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-systemer findes i mange bygningselementer. Mange har set en vandlås eller kølemiddelrør under vasken, der fører til og fra et split-system. Få ser de primære tekniske rør i det centrale anlæg eller det kemiske rengøringssystem i poolens udstyrsrum. Hver af disse anvendelser kræver en specifik type rør, der opfylder specifikationer, fysiske begrænsninger, koder og bedste designpraksis.
Der findes ingen simpel VVS-løsning, der passer til alle anvendelser. Disse systemer opfylder alle fysiske og tekniske krav, hvis specifikke designkriterier er opfyldt, og de rigtige spørgsmål stilles til ejere og operatører. Derudover kan de opretholde de rette omkostninger og leveringstider for at skabe et vellykket byggesystem.
HVAC-kanaler indeholder mange forskellige væsker, tryk og temperaturer. Kanalen kan være over eller under jordniveau og løbe gennem bygningens indre eller ydre. Disse faktorer skal tages i betragtning ved specificering af HVAC-rør i projektet. Udtrykket "hydrodynamisk cyklus" refererer til brugen af ​​vand som varmeoverføringsmedium til køling og opvarmning. I hver applikation tilføres vand med en given strømningshastighed og temperatur. Typisk varmeoverførsel i et rum sker via en luft-til-vand-spiral, der er 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 varmevand er det primære system, der anvendes til airconditioning af store kommercielle faciliteter.
For de fleste lavhuse er det forventede systemdriftstryk typisk mindre end 150 pund pr. kvadrattomme (psig). Det hydrauliske system (koldt og varmt vand) er et lukket kredsløbssystem. 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 den påvirker systemets nødvendige driftstryk. Kølere, kedler, pumper, rør og tilbehør er klassificeret til et driftstryk på 150 psi, hvilket er almindeligt for udstyrs- og komponentproducenter. Hvor det er muligt, bør denne trykklassificering opretholdes i systemdesignet. Mange bygninger, der betragtes som lave eller mellemhøje, falder ind under kategorien arbejdstryk på 150 psi.
I forbindelse med design af højhuse bliver det stadig vanskeligere at holde rørsystemer og udstyr under standarden på 150 psi. Statisk ledningshøjde over ca. 350 fod (uden at tilføje pumpetryk til systemet) vil overstige standardarbejdstrykklassificeringen for disse systemer (1 psi = 2,31 fods højde). Systemet vil sandsynligvis bruge en trykafbryder (i form af en varmeveksler) til at isolere kolonnens højere trykkrav fra resten af ​​de tilsluttede rør og udstyr. Dette systemdesign vil muliggøre design og installation af standard trykkølere samt specifikation af højere trykrør og tilbehør i køletårnet.
Når der specificeres rørledninger til et stort campusprojekt, skal designeren/ingeniøren bevidst identificere tårnet og de rørledninger, der er specificeret til podiet, idet de 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 ilt fra vandet. De fleste hydrauliske systemer er udstyret med et vandbehandlingssystem, der består af forskellige kemikalier og inhibitorer for at holde vandet, der strømmer gennem rørene, ved en optimal pH-værdi (omkring 9,0) og mikrobielle niveauer for at bekæmpe biofilm og korrosion i rørene. Stabilisering af vandet i systemet og fjernelse af luften hjælper med at forlænge levetiden for 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 cirkulationsspolerne.
Kobber: Rør af type L, B, K, M eller C, der er trukne og hærdede i overensstemmelse med ASTM B88 og B88M i kombination med ASME B16.22 smedede kobberfittings og fittings med blyfrit loddetin eller loddetin til underjordiske applikationer.
Hærdet rør, type L, B, K (generelt kun brugt under jordniveau) eller A i henhold til ASTM B88 og B88M, med ASME B16.22 smedede kobberfittings og fittings forbundet med blyfri eller overjordisk lodning. Dette rør tillader også brug af forseglede fittings.
