2.7. Визначення необхідного напору в системі внутрішнього водопроводу. Запасні та регулювальні ємності

Необхідний напір на вводі в будівлю повинен забезпечити подачу води на необхідну геометричну висоту і вільний напір біля диктуючого водорозбірного приладу. При цьому враховують всі опори на вводі і в мережі по розрахунковому напрямку. Розрахунки виконують за формулою [16, с.461]:

,

(9)

де H_geom – геометрична висота підйому води, яка визначається як перевищення абсолютної відмітки виливного отвору розрахункового (диктуючого) водорозбірного приладу над віссю трубопроводу зовнішньої мережі водопостачання;

H_f – вільний напір перед диктуючим водорозбірним приладом, значення якого приймають згідно з [1, додаток 2];

– сумарні втрати напору у трубопроводах по розрахунковому напрямку, м, яка визначається як:

,

(10)

– втрати напору на вводі в будинок, м (табл. 1);

– втрати напору в лічильнику води, м [1, формула 18];

– втрати напору на ділянках трубопроводів по розрахунковому напрямку, м, згідно з формулою (1) за табл. 1.

Значення необхідного напору Н_r порівнюють зі значенням гарантійного напору H_g в міській водопровідній мережі, яка вказана в завданні.

Розглянемо такі випадки [16, с.118-119]:

1. При H_r ≤ H_g необхідно зменшити діаметри мережі, збільшити швидкості руху води в допустимих межах і втрати напору так, щоб H_r < H_g на 0,5…1,0 м. Це дозволить повністю використовувати гарантійний напір H_g та одержати мінімальну матеріалоємність мережі.

2. При значній різниці H_r та H_g надлишковий напір

Hер =Hg – Hr

(11)

слід зменшити діафрагмою або регулятором тиску.

3. При Н_r > H_g на величину, меншу за , слід збільшити діаметри мережі. Це дозволить зменшити втрати напору в мережі так, що H_r < H_g та дозволить відмовитися від встановлення підвищувальної установки великої вартості.

4. При Н_r ≥ H_g необхідно застосовувати пристрій для забезпечення необхідного напору. При цьому гідростатичний напір у системі господарсько-питного чи господарсько-протипожежного водопроводу на позначці найнижче розташованого санітарно-технічного приладу не повинен перевищувати 60 м [1, п.6.7].

Існує три способи підвищення напору в мережах водопостачання будівель [16, с.103]:

1. за допомогою напірно-запасних баків;

2. з використанням підвищувальної насосної установки;

3. застосовуючи гідропневматичні установки.

Запасні та регулювальні ємності (резервуари, гідропневматичні баки тощо) повинні вміщувати воду в об’ємі, який є достатнім для регулювання водоспоживання. За наявності протипожежних пристроїв указані ємності холодного водопроводу повинні також мати недоторканий протипожежний запас води [1, п.13.1].

Повну місткість ємностей V_б , м³, слід визначати [1, п.13.12]:

а) для гідропневматичного бака за [1, формула (30)]:

;

(12)

б) для водонапірного бака або резервуара за [1, формула (31)]:

,

(13)

де W₁ – протипожежний об’єм води, м³,

А – відношення абсолютного мінімального тиску до максимального, значення якого слід приймати: 0,8 – для установок, які працюють з підпором; 0,75 – для установок з напором до 50 м; 0,7 – для установок з напором понад 50 м;

В – коефіцієнт запасу місткості ємності, що приймається: 1,2…1,3 – при використанні насосних установок, які працюють в повторно-короткочасному режимі; 1,1 – при продуктивності насосних установок менше за максимальну годинну витрату води [1, п.13.12];

W – регулювальний об’єм ємності, м³, який належить визначати за [1, п.13.14]:

а) для водонапірного чи гідропневматичного бака при продуктивності насоса або насосної установки , яка рівна або перевищує максимальну годинну витрату води q_hr [1, формула (21)]:

,

(14)

де n – допустима кількість включень насосної установки за 1 год, яка приймається для установок з відкритим баком 2…4; для установок с гідропневматичним баком – 6…10; більшу кількість включень за 1 год належить приймати для установок малої потужності (до 10 кВт);

б) для водонапірного бака або резервуара при годинній продуктивності насосної установки , м³, менше за максимальну годинну витрату q_hr [1, формула (22)]:

W = φ·T·qT ,

(15)

де  – відносна величина регулювального об’єму, що наведена в [1, додаток 7 та додаток 8] і визначається відповідно до [1, п.13.5];

а) при безперервній роботі насосної установки з різною продуктивністю протягом розрахункового періоду (доба, зміна) найбільшого водоспоживання або роботі насосної установки в режимі довготривалих включень [1, формула (24)]:

;

(16)

б) при рівномірній та безперервній роботі насосної установки частину періоду водоспоживання, включно години найбільшого водоспоживання – за [1, формула (25)]:

.

