2. Forstå de tre typer VVS-systemer: HVAC (hydraulisk), VVS (brugsvand, kloakering og ventilation) og kemiske og specielle VVS-systemer (havvandssystemer og farlige kemikalier).
VVS- og VVS-systemer findes i mange bygningselementer.Mange mennesker har set en P-fælde eller kølemiddelrør under vasken, der fører til og fra et delt system.Det er de færreste, der ser det vigtigste tekniske VVS i det centrale anlæg eller det kemiske rensesystem i pooludstyrsrummet.Hver af disse applikationer kræver en specifik type rør, der opfylder specifikationer, fysiske begrænsninger, koder og bedste designpraksis.
Der er ingen simpel VVS-løsning, der passer til alle applikationer.Disse systemer opfylder alle fysiske krav og kodekrav, hvis specifikke designkriterier er opfyldt, og de rigtige spørgsmål stilles til ejere og operatører.Derudover kan de opretholde de korrekte omkostninger og leveringstider for at skabe et vellykket byggesystem.
VVS-kanaler indeholder mange forskellige væsker, tryk og temperaturer.Kanalen kan være over eller under jordoverfladen og løbe gennem bygningens indre eller ydre.Disse faktorer skal tages i betragtning ved specificering af VVS-rør i projektet.Udtrykket "hydrodynamisk kredsløb" refererer til brugen af ​​vand som et varmeoverførselsmedium til køling og opvarmning.I hver applikation tilføres vand med en given flowhastighed og temperatur.Typisk varmeoverførsel i et rum er ved hjælp af en luft-til-vand spole designet til at returnere vand ved en indstillet temperatur.Dette fører til, at en vis mængde varme overføres eller fjernes fra rummet.Cirkulationen af ​​køle- og opvarmningsvand er det vigtigste system, der bruges til at airconditionere store kommercielle faciliteter.
For de fleste lavhuse bygningsapplikationer er det forventede systemdriftstryk typisk mindre end 150 pund pr. kvadrattomme (psig).Det hydrauliske system (koldt og varmt vand) er et lukket kredsløb.Det betyder, at pumpens samlede dynamiske løftehøjde tager højde for friktionstab i rørsystemet, tilhørende spoler, ventiler og tilbehør.Systemets statiske højde påvirker ikke pumpens ydeevne, men det påvirker systemets påkrævede driftstryk.Kølere, kedler, pumper, rør og tilbehør er normeret til 150 psi driftstryk, hvilket er almindeligt for udstyrs- og komponentproducenter.Hvor det er muligt, bør denne trykværdi bibeholdes i systemdesignet.Mange bygninger, der betragtes som lavt eller mellemhøjt, falder ind under 150 psi arbejdstryk kategorien.
I højhusdesign bliver det stadig sværere at holde rørsystemer og udstyr under 150 psi-standarden.Statisk ledningshøjde over ca. 350 fod (uden at tilføje pumpetryk til systemet) vil overstige standardarbejdstrykket for disse systemer (1 psi = 2,31 fod hovedhøjde).Systemet vil sandsynligvis bruge en trykafbryder (i form af en varmeveksler) for at isolere kolonnens højere trykkrav fra resten af ​​det tilsluttede rør og udstyr.Dette systemdesign vil tillade design og installation af standard trykkølere samt specificering af højere trykrør og tilbehør i køletårnet.
Når der specificeres rør til et stort campusprojekt, skal konstruktøren/ingeniøren bevidst identificere tårnet og rørføringen specificeret til podiet, hvilket afspejler deres individuelle krav (eller kollektive krav, hvis varmevekslere ikke bruges til at isolere trykzonen).
En anden komponent i et lukket system er vandrensning og fjernelse af eventuel ilt fra vandet.De fleste hydrauliske systemer er udstyret med et vandbehandlingssystem bestående af forskellige kemikalier og inhibitorer for at holde vandet, der strømmer gennem rørene, ved en optimal pH (omkring 9,0) og mikrobielle niveauer for at bekæmpe rørbiofilm og korrosion.Stabilisering af vandet i systemet og fjernelse af luften hjælper med at forlænge levetiden af ​​rør, tilhørende pumper, spoler og ventiler.Enhver luft, der er fanget i rørene, kan forårsage kavitation i køle- og varmevandspumperne og reducere varmeoverførslen i køleren, kedlen eller cirkulationsspiralerne.
