2. Понимать три типа водопроводных систем: HVAC (гидравлические), водопроводные (бытовая вода, канализация и вентиляция) и химические и специальные водопроводные системы (системы забортной воды и опасные химические вещества).
Сантехнические и водопроводные системы существуют во многих строительных элементах.Многие люди видели P-ловушку или трубопровод хладагента под раковиной, ведущий к сплит-системе и от нее.Мало кто видит главную инженерную сантехнику на центральном заводе или систему химической очистки в аппаратной бассейна.Для каждого из этих приложений требуется определенный тип трубопровода, который соответствует спецификациям, физическим ограничениям, нормам и передовым методам проектирования.
Не существует простого решения для сантехники, подходящего для всех применений.Эти системы отвечают всем физическим и кодовым требованиям, если соблюдены определенные критерии проектирования и правильные вопросы заданы владельцам и операторам.Кроме того, они могут поддерживать надлежащие затраты и время выполнения заказов для создания успешной строительной системы.
Воздуховоды HVAC содержат множество различных жидкостей, давлений и температур.Воздуховод может быть выше или ниже уровня земли и проходить через внутреннюю или внешнюю часть здания.Эти факторы необходимо учитывать при указании трубопроводов ОВКВ в проекте.Термин «гидродинамический цикл» относится к использованию воды в качестве теплоносителя для охлаждения и нагревания.В каждом приложении вода подается с заданным расходом и температурой.Типичный теплообмен в помещении осуществляется с помощью змеевика воздух-вода, предназначенного для возврата воды при заданной температуре.Это приводит к тому, что определенное количество тепла передается или отводится из пространства.Циркуляция охлаждающей и нагревающей воды является основной системой, используемой для кондиционирования воздуха крупных коммерческих объектов.
Для большинства применений в малоэтажных зданиях ожидаемое рабочее давление в системе обычно составляет менее 150 фунтов на квадратный дюйм (psig).Гидравлическая система (холодная и горячая вода) представляет собой замкнутую систему.Это означает, что общий динамический напор насоса учитывает потери на трение в системе трубопроводов, соответствующих змеевиках, клапанах и аксессуарах.Статическая высота системы не влияет на производительность насоса, но влияет на требуемое рабочее давление системы.Охладители, бойлеры, насосы, трубопроводы и аксессуары рассчитаны на рабочее давление 150 фунтов на квадратный дюйм, что является обычным для производителей оборудования и компонентов.По возможности это номинальное давление должно поддерживаться в конструкции системы.Многие здания, которые считаются низкими или средними по высоте, попадают в категорию рабочего давления 150 фунтов на квадратный дюйм.
При проектировании высотных зданий становится все труднее поддерживать трубопроводные системы и оборудование ниже стандарта 150 фунтов на квадратный дюйм.Статический напор в линии на высоте более 350 футов (без добавления давления насоса в систему) превысит стандартное номинальное рабочее давление этих систем (1 фунт на кв. дюйм = 2,31 фута напора).В системе, скорее всего, будет использоваться предохранительный клапан (в виде теплообменника), чтобы изолировать более высокие требования к давлению колонны от остальной части подключенных трубопроводов и оборудования.Эта конструкция системы позволит спроектировать и установить стандартные охладители давления, а также указать трубопроводы и аксессуары более высокого давления в градирне.
При определении трубопроводов для проекта большого кампуса проектировщик/инженер должен сознательно идентифицировать башню и трубопроводы, предназначенные для подиума, отражая их индивидуальные требования (или общие требования, если теплообменники не используются для изоляции зоны давления).
Еще одним компонентом закрытой системы является очистка воды и удаление любого кислорода из воды.Большинство гидравлических систем оснащены системой очистки воды, состоящей из различных химикатов и ингибиторов, чтобы поддерживать воду, протекающую по трубам, с оптимальным pH (около 9,0) и микробными уровнями для борьбы с биопленкой труб и коррозией.Стабилизация воды в системе и удаление воздуха помогает продлить срок службы трубопроводов, связанных с ними насосов, змеевиков и клапанов.Любой воздух, попавший в трубы, может вызвать кавитацию в насосах охлаждающей и отопительной воды и снизить теплопередачу в охладителе, котле или циркуляционных змеевиках.
