Основы инженерного оборудования. Водоснабжение. Материалы к лекции. Лукоянов И.Ф., проф.

15 Января, 2011 основы инженерного оборудования

Цель курса – познакомить с существующими системами инженерного обеспечения, дать общую информацию об устройстве наиболее эффективных систем водоснабжения, канализации, отопления, электроснабжения, газоснабжения, современных технических решениях, устройствах, применяемых материалах.

№№	Тема	Вид занятий	Кол-во часов	Форма аттестации
1	Водоснабжение. Источники водоснабжения и требования к ним (централизованные и децентрализованные). ГОСТ 2874-82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством. Типы поземных вод: верховодка, грунтовые, межпластовые. Их особенность и свойства. Водозаборные сооружения, устройство, содержание, основные требования санитарных норм и правил. Нормы расхода воды. СНиП 2.04.01-85. Схемы водоснабжения. Централизованные системы водоснабжения. Наружный ввод, трубопроводы, приборы и арматура. Условия подключения (место, схема присоединения, глубина заложения, гарантированный напор на вводе, и др.) Внутренний водопровод. Современные материалы, технические решения. Схемы водоснабжения при децентрализованных системах. Колодцы, каптажные камеры родников. Устройства водозабора. Водонапорные баки, устройства для дезинфекции и очистки воды.	Лекции	4

ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Вода.

В понятие «вода» включают вещества, состоящие из молекул Н₂О.

(99,7%Н₂О +0,3% это разновидности молекул воды, в различных комбинациях изотопов водорода и кислорода).

Существует 36 разновидностей воды. Вода – аномальное вещество. При различных температурах и давлениях вода может находиться в одном из трех агрегатных состояний: твердом (лед), жидком, газообразном (пар).

Вода аномальное вещество:

1. При уменьшении температуры от +4^оС до 0^оС объем воды не уменьшается, как у всех других веществ, (кроме висмута), а увеличивается.

2. Плотность воды имеет максимальное значение при 4 град Цельсия.

3. При замерзании объем воды увеличивается на 10%.

4. Конвекция в водоемах с пресной водой прекращается при 4^о С.

5. При увеличении давления до 19,6МПа температура замерзания понижается, а затем повышается.

6. Морская вода замерзает при -1,9⁰С.

7. Вода в капиллярах почвы может замерзнуть при температуре +4,4⁰С.

8. Вода обладает чрезвычайно большой теплоемкостью. Например, в 10 раз большей, чем железо, в 33 раза большей, чем ртуть, в 3.3 раза большей, чем спирт и глицерин. Минимальное значение теплоемкости воды при 35⁰С (при этой температуре разрушаются группы молекул-ассоциации). С ростом температуры растет и теплоемкость.

9. Вода обладает высокой теплотой испарения и скрытой теплотой плавления . При атмосферном давлении для перехода воды в пар из окружающей среды требуется в 6,7 раз больше теплоты, чем при плавлении льда при том же давлении. При конденсации влаги (образование тумана) выделяется значительное количество теплоты.

10. Электропроводность сухого льда и снега гораздо меньше электропроводности воды. Электропроводность воды зависит от наличия примесей, а на электропроводность льда они влияют очень мало.

11. Вода сильный растворитель. При наличии в воде растворенного воздуха, богатого кислородом и ряда агрессивных компонентов, вода воздействует на материалы и вызывает коррозию. Растворенные в воде соли и взвешенные в ней твердые частицы приводят к «зарастанию» стенок трубопровода.

12. Обработка воды воздействием магнитного поля применяется для предотвращения накипеобразования и коррозии, для осаждения взвеси при очистке воды, увеличивается скорость фильтрации, ускоряется схватывание бетонов. Этот механизм отмечен практикой, но не изучен.

Требования, предъявляемые к качеству воды.

Различают питьевую и техническую воду. Качество питьевой и технической воды должно соответствовать требованиям ГОСТ – «Вода питьевая. Технические требования и контроль качества».

Техническая вода применяется в холодильных установках, котельных,в системах пожаротушения и отопления. Она должна быть безвредной для людей (коли-индекс не более 1000) . Отложения солей – не более 0,08 мм в течение 1 месяца, биологическое обрастание на 1м.кв. не более 0,05 мм.

