Проектирование водопровода

Для жилых зданий небольшой этажности с подвалами принимают тупиковую схему внутреннего водопровода с нижней разводкой. Для предварительного суждения об обеспеченности системы внутреннего водоснабжения напором от городской сети следует сравнить гарантий­ный напор Н_гар (по заданию) с нормативом, т.е. свободным напором Н_св [2], принимаемым для одноэтажных зданий 10 м, далее на каждый последующий этаж добавляется по 4 м. Если гарантийный напор Н_гар не меньше свободного Н_св, то действие системы внутреннего водоснабже­ния должно обеспечиваться за счет использования напора, имеющегося в городской сети водопровода; при Н_гар, меньше Н_св, необходима уста­новка насосов (1 рабочего и 1 резервного) для повышения напора после водомерного узла. Подбор марки центробежных насосов производится после гидравлического расчета внутренней сети водопровода.

После выбора системы и схемы внутреннего водоснабжения присту­пают к конструктивной проработке отдельных элементов.

Ввод водопровода проектируют обычно под прямым углом к стене здания. Длина ввода должна быть по возможности наименьшей. Целесооб­разно проектировать ввод в среднюю часть здания с обводной линией. Допускается торцового ввода. При количестве квартир а<400 проектируется один ввод с обводной линией. Диаметр ввода определяют расчетом. Для устройства ввода хозяйственно-питьевого водопровода применяют стальные оцинкованные трубы или чугунные раструбные водопроводные трубы диаметром 50 мм и более. Ввод водопровода целесообразно делать в той части здания, где размещено наибольшее число водоразборных точек.

Глубину заложения ввода принимают в зависимости от глубины зало­жения труб городского водопровода и глубины сезонного промерза­ния грунта. По требованию [2] глубина заложения водопроводных труб диаметром до 500 мм принимается на 0,5 м ниже глубины промерзания грунта. В месте присоединения ввода к наружной сети водопровода следует предусмотреть колодец (диаметром не менее 0,7 м) с установкой в нём задвижки или вентиля, если диаметр ввода 40 мм и менее. Ввод прокладывают с уклоном 0,002 – 0,005 от здания. Расстояние по горизон­тали (в свету) между вводом водопровода и выпусками канализа­ции (при их параллельной прокладке) должно быть не менее 1,5 м при диаметре ввода до 200 мм включительно и не менее 3 м при диаметре ввода более 200 мм.

При тех же условиях, но при расположении водопроводных линий ниже канализационных это расстояние следует увеличивать на разность глубин заложения трубопроводов.

При пересечении вводов с трубопроводами любого назначения расстоя­ние в свету между ними должно быть не менее 0,4 м, причем ввод водопровода следует располагать выше канализационного трубопровода. При необходимости укладки вводов ниже канализационных трубопрово­дов применяют стальные вводы, заключенные в футляр с вылетом в обе стороны до 1 м.

Водомерный узел располагают непосредственно за наружной стеной подвала на высоте 0,6 м над полом подвала. Перед водомерным узлом целесообразно предусмотреть прямой участок труб длиной не менее 1 м. При наличии одного ввода необходимо устройство обводной линии, на которой устанавливается опломбированная в закрытом положении задвижка (при диаметре труб, начиная с 50 мм и более) или вентиль (при диаметре до 40 мм включительно).

Счетчики воды размещают как можно ближе к вводу. С каждой сто­роны счетчика предусматривают прямые участки трубопроводов и задвижки или вентили. Между счетчиком и вторым (по движению воды) вентилем или задвижкой должен устанавливаться контрольно-спускной кран, служащий для проверки точности показаний счетчика спуска воды и из внутренней сети водопровода. Для крыльчатых счетчиков диаметр контрольного крана равен 15 мм, для турбинных (до 100 мм) – 20 мм. Крыльчатые счетчики присоединяют на фланцах или муфтах и устанавли­вают только на горизонтальных участках труб. Турбинные счетчики присоединяют к трубопроводам на фланцах, и их можно устанав­ливать как в горизонтальном так и в вертикальном положении.

