2. Forstå de tre typene rørleggersystemer: HVAC (hydraulisk), VVS (husholdningsvann, avløp og ventilasjon) og kjemiske og spesielle rørleggersystemer (sjøvannssystemer og farlige kjemikalier).
Rørleggerarbeid og rørleggersystemer finnes i mange bygningselementer. Mange har sett en vannlås eller kjølemedierør under vasken som fører til og fra et splittsystem. Få ser hovedrørleggerarbeidet i sentralanlegget eller det kjemiske rengjøringssystemet i bassengrommet. Hver av disse bruksområdene krever en spesifikk type rør som oppfyller spesifikasjoner, fysiske begrensninger, forskrifter og beste designpraksis.
Det finnes ingen enkel rørleggerløsning som passer til alle bruksområder. Disse systemene oppfyller alle fysiske og forskriftsmessige krav hvis spesifikke designkriterier oppfylles og de riktige spørsmålene stilles til eiere og operatører. I tillegg kan de opprettholde riktige kostnader og ledetider for å skape et vellykket byggesystem.
HVAC-kanaler inneholder mange forskjellige væsker, trykk og temperaturer. Kanalen kan være over eller under bakkenivå og gå gjennom bygningens indre eller ytre. Disse faktorene må tas i betraktning når man spesifiserer HVAC-rør i prosjektet. Begrepet «hydrodynamisk syklus» refererer til bruk av vann som varmeoverføringsmedium for kjøling og oppvarming. I hver applikasjon tilføres vann med en gitt strømningshastighet og temperatur. Typisk varmeoverføring i et rom skjer via en luft-til-vann-spiral som er designet for å returnere vann ved en innstilt temperatur. Dette fører til at en viss mengde varme overføres eller fjernes fra rommet. Sirkulasjon av kjøle- og varmevann er hovedsystemet som brukes for klimaanlegg i store kommersielle anlegg.
For de fleste lavblokkbygg er det forventede driftstrykket vanligvis mindre enn 150 pund per kvadrattomme (psig). Det hydrauliske systemet (kaldt og varmt vann) er et lukket kretssystem. Dette betyr at pumpens totale dynamiske trykkhøyde tar hensyn til friksjonstap i rørsystemet, tilhørende spoler, ventiler og tilbehør. Systemets statiske høyde påvirker ikke pumpens ytelse, men den påvirker systemets nødvendige driftstrykk. Kjølere, kjeler, pumper, rør og tilbehør er klassifisert for et driftstrykk på 150 psi, noe som er vanlig for utstyrs- og komponentprodusenter. Der det er mulig, bør denne trykkklassifiseringen opprettholdes i systemdesignet. Mange bygninger som anses som lave eller mellomstore bygninger, faller inn under arbeidstrykkkategorien på 150 psi.
I høyhusdesign blir det stadig vanskeligere å holde rørsystemer og utstyr under standarden på 150 psi. Statisk ledningshode over ca. 350 fot (uten å legge til pumpetrykk i systemet) vil overstige standard arbeidstrykkklassifisering for disse systemene (1 psi = 2,31 fot trykk). Systemet vil sannsynligvis bruke en trykkbryter (i form av en varmeveksler) for å isolere kolonnens høyere trykkkrav fra resten av tilkoblet rør og utstyr. Denne systemdesignen vil tillate design og installasjon av standard trykkkjølere, samt spesifisering av rør og tilbehør med høyere trykk i kjøletårnet.
Når man spesifiserer rørledninger for et stort campusprosjekt, må designeren/ingeniøren bevisst identifisere tårnet og rørledningene som er spesifisert for podiet, og gjenspeile deres individuelle krav (eller kollektive krav hvis varmevekslere ikke brukes til å isolere trykksonen).
