2. Розумійте три типи водопровідних систем: HVAC (гідравлічні), водопровідні (побутова вода, каналізація та вентиляція) та хімічні та спеціальні сантехнічні системи (системи морської води та небезпечні хімічні речовини).
Сантехніка та водопровідні системи існують у багатьох елементах будівель.Багато людей бачили Р-подібний сифон або трубопровід холодоагенту під раковиною, що веде до спліт-системи та від неї.Мало хто бачить головний інженерний водопровід в центральному цеху або систему хімічної очистки в обладнанні басейну.Для кожного з цих застосувань потрібен певний тип трубопроводу, який відповідає специфікаціям, фізичним обмеженням, нормам і найкращим практикам проектування.
Немає простого сантехнічного рішення, яке б відповідало всім застосуванням.Ці системи відповідають усім фізичним і кодовим вимогам, якщо дотримані конкретні критерії проектування та поставлені правильні запитання власникам і операторам.Крім того, вони можуть підтримувати належні витрати та терміни для створення успішної будівельної системи.
Повітроводи HVAC містять багато різних рідин, тисків і температур.Трубопровід може бути вище або нижче рівня землі і проходити через внутрішню або зовнішню частину будівлі.Ці фактори необхідно враховувати, вказуючи в проекті трубопроводи ОВК.Термін «гідродинамічний цикл» означає використання води як теплоносія для охолодження та нагрівання.У кожному застосуванні вода подається із заданою швидкістю потоку та температурою.Типова передача тепла в кімнаті здійснюється за допомогою змійовика повітря-вода, призначеного для повернення води заданої температури.Це призводить до того, що певна кількість тепла передається або відводиться з простору.Циркуляція води для охолодження та підігріву є основною системою, яка використовується для кондиціонування великих комерційних приміщень.
Для більшості малоповерхових будівель очікуваний робочий тиск системи зазвичай становить менше 150 фунтів на квадратний дюйм (psig).Гідравлічна система (холодна і гаряча вода) є замкнутою системою.Це означає, що загальний динамічний напір насоса враховує втрати на тертя в системі трубопроводів, пов’язаних котушках, клапанах і аксесуарах.Статична висота системи не впливає на продуктивність насоса, але впливає на необхідний робочий тиск системи.Охолоджувачі, котли, насоси, трубопроводи та аксесуари розраховані на робочий тиск 150 фунтів на квадратний дюйм, що є звичайним для виробників обладнання та компонентів.Там, де це можливо, цей номінальний тиск слід зберегти в проекті системи.Багато будівель, які вважаються невисокими або середньоповерховими, підпадають під категорію робочого тиску 150 psi.
У проектуванні висотних будівель стає все важче утримувати системи та обладнання трубопроводів нижче стандарту 150 psi.Статичний напір вище приблизно 350 футів (без додавання тиску насоса в систему) перевищить стандартний номінальний робочий тиск цих систем (1 psi = 2,31 фута напору).У системі, ймовірно, буде використовуватися вимикач тиску (у формі теплообмінника), щоб ізолювати вищий тиск, який потребує колона, від решти підключених трубопроводів і обладнання.Ця конструкція системи дозволить проектувати та встановлювати стандартні охолоджувачі високого тиску, а також визначати трубопроводи високого тиску та аксесуари в градирні.
Визначаючи трубопроводи для великого проекту кампусу, дизайнер/інженер повинен свідомо визначити вежу та трубопроводи, визначені для подіуму, відображаючи їхні індивідуальні вимоги (або колективні вимоги, якщо теплообмінники не використовуються для ізоляції зони тиску).
Іншим компонентом закритої системи є очищення води та видалення з води будь-якого кисню.Більшість гідравлічних систем обладнано системою очищення води, що складається з різних хімічних речовин та інгібіторів, щоб підтримувати воду, що тече через труби, на оптимальному рН (близько 9,0) і мікробному рівні для боротьби з біоплівками в трубах і корозією.Стабілізація води в системі та видалення повітря допомагає подовжити термін служби трубопроводів, відповідних насосів, змійовиків і клапанів.Будь-яке повітря, що потрапило в труби, може спричинити кавітацію в водяних насосах охолодження та опалення та зменшити передачу тепла в охолоджувачі, котлі чи циркуляційних змійовиках.
