Схемы внутренних водопроводов
С учетом санитарно-гигиенических, технико-экономических и противопожарных требований, особенностей систем наружного водоснабжения, назначения зданий, их площади и высоты в зданиях и сооружениях проектируются следующие системы внутренних водопроводов:
- хозяйственно-питьевые;
- противопожарные;
- производственные;
объединенные хозяйственно-противопожарные, производственно-противопожарные (противопожарный водопровод объединен с хозяйственно-питьевым или (и) с производственным водопроводом).
Самостоятельный хозяйственно-питьевой водопровод проектируют в случаях, когда в здании не требуется по нормам внутренний противопожарный водопровод или когда объединение его с противопожарным по каким-либо причинам нецелесообразно.
Самостоятельный внутренний противопожарный водопровод устраивают в многоэтажных зданиях высотой более 50 м, в театрах, в зданиях с взрывопожароопасными производствами и на ряде других ответственных объектов. Указанный водопровод имеет ряд недостатков. Из-за отсутствия постоянного водозабора вода в нем застаивается, в результате стальные и чугунные трубопроводы и оборудование подвергаются коррозии. Часто за сетями, насосами и арматурой не ведется постоянное наблюдение, в то время как в объединенных сетях любую неисправность (аварию), как правило, немедленно устраняют.
В самостоятельный противопожарный водопровод вода может подаваться непосредственно из рек, водоемов, других естественных и искусственных водоемов, наружного производственного водопровода. Вода питьевого качества в данном случае не требуется.
Объединенные сети более выгодны с санитарно-гигиенических и экономических точек зрения, они удобны в эксплуатации и более надежны.
Наиболее часто в зданиях устраивают объединенный хозяйственно-противопожарный водопровод, реже — производственно-противопожарный. Это объясняется тем, что производственная сеть менее разветвленная, чем хозяйственно-питьевая. Санитарные приборы и другие потребители группируются, как правило, во вспомогательных помещениях промышленных предприятий. Кроме того, вода на производственные нужды подается в определенном режиме (в части расходов и напоров воды), предусмотренном технологическим регламентом, нарушение которого недопустимо. Вода на производственные нужды к технологическим аппаратам часто подается непосредственно от наружной сети.
Для варианта, когда внутренние водопроводы нескольких зданий запитываются от одной насосной, наружные трубопроводы, объединяющие внутренние водопроводные сети, проектируются в соответствии с требованиями действующих норм.
Для обеспечения надежной работы водопровода в точке присоединения ввода к наружной сети (см. рис. 1) необходимо поддерживать напор, равный
Нтр = k(hc + hвв) + hвод + Нсв + 
z ,
где hc— потери напора в сети внутреннего водопровода; hвв — потери напора на вводе; hвод— потери напора на водомере; Нсв — свободный напор в диктующей точке водопроводной сети; z — разность отметок наиболее высоко расположенного водозаборного устройствапожарного крана) и ввода; k — коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления (k = 1,1 — в сетях противопожарных водопроводов; k = 1,15 — в сетях производственно-противопожарных водопроводов; k = 1,2 — в сетях хозяйственно-противопожарных водопроводов). (
Если для данной схемы водопровода требуемый напор Нтр есть величина постоянная, то действительный напор в наружной сети в течение суток меняется (рис. 2) и может быть как больше, так и меньше требуемого напора.
Минимальный напор в наружной сети у ввода в здание называется гарантированным Нг. Величина гарантированного напора Нг задается водопроводной службой города или объекта. Соотношение величин гарантированного Нг и требуемого Нтр напоров определяет выбор системы внутреннего водопровода.
Возможны следующие системы внутреннего водопровода по способу создания напора в них: без повысительных установок; с повысительными насосами; с водонапорным баком и насосами; с пневматической установкой; с запасным резервуаром.
Внутренний водопровод, действующий без повысительных установок под напором наружного водопровода устраивают в том случае, когда напор в наружном водопроводе всегда достаточен для подачи необходимого количества воды к наиболее удаленным и высоко расположенным хозяйственным кранам 1 в обычное время работы водопровода и для создания расчетных пожарных струй из наиболее удаленных и высоко расположенных пожарных кранов 2 при работе водопровода во время пожара, т.е.
