2. Förstå de tre typerna av VVS-system: VVS (hydraulisk), VVS (tappvatten, avlopp och ventilation) och kemiska och speciella VVS-system (havsvattensystem och farliga kemikalier).
VVS och VVS-system finns i många byggnadselement.Många har sett en P-fälla eller köldmedierör under diskbänken som leder till och från ett delat system.Få människor ser den huvudsakliga tekniska VVS i den centrala anläggningen eller det kemiska rengöringssystemet i poolutrustningsrummet.Var och en av dessa applikationer kräver en specifik typ av rör som uppfyller specifikationer, fysiska begränsningar, koder och bästa designpraxis.
Det finns ingen enkel VVS-lösning som passar alla applikationer.Dessa system uppfyller alla fysiska krav och kodkrav om specifika designkriterier uppfylls och rätt frågor ställs till ägare och operatörer.Dessutom kan de upprätthålla rätt kostnader och ledtider för att skapa ett framgångsrikt byggsystem.
VVS-kanaler innehåller många olika vätskor, tryck och temperaturer.Kanalen kan vara över eller under marknivå och löpa genom byggnadens inre eller yttre.Dessa faktorer måste beaktas vid specificering av VVS-rör i projektet.Termen "hydrodynamisk cykel" avser användningen av vatten som värmeöverföringsmedium för kylning och uppvärmning.I varje applikation tillförs vatten med en given flödeshastighet och temperatur.Typisk värmeöverföring i ett rum är en luft-till-vatten-slinga som är utformad för att återföra vatten vid en inställd temperatur.Detta leder till att en viss mängd värme överförs eller tas bort från utrymmet.Cirkulationen av kyl- och värmevatten är det huvudsakliga systemet som används för luftkonditionering av stora kommersiella anläggningar.
För de flesta låghusbyggnadsapplikationer är det förväntade systemets driftstryck vanligtvis mindre än 150 pund per kvadrattum (psig).Hydraulsystemet (kallt och varmt vatten) är ett slutet kretssystem.Detta innebär att pumpens totala dynamiska lyfthöjd tar hänsyn till friktionsförluster i rörsystemet, tillhörande spolar, ventiler och tillbehör.Systemets statiska höjd påverkar inte pumpens prestanda, men det påverkar systemets driftstryck.Kylare, pannor, pumpar, rörledningar och tillbehör är klassade för 150 psi arbetstryck, vilket är vanligt för utrustnings- och komponenttillverkare.Om möjligt bör denna tryckklassificering bibehållas i systemdesignen.Många byggnader som anses vara låga eller medelhöga faller i kategorin 150 psi arbetstryck.
I höghuskonstruktioner blir det allt svårare att hålla rörsystem och utrustning under 150 psi-standarden.Statisk ledningshöjd över cirka 350 fot (utan att pumptrycket tillförs systemet) kommer att överstiga standardarbetstrycket för dessa system (1 psi = 2,31 fot tryckhöjd).Systemet kommer sannolikt att använda en tryckbrytare (i form av en värmeväxlare) för att isolera kolonnens högre tryckkrav från resten av de anslutna rören och utrustningen.Denna systemdesign kommer att möjliggöra design och installation av standardtryckkylare samt specificera högre tryckrör och tillbehör i kyltornet.
När man specificerar rörledningar för ett stort campusprojekt måste konstruktören/ingenjören medvetet identifiera tornet och rörledningarna som specificeras för podiet, vilket återspeglar deras individuella krav (eller kollektiva krav om värmeväxlare inte används för att isolera tryckzonen).
En annan komponent i ett slutet system är vattenrening och avlägsnande av eventuellt syre från vattnet.De flesta hydraulsystem är utrustade med ett vattenbehandlingssystem som består av olika kemikalier och inhibitorer för att hålla vattnet som strömmar genom rören vid ett optimalt pH (runt 9,0) och mikrobiella nivåer för att bekämpa rörbiofilmer och korrosion.Att stabilisera vattnet i systemet och ta bort luften bidrar till att förlänga livslängden på rörledningarna, tillhörande pumpar, spolar och ventiler.All luft som fastnar i rören kan orsaka kavitation i kyl- och värmevattenpumparna och minska värmeöverföringen i kylaren, pannan eller cirkulationsslingorna.