Мідь: тягнута та загартована трубка типу L, B, K, M або C відповідно до ASTM B88 і B88M у поєднанні з кованими мідними фітингами ASME B16.22 і фітингами з безсвинцевим припоєм або припоєм для підземних застосувань.
Загартована труба типу L, B, K (зазвичай використовується лише нижче рівня землі) або A відповідно до ASTM B88 і B88M, з кованими мідними фітингами ASME B16.22 і фітингами, з’єднаними безсвинцевим або надземним паянням.Ця труба також дозволяє використовувати герметичні фітинги.
Мідна трубка типу K є найтовстішою трубкою з доступних, що забезпечує робочий тиск 1534 psi.дюйм при 100 F на ½ дюйма.Моделі L і M мають нижчий робочий тиск, ніж K, але все ще добре підходять для систем HVAC (діапазони тиску від 1242 psi при 100F до 12 дюймів і 435 psi і 395 psi. Ці значення взято з таблиць 3a, 3b і 3c Посібника з мідних труб, опублікованого Copper Development Assn.
Ці робочі тиски призначені для прямолінійних ділянок труб, які зазвичай не є ділянками системи з обмеженим тиском.Фітинги та з’єднання, що з’єднують дві довжини труби, мають більшу ймовірність протікання або виходу з ладу під дією робочого тиску деяких систем.Типовими типами з’єднання мідних труб є зварювання, пайка або герметизація під тиском.Ці типи з’єднань мають бути виготовлені з матеріалів, що не містять свинцю, і розраховані на очікуваний тиск у системі.
Кожен тип з’єднання здатний підтримувати герметичність системи, якщо фітинг належним чином герметичний, але ці системи реагують по-різному, коли фітинг не повністю герметичний або затиснутий.Припій та паяні з’єднання мають більшу ймовірність вийти з ладу та протікати, коли система вперше заповнена та перевірена, а будівля ще не заселена.У цьому випадку підрядники та інспектори можуть швидко визначити, де протікає з’єднання, і усунути проблему до того, як система повністю запрацює, а пасажири та оздоблення салону будуть пошкоджені.Це також можна відтворити за допомогою герметичних фітингів, якщо вказано кільце або вузол виявлення витоку.Якщо ви не натиснете до кінця, щоб визначити проблемну ділянку, вода може витекти з фітинга, як припій або припій.Якщо герметичні фітинги не визначені в проекті, вони іноді залишатимуться під тиском під час випробувань конструкції та можуть вийти з ладу лише після періоду експлуатації, що призведе до більшої шкоди займаному простору та можливого травмування мешканців, особливо якщо через труби проходять нагріті гарячі труби.води.
Рекомендації щодо розмірів мідних труб базуються на вимогах нормативних документів, рекомендаціях виробників і передовій практиці.Для застосування з охолодженою водою (температура водопостачання зазвичай становить від 42 до 45 F) рекомендоване обмеження швидкості для систем мідних труб становить 8 футів на секунду, щоб зменшити шум системи та зменшити потенціал ерозії/корозії.Для систем гарячого водопостачання (зазвичай від 140 до 180 F для опалення приміщень і до 205 F для виробництва гарячої води для побутових потреб у гібридних системах) рекомендоване обмеження швидкості для мідних труб є набагато меншим.У Посібнику з мідних труб вказані ці швидкості від 2 до 3 футів на секунду, коли температура води вище 140 F.
Мідні труби зазвичай мають певний розмір, до 12 дюймів.Це обмежує використання міді в основних інженерних мережах університетського містечка, оскільки такі конструкції будівель часто вимагають повітроводів розміром більше 12 дюймів.Від центральної установки до відповідних теплообмінників.Мідні труби частіше використовуються в гідравлічних системах діаметром 3 дюйми або менше.Для розмірів понад 3 дюймів частіше використовуються сталеві труби з пазами.Це пов’язано з різницею у вартості між сталлю та міддю, різницею в праці для гофрованої труби проти зварної або паяної труби (напірні фітинги не дозволені або рекомендовані власником або інженером), а також рекомендовані швидкості води та температури в них усередині кожного матеріалу трубопроводу.
