Проектирование внутреннего водопровода и канализации зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование внутреннего водопровода и канализации зданий занимает важную часть учебного процесса в изучении дисциплины «Санитарно-техническое оборудование зданий» специальности 2908 «Водоснабжение, водоотведение, охрана водного бассейна». Кроме того, курсовые проекты и работы по внутреннему водопроводу и канализации выполняют студенты специальностей 2907 «Теплогазоснабжение и вентиляция», 2709 «Промышленное и гражданское строительство», 2905»Коммунальное строительство и хозяйство», 2901 «Архитектура».

Настоящее пособие имеет цель оказать практическую помощь студентам в выполнении этих курсовых проектов и работ.

Для более наглядного изучения вопросов проектирования внутренних систем приводятся примеры расчетов систем холодного и горячего водоснабжения, внутренней и дворовой канализации. Этой же цели служит приводимый графический материал: расчетные схемы, планы сетей водоснабжения и канализации, аксометрические схемы. Даны рекомендации по оформлению проекта как его графической части, так и пояснительной записки.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ

1.1 Выбор системы и схемы внутреннего водопровода

Система внутреннего водопровода - это комплекс инженерных устройств внутри здания, предназначенных для подачи воды от наружного водопровода к водоразборным приборам. Вода во внутренних системах расходуется на хозяйственно-бытовые, противопожарные и производственные нужды.

Выбор системы и схемы внутреннего водопровода производится в зависимости от назначения здания на основе изучения его планировки, расположения на участке генплана, высоты (этажности) и объема здания, системы наружного водопровода, величины максимального и минимального давления в наружной водопроводной сети.

В зависимости от своего назначения системы внутреннего водопровода могут быть:

– хозяйственно-питьевые;

– противопожарные;

– производственные.

При этом системы могут быть как раздельными, таки объемными.

В гражданских зданиях применяются системы хозяйственно питьевые или объединенные хозяйственно-противопожарные. Необходимость устройства противопожарного водопровода определяется табл. 1 в зависимости от назначения, этажности и объема здания.

В промышленных зданиях могут быть объединенные или раздельные хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные системы. Необходимость устройства противопожарного водопровода определяется табл. 2 [1]. При этом пожарные водопроводные сети объединяются как с хозяйственно-питьевыми, так и с производственными. На больших предприятиях с суточным расходом воды 100 м3 может устраиваться объединенная хозяйственно-производственно-противопожарная система внутреннего водопровода с одной сетью подающей воду на все нужды [2].

Кроме того, в зданиях необходимо предусматривать поливочный водопровод из поливочных кранов, которые обычно присоединяются к хозяйственно-питьевой сети и используется для полива зеленных насаждений, мойки тротуаров и внутриквартальных проездов.

В зависимости от гарантированного напора в наружной водопроводной сети Нг и требуемого напора во внутренней Нт проектируются следующие системы внутреннего водопровода:

а) простые без повысительных устройств;

б) с водонапорными баками;

с насосными установками;

с напорными баками и насосными установками;

с гидропневматическими установками.

Системы без повысительных устройств наиболее просты в устройстве и эксплуатации, экономичны, поэтому проектируются во всех случаях, когда соблюдается условие Нт<Нг, т.е. когда запор в наружной сети достаточен во все периоды суток.

Системы с напорными баками могут быть запроектированы при периодическом недостатке напора в наружной сети. При этом в те часы суток, когда Нт<Нг, происходит снабжение водой из городского водопровода и наполнение напорного бака. В те же часы, когда недостаточен, верхние потребители или все здание снабжается водой из напорного бака.

Здесь не требуется дополнительной энергии на повышение напора, однако необходимо отметить существенный недостаток таких систем. Дело в том, что часы когда напор внутренней сети недостаточен, совпадают с часами водопотребления во внутренней сети, и требуемая емкость напорного бака достигает 0,5-0,85 от суточного расхода воды в здании. Размеры бака получаются большими, поэтому применение таких систем возможно лишь в небольших зданиях с малым суточным расходом воды.

Системы «в», «г», и «д» проектируются при постоянном или периодическом недостатке напора в наружной водопроводной сети.

Системы с насосными установками без баков применяются обычно для группы зданий и устанавливаются чаще всего в центральном тепловом пункте совместно с другим оборудованием, т.е. как правило, обслуживают целый микрарайон. В этом случае дополнительный расход электроэнергии на повышение напора будет значительно меньшим, чем для отдельных зданий.

Водонапорные баки с насосными установками проектируются, как правило, в зданиях с высотой более 10 этажей. Эти системы экономичны в строительстве и эксплуатации, так как при автоматическом включении насосов в зависимости от уровня воды в напорном баке емкостью после него не превышает 0,05-0,08 от суточного расхода воды в здании.

Системы с гидропневматическими баками применяются в тех случаях, когда устройство напорных баков невозможно или трудноосуществимо. Из всех повысительных установок они менее экономичны в эксплуатации. Кроме того, возможное попадание воздуха в воду и водопроводную сеть принижает эти устойчивость труб и оборудования от воздействия коррозии. Обычно эти установки применяются для групп зданий.

Величина потребного напора в сети определяется гидравлическим расчетом, порядок которого приводится ниже (п. 1.4.). Ориентировочно величину требуемого напора в наружной сети, обеспечивающего работу внутреннего трубопровода жилого здания без повысительных устройств, можно определить по формуле:

Нт=10+(n-1) · 4

где

Нт - требуемый напор, м;

n - число этажей в здании.

Если величина гарантированного напора в наружной сети значительно больше Нт, определяемого по формуле (1.1.), то очевидно, что установки для повышения напора не потребуются и логично сразу же принять систему внутреннего водопровода простую, т.е. без повысительных устройств.

Если гарантированный напор значительно ниже требуемого, то необходимо произвести выбор повысительной установки по пунктам «б» - «д» в зависимости от назначения, конструкции, высоты здания и напора в наружной сети.

Если величина гарантированного напора в наружно сети близка к вычисленной по формуле (1.1), то сначала необходимо произвести расчет сети, а затем уточнить систему внутреннего водопровода.

