Các Cỡ Ống Thép Mạ Kẽm Nào Được Sử Dụng Trong Cấp Nước?

Hiểu về Kích thước ống Danh nghĩa (NPS) và Kích thước ống Mạ kẽm

Kích cỡ ống danh nghĩa (NPS) là gì?

Hệ thống Kích thước Ống Danh nghĩa, thường được biết đến với tên gọi NPS, đóng vai trò là phương pháp đo lường tiêu chuẩn trên khắp Bắc Mỹ để phân loại các ống dựa trên kích thước bên trong thay vì đo từ phía ngoài. Lấy ví dụ một ống mạ kẽm tiêu chuẩn 2 inch được ghi nhãn NPS 2. Trong khi đường kính bên trong có thể vào khoảng 2 inch như mong đợi, thì đường kính bên ngoài thực tế lại vào khoảng 2,375 inch do cần có vật liệu cho thành ống. Tiêu chuẩn loại này tạo nên sự khác biệt lớn khi tiến hành nối các bộ phận khác nhau của hệ thống nước. Thợ ống nước có thể dễ dàng ghép nối van, co, tê và các phụ kiện khác mà không phải lo lắng về sự chênh lệch kích cỡ, vì mọi người đều tuân theo các tiêu chuẩn công nghiệp giống nhau đã được áp dụng trong nhiều thập kỷ nay.

Mối liên hệ giữa NPS và đường kính thực tế của ống mạ kẽm

Số NPS thực tế không khớp với đường kính ngoài (OD) thực tế mà chúng tôi quan sát thấy ở các ống. Khi xem xét các ống dưới NPS 14, nhà sản xuất thiết kế sao cho kích thước ngoài thực tế lớn hơn kích thước danh nghĩa theo các khoảng gia tăng cụ thể nhằm đảm bảo độ bền cấu trúc. Ví dụ, một ống mạ kẽm NPS nửa inch sẽ có đường kính khoảng 0,84 inch, trong khi một ống NPS bốn inch sẽ có đường kính thực tế gần 4,5 inch. Tiêu chuẩn này giúp duy trì các cấp áp suất nhất quán trong khoảng từ 150 đến 300 PSI vì cho phép các độ dày thành ống khác nhau tùy thuộc vào loại ống schedule 40 hay schedule 80. Điều này hoàn toàn hợp lý, bởi vì thành ống dày hơn có thể chịu được áp suất cao một cách an toàn.

Bảng Kích thước Ống Mạ Kẽm Tiêu chuẩn: Từ NPS 1/2 Inch đến 4 Inch

Các ống thép mạ kẽm tuân theo các tiêu chuẩn kích thước dự đoán được trong các ứng dụng cấp nước:

Các kích thước này, kết hợp với độ dày thành ống tiêu chuẩn Schedule 40 hoặc 80, tạo ra sự cân bằng giữa khả năng dẫn lưu và khả năng chống ăn mòn, hỗ trợ hiệu suất lâu dài trong cả hệ thống cấp nước dân dụng và đô thị.

Các kích cỡ ống mạ kẽm phổ biến và ứng dụng của chúng trong hệ thống nước

Ống mạ kẽm cỡ nhỏ (từ 1/2 inch đến 1 inch) dùng cho hệ thống ống nước trong nhà

Trong những ngôi nhà được xây dựng trước những năm 1960, thợ ống nước thường lắp đặt các đường ống có kích thước danh nghĩa từ nửa inch đến một inch trên khắp ngôi nhà. Những kích cỡ tiêu chuẩn này hoạt động khá tốt trong việc dẫn nước đến các thiết bị phòng tắm như chậu rửa, bồn cầu và vòi sen mà không gây ra nhiều tổn thất áp lực dọc đường đi. Các mối nối ren trên những ống cũ này cho phép việc lắp đặt có thể thực hiện ngay cả ở những khu vực chật hẹp phía sau tường thạch cao hoặc dưới các tấm sàn nơi không gian rất hạn chế. Hầu hết những người trong ngành đều biết rằng ống thép mạ kẽm nói chung có tuổi thọ khoảng bốn thập kỷ trước khi cần thay thế, nhưng lớp gỉ tích tụ bên trong ống thường làm giảm đáng kể tuổi thọ thực tế của chúng, đồng thời khiến dòng chảy nước chậm dần theo thời gian.