Kobber: Type L, B, K, M eller C trukket og hærdet rør i overensstemmelse med ASTM B88 og B88M i kombination med ASME B16.22 smedede kobberfittings og fittings med blyfrit lodning eller lodning til underjordiske applikationer.
Hærdet rør, type L, B, K (anvendes almindeligvis kun under jordoverfladen) eller A iht. ASTM B88 og B88M, med ASME B16.22 smedede kobberfittings og fittings forbundet ved blyfri eller overjordisk lodning.Dette rør tillader også brug af forseglede fittings.
Type K kobberrør er det tykkeste rør, der findes, og giver et arbejdstryk på 1534 psi.tomme ved 100 F for ½ tomme.Modellerne L og M har lavere arbejdstryk end K, men er stadig velegnede til HVAC-applikationer (trykspænder fra 1242 psi ved 100F til 12 in. og 435 psi og 395 psi Disse værdier er taget fra tabel 3a, 3b og 3c i Copper Tubing Development Guide udgivet af Copper Tubing Assn.
Disse driftstryk er til lige rørstrækninger, som normalt ikke er trykbegrænsede forløb af systemet.Fittings og forbindelser, der forbinder to rørlængder, er mere tilbøjelige til at lække eller svigte under driftstrykket i nogle systemer.Typiske tilslutningstyper for kobberrør er svejsning, lodning eller trykforsegling.Disse typer tilslutninger skal være lavet af blyfri materialer og normeret til det forventede tryk i systemet.
Hver forbindelsestype er i stand til at opretholde et lækagefrit system, når fittingen er korrekt forseglet, men disse systemer reagerer forskelligt, når fittingen ikke er helt forseglet eller sænket.Lodde- og loddesamlinger er mere tilbøjelige til at svigte og lække, når systemet først fyldes og testes, og bygningen endnu ikke er optaget.I dette tilfælde kan entreprenører og inspektører hurtigt fastslå, hvor samlingen lækker, og løse problemet, før systemet er fuldt funktionsdygtigt, og passagerer og interiør er beskadiget.Dette kan også gengives med tætte beslag, hvis der er specificeret en lækagedetektionsring eller samling.Hvis du ikke trykker helt ned for at identificere problemområdet, kan der sive vand ud af beslaget ligesom lodde eller lodde.Hvis tætte fittings ikke er specificeret i designet, vil de nogle gange forblive under tryk under konstruktionsprøvning og kan først svigte efter en driftsperiode, hvilket resulterer i mere skade på den besatte plads og mulig skade på beboerne, især hvis opvarmede varme rør passerer gennem rørene.vand.
Anbefalingerne til dimensionering af kobberrør er baseret på kravene i forskrifterne, producentens anbefalinger og bedste praksis.For kølevandsapplikationer (vandforsyningstemperatur typisk 42 til 45 F) er den anbefalede hastighedsgrænse for kobberrørsystemer 8 fod i sekundet for at reducere systemstøj og reducere potentialet for erosion/korrosion.For varmtvandssystemer (typisk 140 til 180 F til rumopvarmning og op til 205 F for varmt brugsvandsproduktion i hybridsystemer) er den anbefalede hastighedsgrænse for kobberrør meget mindre.Kobberrørsmanualen angiver disse hastigheder som 2 til 3 fod i sekundet, når vandforsyningstemperaturen er over 140 F.