En annen komponent i et lukket system er vannrensing og fjerning av oksygen fra vannet. De fleste hydrauliske systemer er utstyrt med et vannbehandlingssystem som består av forskjellige kjemikalier og inhibitorer for å holde vannet som strømmer gjennom rørene ved en optimal pH (rundt 9,0) og mikrobielle nivåer for å bekjempe biofilm og korrosjon i rørene. Å stabilisere vannet i systemet og fjerne luften bidrar til å forlenge levetiden til rørene, tilhørende pumper, spoler og ventiler. Luft som er fanget i rørene kan forårsake kavitasjon i kjøle- og varmevannspumpene og redusere varmeoverføringen i kjøleren, kjelen eller sirkulasjonsspolene.
Kobber: Rør av type L, B, K, M eller C, trukne og herdede i samsvar med ASTM B88 og B88M i kombinasjon med ASME B16.22 smidde kobberdeler og deler med blyfri lodding eller lodding for underjordiske applikasjoner.
Herdet rør, type L, B, K (brukes vanligvis kun under bakkenivå) eller A i henhold til ASTM B88 og B88M, med ASME B16.22 smidde kobberkoblinger og koblinger koblet sammen med blyfri eller overjordisk lodding. Dette røret tillater også bruk av forseglede koblinger.
Type K kobberrør er det tykkeste røret som er tilgjengelig, og gir et arbeidstrykk på 1534 psi tommer ved 100 F for ½ tomme. Modellene L og M har lavere arbeidstrykk enn K, men er fortsatt godt egnet for HVAC-applikasjoner (trykk varierer fra 1242 psi ved 100 F til 12 tommer og 435 psi og 395 psi). Disse verdiene er hentet fra tabell 3a, 3b og 3c i Copper Tubing Guide utgitt av Copper Development Assn.
Disse driftstrykkene gjelder for rette rørstrekninger, som vanligvis ikke er trykkbegrensede strekninger i systemet. Rørdeler og koblinger som forbinder to rørlengder har større sannsynlighet for å lekke eller svikte under driftstrykket i noen systemer. Typiske koblingstyper for kobberrør er sveising, lodding eller trykkforsegling. Disse typene koblinger må være laget av blyfrie materialer og klassifisert for det forventede trykket i systemet.
Hver tilkoblingstype er i stand til å opprettholde et lekkasjefritt system når koblingen er ordentlig forseglet, men disse systemene reagerer forskjellig når koblingen ikke er fullstendig forseglet eller presset. Lodde- og loddeforbindelser har større sannsynlighet for å svikte og lekke når systemet først er fylt og testet, og bygningen ennå ikke er tatt i bruk. I dette tilfellet kan entreprenører og inspektører raskt finne ut hvor koblingen lekker og fikse problemet før systemet er fullt operativt og passasjerer og interiørlister er skadet. Dette kan også gjenskapes med lekkasjetette beslag hvis en lekkasjedeteksjonsring eller -enhet er spesifisert. Hvis du ikke trykker helt ned for å identifisere problemområdet, kan vann lekke ut av koblingen akkurat som lodding eller lodding. Hvis lekkasjetette beslag ikke er spesifisert i designet, vil de noen ganger forbli under trykk under konstruksjonstesting og kan svikte bare etter en periode med drift, noe som resulterer i mer skade på det bebodde rommet og mulig skade på beboere, spesielt hvis oppvarmede varme rør passerer gjennom rørene.
Anbefalingene for dimensjonering av kobberrør er basert på kravene i forskriftene, produsentens anbefalinger og beste praksis. For kjøltvannsapplikasjoner (vannforsyningstemperatur vanligvis 42 til 45 F), er den anbefalte hastighetsgrensen for kobberrørsystemer 8 fot per sekund for å redusere systemstøy og redusere potensialet for erosjon/korrosjon. For varmtvannssystemer (vanligvis 140 til 180 F for romoppvarming og opptil 205 F for produksjon av varmtvann til husholdningsbruk i hybridsystemer) er den anbefalte hastighetsgrensen for kobberrør mye lavere. Kobberrørhåndboken oppgir disse hastighetene som 0,6 til 0,9 meter per sekund når vannforsyningstemperaturen er over 140 F.
