ISSO-publicatie 18 by Stichting ISSO

publicatie

Drukverliesberekening

k e nnisins t i t u u t v o o r d e ins t a l l a t i e s e c t o r

Leidingnetberekening

ISSO

Kennisinstituut voor de Installatiesector

Kruisplein 25 3014 DB Rotterdam Postbus 577 3000 AN Rotterdam Tel. 010-2065969 Fax 010-2130384 E-mail: isso@isso.nl

ISSO houdt zich bezig met het identificeren van kennisvragen binnen de installatiesector, het ontsluiten en toegankelijk maken van deze kennis in de vorm van praktische ISSO-publicaties en het bevorderen van het gebruiken van ISSO-publicaties als normstellende richtlijnen.

De in ISSO deelnemende organisaties zijn: NLingenieurs: Organisatie van advies- en ingenieursbureaus PIT: Stichting Promotie Installatietechniek TVVL: Nederlandse Technische Vereniging voor Installaties in Gebouwen UNETO-VNI: Ondernemersorganisatie voor de installatiebranche en de technische detailhandel De werkzaamheden worden begeleid door de Raad van Begeleiding, welke ten tijde van het tot stand komen van deze publicatie als volgt was samengesteld: De heer ir. E.J. Wagenaar De heer ir. R.D. van Bergen De heer ir. W. Plokker De heer ing. W.F.G. Hooijkaas De heer prof. ir. W. Zeiler De heer T. Klinkenberg Mevrouw dr.ir. P.M. Bluyssen De heer ir. P.A.L. Stoelinga De heer ir. T.M.E. Zaal De heer ir. W.G. Ram De heer ir. J. Schonewille De heer H.M.A. Janssen Groesbeek De heer ing. R. Steine De heer ing. H. Besselink De heer ir. P.H.H. Leijendeckers prof.em. De heer W.J.H. Scheffer De heer ing. A.A.L. Traversari MBA De realisatie van de ISSO-publicatie 18 werd verzorgd door de ISSO-kontaktgroep, die als volgt was samengesteld: De heer ir. G.K. Krijger Bink Software B.V. De heer ir. K. Bedeke (rapporteur) Grontmij Nederland B.V. De heer ing T.J.M. van Giezen Carrier Nederland B.V. De heer J. Ouwendijk Comap Benelux N.V. De heer ir. W. Plokker VABI Software B.V. De heer ir. A.M. van Weele (projectcoördinator) ISSO De heer ir. E.N. 't Hooft (rapporteur) Grontmij Nederland B.V. De heer F.A. Vos UNETO-VNI De heer drs. W. Ladiges OTIB De ontwikkeling van publicatie 18 is mede tot stand gekomen door financiële bijdragen van:

Opleidings- en ontwikkelingsfonds v o o r h e t Te c h n i s c h Installatiebedrijf

Stichting ISSO en degenen die aan de samenstelling van deze publicatie hebben medegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij zowel het verzamelen als bij het verwerken en opstellen van de in deze publicatie vervatte gegevens. Nochtans moet niet worden uitgesloten, dat deze publicatie onvolledig is of dat zij onjuistheden of onvolkomenheden bevat. Degene die van deze publicatie en de daarin vermelde gegevens gebruik maakt, aanvaardt dan ook daarvoor zelf het risico. Stichting ISSO en degenen die aan de samenstelling van deze publicatie hebben medegewerkt sluiten iedere aansprakelijkheid uit voor zowel schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van de publicatie als schade die zou kunnen ontstaan als gevolg van eventuele (druk-)fouten, onvolledigheden en onvolkomenheden van deze publicatie. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze publicatie mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van het bestuur van Stichting ISSO. Voorzover het maken van kopieën uit deze publicatie is toegestaan op grond van artikel 16h t/m 16m Auteurswet 1912 jo het Besluit van 27 november 2002, Stb 575, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan de Stichting Reprorecht (Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp). All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted in any form by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording or otherwise, without the written permission of the foundation ISSO. Op alle publicaties van Stichting ISSO zijn de Algemene Leveringsvoorwaarden van toepassing. Deze kunt u lezen op www.isso.nl of opvragen bij Stichting ISSO. Aanvullingen en eventuele errata zijn te raadplegen via onze website: www.isso.nl Eventuele opmerkingen en vragen kunnen doorgegeven worden aan ISSO Postbus 577, 3000 AN Rotterdam e-mail: isso@isso.nl © Stichting ISSO – Rotterdam, januari 2012