Медь: тянутые и закаленные трубки типа L, B, K, M или C в соответствии с ASTM B88 и B88M в сочетании с фитингами из кованой меди ASME B16.22 и фитингами с бессвинцовым припоем или припоем для подземных применений.
Закаленные трубы типа L, B, K (обычно используются только ниже уровня земли) или A в соответствии с ASTM B88 и B88M, с фитингами из кованой меди ASME B16.22 и фитингами, соединенными бессвинцовой или надземной пайкой.Эта трубка также позволяет использовать герметичные фитинги.
Медная трубка типа K — самая толстая из доступных трубок, обеспечивающая рабочее давление 1534 фунтов на квадратный дюйм.дюйм при 100 F для ½ дюйма.Модели L и M имеют более низкое рабочее давление, чем K, но все же хорошо подходят для систем ОВКВ (диапазоны давления от 1242 psi при 100F до 12 дюймов, 435 psi и 395 psi).
Эти рабочие давления относятся к прямым участкам трубопровода, которые обычно не являются участками системы с ограничением давления.Фитинги и соединения, соединяющие два отрезка трубы, с большей вероятностью протекают или выходят из строя под рабочим давлением некоторых систем.Типичными типами соединений медных труб являются сварка, пайка или герметизация.Эти типы соединений должны быть изготовлены из материалов, не содержащих свинца, и рассчитаны на ожидаемое давление в системе.
Каждый тип соединения способен поддерживать систему без утечек, когда фитинг правильно герметизирован, но эти системы по-разному реагируют, когда фитинг не полностью герметизирован или обжат.Припой и паяные соединения имеют больше шансов выйти из строя и дать течь, когда система впервые заполнена и протестирована, а здание еще не занято.В этом случае подрядчики и инспекторы могут быстро определить, где соединение протекает, и устранить проблему до того, как система будет полностью работоспособна, а пассажиры и внутренняя отделка будут повреждены.Это также можно воспроизвести с помощью герметичных фитингов, если указано кольцо или узел для обнаружения утечек.Если вы не нажмете до упора, чтобы определить проблемную область, вода может вытечь из фитинга точно так же, как припой или припой.Если в проекте не указаны герметичные фитинги, они иногда будут оставаться под давлением во время строительных испытаний и могут выйти из строя только после периода эксплуатации, что приведет к большему ущербу занимаемому пространству и возможным травмам людей, особенно если через трубы проходят нагретые горячие трубы.вода.
Рекомендации по размерам медных труб основаны на требованиях нормативных документов, рекомендациях производителя и передовом опыте.Для применений с охлажденной водой (температура подачи воды обычно от 42 до 45 F) рекомендуемое ограничение скорости для систем медных трубопроводов составляет 8 футов в секунду, чтобы снизить шум системы и снизить вероятность эрозии/коррозии.Для систем горячего водоснабжения (обычно от 140 до 180 F для отопления помещений и до 205 F для производства горячей воды для бытовых нужд в гибридных системах) рекомендуемый предел скорости для медных труб намного меньше.В Руководстве по медным трубам эти скорости указаны как от 2 до 3 футов в секунду, когда температура подаваемой воды превышает 140 F.
Медные трубы обычно бывают определенного размера, до 12 дюймов.Это ограничивает использование меди в основных инженерных сетях кампуса, поскольку в этих конструкциях зданий часто требуются воздуховоды диаметром более 12 дюймов.От центральной установки до связанных теплообменников.Медные трубы чаще используются в гидравлических системах диаметром 3 дюйма или менее.Для размеров более 3 дюймов чаще используются стальные трубы с прорезями.Это связано с разницей в стоимости стали и меди, разницей в трудозатратах на гофрированную трубу по сравнению со сварной или паяной трубой (напорные фитинги не разрешены или не рекомендуются владельцем или инженером), а также рекомендуемыми скоростями и температурами воды в них внутри каждого из материалов трубопровода.