Качество воды определяется по бактериологическим, органолептическим показателям и показателям токсичных химических веществ по ГОСТ.

Вода, подаваемая в водопроводную сеть и поступающая к потребителю через наружные водоразборы и краны внутренних водопроводных сетей, должна соответствовать требованиям:

общее количество бактерий в 1мл неразбавленной воды – не более 100, коли-индекс – не более 3.

Органолептические свойства воды.

Показатели: запах, привкус, цветность, мутность.

1. Запах при температуре от 20 до 60град.С – не более 2 баллов.

2. Привкус при 20⁰С – не более 2 баллов.

3. Цветность по платиново-кобальтовой или имитирующей шкале – не более 20⁰.

4. Мутность по стандартной шкале – не более 1.5.мг/л.

Химические вещества, влияющие на органолептические свойства воды не должны превышать:

- содержание сухого остатка не более 1000мг/л;

- общая жесткость - 7мг экв/л;

- концентрация хлоридов – 350 мг/л;

- железо – 0,3; - нитраты – не более 45мг/л.

- Водородный показатель (рН) – в пределах 6,0 – 9,5.

- Показатель эффективности обеззараживания воды хлором - наличие остаточного свободного хлора.

Концентрация хлора в воде – не менее 0,3 и не более 0,5 мг/л.

Очистку воды производят на специальных водопроводных очистных сооружениях, после чего из резервуаров чистой воды она подается через насосную станцию второго подъема в водопроводную сеть.

Госконтроль осуществляет санитарно-эпидемиологическая служба.

Норма расхода воды и режим водопотребления.

Норма – количество воды, потребляемое в единицу времени.

Выражается : л/сек, м³/сек, час, сутки.

Норма расхода воды – предельное количество воды, отнесенное к водопотребляющей единице (оборудование, численность населения и т.д.).

Расход воды рассчитывается по СНиП 2.04.01 – 85.

Например:

Жилые дома с водопроводом и канализацией без ванн - 120л/сутки, 6,5 л/чел.

То же с ваннами и газовым водонагревателем – 250 л/сутки, 13 л/чел.

Водопользование из водоразборных колонок – 40 л/сутки.

Поливка приусадебных участков – 4 литра /м.кв. в сутки.

Для домашнего скота и птицы – 50-60 л/сутки.

Свободный напор воды над поверхностью земли у ввода в одноэтажное здание - 10 м. При большей этажности добавлять - по 4м. на этаж.

Вода в течение суток, недель, месяцев потребляется неравномерно, поэтому в расчет вводят коэффициент неравномерности водопотребления «К» часовой, суточный, месячный, годовой.

К=Q_max/Q_cр

Источники водоснабжения.

Централизованные и индивидуальные (децентрализованные).

Источники водоснабжения и требования к качеству питьевой воды

Для того чтобы определиться со способом добычи воды, следует знать, что по степени пригодности (в порядке убывания) все источники можно классифицировать следующим образом:

• артезианские воды (они наиболее надежно защищены от внешнего загрязнения)

• межпластовые безнапорные воды (ключевые колодцы, родники)

• грунтовые воды

• открытые водоемы

Следует сразу оговориться, что для нормального водоснабжения полностью подходят только первые два источника, так как и грунтовые воды, и воды открытых водоемов обычно сильно загрязнены и, зачастую, их объем весьма нестабилен.

Для того, чтобы знать, пригодна ли добытая вода к использованию в бытовых целях, следует ориентироваться на ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством".

Вкратце, требования к питьевой воде заключаются в следующем:

- она должна соответствовать бактериологическим и органолептическим показателям (не содержать микроорганизмов выше пороговых значений);

- не иметь выраженного вкуса и запаха;

- концентрации токсичных химических веществ не должны превышать предельно допустимых.

Анализ на соответствие воды ГОСТу производится во всех местных отделах СЭС и многими частными фирмами.

Для правильного расчета индивидуальной сети водоснабжения, придется определить требуемый расход воды на предполагаемые хозяйственно-бытовые нужды.