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening Drukverliesberekening

ISBN: 978-90-5044-226-8

INHOUDSOPGAVE Samenvatting

Summary

Begrippenlijst

Inleiding

1.1

Doelstelling en kader

1.2

Opzet publicatie

1.3

Ontwerpproces

1.4

Leeswijzer kwaliteitsniveau

1.5

Leeswijzer gebruik publicatie

Standaardisatie van leidingen

2.1

Algemeen

2.2

Standaardisatie van diameters

2.3

Leidingen uitgevoerd in naadloze stalen buis

2.4

Leidingen uitgevoerd in stalen draadbuis

2.5

Leidingen uitgevoerd in gelaste stalen precisiebuis

2.6

Leidingen uitgevoerd in naadloze koperen buis

2.7

Leidingen uitgevoerd in kunststof buis

2.7.1

PVC-leidingen

2.7.2

PE-leidingen

2.7.3

PP-leidingen

2.7.4

ABS-leidingen

2.7.5

GVK-buizen

Theoretische grondslagen

3.1

Vergelijking van Bernoulli

3.2

Stroming van niet ideale media

3.3

Drukverlies in rechte leidingen

3.4

Benaderingsformules voor het drukverlies in rechte leidingen

3.5

Nauwkeurigheid van de drukverliesberekening

3.6

Drukverlies door plaatselijke weerstanden

3.7

Totaal drukverlies van een leidingtak

3.8

3.9

ISSO-publicatie 18

Symbolenlijst

Pomp en pompeigenschappen

3.8.1

Opvoerdruk

3.8.2

Pompkarakteristiek

3.8.3

Cavitatie

3.8.4

Opgeloste gassen

3.8.5

NPSH

3.8.6

Toerenregeling

3.8.7

Selectie van een pomp

3.8.8

Ecodesign

Eigenschappen te transporteren vloeistoffen

3.9.1

Water

3.9.2

Water met antivriesmengsels

3.9.3

Thermische oliĂŤn

Leidingnetberekening

3.10

3.11 4

ISSO-publicatie 18

3.10.1 Aardgas

3.10.2 Lucht

3.10.3 Medische gassen

Eigenschappen van verzadigde stoom

Kwaliteit van het ontwerp

4.1

Algemeen

4.2

Ontwerpuitgangspunten

4.3

Keuze van het type leidingnet

4.3.1

EĂŠnpijpssystemen

4.3.2

Tweepijpssystemen

4.3.3

Bus-netwerk

4.3.4

Tichelmannsysteem

4.3.5

Systeem met verdeler/verzamelaar

4.3.6

Vertakt leidingnetwerk

4.3.7

Dubbeluitgevoerde systemen

4.3.8

Ringnetten

4.4

Akoestische aspecten

4.5

Afsluiters, (in)regelvoorzieningen

4.6

Werktekeningen

Ontwerpmethoden

5.1

Algemeen

5.2

Methode van constante snelheid

5.3

Methode van constante wrijving

5.4

Methode van geleidelijke snelheidsreductie

5.5

Plaats en aantal inregelvoorzieningen

5.6

Randvoorwaarden

Optimaal leidingontwerp

6.1

Algemeen

6.2

Optimaliseringsmethoden

6.3

Iteratieve optimalisatie

Drukverlies in hulpstukken

7.1

Algemeen

7.2

Bochten

7.3

Diameterovergangen

7.4

T-stukken

7.5

Eigenschappen te transporteren gassen

Insteek appendages en perskoppelingen

105

7.5.1

Verzamelend T-stuk

105

7.5.2

Splitsend T-stuk

108

7.5.3

Kniebocht

111

Drukverlies in appendages en apparaten

113

8.1

Afsluiters

113

8.2

(In-)Regelafsluiters

115

8.2.1

Inregelafsluiters voor volumestromen

119

8.2.2

Regelafsluiters voor vermogen

119

8.2.3

Regelafsluiters voor druk- of drukverschil

120

8.3

Radiatoren

120

8.4

Convectoren en luchtverhitters

120

Leidingnetberekening

MKK-structuur

121

9.1

Opzet MKK

121

9.1.1

Fases

121

9.1.2

Kwaliteitbeheeraspecten

122

9.1.3

Matrix

123

9.2

Overzicht ingevulde cellen

124

9.3

Celinhoud en specificatiebladen

124

9.4

Opbouw specificatiebladen

126

Specificatiebladen

129

Programmafase

129

I.0-1

Programma van Eisen

129

I.0-2

Randvoorwaarden

130

I.2-1

Uitwisseling informatie

132

I.3-1

Geluid van installaties

134

I.3-2

Energie

135

I.4-1

Overzicht middelen programmafase

136

I.8-1

Rapportage

137

I.8-2

Vraagspecificatieblad kwaliteitseisen

138

II.

