Вода является жизненно важным ресурсом для каждого дома, и правильно выполненная разводка водопроводных труб в квартире гарантирует бесперебойную подачу воды ко всем сантехническим устройствам и оборудованию.
Проектирование системы водоснабжения основывается на гидравлических расчетах, анализе возможных потерь давления и выборе подходящего диаметра труб. Значительную роль также играет схема разводки — она может быть коллекторной или последовательной. С первого взгляда может показаться, что это довольно сложно, однако на самом деле все намного проще.
Мы готовы помочь вам понять тонкости создания внутренней водопроводной системы, разъяснить основные принципы и схемы размещения магистрали. Изучив данные, вы сможете самостоятельно заняться проектированием и монтажом водопроводных труб.
Краткое содержание статьи
Проектирование водопровода в квартире
Правильная подготовка проекта разводки водоснабжения поможет избежать трудностей как при установке труб, так и в будущем, при эксплуатации сантехнического оборудования.
Первым шагом необходимо точно определить список сантехники и оборудования, которое будет использовать воду, и которое вы планируете установить в квартире. Далее следует создать масштабный план квартиры и обозначить на нем места подключения к водопроводу.
Следующий этап — это определение схемы разводки трубопровода, в которой будут учтены все устройства, потребляющие воду. На схеме также указываются элементы, входящие в систему водоснабжения (например, счетчики воды и насосы), длины участков трубопровода и их диаметры.
Разводка водопроводных труб предпочтительнее всего прокладывать по стенам — в штробах или по их поверхности. Если требуется, можно закрыть видимую магистраль в коробе из гипсокартона или пластика.
Идеально, если схема будет учитывать позиции и характеристики (размер, тип) переходников и фитингов. Но делать это вряд ли сможет тот, кто не является сантехником. Гораздо проще сделать проект без всех этих мелочей, а затем обратиться в сантехнический магазин, показав его продавцу – он подскажет, какие комплектующие потребуется.
Прежде чем отправиться за трубами и фитингами, важно провести гидравлический расчет проекта водоснабжения. Это необходимо для подтверждения, что в проектируемой системе не будет значительного падения давления и что она обеспечит водой всех потребителей при их одновременной эксплуатации.
Гидравлический расчет водоснабжения квартиры
Гидравлический расчет водопровода включает в себя три основных параметра:
- расход воды в отдельных участках системы;
- скорость регулирования воды в трубах;
- диаметр труб, при котором уменьшение напора останется в пределах нормы.
Если, принимая во внимание потери при движении по трубопроводу, давление окажется ниже установленного, может потребоваться установка дополнительного насоса.
Трубопроводы, собранные на тройниках, легче монтировать и скрывать от глаз. Но может случиться так, что последнему водопотребляющему устройству не хватит давления.
Нормативный расход воды для конкретного сантехнического оборудования можно найти либо в технической документации, либо в обобщенном виде по данным СП 30.13330.2012 (приложение А1).
Информация о нормативном расходе, содержащаяся в упомянутом приложении, представлена в таблице на изображении.
Чем больше сантехнических приборов подключено к системе, и чем чаще они работают одновременно, тем выше риск недостаточного давления, особенно в последовательных трубопроводах.
Согласно проекту, в квартире сантехнические устройства находятся в едином контуре водоснабжения, и их эксплуатация предполагается с одновременным использованием, поэтому расход воды по ним суммируется.
К примеру, в системе есть умывальник, душ и унитаз. Их работа одновременно вполне возможна. Подсчитаем максимальные расходные показатели для первых двух приборов: 0,15 + 0,2 = 0,35 л/с.
Для унитаза указанный в таблице максимальный расход воды в секунду относится к сливному механизму, а не к набору воды в бачок. Следовательно, среднечасовой расход унитаза нужно пересчитать в секунды: 4:3600=0,0011 л/с. Общий секундный расход по всем трем приборам составит: 0,35 + 0,0011 = 0,3511 л/с.
Расчет диаметра водопроводных труб
Площадь сечения водопроводной трубы определяется по следующей формуле:
S=π·r²,
- S – площадь сечения трубы, м²;
- π – число «пи», приблизительно равное 3,14;
- r – радиус внутреннего сечения, м.
Для стальных труб радиус обычно составляет половину условного прохода. У пластиковых труб номинальный внешний и внутренний диаметры, как правило, различаются на один стандарт. Например, у полипропиленовой трубы 40 мм внутренний диаметр будет около 32 мм.