Внутренняя водопроводная сеть состоит из следующих основных элементов:

– вода в здание;

– водомерного узла с водосчетчиком;

– магистральных трубопроводов;

– распределительных стояков;

– подводок к водоразборным приборам;

– запорно-регулировочной, предохранительной, контрольно-измерительной арматуры и приборов.

При выборе схемы внутреннего водопровода важнейшим фактором является применение наиболее экономичных в монтаже и эксплуатации конструкций и элементов сети, а также возможности вести работы по монтажу внутренних сетей из укрупненных элементов и узлов, изготавливаемых в центральных мастерских или на заводах монтажных заготовок.

Схемы внутренних водопроводных сетей могут быть тупиковыми и кольцевыми, с нижней и верхней разводкой магистралей (1.2).

Кольцевые схемы применяются в зданиях с более высокой надежностью водообеспечения, где недопустим перерыв в подаче воды. Это, главным образом, производственные здания, а такие гражданские здания с повышенными противопожарными требованиями при числе пожарных кранов 12 и более. Кольцевая сеть должна иметь не менее двух вводов, которые необходимо присоединять к различным участкам наружной кольцевой сети. Производится кольцевая как магистралей, так и стояков, в зависимости от планировки здания и конфигурации внутренней водопроводной сети. Допускается в этом случае, тупиковую магистраль внутреннего водопровода закольцевать вводами.

Тупиковые схемы имеют наибольшее распространение и проектируются во всех случаях, когда допускается кратковременный перерыв подачи воды, т.е. когда сеть отключают для профилактики и ремонта оборудования.

Схемы с нижней разводкой магистралей экономичнее, более удобны в монтаже и эксплуатации, имеют широкое распространение. Они обычно проектируются в жилых и общественных зданиях высотой до 10-12 этажей.

Схемы с верхней разводкой могут применяться в промышленных зданиях, когда по планировочным и технологическими условиями нижняя разводка магистралей не целесообразна. В этих случаях водопроводная магистраль чаще всего прокладывается совместно с другими инженерными коммуникациями (пар, горячая вода, сжатый воздух и др.) в специальных монтажных коридорах. Верхняя разводка применяется также а тех случаях, когда питание водой внутренней сети производится через напорные баки. Такие схемы применяется в банях, прачечных, для верхних зон жилых и общественных зданий повышенной этажности.

Зонные схемы внутреннего водопровода проектируются в зданиях с повышенной этажности в соответствии с п. 6.7. [1]. При этом величина свободного напора в самой нижней точке внутренней хозяйственно-питьевой и хозяйственно-противопожарной сети не должна превышать 60 м (0,6МПа). Первая зона, включающая нижние этажи (до 90, обычно обеспечивается напором наружного водопровода, а последующие зоны - повысительными установками, обеспечивающими самостоятельно зонирование внутренних водопроводных сетей.

1.2 Трассировка внутренней водопроводной сети

Трассировкой принять называть выбор места прокладки трубопроводов или расположения отдельных элементов внутренней водопроводной сети в объеме здания.

При трассировке сети необходимо руководствоваться следующими основными требованиями:

– экономичности, т.е. сеть должна быть наиболее короткой и иметь наименьшие диаметры труб;

– удобства монтажа и эксплуатации;

– возможности применения элементов и узлов заводского изготовления;

– эстетичности, т.е. трубопроводы и другие элементы внутренних сетей не должно отрицательно влиять на интерьер помещения.

Для трассировки внутренней водопроводной сети необходимо внимательно изучить планы этажей здания, подвала или технического подполья, разрезы, планы узлов. Нужно проанализировать расположение санитарных и водоразборных приборов в санузлах и других помещениях. Если предложенные планировочные решения по ним усложняют или значительно удорожают водопроводные сети, то лучше произвести перепланирование приборов в таких помещениях.

Сначала нужно выбрать общие планировочные решения по трассировке в объеме здания и только потом уточнить эти решения в соответствии с условиями прокладки трубопроводов и расположения оборудования в увязке с другими инженерными сетями (горячая вода, канализация, газ, отопление).

Трассировку водопроводной сети целесообразно начинать с выбора местоположения стояков. Их нужно располагать вблизи групп санитарных приборов так, что подводки к последним были наиболее короткими и удобными. Обычно стояки располагаются совместно со стояками горячего водоснабжения и канализации. В жилых зданиях стояки чаще всего размещаются в помещении туалетов и прокладываются совместно со стояками горячего водоснабжения канализации у задней стены туалета открытым способом или в нишах, перекрываемых щитами. На планах здания стояки наносятся в виде затененных кружочков диаметром 2-3 мм и обозначаются в зависимости от назначения водопровода, например СтВ1-1, СтВ1-2 и т.д.

Далее выбирается место прокладки магистральных трубопроводов. При нижней разводке они обычно прокладываются в подвале или техническом подполье вдоль внутренних стен на расстоянии 200-300 мм от потолка совместно с магистралями горячего водоснабжения и отопления. Если здание не имеет подвала, то магистрали прокладываются в подпольных каналах или подполом с устройством съемного риза также вдоль внутренних стен. Не следует прокладывать трубы в земле под полом первого этажа или подвала, так как они становятся недостаточными для осмотра и ремонта. На планах здания все трубопроводы вычерчиваются основными линиями, на магистралях в разрывах линий ставятся соответствующие обозначения, например В1.

После этого определяется местоположение ввода в водомерного узла в целях уменьшения диаметров магистральных трубопроводов ввод целесообразно прокладывать симметрично по отношению к внутренней сети, чтобы обе ее ветви от места присоединения ввода имели примерно одинаковую гидравлическую нагрузку. При этом необходимо стремится к тому, чтобы длина ввода была наиболее короткой. Обычно от уличной сети ввод прокладывается перпендикулярно фасадной стене. Но если здание расположено к проезду торцевым фасадом или находится внутри микрорайона, то здесь симметричность гидравлической нагрузки не играет роли, и ввод нужно прокладывать по наикратчайшему расстоянию.