Ontwerpfase

139

II.0-1

Algemeen

139

II.2-1

Uitwisseling informatie

141

II.3-1

Drukverliesberekening

142

II.3-2

Leidingontwerp

144

II.3-3

Afsluiters

145

II.3-4

Pompen

150

II.3-5

Leidingen

152

II.4-1

Overzicht middelen ontwerpfase

155

II.8-1

Rapportage

156

II.8-2

Vraagspecificatieblad kwaliteitsaspecten

157

II.8-3

Componenten

158

III.

Uitwerkingsfase

160

III.0-1

Algemeen

160

III.2-1

Uitwisseling informatie

161

III.3-1

Leidingen

162

III.3-2

Appendages

163

III.3-3

Inregelvoorzieningen

164

III.3-4

Pompen

165

III.4-1

Overzicht middelen uitwerkingsfase

166

III.8-1

Rapportage

167

III.8-2

Vraagspecificatieblad kwaliteitsaspecten

168

Bijlage A

Rekenvoorbeelden

169

Bijlage B

Eigenschappen van vloeistoffen

197

Bijlage C

Tabellen met fysische eigenschappen

201

Literatuurlijst

ISSO-publicatie 18

213

Leidingnetberekening

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

SAMENVATTING In de praktijk van het ontwerpen van leidingnetten bestaat behoefte aan een gestandaardiseerde drukverliesberekening. Deze betreft zowel de te hanteren berekeningsgrondslagen als de in rekening te brengen weerstandscoëfficiënten van hulpstukken. Deze publicatie geeft aan hoe op fysisch verantwoorde wijze de drukverliesberekening moet worden uitgevoerd. In verband met het gebruik van computers voor het uitvoeren van drukverliesberekeningen zijn de natuurkundige eigenschappen van diverse media en de weerstandscoëfficiënten van hulpstukken in formulevorm weergegeven. Voor handberekeningen zijn uitgewerkte tabellen opgenomen. Er is een tendens naar systemen met kleine temperatuurverschillen (bijv. LTV en HTK) waardoor grotere volumestromen rondgepompt moeten worden en een goede drukverliesberekening steeds belangrijker wordt. Aanwijzingen worden gegeven om het leidingontwerp binnen de gestelde randvoorwaarden van praktische en technische aard te optimaliseren, zodanig dat de som van de kosten voor afschrijving, onderhoud en energiegebruik een minimum bereikt. In deze publicatie wordt de drukverliesberekening van een leidingnet in detail uitgewerkt aan de hand van twee rekenvoorbeelden. Deze publicatie geeft alleen de drukverliesberekening. Andere aspecten van leidingnetberekeningen of hydraulische schakelingen worden in andere ISSO-publicaties behandeld. In onderstaande afbeelding is gegeven in welke publicatie de andere aspecten betreffende leidingnetten behandeld worden.

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

Betreft het tapwater?

nee

Betreft het aardgas?

nee

Gebruik ISSO-55 ja

nee

Systeem met warmtevraag? ja

Bepaal de koellast; bijv. met kleintje Koellast

Bepaal warmtevraag met ISSO-51,53 of 57

Ontwerp hydraulische schakeling met ISSO-44 of ISSO-46 (woningen)

Ontwerp hydraulische schakeling met ISSO-47

Drukverlies met ISSO-18

Drukverliesberekening met ISSO-18

Montage en ophanging met ISSO-76

Montage en ophanging volgens ISSO-76

nee Isolatie? ja Isolatie: dikte volgens ISSO-25 Montage volgens ISSO-64

Inregelvoorzieningen ISSO-65 of ISSO-56 (woningen)

Opleveren

Beheer en onderhoud: ISSO-104

Afb. Overzicht ISSO-publicaties met aspecten betreffende leidingnetten

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

SUMMARY There exists, because of a growing supply of computer programs, a growing need of uniformity of pressure loss calculations for fluid distribution in pipeline networks. The aim of this publication is standardization of calculation principles and loss coefficients of pipeline components. For the benefit of computer applications the physical properties of water and the values of loss coefficients are given in a mathematical form. For hand calculations the required tables are given. Apart from the calculation method and the pressure loss coefficients of pipeline components, recommendations are given for a optimal pipeline network design. With optimal pipeline network design is meant to minimize the annual total costs considering energy loss, caused by pressure loss and heat loss (insulation), and the other costs such as costs for pipes, insulation and installation costs. Because of the aim of this publication, to test computer programs, two standard calculation examples of a heating system with the required detailed information are given. With this information it is possible to test your own computer program for pipeline networks. This publication only deals with the pressure loss calculation. Other aspects of pipeline calculation as thermal isolation, bearing of pipelines etc. is given in other ISSO-publications and guidelines.

