Лекція № 12 Тема: Регулюючі і запасні ємності План лекції

12. Резервуари чистої води, регулюючі і запасні ємкості..

13. Водонапірні башти і гідроколони.

14. Пневматичні установки.

Питання 1. Резервуари чистої води, регулюючі і запасні ємкості.

Ємкості, що використовуються в системах водопостачання класифікуються:

1. За функціональною ознакою (за їх призначенням):

   • регулюючі;

   • запасні;

   • запасно-регулюючі (які об’єднують в одній споруді функції акумулювання і зберігання води).

2. За способом подачі води з них в мережу:

• напірні, які забезпечують напір, необхідний для безпосередньої подачі води у водопровідну мережу;

• безнапірні, з яких воду необхідно забирати насосами.

Напірні ємкості в залежності від конструкції поділяються на типи:

• водонапірні башти ( напір забезпечується встановленням резервуару на підтримуючій конструкції вимагаємої висоти);

• напірні резервуари (напір забезпечується встановленням резервуару на природному підвищенні з вимагаємими відмітками);

• водонапірні колони (займають проміжне місце між наземними резервуарами і баштами);

• пневматичні водонапірні установки (напір створюється тиском стиснутого повітря на поверхню води в герметично закритих резервуарах).

Резервуари чистої води служать для регулювання нерівномірності роботи насосних станцій I і II підйомів і збереження води на протипожежні, господарсько-питні і виробничі потреби на час гасіння пожежі.

Отже, ємкість резервуарів чистої води відповідно до їх призначення може бути визначена по формулі

W_р.ч.в. = W_рег + W_н.з.

де W_р.ч.в — ємкість резервуару чистої води; W_рег — регулююча ємкість, яка призначається для регулювання нерівномірності роботи насосних станцій; W_н.з — недоторканний протипожежний запас води.

Крім того, в резервуарах іноді зберігається аварійний запас W_а.в. на час ліквідації аварії у разі прокладки одного водовода і запас для промивки фільтрів W_ф. З урахуванням цього формула (67) прийме вигляд

W_р.ч.в. = W_рег + W_н.з. + W_а.в + W_ф

Регулюючий об'єм води може бути визначений графоаналітичним і табличним способом на основі аналізу роботи насосних станцій I і II підйомів, оскільки насосна I підйому подає воду в резервуари, а насосна II підйому відкачує її з них.

Регулююча ємкість резервів може бути визначена і табличним способом Таблиця 1. Визначення регулюючого об'єму резервуарів чистої води

Період доб, г	Подача НС-1 в РЧВ %	Відбір води НС-П з РЧВ %	Надходження в РЧВ %	Відбирається з РЧВ %	Залишок %
0—6 6—2 20—24	25,0 58,3 16,7	17 71,6 11,4	8,0 - 5,3	- 13,3 -	+ 8,0 - 5,3 0

Отже потрібний регулирующий объем резервуарів складає W_рег = 8,0+5,3= 13,3% добового водоспоживання. Зазвичай W_рег 20%.

Недоторканний пожежний запас води може бути порахований як сума об'ємів на пожежегасіння і господарсько-виробничі потреби:

W_н.з. = W_пож + W_госп.

де W_пож — запас води, необхідний для гасіння пожежі протягом 3 г;

W_госп. - запас води на господарсько-виробничі потреби, необхідний на час гасіння пожежі, тобто на 3 г.

При цьому W_пож визначається таким чином:

W_пож = Q_пож τ_пож = Q_пож 3 • 3600/1000 = 10,8 Q_пож,

де Q_пож – розрахункова пожежна витрата, л/с; τ_пож – час гасіння пожежі, що дорівнює 3г.

Об'єм води на господарсько-питні потреби визначається виходячи з умов максимальних господарсько-питних і виробничих витрат на час гасіння пожежі τ_пож = 3 ч, виключаючи душові витрати, витрати на поливання і миття технологічного устаткування

W_госп. = 10,8 • Q_{госп. макс} , м³

де Q_{госп. макс} — витрата води, л/с.