Ống Đường Kính Trung Bình (1-1/4 đến 2 Inch) cho Các Nhánh Ống

Các ống bằng thép mạ kẽm với kích cỡ từ 1 1/4 đến 2 inch đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống phân phối nước. Chúng thường được sử dụng cho các đường nhánh nối các tuyến cấp nước chính với các thiết bị cố định khác nhau trong tòa nhà, các ống đứng đi qua các tầng trong các công trình nhiều tầng, và cũng xuất hiện phổ biến trong các môi trường thương mại nơi nhu cầu dùng nước tự nhiên cao hơn. Những ống cỡ trung bình này có thể xử lý lưu lượng dòng chảy trong khoảng từ 8 đến 15 gallon mỗi phút, tạo ra sự cân bằng mà nhiều thợ ống nước xem là hợp lý giữa khả năng vận chuyển đủ nước và độ dễ dàng khi thi công lắp đặt. Điều làm chúng nổi bật chính là lớp kẽm bảo vệ trên bề mặt, một yếu tố giúp chống lại vấn đề tích tụ cặn vôi – điều rất phổ biến trong các hệ thống ống nước cũ đã hoạt động hàng thập kỷ mà không được bảo trì đúng cách.

Ống Thép Mạ Kẽm Cỡ Lớn (Từ 2 Inch Trở Lên) Dành Cho Đường Cấp Nước Chính

Chính quyền thành phố và các nhà máy thường sử dụng ống mạ kẽm có đường kính ít nhất 2 inch khi lắp đặt đường ống nước chính vì chúng bền vững theo thời gian và chịu được hư hại do chôn dưới đất hoặc tiếp xúc với điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Những ống lớn hơn này được thiết kế để xử lý lưu lượng nước đáng kể, thường đạt trên 50 gallon mỗi phút. Khả năng này khiến chúng rất phù hợp cho các ứng dụng quan trọng như hệ thống chữa cháy, nơi việc tiếp cận nước nhanh chóng là yếu tố hàng đầu, đồng thời chúng hoạt động hiệu quả trong các nhà máy sản xuất cần nguồn cung cấp liên tục và các dự án nhà ở quy mô lớn với nhiều cư dân phụ thuộc vào dịch vụ ổn định.

Các yếu tố chính khi lựa chọn kích cỡ ống mạ kẽm phù hợp cho cấp nước

Yêu cầu về áp lực nước và lưu lượng dòng chảy

Việc chọn đúng kích cỡ ống rất quan trọng để duy trì áp lực nước và lưu lượng phù hợp trong hệ thống cấp nước của ngôi nhà. Đối với hầu hết các ngôi nhà, ống mạ kẽm đường kính nửa inch thường vận chuyển khoảng 4 đến 6 gallon mỗi phút ở áp suất từ 40 đến 60 psi. Các ống lớn hơn, đường kính một inch, có thể đạt lưu lượng khoảng 9 đến 12 gallon mỗi phút. Khi ống quá lớn, tốc độ dòng chảy giảm quá nhiều, dẫn đến tích tụ cặn bẩn theo thời gian. Ngược lại, ống quá nhỏ thường gây ra tổn thất áp lực vượt quá 15 phần trăm, điều này trở nên rõ rệt ở những ngôi nhà có nhiều tầng. Hiệp hội Kỹ sư Cấp thoát nước Hoa Kỳ đã đề cập điều này trong hướng dẫn năm 2022 về các thực hành thiết kế phù hợp.

Kích cỡ ống dựa trên nhu cầu hệ thống và mô hình sử dụng

Việc chọn đúng kích cỡ ống rất quan trọng đối với hiệu suất hệ thống. Đường kính cần phải phù hợp với nhu cầu nước đỉnh điểm, được xác định dựa trên số lượng thiết bị sử dụng đồng thời. Đối với các công trình dân dụng, hầu hết các ngôi nhà hoạt động tốt với ống mạ kẽm đường kính 2 inch, có thể xử lý khoảng 36 đơn vị thiết bị, phục vụ đầy đủ cho các bồn rửa phòng tắm, vòi sen và bồn cầu mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Tuy nhiên, khi quy mô lớn hơn, như trong các tòa nhà thương mại hoặc nhà hàng, thợ ống nước thường sử dụng ống 3 inch vì họ cần xử lý tới 90 đơn vị thiết bị. Và cũng đừng quên các tình huống sử dụng liên tục. Những trường hợp này thường yêu cầu ống lớn hơn vì ống nhỏ có thể phát sinh sự cố theo thời gian do dòng nước tốc độ cao gây ra hiện tượng ăn mòn, đặc biệt là trong điều kiện áp lực.