Рис. 2. Схема водопровода без повысительных установок
Эта схема является наиболее простой и распространенной. Ввод в этих случаях оборудуется водомером 3, задвижками 4 для отключения водопроводной сети при ремонте водомера и сливным краном 5 для подсоединения контрольного водомера.
Водопровод с пожарным насосом-повысителем (рис. 3) устраивается в тех случаях, когда гарантированный напор в наружной сети меньше, чем напор, необходимый для работы пожарных кранов, но больше напора, необходимого для нормальной работы хозяйственных приборов, т.е.
Нтр.хоз 
Рис. 3. Схема водопровода с насосами-повысителями
Обратный клапан 2 исключает работу насоса на себя, а обратный клапан 3 предохраняет насос от гидравлического удара при его остановке.
Водопровод с водонапорным баком и насосами (рис. 4) применяют при постоянном недостатке напора в наружной сети, когда гарантированный напор Нг меньше требуемого напора для хозяйственных приборов Нтр.хоз и пожарных кранов Нтр.пож , т.е.
Нтр.хоз > Нг 
Рис. 5. Схема водопровода с пневматической установкой
Нередко в пневмоустановках применяют два герметически закрытых резервуара, один из которых заполняется водой, другой — сжатым воздухом. Для пуска насосов пневматические установки оборудуются контрольной и автоматической аппаратурой. Принцип работы такой системы заключается в следующем.
При подаче воды на тушение пожара через пожарные краны под давлением воздуха вода вытесняется из резервуара. С уменьшением уровня воды в резервуаре давление в нем падает до определенного минимума, после чего автоматически включается пожарный насос.
Водопровод с запасным резервуаром (рис. 6) устраивается в тех случаях, когда в наружном водопроводе величина свободного напора 5 м и менее. Наиболее часто по такой схеме устраиваются внутренние водопроводы в театрах, в цехах повышенной пожарной опасности, в зданиях повышенной этажности.
Рис. 6. Схема водопровода с запасным резервуаром
Классификация систем противопожарного водоснабжения
Современные системы водоснабжения – это сложный комплекс инженерных сооружений, которые обеспечивают надежную подачу воды в необходимом количестве и давлении до каждого потребителя. Одной из категорий системы водоподачи является противопожарное водоснабжение. Оно определяется совокупностью мероприятий по обеспечению необходимым объемом воды потребителей, которое направляется на тушение пожаров. Поэтому еще на стадии проектирования объекта, неважно, это будет жилое здание или промышленная территория, сразу же учитывается не только хозяйственно-питьевой водопровод или технический, но и противопожарный.
Система противопожарного водопровода
Разновидности пожарного водоснабжения
В основном пожарное водоснабжение разделяется на два вида:
Первый – это система, которая может подавать воду с необходимым давлением на тушение самого большого здания проектируемого объекта. При этом подача воды большого объема должна начинать подаваться в течение первых пяти минут. Для этого используются специально установленные стационарные насосы. Для них обычно выделяется отдельное помещение или целое здание. Такое водоснабжение может потушить пожар любой сложности без привлечения пожарных машин.
Вторая группа – это водопровод, из которого вода через гидранты и с помощью насосов подается в зону тушения пожара. Соединяются насосы с гидрантами специальными пожарными шлангами.
Насосная станция
Необходимо отметить, что все сооружения и установленные в них оборудование проектируется таким образом, чтобы для пожарных мероприятий выделялось столько воды, которой бы хватила для тушения пожара. Но при этом и хозяйственно-питьевой водопровод, и технический (технологический) работали в полную силу. То есть, один вид водопровода не должен мешать остальным. При этом обязательно производится задел воды, как неприкосновенный запас. Ее обычно аккумулирует в подземных резервуарах, в открытых бассейнах или в водонапорных башнях.
