Тема: Водонапорные и регулирующие устройства. Водонапорные башни и резервуары: конструкции, схема оборудования, определение объема бака.

Виды регулирующих и запасных емкостей

Емкости, используемые в системах водоснабжения, могут быть классифицированы следующим образом.

1. По функциональному признаку (по их назначению):

а) регулирующие;

б) запасные;

в) запасно-регулирующие (т. е. объединяющие в одном сооружении функции аккумулирования и хранения воды).

2. По способу подачи воды из них в сеть:

а) напорные, которые обеспечивают напор, необходимый для непосредственной подачи воды в водопроводную сеть;

б) безнапорные, из которых воду нужно забирать насосами.

Напорные емкости в зависимости от конструкции подразделяют на следующие основные типы:

а) водонапорные башни (напор обеспечивается установкой резервуара на поддерживающей конструкции требуемой высоты);

б) напорные резервуары (напор обеспечивается установкой резервуара на естественных возвышенностях с требуемыми отметками);

в) водонапорные колонны (занимают промежуточное положение между наземными резервуарами и башнями);

г) пневматические водонапорные установки (напор обеспечивается давлением сжатого воздуха на поверхность воды в герметически закрытых резервуарах).

Регулирующие емкости позволяют обеспечить более или менее равномерную работу насосных станций, так как отпадает необходимость в подаче ими пиковых расходов воды, а также уменьшить диаметр, а следовательно, и стоимость водопроводов и транзитных магистралей водопроводной сети.

Правильный выбор размеров регулирующих емкостей, их числа и мест расположения в системе водоснабжения имеет большое экономическое значение.

Запасные емкости способствуют повышению надежности систем водоснабжения, т. е. обеспечивают выполнение одного из основных требований, предъявляемых к этим системам.

Резервуары чистой воды

Резервуары в системах водоснабжения используются как регулирующие емкости. Одновременно в них могут храниться противопожарные и аварийные запасы воды. Объем резервуаров зависит как от их назначения, так и от производительности системы водоснабжения. Объем резервуаров, устанавливаемых вместо башен, определяется по тем же принципам, что и регулирующие объемы водонапорных башен.

Регулирующий объем W_р резервуаров чистой воды, находящихся на территории очистных сооружений, определяют по совмещенным графикам работы насосов насосных станций I и II подъемов. Этот объем необходим для согласования работы в равномерном режиме насосной станции I подъема и очистных сооружений с работой в неравномерном режиме насосной станции II подъема.

В резервуаре чистой воды хранится также запас воды, необходимый для технологических нужд очистной станции W_ф, и запас воды для целей пожаротушения W_п. Тогда суммарный объем резервуара чистой воды составит:

W = W_р + W_ф + W_п.

Величина W_ф, определяемая технологическими расчетами, обычно составляет 2 – 8 % суточной производительности. Противопожарный объем W_п назначают из условия длительности пожара в течение 3 ч. В этот период насосы будут забирать из резервуара пожарный расход и максимальный хозяйственно-питьевой расход.

В настоящее время наибольшее распространение получили железобетонные резервуары различных форм, конструкций и методов изготовления. На рис. 6.10 показан резервуар цилиндрической формы с плоским перекрытием объемом до 2000 м³. При больших объемах применяют резервуары прямоугольной формы с плоскими балочными или безбалочными перекрытиями. В настоящее время при строительстве резервуаров широко используется предварительно напряженный железобетон, что обеспечивает их повышенную прочность и герметичность.

Водонапорные башни

Водонапорные башни необходимы для сглаживания режима работы насосной станции II подъема, определяемого режимом водопотребления. При значительной неравномерности водопотребления практически трудно либо невыгодно достичь совпадения потребления и подачи воды.

Регулирующий объем водонапорной башни определяют по совмещенным ступенчатым или интегральным графикам работы насосов и водопотребления. Дополнительно объем бака башни должен содержать противопожарный запас, рассчитанный для населенных пунктов на тушение одного внутреннего и одного наружного пожара в течение 10 мин, а для промышленных предприятий – на тушение только одного внутреннего пожара. Иногда в водонапорной башне содержится и аварийный запас воды.

Объем бака определяют по максимальному остатку воды в нем.

Водонапорная башня состоит из резервуара или бака и поддерживающей конструкции (ствола). В районах с суровым климатом вокруг бака устраивают шатер для предохранения воды от замерзания. Существуют несколько схем подающих и отводящих труб водонапорной башни.

