61

Л екция 1.Санитарно-теническое оборудование зданий. Внутренний водопровод. Системы и схемы внутреннего водоснабжения зданий

СТОЗ – это комплекс инженерного оборудования холодного и горячего водоснабжения, канализации, водостоков, мусороудаления, обеспечивающий определенную степень благоустройства зданий и комфорта жизни людей.

Границей внутреннего водопровода являются стены здания или ЦТП.

Системой внутреннего водопровода называется совокупность трубопроводов и устройств для подачи воды из городского водопровода к санитарно-техническим приборам, технологическому оборудованию и поливочным кранам. Обычно под водопроводом понимают холодный водопровод.

1. Классификация систем внутреннего водоснабжения

Системы внутреннего водоснабжения можно условно разделить по нескольким признакам:

1. По назначению: хозяйственно-питьевые, производственные, противопожарные и поливочные. Эти системы бывают раздельные и объединенные.

2. По способу использования (производственный водопровод): прямоточный, с повторным использованием и оборотный. Хозяйственно-питьевой и противопожарный –примеры прямоточного водопровода.

3. По температуре воды: холодный водопровод (t^В1 ‹ 30 ˚С ) и горячий водопровод (t^Т3 = 50 -75 ˚С).

4. По соотношению напоров: гарантированного (располагаемого свободного) напора в городском водопроводе (Н_g) и требуемого или расчетного напора для подачи воды к диктующей водоразборной арматуре (Н_r).

4.1. Н_g ≥ Н_r. Напора достаточно для подачи воды в любое

время суток (Рис. 1).

4.2. Н_g ≤ Н_r . Напора недостаточно, применяется:

а) система с водонапорным баком (рис. 2) (при недостатке напора только в часы максимального водоразбора);

б) система с повысительным насосом (в часы максимального водоразбора и при постоянном недостатке напора) (рис. 3).

4.3. Н_{g ≤} Н_r. Недостаточно напора и расхода воды (рис. 4).

Насосы могут работать в двух режимах:

1 - постоянная работа насосов ( q_max ≥ q_p ≥ q_min);

2 - повторно-кратковременный режим, когда отключение насоса производится после наполнения бака (q_p ≥ q_max.); где q_max, q_min, q_p - расходы в часы максимального и минимального водопотребления и производительность насоса соответственно.

4.4. Условия применения системы аналогичны п. 4.3.

Вместо напорного бака принимают гидропневмобак (рис. 5).

5. Н_g << Н_r и q_g << q_max (рис. 6).

Эту систему применяют при необходимости кратковременной подачи большого расхода воды в часы максимального водоразбора, например, при пожаре и на технологические нужды. Используют запасной резервуар, в котором можно накопить необходимое количество воды. Систему с запасным резервуаром могут использовать и для хозяйственно-питьевых целей. В этом случае суточный приток воды должен быть не меньше суточного расхода воды.

5. Н_g ≤ Н_г, Н_r ≥ 45 м вод. ст.

Гидростатический напор в системе хоз-питьевого водоснабжения должен быть не выше 45 м вод. ст. [3. п.6.7], а давление в системе горячего водоснабжения должно быть не более 0,45 МПа [3, п.5.12].

В таких случаях принимают зонную систему водопровода с использованием трёх классических схем:

а) последовательной схемы подачи воды (рис. 7);

б) общей схемы подачи воды (рис. 8);

в) параллельной схемы подачи воды (Рис. 9).

1.2. Схемы сетей внутреннего водопровода

Известны тупиковая, кольцевая, двойная, комбинированная и другие схемы. По расположению магистрального трубопровода схемы бывают с нижней разводкой и с верхней разводкой.

Тупиковые схемы применяют для систем, допускающих перерыв в подаче воды. Это хозяйственно-питьевой, производственный и иногда противопожарный водопровод при количестве пожарных кранов менее 12 (рис. 1 - 9).

Кольцевые схемы применяют для систем с бесперебойной подачей воды. Это противопожарный водопровод, системы, комбинированные с противопожарным водопроводом (рис.10).

Преимущество: высокая надежность в обеспечении подачи воды потребителю.

Недостаток: большая длина сетей за счет кольцующих перемычек, высокая строительная стоимость.

В кольцевых сетях предусматривают не менее двух вводов с водомером и обратным клапаном на каждом из них.

1 .3. Внутриквартальные схемы водопровода

На выбор внутриквартальной схемы влияют следующие факторы: планировка жилых кварталов, способы прокладки водопроводной сети, соотношение требуемого и гарантированного напора и наличие высотных зданий.