Type K kobberrør er det tykkeste rør på markedet og giver et arbejdstryk på 1534 psi. tommer ved 100 F for ½ tomme. Model L og M har lavere arbejdstryk end K, men er stadig velegnede til HVAC-applikationer (tryk varierer fra 1242 psi ved 100 F til 12 tommer og 435 psi og 395 psi). Disse værdier er taget fra tabel 3a, 3b og 3c i kobberrørsvejledningen udgivet af Copper Development Assn.
Disse driftstryk gælder for lige rørstrækninger, som normalt ikke er trykbegrænsede strækninger i systemet. Fittings og forbindelser, der forbinder to rørlængder, er mere tilbøjelige til at lække eller svigte under driftstrykket i nogle systemer. Typiske forbindelsestyper for kobberrør er svejsning, lodning eller trykforsegling. Disse typer forbindelser skal være lavet af blyfri materialer og være klassificeret 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 fuldstændig forseglet eller presset. Lodde- og loddesamlinger er mere tilbøjelige til at svigte og lække, når systemet først er fyldt og testet, og bygningen endnu ikke er taget i brug. I dette tilfælde kan entreprenører og inspektører hurtigt bestemme, hvor samlingen lækker, og løse problemet, før systemet er fuldt funktionsdygtigt, og passagerer og indvendig beklædning er beskadiget. Dette kan også reproduceres med lækagetætte fittings, hvis en lækagedetekteringsring eller -enhed er specificeret. Hvis du ikke trykker helt ned for at identificere problemområdet, kan vand lække ud af fittingen ligesom lodde eller lodning. Hvis lækagetætte fittings ikke er specificeret i designet, vil de nogle gange forblive under tryk under konstruktionstest og kan kun svigte efter en periode med drift, hvilket resulterer i mere skade på det opholdsrum og mulig skade på beboerne, især hvis opvarmede vandrør passerer gennem rørene.
Anbefalingerne for dimensionering af kobberrør er baseret på kravene i forskrifterne, producentens anbefalinger og bedste praksis. Til kølevandsapplikationer (vandforsyningstemperatur typisk 42 til 45 F) er den anbefalede hastighedsgrænse for kobberrørssystemer 8 fod pr. sekund for at reducere systemstøj og reducere risikoen for erosion/korrosion. For varmtvandssystemer (typisk 140 til 180 F til rumopvarmning og op til 205 F til produktion af varmt vand til husholdningsbrug i hybridsystemer) er den anbefalede hastighedsgrænse for kobberrør meget lavere. Kobberrørsmanualen angiver disse hastigheder som 0,6 til 0,9 meter pr. sekund, når vandforsyningstemperaturen er over 140 F.
Kobberrør findes normalt i en bestemt størrelse, op til 30 cm. Dette begrænser brugen af ​​kobber i de primære forsyningsledninger på campus, da disse bygningsdesign ofte kræver kanaler større end 30 cm. Fra det centrale anlæg til de tilhørende varmevekslere. Kobberrør er mere almindelige i hydrauliske systemer med en diameter på 7,5 cm eller mindre. For størrelser over 7,5 cm anvendes slidsede stålrør mere almindeligt. Dette skyldes forskellen i omkostninger mellem stål og kobber, forskellen i arbejdskraft for korrugerede rør versus svejsede 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 materialerørledningerne.
Stål: Sort eller galvaniseret stålrør i henhold til ASTM A 53/A 53M med fittings af duktilt jern (ASME B16.3) eller smedejern (ASTM A 234/A 234M) og fittings af duktilt jern (ASME B16.39). Flanger, fittings og klasse 150 og 300 forbindelser fås med gevind- eller flangefittings. Røret kan svejses med tilsatsmateriale i overensstemmelse med AWS D10.12/D10.12M.
Overholder 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 grad B samlestål eller ASTM A106 stål grad B. Rillede eller kabelsko til fastgørelse af rillede endefittings.
