Rozprowadzenie rur wodociągowych w mieszkaniu: popularne schematy i warianty realizacji

Woda jest kluczowym elementem podtrzymywania życia każdego domu. A prawidłowe rozprowadzenie rur wodociągowych w mieszkaniu pozwala zapewnić nieprzerwane dostarczanie wody do wszystkich punktów poboru – armatury i urządzeń.

Projektowanie systemu opiera się na obliczeniach hydraulicznych, określeniu prawdopodobnych strat ciśnienia i doborze średnicy rur. Niebagatelne znaczenie odgrywa również sam schemat rozprowadzenia – kolektorowy lub szeregowy. Przyznajcie Państwo, na pierwszy rzut oka wszystko wydaje się skomplikowane i zagmatwane. Jednak tak nie jest.

Pomożemy Państwu zrozumieć niuanse urządzania wewnętrznej sieci wodociągowej, przedstawimy zasady i schematy rozmieszczenia magistrali. Po przestudiowaniu materiału poradzą sobie Państwo samodzielnie z projektowaniem i rozprowadzeniem rur wodociągowych.

Projektowanie wodociągu w mieszkaniu

Przygotowanie prawidłowego projektu rozprowadzenia wodociągu pozwoli uniknąć problemów zarówno na etapie montażu rur, jak i później, podczas korzystania z urządzeń pobierających wodę.

Należy dokładnie określić wykaz armatury sanitarnej i stacjonarnych urządzeń domowych pobierających wodę, których instalacja zostanie przeprowadzona w mieszkaniu. Następnie narysować plan mieszkania w skali, zaznaczyć na nim położenie urządzeń wymagających podłączenia do wodociągu.

Pozostaje określić schemat rozprowadzenia rurociągu, uwzględniający w planie wszystkie stacjonarne urządzenia pobierające wodę. Oprócz odbiorców wody na schemacie zaznacza się urządzenia będące częścią systemu wodociągowego (liczniki wody, pompy itp.), długość odcinków rurociągu oraz średnice rur.

Komunikację wodociągową praktyczniej prowadzić po ścianach – w bruzdach lub po wierzchu. W razie potrzeby można obudować powierzchniową magistralę obudową z plastiku, płyt gipsowo-kartonowych (+)

W idealnym przypadku schemat powinien uwzględniać położenie i charakterystyki (rozmiar, typ) przejściówek, złączek, muf itp. Jednak jest to wykonalne tylko dla hydraulika. Łatwiej przygotować projekt bez tych „szczegółów”, pójść z nim do sklepu hydraulicznego i pokazać projekt sprzedawcy. On pomoże dobrać niezbędne „drobne” elementy.

Zanim jednak Państwo udadzą się po rury i złączki, należy przeprowadzić obliczenia hydrauliczne projektu systemu zaopatrzenia w wodę. Pozwoli to upewnić się, że w projektowanym systemie dystrybucji wody nie wystąpi znaczny spadek ciśnienia oraz że system będzie w stanie dostarczać wodę do wszystkich punktów poboru przy jednoczesnym ich użytkowaniu.

Obliczenia hydrauliczne wodociągu mieszkania

Obliczenia hydrauliczne instalacji wodociągowej obejmują wyznaczenie trzech parametrów:

• przepływ wody w poszczególnych odcinkach rurociągu;
• prędkość przepływu wody w rurociągu;
• średnicę rur, przy której spadek ciśnienia będzie akceptowalny.

Jeśli, uwzględniając straty na przepływie w rurociągu, ciśnienie okaże się niższe od normy, konieczne będzie zamontowanie pompy wspomagającej na dopływie wody.

Instalacje wodociągowe zbudowane na trójnikach są łatwiejsze w montażu i można je ukryć przed wzrokiem. Jednakże dla ostatniego punktu poboru może zabraknąć ciśnienia (+)

Normatywny przepływ wody dla danego urządzenia sanitarnego można ustalić na podstawie jego karty technicznej lub, w formie uogólnionej, zgodnie z SP 30.13330.2012 (załącznik A1).

Informacje dotyczące normatywnego przepływu z wymienionego załącznika, mające zastosowanie do domowej armatury sanitarnej, podano w tabeli na ilustracji.