Влияние планировки жилых кварталов

Стройная (сплошная) застройка кварталов применялась ранее. Здания располагались вдоль красной линии застройки, вдоль улиц и проездов. При этом каждое здание вводом напрямую присоединялось к уличной сети и поэтому имело свое устройство повышения напора. (Внутриквартальная сеть отсутствует).

Недостаток такой схемы водопровода - сложность эксплуатации в связи с большим количеством водонапорных устройств.

Свободная привязка жилых зданий на площади квартала или микрорайона применяется в настоящее время. При этом возможны две схемы прокладки водопровода: раздельная (А) и совместная (вместе с другими трубопроводами) (Б).

Обе схемы прокладки предполагают наличие общего ввода от городской сети в ЦТП (центрального теплового пункта), в котором располагают водонапорные и водонагревательные устройства для всех зданий квартала или микрорайона.

1.4. Устройство вводов

Вводом называется трубопровод от сети наружного водопровода до водомерного узла или до первой запорной арматуры внутри здания.

Вводы в грунте прокладываются на 0,5 м ниже глубины промерзания. Минимальная глубина прокладки – 0,7-1,0 м до верха трубы, при совместной прокладке – 0,7-1,0 м до верха канала. Для опорожнения уклон ввода в сторону наружной сети принимают 0,003 - 0,005.

В местах присоединения ввода к наружной сети устраивают колодец с запорной арматурой на вводе.

В некоторых случаях предусматривают два или более вводов. Например:

1. Для зданий с пожарным водоснабжением при количестве пожарных кранов 12 и более.

2. Для жилых зданий с числом квартир более 400.

и т.д. [3].

Расстояние по горизонтали в свету от труб ввода до других коммуникаций.

1.Теплотрасса -1,5м

2.Водоотводящая сеть:

- при Ø ввода до 200 мм -1,5٭м

- при Ø ввода более 200 мм -3,0٭ м

3.Газопровод:

-низкого давления -1,0 м

-среднего давления -1,5 м

4. Электрический и телефонные кабели - 0,75 - 1м

При пересечении сетей водопровода и водоотведения водопровод устраивают выше на 0,4 м. При меньшем расстоянии водопровод укладывают в стальную гильзу с вылетом 5 м в сухих и - 10 м в мокрых грунтах. То же делают при пересечении водопровода ниже сети водоотведения.

Допускают следующие типы вводов:

А) прямой (перпендикулярный)(оптимальный вариант);

Б) косой;

В) с двумя поворотами.

При пересечении ввода со стенами (фундаментом) здания необходимо:

1) предохранять трубопровод от возможной осадки здания;

2) защищать помещение подвала от атмосферных осадков и грунтовых вод. Для этого в сухих грунтах трубу прокладывают в стене (фундаменте) с зазором 0,2 м с заделкой отверстия водонепроницаемыми эластичными материалами.

По месту

100

100

500

Б)

Рис. 18. Пересечение ввода в мокрых и влажных

грунтах в бетонном растворе

Г)

200

Рис. 20. Прокладка ввода под фундаментом

Ввод желательно делать в ту часть здания, где сосредоточено большое количество водоразборной арматуры. При равномерном распределении водоразборной арматуры ввод обычно делают в среднюю часть здания.

Если диаметр ввода меньше 1/3 диметра наружного трубопровода, то ввод можно присоединить к действующему водопроводу с помощью муфт-седелок. Седелку присоединяют к трубе с помощью хомута или сварки. На патрубок устанавливают пробковый кран или задвижку и через отверстие в запорной арматуре сверлят стенку наружной трубы. Затем сверло убирают и закрывают запорную арматуру.

Для снижения стоимости прокладки сетей вводы вместе с внутриквартальной сетью водопровода устраивают в каналах непроходных и полупроходных и проходных туннелях совместно с другими коммуникациями.

1.5. Устройства для измерения количества и расхода воды

Водомерные счетчики применяются для измерения объема потребляемой воды. Они предусматриваются для вновь строящихся, реконструируемых и капитально ремонтируемых зданий. Их необходимо устанавливать как на системах холодного, так и горячего водоснабжения. Устраивают их в каждом здании и сооружении, в каждой квартире и на ответвлениях в магазины, столовые, рестораны и другие помещения, встроенные или пристроенные к жилым, общественным или производственным зданиям.

На раздельных противопожарных системах счетчики не устанавливают.

На ответвлениях к отдельным помещениям и санитарным приборам счетчики устанавливаются по требованию заказчика.