Сталь: чорна або оцинкована сталева труба відповідно до ASTM A 53/A 53M з фітингами з ковкого чавуну (ASME B16.3) або кованого заліза (ASTM A 234/A 234M) і фітингами з ковкого чавуну (ASME B16.39).Фланці, фітинги та з’єднання класу 150 і 300 доступні з різьбовими або фланцевими фітингами.Труба може бути зварена присадковим металом відповідно до AWS D10.12/D10.12M.
Відповідає ASTM A 536, клас 65-45-12, ковкий чавун, ASTM A 47/A 47M, клас 32510, ковкий чавун і ASTM A 53/A 53M, класи F, E або S, складальна сталь, клас B, або ASTM A106, сталь марки B. Фітинги з канавками або вушками для кріплення фітингів з канавками .
Як згадувалося вище, сталеві труби частіше використовуються для великих труб у гідравлічних системах.Цей тип системи передбачає різні вимоги до тиску, температури та розміру для задоволення потреб систем охолодженої та нагрітої води.Позначення класів для фланців, фітингів і фітингів стосуються робочого тиску насиченої пари в фунтах на дюйм.дюйм відповідного елемента.Фітинги класу 150 призначені для роботи при робочому тиску 150 psi.дюймів при 366 F, тоді як фітинги класу 300 забезпечують робочий тиск 300 psi.при 550 F. Фітинги класу 150 забезпечують робочий тиск води понад 300 psi.дюймів при 150 F, а фітинги класу 300 забезпечують робочий тиск води до 2000 psi.дюймів при 150 F. Інші марки фітингів доступні для певних типів труб.Наприклад, для фланців для чавунних труб і фланцевих фітингів ASME 16.1 можна використовувати марки 125 або 250.
Системи трубопроводів і з’єднань з канавками використовують вирізані або сформовані канавки на кінцях труб, фітингів, клапанів тощо для з’єднання кожної довжини труби або фітингів за допомогою гнучкої або жорсткої системи з’єднання.Ці муфти складаються з двох або більше болтових частин і мають шайбу в отворі муфти.Ці системи доступні з типами фланців класу 150 і 300 і матеріалами прокладки EPDM і здатні працювати при температурах рідини від 230 до 250 F (залежно від розміру труби).Інформація про рифлені труби взята з посібників та літератури Victaulic.
Сталеві труби сорту 40 і 80 прийнятні для систем ОВК.Специфікація труби стосується товщини стінки труби, яка збільшується разом із номером специфікації.Зі збільшенням товщини стінки труби збільшується і допустимий робочий тиск прямої труби.Трубка Schedule 40 забезпечує робочий тиск 1694 psi на ½ дюйма.Труба, 696 psi дюймів для 12 дюймів (від -20 до 650 F).Допустимий робочий тиск для труб Списку 80 становить 3036 psi.дюйм (½ дюйма) і 1305 psi.дюйм (12 дюймів) (обидва від -20 до 650 F).Ці значення взяті з розділу Watson McDaniel Engineering Data.
Пластмаси: пластикові труби CPVC, муфтові фітинги відповідно до специфікації 40 і специфікації 80 відповідно до ASTM F 441/F 441M (ASTM F 438 відповідно до специфікації 40 і ASTM F 439 відповідно до специфікації 80) і клеї на розчинниках (ASTM F493).
Пластикова труба з ПВХ, муфтові фітинги відповідно до ASTM D 1785, розклад 40 і розклад 80 (ASM D 2466, розклад 40 і ASTM D 2467, розклад 80) і клеї на основі розчинників (ASTM D 2564).Включає грунтовку згідно ASTM F 656.
