0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

При какой температуре замерзает летний водопровод

Когда замерзает водопровод?

Однажды довелось наблюдать успешный опыт эксплуатации технического водопровода, проложенного по воздуху от скважины до административного здания. В условиях сибирской зимы при температуре воздуха временами до -37 ˚С поставленный на постоянный.

. минимальный проток водопровод ни разу не перемерз, успешно обеспечивая водой санузлы. Несмотря на некоторую странность темы статьи, попробуем разобраться.

Для ответа на вопрос «Когда замерзает водопровод?» нет необходимости составлять очередной алгоритм и писать программу. В предыдущих публикациях на этом сайте в категории «Теплотехника» есть для этого все необходимые расчеты!

Пример. Расчет в Excel.

Условия задачи:

Проложенный по воздуху в неотапливаемом помещении участок стального водопровода без теплоизоляции длиной L =20 м выполнен из круглой трубы с наружным диаметром D =33,5 мм и с толщиной стенки s =2,8 мм. Температура окружающего воздуха (среды) tс =-10 °С. Скорость движения воздуха v =1 м/с. Температура воды на входе в трубопровод t1 =+5 °С. Давление воды в трубопроводе P =0,1 МПа. Коэффициент температуропроводности воды а =0,000000143 м 2 /с. Температура замерзания воды t3 =0 °С.

1. Найти время начала замерзания воды в трубе при отсутствии расхода.

2. Вычислить минимальный расход воды, при котором водопровод не замерзает.

Решение:

1. Для вычисления плотности, теплоемкости и теплопроводности воды воспользуемся программой из статьи «Теплофизические свойства воды». В исходные данные введем среднюю температуру воды из интересующего нас диапазона +5…0 °С.

Время остывания воды (труба полностью заполнена) до критической температуры замерзания при отсутствии расхода рассчитаем по программе из статьи «Время охлаждения (нагрева)». Все исходные данные для этого у нас есть из условий задачи и предыдущего первого расчета.

Первая часть задачи решена. Время охлаждения неподвижной воды в трубопроводе до 0 °С — около 21 минуты.

Обращаю внимание и напоминаю, что выполненный расчет носит оценочный характер! В частности, теплоемкость оболочки – стенки стальной трубы – этот расчет не учитывает.

Если бы скорость ветра в задаче была не 1 м/с, а, например, 10 м/с, то резко бы увеличился коэффициент теплоотдачи на границе «труба-воздух» α =45,6 Вт/(м 2 *К). И время до начала замерзания водопровода составило бы всего 4…5 минут! (В примечании к ячейке D3 программы приведены справочные данные, формулы и рекомендации по определению α .)

2. Минимальный теоретический расход воды, при котором водопровод не должен замерзать, рассчитаем с помощью программы из статьи «Расчет теплоотдачи трубы». Примем температуру воды на выходе из трубопровода t2 =+1 °С. Это означает, что падение температуры воды на двадцати метрах не должно превысить | dtтрГГ |=4 °С.

Сравнительно небольшой проток 0,015 кг/с (или примерно 0,92 л/мин) воды с температурой t1 =+5 °С на входе обеспечит мощность притока тепловой энергии PтрГГ =256,6 Вт, которой достаточно для поддержания системы в стационарном равновесном состоянии. При этом температура воды на выходе двадцатиметровой трубы будет равна t2 =+1 °С.

Проверка:

Рассчитанная мощность Q =262 Вт приближенно равна теплоотдаче из предыдущего третьего расчета PтрГГ =256,6 Вт, а вычисленный коэффициент теплоотдачи α =9,6 Вт/(м 2 *К) равен коэффициенту теплоотдачи из второго расчета, где его в исходных данных мы определили по скорости движения воздуха.

Ответ:

1. Замерзает водопровод при отсутствии движения воды уже через 21 минуту.

2. При расходе воды около 1 л/мин (при средней скорости движения воды

25 мм/с) водопровод из условий задачи в спокойном воздухе с температурой -10 °С не должен замерзнуть никогда.

Заключение.