Kobberrør kommer normalt i en vis størrelse, op til 12 tommer.Dette begrænser brugen af ​​kobber i de vigtigste campusforsyninger, da disse bygningsdesign ofte kræver kanalføring større end 12 tommer.Fra centralanlæg til tilhørende varmevekslere.Kobberrør er mere almindelige i hydrauliske systemer på 3 tommer eller mindre i diameter.Til størrelser over 3 tommer bruges slidsede stålrør mere almindeligt.Dette skyldes forskellen i omkostninger mellem stål og kobber, forskellen i arbejdskraft for korrugerede rør kontra svejste eller loddede rør (trykfittings er ikke tilladt eller anbefalet af ejeren eller ingeniøren), og de anbefalede vandhastigheder og temperaturer i disse inde i hver af materialerørledningen.
Stål: Sort eller galvaniseret stålrør iht. ASTM A 53/A 53M med duktilt jern (ASME B16.3) eller smedejern (ASTM A 234/A 234M) fittings og duktilt jern (ASME B16.39) fittings.Flanger, fittings og klasse 150 og 300 tilslutninger fås med gevind eller flangefittings.Røret kan svejses med spartelmetal iht. AWS D10.12/D10.12M.
Er i overensstemmelse med ASTM A 536 klasse 65-45-12 duktilt jern, ASTM A 47/A 47M klasse 32510 duktilt jern og ASTM A 53/A 53M klasse F, E eller S klasse B samlingsstål, eller ASTM A106, fastgjort til stålbeslag med endestykker eller riller i riller.
Som nævnt ovenfor er stålrør mere almindeligt anvendt til store rør i hydrauliske systemer.Denne type system giver mulighed for forskellige krav til tryk, temperatur og størrelse for at opfylde behovene for køle- og opvarmede vandsystemer.Klassebetegnelser for flanger, fittings og fittings henviser til arbejdstrykket for mættet damp i psi.tomme af den tilsvarende vare.Klasse 150 fittings er designet til at fungere ved et arbejdstryk på 150 psi.tomme ved 366 F, mens klasse 300 fittings giver et arbejdstryk på 300 psi.ved 550 F. Klasse 150 fittings giver over 300 psi arbejdsvandtryk.tomme ved 150 F, og klasse 300 fittings giver op til 2.000 psi arbejdsvandtryk.tomme ved 150 F. Andre mærker af fittings er tilgængelige til specifikke rørtyper.For eksempel til støbejernsrørflanger og ASME 16.1 flangefittings kan kvalitet 125 eller 250 anvendes.
Rillede rør- og forbindelsessystemer bruger afskårne eller formede riller i enderne af rør, fittings, ventiler osv. til at forbinde mellem hver rørlængde eller fittings med et fleksibelt eller stift forbindelsessystem.Disse koblinger består af to eller flere boltede dele og har en skive i koblingsboringen.Disse systemer er tilgængelige i 150 og 300 klasse flangetyper og EPDM pakningsmaterialer og er i stand til at fungere ved væsketemperaturer fra 230 til 250 F (afhængigt af rørstørrelse).Rillede røroplysninger er hentet fra Victaulic manualer og litteratur.
Schedule 40 og 80 stålrør er acceptable til HVAC-systemer.Rørspecifikationen refererer til rørets vægtykkelse, som stiger med specifikationsnummeret.Med en stigning i rørets vægtykkelse øges det tilladte arbejdstryk for det lige rør også.Schedule 40-rør tillader et arbejdstryk på 1694 psi for ½ tomme.Rør, 696 psi tomme til 12 tommer (-20 til 650 F).Tilladt arbejdstryk for Schedule 80-rør er 3036 psi.tomme (½ tomme) og 1305 psi.tomme (12 tommer) (begge -20 til 650 F).Disse værdier er taget fra afsnittet Watson McDaniel Engineering Data.
Plast: CPVC plastrør, muffefittings til specifikation 40 og specifikation 80 til ASTM F 441/F 441M (ASTM F 438 til specifikation 40 og ASTM F 439 til specifikation 80) og opløsningsmiddelklæbemidler (ASTM F493).
PVC-plastrør, muffefittings i henhold til ASTM D 1785 plan 40 og plan 80 (ASM D 2466 plan 40 og ASTM D 2467 plan 80) og opløsningsmiddelklæbemidler (ASTM D 2564).Inkluderer primer iht. ASTM F 656.
