Hydraulický výpočet plynovodů (metoda SP 42-101-2003)

Potřeba klasifikace plynovodů vstoupila do našich životů s rozšířeným používáním plynárenských technologií pro potřeby obyvatelstva. Vytápění bytových, administrativních a průmyslových objektů, využití plynu jak při vaření, tak ve výrobě je pro nás již dávno běžnou záležitostí.

Klasifikace plynovodů je nezbytná opatření a pravidla pro systematizaci pokládání plynovodů. Plynové komunikace se mohou lišit jak svým účelem, tak řadou ukazatelů, jako jsou: tlak, materiál, ze kterého jsou vyrobeny, umístění, objemy přepravovaného plynu a další.

Vliv na spotřebu plynu

Spotřebu plynu ovlivňuje výkon kotle a kvalita směsi

Spotřeba plynu závisí na různých faktorech. Velké domy jsou vybaveny kotli, které spotřebují více palivové směsi než jednotky v malých budovách nebo bytech.

Čtěte také: Jaké typy kovových trubek existují?

Spotřebu paliva ovlivňuje:

• výkon kotle;
• venkovní teplota;
• kvalita směsi plynů.

Některé plynárenské distribuční společnosti přivádějí do potrubí nevysušené směsi plynů, které obsahují vlhkost a nečistoty. Kalorický obsah klesá a spotřebovaný objem se zvyšuje.

Výpočet spotřeby plynu

Výkon kotle nebo konvektoru závisí na tepelných ztrátách v objektu. Průměrný výpočet se provádí s ohledem na celkovou plochu domu.

Při výpočtu spotřeby plynu se berou v úvahu normy vytápění pro metr čtvereční s výškou stropu do 3 m:

• v jižních oblastech se odebírá 80 W/m²;
• na severu – až 200 W/m².

Vzorce zohledňují celkový objem jednotlivých místností a prostor v objektu. K ohřevu každého 1 m³ celkového objemu je v závislosti na regionu přiděleno 30–40 W.

Výkonem kotle

Tlaková láhev a zemní plyn se počítají v různých jednotkách

Výpočet je založen na topném výkonu a ploše. Průměrná spotřeba je 1 kW na 10 m². Je třeba objasnit, že se nebere v úvahu elektrický výkon kotle, ale tepelný výkon zařízení. Tyto koncepty jsou často nahrazeny a výsledkem je nesprávný výpočet spotřeby plynu v soukromém domě.

Objem zemního plynu se měří v m³/h, zkapalněného plynu v kg/h. Zkušenosti ukazují, že k získání 1 kW tepelného výkonu se spotřebuje 0,112 m³/h hlavní palivové směsi.

Podle kvadratury

Měrná spotřeba tepla se vypočítá pomocí uvedeného vzorce, pokud je rozdíl mezi venkovní a vnitřní teplotou přibližně 40 °C.

Používá se poměr V = Q / (g · K / 100), kde:

• V – objem paliva zemního plynu, m³;
• Q – tepelný výkon zařízení, kW;
• g — nejnižší výhřevnost plynu, obvykle 9,2 kW/m³;
• K je koeficient účinnosti zařízení.

V závislosti na tlaku

Množství plynu zaznamenává měřič.

Objem plynu procházejícího potrubím se měří měřidlem a průtok se vypočítá jako rozdíl mezi odečty na začátku a na konci trasy. Měření závisí na prahové hodnotě tlaku v konvergující trysce.

Rotační čítače se používají pro měření tlaků větších než 0,1 MPa a rozdíl mezi venkovní a vnitřní teplotou je 50°C. Indikátor spotřeby plynového paliva se odečítá za normálních podmínek prostředí. V průmyslu se za úměrné podmínky považuje tlak 10 – 320 Pa, teplotní rozdíl 20°C a relativní vlhkost vzduchu 0. Spotřeba paliva se vyjadřuje v m³/h.

Výpočet podle průměru

Výpočet průměru plynovodu se provádí před zahájením stavby

Rychlost plynu ve vysokotlakém plynovodu závisí na ploše průřezu kolektoru a je v průměru 2 – 25 m/s.

Čtěte také: Jaká by měla být minimální vzdálenost od výstupu k plynovému potrubí

Propustnost se zjistí pomocí vzorce: Q = 0.67 · D² · p, kde:

• Q – spotřeba plynu;
• D – jmenovitý průměr otvoru plynovodu;
• p je pracovní tlak v plynovodu nebo indikátor absolutního tlaku směsi.