Счетчики горячей воды следует устанавливать на подающем и циркуляционном трубопроводе с устройством обратного клапана на циркуляционном трубопроводе после счетчика.

Водомерные счетчики

Для измерения расхода и объема воды чаще всего применяют скоростные крыльчатые и скоростные турбинные счетчики воды. Для измерения горячей воды используют те же счетчики, только из термостойких материалов (до 90 и 150 ˚С).

Счетчик состоит из корпуса для рабочего органа и счетного механизма, поставляемого часовыми заводами.

По конструкции рабочего органа различают две группы счетчиков: крыльчатые и турбинные. У водосчетчиков с тангенциальной турбинкой ось вращения расположена перпендикулярно оси движения воды. Такие счетчики назвали крыльчатыми. У водосчетчиков с аксиальной турбинкой ось вращения расположена параллельно оси движения воды. Такие счетчики назвали турбинными.

Крыльчатые счетчики (Ø 15-40 мм)

Одноструйный крыльчатый счётчик

Одноструйные счетчики просты по конструкции, но менее точны. При одностороннем воздействии на ось быстро изнашиваются подшипниковые опоры.

Многоструйный крыльчатый счётчик

Многоструйные счетчики более сложны конструктивно, но надежнее и точнее.

С четный механизм счетчика может быть погружен в воду. Такие счетчики называют «мокроходами». Если счетный механизм остается сухим, счетчик называют «сухоходом».

«Мокроходы» имеют меньшую погрешность, т.к. отсутствуют сальниковые устройства. Недостатком является отложение солей на поверхности стекла и счетном механизме, что приводит к быстрому износу и снижению точности измерений расхода воды.

В «сухоходах» отсутствуют эти недостатки, но зато есть другие: сальниковые уплотнители снижают точность показаний.

Этот недостаток устранен в конструкциях водомеров с использованием магнитных муфт.

Примерами водомера «сухохода» крыльчатого многоструйного могут служить водомеры ВСХ, ВСГ, ВСТ (ТУ 4213-001-03215076-92. АО «Мытыщинская теплосеть», АО «Тепловодомер»).

Турбинные счётчики (Ø 50-250 мм)

В водосчетчиках турбинного типа рабочим органом является турбинка. Струевыпрямитель обеспечивает равномерное распределение потока, тем самым ускоряет или тормозит вращение турбинки. Регулятор служит для настройки водомера. После настройки регулятор пломбируют.

Эти счетчики соединяются с трубами фланцами.

Комбинированные водомеры

С коростные водомеры имеют ограничение на пропускаемые расходы.

При минимальном расходе (пороге чувствительности) рабочий орган начинает вращаться. Максимальный расход - это предельный расход, который может пропустить водомер.

Диапазон измерения расхода для скоростных водомеров:

Q_min /Q_max =1/12.

При большой неравномерности водопотребления турбинные водомеры не могут регистрировать малые расходы воды в ночное время. Крыльчатые водомеры не способны пропустить большие расходы воды в часы максимального водопотребления. В этих случаях используют комбинированные водомеры.

При небольших расходах переключающий клапан перекрывает доступ воды к турбинному водомеру. Вся вода идет через крыльчатый водомер. Клапан открывается при относительно большом расходе воды, то есть расходе, больше максимума для крыльчатого водомера. Объём воды, в этом случае, учитывается обоими водомерами в виде суммы их показаний.

Д иапазон измерения расхода в комбинированных водомерах увеличивается почти в 10 раз:

Q_min /Q_max =1/100.

Работу водомеров характеризуют следующие расходы:

1. Порог чувствительности – расход, при котором рабочий орган водосчетчика начинает непрерывно вращаться.

2. Минимальный расход – расход, при котором счетчик имеет относительную погрешность ±5%, и ниже которого относительная погрешность не нормируется.

3. Переходный расход – расход с погрешностью счетчика ±2%, ниже данного только расход с погрешностью ±5%, т.е. минимальный расход.

4. Номинальный расход – это ½ максимального расхода.

5. Эксплуатационный расход – рекомендуемый расход для круглосуточной работы счетчика.

6. Максимальный расход – расход, при котором счетчик может работать не более 1 часа в сутки с погрешностью ±2%.

7. Суточный и месячный расходы – это предельные расходы, при превышении которых нормальная эксплуатация счетчика не гарантируется.

Подбор водомеров

Подбор водомера сводится к определению условного диаметра его прохода (калибра). При этом среднечасовой расход потребляемой воды не должен превышать эксплуатационный расход водомера:

q_э ≥ q_т.

q_т = q_u ·U/(24∙1000), м³/ч,

где q_u - норма расхода воды потребителем в сутки наибольшего

водопотребления, л/(чел.сут); принимается по [3,прилож. 3];

U – число жителей в здании (микрорайоне, квартире).

Подобранный водомер проверяют на потерю напора.

h_вод = Sq² , м. вод. ст.,

где S-гидравлическое сопротивление счетчика, принимается по

[3,табл. 4];

q - расчетный расход на участке сети, где установлен водомер, л/с.

Потери напора в водомерах не должны превышать:

- 5 м – для крыльчатых счетчиков;

- 2,5 м – для турбинных счетчиков;

-10,0 м – при пропуске расчетного вместе с противопожарным расходов для обоих типов водомеров.

Подобранный водомер проверяют на пропуск минимального расхода, который должен превышать порог чувствительности водомера.

Водомерный узел

Водомерный узел устраивают:

- для проверки водомера;

- для замены водомера в случае поломки;

- для измерения давления;

- для опорожнения магистрального трубопровода.

Поэтому в водомерный узел входят запорная арматура (краны, вентили и задвижки), спускной кран за водомером, манометр. При необходимости устраивают обводную линию с опломбированной запорной арматурой и переходы с большего диаметра трубы на меньший, равный калибру водомера.

Установка обводной линии обязательна:

1) при одном вводе в здание или ЦТП;

2) если счетчик не рассчитан на пропуск противопожарного расхода;

Если водомер не рассчитан на пропуск противопожарного расхода, то задвижка на обводной линии должна быть с электроприводом и должна открываться автоматически при пуске пожарных насосов.

Для исключения искажения показаний водомера поток выравнивают на прямом участке трубы: перед водомером длинной 5d_у, после него длинной 1d_у (d_у – условный диаметр трубы).

Водомерный узел (ось счетчика) устанавливают на высоте 0,3-1,0 м от пола подвала в легко доступном освещенном месте и t_возд. ≥ 5˚C.

Крыльчатые водомеры устанавливают как горизонтально (по уровню), так и вертикально. Турбинные водомеры устанавливают в любой плоскости при движении воды через него снизу вверх.

Лекция 2. Трубы, фасонные части, способы соединения и прокладки труб и водопроводная арматура

2.1. Трубы из полимерных материалов

2.1.1. Характеристика полимерных материалов

Согласно СНиП [3,п.10.1] для внутреннего водопровода холодной и горячей воды следует в первую очередь рассматривать применение пластмассовых труб и фасонных частей. Для изготовления труб применяют следующие пластмассы:

• полиэтилен (низкой плотности –ПНП (РЕLD), средней плотности –ПСП (PEMD), высокой плотности –ПВП (PEHD));

• сшитый полиэтилен -ПЭС (а) в зависимости от способа сшивки и защиты от диффузии кислорода: пероксидный (PEXa) , радиационный (PEXc), с органосилоксанами (PEXb); б) с противокислородным диффузионным барьером из: алюминия (PEXa-Al-PEXa), этиленвинилового спирта (PEXa-EVON) ];

• полипропилен –ПП (РР) {гомополимер – тип 1(PPH), блоксополимер – тип 2(PPB), рандом сополимер – тип 3(PPR), с противокислородным диффузионным барьером из алюминия (PPR- Al- PPR)};

• поливинилхлорид –ПВХ (PVC);

• хлорированный поливинилхлорид –ПВХХ (PVCC);

• полибутен –ПБ (PB) (с противокислородным диффузионным барьером из этиленвинилового спирта);

• стеклопластики (со связующим из: эпоксидных смол (GRE); полиэфирных смол (GRP))

• другие полимерные материалы.

Положительные свойства полимерных труб:

• коррозионная стойкость (расход материала только на обеспечение прочностных характеристик: отсутствует необходимость обеспечивать запас материала на его окислительное разрушение и делать стенку трубы толще, как в стальных трубах);

• небольшие гидравлические сопротивления;

• малый вес (в 7-8 раз меньше стальных);

• просто соединяются;

• заменяют стальные трубы при давлении до 2,5 МПа;

• сравнительно длительный срок службы (при гидростатическом давлении 0,45 МПа 50 лет – холодный водопровод при температуре воды 20 С^о, 25 лет – горячий водопровод при температуре воды 75 С^о).

Отрицательные свойства:

• сравнительно низкая прочность;

• большие коэффициенты температурного удлинения (или коэффициенты радиального расширения);

• обладают «холодной текучестью» материала;

• не термостойки (нельзя применять для противопожарного водопровода);

• обладают свойством «старения» (снижение эластичности, прочности, повышение хрупкости, трещинообразование, снижение стойкости к агрессивным средам);

• применение при строго ограниченных параметрах (давление, температура).

2.1.2. Классификация полимерных труб

Трубы из полимерных материалов можно разделить по следующим признакам.

1. По полимерному материалу.

2. По способу производства (методом непрерывной экструзии и литья под давлением при переработке термопластов; методом намотки и центробежного формования при изготовлении изделий из стеклопластиков).

3. По номинальному внутреннему давлению (PN), минимальной длительной прочности (MRS), жесткости (SN) и трубной серии (S).

4. П о конструкции труб: с гладкой или гофрированной стенкой, однослойные и многослойные, армированные, из разнородных материалов, с гладким и раструбным концом.

Таблица 1

Соотношение между типами труб, номинальным давлением

(PN), и размерными характеристиками (SDR) и (S)

Тип труб	PN, бар (кгс/см2)	SDR	S
Л - лёгкие	2,5	41	20
-	3,2	33	16
СЛ - среднелёгкие	4	26	12,5
С - средние	6	17,6	8,3
Т – тяжёлые	10	11	5
-	12	9	4
ОТ–особо тяжёлые	16	7,4	3,2
-	20	6	2,5
-	25	5	2

2.1.3. Способы соединения полимерных трубопроводов

Соединения пластмассовых труб бывают разъёмные и неразъёмные.

К разъёмным соединениям относятся:

а) буртовое с накидной гайкой (для трубопроводов с наружным диаметром до 50 мм);

б) буртовое со свободным фланцем (для трубопроводов с наружным диаметром 63 мм и выше);

в) разъёмное механическое (резьбовое);

г) раструбное с эластичным уплотнителем.

Неразъёмные соединения осуществляются с помощью сварки, склейки в раструб, механических неразъёмных соединений. Сварка бывает: стыковая, раструбная, раструбная с закладным электронагревателем.

Для соединения трубопроводов в плоскости или в двух плоскостях применяют фасонные части (название в отечественной практике) или фитинги (название импортных фасонных частей). Это угольники, отводы под различными углами (30^о,45^о,60^о), тройники, переходы, втулки под фланцы, муфты и т.д.

2.1.4. Трубы из полиэтилена

Напорные трубы из полиэтилена низкого давления и полиэтилена высокого давления выпускаются по ГОСТ 18599-83. Трубы изготовляются четырёх типов: Л (РN 2,5 ), СЛ (РN 4 ), С (РN 6 ) и Т (РN 10). Трубы из ПНД изготавливаются наружным диаметром от 10 до 1200 мм с толщиной стенки от 2 мм до 46,6 мм в зависимости от типа труб. Трубы из ПВД изготавливаются наружным диаметром от 10 до 160 мм с толщиной стенки от 2 мм до 20,9 мм в зависимости от типа труб.

2.1.4. Металлополимерные трубы

Металлополимерные трубы выпускают как отечественные, так и зарубежные предприятия трёх серий (а, b, c). Трубы серий b и с изготавливают по стандарту ISO 4065 «Трубы из термопластов. Универсальная таблица толщины стенок». Трубы серии а изготавливают в соответствии со стандартом на медные трубы.

Металлополимерные трубы состоят из пяти слоёв. Основные два слоя – из сшитого полиэтилена. Между ними – слой диффузионного барьера из алюминия (0,1-0,8 мм) или из этиленвинилового спирта (0,2 мм). Все три слоя соединяются между собой двумя слоями клея.

Различные фирмы выпускают металлополимерные трубы диаметром от 10 до 110 мм с толщиной стенки от 1,8 до 10 мм.

2.1.5. Полипропиленовые трубы

Трубы и соединительные детали изготавливают и следующих типов полипропилена:

а) полипропилен гомополимер (РР-Н) – тип 1;

б) полипропилен блоксополимер (РР-В) – тип 2;

в) полипропилен рандом (статистический) сополимер (РР-R) – тип 3.

Эти полипропиленовые трубы выпускают (согласно DIN 8077.1997-12) диаметром от 10 до 1600 мм с толщиной стенок от 1,8 до 61,2 мм.

Для горячей воды выпускаются трубы из полипропилена РР-R класса РН20 с противодиффузионным барьером из алюминия, ограничивающим насыщение воды кислородом. Подобные трубы выпускают диаметром от 17 до 112 мм с толщиной стенки от 2,7 до 16,2 мм.