Både CPVC- og PVC-rør er velegnede til hydrauliske systemer under jordoverfladen, selvom der selv under disse forhold skal udvises forsigtighed ved installation af disse rør i et projekt.Plastrør er meget brugt i kloak- og ventilationskanalsystemer, især i underjordiske miljøer, hvor nøgne rør kommer i direkte kontakt med den omgivende jord.Samtidig er korrosionsbestandigheden af ​​CPVC- og PVC-rør fordelagtig på grund af korrosiviteten af ​​nogle jordarter.Hydrauliske rør er normalt isolerede og dækket med en beskyttende PVC-kappe, der giver en buffer mellem metalrørene og den omgivende jord.Plastrør kan anvendes i mindre kølevandsanlæg, hvor der forventes lavere tryk.Det maksimale arbejdstryk for PVC-rør overstiger 150 psi for alle rørstørrelser op til 8 tommer, men dette gælder kun for temperaturer på 73 F eller derunder.Enhver temperatur over 73°F vil reducere driftstrykket i rørsystemet til 140°F.Reduktionsfaktoren er 0,22 ved denne temperatur og 1,0 ved 73 F. Maksimal driftstemperatur på 140 F er for Schedule 40 og Schedule 80 PVC-rør.CPVC-rør er i stand til at modstå et bredere driftstemperaturområde, hvilket gør det velegnet til brug op til 200 F (med en nedsættelsesfaktor på 0,2), men har samme trykklassificering som PVC, hvilket gør det muligt at bruge det i standardtryk underjordiske køleapplikationer.vandsystemer op til 8 tommer.For varmtvandssystemer, der opretholder højere vandtemperaturer op til 180 eller 205 F, anbefales PVC- eller CPVC-rør ikke.Alle data er hentet fra Harvel PVC-rørspecifikationer og CPVC-rørspecifikationer.
Rør Rør bærer mange forskellige væsker, faste stoffer og gasser.Både drikkelige og ikke-drikkelige væsker strømmer i disse systemer.På grund af det store udvalg af væsker, der føres i et VVS-system, er de pågældende rør klassificeret som brugsvandsrør eller afløbs- og ventilationsrør.
Brugsvand: Blødt kobberrør, ASTM B88 type K og L, ASTM B88M type A og B, med smedede kobbertrykfittings (ASME B16.22).
Hårde kobberrør, ASTM B88 Type L og M, ASTM B88M Type B og C, med støbte kobbersvejsefittings (ASME B16.18), smedede kobbersvejsefittings (ASME B16.22), bronzeflanger (ASME B16.24) og kobberfittings (MCS SP-123 SP-123 SP-123).Røret tillader også brug af forseglede fittings.
Kobberrørstyper og relaterede standarder er hentet fra afsnit 22 11 16 i MasterSpec.Udformningen af ​​kobberrør til brugsvandsforsyning er begrænset af kravene til maksimale strømningshastigheder.De er specificeret i pipeline-specifikationen som følger:
Afsnit 610.12.1 i 2012 Uniform VVS-koden siger: Den maksimale hastighed i rør- og fittingsystemer af kobber og kobberlegering må ikke overstige 8 fod i sekundet i koldt vand og 5 fod i sekundet i varmt vand.Disse værdier gentages også i Copper Tubing Handbook, som bruger disse værdier som de anbefalede maksimale hastigheder for disse typer systemer.
Type 316 rustfri stålrør i overensstemmelse med ASTM A403 og lignende fittings ved hjælp af svejsede eller riflede koblinger til større brugsvandsrør og direkte erstatning for kobberrør.Med den stigende pris på kobber bliver rør af rustfrit stål mere almindelige i brugsvandssystemer.Rørtyper og relaterede standarder er fra Veterans Administration (VA) MasterSpec Section 22 11 00.