Kobberrør kommer vanligvis i en viss størrelse, opptil 30 cm. Dette begrenser bruken av kobber i hovedforsyningsanleggene på campus, ettersom disse bygningsdesignene ofte krever kanaler større enn 30 cm. Fra sentralanlegget til de tilhørende varmevekslerne. Kobberrør er vanligere i hydrauliske systemer med en diameter på 7,5 cm eller mindre. For størrelser over 7,5 cm brukes slissede stålrør oftere. Dette skyldes forskjellen i kostnad mellom stål og kobber, forskjellen i arbeidskraft for korrugerte rør kontra sveisede eller loddede rør (trykkkoblinger er ikke tillatt eller anbefalt av eieren eller ingeniøren), og de anbefalte vannhastighetene og temperaturene i disse inne i hver av materialrørledningene.
Stål: Svart eller galvanisert stålrør i henhold til ASTM A 53/A 53M med duktilt jern (ASME B16.3) eller smijern (ASTM A 234/A 234M) beslag og duktilt jern (ASME B16.39) beslag. Flenser, beslag og klasse 150 og 300-tilkoblinger er tilgjengelige med gjengede eller flensede beslag. Røret kan sveises med fyllmateriale i samsvar med AWS D10.12/D10.12M.
Samsvarer 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 grad B monteringsstål, eller ASTM A106 stålgrad B. Rillede eller festede beslag for feste av rillede endebeslag.
Som nevnt ovenfor brukes stålrør oftere til store rør i hydrauliske systemer. Denne typen system tillater ulike trykk-, temperatur- og størrelseskrav for å møte behovene til kjøle- og varmevannssystemer. Klassebetegnelser for flenser, beslag og beslag refererer til arbeidstrykket for mettet damp i psi. tomme for den tilsvarende varen. Klasse 150-beslag er konstruert for å operere ved et arbeidstrykk på 150 psi. tomme ved 366 F, mens klasse 300-beslag gir et arbeidstrykk på 300 psi. ved 550 F. Klasse 150-beslag gir over 300 psi arbeidsvanntrykk. tomme ved 150 F, og klasse 300-beslag gir opptil 2000 psi arbeidsvanntrykk. tomme ved 150 F. Andre merker av beslag er tilgjengelige for spesifikke rørtyper. For eksempel, for støpejernsrørflenser og ASME 16.1 flensede beslag, kan grad 125 eller 250 brukes.
Rillede rør- og koblingssystemer bruker kuttede eller formede spor i endene av rør, beslag, ventiler osv. for å koble mellom hver rørlengde eller beslag med et fleksibelt eller stivt koblingssystem. Disse koblingene består av to eller flere boltede deler og har en skive i koblingsboringen. Disse systemene er tilgjengelige i flenstyper i klasse 150 og 300 og EPDM-pakningsmaterialer, og kan operere ved væsketemperaturer fra 110 til 121 °C (avhengig av rørstørrelse). Informasjon om rillede rør er hentet fra Victaulic-manualer og -litteratur.
Stålrør i Schedule 40 og 80 er akseptable for HVAC-systemer. Rørspesifikasjonen refererer til rørets veggtykkelse, som øker med spesifikasjonsnummeret. Med en økning i rørets veggtykkelse øker også det tillatte arbeidstrykket for det rette røret. Schedule 40-rør tillater et arbeidstrykk på 1694 psi for ½ tomme. 696 psi tomme for 12 tommer (-20 til 650 F). Tillatt arbeidstrykk for Schedule 80-rør er 3036 psi tomme (½ tomme) og 1305 psi tomme (12 tommer) (begge -20 til 650 F). Disse verdiene er hentet fra Watson McDaniel Engineering Data-delen.
Plast: CPVC-plastrør, muffekoblinger i henhold til spesifikasjon 40 og spesifikasjon 80 i henhold til ASTM F 441/F 441M (ASTM F 438 i henhold til spesifikasjon 40 og ASTM F 439 i henhold til spesifikasjon 80) og løsemiddellim (ASTM F493).
PVC-plastrør, muffekoblinger i henhold til ASTM D 1785 schedule 40 og schedule 80 (ASM D 2466 schedule 40 og ASTM D 2467 schedule 80) og løsemiddellim (ASTM D 2564). Inkluderer grunning i henhold til ASTM F 656.
