Определение расчетного расхода воды

Каждая секция жилого дома рассчитана на 35 квартир, всего в здании 35 · 2 секции = 70 квартир.

Количество потребителей на одном этаже секции составит: (2 кв. · 4 чел.) + (3 кв. · 2 чел.) = 14 чел. В одной секции – 14 · 7 эт. = 98 чел. В жилом здании – 2 секции · 98 чел. = 196 чел.

С учетом степени благоустройства общая норма расхода воды составят 300 л на чел.в сутки, в час наибольшего водопотребления норма расхода холодной воды 5,6 л/ч [1].

Расчет начинаем с определения расчетного расхода холодной воды на вводе в здание. Так как в здании одинаковые потребители, то вероятность действия приборов Р будет постоянна для всех участков. Вероятность действия приборов Р определяем по формуле

,

где Р – вероятность действия приборов;

– общая норма водопотребления воды в час наибольшего водопотребления, л/ч×чел. [1].

U – число потребителей (жильцов) в доме, 196 чел.;

– секундный расход воды расчетным прибором, 0,2 л/с (прил. 2, [1]), при наличии в здании поливочных кранов = 0,3 л/с;

N – общее количество приборов в здании, N = 299 шт. (3 прибора в однокомнатной кв. и 6 приборов в трехкомнатной кв. Итого: 3 прибора · 3 кв. + 6 приборов · 2 кв. = 21 прибор на этаже секции. 21 прибор · 7 эт = 147 приборов в секции. 147 приборов · 2 секции = 294 прибора в доме + 2 смесителя в мусоросборных камерах + 3 поливочных крана = 299 приборов)

Находим произведение:

РN = 0,003399 · 299 = 1,016301.

Тогда максимальный расчетный секундный расход воды, л/с, на вводе будет равен

,

где q – максимальный секундный расход прибора, 0,3 л/с;

a – коэффициент, зависящий от вероятности действия приборов и их количества α → f(РN), по прилож. 4 [1] α = 0,977:

q_c = 5· 0,977· 0,3 = 1,466 л/с.

Расчет ввода

Расчет ввода сводится к определению диаметра ввода и потерь напора на вводе, возникающих при пропуске расчетного расхода.

В зависимости от величины q_c по таблицам гидравлического расчета водопроводных труб [2] подбирают диаметр ввода и величину потерь на единицу его длины.

По табл. [2] для q_c = 1,466 л/с при оптимальной скорости в пределах 0,9 … 1,2 м/с находим: диаметр ввода - 40 мм, удельные потери на трение – 0,0935 м; скорость – 1,163 м/с.

Общая величина потерь на вводе определяется по формуле

H_ltot = i_en · l_en · K_m,

где i_en = 0,0935 м – удельные потери на трение на вводе при расчетном расходе, л/с;

l_en = 21 м – длина ввода;

K_m = 1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлени-ях на вводе:

H_l = 0,0935 · 21 · 1,1 = 2,16 м.

Подбор водомеров

Для учета расхода холодной воды на вводе в здание у наружной стены в легкодоступном, освещенном и отапливаемом помещении (температура воздуха должна быть не ниже 5 ⁰С) предусматриваем установку водомера. Подбор калибра водомера производим по среднечасовому расходу холодной воды в сутки максимального водопотребления. Среднечасовой расход воды может быть определен по следующей формуле:

, где - среднечасовой расход воды, м³/ч;

- норма расхода холодной воды в сутки наибольшего водопотребления, 180 л/(чел.· сут), прил. 3 [1];

U = 196 чел – число водопотребителей;

Т = 24 ч – период водопользования,

1,47 м³/ч.

Эксплуатационный расход воды выбранного счетчика должен быть не менее данного среднечасового расхода воды. По табл. 1 выбираем крыльчатый водомер калибра 15 мм.

Правильность выбранного водомера проверяем на пропуск расчетного максимального секундного расхода воды, при котором потери напора в водомере не должны превышать 5,0 м.