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

SYMBOLENLIJST a

factor i.v.m. drukverlies van plaatselijke weerstanden

[-]

lange as van een ellips

[m]

autoriteit

[-]

regressiecoëfficiënt

[-]

regressiecoëfficiënt

[-]

regressiecoëfficiënt

[-]

regressiecoëfficiënt

[-]

regressiecoëfficiënt

[-]

regressiecoëfficiënt

[-]

oppervlakte van de gevulde doorsnede

[m2]

inwendige oppervlakte van de dwarsdoorsnede van de leiding

[m2]

inwendige oppervlakte van de dwarsdoorsnede van de leiding in punt 1

[m2]

inwendige oppervlakte van de dwarsdoorsnede van de leiding in punt 2

[m2]

korte as van een ellips

[m]

soortelijke warmte

[kJ/(kg·K)]

soortelijke warmte bij constante druk

[kJ/(kg·K)]

Cradiator

radiatorconstante

[W/(m2·Kn)]

soortelijke warmte bij constant volume

[kJ/(kg·K)]

CRe

correctiefactor in verband met het kengetal van Reynolds

[-]

correctiefactor in verband met de wandruwheid

[-]

binnendiameter

[m]

Δd

afwijking in de binnendiameter

[m]

basisdiameter

[m]

binnendiameter ingaande zijde

[m]

binnendiameter uitgaande zijde

[m]

binnendiameter van aftakking

[m]

diameter van i-e buis in diameterreeks

[m]

hydraulische diameter

[m]

buitendiameter

[m]

nominale diameter

[m]

grondtal van de natuurlijke logaritme

[-]

versnelling van de zwaartekracht

[m/s2]

ΔHmin

minimaal benodigde opvoerhoogte van pomp

[m]

kengetal van de afsluiter

[m3/h]

kvo

kengetal van de afsluiter in gesloten toestand

[m3/h]

kvs

kengetal van de afsluiter in geheel geopende toestand

[m3/h]

kvi

in te stellen kv-waarde

[m3/h]

pompenergiekosten

[€/jaar]

Kis

isolatiekosten, inclusief montage

[€/jaar]

leidingkosten, inclusief montage

[€/jaar]

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

ruimtekosten in verband met het ruimtebeslag van de leidingen

[€/jaar]

kosten vanwege het dekken van warmte- of koudeverliezen

[€/jaar]

Ktotaal

totale jaarlijkse exploitatiekosten

[€/jaar]

Ktotaal optimaal totale jaarlijkse exploitatiekosten in het optimum

[€/jaar]

lengte van leiding of hulpstuk

[m]

Lmax

lengte van langste tak

[m]

Leq

equivalente lengte

[m]

LMTDontwerp

gemiddelde temperatuurverschil LMTD tussen de radiator en de ruimte

[K]

constante

[-]

toerental van de pomp

[omw./min.]

radiatorexponent (circa 1,25)

[-]

bevochtigde binnenomtrek

[m]

statische druk

[Pa]

statische druk in punt 1

[Pa]

statische druk in punt 2

[Pa]

totale druk

[Pa]

Δp

drukverlies

[Pa]

Δp0

totaal drukverlies

[Pa]

Δp1

geodetische opvoerdruk

[Pa]

Δp2

uitstroomverlies

[Pa]

Δp3

statisch reservoirdrukverschil

[Pa]

Δpi

in te stellen drukval

[Pa]

Δpij

drukverlies in de stroomrichting van punt i naar punt j

[Pa]

Δpopt

drukverlies in het optimum

[Pa]

Δppomp

beschikbare pompdruk

[Pa]

Δpr1

inregeldruk voor de desbetreffende radiatorsectie

[Pa]

Δpr2

inregeldruk voor de gemeenschappelijke sectie

[Pa]

Δpr3

inregeldruk voor de desbetreffende verdieping

[Pa]

Δps

drukval over volledig geopende voetafsluiter

[Pa]

Δpst

standaard drukverschil

[Pa]