В схему противопожарного водоснабжения входит также насосно-рукавная система. По сути, это установленные насосы (первого и второго подъема), трубопроводы, по которым к каждому объекту подается вода, а также пожарные рукава, которые скручиваются и убираются в специальные ящики. Последние окрашиваются в красный цвет, обозначая отношение к противопожарной системе водоснабжения.
Пожарный ящик
Другие варианты классификации
Существует и другое разделение систем противопожарного водоснабжения.
- По виду обслуживание. Делится оно на городские сети, районные, поселковые, заводские, железнодорожные, сельскохозяйственные и так далее.
- По способу подачи воды. Здесь определяется источник противопожарного водоснабжения. Это могут быть открытые источники (озера, реки, пруды и так далее) или закрытые (скважины, колодцы, родники). Нередко для полного обеспечения водой в необходимом объеме две системы объединяются.
Внимание! По статистике водозабор для системы пожаротушения из подземных источников составляет всего лишь 16%, из открытых 84%.
Сам пожарный водопровод делится на внешний и внутренний. Первый – это насосные станции, трубопровод и гидранты, расположенные на территории. Второй – это трубопроводы, разбросанные внутри зданий и соединенные с внешним водопроводным комплексом.
В небольших поселках, на мелких фабриках и заводах система пожарного водоснабжения не устраивается, как отдельная единица инженерных сооружений. Она объединяется с другими водопроводными сетями, то есть вода, к примеру, для тушения пожара берется прямо из хозяйственно-питьевой системы. Хотя во многих местах система пожарной безопасности организуется из специальных машин, которые пополняют свой запас воды из открытых или закрытых источников напрямую. То есть, как таковой насосно-рукавной системы пожарного водоснабжения нет.
Забор воды из открытого водоема
Источники водоснабжения
Итак, два источника забора воды определяют и две группы противопожарного водопровода. Выбор одно из них определяется местными условиями, которые должны обеспечить необходимый объем для тушения пожара. То есть, если рядом с объектом располагается река, то лучше всего забор воды делать из нее. Но использование источника должно определяться следующими условиями.
- необходимый объем воды;
- самый простой способ ее забора, то есть, экономически оправданный;
- оптимально, если вода в источнике будет чистой без большой степени загрязнения;
- чем ближе он располагается к объекту, тем лучше.
Как уже было сказано выше, источниками наружного противопожарного водоснабжения могут быть открытые водоемы и глубинные сооружения. С открытыми все понятно. А вот что касается глубинных, то тут есть несколько позиций, отличающихся друг от друга различными водоносными пластами в плане структуры и расположения.
- Водонапорные слои, которые сверху защищены водонепроницаемыми пластами.
- Безнапорные слои со свободной поверхностью, которые не защищены водонепроницаемыми слоями.
- Родниковые источники. По сути, это подземные воды, которые лежат близко к поверхности земли, поэтому пробиваются через небольшой слой грунта на поверхность.
- Так называемые шахтные воды. Это техническая вода, которая сливается в водоотливные сооружения при добыче полезных ископаемых.
Гидрант на скважину
Схемы пожарного водопровода
Схема внешней части является самой простой, потому что она определяется трубопроводом, проведенным от источника забора воды, до насосной станции и далее к зданиям. А вот внутреннее противопожарное водоснабжение может быть разным. И в их основе лежат условия создания напора внутри системы, необходимого для тушения пожара.
Самая простая схема – это система, в которой кроме труб нет никаких других приборов и устройств. То есть, напора воды из внешнего пожарного водопровода хватает, чтобы решить проблемы пожарной безопасности.
Вторая схема – это трубопровод, в который устанавливается дополнительный насос. Его называют обычно насосом второго подъема. Его устанавливают только в том случае, если напор в основной линии подачи воды небольшой. То есть, его не хватает для тушения пожара. Но данный напор обеспечивает полностью водой хозяйственно-питьевую систему. Поэтому насос устанавливается после развилки трубопровода, которая делит весь водопровод на две части: хозяйственно-питьевую и противопожарную.
Внимание! Пуск насоса второго подъема и открытие задвижки после него производится автоматически сразу после нажатия кнопки в любом пожарном ящике.