Koppar: Typ L, B, K, M eller C dragna och härdade rör i enlighet med ASTM B88 och B88M i kombination med ASME B16.22 smidda kopparkopplingar och kopplingar med blyfritt lod eller lod för underjordiska applikationer.
Härdat rör, typ L, B, K (används vanligtvis endast under marknivå) eller A enligt ASTM B88 och B88M, med ASME B16.22 kopparkopplingar och kopplingar anslutna genom blyfri eller ovanjordslödning.Detta rör tillåter också användning av förseglade beslag.
Kopparslang av typ K är den tjockaste slangen som finns och ger ett arbetstryck på 1534 psi.tum vid 100 F för ½ tum.Modellerna L och M har lägre arbetstryck än K men är fortfarande väl lämpade för HVAC-applikationer (tryckintervall från 1242 psi vid 100F till 12 tum och 435 psi och 395 psi Dessa värden är hämtade från tabellerna 3a, 3b och 3c i Copper Tubing Development Guide publicerad av Copper Tubing Assn.
Dessa arbetstryck är för raka rördragningar, som normalt inte är tryckbegränsade körningar av systemet.Beslag och anslutningar som förbinder två rörlängder är mer benägna att läcka eller gå sönder under drifttrycket i vissa system.Typiska anslutningstyper för kopparrör är svetsning, lödning eller trycktätning.Dessa typer av anslutningar måste vara gjorda av blyfria material och klassade för det förväntade trycket i systemet.
Varje anslutningstyp kan upprätthålla ett läckagefritt system när kopplingen är ordentligt förseglad, men dessa system reagerar olika när kopplingen inte är helt förseglad eller sänkt.Löd- och lödfogar är mer benägna att misslyckas och läcka när systemet först fylls och testas och byggnaden ännu inte är upptagen.I det här fallet kan entreprenörer och inspektörer snabbt avgöra var skarven läcker och åtgärda problemet innan systemet är fullt funktionsdugligt och passagerare och inredningsdetaljer skadas.Detta kan även reproduceras med läckagetäta beslag om en läckagedetekteringsring eller -enhet är specificerad.Om du inte trycker ner hela vägen för att identifiera problemområdet kan vatten läcka ut ur beslaget precis som löd eller löd.Om läcktäta kopplingar inte specificeras i konstruktionen, kommer de ibland att förbli under tryck under konstruktionsprovning och kan misslyckas först efter en period av drift, vilket resulterar i mer skada på det upptagna utrymmet och möjliga skador på de åkande, särskilt om uppvärmda heta rör passerar genom rören.vatten.
Rekommendationerna för dimensionering av kopparrör är baserade på kraven i föreskrifterna, tillverkarens rekommendationer och bästa praxis.För kylvattenapplikationer (vattentillförseltemperatur vanligtvis 42 till 45 F) är den rekommenderade hastighetsgränsen för kopparrörsystem 8 fot per sekund för att minska systembuller och minska risken för erosion/korrosion.För varmvattensystem (vanligtvis 140 till 180 F för uppvärmning av rum och upp till 205 F för tappvarmvattenproduktion i hybridsystem) är den rekommenderade hastighetsgränsen för kopparrör mycket lägre.Copper Tubing Manual listar dessa hastigheter som 2 till 3 fot per sekund när vattentillförseltemperaturen är över 140 F.