Стоит заметить, что потребность в воде в индивидуальном загородном доме не постоянна, а носит сезонный характер. По некоторым данным, летом водопотребление может возрастать в 4-5 раз по сравнению с другими сезонами. Точные данные можно получить, опираясь на СНиП, но для вполне корректной оценки, стоит воспользоваться следующими данными:

- на одного человека в приходится до 150л воды в сутки (в среднем 120л в сутки);

- на обслуживание сада и газона рекомендуется принимать цифру в 4 л/сут. на 1 м2, при суточной продолжительности полива 6 часов (по 3 часа утром и вечером). При этом стоит иметь в виду, что полив обычно не совпадает с максимумом водопотребления на прочие бытовые нужды. Стоит принять во внимание, что, если приезжают гости, расход воды, соответственно, возрастает.

Классификация систем водоснабжения.

Система водоснабжения – комплекс инженерных сооружений для забора, очистки, подачи воды потребителям. Она включает в себя источники воды, насосные станции, станции очистки, баки, резервуары, сеть трубопроводов.

(В зависимости от местных условий некоторые элементы могут отсутствовать).

Системы водоснабжения различают :

- по виду обслуживаемого объекта (городские, поселковые, промышленные, с/х, ж/д, и другие);

- по назначению (хозяйственно-питьевые, производственные, технологические, противопожарные, объединенные.)

- по принципу расходования воды (прямоточные, последовательно-повторяемые, оборотные.)

Системы холодного водоснабжения.

Воду, подаваемую в сеть трубопроводов забирают из глубинных скважин или из поверхностных водоемов (ключей, озер, рек и др.)

Поземные воды могут быть трех типов:

- верховодка;

- грунтовые;

- межпластовые.

Верховодка образуется на небольших глубинах за счет просачивания в почву атмосферных осадков.

Грунтовые воды - Располагаются в первом от поверхности водоносном горизонте, под которым находится водоупорный слой.

Межпластовые воды – залегают между двумя водонепроницаемыми пластами, могут иметь удаленную от места водозабора зону питания, а при наклонном залегании водоносного пласта – выходить на поверхность, фонтанировать, образовывать родники.

Предпочтение следует отдавать межпластовым водам (защищены от поверхностных загрязнений).

Речная вода самотеком поступает в водозаборное сооружение. Затем насосами первого подъема подается в очистные сооружения. Очищенная и обеззараженная вода поступает в резервуар чистой воды. Откуда воду забирают насосы станции второго подъема и подают в водопроводную сеть.

Подземные источники бывают:

- безнапорными (Грунтовые);

- напорными (Артезианские).

Безнапорные источники воды скапливаются во впадинах водонапорных пластов земли и находятся в первом водоносном слое.

Артезианские источники воды находятся в водоносном слое между водоупорными слоями. Напорные воды характеризуются хорошими бактериологическими и физическими качествами, но имеют высокую жесткость и железистость.

Чтобы забирать воду из подземных источников сооружают трубчатые колодцы (буровые скважины).

В колодце вода поднимается до определенного уровня – пьезометрической линии. Если эта линия выше поверхности земли – вода из скважины изливается (фонтанирует).

Если воду не откачивать, она занимает высший уровень – статический.

При откачке уровень понижается – это динамический уровень.

Количество откачиваемой воды при понижении динамического уровня на 1м. – называют удельным дебитом.

Динамический уровень находится ниже, чем уровень в грунте за пределами трубчатого колодца.

Водозаборные сооружения:

1. Трубчатые колодцы (скважины). Забор воды с глубины более 10 м.;

2. Шахтные колодцы – углубление в грунт до 30 м.

3. Горизонтальные водозаборы – устанавливают у поверхностных водоисточников.

4. Каптажные камеры – сбор и накопление воды родников.

Трубчатые колодцы.

Трубчатые колодцы самый распространенный вид водозаборных сооружений для системы водоснабжения. Их сооружают путем бурения (ударным или роторным способом) скважины. Стенки скважин закрепляют стальными обсадными трубами, которые соединяют резьбовыми муфтами в колонны.

Бурение ведут до проектной глубины. Через водоносный слой вставляют фильтр, в верхней части которого расположен замок, чтобы иметь возможность его вытащить для замены. Нижняя часть фильтра – отстойник длиной 2-10 м. для накопления оседающих частиц.