Трубопроводи з ХПВХ і ПВХ підходять для гідравлічних систем нижче рівня землі, хоча навіть за таких умов слід бути обережним під час встановлення цих трубопроводів у проекті.Пластикові труби широко використовуються в каналізаційних і вентиляційних системах, особливо в підземних середовищах, де голі труби безпосередньо контактують з навколишнім ґрунтом.У той же час корозійна стійкість труб з ХПВХ і ПВХ є перевагою через корозійну активність деяких ґрунтів.Гідравлічні труби зазвичай ізольовані та покриті захисною оболонкою з ПВХ, яка забезпечує буфер між металевими трубами та навколишнім ґрунтом.Пластикові труби можна використовувати в невеликих системах охолодженої води, де очікується нижчий тиск.Максимальний робочий тиск для труб ПВХ перевищує 150 фунтів на квадратний дюйм для всіх розмірів труб до 8 дюймів, але це стосується лише температур 73 F або нижче.Будь-яка температура вище 73°F призведе до зниження робочого тиску в системі трубопроводів до 140°F.Коефіцієнт зниження становить 0,22 при цій температурі та 1,0 при 73 F. Максимальна робоча температура 140 F призначена для ПВХ-труби зі Списку 40 і Списку 80.Труба з ХПВХ здатна витримувати більш широкий діапазон робочих температур, що робить її придатною для використання до 200 F (з коефіцієнтом зниження 0,2), але має той самий номінальний тиск, що й ПВХ, що дозволяє використовувати її в системах підземного охолодження зі стандартним тиском.водяні системи до 8 дюймів.Для систем гарячого водопостачання, які підтримують більш високу температуру води до 180 або 205 F, не рекомендуються труби з ПВХ або ХПВХ.Усі дані взяті зі специфікацій труб Harvel PVC і специфікацій труб CPVC.
Труби По трубах транспортується багато різних рідин, твердих речовин і газів.У цих системах течуть як питні, так і непитні рідини.У зв’язку з великою різноманітністю рідин, що проходять у водопровідній системі, розглянуті труби класифікуються як побутові водопровідні або дренажні та вентиляційні труби.
Водопостачання для побутових потреб: м’яка мідна труба, ASTM B88 типи K і L, ASTM B88M типи A і B, з кованими мідними напірними фітингами (ASME B16.22).
Тверда мідна трубка, ASTM B88 типи L і M, ASTM B88M типи B і C, з литими мідними зварними фітингами (ASME B16.18), кованими мідними зварними фітингами (ASME B16.22), бронзовими фланцями (ASME B16.24)) і мідними фітингами (MCS SP-123).Трубка також дозволяє використовувати герметичні фітинги.
Типи мідних труб і відповідні стандарти взяті з розділу 22 11 16 MasterSpec.Конструкція мідних труб для побутового водопостачання обмежена вимогами максимальної витрати.Вони вказані в специфікації трубопроводу наступним чином:
У розділі 610.12.1 Єдиного сантехнічного кодексу 2012 року зазначено: максимальна швидкість у системах мідних і мідних сплавів труб і фітингів не повинна перевищувати 8 футів на секунду в холодній воді та 5 футів на секунду в гарячій воді.Ці значення також повторюються в Довіднику з мідних трубок, де ці значення використовуються як рекомендовані максимальні швидкості для цих типів систем.
Труби з нержавіючої сталі типу 316 відповідно до ASTM A403 та подібні фітинги з використанням зварних або рифлених муфт для великих побутових водопровідних труб і пряма заміна мідних труб.Зі зростанням ціни на мідь труби з нержавіючої сталі стають все більш поширеними в побутових системах водопостачання.Типи труб і відповідні стандарти взяті з розділу MasterSpec 22 11 00 Управління у справах ветеранів (VA).
Нововведенням, яке буде впроваджено та введено в дію в 2014 році, є Федеральний закон про керівництво питною водою.Це федеральний контроль за дотриманням чинних законів у Каліфорнії та Вермонті щодо вмісту свинцю у водних шляхах у будь-яких трубах, клапанах або фітингах, що використовуються в побутових системах водопостачання.Закон стверджує, що всі вологі поверхні труб, фітингів і пристосувань повинні бути «без свинцю», що означає, що максимальний вміст свинцю «не перевищує середньозважене значення 0,25% (свинець)».Це вимагає від виробників виробляти литі вироби, що не містять свинцю, щоб відповідати новим вимогам законодавства.Деталі надано UL у Керівництві щодо свинцю в компонентах питної води.