Стояки водопровода располагают в санитарно-кухонных узлах. Трубы холодного водопровода вместе с трубами иного назначения рекоменду­ется прокладывать совместно в углах, специальных каналах, бороздах и пространственных санитарно-технических кабинах. Водопроводные стояки на планах этажа и подвала и на аксонометрической схеме должны иметь нумерацию: СТ.В 1-1,СТ.В 1-2 и т.д.

Для внутренних водопроводов применяют стальные оцинкованные трубы по ГОСТ 3262-75 (при диаметрах до 150 мм).

Магистраль водопровода в пределах подвала (при нижней разводке) соединяет основание стояков с водомерным узлом. Её прокладывают под перекрытием над подвалом по стенам и колоннам с уклоном 0,002-0,005 в сторону водомерного узла. На ответвлениях от магистрали к стоякам устанавливают вентили.

Поливочные краны (один кран диаметром 25 мм на 60-70 м периметра здания) присоединяют к магистрали водопровода. Для возможно­сти спуска воды на зиму подводка прокладывается с уклоном 0,002-0,005 в сторону поливочного крана. На ответвлении к поливочному крану устанавливается вентиль. Поливочные краны необходимо показать на плане подвала и на аксонометрической схеме водопроводной сети. Поливочный кран располагают в цоколе здания на 0,35 м от земли (отмостки).

Подводки от стояков к водоразборной арматуре изображают на плане этажа. Горизонтальные участки подводок следует располагать над полом на высоте 0,1-0,3 м для смесителей и 0,7-2,2 м для высокорасполагае­мых смывных бочков. На подводящих трубопроводах необходимо предусмотреть установку вентилей диаметром 15 мм. Вертикальная часть подводящих труб выводится выше пола на 0,8 м для смесителей с душевой сеткой (ванной) и 1,1 м для смесителя мойки (на кухне).

Аксонометрическая схема. Предварительно рекомендуется соста­вить высотную схему (разрез), на которой изобразить (с указанием геодезических отметок и высотных размеров) водопроводный колодец на уличной сети, ввод водопровода, стояк, подводку к диктующему водораз­борному устройству. Следует показать поверхность земли у колодца, здания и все перекрытия. На высотной схеме целесообразно определить так же положение поливочных кранов.

Подводки к водоразборным кранам (смесителям) можно показать только для верхнего этажа. Подводки к водоразборным кранам (смесите­лям) можно показать только для верхнего этажа. На остальных этажах показывают ответвления от стояков. Запорные вентили предусматри­вают на ответвлениях от магистрали к стоякам и группам водоразборных кранов каждой квартиры, на подводках к смывным бочкам и перед наружными поливочными кранами.

На аксонометрической схеме следует проставить абсолютные от­метки поверхности земли, полов, подвалов и этажей, осей труб ввода, водомерного узла, магистрали, поливочных кранов и диктующего водораз­борного устройства. Кроме того, необходимо обозначить номера расчетных участков и указать диаметры и длины труб на этих участках. Схема внутреннего водопровода, вычерченная в аксонометрической проекции, является основой для расчета сети и чертежом, на основании которого составляют спецификацию материалов.

Расчет водопроводной сети предусматривает определение расчет­ных размеров, назначение диаметров труб, определение потерь напора по длине труб и в местных сопротивлениях.

Расчет сети производят на действия водоразборных кранов, располо­женных наиболее высоко и в наибольшем удалении от ввода. При выявлении диктующего крана следует учитывать величину норматив­ного свободного напора перед водоразборным краном Н_св (табл 2). Затем водопроводную сеть не аксонометрической схеме разде­ляют на расчетные участки по выбранному направлению от диктующего водоразборного устройства до ввода включительно. Для этой цели в местах установки водоразборной арматуры по выбранному направлению проставляются расчетные точки. Следует помнить, что в пределах расчетного участка расход воды и диаметр трубы должны быть постоян­ными. Расчетные расходы воды для хозяйственно-питьевых нужд в участках внутренних водопроводных сетей жилых и общественных зданий определяют по формулам и таблицам, приведенным в [2]. Расчет­ный секундный расход воды q определяют по формуле:

q = 5q₀ α,(1)

где q₀ – нормативный расход воды, л/с, одним водоразборным устройст­вом, указанным в таблице 2;

α – коэффициент , величина которого зависит от числа водоразбор­ных устройств N и вероятности их действия P.

