Варианты гидравлического расчета водопроводных сетей

Гидравлический расчет водопровода – совокупность вычислений, производимых на этапе проектирования здания (многоэтажного дома, коттеджа). Роль данного вида работ очень важна – неправильно спроектированная система водоснабжения не будет нормально функционировать. Выражаться это может в слабом напоре воды на верхних этажах высоток и в частых прорывах подвальных коммуникаций из-за высокого давления ввода.

Цели выполнения гидравлического расчета водопроводных сетей

Основными целями гидравлического расчета системы водоснабжения здания являются:

• вычисление максимального расхода воды на отдельных участках системы водоснабжения;
• определение скорости перемещения воды в трубах;
• расчет внутреннего диаметра труб для монтажа различных участков водопроводной сети;
• вычисление потери напора воды при подаче ее из магистрального трубопровода на определенную высоту;
• определение мощности насосного оборудования и целесообразности его использования с учетом произведенных расчетов.

Выполняются расчеты на основании данных и методик СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Варианты гидравлического расчета водопроводных сетей

В зависимости от целей различают два вида гидравлического расчета водопроводных сетей — проектный и поверочный (наладочный).

Проектный

Данный вид гидравлического расчета производится при проектировании системы водоснабжения здания. С его помощью определяют вид трубопроводов для различных участков сети, скорость потока в них.

Кроме вычислений данный вид расчета включает в себя схематическое расположение элементов внутреннего водопровода — узла ввода, подвальных коммуникаций, стояков, узлов водоразбора.

Поверочный

Основными целями данного вида гидравлического расчета является определение распределения потоков в системе водоснабжения, вычисление напора источников при заранее вычисленных внутренних диаметрах труб и отборах воды в узловых точках.

Результатами поверочного расчета являются:

• водопотребление и потери напора на всех участках системы водоснабжения;
• объем подачи воды от источника (магистрального водопровода, водонапорной башни или контррезервуара);
• пьезометрические напоры в различных точках водоразбора.

Все полученные в результате данного расчета значения используют для проектирования расположения точек водоразбора – сантехнических приборов – внутри проектируемого здания.

Точный и достаточно быстрый наладочный расчет водопроводных сетей различной конфигурации (от простой тупикового водопровода до более сложной кольцевой системы) можно производить при помощи программ: «ГидроМодель», «Умная Вода», «WaterSupply», «Гидравлический расчет трубопровода».

Порядок проведения гидравлического расчета

Гидравлический расчет системы водоснабжения включает в себя следующие этапы:

• Определение количества точек водоразбора – для этого по типовому плану здания определяют количество умывальников, ванн, унитазов в здании.
• Составление схематического изображения (аксонометрической схемы) внутренней водопроводной сети – вручную или при помощи специального программного обеспечения составляется схема расположения стояков водоснабжения и подключаемых к ним сантехнических приборов. При этом для удобства дальнейшей работы каждый горячий и холодный водоснабжающий трубопровод отмечают различными цветами (красным и синим соответственно).
• Разбиение водопроводной сети на отдельные расчетные горизонтальные и вертикальные участки, состоящие из трубопроводов и водоразборных узлов. Границами каждого участка является запорная арматура и сантехнические приборы.
• Вычисление вероятности одновременного включения всех водоразборных узлов расчетного участка(P) – расчет значения данной величины производится по следующей формуле:

P=Q макс.вод ×U/Qприб.×N×3600;

где Q макс.вод –расход воды в часы с максимальным водопотреблением, л/ч на 1 жителя;

U – количество жителей, которых обеспечивают водой коммуникации и водоразборные узлы расчетного участка, чел;

Qприб. – нормативный расход через узел водоразбора в среднем составляющий 0,18 л/с;

N – количество входящих в расчетный участок узлов водоразбора (сантехнических приборов), шт;

3600 — коэффициент используемый для перевода литров в час в литры в секунду.

• Определение максимального секундного расхода воды трубопроводом и водозаборными узлами расчетного участка по формуле:

Q макс.расх.вод= 5× Q в.приб×a; л/с

где Q в.приб – суммарный нормативный расход через узлы водоразбора участка;

a – величина безразмерная. Ее значение находят по специальным таблицам в СНиП 2.04.01-85.

• Подбор оптимального внутреннего диаметра трубопровода — подбирается с учетом рекомендаций по использованию и экономической целесообразности применения в данных условиях.
• Расчет скорости воды — вычисляют по специальным методическим пособиям, исходя из внутреннего диаметра выбранного трубопровода.
• Вычисление потерь напора (Нl) по формуле:

где L – длина расчетного участка, м;

i – удельные потери напора при трении воды о внутренние стенки трубопровода, измеряется данная величина в миллиметрах водяного столба/метр трубопровода;

Kl – поправочный коэффициент, при проектировании жилых многоквартирных домов и коттеджей его значение равно 0,3.

• Для зданий имеющих 2 и более этажей гидравлический расчет требуемого напора(Hтр) водопроводного ввода в месте его подключения к наружному магистральному трубопроводу производится по следующей формуле:

где n – количество этажей;

4 -напор необходимый для поднятия воды для каждого этажа, расположенного выше первого, м.