En ny innovation, der vil blive implementeret og håndhævet i 2014, er Federal Drinking Water Leadership Act.Dette er en føderal håndhævelse af gældende love i Californien og Vermont vedrørende blyindholdet i vandveje i alle rør, ventiler eller fittings, der anvendes i husholdningsvandsystemer.Loven siger, at alle våde overflader på rør, fittings og inventar skal være ”blyfri”, hvilket betyder, at det maksimale blyindhold ”ikke overstiger et vægtet gennemsnit på 0,25 % (bly)”.Dette kræver, at producenterne producerer blyfri støbte produkter for at overholde nye lovkrav.Detaljer er angivet af UL i retningslinjerne for bly i drikkevandskomponenter.
Afløb og ventilation: Ærmeløse kloakrør og fittings af støbejern i overensstemmelse med ASTM A 888 eller Cast Iron Sewer Piping Institute (CISPI) 301. Sovent-fittings i overensstemmelse med ASME B16.45 eller ASSE 1043 kan bruges med et no-stop-system.
Støbejerns kloakrør og flangefittings skal overholde ASTM A 74, gummipakninger (ASTM C 564) og rent bly og ege- eller hampefiberforsegling (ASTM B29).
Begge typer kanalføring kan anvendes i bygninger, men kanalfri kanalføring og armaturer er mest almindeligt anvendt over jordoverfladen i erhvervsbygninger.Støbejernsrør med CISPI Plugless Fittings giver mulighed for permanent installation, kan omkonfigureres eller kan tilgås ved at fjerne båndklemmer, samtidig med at kvaliteten af ​​et metalrør bibeholdes, hvilket reducerer brudstøj i affaldsstrømmen gennem røret.Ulempen ved støbejerns VVS er, at VVS forringes på grund af det sure affald, der findes i typiske badeværelsesinstallationer.
ASME A112.3.1 rustfri stålrør og fittings med udspændte og udstrakte ender kan bruges til højkvalitets drænsystemer i stedet for støbejernsrør.VVS i rustfrit stål bruges også til den første sektion af VVS, som forbindes til en gulvvask, hvor det kulsyreholdige produkt dræner for at reducere korrosionsskader.
Massivt PVC-rør i henhold til ASTM D 2665 (dræn, afledning og udluftninger) og PVC-bikagerør i henhold til ASTM F 891 (bilag 40), flareforbindelser (ASTM D 2665 til ASTM D 3311, afløb, afløb og ventilationsåbninger) egnet til Schedule 40-rør, klæbemiddel F adhesive D 6ASTM (6ASTM) opløsningsmiddel D 52M 564).PVC-rør kan findes over og under jordoverfladen i kommercielle bygninger, selvom de er mere almindeligt opført under jordoverfladen på grund af rørrevner og særlige regelkrav.
I byggejurisdiktionen i det sydlige Nevada siger 2009 International Building Code (IBC) ændring:
603.1.2.1 Udstyr.Brændbare rørledninger må installeres i maskinrummet, omsluttet af en to-timers brandsikker struktur og fuldt beskyttet af automatiske sprinklere.Brændbare rørledninger kan føres fra udstyrsrum til øvrige rum, forudsat at rørføringen er indkapslet i en godkendt særlig to timers brandsikker montage.Når sådanne brændbare rørføringer passerer gennem brandvægge og/eller gulve/lofter, skal gennemføringen specificeres for det specifikke rørmateriale med kvaliteterne F og T ikke lavere end den krævede brandmodstand for gennemføringen.Brændbare rør må ikke trænge igennem mere end et lag.
Dette kræver, at alle brændbare rør (plastik eller andet), der er til stede i en klasse 1A-bygning som defineret af IBC'en, pakkes ind i en 2-timers struktur.Brugen af ​​PVC-rør i afløbssystemer har flere fordele.Sammenlignet med støbejernsrør er PVC mere modstandsdygtig over for korrosion og oxidation forårsaget af badeværelsesaffald og jord.Når de er lagt under jorden, er PVC-rør også modstandsdygtige over for korrosion af den omgivende jord (som vist i HVAC-rørafsnittet).PVC-rør, der anvendes i et drænsystem, er underlagt de samme begrænsninger som et HVAC-hydrauliksystem, med en maksimal driftstemperatur på 140 F. Denne temperatur er yderligere påbudt af kravene i Uniform Piping Code og International Piping Code, som foreskriver, at enhver udledning til affaldsmodtagere skal være under 140 F.
