1.Классификация, устройство и основные элементы систем водоснабжения зданий. Влияние величины гарантийного напора на выбор схемы системы.

Распределение воды по городу производится городской водопроводной сетью (Рис.4.1).

Г ородская водопроводная сеть 1 состоит из магистральных трубопроводов, которые прокладываются вдоль улиц между кварталами или микрорайонами. Обычно город имеет районы, застроенные зданиями различной этажности. Для подачи воды в эти здания необходимо создать определенные напоры. Например, по нормам для 5-ти этажных зданий требуется напор 26 метров водяного столба, а для 9-ти этажных - 42 метра.

Поддержание высоких напоров в системе приводит:

- к увеличению толщины стенок трубопроводов для повышения их прочности;

- к увеличению расхода электроэнергии;

- к увеличению не производительных расходов и утечек воды.

В сё это ухудшает экономические и эксплуатационные показатели системы. Поэтому, во всей городской водопроводной сети целесообразно поддерживать напор достаточный для подачи воды в дома средней этажности (до 5-ти этажей). В районах с повышенной этажностью застройки (9-ть и более этажей) подача воды в здания осуществляется повысительными насосными станциями, расположенными в каждом микрорайоне или квартале.

Здания средней этажности присоединяются к городскому водопроводу 1снепосредственно (Рис. 4.2). Причём, трубопровод от задвижки на городском водопроводе до здания уже не относится к городскому водопроводу. Он эксплуатируется теми службами, которые эксплуатируют водопровод внутри зданий.

В районах с повышенной этажностью застройки (9-ть этажей и более) вода из городского водопровода 1 в начале поступает по трубам 2 на повысительную насосную станцию (Рис. 4.3). Эта насосная станция обычно размещается в центральном тепловом пункте (ЦТП) каждого микрорайона или квартала.

И з повысительной насосной станции вода поступает по водопроводной сети микрорайона 3 в здания Причём, как трубопроводы подключения микрорайонной сети к городскому водопроводу, так и сама микрорайонная водопроводная сеть к городскому водопроводу не относятся.

Существенным является обязательная установка водоизмерительного устройства (водосчётчика) между городским и внутренним водопроводом. Водосчётчики устанавливаются в каждом здании, а общий водосчётчик в здании ЦТП.

Система водоснабжения промышленного предприятия во многом аналогична системе водоснабжения жилого микрорайона. Обычно она имеет несколько подключений к городской водопроводной сети. На территории предприятия располагается повысительная насосная станция или помещение с водосчётчиком, откуда вода распределяется по сети промпредприятия по внутрицеховым сетям потребителям. Исходя из изложенного внутреннему водопроводу можно дать следующее определение.

ВНУТРЕННИМ ВОДОПРОВОДОМ НАЗЫВАЕТСЯ СИСТЕМА ТРУБОПРОВОДОВ И УСТРОЙСТВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ ПОДАЧУ ВОДЫ ИЗ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЁННОГО ПУНКТА ИЛИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ К САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИМ ПРИБОРАМ, ПОЖАРНЫМ КРАНАМ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ОБОРУДОВАНИЮ, РАСПОЛОЖЕННЫМ В ОДНОМ ИЛИ ГРУППЕ ЗДАНИЙ.

В соответствии с этим определением к внутреннему водопроводу следует отнести, как системы расположенные непосредственно в зданиях, так и системы вне зданий в пределах микрорайона, квартала или территории промышленного предприятия.

Минимальное значение напора в точке подключения, которое указывается организацией эксплуатирующей наружный водопровод, называется гарантированным напором и обозначается Н^гар.

В зданиях водоразборные приборы располагаются на разных этажах. Очевидно, что в самых неблагоприятных условиях по напору будет прибор, который расположен наиболее высоко и наиболее далеко относительно точки подключения к городскому водопроводу. Работа этого прибора будет определяющей для системы в целом, так как если из этого прибора будет поступать расчётный расход воды, то из приборов, расположенных ниже и ближе к точке подключения будет поступать расход равный или больше расчётного.

Наиболее высоко расположенный и наиболее удалённый, относительно точки подключения внутреннего водопровода к городскому водопроводу, водоразборный прибор называется диктующим.

Для получения расчётного расхода воды из диктующего прибора в точке подключения внутреннего водопровода к городскому водопроводу необходимо создать определённый напор.

Напор, который необходимо создать в точке подключения внутреннего водопровода к городскому водопроводу для получения расчётного расхода воды из диктующего прибора называется требуемым напором и обозначается Н^тр.

