Лекция 1. Общие сведения
Классификация систем холодного и горячего водоснабжения. Хозяйственно-питьевые водопроводы, производственные водопроводы, противопожарные водопроводы. Принципиальная схема. Основные элементы. Вводы, водомерные узлы. Внутренние сети. Запорно-регулирующая арматура.
Санитарно-техническое устройство и оборудование современных зданий представляет собой комплекс инженерного оборудования холодного и горячего водоснабжения, канализации, водостоков, мусороудаления, газоснабжения. Этот комплекс необходим для жизнеобеспечения населения и определяет степень благоустройства и комфорта зданий, а также городов и населенных пунктов в целом.
В нашей стране непрерывно осуществляется исключительное по своим масштабам промышленное, гражданское и жилищное строительство. Ежегодно строят - более 11 млн. м2 жилой площади, свыше 2 млн. отдельных квартир, десятки и сотни новых промышленных комплексов и общественных объектов. Огромные масштабы строительства потребовали создания мощной строительной и санитарно-технической индустрии со специализированными производственными комбинатами, заводами и фабриками.
Техника индустриального строительства зданий и оснащение их санитарно-техническими системами и оборудованием в нашей стране за последние годы достигла довольно высокого уровня. Особенно это ощутимо, если познакомиться кратко с историей развития санитарной техники, которая берет начало еще в Древнем Египте, Вавилоне, Риме, Греции, Ассирии. Внутренний водопровод и канализация главным образом встречались во дворцах фараонов, храмах, банях (термах). В храме Мемфиса (около 2,5 тыс. лет до н. э.) был водопровод из кованой листовой меди толщиной 1,4 мм диаметром трубы 47 мм. В храме Захура, во дворце Саргона были обнаружены лотковые системы канализации с туалетами из каменных плит. В Риме строились водопроводы с применением гончарных и свинцовых труб, которые подавали воду в общественные резервуары, откуда в фонтаны и бассейны, для терм, частных домов, отдельных потребителей, где имелись умывальные мраморные емкости, ванны, туалеты. В эпоху Римской империи (VI век до н. э.) представляют еще больший интерес обнаруженные постройки систем канализации и водостока, а также устройство общественных туалетов, например, в Колизее (на 25 кабин), подогрев воды в печах Помпея для горячего водоснабжения и бассейна. Распространенным видом водоснабжения в то время было устройство в отдельных зданиях, церквах, мелких цистерн для воды с многоточечной раздачей потребителям.
Cанитарная техника, включающая в себя наружное и внутреннее водоснабжение и канализацию для домов и отдельных объектов, развивалась чрезвычайно медленно. Водоснабжение жилых домов осуществлялось в ту пору с помощью колодцев, цистерн, баков и бочек. Только в 1631 г. русские мастера Антон Константинов и Трофим Шарутин построили водоподъемную машину для подъема воды из Москвы-реки в поварню на царском Кормовом дворе. В Киеве в 1634 г. для подачи воды из реки в баню или в крепость в г. Прилуке применяли ворот, на который -наматывалась веревка, тянущая бадью с водой наверх в желоб, соединенный с местом водоразбора.
В XVII-VIII вв. получили большое распространение каскады и фонтаны. Были изобретены и сконструированы разнообразные водоподъемники с использованием энергии воды, ветра, животных и людей.
Промышленная революция XVIII в. привела не только к развитию производства, но и к невольному загрязнению водоемов, расположенных в черте города. Пришлось искать источники водоснабжения за пределами города.
Постепенно начали развиваться централизованные водопроводы и создаваться различные конструкции санитарных приборов. Так, был изобретен для канализации гидрозатвор, а в 1785 г. - лозет с промывкой. Это было началом развития закрытой (трубной) системы внутренней канализации зданий.-
Развитие внутренних устройств следовало за развитием наружных централизованных водопроводов и канализации. Однако в начальном периоде строительство городских водопроводов, например мытищинского водопровода (1804 г., Москва) и частнокапиталистических водопроводов (1820 г., Лондон), могло обеспечить лишь часть городского привилегированного населения. Устраивались ответвления (вводы) в дома, где были сооружены баки (резервуары) для воды. Резервуарная система водоснабжения зданий стала основной и в России, так как воды было мало и для наполнения резервуаров в домах ее подавали эпизодически. Вода составляла природное богатство, на котором наживались водопроводные монополии. Например, депутаты Лондонского парламента (их называли «водяными лордами») устанавливали тариф на воду, который все время увеличивался. Грабили население не только водопроводные компании, но и домовладельцы.