Сталь: черная или оцинкованная стальная труба в соответствии с ASTM A 53/A 53M с фитингами из ковкого чугуна (ASME B16.3) или кованого железа (ASTM A 234/A 234M) и фитингами из ковкого чугуна (ASME B16.39).Фланцы, фитинги и соединения классов 150 и 300 доступны с резьбовыми или фланцевыми фитингами.Труба может быть сварена с присадочным металлом в соответствии с AWS D10.12/D10.12M.
Соответствует ASTM A 536, класс 65-45-12, ковкий чугун, ASTM A 47/A 47M, класс 32510, ковкий чугун и ASTM A 53/A 53M, класс F, E или S, марка B, сборочная сталь или ASTM A106, сталь марки B. Фитинги с пазами или проушиной для крепления концевых фитингов с пазами.
Как упоминалось выше, стальные трубы чаще используются для больших труб в гидравлических системах.Этот тип системы допускает различные требования к давлению, температуре и размеру для удовлетворения потребностей систем охлажденной и нагретой воды.Обозначения классов для фланцев, фитингов и фитингов относятся к рабочему давлению насыщенного пара в фунтах на квадратный дюйм.дюйм соответствующего элемента.Фитинги класса 150 предназначены для работы при рабочем давлении 150 фунтов на квадратный дюйм.дюймов при 366 F, в то время как фитинги класса 300 обеспечивают рабочее давление 300 фунтов на квадратный дюйм.при 550 F. Фитинги класса 150 обеспечивают рабочее давление воды более 300 фунтов на квадратный дюйм.дюйма при 150 F, а фитинги класса 300 обеспечивают рабочее давление воды до 2000 фунтов на квадратный дюйм.дюйм при 150 F. Для конкретных типов труб доступны фитинги других марок.Например, для фланцев чугунных труб и фланцевых фитингов ASME 16.1 можно использовать марки 125 или 250.
В системах трубопроводов и соединений с канавками используются прорезанные или сформированные канавки на концах труб, фитингов, клапанов и т. д. для соединения каждого отрезка трубы или фитингов с помощью гибкой или жесткой соединительной системы.Эти муфты состоят из двух или более частей, скрепленных болтами, и имеют шайбу в отверстии муфты.Эти системы доступны с типами фланцев класса 150 и 300 и материалами прокладок из EPDM и способны работать при температуре жидкости от 230 до 250 F (в зависимости от размера трубы).Информация о трубах с канавками взята из руководств и литературы Victaulic.
Для систем HVAC приемлемы стальные трубы сортамента 40 и 80.Спецификация трубы относится к толщине стенки трубы, которая увеличивается с номером спецификации.С увеличением толщины стенки трубы увеличивается и допустимое рабочее давление прямой трубы.Трубка Schedule 40 допускает рабочее давление 1694 фунтов на квадратный дюйм для ½ дюйма.Труба, 696 фунтов на квадратный дюйм для 12 дюймов (от -20 до 650 F).Допустимое рабочее давление для трубок Schedule 80 составляет 3036 фунтов на квадратный дюйм.дюйм (½ дюйма) и 1305 фунтов на квадратный дюйм.дюйм (12 дюймов) (оба от -20 до 650 F).Эти значения взяты из раздела Watson McDaniel Engineering Data.
Пластмассы: пластиковые трубы из ХПВХ, муфтовые фитинги в соответствии со спецификацией 40 и спецификацией 80 в соответствии со спецификацией ASTM F 441/F 441M (ASTM F 438 в соответствии со спецификацией 40 и ASTM F 439 в соответствии со спецификацией 80) и растворяющие клеи (ASTM F493).
Пластиковая труба из ПВХ, раструбные фитинги в соответствии с ASTM D 1785, график 40 и график 80 (ASTM D 2466, график 40 и ASTM D 2467, график 80) и клеи на растворителях (ASTM D 2564).Включает грунтовку согласно ASTM F 656.