Однако, используя только формулу для расчета площади сечения труб, невозможно будет определить необходимые параметры для пропускной способности водопровода.
Применение еще одной формулы также необходимо:
Q=V·S,
- Q – расход воды, м³;
- V – скорость потока воды, м/с;
- S – площадь сечения трубы, м².
Для внутренних водопроводов устанавливаются ограничения по скорости воды в пределах 0,7-1,5 м/с. При большей скорости трубопроводы могут издавать шум. Определим необходимое сечение трубопровода, учитывая максимально допустимую скорость воды.
С увеличением скорости потока в трубах растет и сопротивление его движению. При этом недостаточное сечение может привести к падению давления, координаты которого любой насос не сможет повысить.
Сначала переведем рассчитанный расход воды для умывальника, унитаза и душа в кубометры в секунду: 0,3511·0,001 = 0,0003511 м³/с.
Теперь, используя вторую формулу и подставив максимальную допустимую скорость воды, рассчитываем минимальную площадь сечения трубопровода: S=0,0003511:1,5=0,000234 м².
Рассчитаем радиус внутреннего сечения водопровода по первой формуле: r²=0,000234:3,14=0,00007452. Находим корень из этого значения: r=0,00863 м. Соответственно, в миллиметрах радиус составит 8,63 мм.
Умножая найденный радиус на два, получаем необходимый диаметр трубы для водоснабжения: 8,63·2=17,26 мм. То есть, оптимальный диаметр условного прохода трубопровода составит 20 мм (округление в большую сторону).
Расчет потерь водопроводного напора
Формула для определения потери давления на трубопроводе определенной длины выглядит следующим образом:
H=iL·(1+K),
- H – величина потери давления, м;
- i – гидравлический уклон трубопроводной сети;
- L – длина труб водоснабжения, м;
- K – коэффициент, связанный с видом системы водоснабжения.
Для трубопроводов, использующих воду для хозяйственно-питьевых нужд, коэффициент K равен 0,3.
Сложность вызвана пониманием термина «гидравлический уклон», который отражает сопротивление труб к движению воды.
Факторы, влияющие на гидравлический уклон:
- Скорость потока воды: чем выше скорость, тем больше сопротивление трубопровода.
- Диаметр трубы: меньший диаметр увеличивает значение гидравлического сопротивления.
- Гладкость внутренних стенок трубы: данная характеристика зависит от материала (трубы ПНД более гладкие, чем стальные) и времени эксплуатации (налет извести, коррозия).
Наиболее простой способ вычисления гидравлического уклона – использование таблицы Ф.А. Шевелева, благодаря которой можно быстро определить уклон, учитывая диаметр, материал труб и скорость воды.
Если количество водопользователей превышает 7 и длина трубопровода больше 25 м, требуется строить магистраль по коллекторам или применять трубы диаметром 20 мм.
Научные данные от таблицы Шевелева сильно устарели, поскольку современная сантехника рассчитана на гораздо большее избыточное давление, чем устройства прошлого времени. Сегодня оптимальное избыточное давление в водоснабжении квартиры должно составлять не ниже 0,3 кгс/м.
Рассчитаем потерю давления в водопроводной системе, выполненной из пластиковой трубы диаметром 20 мм, длиной 23 м и с максимальной скоростью воды 1,5 м/с.
Гидравлический уклон для такой трубы составит 232,7, предполагая ее длину в 1000 м (1000i). Для вычисления значения i, используемого в формуле потери давления, требуется разделить на 1000: 232,7:1000=0,2327.
Учитывая коэффициент 0,3 (для системы хозяйственно-питьевого водоснабжения), рассчитываем по формуле: H=0,2327·23·(1+0,3)=6,95 м.
Это означает, что для достижения избыточного давления на последнем сантехническом приборе 0,5 атмосферы в трубопроводе необходимо поддерживать давление 0,5 + 0,695 = 1,195 кгс/см².
Так как в магистральном водопроводе давление составляет не меньше 2,5 атмосфер, условия для функционирования рассматриваемой системы водоснабжения полностью соблюдено.
Схемы разводки водоснабжения
Выбор наиболее подходящей схемы подключения сантехнического оборудования, которое потребляет воду, зависит от количества таких устройств, стадии ремонта квартиры и бюджета ее владельца.
В настоящее время выделяются два главных подхода к распределению водоснабжения в квартирах:
- Последовательный. Из стояков, подающих воду, идет одна главная трубка, которая по очереди подает воду к сантехническим устройствам и бытовым приборам.
