Pobierz artykuł w formacie PDF

Polski Instalator 6/2010
78
instalacje sanitarne
Jacek Grzywa
Uderzenia wodne w instalacjach
z PVC-U i PVC-C na przykładzie
systemów NIBCO
Rozmiar Max. ciśn. pracy (23°C) śr. zewn. gr. ścianki śr. wewn.
cale
typ / kPa
D [mm] e [mm] d [mm]
k
Projektując instalacje sanitarne nie wolno
zapominać o istotnym zjawisku występującym w tych instalacjach, a mianowicie
o uderzeniu hydraulicznym. Uderzenie
hydrauliczne, zwane również uderzeniem wodnym powstaje, gdy prędkość
płynącej cieczy raptownie ulegnie zmianie. Wielkość tego zjawiska zależy przede
wszystkim od prędkości wody w rurze, elastyczności materiału, z którego wykonana
jest rura oraz czasu zamknięcia zaworu.
Główną przyczyną powstawania uderzenia
hydraulicznego jest gwałtowne otwieranie
lub zamykanie zaworów. Dzięki powszechnemu stosowaniu zaworów kulowych, nowych
konstrukcji baterii wannowych, zaworów
elektromagnetycznych, uderzenia hydrauliczne pojawiają się w instalacjach sanitarnych
coraz częściej. Powstający udar ciśnienia, nawet
chwilowy, może spowodować zniszczenie
złączek lub zaworów. Dlatego też, pomimo
faktu, że w instalacjach wykonywanych z tworzyw sztucznych zjawisko negatywnych skutków uderzenia hydraulicznego jest rzadsze niż
w przypadku stali (z powodu większej elastyczności tworzyw sztucznych), przy doborze rur
i złączek PVC-C oraz PVC-U NIBCO udar ciśnienia należy zawsze uwzględniać.
Obliczanie udaru ciśnienia
Aby obliczyć powstający udar ciśnienia należy
posłużyć się następującym wzorem:
P = 0,023 · k · Vw
gdzie:
P – udar ciśnienia w [MPa],
k – stała udaru ciśnienia,
Vw – prędkość przepływu wody w [m/s].
Wartość k można wyznaczyć z rys. 1, gdzie oś
odciętych stanowi iloraz średnicy wewnętrznej
rury (d) i grubości ścianki (e).
Całkowite ciśnienie w instalacji tj. ciśnienie
pracy wraz z udarem ciśnienia nie może prze-
30
25
20
15
10
5
0
10
20
30
40
d
50 e
Rys. 1 Wykres wartości k w funkcji ilorazu d/e
1/2”
3/4”
1”
1 1/4”
1 1/2”
2”
2 1/2”
3”
4”
6”
8”
kraczać maksymalnego ciśnienia pracy elementów instalacji (wartość tego ciśnienia jest
określona przez producenta). W tabeli podano
dane dotyczące rur przeznaczonych do instalacji zimnej wody – PVC-U Sch40.
Przykład:
Rura z PVC-U Sch40 o średnicy 2” prowadzi
wodę o ciśnieniu 1035 kPa (10,35 bar) i prędkości 1,5 m/s. Jakie ciśnienie wystąpi w przypadku
gwałtownego zamknięcia zaworu?
Najpierw należy obliczyć iloraz d/e: dla rury
PVC-U Sch40 2” średnica wewnętrzna d wynosi
52,5 mm, a grubość ścianki e wynosi 3.91 mm.
Stąd:
d
52,5
=
= 13,4
e
3,91
Z wykresu rys. 1 można odczytać wartość k=20.
Po podstawieniu do wzoru na udar ciśnienia:
P = 0,023 · k · Vw = 0,023 · 20 · 1,5 =
= 0,69 MPa = 690 kPa
Całkowita wartość ciśnienia w rurze wynosi:
1035 kPa + 690 kPa = 1725 kPa.
Porównując to z maksymalnym ciśnieniem
pracy dla rury 2” PVC-U Sch40 (tabela), które
wynosi 1930 kPa w temperaturze 23°C można
stwierdzić, że zastosowana rura jest właściwa
dla wspomnianych warunków pracy. Dla wyższych temperatur należy pomniejszyć maks.
ciśnienie pracy mnożąc je przez współczyn-
Sch 40 / 4140
Sch 40 / 3310
Sch 40 / 3100
Sch 40 / 2550
Sch 40 / 2280
Sch 40 / 1930
Sch 40 / 2070
Sch 40 / 1790
Sch 40 / 1520
Sch 40 / 1240
Sch 40 / 1100
21,34
26,67
33,40
42,16
48,26
60,32
73,02
88,90
114,30
168,28
219,08
2,77
2,87
3,38
3,56
3,68
3,91
5,16
5,49
6,02
7,11
8,18
15,80
20,93
26,64
35,04
40,90
52,50
62,70
77,92
102,26
154,06
202,72
nik zmniejszający Kr (wartość współczynnika
Kr można znaleźć w poradniku „Projektowanie
i montaż” firmy NIBCO).
Jak unikać problemów z udarem?
Czasami może się zdarzyć, że nieprzewidziane
przez projektanta dodatkowe czynniki (np. wyższa niż powinna być temperatura wody, nagłe
wyłączenie dopływu prądu elektrycznego
do silnika pompy lub inne awaryjne sytuacje)
w połączeniu z udarem wodnym spowodują powstanie tak niekorzystnych warunków,
że instalacja ulegnie uszkodzeniu. Dlatego
też zawsze warto unikać, w miarę możliwości,
problemów związanych z udarem wodnym.
A można to czynić poprzez np.:
– ograniczenie prędkości przepływu wody
do 1,5 m/s,
– stosowanie zaworów z wyzwalaczami, dzięki którym nie będzie możliwe gwałtowne
zamknięcie lub otwarcie zaworu,
– upewnienie się, że instalacja została prawidłowo odpowietrzona,
– zastosowanie pomp o dużej bezwładności
pracy wirników,
– dobór odpowiednich charakterystyk zasuw.
Dane do obliczeń pozostałych instalacji systemu klejonego NIBCO, a także wiele innych informacji przydatnych w projektowaniu i montażu
instalacji klejonych można znaleźć w poradniku
„Projektowanie i montaż” (w wersji elektronicznej dostępny również na stronie internetowej
firmy NIBCO: www.nibco.com.pl). ■
www.polskiinstalator.com.pl