Расчет внутреннего водопровода
Расчет внутреннего водопровода состоит из определения расходов воды на объекте и на отдельных участках сети, из гидравлического расчета водопроводной сети, из расчета и подбора установок и оборудования, применяемых для данной системы водоснабжения.
Расход воды для принятой системы водоснабжения здания определяют с учетом удовлетворения нужд всех водопотребителей, норм и режима водопотребления.
Расход воды в единицу времени на потребителя (одного человека, единицу изготовляемой продукции, единицу установленного оборудования), так называемые нормы водопотребления, весьма различны и зависят от ряда факторов: степени благоустройства зданий, климатических условий, требований технологии.
Потребление воды в зданиях обычно неравномерно не только в течение года, месяца, недели, но и в течение суток, часа и более короткого времени. Режим водопотребления, т.е. изменение суточных или часовых расходов воды, может быть представлен в виде ступенчатых или интегральных графиков и оцениваться коэффициентами неравномерности, представляющими собой отношение максимальных расходов к средним.
При установлении общей потребности воды для зданий или объекта следует определить отдельно расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды, на пожаротушение, на производственные нужды, а затем эти расходы суммировать.
Часовой расход воды на хозяйственно-питьевые нужды можно определить по формуле, м3/ч:
Qчасюхоз. = (qNKчас)/24, (4)
где q – норма водопотребления на одного жителя, л/сут; N – расчетное число жителей в здании; Kчас – коэффициент неравномерности водопотребления, для жилых зданий равный 1–3.
Нормы расхода воды на внутреннее пожаротушение в жилых и общественных зданиях:
| Объем зданий, в м3: до 25000 более 25000 Число мест в зрелищных предприятиях: до 300 более 300 | Расход: одна струя 2,5 л/с две струи по 2,5 л/с одна струя 2.5 л/с две струи по 5 л/с |
В производственных зданиях высотой до 50 м расход воды на внутреннее пожаротушение принимается из расчета действия двух струй по 2,5 л/с каждая, а высотой более 50 м – восьми струй по 5 л/с каждая.
Расход воды на пожаротушение определяют с учетом рабочего напора перед пожарным краном и необходимого радиуса действия компактной части струи.
В зрелищных предприятиях противопожарный водопровод проектируют по специальным нормам.
Расход воды на производственные нужды определяют по формуле:
qпр =Σqпmz, (5)
где qп – количество воды, расходуемой на единицу продукции, л; m – количество единиц выпускаемой продукции в смену; z – число смен в сутки.
Хозяйственно-питьевые, противопожарные и объединенные водопроводы рассчитывают обычно по количеству расходуемой приборами и водоразборной арматурой воды при обеспечении рабочего (свободного) напора у наиболее высоко расположенного и наиболее удаленного от ввода диктующего водоразборного устройства.
Расход воды водоразборными устройствами зависит от их типа и конструкции, а также от рабочего (свободного) напора при водоразборе.
Для удобства расчета вводится понятие об эквиваленте водоразборного устройства. В качестве эквивалента Nв = 1 принимают расход воды 0.2 л/с через водоразборный кран у раковины при свободном напоре 2 м расходы воды от всех других водоразборных устройств приводят к этому эквиваленту. В табл. 2 приведены эквиваленты, расходы, свободные напоры и диаметры подводок для некоторых водоразборных устройств.
Расчетный секундный расход воды (в л) в жилых зданияхможно определить по формуле:
, (6)
где α – коэффициент, зависящий от нормы водопотребления; Nв – общая сумма эквивалентов на расчетном участке; k – коэффициент, зависящий от величины суммы эквивалентов.
