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在前两篇文章中,我们一直在谈论在寒冷的气候中创造热水,无化石燃料,NetZero多户项目。在本文中,我们将开始讨论如何将热水分配给建筑物中的用户。我们将把本文的重点放在管道、配件和固定装置中的流量和压力以及管道设计师需要知道的实际数字上。
让热水从固定装置里倒出来很容易——只要买一些管子和配件,把它们钩在一起就行了。要让水在适当的温度下以足够的压力迅速出现,同时最大限度地减少水、能源和金钱的浪费是更加困难的——这需要设计师回到基本,而不仅仅是参考过去过时的指导。我们想和你分享一些我们学到的东西,让这项工作更容易。
管道、配件和固定装置的压力损失
迫使水通过管道、配件和固定装置会产生摩擦,从而失去压力。虽然选择大口径管道可以最大限度地减少压力损失,但它浪费了水、能源和金钱,并可能增加细菌污染的风险。所以问题就变成了:你能把烟斗做得多小而不出问题?当然,你需要知道管道需要输送多少水。但是,我们稍后会讲到这个。
虽然制造商和其他公司提供了压力损失表,但我们对实际管道和配件的研究显示了一些不同的值,可以帮助您进行计算。
Solara的winimp淋浴
在Solara的第一座建筑启动后不久,承包商打开了淋浴器,发现喷水的模式是不可接受的。在历史悠久的传统中,莲蓬头底部的限流器被拆除。
是的,水流速度提高了,淋浴感觉也不那么无力了。但问题出在哪里?在3/8英寸的全垒打细管上连接浴缸/淋浴阀?在浴缸/淋浴阀上?还是去别的地方?
最初的计算将可能性缩小到管道和阀门。有一件事很明显——从莲蓬头流出的热水比我们预算的要多得多。
我(皮特)联系了加里寻求帮助。我了解到Gary几年来一直在测量各种流量和速度下现代管道和配件的压降,并且愿意模拟Solara的条件,并帮助弄清楚发生了什么。我安排参观了位于加州阿卡塔的压降测试设施,并带来了无双淋浴阀和管道的安装代表。
图1显示了Peerless组合浴缸/淋浴阀和相关管道的测试结果。阀门的供应管道包括一个3/4英寸的PEX迷你歧管和3/8英寸的本垒打细管,连接到阀门的热入口。本垒打的树枝线大约有30英尺长。试验期间平均水温为63.5华氏度+/- 0.6华氏度。
(图1所示。通过无双阀门和管道设置的压降
我们通过3/8英寸的细枝油管分别测量了压降,这样我们就可以从综合测量中减去油管造成的压力损失。
图2比较了温和弯曲,线圈和使用弯曲支撑的结果。这些值是磅每平方英寸规格(psig)/英尺,对于三种配置中的每一种都非常相似。
(图2所示。通过不同3/8英寸PEX配置的压降]
下一步是选择适用的流量,将这些值乘以管道的英尺数,并加上管件的损失,从而得到通过管道的压降。假设淋浴喷头的流量为1.8加仑/分钟,热水喷头或冷水喷头的流量都小于此值;这些数值取决于热水和冷水温度的差异。
假设热侧为1.2 gpm,冷侧为0.6 gpm,则每英尺的压降分别为0.11和0.3 psig。对于30英尺的管道,压降将在0.9和3.3 psi之间。
那配件呢?每个全垒打细管至少有两个配件:一个在歧管,一个在阀门。对3/8英寸工程塑料(EP)膨胀接头的单独测试发现,通过接头的压降与通过管道本身的压降几乎相同。在这种情况下,我们可以使用管道英尺的数字。
总之,通过阀门的压力损失是通过管道损失的2到8倍。然而,这项研究告诉我们,保持3/8英寸油管的本垒打长度尽可能短,并在每条管道上使用最少数量的管件仍然很重要。在Solara,我们设定了30英尺作为最大长度——尤其是淋浴。
问题的压力
用最简单的话来说,问题在于压力。具体来说,就是考虑所有损失后的可用压力。让我们以浴室为例,在水进入建筑物的高度以上两层。
表1包含示例压力。有一个列供您输入您熟悉的案例的数字。
不管开始的压力是多少,在淋浴的过程中,水管都会有压力损失。这些包括防回流器、立面、热水器、管道本身和淋浴阀。在淋浴器的流量下都有一定的压降。
这条街的海拔高度是15英尺。管道摩擦基于从回流阀到淋浴阀的损失;这需要根据具体情况进行计算。在这个例子中,假设一个较低的值为2 psig。本例选择测量到的最大压降为2 gpm的浴缸淋浴阀。(参见通过浴缸/淋浴阀的压降部分。)对于本例,总压力损失计算为30psig。
[表1淋浴喷头可用压力]
A列从70 psig开始,损失使淋浴头的可用压力降至40 psig。柱B从50psig开始,损失使淋浴头的可用压力降至20psig。
淋浴喷头的流量为80 psig(符合ASME A112.18.1-2018/CSA B125.1-18标准)。实际压力为40或20 psig将导致较低的流量。到底有多低?这取决于是否有一个固定或压力补偿孔被用作淋浴喷头的流量调节器。
固定孔板流量调节器遵循正常压力与流量曲线。在这条曲线上,如果你把压强减半,你得到0.7的流量。再把它切成两半,你得到0.49的初始流量。因此,如果我们指定一个淋浴喷头的流量为2gpm,额定80psig,我们将得到大约1.4 gpm在40psig和1gpm在20psig。(请参见图1中的紫色虚线。)难怪人们如此不高兴,以至于拆掉了流量调节器!
固定与压力补偿
图3是基于额定值为80 psig时流量为2 gpm的淋浴喷头。该图比较了正常压力与流量曲线上的流量与压力补偿流量调节器的两条理想曲线上的流量。对于性能良好的压力补偿调节器,对于所有高于40 psig的压力,流量基本相同。
对于具有高性能的压力补偿调节器,对于所有高于20 psig的压力,流量基本上是相同的。由于测试标准的要求,这些液位流量将始终略低于额定值。因此,对于额定为2gpm的淋浴喷头,无论是良好的还是高性能的流量调节器都比固定孔型的性能要好得多!
[图3固定流量调节器与压力补偿流量调节器对比]
简而言之,您需要为淋浴喷头指定压力补偿流量调节器。结果将在更大范围的操作压力下获得更可预测的性能,提高客户满意度,并减少由于淋浴时低压而导致的回叫风险。
这种分析也适用于水龙头。虽然数字有点不同,但指定压力补偿曝气器仍然是有意义的。这些细微差别将在以后的文章中讨论。
未来的一篇文章将讨论选择正确力度和分布的淋浴喷头的复杂性,以及液滴大小对温度下降的影响。下一篇文章将重点讨论对交货时间、卫生、能源和水浪费以及安装成本控制的影响。