Som nævnt ovenfor anvendes stålrør mere almindeligt til store rør i hydrauliske systemer. Denne type system muliggør forskellige tryk-, temperatur- og størrelseskrav for at opfylde behovene i køle- og varmevandssystemer. Klassebetegnelser for flanger, fittings og fittings refererer til arbejdstrykket for mættet damp i psi. tommer for den tilsvarende vare. Klasse 150 fittings er designet til at fungere ved et arbejdstryk på 150 psi. tommer ved 366 F, mens klasse 300 fittings giver et arbejdstryk på 300 psi. ved 550 F. Klasse 150 fittings giver over 300 psi arbejdsvandtryk. tommer ved 150 F, og klasse 300 fittings giver op til 2.000 psi arbejdsvandtryk. tommer ved 150 F. Andre mærker af fittings er tilgængelige til specifikke rørtyper. For eksempel kan kvaliteter 125 eller 250 anvendes til støbejernsrørflanger og ASME 16.1 flangefittings.
Rillede rør- og forbindelsessystemer bruger skårne 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 fås i flangetyper i klasse 150 og 300 og EPDM-pakningsmaterialer og kan fungere ved væsketemperaturer fra 110 til 121 °C (afhængigt af rørstørrelse). Oplysninger om rillede rør er taget fra Victaulics manualer og litteratur.
Stålrør i Schedule 40 og 80 er acceptable til HVAC-systemer. Rørspecifikationen refererer til rørets vægtykkelse, som stiger med specifikationsnummeret. Med en stigning i rørets vægtykkelse stiger det tilladte arbejdstryk for det lige rør også. Schedule 40-rør tillader et arbejdstryk på 1694 psi for ½ tomme. Rør, 696 psi tomme for 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 i henhold til specifikation 40 og specifikation 80 i henhold til ASTM F 441/F 441M (ASTM F 438 i henhold til specifikation 40 og ASTM F 439 i henhold til specifikation 80) og opløsningsmiddelklæbemidler (ASTM F493).
PVC-plastrør, muffefittings i henhold til ASTM D 1785 skema 40 og skema 80 (ASM D 2466 skema 40 og ASTM D 2467 skema 80) og opløsningsmiddelklæbemidler (ASTM D 2564). Inkluderer primer i henhold til ASTM F 656.
Både CPVC- og PVC-rør er velegnede til hydrauliske systemer under jordniveau, selvom selv under disse forhold skal der udvises forsigtighed ved installation af disse rør i et projekt. Plastrør anvendes i vid udstrækning i kloak- og ventilationskanalsystemer, især i underjordiske miljøer, hvor bare rør kommer i direkte kontakt med den omgivende jord. Samtidig er korrosionsbestandigheden af ​​CPVC- og PVC-rør fordelagtig på grund af korrosiviteten i nogle jordtyper. Hydrauliske rør er normalt isoleret og dækket af en beskyttende PVC-kappe, der giver en buffer mellem metalrørene og den omgivende jord. Plastrør kan bruges i mindre kølevandssystemer, 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 21°C eller derunder. Enhver temperatur over 21°C vil reducere driftstrykket i rørsystemet til 60°C. Reduktionsfaktoren er 0,22 ved denne temperatur og 1,0 ved 21°C. Maksimal driftstemperatur på 60°C er for PVC-rør i henhold til Schedule 40 og Schedule 80. CPVC-rør kan modstå et bredere driftstemperaturområde, hvilket gør det egnet til brug op til 91°C (med en reduktionsfaktor på 0,2), men har samme trykklassificering som PVC, hvilket gør det muligt at bruge det i underjordiske køleanlæg med standardtryk. Vandsystemer op til 20 cm. Til varmtvandssystemer, der opretholder højere vandtemperaturer på op til 81°C eller 104°C, anbefales PVC- eller CPVC-rør ikke. Alle data er taget fra Harvel PVC-rørspecifikationer og CPVC-rørspecifikationer.