Δpth

thermosifoneffect

[Pa]

constante

[-]

constante

[-]

constante

[-]

massastroom

[kg/s]

volumestroom

[m3/s]

thermisch vermogen

[kW]

Qontwerp

warmtefgifte onder ontwerpcondities

[W]

afrondingsstraal

[m]

rede van diameterreeks

[-]

verdampingswarmte

[kJ/kg]

rede van reeks Rn

[-]

R10

rede van reeks R10

[-]

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

buigstraal van bocht

[m]

wrijvingsweerstand per meter leiding

[Pa/m]

gasconstante

[J/(kg·K)]

Rmax

maximale wrijvingsweerstand per meter leiding

[Pa/m]

kengetal van Reynolds

[-]

wanddikte

[m]

SVO

Theoretische regelverhouding van een regelafsluiter zijnde kvs/kvo, gebaseerd op de grondkarakteristiek

[-]

gemiddelde stroomsnelheid

[m/s]

gemiddelde stroomsnelheid in punt 1

[m/s]

gemiddelde stroomsnelheid in punt 2

[m/s]

gemiddelde stroomsnelheid in punt 3

[m/s]

VOontwerp

verwarmd oppervlak berekend onder ontwerpomstandigheden

[m2]

vmax

maximale stroomsnelheid

[m/s]

Δqv

afwijking in de volumestroom

[m3/s]

constante

[-]

constante

[-]

constante

[-]

onrondheid van de leiding

[m]

Δx

afwijking in de onrondheid van de leiding

[m]

xantivries

massafractie antivriesmiddel

[-]

xwater

massafractie water

[-]

relatieve lichthoogte van de klep

[-]

volumefractie

[-]

yantivries

volumefractie van het antivriesmiddel

[-]

ywater

volumefractie van het water

[-]

hoogte boven gekozen referentieniveau

[m]

hoogte boven gekozen referentieniveau in punt 1

[m]

hoogte boven gekozen referentieniveau in punt 2

[m]

zth

hoogte van de vloeistofkolom die het thermosifoneffect veroorzaakt

[m]

hoek

[graden]

uitkoelverhouding

[-]

wandruwheid van de leiding

[m]

Δε

afwijking in de wandruwheid van de leiding

[m]

weerstandscoëfficiënt

[-]

ζo

ongecorrigeerde weerstandscoëfficiënt van bocht

[-]

ζo(45°)

ongecorrigeerde weerstandscoëfficiënt van 45°-bocht

[-]

ζo(90°)

ongecorrigeerde weerstandscoëfficiënt van 90°-bocht

[-]

ζo(180°)

ongecorrigeerde weerstandscoëfficiënt van 180°-bocht

[-]

ζ13

weerstandscoëfficiënt voor de stroming van punt 1 naar punt 3

[-]

ζ23

weerstandscoëfficiënt voor de stroming van punt 2 naar punt 3

[-]

ζ31

weerstandscoëfficiënt voor de stroming van punt 3 naar punt 1

[-]

ζ32

weerstandscoëfficiënt voor de stroming van punt 3 naar punt 2

[-]

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

ζij

weerstandscoëfficiënt voor de stroming van punt i naar punt j

[-]

ζN

weerstandscoëfficiënt, betrokken op nominale diameter

[-]

ζs

weerstandscoëfficiënt in verband met stootverliezen

[-]

ζw

weerstandscoëfficiënt in verband met wrijvingsverliezen

[-]

wrijvingsfactor

[-]

λ0

wrijvingsfactor bij hydraulisch gladde uitvoering

[-]

λ1

wrijvingsfactor, betrokken op ingaande zijde

[-]

λL

wrijvingsfactor bij laminaire stroming bij Re = 2300

[-]

λT

wrijvingsfactor bij turbulente stroming bij Re = 3500

[-]

λε

wrijvingsfactor bij desbetreffende wandruwheid

[-]

contractiefactor

[-]

soortelijke massa

[kg/m3]

Δρ

afwijking van de soortelijke massa

[kg/m3]

ρa

soortelijke massa in aanvoerleiding

[kg/m3]

ρr

soortelijke massa in retourleiding

[kg/m3]

ρst

standaard soortelijke massa

[kg/m3]

dynamische viscositeit

[Pa·s]

toelaatbare spanning

[N/m2]

temperatuur

[°C]

θin

ingaande watertemperatuur/aanvoerwatertemperatuur

[°C]

θin,ontwerp

ontwerp aanvoertemperatuur

[°C]