Hodnotu indikátoru ovlivňuje venkovní teplota, ohřev směsi, přetlak, atmosférické vlastnosti a vlhkost. Výpočet průměru plynovodu se provádí při vypracování návrhu systému.

S přihlédnutím k tepelným ztrátám

Pro výpočet spotřeby plynové směsi je nutné znát tepelné ztráty objektu.

Použitý vzorec je Q = F (T1 – T2) (1 + Σb) · n / R, kde:

• Q – tepelné ztráty;
• F – plocha izolační vrstvy;
• T1 – venkovní teplota;
• T2 — vnitřní teplota;
• Σb — součet dodatečných tepelných ztrát;
• n — koeficient umístění ochranné vrstvy (ve speciálních tabulkách);
• R — odolnost proti přenosu tepla (vypočteno v konkrétním případě).

Stanovení tepelných ztrát je složitý výpočet a provádějí jej specialisté ve fázi projektu. Detekci ztrát si můžete objednat v jakékoli fázi provozu budovy.

S měřičem nebo bez

Spotřeba plynu závisí na izolaci stěn a klimatických podmínkách regionu

Zařízení zjišťuje spotřebu plynu za měsíc. Pokud není instalován měřič, platí standardní sazby spotřeby směsi. Normy jsou stanoveny samostatně pro každý region země, ale v průměru se počítají na 9–13 m³ za měsíc na osobu.

Ukazatel stanovují místní samosprávy a závisí na klimatických podmínkách. Výpočet je založen na počtu vlastníků prostor a počtu osob skutečně bydlících v určeném obytném prostoru.

Druhy plynovodů

Zemní plyn je vysoce hořlavá látka. Jeho použití i přeprava jsou spojeny s velkým množstvím potíží a vyžadují nejpřísnější bezpečnostní opatření. Například při pokládání plynových potrubí do země nebo jejich instalaci na podpěry je nutné vybudovat bezpečnostní zónu, ve které je přísně zakázáno zapalovat nebo kouřit.

Nejdůležitější charakteristikou, která určuje jak průměr, tak materiál potrubí, je hodnota tlaku.

Pro tento faktor se používá následující klasifikace:

• plynovod I. stupně s pracovním tlakem plynné látky do 0,713 MPa pro zemní plyn a do 1,7 MPa pro směs. Potrubí slouží k obsluze tepelných elektráren, parních a turbínových mechanismů;
• plynovodní kanál kategorie 2 s pracovním tlakem do 0,607 MPa. Používá se při výstavbě dálnic různého významu, včetně městských;
• plynovod určený pro středotlak v rozmezí 5 kPa až 0,3 MPa. Instaluje se při obsluze objektů – obytné budovy;
• nízkotlaký plynovod – hodnota nepřesahuje 5 kPa. Komunikace jsou instalovány uvnitř obytných a kancelářských budov.

Železná plynová trubka

Označení nízkotlakého plynového potrubí je velmi jednoduché – G1. V továrnách jsou vyráběny podle norem GOST 21.609-83. Na fotografii je ukázka produktu.

Čtěte také: Druhy plynu pro domácnost: co je to plyn pro domácnost a jaký plyn přichází do našich bytů

Výpočet spotřeby zkapalněného plynu

Výpočet plynu pomocí propanu nebo butanu má své vlastní charakteristiky, ale nepředstavuje žádné zvláštní potíže. Důležitá je hustota hořlavé látky, která se mění s nárůstem nebo poklesem teploty a závisí na složení plynné směsi. Pouze hmotnost zkapalněného paliva zůstává konstantní.

Množství spotřebovaného plynu se v zimě a v létě liší, takže pro určení spotřeby zkapalněného plynu na 1 kW tepla nemá smysl používat jednotky m³, které se nemění se změnou ročních období.

Výpočet na 1 kW tepla

Množství se počítá pro vytápění domu a ohřev vody v systému. Pokud se jídlo vaří na plynu, je třeba to vzít v úvahu dodatečně.

Použitý vzorec je Q = (169.95 / 12.88) · F, kde:

• Q – hmotnost paliva;
• 169,95 — roční množství kW na vytápění 1 m² domu;
• 12,88 – výhřevnost propanu;
• F — čtverec struktury.

Výsledná hodnota se vynásobí náklady na 1 kg zkapalněné směsi pro výpočet nákladů na nákup požadovaného množství. Cena je obvykle uvedena za 1 kg, nikoli za 1 m³, což je třeba vzít v úvahu.