Afsnit 810.1 i 2012 Uniform Plumbing Code angiver, at damprør ikke må være direkte forbundet til et rør- eller afløbssystem, og vand over 140 F (60 C) må ikke udledes direkte i et tryksat afløb.
Afsnit 803.1 i 2012 International Plumbing Code siger, at damprør ikke må forbindes til et drænsystem eller nogen del af VVS-systemet, og vand over 140 F (60 C) må ikke udledes i nogen del af afløbssystemet.
Særlige rørsystemer er forbundet med transport af ikke-typiske væsker.Disse væsker kan variere fra rørledninger til marine akvarier til rørledninger til levering af kemikalier til svømmebassinudstyrssystemer.Akvarier VVS-systemer er ikke almindelige i kommercielle bygninger, men de er installeret i nogle hoteller med fjerntliggende VVS-systemer forbundet til forskellige steder fra et centralt pumperum.Rustfrit stål virker som en velegnet rørtype til havvandssystemer på grund af dets evne til at hæmme korrosion med andre vandsystemer, men saltvand kan faktisk korrodere og erodere rustfri stålrør.Til sådanne applikationer opfylder CPVC marinerør af plast eller kobber-nikkel korrosionskrav;ved udlægning af disse rør i et større kommercielt anlæg, skal der tages hensyn til rørenes brændbarhed.Som nævnt ovenfor kræver brugen af ​​brændbare rør i det sydlige Nevada, at der anmodes om en alternativ metode for at demonstrere hensigten om at overholde den relevante bygningstypekode.
Poolrørene, der leverer renset vand til kropsnedsænkning, indeholder en fortyndet mængde kemikalier (12,5 % natriumhypochloritblegemiddel og saltsyre kan bruges) for at opretholde en specifik pH og kemisk balance som krævet af sundhedsafdelingen.Ud over fortyndede kemikalierør skal fuld klorblegemiddel og andre kemikalier transporteres fra bulkmaterialelagre og specialudstyrsrum.CPVC-rør er kemikalieresistente til forsyning med klorblegemiddel, men rør med højt ferrosilicium kan bruges som et alternativ til kemikalierør, når de passerer gennem ikke-brændbare bygningstyper (f.eks. Type 1A).Det er stærkt, men mere skørt end standard støbejernsrør og tungere end sammenlignelige rør.
Denne artikel diskuterer blot nogle få af de mange muligheder for at designe rørsystemer.De repræsenterer de fleste typer installerede systemer i store erhvervsbygninger, men der vil altid være undtagelser fra reglen.Den overordnede masterspecifikation er en uvurderlig ressource til at bestemme rørtypen for et givet system og evaluere de relevante kriterier for hvert produkt.Standardspecifikationer vil opfylde kravene i mange projekter, men designere og ingeniører bør gennemgå dem, når det kommer til højhuse, høje temperaturer, farlige kemikalier eller ændringer i lovgivning eller jurisdiktion.Lær mere om VVS-anbefalinger og begrænsninger for at træffe informerede beslutninger om de produkter, der er installeret i dit projekt.Vores kunder stoler på, at vi som designprofessionelle giver deres bygninger den rigtige størrelse, velafbalancerede og overkommelige designs, hvor kanaler når deres forventede levetid og aldrig oplever katastrofale fejl.
Matt Dolan er projektingeniør hos JBA Consulting Engineers.Hans erfaring ligger i design af komplekse HVAC- og VVS-systemer til en række forskellige bygningstyper såsom kommercielle kontorer, sundhedsfaciliteter og gæstfrihedskomplekser, herunder højhuse gæstetårne ​​og adskillige restauranter.
Har du erfaring og viden om de emner, der er dækket i dette indhold?Du bør overveje at bidrage til vores CFE Media-redaktion og få den anerkendelse, du og din virksomhed fortjener.Klik her for at starte processen.