Дренаж і вентиляція: безгільзові чавунні каналізаційні труби та фітинги, що відповідають ASTM A 888 або Інституту каналізаційних труб з чавуну (CISPI) 301. Фітинги Sovent, що відповідають ASME B16.45 або ASSE 1043, можна використовувати з системою без зупинки.
Чавунні каналізаційні труби та фланцеві фітинги повинні відповідати ASTM A 74, гумові прокладки (ASTM C 564) і герметик із чистого свинцю та дубового або конопляного волокна (ASTM B29).
Обидва типи повітропроводів можна використовувати в будівлях, але повітропроводи та арматура без повітроводів найчастіше використовуються над рівнем землі в комерційних будівлях.Чавунні труби з беззаглушковими фітингами CISPI дозволяють встановити їх на постійній основі, їх можна змінити або отримати доступ, знявши стрічкові затискачі, зберігаючи при цьому якість металевої труби, що зменшує шум розриву в потоці відходів через трубу.Недоліком чавунної сантехніки є те, що сантехніка псується через кислотні відходи, які містяться в стандартних установках ванної кімнати.
Труби та фітинги з нержавіючої сталі ASME A112.3.1 із розвальцьованими та розвальцьованими кінцями можна використовувати для високоякісних дренажних систем замість чавунних труб.Сантехніка з нержавіючої сталі також використовується для першої секції сантехніки, яка з’єднується з підлоговою раковиною, куди стікає газований продукт, щоб зменшити пошкодження від корозії.
Суцільна труба з ПВХ відповідно до ASTM D 2665 (дренаж, відведення та вентиляційні отвори) і стільникова труба з ПВХ відповідно до ASTM F 891 (Додаток 40), розтрубні з’єднання (від ASTM D 2665 до ASTM D 3311, дренаж, відходи та вентиляційні отвори), придатні для труб зі списку 40), адгезивна грунтовка (ASTM F 656) і розчинник (ASTM D). 2564).ПВХ-труби можна знайти над і під рівнем землі в комерційних будівлях, хоча вони частіше перераховуються нижче рівня землі через розтріскування труб і спеціальні вимоги правил.
У будівельній юрисдикції Південної Невади поправка до Міжнародного будівельного кодексу (IBC) 2009 року зазначає:
603.1.2.1 Обладнання.Горючі трубопроводи допускається встановлювати в машинному відділенні, огородженому двогодинною вогнестійкою конструкцією і повністю захищеному автоматичними спринклерами.Горючий трубопровід може бути прокладений з апаратної в інші приміщення за умови, що трубопровід укладено в схвалену спеціальну двогодинну вогнестійку збірку.Коли такі горючі труби проходять через протипожежні стіни та/або підлоги/стелі, проникнення має бути визначено для конкретного матеріалу трубопроводу з класами F і T не нижче, ніж необхідна вогнестійкість для проникнення.Горючі труби не повинні проходити більше ніж в один шар.
Це вимагає, щоб усі горючі труби (пластикові чи інші), наявні в будівлі класу 1A, як визначено IBC, були обгорнуті 2-годинною структурою.Використання труб ПВХ в системах водовідведення має ряд переваг.Порівняно з чавунними трубами, ПВХ є більш стійким до корозії та окислення, спричинених відходами ванної кімнати та землею.При прокладанні під землею труби з ПВХ також стійкі до корозії навколишнього ґрунту (як показано в розділі трубопроводів HVAC).Трубопроводи з ПВХ, які використовуються в дренажній системі, підлягають тим самим обмеженням, що й гідравлічна система опалення, вентиляції та кондиціонування, з максимальною робочою температурою 140 F. Ця температура також передбачена вимогами Уніфікованого кодексу трубопроводів і Міжнародного кодексу трубопроводів, які передбачають, що будь-який скид у приймачі відходів має бути нижче 140 F.