Таблица 2. Эквиваленты для некоторых водоразборных устройств
| Водоразборное устройство | Эквива-лент Nв | Расход воды q0 в л/с | Свобод-ный напор Н в м, не менее | Диаметр подводки d в мм |
| Кран у раковины | 0,2 | |||
| Питьевой фонтанчик | 0,17 | 0,035 | 2-5 | 10-15 |
| Кран у писсуара: настенного лоткового на 1 пог.м | 0,17 0,3 | 0,035 0,06 | 10-15 10-15 | |
| Кран у умывальника | 0,07 | 10-15 | ||
| Гигиенический душ | 0,35 | 0,07 | 10-15 | |
| Кран у лабораторной раковины | 0,5 | 0,1 | 10-15 | |
| Смывной бачок | 0,5 | 0,1 | 10-15 | |
| Душ в квартирах | 0,67 | 0,14 | ||
| Душ в групповых установках | 0,2 | 2-5 | ||
| Кран у мойки | 1-1,5 | 0,2-0,3 | 15-20 | |
| Смеситель у ванны | 1,5 | 0,3 | 3-5 | |
| Банный кран | 0,4 | |||
| Кран смывной у унитаза | 6-7 | 1,2-1,4 | 5-7 |
Таблица 3. Норма водопотребления, л/сут
| Норма водопотребле-ния q в л/сут на одного жителя | ||||||||
| Значение α | 2.2 | 2,16 | 2,15 | 2,14 | 2,05 | 1,9 | 1,85 |
Таблица 4. Значение коэффициента k
| Сумма эквивалентов Nв | ≤ 300 | 300-500 | 501-800 | 801-1200 | >1200 |
| Значение k | 0,002 | 0,003 | 0,004 | 0,005 | 0,006 |
Расчетный секундный расход воды (в л) в общественных зданияхможно определить по формуле:
, (7)
где α – коэффициент, принимаемый в зависимости от назначения зданий равным:
| Бани, детские ясли и сады | 1,2 |
| Поликлиники и амбулатории | 1,4 |
| Административные здания и магазины | 1,5 |
| Учебные заведения | 1,8 |
| Больницы, санатории, дома отдыха и пионерские лагеря | |
| Гостиницы, общежития, пансионаты и интернаты | 2,5 |
Nв – общая сумма эквивалентов на расчетном участке.
Расчетные секундные расходы воды (в л) группой однотипных приборов для бытовых нужд промышленных предприятий, а также для бань, прачечных, зрелищных и спортивных зданий и предприятий общественного питания можно определить по формуле:
, (8)
где q0 – расход воды в л/с однотипным водоразборным устройством; nп – количество однотипных водоразборных устройств (приборов); b – процент водоразборных устройств (приборов), действующих одновременно (дан в табл. 5).
Диаметры трубопроводов на расчетных участках назначаются исходя из допустимых скоростей движения воды по трубам. В магистральных трубопроводах и стояках хозяйственно-питьевых и производственных водопроводов скорость принимается не более 1,5 —2 м/с, а в подводках к водоразборным устройствам – не более 2,5 м/с, в трубопроводах спринклерных и дренчерных установок — не более 10 м/с. В противопожарных водопроводах скорость в магистралях допускается до 3 м/с. При сумме эквивалентов Nв = 20 и менее диаметры трубопроводов можно назначить в зависимости от числа установленных приборов, приведенных к общему эквиваленту:
| СуммаNв | |||||
| Диаметр труб в мм |
Таблица 5. Процент одновременно действующих водоразборных устройств
| Водоразборное устройство | Процент одновременно действующих приборов | |||||
| Бытовые помещения предприятий | Бани | Прачечные | Кинотеатры, клубы и спортивные сооружения | Театры, цирки | Предприятия общественного питания | |
| Умывальник | ||||||
| Смывной бачок | ||||||
| Писсуар | ||||||
| Душ | ||||||
| Мойка | - | - | ||||
| Раковина | - | - | ||||
| Ванна | - | - | - | - | - | |
| Банный кран | - | - | - | - | - | |
| Гигиенический душ | - | - | - | |||
| Питьевой фонтанчик | 30-60 | - | - | |||
| Ножная ванна | - | - | - | - | ||
| Машина посудомоечная | - | - | - | - | - | |
| Картофелемойка и картофелечистка | - | - | - | - | - | |
| Варочный котел | - | - | - | - | - | |
| Кипятильник | - | - | - | - | - |
Наиболее экономичными являются скорости в пределах 0,9–1,2 м/с.
Диаметры труб определяют по таблицам Ф.А. Шевелева.
Гидравлический расчет водопроводной сети. Основным назначением этого расчета является определение наиболее экономичных диаметров трубопроводов для пропуска расчетных расходов воды, а также условий, обеспечивающих подачу воды ко всем потребителям в необходимом количестве и с наименьшими потерями напора. Расчет выполняют в такой последовательности.