С 1824 г. в Англии появляются водомеры различного принципа действия: порциальные объемные, поршневые, а в 1850 г. - турбинные. В 1870 г. был изобретен скоростной водомер в виде многоструйного сухохода. С 1884 г. принимается закон о взимании платы за воду по водомерам. В Москве в это время насчитывалось только 207 домовых вводов, из которых 44 % - в казенные и промышленные здания, а население города обеспечивали 1200 конных водовозных бочек.
К 1913 г. в России из 1082 городов с населением около 20 млн. чел. имели водопровод всего 15, причем число домов, присоединенных к канализации, не превышало 5 %.
После Октябрьской социалистической революции Советское правительство приняло решение о создании собственной промышленности по выпуску санитарно-технических изделий и оборудования, необходимого для восстановления городского хозяйства. Уже в 20-е годы, когда был принят план электрификации. Водопроводы, канализация строятся в совхозах, колхозах, поселках, домах отдыха, больницах и др.
Большой урон народному хозяйству принесла Великая Отечественная война, после которой возникли но-ные проблемы по ускоренному восстановлению разрушенного войной хозяйства, восстановлению и строительству новых городов, населенных пунктов, промышленных предприятий. Только перевод отечественной строительной техники на индустриальные методы производства работ мог обеспечить успешное выполнение огромных масштабов строительства, которые партия и правительство включали в пятилетние планы развития народного хозяйства нашей страны.
Индустриальные Методы производства работ предусматривали: переход на заводское домостроение и широкое применение сборных конструкций и элементов заводского изготовления на домостроительных комбинатах, строительных заводах, трубозаготовительных предприятиях, строительство заводов по выпуску санитарно-технического оборудования.
Индустриальное строительство осуществляется с применением готовых заводских блоков, панелей, монтажных узлов, кабин, что значительно сократило сроки возведения зданий.
Рост городского и сельского строительства потребовал увеличения расходов питьевой воды и объемов стоков, сбрасываемых в водоемы, поэтому назрела необходимость решения проблемы рационального использования и охраны водных ресурсов от истощения и загрязнения.
Вопросы экономии, рационального использования и борьбы с утечкой воды в последние годы приобрели особое значение, имеющее существенное влияние на разработку новых конструкций санитарно-технического оборудования (арматуры, приборов и т. д.), новых схем и технологического режима.
Успехи нашей страны в выполнении грандиозных планов строительства и развития отечественной санитарной техники во многом зависели от развития науки и от качества подготовки инженерно-технических кадров высокой квалификации.
На создание учебной дисциплины для подготовки специалистов высокой квалификации по санитарной технике большой вклад внесли ученые и специалисты.
Основными направлениями экономического и социального развития нашей страны на . 1986-1990 годы и на период до 2000 года. Большие и ответственные задачи стоят перед наукой и строителями. Широкое развитие должно получить производство и совершенствование санитарно-технического оборудования: приборов, арматуры, аппаратов, отдельных элементов санитарно-технических систем. Ряд новых актуальных задач выдвигается в области повышения надежности и экономичности внутренних систем холодного и горячего водоснабжения, канализации, особенно вопросы: гидравлической устойчивости, стабилизации напоров, ликвидации непроизводительных расходов, утечки, экономии воды, теплоты, энергии и др.
Научный потенциал в стране огромен и нет сомнения в том, что задачи, поставленные президентом и правительством перед народом, будут выполнены.
КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ХОЛОДНОГО И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ. ГРАНИЦЫ ВНУТРЕННЕГО ВОДОПРОВОДА
Внутренний водопровод представляет собой систему трубопроводов и устройств, предназначенных для подачи воды от водопроводной сети города, населенного пункта или промышленного предприятия к санитарно-техническим приборам, технологическому оборудованию и пожарным кранам. Для подачи потребителям подогретой воды служит система горячего водоснабжения, которая имеет дополнительно водонагреватели и устройства для регулирования и контроля температуры.
Границы между городской сетью и системой внутреннего водопровода определяются их балансовой принадлежностью. Для зданий граница проходит по наружной стене здания (или центрального теплового пункта ЦТП), для зданий ведомственного жилищного фонда — по отключающей задвижке в колодце городской водопроводной сети.
Внутренние водопроводы зданий по своему назначению могут быть: хозяйственно-питьевыми, производственными, противопожарными, поливочными. При совпадении требований к каждому из них эти системы могут быть объединены. Чаще всего объединяются хозяйственно-питьевые и противопожарные системы.