Определяющее значение для трассировки ввода имеет местоположение водомерного узла, поэтому проектирование ввода и водомерного узла производится одновременно. Водомерный узел следует располагать за первой стеной подвала или технического подполья в доступном для посещения обслуживающим персоналом помещении. При отсутствии подвала водомерный узел может быть размещен в доступном помещении первого этажа (например, в помещении теплопункта), а при отсутствии такового - в приямке, размещенном в вестибюле, коридоре, под лестничной клеткой и других подобных помещениях. Приямок перекрывается люком. Если водомерный узел располагается у стены помещения подвала, техподполья или первого этажа, то он крепится к стене на высоте 500-1000 мм от пола и оборудуется обводной линией, запорной арматурой, контрольно-спускным краном и манометром после счетчика. Обводная линия при этом обычно располагается ниже счетчика. При двух и более выводах обводная линия не требуется, а после счетчика устанавливается еще и обратный клапан. Если водомерный узел располагается в приямке обводная линия при этом располагается сбоку от счетчика. Во всех случаях водомерные узлы размещаются в помещениях, где температура воздуха не должна быть ниже +2єС.

В заключении на поэтажных планах здания, а при наличии санитарных приборов в подвале и на плане подвала наносятся подводки от стояков к санитарным приборам. Они прокладываются с учетом наименьшей их длины, эстетических требований и удобства монтажа эксплуатации. При установке водоразборных приборов настольного типа, т.е. устанавливаемых на полочке санитарных приборов, подводки целесообразно прокладывать под приборами на расстоянии 200-300 мм от пола. Прокладка труб может быть как открытая, так и скрытая - в штрабах. Если устанавливаются смесители настенного типа, то подводки лучше выполнять на уровне установки таких смесителей. Необходимо отметить, что верхняя прокладка подводок может быть только скрытой.

При скрытой прокладке любых трубопроводов в местах установки запорно-регулировочной арматуры предусматриваются люки с дверцами.

Если принята объединенная хозяйственно-противопожарная система внутреннего водопровода, то пожарные краны располагаются только на отдельных пожарных стояках, присоединенных к магистральному трубопроводу. Расстояние между пожарными кранами выбирается в зависимости от длины рукава (10, 15 и 20м), высоты компактной струи (не менее 6 м) и числа одновременно работающих пожарных кранов в соответствии табл.1 и 2 [1]. Пожарные краны располагаются в вестибюлях, коридорах, на площадках отапливаемых лестничных клеток, у выходов из помещений и других доступных и заметных местах в специальных шкафчиках на высоте 1350 мм от пола.

1.3 Аксонометрическая схема водопроводной сети

Аксонометрическая схема внутренней водопроводной сети составляется на основании планов здания и приводимой в здании высоты этажей. Она вычерчивается в трех осях, расположенных под углом 45є друг к другу, без изменения масштаба по всем осям.

При составлении схемы нужно иметь в виду, что горизонтальные линии на планах здания вычерчиваются параллельно оси X, стояки - параллельно оси y и вертикальные линии - параллельно оси z. Обычно схема вычерчивается в масштабе 1:100. Для крупных зданий может быть применен масштаб 1:200, а для небольших - 1:50. Аксонометрическая схема (как другие чертежи) выполняются в соответствии с ГОСТ 21.601-79. Все элементы системы показываются условными графическими обозначениями по ГОСТ 2.784-70. Длины трубопроводов на аксонометрических схемах не указываются.

В тех случаях, когда близко расположенные стояки или другие элементы схемы накладываются друг на друга, нужно один из них отнести на свободное место, а точки отсечения трубопроводов соединить друг с другом пунктирной линией. При большой протяженности трубопроводов и отсутствии присоединений допускается изображать их с разрывом тоже в виде пунктирной линии. Места разрыва трубопроводов обозначаются строчными буквами: при этом в местах разрывов обязательно указываются размеры участков между двумя присоединениями (до и после разрыва).

На аксонометрических схемах указывают вводы с обозначением диаметров и отметок их пересечения с наружными стенами, трубопроводы и их диаметры, уклоны, отметка уровня осей трубопроводов, запорно-регулировочную арматуру, контрольно-измерительные приборы, пожарные и полировочные краны, насосные установки и другие элементы. Диаметры труб, обозначение стояков указываются на полке линии-выноски, отметки осей трубопроводов - непосредственно на трубопроводах или на выносной линии. Линии перекрытий их отметки на аксонометрических схемах не указываются.

Для дипломных проектов на листе, где изображены схемы, как правило, приводятся узлы схем систем водопровода с размерами элементов узла, например водомерные узлы, насосные агрегаты, санитарные узлы. В курсовых проектах эти узлы выполняются только по индивидуальным заданиям.

Все отметки на аксонометрических схемах указываются от отметки истого пола первого этажа, принимаемый за нулевую. Отметки элементов схемы ниже нулевой указывается со знаком минус. Все отметки даются в метрах до тысячной доли.

Очень важно определить отметки здания, связанные с привязкой его к генплану. Эта отметка ввода, водомерного узла, магистрального трубопровода, поливочных кранов. Для этого нужно сначала выполнить привязку нулевой отметки к генплану участка, если она не приводится в задании. Например, отметка 0,000 соответствует отметки 35.000 на генплане участка. Если отметка ввода на генплане соответствует 33700, а глубина прокладки ввода будет 33700-1500=32200, а строительная определяется так: 32200-35000=-2800

Отметки поливочных кранов определяются таким образом, т.е. от геодезической отметки крана вычитается отметка пола первого этажа. Геодезическая отметка поливочного крана определяется суммой геодезической отметки поверхности земли в месте установки крана (по генплану участка) и высоты установки поливочного крана (340-350 мм от отмостки).

Отметка магистрального трубопровода с учетом перекрытия и полов принимается от 0,6 до 0,7. При расположении магистрали подполом первого этажа и каналов она принимается на 300-350 мм ниже нулевой.

Для определения отметки водомерного узла, установленного в подвале или техподполье, необходимо иметь в виду, что он располагается на высоте 500-1000 мм от пола последнего. Следовательно, необходимо определить отметку подвала. При этом высоту подвала можно принять 2,5 м, а техподполья - 2,0-2,2 м, высоту перекрытия и пола 0.3-0.4 м.