- Коллекторный. Вода направляется к потребителям через распределительное устройство, получившее название «гребенка», используя индивидуальные трубопроводы для каждого прибора.
Часто в системах квартирного водоснабжения комбинируют оба метода, что может оказаться и практичным, и экономически выгодным. Рассмотрим эти схемы более подробно.
Последовательное водоснабжение
При проектировании водоснабжения в квартире с последовательной схемой необходимо тщательно определиться с диаметром труб. Для правильного подбора сечения основной магистрали следует учитывать и расчеты потерь давления.
Трубы, соединяющие сантехнику с подающей магистралью, присоединяются к ней через тройники или водные розетки (+)
Такой вариант организации водоснабжения широко использовался в советскую эпоху по причине компактности жилья и простоты выполнения работ.
Среди недостатков последовательной разводки — заметное снижение давления воды на последнем сантехническом приборе, который подключен к схеме. В системах горячего водоснабжения (ГВС) вода может сильно остыть, из-за чего потребуется сливать её и ждать, пока нужная температура дойдет до потребителя.
Система последовательного соединения приборов и труб выполняется с использованием традиционных тройников. Поэтому ее также называют тройниковой.
В тройниковой системе все сантехнические устройства подключаются поочередно, что приводит к существенно более низкому напору в самых удаленных от стояка приборах.
Последовательный (тройниковый) способ сборки водопроводов считается самым экономичным, так как для его реализации требуется минимальное количество труб и арматуры.
Чтобы избежать падения давления, можно использовать кольцевую схему водоснабжения, обеспечивая равномерное поступление воды во все точки водоразбора.
Тройниковая схема подключения водопровода
Принцип работы тройниковой системы
Сокращение расхода труб при сборке
Скрытая прокладка трубопровода
Однако для небольших водопроводных систем выбор тройниковой схемы вполне оправдан из-за ее относительной дешевизны.
Коллекторное водоснабжение в квартире
В отличие от последовательной схемы, коллекторная разводка позволяет использовать трубы меньшего диаметра без потери давления. Для коллекторной схемы не требуется установка насоса.
Принципы коллекторной разводки напоминают систему «теплый пол» — вода распределяется по нескольким коротким ветвям трубопроводов (+)
Для огромных квартир такая веерообразная схема распределения воды является отличным решением.
Одним из главных преимуществ коллекторной системы является возможность точной настройки подачи воды в каждый отдельный трубопровод. Специальные устройства на «гребенке» позволяют регулировать подачу необходимого объема жидкости.
Коллекторная разводка обеспечивает одновременную подачу как горячей, так и холодной воды к каждому прибору, при этом давление будет одинаковым во всех точках системы.
Значительным плюсом коллекторной разводки является возможность использования нескольких водоразборных точек одновременно, не опасаясь недостатка воды или изменения температурного баланса.
Основной недостаток коллекторной разводки — это большой расход труб и арматуры. Каждой ветке понадобится отдельный запорный кран.
В силу низкой эстетичности большого количества трубопроводов в коллекторной системе стараются прятать их в стяжке или штробах.
Для создания водопроводов изготавливаются коллекторы с количеством выходов от двух до четырех. При желании их можно расширить, подключив последовательно две коллекторные «гребенки».
Коллекторная схема идеально подходит для систем с тремя-четырьмя водоразборными точками в рамках одного стояка. Тем, кто хотел бы подключить больше десяти приборов, рекомендуется быть осторожными.
На каждую ветку коллекторного водоснабжения можно установить индивидуальный регулятор давления для настройки напора в зависимости от потребностей сантехнического устройства и предпочтений пользователя.
Коллекторный принцип может быть применен и в последовательных схемах трубопроводов. Однако при этом преимущества последовательных систем уменьшаются из-за возрастания расхода труб и арматуры.
Подача горячей и холодной воды к каждому прибору
Водорозетки для смешивания холодной и горячей воды
Прокладка коллекторных ветвей
Скрытая прокладка труб — приоритет
Коллекторы для водоснабжения
Максимальное количество обслуживаемых приборов
Установка запорных кранов и регуляторов давления
Применение коллекторного принципа в тройниковых разводках
Такой подход особенно удобен для системы ГВС – в любое время можно уменьшить подачу горячей воды к определенной точке потребления. Но коллекторные водопроводы имеют высокую степень сложности и требуют большего количества труб для установки.
Трубы для квартирного водопровода
Выбор материала труб для водопровода напрямую влияет на способы их установки. В домашнем обиходе используются трубы четырех основных типов: стальные, медные, металлопластиковые и гибкие трубы, известные как сантехнические подводки.