• Фактический требуемый напор в точке ввода (Нф) находят, суммируя расчетный напор ввода (Hтр) с потерями напора на расчетных участках (Нl):

Нф= Hтр+ Нl расч.уч.1+ Нl расч.уч.2+ Нl расч.уч.3+ Нl расч.уч.4+ Нl расч.уч.n

Результаты такого расчета записывают в сводную таблицу.

Напор в 10 метров водного столба равен давлению в водопроводной магистрали равном 1 атмосфере (1 Bar).

Пример расчета холодного водоснабжения

Здание – 2-х этажный дом с цокольным этажом, одним вертикальным стояком высотой от подвала до верха -6 м, 5 точками водоразбора (кухонной мойкой, смесителем ванны и умывальника, унитаза,– на первом этаже; унитазом и смесителем душевой кабины — на втором этаже). В доме живет семья из 6 человек.

• Проектируемая внутренняя система водоснабжения разбивается на 2 расчетных участка – первого и второго этажа. Длина коммуникаций первого участка равна 5 м, вертикального стояка и горизонтальных коммуникаций второго участка – 5,5 м.
• Используя табличные данные СНиП, рассчитывается вероятность одновременного включения всех водоразборных узлов для первого и второго расчетных участков:

• Максимальный расход данных участков с учетом найденных по таблицам соответствующих значений коэффициента a будет равен:

Q макс.расх.вод1= 5× Q в.приб×a = 5×0,18×0,265=0,24л/с;

Qмакс.расх.вод2= 5×Qв.приб×a =5×0,18×0,241=0,22 л/с

• С учетом полученных значений расхода воды внутренний водопровод проектируют из простой полипропиленовой трубы диаметром 25мм (горизонтальные отводы от стояка) и 32 мм (вертикальный стояк).
• На основании значений длины первого и второго расчетного участка, величины коэффициента i и Kl (для таких условий они равны 0,083 и 0,3 соответственно) потеря напора на первом и втором расчетном участке будет равна:

Нl уч.1= L1×i×(1+Kl) = 5×0,083×1,3=0,54 м.вод. столба;

Нl уч.2= L1×i×(1+Kl) = 5,5×0,083×1,3=0,59 м.вод. столба.

Суммарная потеря напора на двух расчетных участках будет равна 1,14 водного столба или 0,114 атмосферы.

• Требуемый напор в точке ввода для такого здания будет равен:

Hтр=10+(2-1)×4=14 метров водяного столба или 1,4 атмосферы

• Фактический требуемый напор в точке ввода для данного коттеджа будет равен:

Нф= Hтр+ Нl расч.уч.1+ Нl расч.уч.2=14+1,14=15,14 метров водного столба или 1,5 атмосферы

Благодаря произведенному расчету, хозяин дома на этапе проектирования с учетом давления магистрального водопроводного трубопровода своего населенного пункта может планировать определенную схему внутренней водопроводной сети.

Гидравлический расчёт системы холодного водоснабжения.

Определив расходы на вводе в здание, переходим к гидравлическому расчёту системы внутреннего трубопровода холодной воды, т.е. к нахождению секундного расхода на каждом расчётном участке, подбору диаметра трубы на этом же участке и определению потерь напора на нём. Результаты расчёта представим в табличной форме (табл. 1).

Гидравлический расчёт начинаем с определения параметров сети по главному направлению, последовательно от диктующего прибора ко вводу в здание. Для монтажа системы внутреннего хозяйственно-питьевого водопровода приняты трубы Фузиотерм ® SDR 11 (PN 10), изготовленные из полипропилена (PP-R).

Имея расчётный расход на участке q c , задаёмся скоростью воды на нём. Скорость движения воды в трубопроводах внутренних водопроводных сетей, в том числе при пожаротушении, не должна превышать 3 м/с. Согласно документации производителя труб – 2 м/с. Принимаем 1,5…2 м/с. Однако максимальные скорости движения воды приводят к значительному увеличению потерь напора, особенно на длинных участках сети. Это приводит к увеличению требуемого напора повысительной установки, как следствие – её удорожание и увеличение эксплуатационных расходов на электроэнергию. При выполнении студенческих работ рекомендуем принимать максимальную скорость движения воды – 1,2 м/с.

Находим значения диаметров, скорости и удельных потерь. Потери напора на расчётном участке с учётом местных сопротивлений определяем по формуле:

где i – гидравлический уклон или удельные потери давления на метр длины трубопровода.

Значения k_l следует принимать:

0,3 — в сетях хозяйственно-питьевых водопроводов жилых и общественных зданий;

0,2 — в сетях объединенных хозяйственно-противопожарных водопроводов жилых и общественных зданий, а также в сетях производственных водопроводов;

0,15 — в сетях объединенных производственных противопожарных водопроводов;

0,1 — в сетях противопожарных водопроводов.