Kopparrör kommer vanligtvis i en viss storlek, upp till 12 tum.Detta begränsar användningen av koppar i de viktigaste campusverktygen, eftersom dessa byggnadskonstruktioner ofta kräver kanaliseringar som är större än 12 tum.Från centralanläggningen till tillhörande värmeväxlare.Kopparrör är vanligare i hydrauliska system 3 tum eller mindre i diameter.För storlekar över 3 tum är slitsade stålrör vanligare.Detta beror på skillnaden i kostnad mellan stål och koppar, skillnaden i arbetskraft för korrugerade rör kontra svetsade eller lödda rör (tryckkopplingar är inte tillåtna eller rekommenderade av ägaren eller ingenjören), och de rekommenderade vattenhastigheterna och temperaturerna i dessa inuti varje materialrörledning.
Stål: Svart eller galvaniserat stålrör enligt ASTM A 53/A 53M med kopplingar av segjärn (ASME B16.3) eller smidesjärn (ASTM A 234/A 234M) och kopplingar av segjärn (ASME B16.39).Flänsar, beslag och klass 150 och 300 anslutningar finns med gängade eller flänsade beslag.Röret kan svetsas med tillsatsmetall enligt AWS D10.12/D10.12M.
Överensstämmer med ASTM A 536 klass 65-45-12 segjärn, ASTM A 47/A 47M klass 32510 segjärn och ASTM A 53/A 53M klass F, E, eller S klass B monteringsstål, eller ASTM A106, ansluten till räfflor av stål av klass B.
Som nämnts ovan är stålrör vanligare för stora rör i hydrauliska system.Denna typ av system tillåter olika tryck, temperatur och storlekskrav för att möta behoven hos kyl- och uppvärmda vattensystem.Klassbeteckningar för flänsar, kopplingar och kopplingar hänvisar till arbetstrycket för mättad ånga i psi.tum av motsvarande artikel.Klass 150-kopplingar är designade för att arbeta vid ett arbetstryck på 150 psi.tum vid 366 F, medan Class 300-kopplingar ger ett arbetstryck på 300 psi.vid 550 F. Klass 150-kopplingar ger över 300 psi arbetsvattentryck.tum vid 150 F, och klass 300-kopplingar ger upp till 2 000 psi arbetsvattentryck.tum vid 150 F. Andra märken av kopplingar finns tillgängliga för specifika rörtyper.Till exempel, för gjutjärnsrörflänsar och ASME 16.1 flänskopplingar, kan kvaliteterna 125 eller 250 användas.
Räfflade rörledningar och anslutningssystem använder skurna eller formade spår i ändarna av rör, kopplingar, ventiler etc. för att ansluta mellan varje rörlängd eller kopplingar med ett flexibelt eller styvt anslutningssystem.Dessa kopplingar består av två eller flera bultade delar och har en bricka i kopplingshålet.Dessa system finns i 150 och 300 klass flänstyper och EPDM packningsmaterial och kan arbeta vid vätsketemperaturer från 230 till 250 F (beroende på rörstorlek).Information om räfflade rör är hämtad från Victaulic manualer och litteratur.
Schedule 40 och 80 stålrör är acceptabla för VVS-system.Rörspecifikationen avser rörets väggtjocklek, som ökar med specifikationsnumret.Med en ökning av rörets väggtjocklek ökar också det tillåtna arbetstrycket för det raka röret.Schema 40-rör tillåter ett arbetstryck på 1694 psi för ½ tum.Rör, 696 psi tum för 12 tum (-20 till 650 F).Tillåtet arbetstryck för Schedule 80-slangar är 3036 psi.tum (½ tum) och 1305 psi.tum (12 tum) (båda -20 till 650 F).Dessa värden är hämtade från Watson McDaniel Engineering Data-sektionen.
Plast: CPVC-plaströr, hylskopplingar enligt specifikation 40 och specifikation 80 till ASTM F 441/F 441M (ASTM F 438 enligt specifikation 40 och ASTM F 439 enligt specifikation 80) och lösningsmedelslim (ASTM F493).
PVC-plaströr, hylskopplingar enligt ASTM D 1785 schema 40 och schema 80 (ASM D 2466 schema 40 och ASTM D 2467 schema 80) och lösningsmedelslim (ASTM D 2564).Inkluderar primer enligt ASTM F 656.