Вода в бак подается в трубе 1 на отметку, соответствующую наибольшему наполнению (рис. 6.11). На конце трубы установлен поплавковый клапан 5 для автоматического закрытия подающей трубы при наполнении бака. Из бака вода отводится по трубам 1 и 2. Труба 2 оборудована обратным клапаном 3, препятствующим поступлению по ней воды в бак. Конец трубы 2 с сеткой 4 расположен на некоторой высоте над дном с тем, чтобы не происходило засасывания осадка, который может скапливаться на дне бака. К переливной трубе 9 с воронкой 6 присоединена грязевая труба7с задвижкой 8, предназначенная для удаления скапливающегося на дне бака осадка и отвода воды при его промывке. При такой схеме оборудования водонапорной башни обеспечивается постоянное перемешивание воды в баке, что способствует ее незамерзанию.

Водонапорные башни могут быть выполнены из железобетона, кирпича, металла и дерева. Наиболее широко в нашей стране применяют железобетонные и стальные водонапорные башни, в основном, цилиндрической формы с плоским или сферическим днищем. Все более широкое распространение получает напряженный железобетон, повышающий водонепроницаемость баков.

Рис. 6.10. Конструкция резервуара цилиндрической формы:

1 – грязевая труба; 2 – приямок; 3 – лаз; 4 – вентиляционные трубопроводы

Рис. 6.11. Схема оборудования водонапорной башни трубопроводами:

1 –водоподъемная труба; 2 – отводящий трубопровод; 3 – обратный клапан; 4 – сетка; 5 –поплавковый клапан; 6 – воронка; 7 –грязевая труба; 8- задвижка; 9 – переливная труба .

Тема: Внутренний водопровод. Схемы, материалы, арматура, трассировка. Элементы внутренней сети водопровода – вводы, водомеры, повысительные установки, баки, разводка, стояки, подводка, водоразборные краны, противопожарный водопровод. Расчет внутреннего водопровода: определение расчетных расходов, гидравлический расчет внутренней сети

Основными элементами внутреннего водопровода являются вводы (один или несколько), водомерный узел, местные водонапорные установки, регулирующие и запасные баки, водопроводная сеть, оборудованная трубопроводами и необходимой арматурой (см. рис. 7.1). В производственных системах технического водоснабжения, а также в ряде случаев и в хозяйственно-питьевых системах, иногда применяют местные установки кондиционирования воды.

Вводыпредназначены для соединения внутренней системы водоснабжения здания или объекта с наружной водопроводной сетью, из которой предусматривается подача воды потребителям.

Водомерныйузел предназначен для учета количества израсходованной воды. Водомерный узел оборудован измерительным прибором – водосчетчиком, контрольно-спускным краном для контроля располагаемого напора и спуска воды из сети, запорной арматурой.

Местные водонапорные установкипредназначены для повышения напора в сети внутреннего водопровода, когда гарантированный (минимальный) напор на вводе меньше требуемого и не обеспечивает подачу необходимого нормированного расхода воды, особенно у водоразборных приборов, расположенных на верхних этажах зданий. К водонапорным относятся повысительные насосные и пневматические установки.

Гарантированный напор –минимальный напор в даннойточке наружной водопроводной сети, который обеспечивается (гарантируется) при всех расчетных случаях.

Регулирующие и запасные баки(водоаккумулирующие и напорные устройства) – открытые и закрытые (пневматические) баки предназначены для аккумулирования некоторого объема воды при несоответствии режимов подачи и потребления воды в сети внутреннего водопровода. Эти баки могут быть использованы и для хранения водных запасов на технологические или противопожарные нужды.

Водопроводные сетипредназначены для транспортированияводы ко всем водоразборным устройствам, размещенным в здании. Внутренняя водопроводная сеть состоит из трубопроводов, оборудованных необходимой арматурой: водоразборной, запорной, регулировочной и предохранительной.

При проектировании систем водоснабжения зданий следует различать водопроводные сети, расположенные внутри зданий, и сети микрорайонные (внутриплощадочные), соединяющие группу зданий между собой.

Рис. 7.1. Система водоснабжения здания с повысительной насосной установкой (сеть кольцевая с нижней разводкой):

1 –ввод №1; 2 –обратный клапан; 3 –перемычка; 4 –запорная арматура; 5 –пожарный стояк; 6 – пожарные краны; 7 – водомерный узел; 8 – запорные вентили; 9 – поливочный кран; 10 – спуск (пробка); 11 – кольцевая магистраль; 12 –насосная установка; 13 –ввод №2

Схемы водопроводных сетей

Водопроводные сети в зданиях могут иметь различную конфигурацию в зависимости от мест расположения водоразборных приборов, а также от назначения здания, технологических и противопожарных требований. Сети состоят из магистральных и распределительных трубопроводов, распределительных стояков, а также подводок к водоразборной арматуре.