Конечно, в реальных условиях температуру воды +1 °С на выходе из трубопровода поддерживать нельзя. Желательно иметь запас подальше от точки кристаллизации с учетом возможных колебаний скорости и температуры, как воздуха, так и воды. Также необходимо учитывать наличие сужений и массивных теплоотводов-холодильников в виде опор трубопровода, корпусов и других деталей запорной арматуры.

Все четыре использованные в статье теплотехнические программы в Excel доступны на сайте для свободного скачивания.

Прошу уважающих труд автора скачивать файлы с программами расчетов после подписки на анонсы статей!

P. S. (25.11.2019)

Проверил в программе Agros2D результаты расчетов, выполненных в статье.

Результат: при всех тех же исходных данных и коэффициенте теплоотдачи на наружной поверхности трубы α =9,6 Вт(м 2 *К) процесс замерзания воды в трубе при отсутствии движения начнется через

23 минуты (1380 секунд). Расчет в Agros2D выполнен без учета конвективного перемешивания воды в трубе, но с учетом теплоемкости стенки трубы, которая «добавила» к предыдущему результату пару минут.

Как не заморозить водопровод на даче

Зимний водопровод на даче своими руками можно сделать двумя способами:

  • закопать так, чтобы он не замерзал (ниже глубины промерзания);
  • укладывать неглубоко, но с утеплением и/или подогревом.

Утепление водопровода — мероприятие не столько требующее денег, сколько труда — копать траншеи, прокладывать трубы, укутывать их, закидывать и уплотнять грунт, все это — время и немалые усилия. Но результат — наличие воды в доме в любое время года.

Укладка труб ниже глубины промерзания

Этот метод целесообразно использовать, если зимой грунт промерзает не глубже, чем на 170 см. От колодца или скважины копается траншея, дно которой на 10-20 см ниже этой величины. На дно подсыпается песок (10-15 см) трубы укладывают в защитном кожухе (гофрированном рукаве), потом засыпаются землей.

Чтобы не пришлось водопровод на улице утеплять в морозы, Сделать это лучше заранее

Это самый простой способ сделать зимний водопровод на даче, но он — не самый лучший, хоть и самый дешевый. Его главный недостаток — при необходимости ремонта придется снова копать, причем на всю глубину. А так как определить место течи при таком способе прокладки водопровода сложно, работы будет много.

Чтобы ремонтов было как можно меньше, мест соединения труб должно быть как можно меньше. В идеале их не должно быть совсем. Если расстояние от источника воды до дачи больше, делайте соединения тщательно, добиваясь идеальной герметичности. Именно стыки текут чаще всего.

Выбор материала для труб в этом случае — не самая простая задача. С одной стороны сверху давит солидная масса, потому нужен прочный материал, а это — сталь. Но сталь, уложенная в земле, будет активно корродировать, особенно если грунтовые воды высоко. Решить проблему можно хорошо загрунтовав и прокрасив всю поверхность труб. Причем желательно использовать толстостенные — их на дольше хватит.

Второй вариант — полимерные или металло-полимерные трубы. Они не подвержены коррозии, но их нужно защищать от давления — укладывать в защитный гофрированный рукав.

Даже если канаву выкопали ниже уровня промерзания, лучше трубы все-таки утеплить

Еще один момент. Глубина промерзания грунта в регионе определяется за последние 10 лет — высчитываются средние ее показатели. Но во-первых, периодически случаются очень холодные и малоснежные зимы, и грунт промерзает глубже. Во-вторых, эта величина — средняя по региону и никак не учитывает условия участка. Возможно, именно на вашем кусочке промерзание может быть больше. Все это говорится к тому, что при укладке труб их лучше все-таки еще и утеплить, уложить сверху листы пенопласта или пенополистирола, как на фото справа, или уложить в теплоизоляцию, как слева.

Возможно, вам будет интересно прочесть «Как сделать автополив«.

Утепление трубопровода

Делая водоснабжение частного дома из колодца и скважины трубопровод можно заложить на совсем небольшой глубине — 40-50 см — этого вполне достаточно. Только укладывать трубы в такую неглубокую траншею нужно утепленными. Если хотите сделать все основательно, то дно и бока траншеи выкладываете каким-либо строительным материалом — кирпичом или строительными блоками. Сверху все прикрывается плитами.