Både CPVC- och PVC-rör är lämpliga för hydrauliska system under marknivå, även om man även under dessa förhållanden måste vara försiktig när man installerar dessa rör i ett projekt.Plaströr används i stor utsträckning i avlopps- och ventilationskanalsystem, särskilt i underjordiska miljöer där kala rör kommer i direkt kontakt med den omgivande jorden.Samtidigt är korrosionsbeständigheten hos CPVC- och PVC-rör fördelaktig på grund av korrosiviteten hos vissa jordar.Hydraulrör är vanligtvis isolerade och täckta med en skyddande PVC-mantel som ger en buffert mellan metallrören och den omgivande jorden.Plaströr kan användas i mindre kylvattensystem där lägre tryck förväntas.Det maximala arbetstrycket för PVC-rör överstiger 150 psi för alla rörstorlekar upp till 8 tum, men detta gäller endast temperaturer på 73 F eller lägre.Alla temperaturer över 73°F kommer att minska driftstrycket i rörsystemet till 140°F.Nedstämplingsfaktorn är 0,22 vid denna temperatur och 1,0 vid 73 F. Maximal driftstemperatur på 140 F är för schema 40 och schema 80 PVC-rör.CPVC-röret kan motstå ett bredare driftstemperaturområde, vilket gör det lämpligt för användning upp till 200 F (med en nedsättningsfaktor på 0,2), men har samma tryckklassificering som PVC, vilket gör att det kan användas i standardtryck underjordiska kylapplikationer.vattensystem upp till 8 tum.För varmvattensystem som håller högre vattentemperaturer upp till 180 eller 205 F, rekommenderas inte PVC- eller CPVC-rör.All data är hämtad från Harvel PVC-rörspecifikationer och CPVC-rörspecifikationer.
Rör Rör bär många olika vätskor, fasta ämnen och gaser.Både drickbara och icke-drickbara vätskor strömmar i dessa system.På grund av den stora variationen av vätskor som transporteras i ett VVS-system, klassificeras rören i fråga som hushållsvattenrör eller avlopps- och ventilationsrör.
Hushållsvatten: Mjukt kopparrör, ASTM B88 typ K och L, ASTM B88M typ A och B, med tryckkopplingar av smideskoppar (ASME B16.22).
Hårda kopparrör, ASTM B88 Typ L och M, ASTM B88M Typ B och C, med gjutna kopparsvetskopplingar (ASME B16.18), smideskopparsvetskopplingar (ASME B16.22), bronsflänsar (ASME B16.24) och kopparkopplingar (MCS SP-123 SP-123 SP-123).Röret tillåter även användning av förseglade beslag.
Kopparrörstyper och relaterade standarder är hämtade från avsnitt 22 11 16 i MasterSpec.Utformningen av kopparrör för hushållsvattenförsörjning begränsas av kraven på maximala flödeshastigheter.De specificeras i pipelinespecifikationen enligt följande:
Avsnitt 610.12.1 i 2012 års Uniform Plumbing Code säger: Den maximala hastigheten i koppar- och kopparlegeringsrör och kopplingssystem får inte överstiga 8 fot per sekund i kallt vatten och 5 fot per sekund i varmt vatten.Dessa värden upprepas också i Copper Tubing Handbook, som använder dessa värden som rekommenderade maxhastigheter för dessa typer av system.
Typ 316 rostfritt stålrör enligt ASTM A403 och liknande kopplingar med svetsade eller räfflade kopplingar för större hushållsvattenrör och direkt ersättning för kopparrör.Med det stigande kopparpriset blir rör av rostfritt stål allt vanligare i hushållsvattensystem.Rörtyper och relaterade standarder kommer från Veterans Administration (VA) MasterSpec Section 22 11 00.