Q_а.в. – витрата води при аварії водопроводу, л/с;

Q_вир.ав. – витрата води на виробничі потреби при роботі підприємства по аварійному графіку, л/с;

Q_{гос. пит.} – розрахункова витрата води на господарсько-питні потреби л,с;

Q_пож. – витрата води на пожежегасіння л/с;

τ_а.в – час ліквідації аварії, с, що приймається за даними табл. 41;

τ_{пож. ав} – час гасіння пожежі, що приймається відповідно до норм СНиП при Q_пож. ≤ 25 л/с τ_{пож. ав} — 2 – 3 ч, при Q_пож. >25 л/с τ_пож. = 4 – 6 г.

0,7 – коефіцієнт, що враховує зменшення господарсько-питних витрат, що допускається по СНиП при аварії водопроводу.

Загальна кількість резервуарів в одному вузлі повинна бути не менше 2 за наявності протипожежного запасу води.

Резервуари виконуються із залізобетону (переважно) круглої (до 2000 м3) або прямокутної форми. Вони обладнуються подаючими і всмоктуючими трубопроводами, переливною і грязьовою трубами. На них влаштовують також оглядові колодязі і вентиляційні труби.

Для збереження недоторканного пожежного запасу води резервуари повинні бути обладнані автоматичними пристроями (реле рівня поплавкового або електродного типу), які досягши рівня недоторканного запасу відключають господарські насоси і подають сигнал в диспетчерський пункт і на насосну I підйому для включення резервних. Такий спосіб збереження недоторканного запасу характерний для насосних низького тиску, таких, що не мають спеціальних пожежних насосів.

Коли в насосній встановлені пожежні насоси, недоторканний запас може бути збережений за рахунок розташування всмоктуючих ліній господарських і пожежних насосів на різних рівнях з улаштуванням кожуха (мал. 2,а) і за допомогою улаштування повітряно-водяного затвора (мал. 2,б).

Мал. 2. Способи зберігання недоторканого пожежного запасу води.

а – розташування всмоктуючих ліній на різній висоті з улаштуванням кожуха;

б – улаштування повітряно-водяного затвору;

1 – всмоктуючий трубопровід господарсько-питних насосів;

2 – всмоктуючій трубопровід пожежних насосів.

У системах водопостачання використовуються регулюючі і запасні ємкості.

Регулюючі ємкості дозволяють забезпечити рівномірну роботу насосних, оскільки відпадає необхідність в подачі максимальних витрат води в години найбільшого водоспоживання, а також зменшити діаметри труб, що знижує вартість водопроводу.

Об'єм води в регулюючому резервуарі визначається по формулі (67).

Запасні ємкості підвищують надійність систем водопостачання. У них зберігається запас води на потреби очисних споруд, пожежегасіння, виробничі і господарсько-питні.

Запасні резервуари найчастіше влаштовують підземними або на пів підземними. Вибір розмірів ємкостей повинен проводитися на основі техніко-економічного аналізу системи водопостачання і наміченого режиму її роботи.

Питання 2. Водонапірні башти і гідроколони.

Водонапірні башти призначені для регулювання нерівномірності водоспоживання, зберігання недоторканного запасу води і створення необхідного напору у водопровідній мережі.

Виходячи з призначення водонапірної башти, місткість бака повинна дорівнювати:

W_б = W_рег + W_н.з.

де W_рег – регулююча ємкість бака; W_н.з - протипожежний об'єм води, розрахований на 10 – хвилинну тривалість гасіння пожежі на промислових підприємствах внутрішніми пожежними кранами, а також спрінклерними або дренчерними установками при найбільшій витраті води на інші потреби або на 10 – хвилинну тривалість гасіння однієї внутрішньої і однієї зовнішньої пожежі при одночасній найбільшій витраті води на інші потреби.

Таким чином, недоторканний запас води у водонапірній башті дорівнює сумі

W_н.з. = W_госп + W_пож.

Об'єм води для господарсько-питних потреб і для цілей пожежегасіння може бути визначений таким чином:

W_госп = Q_{госп. макс} τ/1000 = 10 • 60/1000 • Q_{госп. макс} = 0,6 • Q_{госп. макс} м³

це для Q_{госп. макс} в л/с при τ = 10 хв.

W_пож. = Q_пож τ/1000 = 10 • 60/1000 • Q_пож. = 0,6 • Q_пож м³

це для Q_пож. в л/с при τ = 10 хв.

При визначенні об'єму недоторканного протипожежного запасу води витрата її в душових і на миття підлоги не враховується.