Пример укладки труб выше глубины промерзания в подготовленной канаве. Утепление водопровода проводится специальным утеплителем, с подходящим внутренним диаметром

При желании можно засыпать грунт и посадить однолетники — при необходимости грунт легко снять и свободный доступ к трубопроводу обеспечен.

Утеплитель для водопроводных труб

Использовать можно два типа утеплителей:

  • специальные энергосберегающие оболочки, сформованные в виде труб, их еще называют «скорлупа для труб»;
  • рулонный материал — обычный утеплитель в виде рулонов, который используют для стен, кровли и т.п.

Теплоизоляцию для труб в виде скорлупы делают из следующих материалов:

  • Пенополистирол — множественные гранулы сплавляются между собой. Получается довольно жесткий и прочный материал с хорошими теплоизолирующими характеристиками.
  • Экструдированный пенополистирол — ячейки материала имеют закрытую структуру (маленькие шарики). Это придает материалу еще и водоотталкивающие свойства, а также более высокие теплоизолирующие свойства. Это — один из лучших материалов с высокой степенью изоляции, но его недостаток — высокая цена.
  • Пенопласт — один из вариантов пенополистирола — имеет неплохие характеристики по теплоизоляции, но отличается небольшой прочностью. Потому нуждается в защите — давления не выносит. Зато стоит немного. Если укладывать трубы будете в траншею со стенками из кирпича или бетона, его вполне можно использовать.

Никто не мешает перестраховаться и использовать два слоя утепления

Утепление труб водоснабжения в частном доме делают с использованием теплоизоляции

У минеральной ваты — стекловаты и каменных ват — есть один существенный недостаток: они гигроскопичны. Впитывая воду они теряют большую часть своих теплоизолирующих свойств. После высыхания они восстанавливаются лишь частично. И еще очень неприятный момент, если мокрая минеральная вата замерзает, она после размерзания превращается в труху. Чтобы этого не произошло, эти материалы требуют тщательной гидроизоляции. Если вы не можете гарантировать отсутствие влаги, лучше используйте другой материал.

Подогрев

Планируя устройство зимнего водопровода, нужно иметь в виду, что утепление лишь помогает сократить теплопотери, но греть не может. И если в какой-то момент морозы окажутся сильнее, труба таки замерзнет. Особенно проблематичен в этом смысле участок вывода трубы из подземной канализации в дом, пусть даже и в отапливаемый. Все равно грунт недалеко от фундамента часто бывает холодный, и именно на этом участке чаще всего возникают проблемы.

Если не хотите заморозить свой водопровод, делайте подогрев трубы. Для этого используют греющий кабель или греющие пластины — в зависимости от диаметра труб и требуемой мощности обогрева. Кабели можно укладывать вдоль или наматывать спиралью.

Способ крепления греющего кабеля к водопроводной трубе (кабель не должен лежать на земле)

Греющий кабель всем хорош, но не так уж редко у нас отключают электричество на несколько дней. Что тогда случится с трубопроводом? Вода замерзнет и может разорвать трубы. А ремонтные работы в разгар зимы — не самое приятное занятие. Потому и комбинируют несколько способов — и греющий кабель укладывают, а на него утепление. Этот способ оптимальный и с точки зрения минимизации затрат: под теплоизоляцией греющий кабель будет расходовать минимум электроэнергии.

Еще один способ крепления греющего кабеля. Чтобы сделать счета за электричество меньше, сверху нужно еще установить теплоизолирующую скорлупу или закрепить рулонную теплоизоляцию

Прокладка зимнего водопровода на даче может быть выполнена с использованием такого типа теплоизоляции, как на видео (или идею можно взять на вооружение и сделать что-то подобное своими руками).