θuit

uitgaande watertemperatuur/retourtemeratuur

[°C]

θuit,ontwerp

ontwerp retourtemperatuur

[°C]

θreferentie

referentietemperatuur = ontwerpbinnentemperatuur

[°C]

Δθ

temperatuurverschil

[K]

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

BEGRIPPENLIJST Drukverlies Het bij de stroming van vloeistof of gas in leidingen, hulpstukken en componenten tussen 2 punten optredende verschil aan totale druk als som van de statische en dynamische druk (½·ρ·v2). Hoofdstroom De grootste volumestroom in één van de takken van een verzamelend of splitsend hulpstuk. Hulpstuk In het leidingsysteem opgenomen onderdeel dat de rechte leidingen en/of componenten onderling verbindt. Hydraulische diameter Diameter van een leiding met een ronde doorsnede die hetzelfde drukverlies heeft bij gelijke stroomsnelheid en wrijvingsfactor als de beschouwde leiding. Installatiegeluid Geluid afkomstig van de technische installaties in het gebouw. kv-waarde Het waterdebiet dat bij een drukval van 1 bar (100 kPa) door de afsluiter stroomt (temperatuur van 5 °C tot 30 °C). Programma van Eisen Document waarin behoeften, eisen en wensen en verwachtingen van een opdrachtgever en de gebruikers zijn verwoord. Het dient als communicatiemiddel tussen opdrachtgever, gebruikers en ontwerpende partijen, via een samenhangend geheel van activiteiten, gericht op het eenduidig en volledig verzamelen, bewerken, evalueren en overdragen van informatie op basis van uitgangspunten en voorwaarden. Wandruwheid De voor drukverliesberekeningen aan te houden karakteristieke ruwheidshoogte van de inwendige leidingwand. Weerstandscoëfficiënt De aan een hulpstuk toe te kennen dimensieloze factor waarmee het drukverlies van een hulpstuk wordt berekend. Wrijvingsfactor De aan rechte leidingen toe te kennen dimensieloze factor waarmee het drukverlies van rechte leidingen wordt berekend.

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

INLEIDING

Bij leidingnetten voor verwarmings- en koelinstallaties in de woningen utiliteitsbouw is het noodzakelijk een drukverliesberekening uit te voeren om de benodigde opvoerdruk van de circulatiepomp en de door inregelafsluiters weg te smoren drukken te bepalen. Ook uit het oogpunt van een doelmatig energiegebruik en de regelbaarheid van verwarmings- en koelsystemen is het belangrijk dat de in het leidingnet optredende volumestromen en drukverliezen zo goed mogelijk overeenstemmen met de door de ontwerper gewenste waarden. In het verleden werd het drukverlies als gevolg van wrijving in rechte leidingen veelal berekend met benaderingsformules; tegenwoordig wordt door het gebruik van computers de exacte methode gevolgd. Hierbij wordt gebruik gemaakt van wrijvingsfactoren berekend volgens de formule van Colebrook-White [13]. De door de hulpstukken veroorzaakte drukverliezen worden in rekening gebracht met behulp van weerstandscoëfficiënten. In de praktijk worden hiervoor meestal richtwaarden gebruikt, die aanzienlijk kunnen afwijken van de waarden die uit betrouwbare experimenten zijn gevonden. De groeiende behoefte aan een gestandaardiseerde methode voor de berekening van het drukverlies in leidingnetten, waaraan men in bestekken kan refereren, vormde de aanleiding tot het opstellen van deze publicatie. Daarnaast besteedt deze publicatie aandacht aan het ontwerpen en het naar kosten optimaliseren van leidingnetten met in achtneming van praktische en technische randvoorwaarden. Aan de hand van twee uitgewerkte voorbeelden van een leidingnet wordt de drukverliesberekening stap voor stap toegelicht. Deze publicatie is een herziene versie van de in 1988 uitgegeven gelijknamige publicatie. Het belangrijkste verschil met de oude publicatie is de aansluiting op Europese normen, het gebruik van andere media dan water en enige aanpassingen in het licht van de huidige inzichten en kennis. 1.1 DOELSTELLING EN KADER Het doel van deze publicatie is het verstrekken van de benodigde informatie aan installateurs en adviseurs bij het uitvoeren van een drukverliesberekening van leidingnetsystemen. Het gaat hierbij om alle soorten leidingnetten met als stromend medium, water, al dan niet met antivriesmiddelen en stoom. Naast water en oplossingen met water wordt ook ingegaan op diverse thermische oliën, perslucht, medische gassen en aardgas. Deze publicatie behandelt niet het bepalen van de wanddikte van leidingen, het aanbrengen van beveiligingen, het bepalen beugeling/ophanging, isolatiedikten, het ontwerpen van hydraulische schakelingen etc. Ook is deze publicatie bedoeld als lesmateriaal voor het vakonderwijs. Deze publicatie behandelt enerzijds de theorie van stromende media en optredende drukverliezen en geeft anderzijds een methode voor het ontwerpen van een optimaal leidingnetsysteem. Deze publicatie geeft geen richtlijnen voor het monteren, isoleren en opleveren van leidingnetten. Berekeningen aan drinkwaterinstallaties en sanitaire installaties vallen buiten het kader van deze publicatie (zie afbeelding 1.1). 1.2 OPZET PUBLICATIE Deze ISSO-publicatie bestaat uit twee delen: 1. Een beschrijvend deel; 2. Een set specificatiebladen volgens de MKK-structuur met kwaliteitseisen voor selectie, ontwerp, uitvoering en beheer. Bij verwijzingen in de tekst wordt dit weergegeven door SB XXX waarbij XXX het desbetreffende specificatiebladnummer is. Voor het structureren van de informatie is gebruik gemaakt van het Model Kwaliteitsbeheersing Klimaatinstallaties, de zogenaamde MKK-structuur. Het MKK (Model Kwaliteitsbeheersing Klimaatinstallaties) is een instrument voor het beheersen van het voortbrengingsproces van klimaatinstallaties en levert voor iedere fase van het proces de vereiste informatie aan partijen om een goed leidingnet te kunnen realiseren. In de MKK-structuur wordt het realisatieproces verdeeld in 5 fasen. I Programmafase In de programmafase worden de eisen, wensen en verwachtingen met betrekking tot het leidingsysteem geïnventariseerd en beperkende randvoorwaarden geformuleerd. Van de keuze voor verschillende leidingsystemen worden de consequenties op hoofdlijnen zichtbaar gemaakt. Aan het eind van de programmafase heeft de opdrachtgever/architect /installatiedeskundige voldoende informatie om een voorlopige systeemkeuze te kunnen maken.