Im więcej urządzeń jest podłączonych do sieci wodociągowej i im częściej są one używane jednocześnie, tym
większe jest ryzyko niewystarczającego ciśnienia. Dotyczy to szczególnie rurociągów szeregowych (+)

Ponieważ urządzenia sanitarne w mieszkaniu znajdują się w obrębie jednej sieci wodociągowej i zakłada się ich jednoczesne użytkowanie, przepływy dla nich sumuje się.

Na przykład w skład sieci wodociągowej w mieszkaniu wchodzą umywalka, prysznic i sedes, których jednoczesne użytkowanie jest w pełni możliwe. Sumujemy największe przepływy sekundowe dwóch pierwszych urządzeń: 0,15+0,2=0,35 l/s.

W przypadku sedesu w tabeli podano maksymalny przepływ wody na sekundę dla spłukiwania, a nie napełniania zbiornika. Dlatego należy przeliczyć na sekundy średni godzinowy przepływ dla tego urządzenia sanitarnego: 4:3600=0,0011 l/s. Całkowity przepływ sekundowy dla trzech urządzeń wyniesie: 0,35+0,0011=0,3511 l/s.

Obliczanie średnicy rur wodociągowych

Przekrój rury wodociągowej, a dokładniej pole przekroju poprzecznego, określa się wzorem:

S=π·r²,

gdzie:

• S – pole przekroju poprzecznego rury, m²;
• π – liczba «pi» z wystarczającą dokładnością 3,14;
• r – promień wewnętrznego przekroju, m.

Zazwyczaj w przypadku rur stalowych wartość promienia jest równa połowie ich średnicy nominalnej (DN). W rurach z tworzyw sztucznych nominalna średnica zewnętrzna i wewnętrzna zwykle różnią się o jeden krok. Na przykład, w rurze polipropylenowej o średnicy 40 mm, średnica wewnętrzna wynosi około 32 mm.

Nie da się obliczyć niezbędnych parametrów przepustowości wodociągu, używając tylko wzoru na pole przekroju rur.

Należy zastosować jeszcze jeden wzór:

Q=V·S,

gdzie:

• Q – przepływ wody, m³;
• V – prędkość przepływu wody, m/s;
• S – pole przekroju rury, m².

Normy dla wewnętrznych instalacji wodociągowych ograniczają zakres prędkości wody do 0,7-1,5 m/s. Jeśli woda będzie płynąć z większą prędkością, rury wodociągowe będą dość głośno hałasować. Określmy wewnętrzny przekrój przewodu, biorąc pod uwagę maksymalną dopuszczalną prędkość wody.

Im wyższa prędkość cieczy w rurach wodociągowych, tym większy opór jej przepływu. Ponadto,
przy spadku ciśnienia w przewodzie 16 mm z powodu niewystarczającego przekroju, pompa wspomagająca nie pomoże (+)

Najpierw przeliczmy obliczone wcześniej zużycie wody dla umywalki, toalety i prysznica na metry sześcienne na sekundę: 0,3511·0,001 = 0,0003511 m³/s.

Teraz można obliczyć minimalne pole przekroju przewodu, stosując drugi wzór i przyjmując maksymalną dopuszczalną prędkość wody: S=0,0003511:1,5=0,000234 m².

Wyznaczmy promień wewnętrznego przekroju wodociągu według pierwszego wzoru: r²=0,000234:3,14=0,00007452. Obliczamy pierwiastek z otrzymanej wartości i otrzymujemy: r=0,00863 m. Odpowiednio w milimetrach promień wewnętrznego przekroju wynosi 8,63 mm.

Mnożąc otrzymaną wartość promienia przez dwa, znajdujemy wymaganą średnicę rury wodociągowej: 8,63·2=17,26 mm. Czyli optymalna średnica nominalna (DN) przewodu wynosi 20 mm (zaokrąglenie w górę).