Основними елементами водонапірної башти (мал. 4) є бак і конструкція (стакан), що його підтримує , 13.

Мал. 4 Схема обладнання водонапірної башти.

1. – водопровідна мережа;

2 – електрозасувки; 3 – зворотній клапан;

4 – подающе – розводящий трубопровід;

5 – електрозасувка;

6 – пожежний трубопровід;

7 – господарсько-питний трубопровід;

8 – бак; 9 – переливна труба;

10 – грязьова труба;

14 – вентиль;

15 – пожежний насос;

16 – колодязь.

Обладнання водонапірної башти повинно постійно забезпечувати зберігання недоторканого запасу води при роботі водопроводу в звичайний час і автоматичне відключення його одночасно з отриманням сигналу про включення пожежних насосів.

Водонапірні башти бувають залізобетонні, металеві, цегляні і дерев'яні. Проте найбільш розповсюджені залізобетонні. Металеві, водонапірні башти споруджують значно рідше (з міркувань економії металу). Водонапірні башти з цегли споруджують відносно невеликої висоти, найчастіше на залізничному транспорті і в населених пунктах, якщо можливо використовувати для їх улаштування цеглу місцевого виробництва.

По типових проектах споруджують башти заввишки до 40 м (до дна бака) з баками місткістю до 800 м3.

На одній і тій же водонапірній башті можуть бути встановлені на різній висоті два і навіть три баки, що обслуговують системи водопроводів з різними напорами.

Гідроколони. Різновидом водонапірної башти є гідроколона, яка призначена, головним чином, для зберігання аварійного запасу води, наприклад в системах водопостачання металургійних комбінатів.

Вона є залізобетонною або сталевою циліндричною вертикальною ємкістю (мал. 5), висота якої дорівнює висоті водонапірної башти.

Мал. 5. Гідроколона

1 – водопровідна мережа; 2 – переливна труба; 3 – господарсько-питний трубопровід; 4 – пожежний трубопровід.

На відміну від водонапірної башти стовбур гідроколони повністю заповнений водою. Проте корисним об'ємом її є практично тільки верхня частина, яка розташована на висоті, що відповідає вимагаємим вільним напорам у водопровідній мережі. Ця частина гідроколони використовується в звичайний час як регулююча ємкість, а в нижній частині її може зберігатися недоторканий протипожежний запас води, що подається до місця пожежі стаціонарними або пересувними насосами.

Визначення висоти водонапірної башти. Висота водонапірної башти визначається з умови подолання опору у водопровідній мережі і необхідності підйому води на певну висоту, а також створення вільного напору в диктуючій точці по формулі:

Н_в.б = 1,05 h_c + H_св + (Z_д.т – Z_в.б)

де 1,05 — коефіцієнт, що враховує втрати напору в місцевих опорах (засувки, коліна, трійники і т. п); h_c — втрати напору в мережі; Н_св — вільний натиск в диктуючій точці водопровідної мережі, що приймається рівним 10 м для одноповерхової будівлі, при більшій поверховості — на кожен поверх слід додавати 4 м; Z_д.т – Z_в.б — різниця геодезичних відміток диктуючої крапки і місця установки водонапірної башти.

Питання 3. Пневматичних установки.

Призначення і основні елементи пневмоустановок.

Пневматичні установки призначені для регулювання нерівномірності водоспоживання і створення необхідного напору у водопровідній мережі.

У пневматичних установках необхідний напір створюється тиском стислого повітря на поверхню води в герметично закритих сталевих резервуарах. Існують дві системи пневматичних установок: змінного і постійного тиску. Більшого поширення набули установки змінного тиску.

Мал. 5. Схема пневматичної установки перемінного тиску.

1 – повітряний резервуар;

2 – компресор; 3 – перепускний трубопровід; 4 – вентиль; 5 – зворотний клапан; 6 – водяний резервуар; 8 – поплавковий клапан; 8 – засувка; 9 – трубопровід.

Мал. 6. Схема пневматичної установки постійного тиску.

1 – повітряний резервуар, 2 – компресор; 3 – редуктор; 4 – водяний резервуар.