Трубы как из ХПВХ, так и из ПВХ подходят для гидравлических систем ниже уровня земли, хотя даже в этих условиях необходимо соблюдать осторожность при установке этих трубопроводов в проекте.Пластиковые трубы широко используются в канализационных и вентиляционных системах, особенно в подземных условиях, где оголенные трубы вступают в непосредственный контакт с окружающей почвой.В то же время коррозионная стойкость труб из ХПВХ и ПВХ выгодна из-за коррозионной активности некоторых грунтов.Гидравлические трубопроводы обычно изолированы и покрыты защитной оболочкой из ПВХ, которая обеспечивает буфер между металлическими трубопроводами и окружающей почвой.Пластиковые трубы можно использовать в небольших системах охлажденной воды, где ожидается более низкое давление.Максимальное рабочее давление для труб из ПВХ превышает 150 фунтов на квадратный дюйм для всех размеров труб до 8 дюймов, но это относится только к температурам 73 F или ниже.Любая температура выше 73°F снизит рабочее давление в трубопроводной системе до 140°F.Коэффициент ухудшения характеристик составляет 0,22 при этой температуре и 1,0 при 73 F. Максимальная рабочая температура 140 F предназначена для труб из ПВХ сортамента 40 и графика 80.Труба из ХПВХ способна выдерживать более широкий диапазон рабочих температур, что делает ее пригодной для использования до 200 F (с коэффициентом снижения номинальной мощности 0,2), но имеет такое же номинальное давление, что и ПВХ, что позволяет использовать ее в подземных холодильных установках стандартного давления.водные системы до 8 дюймов.Для систем горячего водоснабжения, которые поддерживают более высокие температуры воды до 180 или 205 F, трубы из ПВХ или ХПВХ не рекомендуются.Все данные взяты из спецификаций Harvel на трубы из ПВХ и спецификаций на трубы из ХПВХ.
Трубы По трубам переносится множество различных жидкостей, твердых тел и газов.В этих системах текут как питьевые, так и непитьевые жидкости.Из-за большого разнообразия жидкостей, переносимых в водопроводной системе, рассматриваемые трубы классифицируются как трубы для бытового водоснабжения или дренажные и вентиляционные трубы.
Бытовая вода: Труба из мягкой меди, ASTM B88, типы K и L, ASTM B88M, типы A и B, с напорными фитингами из кованой меди (ASME B16.22).
Трубки из твердой меди, ASTM B88, типы L и M, ASTM B88M, типы B и C, с приварными фитингами из литой меди (ASME B16.18), приварными фитингами из кованой меди (ASME B16.22), бронзовыми фланцами (ASME B16.24)) и медными фитингами (MCS SP-123).Трубка также позволяет использовать герметичные фитинги.
Типы медных труб и соответствующие стандарты взяты из Раздела 22 11 16 MasterSpec.Конструкция медных трубопроводов для бытового водоснабжения ограничена требованиями максимальных расходов.Они указаны в спецификации трубопровода следующим образом:
Раздел 610.12.1 Единого сантехнического кодекса 2012 года гласит: Максимальная скорость в системах труб и фитингов из меди и медных сплавов не должна превышать 8 футов в секунду в холодной воде и 5 футов в секунду в горячей воде.Эти значения также повторяются в Справочнике по медным трубам, в котором эти значения используются в качестве рекомендуемых максимальных скоростей для этих типов систем.
Трубопровод из нержавеющей стали типа 316 в соответствии со стандартом ASTM A403 и аналогичные фитинги с использованием сварных или накатных муфт для более крупных бытовых водопроводных труб и прямой замены медных труб.С ростом цен на медь трубы из нержавеющей стали становятся все более распространенными в бытовых системах водоснабжения.Типы труб и соответствующие стандарты взяты из MasterSpec Section 22 11 00 Управления по делам ветеранов (VA).