Третья схема – это противопожарное водоснабжение, в которое устанавливается накопительный водонапорный бак и насос. Она используется в том случае, если давление в основной сети небольшое. Схема работает так: насос закачивает воду в бак, а уже оттуда она поступает на гидранты по всей разбросанной трубной разводке. По сути, сам бак выполняет функции напорно-регулирующего резервуара. При этом он обеспечивается автоматикой поплавкового типа. Когда вода в нем опускается до определенного уровня, тут же включается насос, который закачивает воду в него.
Схема пожарного водопровода с водонапорным баком
Данная схема хорошо работает для объединенной системы, когда в один контур соединены пожарный водопровод и хозяйственно-питьевой. То есть, пожарный насос обеспечивает необходимым давлением и системы для хозяйственных и питьевых нужд. При этом избыток воды поступает сразу в бак. Кстати, у таких емкостей нет сливных патрубков, то есть, вода в канализацию не сбрасывается. Она просто поступает в сеть. Если объем потребления резко увеличивается, то насос начинает работать беспрерывно.
В данную схему можно дополнительно установить еще один насос. То есть, один будет качать воду для хозяйственных нужд, второй будет включаться только при пожаре, когда потребление воды резко увеличивается, и первый насосный агрегат с подачей не справляется. Кстати, на фото выше показана именно эта схема, где под номером один располагается насос для хозяйственных нужд и питья, а под номером два – пожарный агрегат.
Правда, необходимо отметить, что такая система противопожарного водоснабжения используется только в домах повышенной этажности. Все дело в том, что самое сложное в этой схеме – это установить на необходимой высоте водонапорный бак, который должен обеспечить напором всю систему.
В четвертую схему монтируется вместо водонапорного резервуара бак пневматический, а вместо насоса компрессор. Иногда производят совмещение двух баков. То есть, устанавливается и водяной, и пневматический. Принцип работы такой системы заключается в том, что закаченный в емкость воздух создает необходимое давление в системе, которого хватает, чтобы создать напор воды для тушения пожара. Но понятно, что водяной бак будет опустошаться, поэтому в схему устанавливается насос, который будет его заполнять. Он включается автоматически от поплавкового выключателя, установленного в сам бак. Данную схему используют лишь в том случае, если давление в основном водопроводе не превышает 5 м и есть возможность установить водонапорный бак на необходимую высоту.
Схема пожарного водоснабжения с двумя баками: водонапорным и пневматическим
Все выше показанные на фото схемы являются тупиковыми. То есть, их конечная цель – потребитель в виде гидранта. Но есть и кольцевые сети, основным преимуществом которых является возможность отключить один участок при работе всех остальных. К примеру, если этот участок аварийный. Обычно такие схемы используются там, где всегда присутствует необходимость в потреблении воды, и при этом сам противопожарный водопровод исполняет функции технологического или хозяйственного. К примеру, в банях.
Внимание! Кольцевая внутренняя система противопожарного обеспечения должна подключаться к внешнему водопроводу как минимум в двух местах.
Кольцевая схема пожарного водопровода
Особенности пожарного водоснабжения
- Требования, определяющие нормы сооружения и эксплуатации противопожарных систем, основываются на своде правил «СП8.13130-2009».
- Основываясь на СП (наружное и внутреннее пожарное водоснабжение), необходимо строго соблюдать проектные изыскания, которые определяют схему системы, материалы и оборудование, которые входят в ее конструкцию. Это в основном касается материала и диаметра труб, а также мощности и напора насосного оборудования.
- Если есть возможность, то лучше проводить объединение различных водопроводов в одну сеть. Но тут необходимо учитывать интенсивность использования каждой сети. Поэтому лучше всего объединять пожарную и хозяйственную сеть. Если объединяются техническая (технологическая) и противопожарная, то необходимо учитывать режим потребления воды для технических нужд.
Итак, это все о противопожарном водоснабжении. Как видите, система пожарного тушения достаточно сложная. И хотя при малом наличии в ней оборудования, она, как показывает практика, достаточно разветвленная. И чем больше на объекте мест, которые попадают под категорию пожарной опасности, тем больше точек, куда должна быть проведена труба от этой системы.