Если планировка санузлов, а следовательно, и начертание этих элементов схемы на этих этажах одинакова, то студентам всех специальностей, кроме 2908, допускается ограничиваться вычерчиванием всех элементов лишь на первом и верхнем этажах каждого стояка: на остальных этажах на схеме указываются только места и направления трубопроводов от стояков.

Если в расчетно-пояснительной записке не приводится расчетная схема сети, то на аксонометрической схеме представляются номера расчетных участков.

Пример составления аксонометрической схемы представлены в прил. 3.

1.4 Расчет внутренней водопроводной сети

Расчет внутреннего водопровода имеет конечной целью определить диаметры труб и потребный напор для бесперебойного водоснабжения всех потребителей в здании. Расчет выполняется в следующей последовательности.

На аксонометрической или расчетной схеме сеть разбивается на расчетные участки. Предварительно определяется расчетная точка, за которую принимается самый удаленный от ввода и высоко расположенный водообразный прибор. За расчетные участки принимаются участки сети, на которых расход воды не изменяется, т.е. между двумя ответвлениями. Расчетные участки обозначаются цифрами от расчетного прибора до приспособления ввода к наружной сети, причем расчетная линия обозначается против движения воды.

Длина расчетных участков определяется по масштабу на плане здания или аксонометрической схеме. Для стояков она принимается в зависимости от высоты этажа.

Высота нижней подводки к водоразборным приборам принимается 200-400 мм от пола.

Число приборов N определяется по расчетной или аксонометрической схеме. Для каждого участка величина N означает: к какому количеству приборов подается вода через этот участок. Очевидно, что с каждой последующей строкой таблицы число приборов будет возрастать, а на вводе оно будет равно общему числу приборов в здании.

Графы 4-10 табл. 1.1 относятся определению расчетных расходов воды на участках водопроводной сети.

При расчете внутренней водопроводной сети, так же как и при расчете других сетей, за расчетный расход принимается максимальный секундный расход воды на расчетном участке.

В соответствии со СНиП 2.04.01-85 максимальный секундный расход холодной воды на расчетном участке определяется по формуле:

Qc =5q0cб, л/с

где

q0c - секундный расход воды одним водообразным прибором;

б - коэффициент, определяемый по приложению 4 [1], в зависимости от общего числа приборов N на расчетном участке сети и вероятности их действия р.

Секундный расход холодной воды одним прибором q0c определяется: для одного прибора на участке сети - согласно обязательному приложению 2 [1]для различных приборов, обсуживающих одинаковых водопотребителей на участке тупиковой сети, - согласно обязательному приложению 3 [1] для различных приборов, обслуживающих различных водопотребителей, - по формуле:

где

- вероятность действия санитарно-технических приборов, вычисленная для группы водопотребителей;

- секундный расход холодной воды водоразборным прибором, принимаемый согласно обязательному приложению 3 [1] для каждой группы водопотребителей, л/с.

Вероятность действия санитарно-технических приборов Р в здании (зданиях) обслуживающих одинаковых водопотребителей, определяется по формуле:



где

- норма расхода холодной воды одним потребителем в час максимального водопотребеления. Определяется по обязательному приложению 3 [1]. Необходимо иметь в виду, что =. При отсутствии централизованного горячего водоснабжения принимать =.

Для участков сети в здании (зданиях), обслуживающих различных водопотребителей, вероятность действия определяется по формуле:

Для студентов всех специальностей, кроме 2908, в зданиях на курсовое проектирование выдаются задания с одинаковыми водопотребителями, поэтому указанные нормативы необходимо определять следующим образом.

Расход воды одним прибором на первом участке - по приложению 2 [1]. Если при этом расчетный расход на первом (концевом) участке получится меньше, чем , то его нужно принимать равным .

На последующих участках принимается по приложению 3 [1].

Вероятность действия рс для всего здания - по формуле (1.4). Для Студентов специальности 2908 в курсовом и особенно в дипломном проектировании могут быть предложены здания или группа зданий с различными водопотребителями. В качестве примеров можно привести жилой до с встроенными на первом этаже общественным учреждением (магазин, столовая, аптека и т.д.). промышленное здание, где потребителями являются обслуживающий персонал и душевые сетки.

Если в здании будет предложена группа зданий (микрорайон), то отдельные участки микрорайонной водопроводной сетки также будут обслуживать различных потребителей (жилые дома, школы, сады, магазины и т.д.). В этом случае сначала необходимо определить величины по приложению 3 [1] и рс по формуле (1.4), далее по схеме нужно определить участки сети, обслуживающие различных водопотребителей и для них определяется по формуле (1.3), а - по формуле (1.5).

Расчетные расходы в здании различными водолпотребителями, например в жилом доме с магазином на первом этаже, на участках от расчетной точки до отведения магистрали к магазину до присоединения ввода к наружной сети будут обслуживать уже два вида потребителей, поэтому при вычислении расчетного расхода qc надо определять по формуле (1.3), а - по формуле (1.5).

В графе 5 табл. 1.1 приводится величина произведений NP, которая является вспомогательной для облегчения определения б по таблице 1 и 2 приложения 4 СНиП [1]. Если величина Р>0,1 и N ? 200, то определяется по таблице 2 в зависимости от величины произведения NP. В необходимых случаях следует применять интерполирование.

Если в здании отсутствует противопожарный водопровод, то графы 8-9 таблицы 1.1 можно заменит одной, озаглавленной «Расчетный расход». Если здание оборудовано пожарными кранами, то по таблице 1 СНиП [1] определяется расчетное число струй, а по таблице 3 - производительность пожарной струи, которая записывается в графу 9. Например, для здания общежития объемом от 5000 до 25000 м3 и высоте до 10 этажей по таблице 1 определяем, что для тушения пожара требуется одна струя с минимальным расходом 2,5 л/с. Эта величина и записывается в графу 9.

Расчетный расход при пожаре, очевидно, определяется как сумма максимального расхода на хозяйственные нужды (графа 8) и на пожаротушение (графа 9). При этом расходы воды на пользование душем, мытье полов и поливку территории не учитываются.

Диаметр труб внутренних трубопроводов назначается из расчета наибольшего использования гарантированного напора воды в наружной водопроводной сети. В соответствии с п. 7.6 [1] скорость движения воды в трубопроводах внутренних водопроводных сетей, в том числе при пожаротушении, не должно быть выше 3 м/с.