В практике реального строительства городов возникают различные ситуации, которые могут вызвать нехватку напора для нормальной работы диктующих приборов в отдельных зданиях, микрорайонах или промышленных предприятиях. Например, при подключении к водопроводной сети новых потребителей, не предусмотренных исходным генеральным планом, возрастают расходы воды по трубопроводам и потери напора в них, из-за чего могут уменьшиться гарантированные напоры у отдельных зданий. Другим примером может быть случай, когда ведётся застройка зданиями повышенной этажности (девять и более этажей) в городе, где система водоснабжения рассчитана на здания средней этажности (до пяти этажей).

Исходя из концепции проектирования и строительства систем водоснабжения - потребитель всегда должен получать расчётное количество воды - необходимо рассмотреть все возможные ситуации, которые могут повлиять на схему системы внутреннего водопровода здания. Определяющим здесь является соотношение требуемого напора и гарантированного напора в городской сети. При этом возможны следующие ситуации (Рис. 6.1):

1. Н^гар больше Н^тр всегда. Напор в городской водопроводной сети достаточен для получения расчётного расхода воды из диктующего прибора. Устанавливать устройства повышающие напор во внутреннем водопроводе не требуется. Схема системы наиболее проста.

2. Н^гар больше Н^тр при минимальном водопотреблении и Н^гар меньше Н^тр при максимальном водопотреблении. В схему системы необходимо включить напорно-регулирующий бак, который устанавливается в чердачном помещении здания. В часы минимального водопотребления при максимальных значениях Н^гар вода поступает в приборы и наполняет бак. В часы максимального водопотребления при минимальных значениях Н^гар вода в приборы верхних этажей поступает из бака, а в приборы нижних этажей из водопроводной сети города;

3. Н^гар всегда меньше Н^тр . Напор в городской водопроводной сети не достаточен для получения расчётного расхода воды из диктующего прибора. Здесь возможны два варианта:

• водопотребление равномерно (например, на промпредприятии с непрерывным, равномерным циклом производства). Схему системы необходимо дополнить повысительными насосами с постоянной подачей, которые компенсируют нехватку напора;

• водопотребление не равномерно. Схему системы необходимо дополнить повысительными насосами, которые компенсируют нехватку напора и напорно-регулирующими баками, которые компенсируют разницу в расходе между равномерной подачей насосов и неравномерным водопотреблением.

2.Присоединение внутренних водопроводов к наружным сетям.Устройство вводов. Водомерные узлы и водомеры. Подбор водосчетчиков.

Участок трубопровода от сети наружного водопровода до сети внутреннего водопровода (до водомерного узла или запорной арматуры внутри здания) называется вводом.

К основным элементам ввода относятся:

1. Место присоединения (врезки) ввода в наружную сеть водопровода;

2. подземный участок трубопровода от места врезки до запорной ар­матуры внутри здания.

В местах присоединения вводов к наружным сетям водопровода устраиваются колодцы диаметром не менее 700 мм с установленными в них задвижками, а при малых диаметрах ввода (40мм и менее) вентилей.

Д ля зданий с тупиковыми сетями внутреннего водопровода для водопроводов допускающих временное прекращение подачи воды, проектируют один ввод (рис.8.1). Место присоединения ввода к внутренней сети выбирают в зависимости от размещения водомерного узла. Как правило, это центр здания (рис.8.1) либо место концентрации водоразборных приборов.

И ногда из-за удобства трассирования наружной сети ввод осуществляет в торец здания (рис.8.2). Но такое подсоединение увеличивает стоимость системы из-за увеличения диаметров труб. И снижает надёжность системы в случае аварии на начальных участках.

Не менее чем два ввода предусматривается для:

• зданий, в которых установлено более 12 пожарных кранов;

• жилых зданий с количеством квартир более 500, клубов, театров и кинотеатров;

• з даний оборудованных противопожарными спринклерными и дренчерными системами;

• бань при числе мест 200 и более;

• прачечных на 2т и более белья в смену.

При устройстве двух и более вводов они присоединяется, как пра­вило, к различным участкам наружной кольцевой сети водопровода (рис 8.3), либо к одному участку через секционирующую задвижку (рис 8.4).

Для устройства вводов применяют чугунные водопроводные трубы диаметром 50мм и более, стальные трубы с противокоррозионной битумной изоляцией и, в отдельных случаях, пластмассовые тру­бы.

Глубина заложения труб ввода зависит от глубины заложения сети наружного водопровода, которая назначается с учетом глубины промер­зания грунта (на 0,5м ниже), но не менее 1 м от поверхности земли. Это позволяет защитить ввод от замерзания и от разрушения при перемещении в районе ввода тяжёлого автотранспорта. Ввод укладывается с уклоном 0,005 в сторону наружной сети для воз­можности его опорожнения.