Obliczanie strat ciśnienia wodociągowego

Wzór na określenie straty ciśnienia na przewodzie o określonej długości jest następujący:

H=iL·(1+K),

gdzie:

• H – wielkość straty ciśnienia, m;
• i – spadek hydrauliczny rur instalacji wodociągowej mieszkania;
• L – długość rur wodociągowych, m;
• K – współczynnik związany z przeznaczeniem sieci wodociągowej.

Dla przewodów wodociągowych przeznaczonych do zaopatrzenia w wodę gospodarczą i pitną współczynnik K wynosi 0,3.

Ogólnie rzecz biorąc, największą trudność w tym wzorze sprawia mało zrozumiały parametr „spadek hydrauliczny”. Oznacza on opór, jaki rura stawia przepływającej wodzie.

Parametry wpływające na spadek hydrauliczny:

1. Prędkość przepływu wody. Im większa prędkość, tym wyższy opór hydrauliczny przewodu.
2. Średnica rury przewodzącej wodę. Im jest mniejsza, tym wyższa jest wartość oporu hydraulicznego.
3. Stopień gładkości wewnętrznych ścian rury. Ta cecha zależy od materiału wykonania rurociągu (rura z HDPE jest gładsza niż ze stali) oraz czasu jego eksploatacji (osady wapienne, rdza).

Najwygodniejszym sposobem obliczenia spadku hydraulicznego jest tabela F.A. Szewelewa. Korzystając z niej, można stosunkowo szybko określić spadek hydrauliczny z uwzględnieniem średnicy, materiału rurociągu i prędkości wody.

Jeśli liczba urządzeń pobierających wodę przekracza 7 sztuk, a długość instalacji wodociągowej wynosi ponad 25 m,
konieczne będzie albo zbudowanie magistrali na grzebieniu kolektorowym, albo zastosowanie rury 20 mm (+)

Jednak dane z tabeli Szewelewa są nieco przestarzałe – nowoczesna armatura sanitarna pracuje przy wyższym ciśnieniu nadciśnieniowym niż urządzenia sanitarne z poprzedniego wieku. Obecnie normalne nadciśnienie w wodociągu mieszkaniowym powinno wynosić co najmniej 0,3 kgf/m.

Wykonajmy jako przykład straty ciśnienia w systemie wodociągowym wykonanym z plastikowej rury o średnicy 20 mm, o całkowitej długości 23 m i maksymalnej prędkości przepływu wody 1,5 m/s.

Wartość spadku hydraulicznego dla rurociągu o podanych parametrach wyniesie 232,7, przy założeniu jego długości 1000 m (1000i). Aby znaleźć wartość i, używaną we wzorze na obliczenie spadku ciśnienia, należy podzielić przez 1000, tj. 232,7:1000=0,2327.

Uwzględniając wartość współczynnika 0,3 (wodociąg przeznaczenia gospodarczo-pitnego), obliczymy wzór: H=0,2327·23·(1+0,3)=6,95 m.

Tzn. nadciśnienie na ostatnim (końcowym) urządzeniu sanitarnym wynoszące 0,5 atmosfery zostanie osiągnięte, jeśli w sieci wodociągu mieszkaniowego utrzymywane jest ciśnienie równe 0,5+0,695=1,195 kgf/cm².

Ponieważ w rurociągu magistralnym ciśnienie zwykle nie jest niższe niż 2,5 atmosfery, warunek działania wodociągu rozpatrywanego w przykładzie jest w pełni spełniony.

Schematy rozprowadzenia wodociągu

Wybór optymalnego schematu podłączenia urządzeń sanitarnych pobierających wodę zależy od liczby odbiorców, etapu remontu, w jakim znajduje się mieszkanie, oraz możliwości finansowych jego właściciela.

Obecnie najczęściej stosowane są dwie metody dystrybucji zaopatrzenia w wodę do odbiorców wewnątrz mieszkania:

1. Sekwencyjna. Z pionów doprowadzających wodę wyprowadza się pojedynczy rurociąg magistralny, który kolejno zasila urządzenia sanitarne i sprzęt gospodarstwa domowego.
2. Kolektorowa. Przez rozdzielacz wody, zwany „grzebieniem", ciecz trafia do odbiorców w mieszkaniu za pomocą oddzielnych rur.