Både CPVC- og PVC-rør er egnet for hydrauliske systemer under bakkenivå, men selv under disse forholdene må man være forsiktig når man installerer disse rørene i et prosjekt. Plastrør er mye brukt i kloakk- og ventilasjonskanalsystemer, spesielt i underjordiske miljøer der bare rør kommer i direkte kontakt med den omkringliggende jorden. Samtidig er korrosjonsmotstanden til CPVC- og PVC-rør fordelaktig på grunn av korrosiviteten til noen jordtyper. Hydrauliske rør er vanligvis isolert og dekket med en beskyttende PVC-kappe som gir en buffer mellom metallrørene og den omkringliggende jorden. Plastrør kan brukes i mindre kjølevannssystemer der det forventes lavere trykk. Maksimalt arbeidstrykk for PVC-rør overstiger 150 psi for alle rørstørrelser opptil 8 tommer, men dette gjelder bare temperaturer på 21°C eller lavere. Enhver temperatur over 21°C vil redusere driftstrykket i rørsystemet til 60°C. Reduksjonsfaktoren er 0,22 ved denne temperaturen 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 tåler et bredere driftstemperaturområde, noe som gjør det egnet for bruk opptil 200 F (med en reduksjonsfaktor på 0,2), men har samme trykkklassifisering som PVC, noe som gjør det mulig å bruke det i underjordiske kjøleapplikasjoner med standard trykk. Vannsystemer opptil 8 tommer. For varmtvannssystemer som opprettholder høyere vanntemperaturer opptil 180 eller 205 F, anbefales ikke PVC- eller CPVC-rør. Alle data er hentet fra Harvel PVC-rørspesifikasjoner og CPVC-rørspesifikasjoner.
Rør Rør fører mange forskjellige væsker, faste stoffer og gasser. Både drikkelige og ikke-drikkelige væsker strømmer i disse systemene. På grunn av det store utvalget av væsker som transporteres i et rørsystem, klassifiseres rørene det gjelder som husholdningsvannrør eller drenerings- og ventilasjonsrør.
Husholdningsvann: Mykt kobberrør, ASTM B88 type K og L, ASTM B88M type A og B, med smidde kobbertrykkfittinger (ASME B16.22).
Hardkobberrør, ASTM B88 type L og M, ASTM B88M type B og C, med sveisefittings i støpt kobber (ASME B16.18), sveisefittings i smidd kobber (ASME B16.22), bronseflenser (ASME B16.24) og kobberfittings (MCS SP-123). Røret tillater også bruk av forseglede fittings.
Kobberrørtyper og relaterte standarder er hentet fra seksjon 22 11 16 i MasterSpec. Utformingen av kobberrør for husholdningsvannforsyning er begrenset av kravene til maksimale strømningshastigheter. De er spesifisert i rørledningsspesifikasjonen som følger:
Avsnitt 610.12.1 i den ensartede rørleggerforskriften fra 2012 sier: Maksimal hastighet i rør- og fittingssystemer av kobber og kobberlegeringer må ikke overstige 8 fot per sekund i kaldt vann og 5 fot per sekund i varmt vann. Disse verdiene gjentas også i håndboken for kobberrør, som bruker disse verdiene som anbefalte maksimalhastigheter for denne typen systemer.
Rør av rustfritt stål type 316 i samsvar med ASTM A403 og lignende beslag med sveisede eller riflede koblinger for større husholdningsvannrør og direkte erstatning for kobberrør. Med den stigende prisen på kobber blir rør av rustfritt stål stadig vanligere i husholdningsvannsystemer. Rørtyper og relaterte standarder er fra Veterans Administration (VA) MasterSpec Section 22 11 00.