Хозяйственно-питьевые водопроводы должны обеспечивать подачу воды высокого питьевого качества; при этом требования ГОСТа к качеству воды должны выполняться вплоть до последнего водоразборного крана. Для некоторых хозяйственных процедур (стирка белья, смыв нечистот из санитарных приборов и т. п.) допускается подача воды непитьевого качества.
Производственные водопроводы предназначаются для технических целей и отличаются большим разнообразием требований к ним. Обычно эти водопроводы 
подают воду для охлаждения агрегатов, питания котельных установок и питания технологических аппаратов.
Противопожарный водопровод служит для ограничения распространения и тушения пожаров в зданиях. Естественно, что для противопожарных водопроводов основными являются требования надежности системы по подаче нормативного расхода воды и обеспечению напоров у спрысков брандспойтов.
Поливочный водопровод используется, для полива зеленых насаждений, мойки тротуаров и внутриквартальных проездов. Кроме того, поливочный водопровод предназначается для поддержания удовлетворительного санитарного состояния в мусоросборных камерах, но в этом случае к поливочным кранам этих камер подводится дополнительно горячая вода.
Выбор системы внутреннего водопровода зависит от назначения, конструктивных особенностей, этажности и объема зданий, а также учитываются санитарно-гигиенические и противопожарные требования, возможность применения прогрессивных методов работ, максимальной индустриализации строительно-монтажных работ и сборных конструкций. Выбор в конечном итоге влияет на снижение непроизводительных расходов воды и электроэнергии.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ (СОВМЕСТНАЯ) СХЕМА ХОЛОДНОГО И ГОРЯЧЕГО ВОДОПРОВОДОВ
При подаче холодной и горячей воды к потребителю возможны две принципиальные схемы (рис. 1.1).
По первой из них (рис. 1.1, а) предусматривается нагрев воды с помощью местных (газовых или электрических) нагревателей воды. Вода от ввода поступает по трубопроводу холодной воды к нагревающим устройствам, установленным в каждой квартире.
По второй схеме (рис. 1.1,б) предполагается централизованный нагрев воды и только после него распределение горячей воды по всему зданию по специальному трубопроводу.
1- водомерный узел; 2 – сеть холодной воды; 3 – сеть горячей воды; 4 – водонагреватель; 5 – местный водонагреватель; 6 – циркуляционная сеть
Рис. 1.1. Принципиальные схемы снабжения горячей и холодной водой зданий при использовании местных водонагревателей (а) и централизованном нагреве воды (б)
1 - присоединение к городскому водопроводу; 2 - ввод водопровода;
3 - водосчетчик; 4 - установки для повышения напора; 5 - устройство для выравнивания давления в сети; 6 - водонагреватели; 7 - устройства для регулирования температуры; 8 - магистральная и распределительная сети холодной воды; 9 - подающие трубопроводы горячей воды:
10 - циркуляционные трубопроводы горячей воды; 11 - водоразборная и запорная арматура; 12 - пожарные краны; 13 - пожарный стояк;
14 - циркуляционный насос; 15 - поливочный водопровод
Рис. 1.2. Основные элементы внутреннего водопровода
Преимущества первой схемы - высокая надежность, меньшая протяженность трубопроводов и как следствие этого малые теплопотери и отсутствие перерывов в работе; недостатки - опасность несчастных случаев при нагреве воды использовании мощного газового прибора, каким является газовый нагреватель.
Вторая схема обеспечивает хорошую эксплуатацию водонагревательных установок и безопасность их работы, но при этом увеличивается протяженность трубопроводов (в том числе из-за прокладки циркуляционного трубопровода) и увеличиваются теплопотери. Подобная система зависима от работы теплосети, которой присущи периоды летних профилактических ремонтов и неприятных для населения перерывов в работе.
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ ХОЛОДНОГО И ГОРЯЧЕГО ВОДОПРОВОДОВ
Основными элементами внутреннего водопровода являются следующие (рис. 1.2):
ввод водопровода, т. е. трубопровод, соединяющий городской водопровод с внутренним;
водомер и водомерный узел;
установки для повышения напоров (напорно-запасные баки, центробежные установки, или гидропневматические установки);
устройства для выравнивания напоров в системе; водонагреватели;
магистральная и распределительная сети трубопроводов холодной воды;
подающие трубопроводы горячей воды;
циркуляционные трубопроводы горячей воды;
циркуляционные насосы;
водоразборная и запорная арматура;
пожарные краны;
поливочный водопровод и поливочные краны.