У розділі 810.1 Уніфікованого сантехнічного кодексу 2012 року зазначено, що парові труби не можна під’єднувати безпосередньо до трубопроводу чи дренажної системи, а воду, яка має температуру вище 140 F (60 C), не можна зливати безпосередньо в дренаж під тиском.
У розділі 803.1 Міжнародного сантехнічного кодексу 2012 року зазначено, що парові труби не можна під’єднувати до дренажної системи чи будь-якої частини водопровідної системи, а вода з температурою вище 140 F (60 C) не повинна скидатися в жодну частину дренажної системи.
Спеціальні системи трубопроводів пов'язані з транспортуванням нетипових рідин.Ці рідини можуть варіюватися від трубопроводів для морських акваріумів до трубопроводів для подачі хімікатів у системи обладнання басейнів.Акваріумні сантехнічні системи не є поширеними в комерційних будівлях, але вони встановлюються в деяких готелях з віддаленими сантехнічними системами, підключеними до різних місць із центрального бювету.Нержавіюча сталь здається придатним типом трубопроводу для систем морської води через її здатність перешкоджати корозії в інших системах водопостачання, але солона вода насправді може викликати корозію та роз’їдати труби з нержавіючої сталі.Для таких застосувань пластикові або мідно-нікелеві CPVC морські труби відповідають вимогам до корозії;при прокладанні цих труб у великому комерційному об'єкті необхідно враховувати горючість труб.Як зазначалося вище, використання горючих трубопроводів у Південній Неваді вимагає використання альтернативного методу, щоб продемонструвати намір відповідати нормам відповідного типу будівлі.
Трубопровід басейну, який подає очищену воду для занурення тіла, містить розведену кількість хімікатів (можна використовувати 12,5% відбілювача гіпохлориту натрію та соляну кислоту) для підтримки певного pH і хімічного балансу відповідно до вимог департаменту охорони здоров’я.На додаток до трубопроводів для розбавлених хімікатів, повний хлорний відбілювач та інші хімікати повинні транспортуватися із зон зберігання сипучих матеріалів і приміщень спеціального обладнання.Труби з ХПВХ хімічно стійкі для подачі хлорного відбілювача, але труби з високим вмістом феросиліцію можна використовувати як альтернативу хімічним трубам при проходженні через негорючі типи будівель (наприклад, тип 1A).Він міцний, але більш крихкий, ніж стандартна чавунна труба, і важчий, ніж аналогічні труби.
У цій статті розглядаються лише деякі з багатьох можливостей проектування систем трубопроводів.Вони представляють більшість типів встановлених систем у великих комерційних будівлях, але завжди будуть винятки з правил.Загальна основна специфікація є безцінним ресурсом для визначення типу трубопроводу для даної системи та оцінки відповідних критеріїв для кожного продукту.Стандартні специфікації відповідатимуть вимогам багатьох проектів, але дизайнери та інженери повинні переглядати їх, якщо мова йде про висотні вежі, високі температури, небезпечні хімічні речовини або зміни в законодавстві чи юрисдикції.Дізнайтеся більше про сантехнічні рекомендації та обмеження, щоб приймати обґрунтовані рішення щодо продуктів, установлених у вашому проекті.Наші клієнти довіряють нам, як професіоналам у дизайні, що ми забезпечимо їхні будівлі відповідним розміром, добре збалансованими та доступними конструкціями, де повітроводи досягають свого очікуваного терміну служби та ніколи не зазнають катастрофічних збоїв.
Метт Долан є інженером проекту в JBA Consulting Engineers.Його досвід полягає в проектуванні складних систем опалення, вентиляції, вентиляції, вентиляції та водопостачання для різноманітних типів будівель, таких як комерційні офіси, заклади охорони здоров’я та готельні комплекси, включаючи висотні гостьові вежі та численні ресторани.
Чи є у вас досвід і знання тем, які розглядаються в цьому вмісті?Ви повинні подумати про те, щоб зробити внесок у нашу редакційну команду CFE Media та отримати визнання, на яке заслуговуєте ви та ваша компанія.Натисніть тут, щоб почати процес.