En ny innovasjon som vil bli implementert og håndhevet i 2014 er Federal Drinking Water Leadership Act. Dette er en føderal håndheving av gjeldende lover i California og Vermont angående blyinnhold i vannveier i alle rør, ventiler eller rørdeler som brukes i husholdningsvannsystemer. Loven slår fast at alle våte overflater på rør, rørdeler og inventar må være «blyfrie», som betyr at det maksimale blyinnholdet «ikke overstiger et vektet gjennomsnitt på 0,25 % (bly)». Dette krever at produsenter produserer blyfrie støpte produkter for å overholde nye lovkrav. Detaljer er gitt av UL i retningslinjene for bly i drikkevannskomponenter.
Drenering og ventilasjon: Ermeløse støpejernsrør og -koblinger i samsvar med ASTM A 888 eller Cast Iron Sewer Piping Institute (CISPI) 301. Sovent-koblinger i samsvar med ASME B16.45 eller ASSE 1043 kan brukes med et no-stop-system.
Avløpsrør og flensede beslag av støpejern må være i samsvar med ASTM A 74, gummipakninger (ASTM C 564) og rent bly og eik- eller hampfiberforsegling (ASTM B29).
Begge typer kanalanlegg kan brukes i bygninger, men kanalløse kanaler og rørdeler brukes oftest over bakkenivå i næringsbygg. Støpejernsrør med CISPI pluggfrie rørdeler muliggjør permanent installasjon, kan omkonfigureres eller nås ved å fjerne båndklemmer, samtidig som de beholder kvaliteten på et metallrør, noe som reduserer bruddstøy i avløpsstrømmen gjennom røret. Ulempen med støpejernsrørleggerarbeid er at rørleggerarbeidet forringes på grunn av det sure avfallet som finnes i typiske baderomsinstallasjoner.
ASME A112.3.1 rør og rørdeler i rustfritt stål med utvidede og utvidede ender kan brukes til dreneringssystemer av høy kvalitet i stedet for støpejernsrør. Rørleggerarbeid i rustfritt stål brukes også til den første delen av rørleggerarbeidet, som kobles til en gulvvask hvor det kullsyreholdige produktet drenerer for å redusere korrosjonsskader.
Massivt PVC-rør i henhold til ASTM D 2665 (drenering, avledning og ventiler) og PVC-honningkakerør i henhold til ASTM F 891 (vedlegg 40), koniskuffer (ASTM D 2665 til ASTM D 3311, avløp, avløp og ventiler) egnet for Schedule 40-rør), selvheftende grunning (ASTM F 656) og løsemiddellim (ASTM D 2564). PVC-rør kan finnes over og under bakkenivå i næringsbygg, selv om de oftere er listet under bakkenivå på grunn av sprekker i røret og spesielle regelkrav.
I byggejurisdiksjonen i Sør-Nevada sier endringen i den internasjonale bygningsreglene (IBC) fra 2009:
603.1.2.1 Utstyr. Brennbare rørledninger kan installeres i maskinrommet, omsluttet av en to-timers brannsikker konstruksjon og fullstendig beskyttet av automatiske sprinkleranlegg. Brennbare rør kan føres fra utstyrsrommet til andre rom, forutsatt at rørene er omsluttet av en godkjent spesiell to-timers brannsikker konstruksjon. Når slike brennbare rør går gjennom brannvegger og/eller gulv/tak, må gjennomføringen spesifiseres for det spesifikke rørmaterialet med karakterene F og T som ikke er lavere enn den nødvendige brannmotstanden for gjennomføringen. Brennbare rør må ikke gå gjennom mer enn ett lag.
Dette krever at alle brennbare rør (plast eller annet) som finnes i en bygning i klasse 1A, som definert av IBC, pakkes inn i en 2-timers struktur. Bruken av PVC-rør i dreneringssystemer har flere fordeler. Sammenlignet med støpejernsrør er PVC mer motstandsdyktig mot korrosjon og oksidasjon forårsaket av baderomsavfall og jord. Når de legges under jorden, er PVC-rør også motstandsdyktige mot korrosjon av den omkringliggende jorden (som vist i avsnittet om HVAC-rør). PVC-rør som brukes i et dreneringssystem er underlagt de samme begrensningene som et hydraulisk HVAC-system, med en maksimal driftstemperatur på 140 F. Denne temperaturen er videre pålagt av kravene i Uniform Piping Code og International Piping Code, som fastsetter at ethvert utslipp til avfallsreseptorer må være under 140 F.