Новым нововведением, которое будет реализовано и введено в действие в 2014 году, является Федеральный закон о лидерстве в области питьевой воды.Это федеральное исполнение действующих законов Калифорнии и Вермонта в отношении содержания свинца в водотоках любых труб, клапанов или фитингов, используемых в бытовых системах водоснабжения.Закон гласит, что все смачиваемые поверхности труб, фитингов и приспособлений должны быть «бессвинцовыми», что означает, что максимальное содержание свинца «не превышает средневзвешенное значение 0,25% (свинца)».Это требует от производителей производить литые изделия, не содержащие свинца, в соответствии с новыми законодательными требованиями.Подробная информация предоставлена ​​UL в Руководстве по содержанию свинца в компонентах питьевой воды.
Дренаж и вентиляция: Чугунные канализационные трубы и фитинги без рукавов, соответствующие ASTM A 888 или Институту чугунных канализационных труб (CISPI) 301. Фитинги Sovent, соответствующие ASME B16.45 или ASSE 1043, могут использоваться с безостановочной системой.
Чугунные канализационные трубы и фланцевые фитинги должны соответствовать требованиям ASTM A 74, резиновые прокладки (ASTM C 564) и герметик из чистого свинца и дубового или конопляного волокна (ASTM B29).
Оба типа воздуховодов могут использоваться в зданиях, но воздуховоды и фитинги без воздуховодов чаще всего используются над уровнем земли в коммерческих зданиях.Чугунные трубы с бесштекерными фитингами CISPI допускают стационарную установку, могут быть изменены или доступ к ним можно получить, сняв ленточные хомуты, сохраняя при этом качество металлической трубы, что снижает шум разрыва в потоке отходов через трубу.Недостатком чугунной сантехники является то, что сантехника портится из-за кислотных отходов, присутствующих в типичных установках ванной комнаты.
Трубы и фитинги из нержавеющей стали ASME A112.3.1 с раструбами и раструбами на концах можно использовать для высококачественных дренажных систем вместо чугунных труб.Сантехника из нержавеющей стали также используется для первой секции водопровода, которая соединяется с раковиной в полу, куда сливается газированный продукт, чтобы уменьшить коррозионное повреждение.
Твердая труба из ПВХ в соответствии с ASTM D 2665 (дренаж, отвод и вентиляционные отверстия) и сотовая труба из ПВХ в соответствии с ASTM F 891 (приложение 40), раструбные соединения (от ASTM D 2665 до ASTM D 3311, дренаж, слив и вентиляционные отверстия), подходящие для труб сортамента 40), клейкая грунтовка (ASTM F 656) и клей на основе растворителя (ASTM D 2564).Трубы из ПВХ можно найти выше и ниже уровня земли в коммерческих зданиях, хотя они чаще указываются ниже уровня земли из-за растрескивания труб и особых требований правил.
В строительной юрисдикции Южной Невады поправка к Международному строительному кодексу (IBC) 2009 г. гласит:
603.1.2.1 Оборудование.Горючие трубопроводы допускается прокладывать в машинном отделении, обнесенном двухчасовой огнеупорной конструкцией и полностью защищенном автоматическими спринклерами.Горючий трубопровод может быть проложен из машинного зала в другие помещения при условии, что трубопровод заключен в утвержденный специальный двухчасовой огнестойкий узел.При прохождении таких горючих трубопроводов через противопожарные стены и/или полы/потолки проходка должна быть указана для конкретного материала трубопровода марок F и T не ниже требуемой огнестойкости проходки.Горючие трубы не должны проникать более чем в один слой.
Это требует, чтобы все горючие трубопроводы (пластиковые или другие), присутствующие в здании класса 1A, как это определено IBC, были обернуты двухчасовой конструкцией.Использование труб ПВХ в дренажных системах имеет ряд преимуществ.По сравнению с чугунными трубами, ПВХ более устойчив к коррозии и окислению, вызванным грязными отходами и землей.При прокладке под землей трубы из ПВХ также устойчивы к коррозии окружающего грунта (как показано в разделе трубопроводов ОВКВ).На трубы из ПВХ, используемые в дренажной системе, распространяются те же ограничения, что и на гидравлическую систему ОВКВ, с максимальной рабочей температурой 140 F. Эта температура также определяется требованиями Единого кодекса трубопроводов и Международного кодекса трубопроводов, которые предусматривают, что любой сброс в приемные устройства для отходов должен быть ниже 140 F.