1. На аксонометрической схеме сети выбирают расчетное направление от ввода до диктующего водоразборного устройства и определяют длины расчетных участков между узловыми точками.
2. Определяют расчетные расходы на всех расчетных участках.
3. Назначают диаметры труб на расчетных участках, исходя из наиболее экономичных скоростей движения воды.
4. Определяют требуемый напор, м, по формуле:
, (9)
где Нг – геометрическая высота расположения диктующего водоразбора над уровнем земли; Σh – сумма потерь напора во внутренней сети на расчетном направлении от места присоединения ввода до диктующего водоразбора; Нр – рабочий (свободный) напор у диктующего водоразбора (табл. 2).
Сумма потерь напора определяется по формуле:
,(10)
где hвв и hт – потери напора на трение по длине соответственно ввода (от наружной сети до водомера) и расчетного направления (от водомера до диктующего водоразбора); hвод – потери напора в водомере; hм – потери напора на местные сопротивления, принимаемые в процентном отношении от hт:
| В системах хозяйственно-питьевого водопровода | 30 % |
| В системах объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода | 20 % |
| В системах противопожарного водопровода | 10 % |
Потери напора на трение определяются по формуле:
, (11)
где i – удельные потери напора на трение (гидравлический уклон) в м на 1 пог. м; l – длина расчетного участка трубопровода в м.
При расчете кольцевых магистралей кольцо разбивают на две части, намечая расход по каждой из них до точки встречи потоков и определяя потери напора в каждом полукольце; невязка, т.е. ∆h = h1 – h2 должна быть не больше + 5 % потерь напора в одном из полуколец.
Рабочий (свободный) напор у водоразборных устройств различен: например, у водоразборных кранов, смесителей, поплавковых клапанов смывных бачков не менее 2 м, у лабораторных водоструйных насосов 10 м, у спринклеров и дренчеров 5 м, у «кафедры» водной терапии 30–40 м, у пожарных кранов б–20 м, у газовых водонагревателей 4 м.
| Рис. 30. Установка диафрагмы у разборного крана: 1 – подводка; 2– дисковая диафрагма (латунная); 3 – корпус крана; 4– соединительная муфта | Рис. 31. Регулятор давления прямого действия: 1 – седло клапана; 2 –двухседельный клапан с разгруженными золотниками; 3 – корпус; 4– рычаг; 5– мембранная головка регулятора; 6– кордированная мембрана; 7 – шток; 8– передвижной груз (для подстройки); 9– съемный груз (для начальной настройки); 10– импульсная труба; 11 – манометр; 12– трубопровод |
Излишний напор в сети нижних этажей зданий можно гасить с помощью запорной арматуры, диафрагм или регуляторов давления. Диафрагмы толщиной 1 – 1,5 мм, изготовленные из латуни, нержавеющей стали или пластмасс, устанавливают на подводках холодной и горячей воды перед водоразборной смесительной арматурой, перед водоразборными кранами (рис. 30) или в сгонах.
Для поэтажного регулирования целесообразна установка квартирного вентиля – стабилизатора напора диаметром 15 мм.
В пределах одного объекта или группы зданий стабилизация напора легко достигается применением регуляторов давления прямого действия (рис. 31).
Контрольные вопросы
1. Из чего состоит расчет внутреннего водопровода?
2. Что такое режим водопотребления?
3. Как назначаются диаметры на расчетных участках?
4. Основное назначение гидравлического расчета водопровод-ной сети.
5. Из чего слагаются потери напора в сети?
Рекомендуемая литература
1. Пальгунов П.П. Санитарно-технические устройства и газоснабжение зданий / П.П. Пальгунов, В.Н. Исаев. – М.: Стройиздат, 1991. – 416 с.
2. Николадзе Г.Н. Водоснабжение / Г.Н. Николадзе. – М.: Стройиздат, 1989. – 381 с.
3. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета водонапорных труб / Ф.А. Шевелев, А.Ф. Шевелев. – М.: Стройиздат, 1984. – 117 с.
4. Фрог Б.Н. Водоподготовка / Б.Н. Фрог. – М.: МГУ, 2001. – 680 с.
5. ГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные прямошовные. (Сортамент), Введ. 15.11.91. – М.: Изд-во стандартов, 1991. – 15 с.