Численные значения коэффициента α определяют по приложению 4 в [2] в зависимости от произведения NP. Некоторые значения приведены так же в приложении 1. Вероятность действия водоразборных устройств Р для сетей холодного водоснабжения определяются по формулам:

Р_общ = Q_ч.общ.(3600q_общ U)N_кол (2)

Таблица 2

Нормативные характеристики водоразборной арматуры

Примечания к таблице 2:

1. Н_св – свободный напор перед краном.

2. D1, D2 - минимальный диаметр труб, соответственно подводящих воду и отводящих стоки.

3. 2.1* - для высокорасполагаемого смывного бачка.

4. Значения вероятностей действия приборов Р_общ и Р_хол даны для наиболее часто встречающегося потребителя в жилых домах с центра­лизованным горячим водоснабжением и оборудованных умы­вальниками, мойками, ванными длиной 1500-1700 мм с душем.

Р_общ = Q_ч.хол.(3600 q_0.хол U) N_хол(3)

где Q_ч.общ, Q_ч.хол - расчетная норма потребления воды, л, одним потребите­лем в час наибольшего водопотребления, который следует прини­мать в соответствии с характеристикой водопро­водно-канализационного оборудования здания (табл.3);

N_хол – общее число водоразборных устройств с подводкой холодной воды;

U– число потребителей (жителей) в здании.

При определении числа жителей в здании следует учитывать приве­денную в здании среднюю (по выражению U = ma) заселенность квартир. В зданиях с одинаковыми потребителями воды (жителями), где установлены различные водоразборные устройства (смесители ванн, умывальников, моек, смывные бачки унитазов), значения q_о прини­мают по тому из устройств, для которого расход воды q_о установ­лен нормами наибольшим (табл.2); при этом устройств с таким расходом должно быть не менее 10% от общего числа N. Для систем с различными потреблениями численные значения q₀ и Р определяют как средневзвешенные величины.

Кроме того, вероятность действия приборов Р_общ и Р_хол для наиболее часто встречающихся потребителей допускается принимать по табл.2.

Гидравлический расчет водопроводной сети выполняют по участ­кам расчетного направления от диктующего водоразборного устрой­ства (точка 1) до места присоединения ввода к городской сети водопро­вода. Результаты расчета сводятся в табл.4.

Таблица 3

Нормы потребления воды в жилых зданиях (на 1 жителя)

ПРИМЕР 1. Определить расчетный (суточный и секундный) расход воды для четырехэтажного жилого здания с централизованным горячим водоснабжением (закрытая схема). В здании 16 квартир (а=16), оборудованных умывальниками, мойками, ванной длиной 1500 мм и унитазами со смывными бачками. Ванны и умывальники с общими смесителями поворотным изливом. Норма потребления воды Q_{сут.общ} =300 л/(чел. сут) принята по табл.3.

Средняя заселенность квартир m = 3.6 чел/кв. Число жителей в здании U = m a = 3.6×16=58 человек. Максимальное суточное потребление воды Q_сут = Q_{сут.общ} ×U×0.001 = 300×58×0.001 = 17.4 м³/сут.

Из числа установленных водоразборных кранов наибольший общий расход через смеситель ванны (табл.2) q_{0 общ.}= 0,3 л/с. Норму потребления воды в час наибольшего водопотребления по табл.3 определим равной 15.6 л/ч. При установке в каждой квартире трех водоразборных устройств (n = 3) общее число их в здании составит N=an=16×3=48. Вероятность действия водоразборных устройств по формуле (2):

Р_общ =15.6/(3600×0.3)×58/48= 0.012.

Тогда N×Р_общ = 48×0.012=0.58. По прил. 4 [2] находим α = 0.73.

По формуле (1) общий расчетный секундный расход воды q_общ = 5×0.3×0.73 = 1.09 л/с.