Для рассматриваемого случая (хозяйственно-питьевой водопровод жилых зданий) — k_l = 0,3.Расчёт начинаем с первого участка 1-2. Длина участка l=0,43м. По участку вода поступает к одному прибору: N=1. Произведение числа приборов на секундную вероятность их действия: N∙P c =1∙0,0068=0,0068. Коэффициент α c =0,2. Секундный расход холодной воды: q c =5∙q c _o× α c =5×0,2∙0,2=0,2 л/с. Диаметр подводки принят d c _1-2=20 мм как минимально возможный. Находим, что V=0,97 м/с. Полученная скорость не превысила максимально допустимую 1,2 м/с, следовательно, увеличение диаметра не требуется. Удельные потери напора на участке 1-2 составят R=8,23 мбар/м=8,23∙10,2=83,95 мм в.ст./м. Потери напора на всём участке с учётом местных сопротивлений составят Н_1‑2=83,95/1000∙0.43∙(1+0,3)= 0.047 м.

Гидравлический расчёт внутридомового холодного водоснабжения

Учас- ток	Длина l, м	Число приборов N, шт.	N∙Pc	Коэф- фициент αс	qc, л/с (п. 2.1, поз. 6)	d, мм	Ско-рость V, м/с	Удель-ные, мбар/м	На участке, м	С учётом местных сопро-тивле-ний, м
1-2	0.43	1	0.0068	0,200	0,200	20	0.97	8.23	0.036	0.047
2-3	0.64	2	0.0136	0,201	0,201	20	0.97	8.23	0.054	0.070
3-4	1.6	3	0.0204	0,215	0,215	20	0.98	8.36	0.136	0.177
4-5	1.6	6	0.0408	0,258	0,258	20	1	8.73	0.142	0.185
5-6	1.6	9	0.0612	0,290	0,290	20	1.01	9.01	0.147	0.191
6-7	1.6	12	0.0816	0,320	0,320	25	0.93	5.66	0.092	0.120
7-8	2.83	15	0.1020	0,343	0,343	25	0.93	5.75	0.166	0.216
8-9	2.63	45	0.3060	0,542	0,542	32	0.95	4.39	0.118	0.153
9-10	9.17	75	0.5100	0,685	0,685	40	0.73	2.07	0.194	0.252
10-11	2.65	105	0.7140	0,809	0,809	40	0.96	3.37	0.091	0.118
11-ввод	3.2	120	0.8160	0,872	0,872	40	0.97	3.42	0.112	0.145

Аналогично выполняем гидравлический расчёт внутриквартальной сети. Для этого разбиваем внутриквартальную сеть на участки.

Гидравлический расчёт внутриквартальных сетей холодного водоснабжения

(P c =0,0068; q c _o=0,2 л/с; P tot =0,0126; q tot _o=0,3 л/с )

Учас- ток	Длина l, м	Число прибо-ров N, шт.	N∙P	Коэф- фициент α	q, л/с	d, мм	Ско-рость V, м/с	Удель-ные, мбар/м	На участке, м	С учётом местных сопро-тивле-ний, м
ЖД-1	95.70	120	0,816	0,870	0,870	40	1,036	3,65	3.563	4.632
1-2	217.11	360	2,448	1,644	1,644	63	0.774	1.31	2.901	3.771
2-3	86.07	480	3,264	1,623	1,623	63	0.772	1.31	1.150	1.495
3-ЦТП	89.4	600	4.08	1,950	1,950	63	0.923	1.9	1.277	1.660
ЦТП- ГВ1	61.38	600	7.56	3,400	5.1	110	0.805	0.705	0.134	0.175
∑Hl,tot вн.кв	11.733

Участок сети ЦТП-ГВ1 (городской водопровод) рассчитан на общий секундный расход q tot для объекта с учётом подачи на приготовление горячей воды.

Внутриквартальные сети прокладываем бесканально. С учётом защемления труб грунтом специальной компенсации температурных удлинений не требуется.

Подбор счётчика воды.

На вводе холодного водопровода от городской сети в ЦТП устанавливается счётчик воды, измеряющий общий расход воды по объекту.

Находим среднечасовой общий расход:

,

где Т – период потребления, ч;

— норма расхода воды в сутки наибольшего водопотребления.

Подбираем водомер с диаметром условного прохода 40 мм и проверяем его на пропуск максимального секундного расхода воды (табл. 2), определяя потери напора в нём и сравнивая их с максимально допустимыми.

что больше допустимых 5 м для крыльчатых счётчиков.

Увеличиваем калибр счётчика до 50 мм. С 50 мм промышленностью выпускаются турбинные счётчики. Максимально допустимые потери напора для них – 2,5 м.

что больше допустимых 2,5 м для турбинных счётчиков.

Увеличиваем калибр счётчика до 60 мм.

Принимаем к установке турбинный счётчик с D_y = 60 мм.

В проектируемом здании устанавливаются свои счётчики для учета расхода холодной и горячей воды. Эти приборы образуют водомерный узел.

Подберём счётчик для холодной воды, расположенный внутри здания.

Устанавливаем среднечасовой расход холодной воды на всё здание:

,

Подбираем счётчик калибром 20 мм.

Принимаем к установке крыльчатый счётчик с D_y = 20 мм.

Дата добавления: 2018-05-02 ; просмотров: 1812 ; Мы поможем в написании вашей работы!