(17)

Розташування й об’єм водонапірних баків будівлі повинні забезпечувати одержання в будь-який час доби компактного струменя води висотою не менше 4 м на верхньому поверсі або поверсі, розташованому безпосередньо під баком, и не менше 6 м – на решта поверхах; при цьому кількість струменів слід приймати: два продуктивністю 2,5 л/с кожний протягом 10 хв при загальній розрахунковій кількості струменів два і більше, один – в інших випадках [1, п.6.9].

Продуктивність господарсько-питних і виробничих насосних установок слід приймати [1, п.12.7]:

– за відсутності регулювальної ємності – не менше максимальної секундної витрати води;

– за наявності водонапірного або гідропневматичного бака і насосів, які працюють у повторно-короткочасному режимі, – не менше максимальної погодинної витрати води;

– за максимального використання регулювальної ємності водонапірного бака або резервуара – згідно з [1, розділ 13].

Коефіцієнт годинної нерівномірності споживання води в період (добу, зміну) максимального водоспоживання для системи належить обчислювати за [1, формула (26)]:

,

(18)

де q_hr – максимальна годинна витрати води, м³/год [1, формула (8)]:

;

(19)

q_о,hr – годинна витрати води санітарно-технічним приладом, л/год, яку належить визначати [1, п.3.6]:

а) за однакових споживачів води у будівлі (будівлях) або споруді (спорудах) – згідно з [1, додаток 3];

б) за споживачів води в будівлі (будівлях) або споруді (спорудах), які відрізняються між собою – згідно з [1, формула (6)]:

,

(20)

де α_hr – коефіцієнт, який враховує нерівномірність роботи приладів і залежить від імовірності їхньої дії P_hr та їхньої кількості N^tot [1, додаток 4];

P_hr – імовірність використання санітарно-технічних приладів для системи в цілому – за [1, формула (6)]:

.

(21)

Коефіцієнт годинної нерівномірності подачі води насосами в період (добу, зміну) максимального водоспоживання належить обчислювати за [1, формула (27)]:

.

(22)

Напір для системи холодного водопостачання H_p , який створює підвищувальна насосна установка, слід визначати з урахуванням гарантійного напору в зовнішній водопровідній мережі [1, формула (19)]:

,

(23)

де H_r – необхідний напір у системі, .

У місцевій підвищувальній насосній установці належить передбачати паралельну роботу насосів. При коливаннях тисків у зовнішній мережі водопроводу понад 0,2 МПа (20 м) для житлових будинків слід передбачати послідовну роботу підвищувальних насосів з автоматичним включенням залежно від необхідного тиску [1, п.12.12].

Висота розташування водонапірного бака і мінімальний тиск у гідропневматичному баці повинні забезпечувати необхідний напір води перед водорозбірною арматурою, а в системах протипожежного або об’єднаного водопроводу – необхідний напір біля внутрішніх пожежних кранів до повного витрачання протипожежного запасу води [1, п.13.13].

Необхідний напір, м, в системі холодного водопостачання , який створює водонапірний бак, визначають за [17, формула (4.16)]:

,

(24)

де – геометрична висота підйому води у водонапірний бак, м,

= Zд.б – Zв.т ;

(25)

Z_в.т – позначка, м, осі трубопроводу зовнішньої мережі водопостачання, до якої під’єднаний ввід;

Z_д.б – позначка, м, дна баку; згідно з [17, формула (4.25)]:

Zд.б = Z + + Hf ;

(26)

Z – позначка, м, розташування диктуючого водорозбірного приладу;

– загальні втрати напору, м, від баку до диктуючого водорозбірного приладу;

– сумарні втрати напору, м, у трубопроводах до водонапірного баку,

;

(27)

– загальні втрати напору, м, від зовнішньої мережі водопостачання до баку;

h_б – найвищий рівень води в баці, м;

– напір, необхідний для наповнення баку: 5 м – при наповненні через поплавковий клапан; 1 м – при наповненні через відкритий трубопровід [17, с.115].