Rør Rør transporterer mange forskellige væsker, faste stoffer og gasser. Både drikkelige og ikke-drikkelige væsker strømmer i disse systemer. På grund af den store variation af væsker, der transporteres i et VVS-system, klassificeres de pågældende rør som husholdningsvandrør 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 svejsefittings af støbt kobber (ASME B16.18), svejsefittings af smedede kobberrør (ASME B16.22), bronzeflanger (ASME B16.24) og kobberfittings (MCS SP-123). Røret tillader også brug af forseglede fittings.
Kobberrørstyper og relaterede standarder er taget fra afsnit 22 11 16 i MasterSpec. Designet af kobberrør til husholdningsvandforsyning er begrænset af kravene til maksimale flowhastigheder. De er specificeret i rørledningsspecifikationen som følger:
Afsnit 610.12.1 i den ensartede VVS-kode fra 2012 fastslår: Den maksimale hastighed i rør- og fittingssystemer af kobber og kobberlegeringer må ikke overstige 8 fod pr. sekund i koldt vand og 5 fod pr. sekund i varmt vand. Disse værdier gentages også i håndbogen for kobberrør, som bruger disse værdier som de anbefalede maksimale hastigheder for disse typer systemer.
Rør af rustfrit stål type 316 i overensstemmelse med ASTM A403 og lignende fittings, der bruger svejsede eller riflede koblinger til større husholdningsvandrør og direkte erstatning for kobberrør. Med den stigende pris på kobber bliver rør af rustfrit stål mere almindelige i husholdningsvandsystemer. 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 fastslår, at alle våde overflader på rør, fittings og installationer skal være "blyfri", hvilket betyder, at det maksimale blyindhold "ikke overstiger et vægtet gennemsnit på 0,25 % (bly)". Dette kræver, at producenter producerer blyfri støbte produkter for at overholde nye lovkrav. Detaljer findes i UL's retningslinjer for bly i drikkevandskomponenter.
Dræning og ventilation: Ærmeløse støbejerns kloakrør og fittings 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.
Støbejernsrør og flangefittings skal overholde ASTM A 74, gummipakninger (ASTM C 564) og ren bly- og egetræs- eller hampfiberforsegling (ASTM B29).
Begge typer kanalrør kan bruges i bygninger, men kanalfrie kanaler og fittings bruges oftest over jordniveau i erhvervsbygninger. Støbejernsrør med CISPI Plugless Fittings muliggør permanent installation, kan omkonfigureres eller tilgås ved at fjerne båndklemmer, samtidig med at kvaliteten af ​​et metalrør bevares, hvilket reducerer brudstøj i afløbsstrømmen gennem røret. Ulempen ved støbejernsrør er, at rørene forringes på grund af det sure affald, der findes i typiske badeværelsesinstallationer.
ASME A112.3.1 rør og fittings i rustfrit stål med udvidede og udvidede ender kan bruges til afløbssystemer af høj kvalitet i stedet for støbejernsrør. VVS i rustfrit stål bruges også til den første del af VVS-systemet, som forbinder til en gulvvask, hvor det kulsyreholdige produkt drænes for at reducere korrosionsskader.
Massivt PVC-rør i henhold til ASTM D 2665 (dræning, afledning og udluftning) og PVC-honningkagerør i henhold til ASTM F 891 (bilag 40), koniske forbindelser (ASTM D 2665 til ASTM D 3311, dræn, afløb og udluftning) egnet til Schedule 40-rør), klæbeprimer (ASTM F 656) og opløsningsmiddelklæbemiddel (ASTM D 2564). PVC-rør kan findes over og under jordniveau i erhvervsbygninger, selvom de oftere er placeret under jordniveau på grund af revner i røret og særlige regelkrav.