Пневматична установка змінного тиску (мал. 5) складається з наступних основних елементів: двох герметичних резервуарів — повітря 1 і водяного 6, сполучених між собою перепускним трубопроводом 3 з вентилем 4. Для наповнення резервуару 1 повітрям встановлений компресор 2. Вода насосом подається в резервуар 6 по трубопроводу, який у водяному резервуарі закінчується поплавковим клапаном 7, який не допускає його повного спорожнення і потрапляння повітря в мережу внутрішнього водопроводу. Перепускний трубопровід 3 закінчується зворотним клапаном 5, який запобігає потраплянню води в повітряний резервуар.

У пневматичних установках постійного тиску (мал. 6) стисле повітря забезпечує постійний тиск в системі незалежно від коливання рівня води в резервуарі, що досягається установкою редукційного клапана на перепускному або на тому, що подає трубопроводах.

При виникненні пожежі включаються пожежні насоси, що подають воду безпосередньо у водопровідну мережу. Господарсько-питні насоси і пневматична установка при цьому автоматично (зворотним клапаном) відключаються від водопровідної мережі.

Лекція № 13

Тема: Загальні відомості про зовнішній та внутрішній водопровід

План лекції

15. Улаштування водоводів і водопровідної мережі.

16. Протипожежні вимоги до зовнішньої водопровідної мережі.

17. Призначення, класифікація і основні елементи внутрішнього водопроводу.

18. Протипожежні вимоги до улаштування внутрішніх водопроводів.

Зміст лекції

Питання 1. Улаштування водоводів і водопровідної мережі

Водопроводи прокладаються між насосними станціями і водопровідною мережею і призначаються для подачі в неї води. Трасу прокладки водопроводів слід вибирати залежно від рельєфу місцевості, поблизу існуючих або проектованих доріг, враховуючи при цьому техніко-економічні показники.

Для прокладки водопроводів використовуються труби бетонні, залізобетонні, азбестоцементні, чавунні і сталеві, пластмасові. Вибір матеріалу і класу міцності труб водопроводів обумовлений і обґрунтований статистичним розрахунком, урахуванням умови роботи трубопроводів і вимог до якості води.

Трасування водопровідної мережі об'єкту повинна ґрунтуватися на його генеральному плані і обґрунтовуватися техніко-економічними розрахунками, оскільки її вартість складає до 30% вартості всієї системи водопостачання.

Водопровідна мережа прокладається уздовж проїздів, як правило, прямолінійно і паралельно лініям забудови, по можливості, поза бетонними або асфальтовими покриттями. Перетин проїздів трубопроводами слід передбачати під прямим кутом.

Водопровідні лінії в містах і на крупних об'єктах можуть бути розділені на магістральні (d ≥ 300 мм) і розподільчі (меншого діаметру). Найменший діаметр труб об'єднаного водопроводу в містах і на підприємствах повинен бути не менше 100 мм, в сільськогосподарських населених пунктах — не менше 75 мм. Магістральні лінії можуть прокладатися, як і водоводи, в 2 лінії, тоді їх необхідно закільцьовувати і між ними через кожних 2—3 км. встановлювати перемикання.

Для водопровідних мереж, як правило, застосовують неметалеві труби: бетонні, залізобетонні, азбестоцементні, поліетиленові та ін. Використання чавунних труб допускається для мереж в межах населених пунктів, на території підприємств, а також за відсутності неметалічних труб. Сталеві труби необхідні при тиску в мережі більше 12 ат., для переходів під залізничними і автомобільними дорогами, через водні перешкоди і яри, в місцях перетину водопроводу з мережами каналізації, при прокладці по опорах естакад і в тунелях. Водопровідні лінії прокладають під землею на 0,5 м нижче за розрахункову глибину промерзання, рахуючи до низу труби.

Від поверхні ґрунту труби укладають: у північних районах на глибині 3—3,5 м, в середній смузі — на 2—2,5 м і в південних районах — на 1 —1,5 м. Така глибина зберігає воду від замерзання зимою, виключає перегрів комунікацій літом і пошкодження їх від зовнішніх навантажень.

У великих містах і на промислових підприємствах з розвиненими комунікаційними мережами водопроводні труби прокладаються у спеціальних тунелях (колекторах) спільно з кабелями і трубопроводами різного призначення. В тунелях можливий вільний огляд труб, їх ремонт без розкопки траншей. В таблиці 40 дана характеристика труб, які використовуються для улаштування водопровідних мереж.