Предварительно диаметр труб назначают следующим образом. На подводках к водоразборным приборам они могут быть приняты по приложению 2 [1]. Необходимо учесть, что обычно водоразборная арматура имеет диаметр 15 мм, поэтому подводку диаметром меньше 15 мм принимать не рекомендуется.

Диаметры стояков должны быть не меньше диметров подводок и, как правило, не менее 20 мм. Минимальный диаметр магистральных трубопроводов должен быть не меньше диаметра стояков: меньше 25 мм его принимать не рекомендуется. Наконец, диаметр вводов меньше 50 мм принимать не желательно.

Скорость U и удельная потеря напора I определяется по таблицам для гидравлического расчета труб А.Ф. Шевелева [11]. При отсутствии этих таблиц можно пользоваться приложениями учебных пособий [2-7], где эти величины взяты из таблиц [10], но с большими интервалами для расхода воды.

Потери напора на участках трубопроводов (графа 14) определяются по формуле:

где

i - удельная потеря напора на трение, мм на 1 пог. м;

L - длина участка, м;

Kl - коэффициент определения потерь на местные сопротивления, который принимается: 0,3 - в сетях хозяйственно-питьевых водопроводов жилых и общественных зданий; 0,15 - в сетях, объединенных производственно-противопожарных водопроводов; 0,1 - в сетях противопожарных водопроводов.

1.5 Подбор счетчиков расхода воды

Для учета количества воды, подаваемой в здание, на каждом вводе должен быть установлен счетчик. При наличии встроенных в жилые. Общественные и другие здания магазинов, столовых, ресторанов и прочих потребителей воды на ответвлениях к ним при расходе более 0,1 м3/ч также должны быть установлены отдельные счетчики.

При наличии обводной линии в водомерном узле диаметр этой линии обычно принимается равным диаметру ввода, т.е. рассчитывается на пропуск максимального (с учетом пожарного) расхода воды.

Подбор счетчиков воды следует производить в соответствии с указаниями п. 11 СНиП [1] исходя из среднечасового расхода воды за период потребления (сутки, смена). Счетчики подбираются так, чтобы потеря напора в них, определяемая по формуле (1.7), не превышала в крыльчатых 2,5 м и турбинных 1 м. Счетчик проверяется на пропуск пожарного расхода воды с учетом максимального на хозяйственные нужды. При этом потери напора в счетчиках любого типа не должна превышать 10 м.

Потери напора в счетчиках определяются по формуле:

h=S·q2,

где

S· - гидравлическое сопротивление счетчики, принимаемое по таблице 1.2;

Таблица 1.2 Сопротивление счетчиков для расхода воды в л/с

Калибр счетчика	15	20	25	32	40	50	65	80	100
Сопротивление	14,4	5,2	2,64	1,3	0,5	0,14	0,08	0,06	0,00016

Сопротивление счетчиков приведены также в таблице 4 СНиП [1], но для расходов в м3/ч. В этом случае расход в л/с должен быть умножен на 3 и потери напора определяются по формуле (1.7).

Требуемый напор на вводе в здание Нт определяется по формуле:

Нт=Ндеот+Нl,tot+ hcr+ hbb+Hf, м

где

Ндеот - геометрическая высота подъема воды, определяемая как разница отметок расчетного прибора в земли в месте ввода, м;

Нl,tot - сумма потерь на участках сети от расчетного прибора до счетчика, м, определяемая из графы 14 таблицы (1.1);

hcr - потери напора в счетчике, м;

hbb - потери напора на вводе, определяются из таблице (1.1);

Hf, - свободный напор расчетного прибора, определяется по приложению 2 СНиП [1].

1.6 Насосные установки и напорные баки

Если требуемый напор на вводе в здании Нт меньше или равен гарантированному напору в наружной водопроводной сети Нг, то установки для повышения напора воды не требуются.

Если Нт больше Нг на незначительную величину (до 2-3 м), целесообразно увеличить диаметры на отдельных участках внутренней сети и произвести пересчет Нт. Обычно нужно увеличить диаметры на тех участках сети, где потери напора наибольшие.

Если Нт значительно превышает величину Нг, то необходимо проектировать повысительную установку, выбор типа которой производится согласно п. 1.1.

Проектирование насосных установок и напорных баков производится в соответствии с требованиями разделов 12 и 13 СНиП [1].

Размещать насосные установки (кроме пожарных) непосредственно под жилыми квартирами, детскими или групповыми комнатами детских садов и яслей, классами общеобразовательных школ, больничными помещениями, рабочими комнатами административных зданий, аудиториями учебных заведений и другими подобными помещениями не допускается, поэтому их целесообразно располагать в помещениях тепловых пунктов, бойлерных и котельных.

Поскольку зданием на курсовой проект разработка указанных выше помещений не требуется, то при необходимости повышения напора в сети нужно только произвести подбор насосов и привести их технические характеристики.

Насосные установки для производственных нужд следует размещать, как правило, непосредственно в цехах, потребляющих воду, предусматривая при необходимости их ограждение.

Производительность хозяйственно-питьевых и производственных насосных установок следует принимать:

- при отсутствии напорно-регулирующего бака - не менее максимального секундного расхода воды;

- при наличии водонапорного или гидропневматического бака и насосов, работающих в повторно-кратковременном режиме (т.е. в зависимости от уровня воды в баке) - не менее максимального часового расхода воды;

- при максимальном использовании регулирующей емкости водонапорного бака или резервуара - согласно разделу 13 СНиП [1].

Чаще всего насосные установки принимаются по первым двум вышесказанным положениям.

При наличии в зданиях систем холодного и централизованного горячего водоснабжения при закрытой схеме теплоснабжения (т.е. с приготовлением горячей воды в тепловых пунктах) следует, как правило, проектировать повысительную насосную установку для подачи общего расхода воды на холодное и горячее водоснабжение, т.е. требуемая производительность насоса будет:

Q5p?qtot, л/с (м3/ч)

где

qtot - общий секундный расход воды в здании или групп зданий, л/с (м3/ч).