Зимний водопровод на даче: новые технологии в утеплении

Есть интересный вариант, полимерная гибкая труба, утепленная на заводе. Поверх утеплителя есть слой гидроизоляции, а вдоль трубы — канал для прокладки греющего кабеля. Такие трубы называются незамерзающим трубопроводом или утепленной трубой. Например, даже в северных регионах сделать зимний водопровод на даче по поверхности можно при помощи труб ИЗОПРОФЛЕКС-АРКТИК.

Утепленные трубы для зимнего водопровода на даче

Рабочая температура — до -40°C, рабочее давление — от 1,0 до 1,6 МПа, диаметр напорной трубы — от 25 мм до 110 мм. Укладывать можно в канале или на поверхности. Они гибкие, поставляются в бухтах нужной длинны, что позволяем минимизировать количество стыков.

Есть еще новый способ утеплить зимний водопровод на даче — жидкая термоизоляция или термоизоляционная краска. Ее можно нанести на уже смонтированный водопровод, что может быть неплохим выходом.

Подготовка дачи к зиме: личный опыт

Традиционно считается, что дача предназначена только для летнего отдыха, а с приходом холодов дом надо законсервировать до наступления весны. Но как показывает опыт пользователей FORUMHOUSE, многие продолжают ездить на дачу и зимой, выбираясь туда на выходные. А чтобы поездка на 2-3 дня не превратилась в сплошную головную боль, надо заранее подготовиться к эксплуатации дачи при отрицательных температурах.

Итак, из этой статьи вы узнаете:

  • Какие особенности надо учесть перед началом зимней эксплуатации дачи.
  • Для чего её надо утеплить.
  • Чем отапливать зимой.
  • Как смонтировать систему зимнего водоснабжения.

Особенности зимней эксплуатации дачи

Чтобы понять, какие требования предъявляются к зимней эксплуатации дачи, надо разобраться с понятием «комфортные условия проживания». Электричество, тепло и вода — это три кита комфортной жизни в любом загородном коттедже. То же самое относится и к даче, с той поправкой, что домик будет эксплуатироваться не регулярно, а наездами. Т.е. зимой дача может промерзнуть, а приехав на место, строение придётся быстро вводить в эксплуатацию.

Поэтому к системе отопления и водоснабжения дачи предъявляются особенные требования. Мы уже рассказывали, как подготовить систему отопления загородного дома к отопительному сезону. Если на даче смонтирована полноценная система отопления, заправленная водой, а не незамерзающим теплоносителем, то в случае промерзания, трубы отопления и радиаторы может разорвать.

Возиться со сливом и заливкой воды, приезжая на дачу на выходные, — просто нет времени. Отсюда: система отопления дачи должна быть простой, «морозоустойчивой» и быстро прогревать помещения. Аналогично и с системой водоснабжения. Вода, оставшаяся в трубах, кранах, сифонах, сливных бачках, водоочистных фильтрах, колене унитаза, при уходе дачи в минус, замёрзнет и разорвёт сантехнику.

Одним из выходов из этой ситуации может стать постоянное поддержание на даче плюсовой температуры (+ 5-7 °C). Для чего монтируются (как вариант) инфракрасные обогреватели или конвекторы, а терморегулятор устанавливается на поддержание минимальной температуры.

Водопровод из труб ПНД морозоустойчивость

У меня на даче водопровод из труб ПНД. У меня такой вопрос, как он реагирует на замерзание воды в трубах, если вдруг такое случиться.

И я спросил у Яндекса, и ответил мне Яндекс: » > .Третий абзац.

ПНД, если память не изменяет, держит давление до 20 бар.
Если в системе нет напора, несколько лет переживет нормально. Если воды будет меньше половины диаметра, то еще дольше.
Если система имеет ответвления(фитинги), то рекоммендуется делать так, чтобы в фитингах был минимум воды. Материал фитингов(пластик или металл) имеет меньшую эластичность чем сама труба, и именно в этих местах наибольшая вероятность разрыва системы.

2ДМС
Как добиться «меньше половины диаметра»? Это же водопровод, он под напором, т.е. залит на 100%. Ну а если назиму сливать воду, то любая труба выживет, окромя железной (сгниет форсированными темпами. У меня сгнила.)
Знакомый рассказывал, поставил такое 20 лет назад, 1 раз замерзло, весной оттаяло, и до сих пор стоит.

