztást minden csöszakaszra el kell végezni.

A szakaszok súrlódási nyomásveszteségeit a táblázatban összegezni kell.

Ha a szakaszok súrlódási ellenállásainak összegzésénél az derül ki, hogy

ez lényegesen kisebb, mint ami rendelkezésre áll, akkor egyes csöszakaszoknál a választott átméröt csökkenteni kell,

ez lényegesen nagyobb, mint ami rendelkezésre áll, akkor egyes csöszakaszoknál a választott átméröt növelni kell.

A leghosszabb nyomvonal /a mértékadó csöhossz/ mentén elvégzett méretezés után el kell végezni a hozzá csatlakozó rövidebb leágazások méretezését is úgy, hogy figyelembe vesszük a közös szakaszokon elhasznált súrlódási nyomásveszteséget.

Ellenörzö számítás

Az ellenörzö számítás során az alaki ellenállásokat vesszük számba és megnézzük, hogy az elözetes méretezés során felvett csöátmérök, az ismert víz térfogatáramok és áramlási sebességek mellett milyen alaki nyomásveszteség jelentkezik.

Ezt követöen két ellenörzést végzünk:

ellenörizzük, hogy az ilyen módon kiszámolt alaki ellenállások összege nem nagyobb-e, mint a rendelkezésünkre álló nyomásveszteség,

ellenörizzük, hogy a most már ismert súrlódási és alaki ellenállások összege nem kisebb-e, mint a rendelkezésre álló nyomásveszteség.

Az ellenörzések eredményétöl függöen úgy járunk el, ahogyan ezt a súrlódási ellenállások ellenörzésénél már leírtuk.

A csöhálózat méretezése akkor helyes, ha:

p_a + p_s < p_h

Méretmegadás nomogramok felhasználásával

Vízvezeték csöhálózatának méretmegadását a pontos hidraulikai számítás mellett elvégezhetjük a szintén kellö pontosságot biztosító, de mégis gyorsabb munkát eredményezö nomogramok segítségével is.

A méretezés menete

A méretezés elsö részében teljesen úgy járunk el, mint az elözöekben, azaz a hidraulikai számítás lépései szerint indulunk el.

Az egyes csöszakaszok súrlódási ellenállását számítjuk ki nomogramok segítségével. A nomogramokat különbözö csöanyagokra külün-külön megszerkesztették az eltérö belsö súrlódási körülményekre tekintettel:

acél- és öntöttvas csövekre: /1./-F.1.12. nomogram,

müanyagcsövekre: /1./-F.1.13. nomogram

A nomogramok szerkesztését a következö, már megismert alapösszefüggés szerint végezték el:

l r

p = l S x v² /bar/

d 2

Ebböl az összefüggésböl csak a súrlódásra vonatkozó ellenállás egyenlet a nomogram  szerkesztés alapja:

l

p_s = l v² /bar/

d

Az áttekinthetöség miatt itt is segédtáblázatot kell használni.

Az /1./-F.1.8. táblázat segítségével lehet ellenörizni, hogy a különbözö csöátmérök és áramló térfogatáramok milyen áramlási sebességet eredményeznek, azaz a megengedett határon belül választottunt-e csöátméröt.

A méretezés további lépéseiben ismét vissza kell térnünk a hidraulikai számítás már megismert menetéhez, azaz

ellenörizni kell, hogy az egyes csöszakaszok súrlódási ellenállásainak összege nem nagyobb-e, mint a megengedett érték, ... stb.

A méretezés lehetösége számítógépes programokkal

Épületek vízhálózatát méretezhetjük számítógépes programok segítségével is. Ilyen lehetöséget jelent, ha a tervezö, aki természetesen megfelelö épületgépészeti és számítástechnikai elöképzettséggel és gyakorlattal rendelkezik

• egy mindenre kiterjedö gondossággal összeállított számítógép programot használ, például a Bausoft Bt. WaterNet programját,
• kiválasztja valamelyik csöszerelési rendszer termékét és erre, csakis erre a termékre vonatkozó számítógépes programot használja, például a Sanipex müanyagcsöves rendszer esetében.