Często w systemach wodociągów mieszkaniowych oba typy rozprowadzenia są łączone – bywa to wygodne i opłacalne. Przyjrzyjmy się tym schematom bardziej szczegółowo.

Szeregowe rozprowadzenie wodociągu

Planując budowę wodociągu mieszkaniowego na trójnikach (szeregowego), ważne jest, aby nie pomylić się ze średnicą rur. Prawidłowy dobór przekroju magistrali umożliwi m.in. obliczenie strat ciśnienia wody.

Sekcje rurociągu łączące armaturę sanitarną z magistralą zasilającą są z nią łączone za pomocą trójników lub wodnych rozetek (+)

Ten sposób budowy wodociągu w mieszkaniach był szeroko stosowany w radzieckiej przeszłości z następujących powodów – mała powierzchnia mieszkania, prostota i taniość wykonania prac.

Wady magistrali szeregowej wyrażają się w znacznym obniżeniu ciśnienia wody na ostatnim urządzeniu sanitarnym podłączonym do niej. W systemach CWU woda znacznie stygnie, trzeba ją spuszczać i czekać, aż płyn o wymaganej temperaturze dotrze rurą do odbiorcy.

Jednak przy niewielkiej długości systemu wodociągowego wybór trójnikowego schematu zasilania uzasadnia jego względna taniość.

Kolektorowe zaopatrzenie w wodę mieszkania

Od rurociągu szeregowego magistralę kolektorową odróżnia dopuszczalność stosowania rur o mniejszym przekroju bez utraty ciśnienia. Pompa wspomagająca w wodociągu na grzebieniu nie jest potrzebna.

Zasada rozprowadzenia kolektorowego przypomina system ogrzewania «podłogówka» — strumienie wody są rozprowadzane po kilku odnogach rurociągowych o niewielkiej długości (+)

Dla mieszkań o dużej powierzchni takie wachlarzowe rozprowadzenie wody jest idealne.

Przede wszystkim ilości zaopatrzenia w wodę w każdym oddzielnym rurociągu umożliwiają dokładną regulację. Specjalne mechanizmy na kolektorowym «grzebieniu» są ustawiane na dostarczanie wymaganej objętości cieczy.

Jest to szczególnie wygodne przy zarządzaniu CWU – w każdej chwili można zmniejszyć dopływ ciepłej wody do określonego punktu poboru. Jednak kolektorowe schematy wodociągowe mają złożoną architekturę i wymagają większej ilości rur do budowy.

Rury do wodociągu mieszkaniowego

To właśnie materiał rur wodociągowych określa możliwe sposoby ich montażu. W gospodarstwie domowym stosuje się rury czterech podstawowych rodzajów: stalowe, miedziane, metaloplastikowe oraz giętkie rury, zwane przyłączami sanitarnymi.

Rury stalowe są najbardziej wytrzymałe, a zatem niezawodne. Dlatego w mieszkaniach cała instalacja związana z pionami wodociągowymi jest wykonywana tylko ze stali. Największą odpornością na rdzewienie charakteryzują się ocynkowane rury stalowe.

Miedziana instalacja rurowa jest bardziej niezawodna niż stalowa lub plastikowa. Ale tylko pod warunkiem profesjonalnego
wykonania. Lutowanie odcinków miedzianych instalacji – zadanie nie dla amatora.

Montaż systemu wodociągowego odbywa się za pomocą połączeń spawanych i mufowych, a także z użyciem złączek zaciskowych do rur stalowych. W przypadku rur ocynkowanych spawanie nie ma zastosowania, ponieważ zniszczyłoby warstwę ochronną.

Wysoką niezawodnością i trwałością charakteryzują się rury miedziane, ale są one najdroższe. Rury miedziane mają wysoką przewodność cieplną, izolacja termiczna jest dla nich obowiązkowa. Łączenie rur miedzianych odbywa się przez lutowanie kapilarne oraz za pomocą złączek – gwintowanych i zaciskowych.

Mimo całej wygody rur plastikowych jako instalacji wodociągowej, mają one ograniczenia eksploatacyjne – praca z wodą o temperaturze poniżej 95°C i ciśnieniu nie wyższym niż 10 atmosfer. Montaż odcinków PCV przy budowie sieci wodociągowej odbywa się z użyciem specjalnych złączek.

