2.2.3. Определение расчетных напоров

Для НС-I требуемый напор определяют в соответствии с принятой схемой подачи воды.

При подаче воды на ОС (рис. 2.4):

Н = Н_г + h_w,вс + h_w,н + 1, (2.8)

где Н_г = Z_c – Z_p – геометрическая высота подъема воды; (Н_г = Н_г.в. + Н_г.н. – сумма геометрических высот всасывания и нагнетания); h_w,вс, h_w,н – потери напора во всасывающей и в нагнетательной линиях; 1 м – запас напора.

Рис. 2.4. К расчету напора НС-I, подающей воду на ОС:

1 – водоприемный береговой колодец; 2 – насос;

3 – смеситель; РУВ – расчетный уровень воды

При подаче воды в РЧВ из артезианских скважин:

Н = Н_г + h_скв + h_в + 1, (2.9)

где Н_г – геометрическая высота подъема воды (разность отметок динамического уровня в скважине и максимального уровня в сборном резервуаре); h_скв – потери напора в скважине; h_в – потери напора в сборном трубопроводе.

При подаче воды непосредственно в водопроводную сеть:

Н = Н_г + h_w,вс + h_w,н + Н_св, (2.10)

где Н_св – требуемый свободный напор в точке водопроводной сети, принятой за расчетную.

Для НС-II при отсутствии в системе водонапорной башни (в так называемой безбашенной системе) расчетный напор определяется аналогично напору НС-I, подающей воду непосредственно в сеть по формуле (2.10).

При расположении водонапорной башни в начале сети (рис. 2.5):

Н = h_w,вс + Н_г + Н_б + Н_р + h_w,н, (2.11)

где Н_г – разность отметок поверхности земли у водонапорной башни и расчетного уровня воды в резервуаре; Н_б – высота башни от поверхности земли до дна резервуара; Н_р – высота резервуара.

Рис. 2.5. К расчету напора НС-II

при расположении водонапорной башни в начале сети

При расположении водонапорной башни в конце сети (схема с контррезервуаром) (рис. 2.6) необходимо рассмотреть два режима работы системы.

Рис. 2.6. К расчету напора НС-II

при расположении водонапорной башни в конце сети:

А – «диктующая точка»

1. Режим максимального водопотребления, когда вода в «диктующую точку» поступает и от НС-II, и от водонапорной башни:

, (2.12)

где – разность отметок диктующей точки и РУВ; Н_св – свободный напор в сети.

2. Режим максимального транзита воды в башню, который соответствует минимальному водопотреблению, когда вода от насосной станции поступает частично потребителю, а частично – в башню:

, (2.13)

где – разность отметок расчетного уровня воды в резервуаре и РУВ.

Обычно потери напора во всасывающей линии во втором случае больше, чем в первом ( ), так как при уменьшении количества параллельно работающих насосов подача одного насоса увеличивается. Однако в тех случаях, когда каждый насос использует свою всасывающую линию, эти величины одинаковы. Потери напора в нагнетательной линии могут быть больше как в первом, так и во втором случае, так как скорость воды больше в первом случае, а длина – во втором.

В качестве расчетного напора принимают наибольшую из величин Н^I и H^II. В большинстве случаев H^II > Н^I.

Как известно, при проектировании системы водоснабжения в расчетный расход воды не включаются требуемые противопожарные расходы [12].

Однако система водоснабжения должна быть проверена на пропуск расхода воды для тушения пожара в часы максимального водопотребления, т.е. в момент наиболее напряженной работы НС-II.

Следовательно, в момент возникновения пожара НС-II должна подать расход воды, равный сумме Q_п + Q_макс.

При расчете Q_макс не учитывается расход воды на полив территории, а на промышленном предприятии, кроме того – на прием душей, мытье полов и технологического оборудования.

Полная высота подъема воды при пожаре:

, (2.14)

где Н_г – разность отметок земли в расчетной точке пожара и РУВ в резервуаре; – свободный напор в расчетной точке при пожаре.

Расчетной называется наиболее труднодоступная точка водопроводной сети, которая выбирается по минимальному значению гидравлического уклона.

Величина зависит от принятой системы пожаротушения – высокого или низкого давления. При системе пожаротушения высокого давления водопровод должен в надлежащий момент обеспечить подачу к месту пожара необходимого расхода воды и повышение давления в сети до величины, достаточной для создания пожарных струй непосредственно от гидранта. Обычно это повышение давления обеспечивается только на время пожара. При системе пожаротушения низкого давления водопровод должен обеспечить лишь подачу увеличенного в связи с пожаром расхода воды. Напор пожарных струй создается передвижными пожарными насосами, установленными на пожарных машинах, забирающими воду из сети через гидранты. Поэтому величина в любой точке сети должна быть не менее 10 м с целью исключения образования в сети вакуума, а значит, и подсоса нечистот в систему через неплотности в сети при отборе воды противопожарными насосами.

Величины рассчитывают на для Q = Q_п + Q_макс с запасом на всасывающей линии 2,5 м, на напорной – 5 м.

Рассмотрим режим работы водопровода при возникновении пожара для системы пожаротушения низкого давления (рис. 2.7).

Рис. 2.7. К расчету требуемого напора НС-II

при возникновении пожара для системы с водонапорной башней в начале сети

Потери напора во всасывающей и напорной линиях увеличиваются ( ) вследствие увеличения расхода с Q_макс до Q_п + Q_макс, и пьезометрический график при пожаре имеет больший уклон. Свободный напор при этом уменьшается от до м. Пьезометрическая линия при пожаре в зависимости от конкретных условий может пройти как выше бака водонапорной башни (пунктирная линия), так и ниже (штрихпунктирная линия). В первом случае водонапорную башню на время пожара следует отключить, а во втором случае это делать не обязательно.

Уменьшение свободного напора на ( - ) дает возможность увеличить подачу НС-II на ∆Q, конкретная величина которой зависит от напорно-расходной характеристики (рис. 2.8).

∆Q

Рис. 2.8. Работа НС-II на сеть:

сплошная линия – в номинальном режиме;

пунктирная линия – в режиме пожаротушения

Если ∆Q >Q_п, то подача противопожарного расхода обеспечивается рабочими насосами, в противном случае следует предусмотреть установку дополнительных противопожарных насосов.

При этом в случае, когда при пожаре требуемый напор НС-II меньше напора, соответствующего работе при отсутствии пожара (H_пож < H_н), то в качестве противопожарных насосов принимаются насосы такого же типоразмера, как и рабочие, и при тушении пожара включаются в работу в дополнение к рабочим. А при H_пож > H_н в качестве противопожарных насосов принимаются насосы, напор которых больше, чем у рабочих. В этом случае при возникновении пожара рабочие насосы отключаются, а весь требуемый расход воды Q = Q_п + Q_макс подается противопожарными насосами.

Сплошная линия – пьезометрический график при пропуске Q_макс; пунктирная и штрихпунктирная линии – пьезометрические графики при пропуске Q = Q_п + Q_макс.

В системах водоснабжения с контррезервуаром наиболее неблагоприятные для пожаров точки (возвышенные и удаленные), расположены вблизи водонапорной башни.

Так как > > , то первое время после возникновения пожара водонапорная башня подает к диктующей точке (рис. 2.9) значительные количества воды и быстро опорожняется. Поэтому системы с контррезервуаром следует рассчитывать на подачу в период пожара Q_п + Q_макс от НС-II.

Рис. 2.9. К расчету требуемого напора НС-II

при возникновении пожара для системы с контррезервуаром:

А – «диктующая точка»