Paragraf 810.1 i den enhetlige rørleggerforskriften fra 2012 sier at damprør ikke må kobles direkte til et rør- eller avløpssystem, og vann over 60 °C må ikke slippes direkte ut i et trykkavløp.
Paragraf 803.1 i den internasjonale rørleggerforskriften fra 2012 slår fast at damprør ikke må kobles til et dreneringssystem eller noen del av rørsystemet, og vann over 60 °C må ikke slippes ut i noen del av dreneringssystemet.
Spesielle rørsystemer er knyttet til transport av ikke-typiske væsker. Disse væskene kan variere fra rør for saltvannsakvarier til rør for tilførsel av kjemikalier til svømmebassengutstyrssystemer. Akvarierørsystemer er ikke vanlige i kommersielle bygninger, men de er installert på noen hoteller med eksterne rørsystemer koblet til forskjellige steder fra et sentralt pumperom. Rustfritt stål virker som en passende rørtype for sjøvannssystemer på grunn av dets evne til å hemme korrosjon med andre vannsystemer, men saltvann kan faktisk korrodere og erodere rør av rustfritt stål. For slike bruksområder oppfyller marine rør av plast eller kobber-nikkel CPVC korrosjonskrav. Når disse rørene legges i et stort kommersielt anlegg, må rørenes brennbarhet vurderes. Som nevnt ovenfor krever bruk av brennbare rør i Sør-Nevada at det forespørres en alternativ metode for å demonstrere intensjon om å overholde den relevante bygningstypeforskriften.
Bassengrørene som forsyner renset vann til kroppsdykking inneholder en fortynnet mengde kjemikalier (12,5 % natriumhypoklorittblekemiddel og saltsyre kan brukes) for å opprettholde en spesifikk pH-verdi og kjemisk balanse som kreves av helsemyndighetene. I tillegg til fortynnede kjemikalierør, må fullklorblekemiddel og andre kjemikalier transporteres fra bulklagerområder og spesialutstyrsrom. CPVC-rør er kjemikaliebestandige for klorblekemiddelforsyning, men rør med høyt ferrosilisiuminnhold kan brukes som et alternativ til kjemikalierør når de går gjennom ikke-brennbare bygningstyper (f.eks. type 1A). De er sterke, men mer sprø enn standard støpejernsrør og tyngre enn sammenlignbare rør.
Denne artikkelen diskuterer bare noen få av de mange mulighetene for å designe rørsystemer. De representerer de fleste typer installerte systemer i store kommersielle bygninger, men det vil alltid være unntak fra regelen. Den overordnede hovedspesifikasjonen er en uvurderlig ressurs for å bestemme rørtypen for et gitt system og evaluere passende kriterier for hvert produkt. Standardspesifikasjoner vil oppfylle kravene til mange prosjekter, men designere og ingeniører bør gjennomgå dem når det gjelder høyhus, høye temperaturer, farlige kjemikalier eller endringer i lovgivning eller jurisdiksjon. Lær mer om rørleggeranbefalinger og restriksjoner for å ta informerte beslutninger om produktene som installeres i prosjektet ditt. Våre kunder stoler på oss som designprofesjonelle for å gi bygningene deres riktig størrelse, velbalanserte og rimelige design der kanalene når sin forventede levetid og aldri opplever katastrofale feil.
Matt Dolan er prosjektingeniør hos JBA Consulting Engineers. Han har erfaring med design av komplekse HVAC- og rørleggersystemer for en rekke bygningstyper, som kommersielle kontorer, helseinstitusjoner og hotellkomplekser, inkludert høyhus med gjester og en rekke restauranter.
Har du erfaring og kunnskap om temaene som dekkes i dette innholdet? Du bør vurdere å bidra til CFE Medias redaksjonelle team og få den anerkjennelsen du og din bedrift fortjener. Klikk her for å starte prosessen.