При пересечении водопроводных и канализационных трубопроводов водопровод прокладывает выше на 0,4м (расстояние в свету). При мень­шем расстоянии между ними водопроводные трубы прокладываются в металлических гильзах с вылетом в сухих грунтах по 0,5 м в обе стороны от точки пересечения, а в мокрых грунтах по 10 м.

В вод трубопровода в здание осуществляется под прямым углом. Пересечение трубопровода со стенками подвала должно выполнять­ся в сухих грунтах с зазором 0,2 м, между трубопроводом и строитель­ными конструкциями. Это предотвращает разрушение ввода при просадке здания.

В сухих грунтах (рис. 8.5) кольцевой зазор между металлической гильзой 1 и трубой 2 заделывается эластичным водогазонепроницаемым материалом, например, смоляной прядью 3, мягкой глиной 4 и цементным раствором 5 марки В-30, слоем 20 - 30 мм.

П ри значительной глубине сооружений, например при строительстве насосных станций, трубопроводы могут оказаться в зоне мокрых грунтов. В мокрых грунтах применяются сальниковые устрой­ства (рис.8.6). Гильза 6 внутри здания имеет фланец. На трубопровод приваривается блин 7. При закручивании болтов перемещается зажим сальника 8. При этом, просмоленная прядь 3 герметизирует зазор между трубой и гильзой. С наружной стороны здания устраивается глиняная гидроизоляция 9. Мо­жет также применяться жесткая заделка замоноличиванием бетонным раствором.

На вводах внутри здания предусматривается установка обратных клапанов, если в системе установлены водонапорные баки или проектируется несколько вводов, соединенных между собой трубопроводами внутри здания.

П рисоединение ввода в наружную сеть может быть осу­ществлено одним из способов:

• на наружной сети фасонная часть и запорная арматура предусмотрены и установлены в колодце заранее при прокладке наружного водопровода (рис.8.7). К ним без затруд­нений можно присоединить ввод;

• в месте присоединения фасонная часть отсутствует. В этом случае способ присоединения зависит от материала труб наруж­ного водопровода, соотношения диаметров ввода и труб наружной сети и возможности временного выключения из работы участка наружной сети.

Врезка должна производиться только организа­цией, эксплуатирующей наружный водопровод.

Присоединение ввода к стальным трубам с выключением участка наружной сети из работы может быть выполнена путем вварки патрубка с фланцем (резьбой) (рис.8.8) или удаления части трубопровода, и за­мены удаленной части сварным тройником (крестовиной).

Если присоединение ввода осуществляется к чугунному водоводу, то удаляется одна труба, которая заменяется фасонными частями, отрезком трубы и тройником (крестовиной)

Водосчетчики устанавливаются на вводах во все жилые и общественные здания, а также на ответвлениях водопровода в ма­газины, столовые, рестораны и т.п., получающие воду от общего ввода при расходе более 0,1м/ч. При подключении к городскому водопроводу группы зданий общий водосчётчик устанавливается в ЦТП. На промпредприятиях он устанавливается в специальном помещении.

Водосчётчик входит в состав водомерного узла. Водомерный узел с одним вводом (рис. 9.1) и с двумя вводами (рис. 9.2) включает следующие основные элементы:

• водосчётчик 1;

• запор­ную арматуру 2, установленную до и после водомера для возможности его замены или проверки правильности показаний, а также отключения внутренней водопроводной сети от ввода для ремонта;

• обводную линию 3 с опломбированной задвижкой 4;

• к онтрольно-спускной кран (или патрубок с пробкой 5), который служит для спуска воды из сети внутрен­него водопровода, контроля давления воды в системе.

• переходы 6. Как правило, диаметр водомера получается меньше на сортамент.

С каждой стороны водосчетчика предусматриваются прямые участки трубопровода.

Обводная линия рассчитывается на пропуск максимального (с уче­том противопожарного) расхода воды. Если водосчетчик не рассчитан на пропуск максимальных расходов воды при пожаре, то на обводной линии предусматривается установка электро-задвижек, открывающихся автоматически одновременно с пуском пожарных насосов. При давлении в наружной сети, достаточ­ном для тушения внутреннего пожара, - от кнопок, установленных у пожарных кранов.

Водомерные узлы устанавливаются в зданиях за наружной стеной (на расстоянии 1-1,5м) в удобном и легкодоступном для ремонта и снятия показаний помещении и естественным или искусственном освещением, с температурой не ниже +2 °С. Как правило, водомерный узел располагают в подвале. При отсутствии подвала узел монтируется в приямке под лестничной клеткой в уровне первого этажа или в наружном колодце, в котором выполнено присоединение ввода к наружной се­ти. Расстояние от пола до оси водомера 400 - 800 мм.