Водопроводные

сети

тупиковые

кольцевые

комбинированные

с вертикальным

с горизонтальным

кольцеванием

кольцеванием

По расположению магистральных трубопроводов водопроводные сети бывают с нижней, верхней, горизонтальной и вертикальной разводкой.

Рис. 7.2. Схема водопроводной сети с вертикальной разводкой магистрали и с горизонтальными распределительными трубопроводами:

1 –ввод; 2 –магистральныйтрубопровод; 3 – распределительный трубопровод; 4 – подводки

По виду подачи воды:

– циркуляционные напорные и самотечные;

– двойные.

В высотных зданиях используют зонирование водопроводной сети.

Тупиковые водопроводные сетицелесообразно предусматривать в зданиях, где допускается перерыв в подаче воды при необходимости отключения отдельных участков для производства ремонтных работ (см. рис. 7.3).

Рис. 7.3.- Система водоснабжения здания с водонапорным баком и повысительным насосом:

1 –ввод; 2 –водосчетчик; 3 –повысительный насос; 4–магистраль;

5 –водонапорный бак; 6 –обратный клапан; 7 – стояки; 8 – арматура

Арматура

Во внутренних водопроводах, в зависимости от назначения, различают арматуру:

– водоразборную (краны, смесители);

– запорную (вентили, шаровые краны, задвижки, затворы);

– регулировочную (регуляторы давления и расхода),

– предохранительную (обратный и предохранительный клапан).

К трубопроводам арматуру присоединяют на резьбе или с помощью фланцев. Арматуру изготовляют из чугуна, стали, латуни, пластмассы. Для уплотнительных элементов клапанов используют прокладки и золотники из латуни, бронзы, резины, кожи, паронита и др.

По принципу перемещения затвора водопроводная арматура подразделяется на пять типов: вентильная, пробковая (крановая), дроссельная, шторная (задвижки) и клапанная (см. рис. ,7.4).

Рис 7.4. Принципиальные схемы действия водопроводной арматуры: вентиля (а), пробкового крана (б), регулятора (в), задвижки (г), обратного клапана (д)

Запорная арматура–пробковые проходные краны,запорныевентили или (рис. 7.5а), задвижки (рис. 7.5б) – предназначена для отключения отдельных участков водопроводной сети. Поплавковые клапаны, как и смывные краны, являясь водоразборными устройствами, могут быть отнесены к самозапирающейся запорной арматуре.

а) б) в)

Рис. 7.5. Запорная арматура:

а,б —вентили прямой и косой; в) –задвижка проходная; 1 –корпус; 2 –накид-ная гайка; 3 – маховик; 4 – шпиндель; 5 – сальник; 6 – головка; 7 – резиновая прокладка; 8 – винт и шайба; 9 – клапан в c6opе

Водоразборная арматура–краны водоразборные,туалетные,смесительные, лабораторные, банные, поливочные, писсуарные, смывные, пожарные и т.д. В зависимости от вида перемещения затвора водоразборную арматуру подразделяют на два типа: вентильную и пробковую. К водоразборной арматуре относятся также смесители, предназначенные для смешения холодной и горячей воды.

Водоразборные пожарные краны диаметром 50 и 65 мм представляют собой вентили с наружной и внутренней резьбой на концах для ввертывания в тройники пожарного стояка и для присоединения быстросмыкающихся полугаек.

Регулировочная арматура(регуляторы расхода,напора,регулировочные вентили и т.п.) предназначена для регулирования расхода воды, а также для поддержания определенного напора и сети или перед водоразборными приборами. Регулировочная арматура обеспечивает нормальные условия эксплуатации водоразборной арматуры и повышает гидравлическую устойчивость всей системы. Регуляторы давления, например, понижают избыточный напор и поддерживают его постоянным «после себя», поэтому их устанавливают на вводах в здания и квартиры, на этажах многоэтажных зданий и т.п.

Предохранительная арматура(предохранительные клапаны) предназначена для защиты от повреждения сети и оборудования при внезапном повышении напора. Пружинные или рычажные клапаны диаметром 20 – 100 мм применяют при давлениях до 1,6 МПа.

К предохранительной арматуре относятся также обратные клапаны различной конструкции, обеспечивающие движение воды в трубопроводе только в одном направлении.