Materiál pro plynovod

Je zřejmé, že výrobek, který pracuje pod vysokým tlakem, vyžaduje mnohem odolnější a spolehlivější materiál, zatímco pro domácí systémy stačí obvyklé plastové plynové potrubí. Všechno však není tak jednoduché: důležité jsou provozní podmínky na místě, trasa a samozřejmě tlaková výše.

Plastové plynové potrubí

Tradičním materiálem pro nízkotlaké plynovody je ocel. Dnes však GOST umožňuje použití polyethylenu pro takové výrobky.

Polyetylenové plynové potrubí má mnoho výhod:

• celkem slušná životnost – cca 50 let;
• velká lehkost, která usnadňuje instalaci;
• vysoká průchodnost – vnitřní povrch HDPE produktu zůstává hladký, což znamená, že se zde nehromadí nečistoty a nezmenšuje pracovní průměr;
• polymer není náchylný k žádnému typu koroze;
• polyetylenové plynovod nevyžaduje zvláštní údržbu a nevyžaduje tepelnou izolaci;
• se vyznačují dostupnou cenou.

Označení HDPE plynovodu je doplněno žlutou linkou podél celého potrubí. Dále se uvádí tloušťka stěny: PE-80 pro tlak 4–6 atm, PE-100 pro tlak 3–12 atm.

Montáž plastového plynového potrubí

Ocel se určitě používá pro vysokotlaké systémy, protože plasty takové testy nevydrží.

Vysokotlaká železná trubka

U nízkotlakých plynovodů se však používají kvůli následujícím výhodám:

• extrémně vysoká pevnost, umožňující volnou instalaci nad zemí i pod zemí;
• Na plynovod je použita pouze antikorozní ocel, takže nehrozí prorezivění. Označení takové slitiny je jasně žlutá barva;
• velmi dlouhá životnost;
• spolehlivost a udržovatelnost.

U výrobků z HDPE i oceli zůstávají základní pravidla instalace stejná: dodržování bezpečnostní zóny, přístup do jakékoli oblasti atd.

Snížení spotřeby plynu

Úspora plynu přímo souvisí se snížením tepelných ztrát. Ohraničující konstrukce, jako jsou stěny, stropy a podlahy v domě, musí být chráněny před účinky studeného vzduchu nebo půdy. Automatická regulace provozu topného zařízení slouží k efektivní interakci mezi vnějším klimatem a intenzitou provozu plynového kotle.

Izolace stěn, střech, stropů

Spotřebu plynu lze snížit zateplením stěn

Vnější tepelně ochranná vrstva vytváří bariéru pro chlazení povrchů, aby se spotřebovalo co nejmenší množství paliva.

Statistiky ukazují, že část ohřátého vzduchu uniká konstrukcemi:

• střecha – 35 – 45 %;
• nezateplené okenní otvory – 10 – 30 %;
• tenké stěny – 25 – 45 %;
• vstupní dveře – 5 – 15%.

Podlahy jsou chráněny materiálem, který má dle normy přijatelnou propustnost vlhkosti, neboť za vlhka dochází ke ztrátě tepelně izolačních vlastností. Je lepší izolovat stěny zvenčí a strop je izolován ze strany podkroví.

výměna oken

Plastová okna propouštějí v zimě méně tepla

Čtěte také: Potrubí VGP: dekódování, popis, výhody a rozsah použití

Moderní kovoplastové rámy s okny s dvojitým a trojsklem neumožňují proudění vzduchu a zabraňují průvanu. To vede ke snížení ztrát prasklinami, které byly přítomny ve starých dřevěných rámech. Pro větrání jsou křídla opatřena sklopnými a otočnými mechanismy, které usnadňují hospodárné využití vnitřního tepla.

Sklo ve strukturách je pokryto speciální energeticky úspornou fólií, která propouští ultrafialové a infračervené paprsky, ale zabraňuje jejich pronikání zpět. Sklo je vybaveno sítí prvků, které ohřívají plochu pro tání sněhu a ledu. Stávající rámové konstrukce jsou z vnější strany dodatečně izolovány polyetylenovou fólií nebo jsou použity silné závěsy.

Další způsoby

Výhodné je použití moderních kondenzačních kotlů na plynné palivo a instalace automatizovaného koordinačního systému. Všechny radiátory jsou vybaveny termohlavicemi a na potrubí jednotky je namontována hydraulická šipka, která šetří 15–20 % tepla.

Topný systém je vybaven detektory a regulátory teploty, které regulují výkon kotle v závislosti na venkovním klimatu. Pokud je venku teplé počasí, je efektivnější a ekonomičtější přejít na vytápění klimatizací.