В жилых и общественных зданиях в основном нашли при­менение скоростные водосчетчики. Они делятся на крыльчатые и турбинные. Работа и устройство скоростных водомеров заключается в следующем (Рис.4.3). В корпусе 1 на оси 2 в подшипниках 3 под действием потока воды вращается крыльчатка 4 (в турбинном водомере, Рис. 9. 4, турбинка).

Ось крыльчатки расположе­на перпендикулярно оси потока воды, лопатки крыльчатки имеют прямоугольную форму (ось турбинки располагается параллельно потоку жид­кости, и лопатки имеют форму винтовой линии). Вращательное движе­ние крыльчатки передается на счетный механизм 5.

Крыльчатые водомеры разделяются на сухоходы и мокроходы. В во­домерах сухоходах счетный механизм от воды отделен диафрагмой. В водомерах мокроходах счетный механизм находится и работает в воде, поэтому устройство механизма проще.

И все же наибольшее распространение получили водомеры сухоходы.

В одомеры сухоходы подразделяется на одноструйные (Рис. 9.5) и многоструй­ные (рис.9.6). В одноструйном водомере вода на крыльчатку поступает одной струей не меняя направления движения, в многоструй­ном (вода разделяется на ряд струй и поступает на все лопатки крыльчатки одновременно.

В одноструйном водомере давление во­ды на крыльчатку одностороннее, поэтому подшипники крыльчатки име­ют односторонний износ, что с течением времени сказывается на точ­ности показаний водомера. В многоструйном водомере благодаря одина­ковому давлению воды на крыльчатку со всех сторон односторонний из­нос подшипников исключается, но конструкция этого водомера сложнее и размеры его больше. Из-за движения воды через отверстия малого диаметра потери напора в нём больше, чем в одноструйном водомере.

Кроме того, для предотвращения засорения требуется установка фильтра 1 (Рис. 9. 6), что также усложняет конструкцию и увеличивает потери.

Размер водомера определяется его калибром (калибр - диаметр условного прохода патрубка перед крыльчаткой или турбинкой). Крыльчатые водомеры изготовляются калибром от 15 до 50мм, турбинные водомеры от 50 до 250 мм. Эти водомеры могут использоваться и на горячей воде до 90 ^оС. Конструктивно они не отличаются друг от друга но их детали выполняются из термостойких пластмасс и они имеют специальную маркировку.

При неравномерном водопотреблении и резких колебаниях расхода воды в зданиях для учета малых и больших расходов устанавливают скоростные комбинированные счетчики воды, (Рис.9.7) состоящие из двух счетчиков: малого (крыльчатого) и большого (турбинного). Конструктивно комбинированные счетчики могут быть решены с параллельным и после­довательным соединением, путем установки переключающего клапана. Клапан (грузовой) срабатывает при больших расходах воды, открывая доступ потоку к большому (турбинному) счетчику. Для определения общего расхода воды показания малого и большого счетчиков суммиру­ются.

Подбор калибра водосчетчика производится по среднечасовому рас­ходу воды за период потребления (сутки, смену). Например, для жилых зданий этот расход определяется по формуле :

, м³/час (9.1)

где - норма расхода воды жителями в максимальные сутки, л/сут, принимается по прил. 3 СНиП в зависимости от степени благоустройства зданий;

- количество жителей. Можно принять, что на одного жителя приходится 8-10 м² жилой площади в здании.

Водосчётчик подбирается по табл.4 СНиП так , чтобы эксплуатационный расход водосчётчика, был равен или превышал расход, определённый по формуле (9.1).

После того как водосчётчик выбран он проверяется на допустимую величину потерь напора. Потери напора в водосчётчике определяются по формуле

, м (9.2)

где коэффициент сопротивления водосчётчика по табл.4 СНиП;

- расход воды, л/с.

При пропуске расчетного расхода потери напора в крыльчатых водосчетчиках не должны превышать 2,5м, а в турбинных - 1м.

Калибр водосчетчика, как правило, равен диаметру трубы ввода либо меньше этого диаметра на один сортамент.

Скоростной счетчик работает нормально при пропуске через него расхода, составляющего около 40-50% его максимальной предельной пропускной способности (характерного расхода). Характерным считает­ся предельный часовой расход, при котором потери напора в счетчике составляет 10м.

Минимальный расчетный расход воды, составляющий примерно 6-8% среднечасового или 1/10 - 1/15 максимального расчетного расхода, не должен быть меньше предела чувствительности счетчика или наимень­шего допустимого расхода.