I det sydlige Nevadas byggejurisdiktion fastslår ændringen af ​​den internationale bygningskode (IBC) fra 2009:
603.1.2.1 Udstyr. Det er tilladt at installere brændbare rørledninger i maskinrummet, omsluttet af en to-timers brandsikker struktur og fuldt beskyttet af automatiske sprinkleranlæg. Brændbare rørledninger må føres fra maskinrummet til andre rum, forudsat at rørledningen er omsluttet i en godkendt speciel to-timers brandsikker konstruktion. Når sådanne brændbare rørledninger passerer gennem brandvægge og/eller gulve/lofter, skal gennemføringen specificeres for det specifikke rørmateriale med karaktererne F og T, der ikke er lavere end den krævede brandmodstand for gennemføringen. Brændbare rør må ikke trænge igennem mere end ét lag.
Dette kræver, at alle brændbare rør (plastik eller andet), der findes i en bygning i klasse 1A, som defineret af IBC, skal indpakkes 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 lægges under jorden, er PVC-rør også modstandsdygtige over for korrosion af den omgivende jord (som vist i afsnittet om HVAC-rør). PVC-rør, der anvendes i et afløbssystem, er underlagt de samme begrænsninger som et HVAC-hydraulisk system med en maksimal driftstemperatur på 140 F. Denne temperatur er yderligere påbudt af kravene i Uniform Piping Code og International Piping Code, som fastsætter, at enhver udledning til affaldsreceptorer skal være under 140 F.
Afsnit 810.1 i 2012 Uniform Plumbing Code fastslår, at damprør ikke må tilsluttes direkte til et rør- eller afløbssystem, og vand over 140 F (60 C) må ikke udledes direkte i et trykafløb.
Afsnit 803.1 i den internationale VVS-kode fra 2012 fastslår, at damprør ikke må tilsluttes et afløbssystem eller nogen del af VVS-systemet, og vand over 140 F (60 C) må ikke udledes i nogen del af afløbssystemet.
Specielle rørsystemer er forbundet med transport af ikke-typiske væsker. Disse væsker kan variere fra rør til saltvandsakvarier til rør til forsyning af kemikalier til svømmebassinudstyrssystemer. Akvarie-VVS-systemer er ikke almindelige i erhvervsbygninger, men de er installeret på nogle hoteller med fjerntliggende VVS-systemer, der er forbundet til forskellige steder fra et centralt pumperum. Rustfrit stål synes at være en passende rørtype til havvandssystemer på grund af dets evne til at hæmme korrosion med andre vandsystemer, men saltvand kan faktisk korrodere og erodere rør af rustfrit stål. Til sådanne anvendelser opfylder plast- eller kobber-nikkel CPVC-marine rør korrosionskravene; når disse rør lægges i et stort kommercielt anlæg, skal rørenes brandbarhed tages i betragtning. Som nævnt ovenfor kræver brugen af ​​brændbare rør i det sydlige Nevada, at der anmodes om en alternativ metode for at demonstrere intentionen om at overholde den relevante bygningstypekode.
Poolrørene, der leverer renset vand til nedsænkning af kroppen, indeholder en fortyndet mængde kemikalier (12,5% natriumhypochloritblegemiddel og saltsyre kan anvendes) for at opretholde en specifik pH-værdi og kemisk balance som krævet af sundhedsmyndighederne. Ud over fortyndede kemiske rør skal fuldklorblegemiddel og andre kemikalier transporteres fra opbevaringsområder for bulkmaterialer og specialudstyrsrum. CPVC-rør er kemikalieresistente over for levering af klorblegemiddel, men rør med højt ferrosiliciumindhold kan bruges som et alternativ til kemiske rør, når de passerer gennem ikke-brændbare bygningstyper (f.eks. Type 1A). De er stærke, men mere sprøde end standard støbejernsrør og tungere end sammenlignelige rør.
Denne artikel diskuterer blot nogle få af de mange muligheder for design af 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 passende 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 -restriktioner for at træffe informerede beslutninger om de produkter, der installeres i dit projekt. Vores kunder stoler på os som designprofessionelle til at forsyne deres bygninger med den rigtige størrelse, velafbalancerede og overkommelige design, 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 erhvervskontorer, sundhedsfaciliteter og hotelkomplekser, herunder højhuse med gæstetårne ​​og adskillige restauranter.
Har du erfaring med 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.