Часовой расход воды в здании (холодной или общий ) определяется по формуле (3) СНиП [1]:

, (м3/ч),

где

q0,hz - часовой расход воды одним прибором, л/ч, который определяется;

- при одинаковых водопотребителях в здании (зданиях) согласно приложению 3 СНиП [1];

- при различных водопотребителях - по формуле:

Здесь Ni, Phr , i, q0, hr величины, относящиеся к каждому виду потребителей.

Вероятность использования санитарных приборов Phr (Phcr или phtotr) определяется по формуле:

Требуемый напор повысительной насосной установки определяется по формуле:

где

Нgеоm - геометрическая высота подъема воды, м;

- сумма потерь напора в трубопроводах от расчетного прибора до насосной установки, м;

Hf - свободный напор расчетного прибора, м;

Hr - гарантированный напор в наружной водопроводной сети, м.

Полная емкость напорного бака V определяется по формуле:

V=B·W+Hf, м3

где

W1 - объем воды на 10 - минутное пожаротушение, м;

В - коэффициент запаса воды в бака, принимаемый равным 1,2-1,3;

W - регулирующая емкость бака, м, определяемая по формуле:

, м3,

где

- часовая производительность насоса, м3/ч;

n - допустимое число включений насосной установки в час, принимаемое 2-4.

Отметка для напорного бака определяется по формуле:

, м

где

Zпр - отметка наиболее удаленного от бака и высокорасположенного прибора;

- сумма потерь напора на участках сети от расчетного прибора до бака, м;

Hf - свободный напор расчетного прибора, м.

Следует отметить, что при определении требуемого напора повысительной насосной установки в схеме с напорным баком по формуле (1.13) величина Нgеоm определяется как разность отметок максимального уровня воды в баке и поверхности земли в месте ввода.

Таким образом, при проектировании насосной установки с напорным баком нужно:

1) определить требуемую производительность и приближенно требуемый напор насосов, приняв высоту подъема воды Нgеоm на 5-6 м выше верхнего водоразборного прибора, свободный напор у напорного бака Hf принять 3-5 м;

2) по вычисленным параметрам подобрать марку насосов и записать их характеристики;

3) определить емкость бака по формуле (1.14) и конструктивно назначить его размеры в плане и высоту, в зависимости от размеров чердачного помещения;

4) по формуле (1.16) определить требуемую отметку дна бака, а руководствуясь чертежами здания, уточнить отметку в схеме водопроводной сети; по принятым размерам бака определить отметку максимального уровня воды вбаке;

5) уточнить требуемую высоту подъема воды насосной установкой Hgeom.

1.7 Примеры расчета внутренней водопроводной сети здания

Пример 1. Рассчитать внутреннюю водопроводную сеть пятиэтажного двухсекционного жилого дома, оборудованного централизованным горячим водоснабжением.

Внутренняя водопроводная сеть запроектирована на основании плана здания жилого дома, приведенного в приложении 1 и 2. Высота этажа 2,8 м. Аксонометрическая схема внутреннего водопровода представлена на рис. 1.2.

На основании аксонометрической схемы вычерчиваем расчетную схему водопроводной сети. Сеть разбивается на расчетные участки. За расчетную точку принимается самый удаленный от ввода и высоко расположенный водоразборный прибор - смеситель у мойки на 5-м этаже стояка СтВ 1-1.

Определяется вероятность действия по формуле (1.4):

Здесь и приняты по приложению 3 СНиП [1]. Средняя заселенность квартир принята 3,5, поэтому число потребителей U=140. Число приборов N=4x40+2=162. (кроме примеров, установленных в квартирах, имеется два поливочных крана.)

На участке 1-2 расход одного прибора принять по приложению 2 [1], как на концевом. На последующих участках принимается по приложению 3 [1].

В данном примере принята установка в подвале здания водонагревателя для приготовления горячей воды в системе централизованного горячего водоснабжения. Тогда на вводе вода подается как на нужды холодного, так и горячего водоснабжения. В этом случае определяются величины ptot и , а величины и , принятые из приложения 3 [1], будут соответственно равны 15,6 л/ч и 0,3 л/ч. Тогда

Расчет внутренней водопроводной сети выполнен в соответствии с положениями, описанными выше (1.4). Общие гидравлические потери напора в сети на линии 10ввод составляют 8773 мм или 8,8 м. Следует заметить, что стояк СтВ 1-2 имеет вдвое большую гидравлическую нагрузку, чем стояк СтВ1-1, поэтому при одинаковых их диаметрах диктующий прибор может оказаться на стояке СтВ1-2. На основании этого произведен гидравлический расчет стояка СтВ1-2 и определены потери напора по линии СтВ 1-2-9-10-сч-ввод. Они оказались равными 12232 мм или 12,2 м, поэтому за расчетным прибором принята мойка на пятом этаже стояка СтВ 1-2 и потери напора в сети принимаются равными 12,2 м.

В соответствии с разделом 11 СНиП [1] подбирается счетчик на расход воды на вводе 2,22 л/с или 0,8 м3/ч. Принимаем счетчик калибра 40 м по формуле (1.7) определяем потери напора в нем

hсч=0.5x2.222=2.46 м<2,5 м.

Требуемый напор на вводе в здание определим по формуле (1.8).

Здесь потери напора на вводе hвв включены в общие потери сети.

HT=Hgeom+Hl,tot+hcl+Hf=9.96+12.8+2.46+20.0=26.62 м.

Пример 2. Рассчитать сеть хозяйственно-противопожарного водопровода 5-этажного общежития на 320 мест объемом от 5000 до 10000. Высота этажа 3 м. Свободный напор в наружной сети 25 м. Схема водопроводной сети представлена на рис. 1.3.

По формуле (1.4) определяем

Вначале расчет выполняется на пропуск пожарного расхода при максимальном хозяйственно-питьевом. При этом расход на души и поливочные краны не учитывается. За расчетную точку принят наиболее удаленный от ввода и высоко расположенный пожарный кран ГК-6. В соответствии с табл. 1 СНиП [1] для тушения пожара принимается одна струя производительностью 2,5 л/с. Принимаем длину пожарного рукава 15 м и диаметр спрыска 16 мм. По табл. 3 СНиП [1] определяем, что при высоте компактной струи 6 м производительность пожарной струи 2,6 л/с, а требуемый напор из пожарного крана Hf=9,6 м.