En ny innovation som kommer att implementeras och tillämpas under 2014 är Federal Drinking Water Leadership Act.Detta är en federal upprätthållande av gällande lagar i Kalifornien och Vermont angående blyhalten i vattendragen i alla rör, ventiler eller kopplingar som används i hushållsvattensystem.Lagen säger att alla våta ytor på rör, rördelar och fixturer ska vara ”blyfria”, vilket innebär att den maximala blyhalten ”inte överstiger ett vägt genomsnitt på 0,25 % (bly)”.Detta kräver att tillverkarna tillverkar blyfria gjutna produkter för att uppfylla nya lagkrav.Detaljer tillhandahålls av UL i riktlinjerna för bly i dricksvattenkomponenter.
Dränering och ventilation: Hylslösa avloppsrör och kopplingar av gjutjärn som överensstämmer med ASTM A 888 eller Cast Iron Sewer Piping Institute (CISPI) 301. Sovent-kopplingar som överensstämmer med ASME B16.45 eller ASSE 1043 kan användas med ett no-stop-system.
Avloppsrör av gjutjärn och flänsförsedda kopplingar måste uppfylla ASTM A 74, gummipackningar (ASTM C 564) och rent bly och ek- eller hampafiberfogmassa (ASTM B29).
Båda typerna av kanaler kan användas i byggnader, men kanalfria kanaler och armaturer används oftast ovan marknivå i kommersiella byggnader.Gjutjärnsrör med CISPI Plugless Fittings möjliggör permanent installation, kan konfigureras om eller kan nås genom att ta bort bandklämmor, samtidigt som kvaliteten på ett metallrör bibehålls, vilket minskar brustningen i avfallsströmmen genom röret.Nackdelen med gjutjärns VVS är att VVS försämras på grund av det sura avfallet som finns i typiska badrumsinstallationer.
ASME A112.3.1 rostfria rör och kopplingar med utvidgade och utvidgade ändar kan användas för högkvalitativa dräneringssystem i stället för gjutjärnsrör.VVS i rostfritt stål används också för den första sektionen av VVS, som ansluts till en golvvask där den kolsyrade produkten dräneras för att minska korrosionsskador.
Solid PVC-rör enligt ASTM D 2665 (dränering, avledning och ventiler) och PVC-bikakerör enligt ASTM F 891 (Bilaga 40), flare anslutningar (ASTM D 2665 till ASTM D 3311, dränering, avlopp och ventiler) lämpliga för Schedule 40-röret, adhesive primer F 5ASTM 52M primer D 6M 564).PVC-rör kan hittas över och under marknivå i kommersiella byggnader, även om de är vanligare listade under marknivå på grund av rörsprickor och särskilda regelkrav.
I byggjurisdiktionen i södra Nevada säger 2009 års International Building Code (IBC) tillägg:
603.1.2.1 Utrustning.Brännbara rörledningar tillåts installeras i maskinrummet, omslutna av en två timmar lång brandsäker struktur och helt skyddade av automatiska sprinklers.Brännbara rörledningar får dras från utrustningsrummet till andra rum, förutsatt att rören är inneslutna i en godkänd speciell tvåtimmars brandsäker montering.När sådana brännbara rörledningar går genom brandväggar och/eller golv/tak, ska genomföringen specificeras för det specifika rörmaterialet med graderna F och T som inte är lägre än erforderligt brandmotstånd för genomföringen.Brännbara rör får inte tränga igenom mer än ett lager.
Detta kräver att alla brännbara rörledningar (plast eller annat) som finns i en klass 1A-byggnad enligt definitionen av IBC:n lindas in i en 2-timmarsstruktur.Användningen av PVC-rör i dräneringssystem har flera fördelar.Jämfört med gjutjärnsrör är PVC mer resistent mot korrosion och oxidation orsakad av badrumsavfall och jord.När de läggs under jord är PVC-rör också resistenta mot korrosion av den omgivande jorden (som visas i avsnittet VVS-rör).PVC-rör som används i ett dräneringssystem är föremål för samma begränsningar som ett HVAC-hydrauliksystem, med en maximal driftstemperatur på 140 F. Denna temperatur är vidare beordrad av kraven i Uniform Piping Code och International Piping Code, som föreskriver att alla utsläpp till avfallsmottagare måste vara under 140 F.