Раздел 810.1 Единого сантехнического кодекса 2012 г. гласит, что паровые трубы не должны быть напрямую соединены с трубопроводом или дренажной системой, а вода с температурой выше 140 F (60 C) не должна сбрасываться непосредственно в канализацию под давлением.
В разделе 803.1 Международного водопроводного кодекса 2012 г. говорится, что паровые трубы не должны подключаться к дренажной системе или какой-либо части водопроводной системы, а вода с температурой выше 140 F (60 C) не должна сбрасываться ни в какую часть дренажной системы.
Специальные системы трубопроводов связаны с транспортировкой нестандартных жидкостей.Эти жидкости могут варьироваться от трубопроводов для морских аквариумов до трубопроводов для подачи химикатов в системы оборудования для плавательных бассейнов.Сантехнические системы для аквариумов не распространены в коммерческих зданиях, но они устанавливаются в некоторых отелях с удаленными водопроводными системами, подключенными к различным местам из центрального бювета.Нержавеющая сталь кажется подходящим типом трубопровода для систем морской воды из-за ее способности ингибировать коррозию с другими системами водоснабжения, но соленая вода на самом деле может вызывать коррозию и эрозию труб из нержавеющей стали.Для таких применений пластиковые или медно-никелевые морские трубы из ХПВХ соответствуют требованиям к коррозии;при прокладке этих труб на крупном коммерческом объекте необходимо учитывать горючесть труб.Как отмечалось выше, использование горючих трубопроводов в Южной Неваде требует запроса альтернативного метода, чтобы продемонстрировать намерение соответствовать нормам соответствующего типа здания.
Трубопровод бассейна, который подает очищенную воду для погружения тела, содержит разбавленное количество химикатов (можно использовать 12,5% отбеливатель гипохлорита натрия и соляную кислоту) для поддержания определенного pH и химического баланса в соответствии с требованиями департамента здравоохранения.В дополнение к трубопроводам с разбавленными химическими веществами, полный хлорный отбеливатель и другие химические вещества должны транспортироваться из хранилищ сыпучих материалов и помещений для специального оборудования.Трубы из ХПВХ являются химически стойкими для подачи хлорного отбеливателя, но трубы с высоким содержанием ферросилиция могут использоваться в качестве альтернативы химическим трубам при прокладке через негорючие типы зданий (например, тип 1А).Она прочная, но более хрупкая, чем стандартная чугунная труба, и тяжелее аналогичных труб.
В этой статье рассматриваются лишь некоторые из многих возможностей проектирования систем трубопроводов.Они представляют собой большинство типов установленных систем в крупных коммерческих зданиях, но всегда будут исключения из правил.Общая основная спецификация является бесценным ресурсом для определения типа трубопровода для данной системы и оценки соответствующих критериев для каждого продукта.Стандартные спецификации будут соответствовать требованиям многих проектов, но проектировщики и инженеры должны пересматривать их, когда речь идет о высотных башнях, высоких температурах, опасных химических веществах или изменениях в законодательстве или юрисдикции.Узнайте больше о рекомендациях и ограничениях по сантехнике, чтобы принимать обоснованные решения о продуктах, установленных в вашем проекте.Наши клиенты доверяют нам как профессионалам в области проектирования, чтобы обеспечить их здания правильными размерами, хорошо сбалансированными и доступными проектами, где воздуховоды достигают ожидаемого срока службы и никогда не испытывают катастрофических отказов.
Мэтт Долан — инженер проекта в JBA Consulting Engineers.Его опыт заключается в проектировании сложных систем вентиляции и кондиционирования и сантехники для различных типов зданий, таких как коммерческие офисы, медицинские учреждения и гостиничные комплексы, включая высотные гостевые башни и многочисленные рестораны.
Есть ли у вас опыт и знания по темам, затронутым в этом контенте?Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете.Нажмите здесь, чтобы начать процесс.