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

II Ontwerpfase In de ontwerpfase worden op basis van de benodigde debieten eisen gesteld aan de regeling en wordt het leidingnetsysteem door de installatiedeskundige uitgewerkt. Er vindt terugkoppeling met de uitgangspunten uit de programmafase plaats. Aan het eind van de ontwerpfase wordt een definitieve systeemkeuze gemaakt. III Uitwerkingsfase (besteksfase) In de uitwerkingsfase wordt het systeemontwerp tot in detail uitgewerkt. IV Realisatiefase In de realisatiefase wordt de installatie aangelegd en opgeleverd. V Beheerfase In de beheerfase wordt de woning/het gebouw en/of de installatie in gebruik genomen. Onderhoudsvoorschriften en instructie van bewoners zijn aspecten die in de beheerfase van belang zijn. Meer informatie over de MKK-structuur kan worden gevonden in hoofdstuk 9. 1.3 ONTWERPPROCES Het ontwerpen van een leidingsysteem verloopt volgens een itererend en optimaliserend proces, waarbij steeds een terugkoppeling naar uitgangspunten en eisen wordt gemaakt. 1.4 LEESWIJZER KWALITEITSNIVEAU In deze publicatie zijn de ontwerptechnische kwaliteitseisen van een leidingnetsysteem onderscheiden in drie categorieën:  De wettelijke eisen;  De kwaliteitseisen die als aanvulling op de wettelijke eisen moeten worden opgevolgd in verband met het goed functioneren van een installatie en het bereiken van een redelijkerwijs aanvaardbaar kwaliteitsniveau;  De aanvullende kwaliteitseisen die een hoger kwaliteitsniveau bewerkstelligen dan het redelijkerwijs aanvaardbare kwaliteitsniveau. De aanvullende kwaliteitseisen bieden opdrachtgevers keuzemogelijkheden, waarbij in deze publicatie per keuze-item middelen zijn opgenomen om een passende keuze te kunnen maken. De in overleg tussen de installatiedeskundige en de opdrachtgever gemaakte keuzen worden vastgelegd in een vraagspecificatie (zie specificatiebladen SB I.8-2, SB II.8-2 en SB III.8-2). Wettelijke eisen De eisen volgen uit het Bouwbesluit en andere publiekrechtelijke wettelijke voorschriften zijn in deze publicatie benoemd als wettelijke eisen en dienen altijd te worden opgevolgd. Kwaliteitseisen Kwaliteitseisen zijn privaatrechtelijke eisen. Kwaliteitseisen dienen als aanvulling op de wettelijke eisen en garanderen de kwaliteit van het leidingsysteem. Aan de kwaliteitseisen zoals geformuleerd in deze publicatie dient altijd te worden voldaan. Aanvullende kwaliteitseisen Aanvullende kwaliteitseisen hebben veelal betrekking op het te realiseren (hogere) comfortniveau. Aanvullende kwaliteitseisen zijn facultatief en worden in overleg tussen opdrachtgever/gebruiker en opdrachtnemer privaatrechtelijk vastgesteld. De vraagspecificatiebladen over kwaliteit (beheeraspect 8) kunnen daarbij als hulpmiddel dienen. Bovengenoemde eisen zijn categorisch terug te vinden in de MKK-specificatiebladen per fase. De specificatiebladen met Eisen beginnen altijd met volgnummer 3, dus bijv. voor de ontwerpfase zijn dat de specificatiebladen II.3-... Om te kunnen voldoen aan deze eisen wordt er tevens verwezen naar oplossingsrichtingen. Deze zijn per fase opgesomd in het specificatieblad Middelen, beginnend met volgnummer 4. Dus voor de realisatiefase is dat IV.4-... Voor elke fase is één MKK-middelen-blad gemaakt met daarin een verwijzing naar de paragrafen in de publicatie waarin de oplossingsrichtingen worden uitgewerkt.