Avsnitt 810.1 i 2012 års Uniform Plumbing Code anger att ångrör inte får vara direkt anslutna till ett rör- eller avloppssystem, och vatten över 140 F (60 C) får inte tömmas direkt i ett trycksatt avlopp.
Avsnitt 803.1 i 2012 års internationella VVS-kod anger att ångrör inte får anslutas till ett dräneringssystem eller någon del av VVS-systemet, och vatten över 140 F (60 C) får inte släppas ut i någon del av dräneringssystemet.
Speciella rörsystem är förknippade med transport av icke-typiska vätskor.Dessa vätskor kan variera från rörledningar för marina akvarier till rörledningar för tillförsel av kemikalier till simbassängutrustningssystem.Akvariums VVS-system är inte vanliga i kommersiella byggnader, men de installeras på vissa hotell med fjärranslutna VVS-system anslutna till olika platser från ett centralt pumprum.Rostfritt stål verkar vara en lämplig rörtyp för havsvattensystem på grund av dess förmåga att hämma korrosion med andra vattensystem, men saltvatten kan faktiskt korrodera och erodera rostfria stålrör.För sådana applikationer uppfyller CPVC-marinrör av plast eller kopparnickel korrosionskrav;vid förläggning av dessa rör i en stor kommersiell anläggning måste rörens brandfarlighet beaktas.Som nämnts ovan kräver användningen av brännbara rör i södra Nevada att en alternativ metod begärs för att visa avsikten att följa den relevanta byggnadstypkoden.
Poolrören som förser renat vatten för nedsänkning av kroppen innehåller en utspädd mängd kemikalier (12,5 % natriumhypokloritblekmedel och saltsyra kan användas) för att upprätthålla ett specifikt pH och kemisk balans som krävs av hälsoavdelningen.Förutom utspädda kemikalieledningar måste fullklorblekmedel och andra kemikalier transporteras från bulkmateriallager och specialutrustningsrum.CPVC-rör är kemiskt resistenta för klorblekning, men rör med hög ferrokisel kan användas som ett alternativ till kemiska rör när de passerar genom obrännbara byggnadstyper (t.ex. typ 1A).Det är starkt men sprödare än vanliga gjutjärnsrör och tyngre än jämförbara rör.
Den här artikeln diskuterar bara några av de många möjligheterna för att designa rörsystem.De representerar de flesta typer av installerade system i stora kommersiella byggnader, men det kommer alltid att finnas undantag från regeln.Den övergripande masterspecifikationen är en ovärderlig resurs för att bestämma rörtypen för ett givet system och utvärdera lämpliga kriterier för varje produkt.Standardspecifikationer kommer att uppfylla kraven för många projekt, men designers och ingenjörer bör granska dem när det gäller höga torn, höga temperaturer, farliga kemikalier eller ändringar i lagstiftning eller jurisdiktion.Lär dig mer om VVS-rekommendationer och begränsningar för att fatta välgrundade beslut om de produkter som är installerade i ditt projekt.Våra kunder litar på att vi som designproffs förser sina byggnader med rätt storlek, välbalanserade och prisvärda konstruktioner där kanaler når sin förväntade livslängd och aldrig upplever katastrofala fel.
Matt Dolan är projektingenjör på JBA Consulting Engineers.Hans erfarenhet ligger i design av komplexa VVS- och VVS-system för en mängd olika byggnadstyper som kommersiella kontor, sjukvårdsinrättningar och hotellkomplex, inklusive höga gästtorn och många restauranger.
Har du erfarenhet och kunskap om de ämnen som tas upp i detta innehåll?Du bör överväga att bidra till vår CFE Media-redaktion och få det erkännande du och ditt företag förtjänar.Klicka här för att starta processen.