Najbardziej rozpowszechnione są rury metalowo-plastikowe. Dobrze nadają się do wewnętrznych instalacji w pomieszczeniach mieszkania. Główną wadą metalowo-plastikowych rur wodociągowych jest słaba odporność na uszkodzenia mechaniczne. Takie rury montuje się tylko z ukryciem w ścianach, nie można ich prowadzić otwarcie.

Wąż elastycznego przyłącza sanitarnego jest zamknięty w metalowym oplocie. Dzięki oplocie jest w stanie utrzymać wysokie ciśnienie, jednak jest podatny na uszkodzenia zewnętrzne.

Ten typ przyłącza stosuje się w obrębie jednego pomieszczenia, na przykład do podłączenia do źródła wody umywalki, zmywarki lub pralki, podgrzewacza wody.

Połączenia rur metalowych sgonami

Mocowanie odcinków rur w ten sposób odbywa się na połączenie gwintowane. Łączone sekcje rur muszą mieć gwint wewnętrzny (jeden segment) i gwint wewnętrzny (drugi segment). Średnice gwintów podaje się w calach. Wykonuje się gwinty o średnicach 1/2, 3/4, jeden cal, półtora, dwa cale itd.

Montaż instalacji wodociągowej bez specjalnych kluczy będzie szczególnie trudny. Z pozoru prosty klucz gazowy
pozwoli dokręcić nakrętkę i przytrzymać rurę, a przy tym wykonywać te prace jedną ręką.

Rozróżnia się gwint rurowy i mocujący. Pierwszy jest nacinany na rurach, drugi na mufach i innych elementach mocujących (kształtkach).

Do połączenia dwóch sztywno zamocowanych odcinków rurociągu stosuje się połączenia rozłączne – złączki. Na jednym segmencie rury wykonuje się długi gwint – wystarczający do całkowitego nakręcenia złączki i doprowadzenia do drugiego segmentu z naciętym krótkim gwintem.

Pozostaje odkręcić złączkę z długiego gwintu pierwszej rury i nakręcić ją na krótki gwint drugiej rury, łączonej z pierwszą.

Kolejność montażu złączki jest następująca:

1. Do uszczelnienia krótkiego gwintu nawija się lniane owinięcie, pokrywa się farbą olejną (na przykład minią). Można wykonać owinięcie plastikową taśmą PTFE.
2. Na odcinek rury z długim gwintem nakręca się przeciwnakrętkę. Jest ona niezbędna do zamocowania złączki.
3. Złączkę nakręca się na długi gwint aż do przeciwnakrętki.
4. Po złączeniu łączonych rur, nakręcamy złączkę na odcinek z krótkim gwintem. Pozostaje uszczelnić pasemkiem lnu odcinek długiego gwintu między przeciwnakrętką a złączką, przykręcić przeciwnakrętkę do złączki tak, aby uszczelniacz znalazł się w fazie przeciwnakrętki.

Do formowania złączki wygodnie jest użyć specjalnych kluczy do rur – systemu Wolewacza i dwuręcznego.

Kompleks kolektora wodociągowego lepiej montować w całości z elementów metalowych. Wtedy
węzeł rozdzielczy będzie najbardziej niezawodny, a jego segmenty na pewno nie osłabną.

Oprócz złączek, rury metalowe można łączyć za pomocą złączek zaciskowych przeznaczonych do rur miedzianych lub stalowych. Złączki zaciskowe wyglądają podobnie do zwykłych złączek, ale mają dodatkowe wyposażenie – pierścienie uszczelniające. Te ostatnie stosuje się do zaciskania rur (potrzebne są specjalne szczypce) łączonych za pomocą łączników zaciskowych.

Najbardziej wytrzymałe są połączenia spawane, jednak wykonanie ich jakościowo może tylko specjalista. Przypominamy, że rur ocynkowanych nie można spawać, ponieważ warstwa cynku może zejść.