Определение расчетных секундных расходов воды в системе холодного водопровода, выполненное по этой же методике, приведено ниже:

q_о.хол = 0.2 л/с; Q_ч.хол = 5.6 л/ч;

Р_хол = 5.6/(3600×0.2)×58/48 = 0.009;

N×Р_хол = 48×0.009= 0.43; α = 0.031;

q_хол = 5×0.2×0.631= 0.631 л/с.

Назначение диаметров труб на расчетных участках производят, исходя из наиболее экономичных скоростей движения воды. Скорость движения воды в магистралях и стояках хозяйственно-питьевых водопроводов рекомендуется принимать 0.9-2 м/с, а в подводках к водоразборным устройствам – до 2.5 м/с. Наиболее экономичными являются скорости в пределах 0.9-1.2 м/с.

Диаметры труб, потери напора на 1 погонный метр (графы 10 и 11табл.4) определяют по таблицам Ф.А. Шевелева, необходимые данные из которых приведены в прил.2.

Требуемый напор Н_тр в месте присоединения ввода к городскому водопроводу должен обеспечивать подачу воды на необходимую геометрическую высоту и нормативный свободный напор у диктующего водоразборного устройства с учетом всех сопротивлений по движению воды.

Требуемый напор Н_тр определяют по формуле

Н_тр = h_r + Н_св + εh_ε + h_м + h_вод, (4)

где h_r– геометрическая высота подъема воды от отметки поверхности земли в месте присоединения ввода к наружной водопроводной сети до отметки диктующего водоразборного устройства, м;

Н_св– свободный напор у диктующего водоразборного устройства, м, принимаемый по таблице 2;

εh_ε – потери напора в трубах сетей «по длине» по расчетному направлению от точки присоединения к городскому наружному водопроводу до диктующего водоразборного устройства, м; εh_ε находится суммированием всех потерь напора по графе 12 табл. 4;

h_м – потери напора на местные сопротивления, м, принимаемые равными в размере 30% от εh_ε;

h_вод – потери напора в водомере, м.

h_вод = Sq³,(5)

где S– сопротивление водомера, принимаемое по табл.5 в зависимости от типа счетчика;

q– расчетный расход воды, л/с.

Водомер подбирают по максимальному суточному расходу воды (максимальный суточный расход воды не должен превышать установленной пропускной способности принятого к установке водомера, т.е. Q_сут<Q_доп). Потери напора в крыльчатых водомерах не должны превышать 2,5 м, в турбинных ……… м. В противном случае водомер считается подобранным неправильно и его следует заменить на следующий калибр.

ПРИМЕР 2. Необходимо подобрать водомер для установки на вводе в 16-квартирный жилой дом (Q_сут=17,4 м/сут; q_общ=1,09 л/с см. пример 1), а также рассчитать потери напора в водомере.

По табл. 5 для пропуска расхода воды Q_сут=17,4 м/сут принимается крыльчатый водомер калибром 32 м (ВК-32).

Таблица 5

Характеристика скоростных водомеров

Q_сут = 17,4 м³/сут < Q_доп = 20 м³/сут.

Потери напора в водомере h_вод = Sq² = 1,3 * 1,09 = 1,42 м, что меньше h_вод = 2,5 м (для крыльчатых водомеров), следовательно, водомер подобран правильно.

Вычисленный по формуле (4) требуемый напор Н_тр сопоставляют с гарантийным напором Н_гар(из задания). При Н_гар>Н_тр действие системы внутреннего водоснабжения будет обеспечено за счет использования напора в уличной сети наружного водопровода. При Н_г<Н_тр необходимо предусмотреть повышение напора при помощи центробежных насосов. При этом марка насоса подбирается на расход воды на вводе в здание и на величину разности требуемого и гарантийного напоров, т.е. Н_тр – Н_гар. При небольшой разности Н_тр – Н_гар = 1 : 1,5м рекомендуют увеличить диаметр труб на отдельных участках с последующей корректировкой расчета Н_тр по формуле (4). Повысительные насосы обычно размещают в подземной пристройке к зданию. Размещение их непосредственно под жилыми помещениями не допускается.