Счетчик подбирается в соответствии с разделом 11 СНиП на расход 4,05 л/с (14,58 м куб/ч) калибра 50 крыльчатый.

По табл. 1.2 сопротивление счетчика S=0,14. Потери в счетчике определяются по формуле (1.7).

hсч=Sxq2=0.14x4.05=2.3 м <5м



Требуемый напор на вводе в здании при пропуске пожарного расхода определяется по формуле (1.8). Здесь потери напора в сети (включая ввод) hl,tot=8.0 м.

HT=Hgeom+Hl,tot+hcl+Hf=14.3+8.0+2.3+9.6=34.2

Потери напора в счетчике при пропуске максимального хозяйственно-питьевого расхода (1.54 л/с)

hсч=Sxq2=0.14x1.542=0,33 м <2,5м

Требуемый напор на вводе в здание при пропуске максимального хозяйственно-питьевого расхода свободный напор в наружной сети достаточен. При пропуске пожарного расхода требуется насосная установка.

Производительность насоса определяется по формуле (1.9).

qsp=qtot=4.05 k/c=14/6 м3/ч.

Требуемый напор насосной установки определится по формуле (1.13)



В соответствии с полученными данными по приложению 1 [2] принимается насос К 20/18 (2К-9) с электродвигателем мощностью 1,7 кВт. По табл. U. 3[9] габаритные размеры агрегата 823x288x310мм, масса 75 кг. К установке размещается в подвале здания на обводной линии после счетчика. Предусматривается автоматическое включение насоса от струйных реле, которые устанавливаются в основании пожарных стояков.

1.8 Зонные схемы водоснабжения здания

В зданиях большей этажности водопроводная сеть, как уже указывалось (см. 1.1), должна быть разделена на зоны, чтобы избежать излишних свободных напоров в сети, которые ведут к преждевременному износу элементов систем и способствует увеличению утечек и непроизводительных расходов воды. На этажи нижней зоны вода подается, как правило, непосредственно под давлением в наружной водопроводной сети. Обычно эта зона имеет 5-9 этажей. Верхние зоны, охватывающие по 10-12 этажей, питаются водой из напорных баков, в которые она подается насосами. В зданиях 12 и более этажей требуется устройство пожарного водопровода, поэтому в зонной схеме имеется и противопожарная сеть.

В зависимости от местных условий вариантов оборудования системы зонного водоснабжения может быть несколько. Например, противопожарная сеть может как разделяться на зоны, так и не разделяться. Количество насосов, в зависимости от требуемых напоров, может быть тоже различное.

На рис. 1.4 приведена схема двухзонной сети 16-этажного здания. Хозяйственно-питьевая сеть 2 зоны. Нижняя, охватывающая 6 этажей, питается непосредственно от наружного водопровода; верхняя (10 этажей) - от напорного бака.

Противопожарная сеть выполнена однозонной. Поскольку здание имеет более 12 пожарных кранов, предусмотрено два ввода: пожарная сеть закольцована по вертикали.

Здание имеет две группы насосных установок - для хозяйственно-питьевого водоснабжения второй зоны и для противопожарного водоснабжения.

Последовательность проектирования и расчета зонных сетей следующая:

– исходя из величины гарантированного напора в наружной сети определяется количество этажей первой зоны;

– намечается количество и высота зон хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода;

– определяется максимальный часовой и секундный расходы воды для каждой зоны и, как описано выше (1.7), определяются объемы баков, их геометрические размеры и подбираются насосные установки;

– производится расчет хозяйственно-питьевых сетей всех зон и противопожарной сети; при определении отметок дна баков каждой зоны расчет ведется от наиболее удаленного от бака и высоко расположенного водозаборного прибора.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ

2.1 Выбор системы и схемы горячего водоснабжения

Особенности трассировки и устройства сети.

Система горячего водоснабжения зданий - это комплекс инженерных устройств и трубопроводов для приготовления горячей воды до расчетной температуры и распределение ее потребителям.

Системы горячего водоснабжения подразделяются по ряду признаков. По радиусу и сфере действия они делятся на местные и централизованные.

Местные системы обеспечивают горячей водой один или группу зданий.

В зависимости от способа приготовления горячей воды системы горячего водоснабжения могут быть:

1) с приготовлением горячей воды в теплообменниках, работающих на теплоносителе, приготовленном в котлах, расположенных непосредственно в здании или у небольшой группы зданий;

2) с приготовлением горячей воды в тепловых пунктах при использовании теплоносителя из теплосети;

3) с непосредственным отбором горячей воды из теплосети.

Первый тип систем не имеет широкого распространения и применяется для небольших и отдельно стоящих зданий.

Системы с непосредственным отбором горячей воды из теплосети просты в эксплуатации, более рационально с точки зрения использования теплоты, но они требуют большого количества питательной воды в котельных или ТЭЦ, мощной системы водоподготовки при этом возможно ухудшение качества нагреваемой воды. Эти существенные недостатки значительно сузили сферу распространения таких систем, поэтому они в последние годы применяется редко.

Наибольшее распространение получили системы второго типа, когда горячая вода приготавливается в тепловых пунктах с помощью водонагревателей или других теплообменных аппаратов, в качестве теплоносителя используется перегретая вода из теплосети. Этому способствовало также развитие районных систем теплоснабжения для отопления зданий.

Схемы сетей горячего водоснабжения могут быть простыми, с тупиковым разводящим трубопроводом, и циркуляционными, имеющими трубопроводы для оборота воды через водонагреватель и предупреждения остывания ее в трубах при недостаточном водоразборе или отсутствии его.

Первые схемы применяются для зданий с постоянными и более равномерным разбором горячей воды. В основном это промышленные и коммунальные здания.

Схемы с циркуляцией применяются для большинства зданий, в которых разбор горячей воды неравномерен.