Водпровод бывает разный. Для крректного ответа, нужен корректный вопрос, т.е. уточнение в каком режиме этот водопровод будет работать.

Далее, если сделан отвод от магистрального водопровода, то должен быть вентить на отводе — вот его перекрываете и сливаете воду на зиму.
Добиться меньше половины диаметра можно при укладке труб, укладывая их под некоторым углом. Либо по окончании сезона пользования продувать воздухом с помощью компрессора.

Спасибо за ответ! А если водопровлд под давлением, то температура замерзания воды в водопроводе будет ниже или такая же. Интересует оконечная часть водопровода, которая выступает на 25 см из земли, все остальное под землей в подполе. Это я на тот случай, если вдруг отопление вырубиться, земля сразу не остынет, а вот дом выстудиться может быстро.

2ДМС: дык работает! Водопровод не канализация, его под уклон особо не уложищь: длина большая, на том конце мелко будет. Практичнее всю трассу зарыть ниже глубины промерзания, тогда достаточно слить воду из тех 25 см до глубины трассы, сама трасса пусть себе с водой — на любой % диаметра.
2 Арчибальд: При повышении давления температура замерзания воды снижается: при 20 тыс. атм. около минус 70 (по памяти, не ручаюсь за точность). Если нет возможность создать такое давление ,лучше слить.

Блин, все-таки верх крана подмерз и образовалась трещина. А низ крана, где подведена труба водопровода не замерз. Кран придется заменить, слава богу обошлось. 5 атмосфер все-таки сделали свое дело! Век живи век учись. Не закрыл окна в фундаменте, вот результат. Но кто-ж знал, что в конце октября бывает -12 градусов.

А ты где, что такие заморозки? В Москве все очень замечательно — тепло.

Здесь дело не в том, что система была под давлением, а в том, что она была полная. Кстати я уже не первый раз повторяю, что в фитингах(пластиковых ли, железных ли) воду оставлять опасно — именно они самое слабое место в системе во время морозов.

Ну канализация тоже бывает разная, и короткая и длинная. Но в любом случае ее так же закапывают на глубину непромерзания — если делают грамотные люди.

DMC написал :
Ну канализация тоже бывает разная, и короткая и длинная. Но в любом случае ее так же закапывают на глубину непромерзания — если делают грамотные люди.
.

Видел однажды длинную канализацию: раскоп был метров 5 -6 в глубину . Даже не представляю, каким экскаватором туда дотянулись. Зато другой конец был ниже промерзания, + уклон соблюли.

Ну нет предела человеческой фантазии — ничего здесь не поделаешь.

Я, собственно, имел в виду дренажные поля — их можно делать практически без уклона.
Сама же система трубопрводов до септика и от него до дренажа(если он такой вообще есть), должна отвечать некоторым требованиям по уклону. Если соблюдения уклона невозможно, значит надо устанвливать промежуточные напорные насосы.
Все очень просто — главное подойти с правильной стороны. Иметь бабло в кармане, либо море желания потрудиться.

2ДМС
Есть в городе Харькове Диканевские очистные сооружения. Лет 10 назад их залило, по этому поводу было много чего в прессе, в.т.ч их глубина — около 40 метров — ну не сделать иначе канализацию. Видимо, середину трубы туда я и увидел.

на даче промежуточные напорные насосы — несколько излишне. У меня септик 4м. — вполне достаточно для уклона.

воду соблюдать уклоны не обязательно, достаточно предусмотреть упоминавшийся слив в начале трубы, тогда достаточно будет перекрыть ввод, открыть слив и кран в доме, и все, что вверху, сольется,если только с обратными клапанами не намудрить. Нюанс: слив должен быть ниже, чем нижняя точка непромерзания трубы: если профиль участка между вводом и домом — яма, то трубу придется продувать > с помощью компрессора.

я не брезгливый, того же эффекта добиваюсь, продувая кран в доме ртом — не оборудовать же на даче мастерскую — мечту окрестных бомжей.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector