водопостачання та водовыдведення / Інженерне обладнання будинків. Кравченко В. С., Садлій Л. А., Давидчук В. І

в систему опалення, а розподільчою мережею - на гаряче водопостачання окремих будинків. Циркуляційні трубопроводи повертають охолоджену воду в котли для її підігріву.

Мал. 3.23. Централізована закрита система гарячого водопостачання

Така схема є простою і довговічною, адже система живиться ретельно очищеною водою, що необхідна для роботи котлів без утворення накипу.

Недоліком схеми є велика потужність установок для водопідготовки, які повинні очищати всю воду, що подається в систему водопостачання. Через це схему використовують лише за низької карбонатної твердості природної води.

В закритих схемах (мал. 3.23) тепло від котлів передається теплоносію (перегрітій воді, парові тощо), який теплофікаційною мережею подається до водонагрівача. Вода з системи холодного водопостачання проходить через водонагрівач, нагрівається і подається в розподільчу мережу. Недоліком закритої схеми є необхідність використання водонагрівачів та прокладання внутрішньоквартальної мережі трубопроводів. Проте в цій схемі установки для водопідготовки мають невелику потужність, адже теплоносій не витрачається, а повністю повертається в котел у той час, як споживач отримує гарячу воду питної якості з міського водопроводу. Крім того, котли перебувають під постійним тиском, який не залежить від тиску в системі гарячого водопостачання. Завдяки цим перевагам закриті системи гарячого водопостачання здобули широке використання в наш час.

150

Проточні електроводонагрівачі вимагають значних потужностей, що призводить до перевантаження електричних мереж, тому їх використання обмежене тільки виробничими та громадськими будівлями.

Місцеві установки для приготування гарячої води обслуговують один або декілька пристроїв (наприклад, в межах однієї квартири). Приготування гарячої води в таких системах здійснюють в малопотужних генераторах тепла (газові водонагрівачі, малооб'ємні котли тощо).

Всі централізовані системи гарячого водопостачання проектують з циркуляційними трубопроводами. Без таких трубопроводів при відсутності водорозбору вода в подаючих вистигає і споживачі отримують спочатку охолоджену воду, яку зливають в каналізацію. При цьому виникають втрати води і тепла, які тим більші, чим більші діаметри і довжини подаючих трубопроводів. Циркуляційні трубопроводи в системах гарячого водопостачання можуть функціонувати цілодобово (житлові будинки, готелі, лікарні тощо) або тільки перед початком водорозбору, якщо споживання гарячої води проходить періодично (наприклад, душові промислових підприємств). Слід зазначити, що в житлових будинках з числом поверхів до 4-х включно, при відсутності приладів для сушіння рушників циркуляцію води передбачають тільки в магістральних трубах до початку водорозбірних стояків.

В системах гарячого водопостачання може бути природна циркуляція води під дією гравітаційного напору, коли рух гарячої води

дозволяється застосовувати тільки в місцевих системах або в системах з тривалим безперервним розбором води (наприклад, в лазнях). Допускається також не передбачати циркуляцію в системах з регламентованим в часі споживанням гарячої води, якщо температура її в цей час в місцях водорозбору буде не нижчою, ніж вимагається.

Для мереж гарячого водопостачання використовують оцинковані сталеві труби. Рідше – пластмасові, металопластикові та мідні труби. Всі трубопроводи системи гарячого водопостачання, за виключенням квартирних підведень і приладів для сушіння рушників, повинні бути покриті ізоляцією, товщина і якість якої повинна забезпечувати нормовану величину тепловтрат.

151

3.2.10. Основи проектування та гідравлічного розрахунку внутрішньої водопровідної мережі

При проектуванні внутрішніх систем водопостачання необхідно знати кількість води, яка має бути подана водопроводом, види і кількість водоспоживачів, розрахункові норми споживання води кожним видом споживача та режим споживання води протягом доби. Тиск (напір води) в системі водопостачання будинку повинен забезпечувати безперебійне подавання води всім водоспоживачам. При проектуванні внутрішніх систем водопостачання використовують секундні, годинні та добові витрати води. Для забезпечення безперебійної роботи водопровідної мережі необхідно проводити розрахунок на найбільш несприятливий режим її роботи. Таким режимом є подача системою максимальних витрат води. Після визначення розрахункових витрат води проектують внутрішні мережі та обладнання і проводять гідравлічний розрахунок системи з метою визначення діаметрів труб та необхідного для водопостачання будинку напору води.

3.2.10.1. Режим водоспоживання, визначення розрахункових витрат води в будинках та спорудах.

Режим водоспоживання – зміна витрат води протягом доби, місяця, року - в населеному пункті не буває рівномірним і залежить від багатьох факторів (режим життя і трудової діяльності людини, благоустрій будинків, пори року, місцеві умови тощо). Звичайно, для окремих будинків розглядають добові режими водоспоживання. Так наприклад, в жилих будинках вночі корисні витрати води практично відсутні, а вранці з 7 до 11 годин та ввечері з 18 до 22 годин водорозбір різко збільшується при максимальному водоспоживанні з 20 до 21години.

Для промислових підприємств погодинні витрати води на технологічні потреби приймають рівномірними за годинами доби протягом зміни або за вимогами технологів, а на господарсько-питні потреби розподіл добових та змінних витрат води виконують згідно даних, які наведені в додатку 3, або розраховують за коефіцієнтом погодинної нерівномірності , значення якого приймають в “гарячих” цехах Khr = 2,5; - в “холодних” - Khr = 3. Витрати води на душові розподіляють пропорційно до добових витрат після кожної зміни на підприємствах. Розрахункові витрати води на душ на одного працівника за добу приймаються залежно від групи виробничого процесу за санітарною характеристикою (додаток 4). Врахувавши, що нормативні витрати води на одну душову сітку складають 500 л/год ( додаток 4), а нормований час роботи душу - 45 хв., то на одну душову

152

сітку припадає 375 л/год. За цією величиною визначають нормативне навантаження працівників на одну душову сітку і потрібну кількість душових сіток для даного підприємства або окремого цеху. Розрахунки ведуть для зміни з найбільшою кількістю працівників.

Крім регулярного забезпечення господарсько-питних і виробничих потреб, система водопостачання при необхідності повинна подавати воду на гасіння пожеж. Витрата води на гасіння пожеж необхідна тільки при їх виникненні і тому враховується лише при перевірочних розрахунках водопровідної мережі та при визначені об’єму запасних ємностей (РЧВ, водонапірної башти, протипожежних резервуарів). Визначені витрати води на гасіння пожежі уточнюють з урахуванням висоти компактної частини струменя та діаметра сприску (див. розділ 3.2.7). Розрахункову тривалість гасіння пожежі приймають 3 год. Подача розрахункових витрат води на гасіння пожежі повинна бути забезпечена при найбільших годинних витратах води на інші потреби. При цьому витрати води на поливання, душові, миття підлоги і технологічного обладнання підприємств не враховуються.

Розрахункові секундні витрати води, які проходять по ділянці мережі, поступають до споживачів через водорозбірні прилади, тому їх величина може бути визначена як добуток кількості одночасно працюючих приладів m на секундні витрати через кожен водорозбірний прилад q0,i та їх загальної кількості N, тобто qc = q0,i x m. Кількість одночасно працюючих водорозбірних приладів m із загальної кількості, що встановлені на ділянці, N є випадковою величиною, яка може бути визначена методами теорії ймовірності. Для цього потрібно знати ймовірність одночасної роботи водорозбірних приладів Р, яка визначається за формулами 3.4 та 3.5.

Максимальні секундні витрати води на розрахунковій ділянці внутрішньої водопровідної мережі, л/c:

від загальної кількості приладів N, які обслуговує розрахункова ділянка мережі, і ймовірності їх одночасної дії Р; q0 - секундні витрати води, л/с, віднесені до одного приладу. Розрізняють q0t0t - загальні секундні витрати води (холодної і гарячої); q0h - витрати гарячої води; q0c - витрати холодної води.

Секундні витрати води q0, л/с, водорозбірною арматурою (приладом), віднесені до одного приладу, слід визначати для:

♦окремого приладу за додатком 5;

♦різних приладів, які обслуговують однакових водоспоживачів на

ділянці тупикової мережі за додатком 6;

♦житлових і громадських будинків та споруд, в яких відсутні відомості про витрати води і технічні характеристики санітарних

153

приладів, дозволяється приймати: q0t0t= 0,3 л/с; q0h = q0c = 0,2

л/с;

♦різних приладів, які обслуговують різних споживачів, за формулою:

де: Ni - число однотипних водорозбірних приладів; q0і - секундні витрати води (загальні, холодної, гарячої), л/с, водорозбірною арматурою (приладами) (додаток 5); Pi - ймовірність одночасної дії санітарно-технічних приладів при відмінних групах водоспоживачів у будинках різного призначення.

Ймовірність одночасної роботи водорозбірних приладів Р визначають за формулами:

де: qhr,u - нормативні витрати води, л, в в годину максимального

Формулу (3.4) використовують при однакових водоспоживачах у будинку або споруді без урахування зміни співвідношення U/N , формулу (3.5) – при відмінних групах водоспоживачів у будинках або спорудах різного призначення.

Максимальні годинні витрати води, м3/год:

де: q0,hr - годинні витрати води санітарно-технічним приладом, л/год; α hr - коефіцієнт, який визначається за СНиП 2.04.01-85 (додаток 8) залежно від загальної кількості приладів N і ймовірності їх одночасного використання Рhr.

Годинні витрати води санітарно-технічним приладом q0,hr (q0,hrt0t; q0,hrh; q0,hrc), л/год, слід визначати:

а) при однакових водоспоживачах у будинку або споруді - за додатком 6;

б) при відмінних водоспоживачах - за формулою:

Σ Ni Phr,i

Ймовірність одночасного використання санітарно-технічних приладів для системи в цілому:

154

У виробничих будівлях і спорудах максимальні годинні витрати на виробничі потреби вираховують за добутком відповідних середньогодинних витрат води на коефіцієнт годинної нерівномірності.

Середні годинні витрати води qт, м3/год, за період (доба, зміна)

максимального водоспоживання Т визначають за формулою:

де і - порядковий номер групи водоспоживачів у будинку або споруді; Ui - кількість однотипних водоспоживачів у і-тій групі; qu,і - добова норма витрат води і-тим споживачем, л; Т - період, год.

Добові витрати води визначають як суму витрат води всіма споживачами з урахуванням витрат води на поливання. Добові витрати води в будинку Qu , м3/добу, використовуються при розрахунках напірних і безнапірних регулюючих ємностей, а також при визначенні техніко-економічних показників:

Прийнявши у формулі (3.10) різні добові норми водоспоживання (в добу найбільшого водоспоживання, середню добу, загальну норму витрат води, норму витрат холодної або гарячої води), визначають відповідні розрахункові добові витрати води.

3.2.10.2. Проектування та гідравлічний розрахунок внутрішніх водопровідних мереж

При проектуванні внутрішніх мереж водопроводу спочатку виконують трасування мережі на планах підвалу і поверхах. При цьому на плані поверху позначають місця прокладання стояків і підведень до приладів. Запроектовані стояки переносять на план підвалу і проектують там місця розташування водомірного вузла, магістральних труб і поливальних кранів.

Після трасування водопровідної мережі викреслюють її аксонометричну схему, яка враховує, що:

♦горизонтально розміщені на планах лінії трубопроводів викреслюються також горизонтально;

155

♦вертикально розміщені на планах лінії трубопроводів викреслюються з кутом нахилу 450 зліва направо без спотворень;

♦стояки і вертикальні ділянки підводок до водорозбірної арматури, показані на планах точками, викреслюються

вертикальними лініями.

Аксонометричну схему внутрішнього водопроводу викреслюють в масштабі планів поверху з позначенням усіх трубопроводів, приладів, запірної та регулювальної арматури, водорозбірних кранів. Ці елементи показують прийнятими умовними позначеннями.

Для подальших розрахунків на виконаній аксонометричній схемі вибирають головний розрахунковий напрямок (від вводу до найвіддаленішого і найвище розташованого водорозбірного пристрою - диктуючого) і розбивають його на розрахункові ділянки - відрізки мережі між двома вузловими точками. На схемі проставляють номери вузлових точок (1, 2, 3 тощо) і довжини розрахункових ділянок. Ділянки нумерують за вузловими точками (1-2, 2-3 тощо). Нумерацію точок починають від диктуючого пристрою, йдучи проти руху води до водомірного вузла. Діаметри труб на ділянках проставляють після розрахунку. На схемі відповідними умовними позначками проставляють відмітки підлоги підвалу, вводу, чистої підлоги поверхів, поверхні землі біля будинку, диктуючого водорозбірного пристрою (якщо у водопроводі є насоси, то позначками показують їхні осі).

Гідравлічний розрахунок мережі і насосів без регулювальних баків проводять за максимальними витратами води. Розрахунку підлягає ділянка трубопроводу від диктуючого приладу до вводу, розбита на аксонометричній схемі на розрахункові ділянки (розрахунковий напрямок). Метою розрахунку є визначення діаметрів труб на кожній з цих ділянок, потрібних для пропуску по них витрат води при допустимих швидкостях руху, а також визначення загальних втрат напору при переміщенні води цими ділянками. Ці втрати напору необхідні для визначення потрібного для водопостачання об’єкту тиску води.

Тиск ( напір води ) в системі водопостачання будинку повинен забезпечувати безперебійне подавання води всім водоспоживачам. Тому його величину визначають для найбільш несприятливих умов, тобто в годину максимального водоспоживання. Загальний потрібний напір для водопостачання будинку Нпотр , м, в місці під’єднання до водопроводу міської мережі повинен забезпечувати подачу води на

156

необхідну геометричну висоту та робочий напір біля диктуючого водорозбірного приладу (мал. 3.24). При цьому враховуються всі опори на вводі та в мережі. Розрахунки виконують за формулою:

де: Нgeom - геометрична висота підйому води, яка визначається як різниця відміток диктуючого приладу ( найвище розташованого водорозбірного пристрою ) і труби зовнішньої мережі в точці підключення, м; Htot - втрати тиску в системі водопостачання, які виникають при русі води через трубопроводи, повороти, трійники, запірну та регулюючу арматуру, водолічильники та інше обладнання, м; Нf – робочий напір водорозбірної арматури, м.

Мал. 3.24. Розподіл тиску в системі внутрішнього водопостачання:

1 – п’єзометрична лінія; 2 – водопропровід; 3,4 – лічильники для води: 3 – загальний на весь будинок, 4 – квартирний; 5 – міський водопровід

арматури наведені в додатку 5. Робочі напори перед виробничим водорозбірними приладами визначаються за вимогами технологів або за паспортом обладнання. Робочі напори перед внутрішніми пожежними кранами повинні забезпечувати отримання компактних пожежних струменів висотою, яка необхідна для гасіння пожежі в будьякий час в самій високій і найдальшій частині будинку.

Величину втрат напору в системі водопостачання (Htot ) знаходять

де: = ∑h - втрати тиску в системі водопостачання, які виникають при русі води через трубопроводи, повороти, трійники, запірну та регулюючу арматуру, тобто втрати напору по довжині трубопроводу (∑hд) та місцеві опори (∑hм); hл - втрати напору в лічильниках на розрахунковому напрямку.

Втрати напору в системі водопостачання, які виникають при русі води через трубопроводи, повороти, трійники, запірну та регулюючу арматуру слід визначати за формулою:

водопроводів жилих та громадського призначення будинків; 0,2 – в мережах об’єднаних господарсько-протипожежних водопроводів жилих та громадського призначення будинків, а також в мережах виробничих водопроводів; 0,15 - в мережах об’єднаних виробничих протипожежних водопроводів; 0,1 - в мережах протипожежних водопроводів.

Сума загальних втрат напору на окремих ділянках дає величину загальних втрат напору на розрахунковому напрямку. Гідравлічний розрахунок виконується у табличній формі (табл. 3.1). В графу 1 заносять номери ділянок від диктуючого приладу до водомірного вузла (або, якщо не проводився окремий розрахунок вводу, то до зовнішньої мережі). На аксонометричній схемі визначають відповідні довжини ділянок і заносять їх значення в графу 9.

Обчисливши загальні втрати напору на розрахунковому напрямку, за формулою 3.11 визначають загальний потрібний напір для водопостачання будинку.

При проектуванні водопроводу будинку, який розташований в межах населеного пункту, управління міського водопостачання надає дані про величину гарантованого напору Нg в місці, де розташований цей будинок. Гарантований напір в зовнішній мережі може бути заданим від відмітки осі труби вводу в місці його під’єднання до зовнішньої мережі або від відмітки землі у цьому місця.

Обчислене значення потрібного напору Нпотр (Htot) необхідно порівняти із значенням гарантованого напору Нгар. Якщо різниця між ними менша за 1 м, то результати розрахунків задовільні, якщо більша, то необхідно зменшити діаметри труб на ділянках мережі. У випадку,

коли Нпотр< Нгар більше, ніж на 0,5 м, слід перевірити можливість збільшення діаметрів найнавантаженіших ділянок мережі з метою

зменшення потрібного напору, щоб виконувалась умова Нпотр ≤ Нгар. Якщо це не можливо, то слід запроектувати підвищувальну установку.

Гідростатичний напір в мережі господарсько-питних та господарсько-протипожежних водопроводів на відмітці найнижчого санітарно-технічного приладу не повинен перевищувати 60 м, а в протипожежних водопроводах на найнижчому пожежному крані – 90 м. В системі господарсько-протипожежного водопроводу під час гасіння пожежі допускається підвищувати напір не більше ніж до 90 м на відмітці найнижчого санітарно-технічного приладу.

Гідравлічний розрахунок систем гарячого водопостачання відрізняється від розрахунку холодного водопроводу тим, що враховують розрахункові витрати гарячої води і циркуляційні витрати, заростання трубопроводів і наявність водонагрівачів. При заростанні труб за рахунок відкладень накипу зменшується внутрішній діаметр труб і при цьому втрати напору збільшуються приблизно на 20 %. Для компенсування втрат тепла в системі в подаючих трубопроводах, крім розрахункових витрат на господарські потреби, враховують подачу циркуляційних витрат води. При виконанні розрахунку проводять ув’язку втрат напору в подаючих і циркуляційних трубопроводах для різних гілок системи гарячого водопостачання. Перш, ніж вирішувати задачі по підбору циркуляційного насоса, слід перевірити можливість забезпечення природної циркуляції води в системі, тобто достатність гравітаційного напору для долання втрат напору в трубах. При необхідності проектування підвищувального і циркуляційного насосів рекомендується застосовувати один підвищувально-циркуляційний насос.

159