Tác động của ăn mòn bên trong đến hiệu suất dài hạn

Các ống mạ kẽm có xu hướng bị thu hẹp theo thời gian do khoáng chất và gỉ sét tích tụ bên trong, làm giảm lưu lượng nước. Đường kính bên trong có thể giảm từ nửa milimét đến gần 1,5 mm chỉ sau 20 năm sử dụng, điều này có nghĩa là nước phải hoạt động mạnh hơn để đi qua. Các kỹ sư biết rằng hiện tượng này xảy ra dần dần, vì vậy họ thường lắp đặt các hệ thống cũ hơn với dung sai dư thừa. Đó là lý do tại sao các hệ thống ống mạ kẽm truyền thống thường được thiết kế lớn hơn khoảng 12 đến 15 phần trăm so với kích cỡ cần thiết cho các lựa chọn ống mới như ống đồng hoặc ống PEX, vì những vật liệu này không gặp phải các vấn đề suy giảm bên trong tương tự.

Tình trạng sẵn có hiện đại và các lựa chọn thay thế ống thép mạ kẽm

Sự suy giảm nguồn cung ống mạ kẽm mới: Xu hướng thị trường

Ống thép mạ kẽm dùng cho hệ thống nước uống không còn phổ biến như trước đây kể từ những năm 1980, khi sản xuất bắt đầu giảm mạnh. Hầu hết các công ty hiện nay đang tìm kiếm những lựa chọn tốt hơn để tiết kiệm thời gian và chi phí. Dù những loại ống cũ này có thể kéo dài khoảng 40 năm, nhưng chẳng ai muốn xử lý khối lượng công việc cần thiết để lắp đặt chúng một cách đúng đắn nữa. Đó là lý do vì sao chúng ta hầu như không thấy chúng trong các ngôi nhà mới được xây dựng ngày nay. Theo số liệu gần đây từ ngành công nghiệp, ống mạ kẽm chiếm dưới 5% tổng số lần lắp đặt đường ống nước tại Bắc Mỹ. Nhu cầu còn lại chủ yếu tập trung ở các nhà máy cũ hoặc các trang trại hẻo lánh nơi mà không có lựa chọn nào phù hợp hơn.

Sự khác biệt theo khu vực về tiêu chuẩn và kích cỡ ống mạ kẽm

Cách định cỡ ống khác nhau tùy theo từng quốc gia, điều này có thể gây khó khăn khi thực hiện các dự án vượt biên giới quốc tế. Tại Bắc Mỹ, hầu hết mọi người tuân theo tiêu chuẩn ASME B36.10M đối với kích thước ống mạ kẽm, trong khi ở châu Âu họ thường theo hướng dẫn ISO 65:1981. Những sự khác biệt về tiêu chuẩn này dẫn đến những biến thể nhỏ nhưng quan trọng về kích thước giữa các khu vực. Lấy ví dụ kích thước danh nghĩa ống 2 inch. Theo tiêu chuẩn ISO, đường kính ngoài của nó là 60,3 milimét, nhưng ở những nơi áp dụng tiêu chuẩn ASME thì lại là 60,5 mm. Do những sai lệch nhỏ này, các kỹ sư cần chú ý kỹ lưỡng đến các thông số kỹ thuật khi xử lý các hệ thống lắp đặt trải dài qua nhiều quốc gia.

Các loại ống thay thế phổ biến cho ống mạ kẽm trong xây dựng mới

Như đã nêu trong Hướng dẫn Vật liệu Ống nước 2024, PEX hiện đang được sử dụng trong 68% các công trình cải tạo dân dụng do độ bền cao, dễ lắp đặt và khả năng chống hư hỏng do đóng băng. Đồng vẫn là lựa chọn ưu tiên cho hệ thống nước nóng bất chấp chi phí cao hơn, trong khi CPVC được chọn cho các môi trường đặc biệt có chứa hóa chất ăn mòn.

Câu hỏi thường gặp

Kích cỡ ống danh nghĩa (NPS) là gì?

Kích cỡ ống danh nghĩa (NPS) là đơn vị đo chuẩn được sử dụng tại Bắc Mỹ để phân loại ống dựa trên kích thước bên trong thay vì kích thước bên ngoài.

Các kích cỡ phổ biến của ống mạ kẽm là gì?

Các kích cỡ phổ biến của ống mạ kẽm bao gồm ống có kích cỡ danh nghĩa (NPS) 1/2 inch, 3/4 inch, 1 inch, 2 inch và 4 inch.

Tại sao việc lựa chọn đúng kích cỡ ống lại quan trọng?

Việc lựa chọn đúng kích cỡ ống giúp duy trì áp lực nước và tốc độ dòng chảy phù hợp, ngăn ngừa thất thoát áp suất và tích tụ cặn bẩn trong hệ thống ống.

Các loại ống thay thế cho ống thép mạ kẽm là gì?

Các lựa chọn thay thế bao gồm ống PEX, đồng và CPVC, lần lượt mang lại những ưu điểm khác nhau như khả năng chống đóng băng, khả năng chống vi khuẩn và khả năng chống clo.