Потери напора в водомере следует определять по формуле:

h = S(q^c)²,

где h – потери напора в водомере, м;

S – гидравлическое сопротивление водомера, S = 14,5 м·(л/с)^-2, см. табл. 1;

q^c – максимальный секундный расход холодной воды на вводе, q^c = 1,466 л/с,

h = 14,5 · (1,466)² = 30,1 м.

Так как потери напора превосходят допустимые, увеличиваем диаметр водомера, принимаем крыльчатый водомер диаметром 20 мм с гидравлическим сопротивлением, равным 5,18 м·(л/с)^-2, тогда потери напора при пропуске максимального секундного расхода воды

h = 5,18 · (1,466)² = 12,5 м.

Таблица 1

Технические характеристики водомеров

Диаметр условного прохода счетчика, мм	Параметры
Расход воды, м3/ч	Порог чувствитель-ности, м3/ч, не более	Макс. объем воды за сутки, м3	Гидравлич. сопротивление счетчика S, м·(л/с)-2
Миним.	Эксплуатац.	Макс.
	0,03	1,2		0,015		14,5
	0,05			0,025		5,18
	0,07	2,8		0,035		2,64
	0,1			0,05		1,3
	0,16	6,4		0,08		0,5
	0,3			0,15		0,143
	1,5			0,6		810×10-5
				0,7		264×10-5
				1,2		76,6×10-5
				1,6		13×10-5
						3,5×10-5
						1,8×10-5

Так как условия не выполняются, принимаем к установке крыльчатый водомер диаметром 25 мм (ВК-25) с гидравлическим сопротивлением равным 2,64 м·(л/с)^-2. Тогда потери напора в водомере при пропуске расчетного расхода составят

h = 2,64 · (1,466)² = 5,7 м.

Так как условия не выполняются, принимаем к установке крыльчатый водомер диаметром 32 мм (ВК-32) с гидравлическим сопротивлением равным 1,3 м·(л/с)^-2. Тогда потери напора в водомере при пропуске расчетного расхода составят

h = 1,3 · (1,466)² = 2,79 м.

Некоторые технические характеристики выбранного водомера приведены в табл. 2.

Таблица 2

Расчетные параметры принятого водомера

Марка водомера	Диаметр условного прохода, мм	Технические характеристики
Эксплуата-ционный расход, м3/ч	Макс. объем воды за сутки, м3	Порог чувствительности, м3/ч	Гидравлическое сопротивление, м·(л/с)-2
ВК - 32				0,05	1,3

Гидравлический расчет

Определив расходы воды на ввод здание и подобрав водомер, переходим к гидравлическому расчету внутренней водопроводной сети.

За диктующую точку на сети внутри здания принят смеситель для умывальника, расположенный на 7-ом этаже в крайней левой секции здания, наиболее удаленного и высоко расположенного относительно ввода. Перед этим прибором необходимо обеспечить максимальный свободный напор Н_f = 3 м ([1] прил. 2). Расчетные точки внутри здания проставлены на расчётной схеме и на аксонометрической схеме.

Гидравлический расчет начинаем с определения параметров сети по главному направлению, последовательно от диктующей точки к вводу в здание. Диаметр трубопроводов внутриквартирной разводки конструктивно принимаем 15 мм. Расход холодной воды расчетным прибором на этажах равен = 0,2 л/с

Результаты расчета сводим в табл. 3.