Kapilarne lutowanie, stosowane przy budowie łączników na miedzianej instalacji wodociągowej, wykonuje się palnikiem rozwijającym temperaturę 150^oC. Lut topi się w szczelinie 0,4 mm (nie więcej!) między złączką a rurą, trwale łącząc segmenty instalacji. Należy zauważyć, że takie lutowanie może być wykonane tylko przez profesjonalistę, niespecjalista nie jest w stanie tego zrobić.

Sposoby łączenia rur miedzianych przedstawi następujący zestaw zdjęć:

Niuanse montażu rur metalowo-plastikowych

Montaż wykonuje się specjalistycznym narzędziem: nożycami do rur, kalibratorem, trzpieniami do gięcia rur (wewnętrznymi i zewnętrznymi), narzędziem zaciskowym oraz kluczami płaskimi.

Łączenie rur metaloplastikowych zazwyczaj wykonuje się za pomocą złączek kompresyjnych lub zaciskowych. Zasada montażu złączek kompresyjnych jest dość prosta, opiera się na połączeniu gwintowanym. Montaż z użyciem złączek zaciskowych jest bardziej skomplikowany, omówimy go szczegółowo.

Niezawodność montażu instalacji wodociągowej z rur plastikowych w dużej mierze zależy od złączek, jakości ich wykonania i montażu na instalacjach. Wybieranie złączek wyłącznie na podstawie ceny jest błędem (+)

W skład konstrukcji złączek zaciskowych stosowanych przy montażu instalacji metaloplastikowych wchodzi wewnętrzna końcówka oraz tuleja zaciskowa. W środku złączki zaciskowej znajduje się pierścień z tworzywa izolacyjnego.

Przed rozpoczęciem montażu przeprowadza się przycięcie rury, przy czym miejsce cięcia przybiera owalny kształt. Aby przywrócić końcówce rury metaloplastikowej okrągły kształt, stosuje się specjalne narzędzie – kalibrator.

Zewnętrznie przypomina wielopoziomową piramidkę dziecięcą, ale pierścienie są nieruchome. Aby wyrównać przycięty koniec rury do określonego promienia, kalibrator wkręca się do jej wnętrza za pomocą uchwytu.

Aby zamontować złączkę kompresyjną, należy kolejno założyć na rurę nakrętkę z pierścieniem rozdzielczym, ostrożnie wsunąć końcówkę do rury aż do oporu, a następnie dokręcić nakrętkę.

Aby wykonać połączenie złączką zaciskową, na rurę zakłada się pierścień zaciskowy, następnie wkłada się końcówkę i za pomocą szczypiec zaciskowych wykonuje się zaciskanie tulei.

Mocowanie rury metaloplastikowej do powierzchni odbywa się za pomocą specjalnych klipsów, wcześniej zamocowanych na podłodze lub ścianach.

Ponieważ rury metaloplastikowe dobrze się giętą, ich cięcie z montażem złączki w strefie zgięcia nie jest potrzebne. Do nadania takiej rurze kształtu giętego stosuje się wewnętrzne lub zewnętrzne elastyczne trzpienie.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Montaż wodociągu z rur metaloplastikowych w wykonaniu mistrza hydraulika:

Praktyczna instrukcja wideo dotycząca montażu złączek do rur metaloplastikowych, montażu łączników i odcinków pośrednich wodociągu:

Poradnik wideo dotyczący lutowania kapilarnego rur miedzianych dla magistrali wodociągowej:

Zasady wyboru rur polipropylenowych do wodociągu:

Zbudowanie działającego systemu wodociągowego w mieszkaniu jest niemożliwe bez dbałości o szczegóły na każdym etapie – projektowaniu, wykonaniu obliczeń hydraulicznych lub montażu wybranego schematu rozprowadzenia. Niemniej jednak, polegać na standardowych rozwiązaniach czy zbudować efektywny wodociąg na lata – to należy do Pana/Pani decyzji.

Podziel się Pan/Pani z czytelnikami osobistym doświadczeniem w organizacji rozprowadzenia rur wodociągowych. Proszę zostawiać komentarze do artykułu, zadawać interesujące Pana/Pani pytania i uczestniczyć w dyskusjach na temat materiału. Blok do informacji zwrotnej znajduje się poniżej.