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening

1.5 LEESWIJZER GEBRUIK PUBLICATIE In diverse ISSO-publicaties worden aspecten gehandeld betreffende leidingnetten. Afbeelding 1.1 geeft aan wat in welke publicatie behandeld wordt en wat de plaats van deze publicatie in het geheel is.

Betreft het tapwater?

nee

Betreft het aardgas?

nee

Gebruik ISSO-55 ja

nee

Systeem met warmtevraag? ja

Bepaal de koellast; bijv. met kleintje Koellast

Bepaal warmtevraag met ISSO-51,53 of 57

Ontwerp hydraulische schakeling met ISSO-44 of ISSO-46 (woningen)

Ontwerp hydraulische schakeling met ISSO-47

Drukverlies met ISSO-18

Drukverliesberekening met ISSO-18

Montage en ophanging met ISSO-76

Montage en ophanging volgens ISSO-76

nee Isolatie? ja Isolatie: dikte volgens ISSO-25 Montage volgens ISSO-64

Inregelvoorzieningen ISSO-65 of ISSO-56 (woningen)

Opleveren

Beheer en onderhoud: ISSO-104

Afb. 1.1 Overzicht ISSO-publicaties met aspecten betreffende leidingnetten Afhankelijk van het gewenste doel kan de publicatie als volgt gebruikt worden: ď Ž Onderwijsdoeleinden: om de theoretische achtergronden van de drukverliesberekening te leren en het type leidingnet te bepalen is het aan te bevelen de hoofdstukken 3 tot en met 8 en bijlage A te bestuderen; ď Ž Drukverliesberekening: wanneer de vorm/type van het leidingnet bekend is en een drukverliesberekening moet worden uitgevoerd, zijn de hoofdstukken 2, 5, 7 en 8 van belang. De opvoerhoogte van de pomp wordt bepaald in de paragraaf 3.8;

ISSO-publicatie 18

Leidingnetberekening



ISSO-publicatie 18

Naslagwerk: theoretische achtergronden van de drukverliesberekening zijn beschreven in de paragrafen 3.1 tot en met 3.7. De opvoerhoogte van de pomp wordt bepaald in paragraaf 3.8. Afmetingen van de leidingen en appendages zijn beschreven in hoofdstuk 2. Thermische eigenschappen van te verpompen vloeistoffen en gassen zijn beschreven in de paragrafen 3.9 tot en met 3.11 en de bijlagen B en C. Weerstanden van hulpstukken, appendages en apparaten zijn beschreven in de hoofdstukken in de hoofdstukken 7 en 8; Controle van een ontwerp: de hoofdstukken 5 en 6 gaan in op de ontwerpmethoden en het optimaliseren van het leidingontwerp; Ontwerpen van installatie: het bepalen van de layout van een leidingnet en het bepalen van de ontwerpmethode wordt beschreven in de hoofdstukken 4 tot en met 6.

Leidingnetberekening