В общем виде системы горячего водоснабжения состоит из тех же элементов, что и система холодного водоснабжения. Отличие в том, что в систему дополнительно включаются устройства для приготовления горячей воды (водонагреватели), возможно применение баков-аккумуляторов теплоты для сглаживания колебаний потребления горячей воды, циркуляционных насосов.

Обычно системы горячего водоснабжения находятся под напором воды сети холодного водопровода. Однако ввиду высокой температуры горячей воды в трубопроводах возможно осаждение накипи (солей жесткости), сужающих сечение труб и повышающих потери напора в них. В результате этого часто приходится предусматривать дополнительное повышение напора в сети горячего водопровода установкой насосов, которые в этом случае выполняют роль циркуляционно-повысительных.

Трассировка сети горячего водоснабжения производится параллельно сети холодного водопровода, трубопроводы к смесительным водоразборным устройствам прокладываются рядом. При этом стояки горячего водоснабжения располагаются справа, а стояки холодного водопровода - слева. Это же относится и к прокладке магистральных трубопроводов. Поводки горячего водопровода к водоразборным приборам располагаются выше холодного на 80-100 мм.

В зданиях до двух этажей с неравномерным потреблением горячей воды циркуляция может проектироваться только в магистралях. При этом на планах этажей подающих трубопровод обозначается в разрывах символом ТЗ, обратный - Т4. Подающие стояки обозначаются символами СтТЗ-1,2 и т.д., где последняя цифра означает номер стояка. Циркуляционные стояки могут прокладываться не у каждого подающего, а объединять несколько подающих в секционный узел, особенно для жилых зданий. Они обозначаются соответственно СтТ4-1,2 и.т.д.

Для трубопроводов сети горячего водоснабжения в целях уменьшения теплопотерь, в соответствии с п.9.16 [1], предусматривается теплоизоляция, кроме подводок к водоразборным приборам.

2.2 Расчет системы горячего водоснабжения

Расчет систем горячего водоснабжения заключается в определении диаметров трубопроводов подающего и циркуляционного, подбора водонагревателей (теплообменников), генераторов и аккумуляторов тепла (при необходимости), определении потребного напора на вводе, подборе повысительных и циркуляционных насосов, если они необходимы.

Расчет системы горячего водоснабжения состоит из следующих разделов:

1) Определяются расчетные расходы воды и тепла и на основании этого мощность и размеры водонагревателей.

2) Производится расчет подающей (распределительной) сети в режиме водоразбора.

3) Сеть горячего водоснабжения рассчитывается в режиме циркуляции; определяются возможности использования естественной циркуляции, и при необходимости определяются параметры и производится подбор циркуляционных насосов.

4) В соответствии с индивидуальным заданием на курсовое и дипломное проектирование может быть произведен расчет баков-аккумуляторов, сети теплоносителя.

Определение расчетных расходов горячей воды и тепла.

Подбор водонагревателей

Для определения поверхности нагрева и дальнейшего подбора водонагревателей требуются часовые расходы горячей воды и тепла, для расчета трубопроводов - секундные расходы горячей воды.

В соответствии с п.3 СНиП 2.04.01-85 [1] секундные и часовые расходы горячей воды определяются по тем же формулам, что и для холодного водоснабжения.

Максимальный секундный расход горячей воды на любом расчетном участке сети определяется по формуле:

, л/с,

где

- секундный расход горячей воды одним прибором, который определяется:

отдельным прибором - согласно обязательному приложению 2 [1];

различными приборами, обслуживающими одинаковых потребителей - по приложению 3 [1];

различными приборами, обслуживающими различных водопотребителей, - по формуле:

,

где

- секундный расход горячей воды, л/с, одним водоразборным прибором для каждой группы потребителей: принимается по приложению 3 [1];

Ni - число водоразборных приборов для каждого вида водопотребителей;

- вероятность действия приборов, определенная для каждой группы водопотребителей;

a - коэффициент, определяемый по приложению 4 [1] в зависимости от общего числа приборов N на участке сети и вероятности их действия Р, которая определяется по формулам:

а) при одинаковых водопотребителях в зданиях или сооружении

,

где - максимальный часовой расход горячей воды в 1 л одним водопотребителем, принимается по приложению 3 [1];

U - число потребителей горячей воды в здании или сооружении;

N - число приборов, обслуживаемых системой горячего водоснабжения;

б) при отличающихся группах водопотребителей в зданиях различного назначения

,

где

и Ni - величины, относящиеся к каждой группе потребителей горячей воды.

Максимальный часовой расход горячей воды, м3/ч, определяется по формуле:

,

где

- часовой расход горячей воды одним прибором, который определяется:

а) при одинаковых потребителях - по приложению 3 [1];

б) при различных потребителях - по формуле

, л/с

где

и - величины, относящиеся к каждому виду потребителей горячей воды;

величина определяется по формуле:

,

 - коэффициент, определяемый по приложению 4 [1] в зависимости от общего числа приборов N в системе горячего водоснабжения и вероятности их действия P.

Средний часовой расход горячей воды , м3/ч, за период (сутки, смена) максимального водопотребления т.ч, определяется по формуле:

,

где

- максимальный суточный расход горячей воды в 1 л одним водопотребителем, принимается по приложению 3 [1];

U - количество потребителей горячей воды.

Количество тепла (тепловой поток) за период (сутки, смена) максимального водопотребления на нужды горячего водоснабжения с учетом теплопотерь определяется по формулам:

а) в течение максимального часа

, кВт

б) в течение среднего часа

, кВт

где

и - максимальный и средний часовой расход горячей воды в м3/ч, определяемые по формулам (2.5) и (2.8);

tс - расчетная температура холодной воды; при отсутствии данных в здании t принимается равной +5єС;

Qht - потери тепла подающими и циркуляционными трубопроводами, кВт, которые определяются расчетом в зависимости от длин участков трубопроводов, наружных диаметров труб, разности температур горячей воды и окружающей трубопровод среды и коэффициента теплопередачи через стенки труб; при этом учитывается КПД теплоизоляции труб. В зависимости от этих величин потери тепла приводятся в различных справочных пособиях.

При расчетах в курсовых проектах потери тепла Qht подающими и циркуляционными трубами допускается принимать в размере 0,2-0,3 от количества тепла, потребного для приготовления горячей воды [3].