Таблица 3

Расчет водопроводной сети по стояку Ст. В1-1

Расчетные участки	Длина участка l, м	Вероятность действия приборов Р	Общее число приборов на участке	Произведение Р·N	Коэффициент α	Расчетный расход, л/с	Диаметр трубопровода, мм	Скорость воды, V м/с	Потери напора по длине трубопровода
Удельные i, м	На участке i·l, м
= 0,2 л/с
1-2	1,66	0,003399		0,003399	0,2	0,2		1,17	0,354	0,588
2-3	0,55		0,006798	0,2	0,2		1,17	0,354	0,195
3-4	3,7		0,010197	0,2	0,2		0,62	0,072	0,266
4-5	2,8		0,020394	0,215	0,215		0,68	0,089	0,249
5-6	2,8		0,030591	0,238	0,238		0,74	0,103	0,288
6-7	2,8		0,040788	0,257	0,257		0,8	0,118	0,33
7-8	2,8		0,050985	0,2745	0,2745		0,85	0,133	0,372
8-9	2,8		0,061182	0,2905	0,2905		0,9	0,145	0,406
9-10	5,56		0,071379	0,306	0,306		0,95	0,16	0,89
= 0,3 л/с
10-11	7,23	0,003399		0,074778	0,3105	0,466		0,88	0,1	0,723
11-12	0,55		0,146157	0,395	0,593		1,12	0,156	0,086
12-13	4,52		0,217536	0,464	0,696		0,736	0,049	0,222
13-14	2,58		0,220935	0,468	0,702		0,742	0,050	0,129
14-15	0,28		0,292314	0,527	0,791		0,831	0,062	0,017
15-16	10,5		0,435072	0,634	0,951		1,001	0,088	0,924
16-17	0,25		0,438471	0,637	0,956		1,006	0,089	0,022
17-18	0,53		0,50985	0,685	1,028		1,053	0,0972	0,052
18-19	4,5		1,016301	0,977	1,466		1,163	0,0935	0,421
	Hltot = 6,18 м

Требуемый напор воды для здания рассчитываем, зная отметки расположения расчетного прибора и ввода воды в здание, тип расчетного прибора и соответственно свободный напор на излив из него, общие потери напора при движении от городской магистральной сети до расчетного прибора, по формуле:

Н_tr = H_qeom + H_l + h + H_l,tot + H_m + H_f ,

где H_qeom – геометрическая высота расположения диктующего прибора, определяемая по разности отметок этого прибора и верха трубы городского водопровода:

H_qeom = 16,8 + 0,8 + 1 + 2,1 = 20,7 м,

здесь 16,8 м – отметка перекрытия седьмого этажа;

0,8 м – высота установки крана-смесителя для умывальника;

1 м – высота перекрытия первого этажа над уровнем земли;

2,1 м – глубина заложения городского водопровода по своду трубы; (2,3 – d200мм.)

H_l = 2,16 м – потери напора на вводе;

h = 2,79 м – потери напора в водомере;

H_ltot = 6,18 м – сумма потерь напора по длине трубопровода от водомерного узла до расчетного прибора (см. табл. 3);

H_m – потери напора на местные сопротивления, принимаются равными 30 % от потерь напора по длине трубопровода:

H_m = = = 1,854м;

H_f = 3 м – свободный напор расчетного прибора, прил. 2, [1].

Н_tr = 20,7 + 2,16 + 2,79 + 6,18 + 1,854 + 3 = 36,684 ≈ 36,7 м.

Так как расчетный требуемый напор больше гарантированного, для обеспечения бесперебойной работы системы водоснабжения необходимо установить насосы.

Требуемый напор насосов

Н_р = Н_tr - H_q,

где Н_tr = 36,7 м– требуемый напор воды для здания;

Н_g = 29 м– гарантированный напор воды в сети холодного водопровода,

Н_р = 36,7 - 29 = 7,7 м.

Рабочий расход насоса q_c = 1,466 л/с или 1,466 · 3,6 = 5,28 м³/ч.

С учетом потерь напора в насосе, равных 2 м,

Н_р = 7,7 + 2 = 9,7 м.

Таким образом, следует подобрать и установить в подвальном помещении повысительные насосы (один рабочий, один резервный) с рабочим расходом q_c ≥ 1,466 л/си напором Н_р ≥ 9,7м.

Таким насосом мог бы быть «инлайн» насос Grundfos TP 32-150/2В с характеристиками Q = 8 м³/ч, Н_р = 14 м.