紧凑型管道系统真的有效吗?

Gary和我在过去的七篇文章中讨论了很多问题管道工程师关于近乎完美的管道设计。我们关注的是高分辨率的热水和冷水峰值流量数据显示，亨特曲线长期以来一直是管道尺寸的基础，它大大高估了实际峰值用水量，以及我们如何在多户建筑中正确大小和设计紧凑型节能管道。

我们解释了这些改造如何大大降低了安装成本，更快地将热水送到固定装置，减少了水和能源的浪费，并使租户和业主更快乐。

在本文和后续的配套文章中，我们将深入探讨我们的方法的起源和基础，以及我们如何确认我们的设计确实有效。

傻瓜冲进来

在我蹒跚走过青年时代的时候，我父亲常常告诫我——“不要只把你的脑袋当成一个帽架!”Solara是纽约州斯克内克塔迪(Schenectady)附近的一个零净多户住宅项目，当开发商让我为他的建筑设计管道系统时，我脱下帽子，一头扎进了我认为是幼稚的任务中。选择管道尺寸和布局，既能快速、廉价地将水输送到固定装置，又不浪费太多能源和水，这有多难?

没有受过机械工程师(ME)的培训并不让我担心。我从小就和管道里的水打交道，在我的土木工程课上学习了水流管理。此外，太阳能热系统的管道尺寸选择(对我来说是10年的第二职业)是我每项工作的核心内容。

事后看来，不知道罗伊•亨特(Roy Hunter)在二战前发表的开创性著作(这些著作是中小企业长期依赖的)并不是问题，因为它们有定义压力损失和开发时间的基本原理和方程。此外，还有定义管件、固定装置和管道压力损失的表格。我还从其他多户建筑收集了高分辨率的用水量数据，这些数据是我的太阳能热系统设计和尺寸调整工作的一部分(参见图1和图2)。

我开始工作了，因为我有工程师需要的工具来创建一个可以实现这些目标的设计。

从基本原则开始

我有很多的经验，大小管道作为我的太阳能热设计的一部分。我明白，大管道成本更高，需要更多的防冻液，浪费更多的热量。另一方面，大管减少了冲蚀、压力损失和泵送功率需求。

调整管道尺寸成为每个系统必须完成的任务。我依赖于管道指导和方程，如连续性，Hazen-Williams和Darcy-Weisbach方程及其适当的系数，以及铜和PEX管道的工业压力损失值表和适当的配件等效长度。

当我试图将我的太阳能项目知识应用于Solara供水设计时，我思考了罗伊·亨特面临的一个不同但核心的问题:同时取水。我应该设计多少同时的夹具图纸?当淋浴水流变弱时，由多个重叠的引水产生的峰值流量将是可能引起租户投诉的关键压力源:可怕的PD压力功能障碍。

值得庆幸的是，与亨特不同的是，我有类似建筑的高分辨率热水消耗数据，可以据此估算峰值流量。我推断，如果整个建筑的峰值流量约为4加仑/分钟(gpm)(见图1和图2)，那么针对该流量进行设计是合理的——同时性困境得到了解决。

例如，在50英尺长的3/4英寸PEX管段中，4加仑/加仑105华氏度的水流过，压力损失仅为1.9磅/平方英寸(psig);对于1英寸的PEX管段，0.6 psig。对于标准配电系统来说，这两种损失都相对较小。再见那些2英寸和3英寸的饲料箱!(参见这个计算链接:https://bit.ly/3EJYutT)。

快进几年。我联系了加里，他告诉我IAPMO的水需求计算器(WDC)的开发情况。正是在这次讨论中，我终于了解了亨特曲线和管道规范中对水分配系统的要求。谁知道呢? !

版本1(加里和我在2020年建造的三个35单元的管道设计中使用了它)和版本2的WDC预测的峰值水流远低于亨特的曲线。随着越来越多的管道工程师熟悉WDC的好处，WDC正在进入规范和设计指南。

也就是说，我对多户建筑用水量的实际测量仍然表明，峰值流量要低得多，这表明WDC具有舒适的安全系数。此外，随着混合热水温度的升高，给水管道中的实际热水流量减少，为热水管道尺寸增加了更高的安全系数。

通过测试和模型确认压力损失

信任，但要核实。这是外交演习和管道设计项目的伟大座右铭。万博手机版登录本官网根据我的图纸数据和基本原则选择管道尺寸相对容易。

我发现了现代管道和配件的压降数据，水龙头研究的时间，以及这个加里·克莱因的最佳管道布局，他是一个真正的管道破坏者。他鼓吹说，小而简单就是美。但如果是我错了，或者是他错了，或者两者都错了呢?

我的商店给出了答案——模拟关键的分布元素，并在充满压力的绘图场景下检查压力损失。因此，在Gary的指导下，我建立了全尺寸的管道和配件模型，并测量了各个节点的压力损失。这样做需要制定适当的程序和应力条件情景，并采购可靠的水流产生和压力测量设备。

我模拟了到公寓分支的走廊主干，以及分支到歧管到细枝到固定管道的分支(见图3和图4)。在克服了许多挑战之后，我们的数据证实了我们对压力损失和挖掘时间的估计。这些经历既令人安心，又发人深省;设计成功了．

我把我的设计交给了索拉拉的水管工，他翻了个白眼，然后继续创作更详细的草图，指导他的团队进行建造。我以为我的工作完成了，又回到了我的太阳能系统项目中。

但是，为了确保这一点，在水管工对管网进行泄漏测试之后(见图5)，我在走廊干线的末端做了一些干线压力测试，包括配件。我使用的流量高于我对这座建筑的测量和预测——数据再次证实了相对较低的压降。唷!让那些房客进来!

有许多方法可以完成管道设计任务。我选择依靠第一原则，我收集的高分辨率峰值流量数据，并对合适尺寸的管道进行模拟测试，创造出一个节能、零净的分配系统。

请继续关注第二篇文章的后续内容。小提示:阵雨患了帕金森病。