Металлопластиковые и полиэтиленовые трубы чаще всего используют для коллекторных систем за их гибкость и возможность экономии.
Для тройниковых систем предпочтительно применять жесткие трубы, которыми могут быть стальные ВГП, нержавеющие и медные трубы, а также изделия из полипропилена и поливинилхлорида.
Открытым способом прокладывают трубопровод из стальных и медных труб, в то время как ПП и ПВХ трубы разрешается скрывать в штробах и стяжках.
Стальные трубы отличаются высокой прочностью и надежностью, поэтому в квартирах для всех работ с водопроводными стояками используют только стальные изделия. Наибольшая устойчивость к коррозии у оцинкованных стальных труб.
Медные трубопроводы надежнее как стальные, так и пластиковые, но требуют профессиональных навыков при установке. Пайка сегментов медных труб — задача, требующая опыта.
Сборка водопровода осуществляется с использованием сварки, муфтовых соединений и пресс-фитингов для стальных труб. Сварка для оцинкованных труб не подходит, так как может повредить защитный слой.
Медные трубы обладают высокой степень надежности и долговечности, однако их стоимость достаточно высока. Они имеют отличную теплоотдачу, поэтому их обязательно нужно теплоизолировать. Соединение медных труб осуществляется с помощью капиллярной пайки и различных сгонов – резьбовых и пресс-фитингов.
Несмотря на все удобства пластиковых труб в качестве водопроводных, они имеют эксплуатационные ограничения: использование с водой температурой ниже 95 °C и давлением не более 10 атмосфер. Сборка ПВХ-сегментов осуществляется с помощью специальных фитингов.
Металлопластиковые трубы становятся одними из самых популярных для внутренних разводок в квартирах. Однако их недостаток — низкая устойчивость к механическим повреждениям, поэтому их монтируют только в стенах, избегая открытой прокладки.
Гибкие сантехнические подводки заключены в металлическую обмотку, что позволяет им выдерживать высокое давление, хотя они неустойчивы к внешним повреждениям.
Этот тип подводки используется в пределах одного помещения, например, для подключения раковины, посудомоечной машины или водонагревателя.
Соединения металлических труб сгонами
Соединение труб осуществляется с помощью резьбовых соединений. Каждая из заготовок труб должна быть оборудована внутренней резьбой (одна секция) и внешней резьбой (другая секция). Резьба обозначается в дюймах. Резьбы существуют с диаметрами 1/2, 3/4, один дюйм, полтора, два дюйма и т.д.
Сборка трубопроводов без специальных инструментов может быть сложной задачей. Самый простой газовый ключ поможет подтянуть гайку и удержать трубу, что можно сделать одной рукой.
Различают два типа резьбы: трубную, размещаемую на трубах, и крепежную, которая нарезается на муфтах и деталях (фасонных частях).
Чтобы соединить две жестко закрепленные секции трубопровода, используют разъемные соединения — сгоны. На одном сегменте выполнена длинная резьба для крепления муфты к другому сегменту с короткой резьбой.
При необходимости создания разъемного соединения из стальных труб используется длинный сгон, тогда как для нарезки фасонных элементов требуется короткая резьба, использующаяся для формирования неразъемных соединений.
Резьбу можно нарезать как электрическим, так и ручным инструментом, клуппом, прямо на месте. Тем не менее, предпочтительно обратиться в мастерскую для более качественной и точной нарезки.
Для линейных соединений нарезают как короткую, так и длинную резьбу. Шаг резьбы должен быть идеальным. Резьбы на 1/2 и 3/4 дюйма нарезают клуппом за один прием, для более крупных диаметров это делается в два этапа.
Изогнутые и прямые сгоны, оснащенные резьбой на обоих концах, можно приобрести одновременно с трубами при закупке материалов для установки системы.
Нарезку резьбы на сантехнических трубах осуществляют с использованием метчиков и клуппов. Прежде чем начинать процесс нарезки, обрабатываемое место следует помазать олифой, которая также используется для охлаждения как резьбы, так и инструмента в процессе работы.
Для получения резьбы нужного диаметра в наборах инструментов для сантехники имеются метчики и клуппы соответствующих размеров.
Соединения с резьбой в сантехнике собираются с применением уплотнительных материалов, таких как лен или полимерная нить. Перед их намоткой рекомендуется обработать витки резьбы белилами или суриком.
Все резьбовые соединения сначала следует закручивать вручную. Для окончательной фиксации рекомендуется использовать раздвижной трубный ключ.
