Основные типы зонных систем водоснабжения

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ЗОННЫХ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Область применения

Основным принципом, по которому проектируются и строятся современные системы водоснабжения, является устройство централизованных систем водоснабжения.

Создание единого водопровода, охватывающего всех потребителей обслуживаемого объекта или района, как правило, обеспечивает наименьшие затраты средств на сооружение и эксплуатацию системы подачи и распределения воды. Однако в ряде случаев наличие разнородных требований, которые предъявляют отдельные группы потребителей к системе водоснабжения, делает целесообразным вместо единой системы устраивать несколько более или менее самостоятельных систем водоснабжения для обслуживания соответствующих групп потребителей.

При этом учитывается различие требований отдельных потребителей к напорам, характер планировки снабжаемых водой объектов и рельеф местности, а в ряде случаев и различие требований к степени водоподготовки.

Снабжение водой подобных объектов обусловливает необходимость производить группировку потребителей по их требованиям к напорам и соответственно разделение единой централизованной системы водоснабжения. Такое разделение единой системы водоснабжения на отдельные системы для каждой группы потребителей принято назы­вать зонированием систем водоснабжения, а сами системы — зонными.

Зонирование применяется и в городских, и в промышленных водопроводах.

Зонирование водопроводов промышленных предприятий часто обусловливается значительной разницей в требованиях отдельных производственных потребителей к давлениям на вводе; зонирование городских систем водоснабжения — в основном значительной разностью геодезических отметок в пределах территорий города и требуе­мых напоров в его сети.

При этом в случае создания единой системы водоснабжения города вся вода должна подаваться головной насосной станцией под напором, необхо­димым для снабжения потребителя, требующего наибольшей подачи воды. Это может привести к возникновению в водопроводной сети давлений выше допустимых.

Наибольшие давления наблюдаются в районах с пониженными геодезическими отметками и в районах, наиболее близко расположенных к местам подачи воды в сеть.

На рис. 1 схематически показаны план и пьезометрический профиль сети города при устройстве единой (незонированной) системы водоснабжения. Из рисунка видно, что между максимальным напором в сети Н_тах, разностью геодезических отметок местности в пределах территории, охватываемой городской водопроводной сетью (z_max— z_min), требуемым свободным напором Н_св и максимальной потерей напора на преодоление гидравлических сопротивлении в сети h_тах может быть установлена следующая зависимость:

Величина Н_тах не должна превышать пределов, которые определяются конструкцией водопроводной сети (материалом и типом труб) и условиями эксплуатации внутренних водопроводов.

Большие давления расстраивают водоразборную арматуру (особенно различные поплавковые краны), повышают размеры утечек и непроизводительные траты воды.

С учетом этих соображений и в соответствии с требованием СНиП 2.04.02-84* максимальный расчетный напор в наружной магистральной водопроводной сети не должно превосходить 60 м вод. ст.

В случае превышения допустимого напора необходимо разделить сеть на зоны, чтобы в пределах каждой из них напор не превышал допустимого. Таким образом, область применения зонирования может обусловливаться как характером рельефа местности, так и допустимыми давлениями в точках отбора воды потребителями.

Рис. 1. Однозонная система водоснабжения

а- план; б- пьезометрический профиль

Основные типы зонных систем водоснабжения

В зависимости от характера взаимного соединения зон различают системы последовательного и параллельного зонирования.

При последовательном зонировании общая водопроводная сеть объекта делится на две последовательно соединенные сети (рис. 2). Граница б—б между зонами I и II определяется значением наибольшего допустимого в сети напора H₁.

Головная насосная станция НС- I подает все количество воды Q_I + Q_II, но под напором Н₁ необходимым для снабжения водой первой (нижней) зоны; следующая насосная станция HC -II берет из сети первой зоны количество воды Q_II необходимое для второй (верхней) зоны, и подает его под напором Н_II, необходимым для снабжения водой ее потребителей.

Таким образом, расход верхней зоны Q _II подается транзитом через сеть нижней зоны.

Пьезометрические линии при последовательной системе зонирования будут занимать положение абгд.

При параллельной системе зонирования (рис.3) отдельные зоны включены параллельно. Вода подается в сеть каждой зоны по отдельным водоводам своей группой насосов, установленных на головной насосной станции. Насос нижней зоны I подает расход Q_I под напором Н_I необ­ходимым для этой зоны; насос верхней зоны II подает расход Q_II под большим напором Н _I на значительно большую геометриче скую высоту.

При параллельной системе зонирования пьезометрическая линия для системы верхней зоны будет занимать положение аб, а нижней — положение гб.

Рис. 2. Схема последовательного зонирования

а— пьезометрический профиль; б-план

Рис.3 Схема паралельного зонирования

а— пьезометрический профиль; б-план

Очевидно, что в пределах каждой зоны при параллельном зонировании напор будет иметь те же значения, что и при последовательном. Однако при параллельной системе напор в водоводе, подающем воду в верхнюю зону, может быть весьма велик и у границы города достигнет того же значения Н_тах, которое было до зонирования сети.

При этом большие давления в водоводе не отразятся на условиях работы сети I зоны, так как водовод не имеет присоединений к отдельным водопотребителям этой зоны.

Выбор той или иной системы зонирования зависит от местных условий, от многих технических и экономических факторов и должен производиться на основе сравнения вариантов при условии обеспечения требуемой надежности подачи воды потребителю.

НМ 119-99 Рекомендации по проектированию однозонных схем водоснабжения с установкой квартирных регуляторов давления в жилых и общественных зданиях

РЕКОМЕНДАЦИИ
по проектированию однозонных схем водоснабжения с установкой квартирных регуляторов давления в жилых и общественных зданиях

Нормативная база по применению КРД

Эффективность и опыт применения КРД в г. Москве

Новая конструкция квартирного регулятора давления КФРД-1П-2.0

Настоящие рекомендации разработаны ОАО «Моспроект».

Исполнитель: инженер Чернышев Е.Н., при участии инженера Ионина В.А. (Управление перспективного проектирования и нормативов Москомархитектуры)

Рекомендации утверждены Указанием Москомархитектуры № 26 от 29.06.1999г.

Введение

Рекомендации по проектированию однозонных схем водоснабжения с установкой квартирных регуляторов давления в жилых и общественных зданиях разработаны в соответствии с Перечнем по пересмотру действующих и разработке новых нормативных документов по проектированию и строительству на 1999 г. по Москомархитектуре.

Нормативная база по применению КРД

В соответствии с МГСН 2.01-99 в системе хозяйственно-питьевого водопровода гидростатический напор на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора не должен превышать 40 м. вод. ст. для зданий нового строительства. Это требование в жилых домах высотой от 10 до 17 этажей может быть реализовано:

— 2-х зонной схемой водоснабжения;

— однозонной схемой с установкой квартирных регуляторов давления. Для домов выше 17 эт. во всех случаях необходимо предусматривать двухзонную схему водоснабжения.

Регуляторы давления на вводе в квартиру следует устанавливать после запорной арматуры. ( СНиП 2.04.01-85*).

Эффективность и опыт применения КРД в г. Москве

Установлено, что применение поэтажного (поквартирного) регулирования давления воды более эффективно чем устройство 2-х зонного водоснабжения, т.к. на всех этажах с 1-го до последнего при установке КРД поддерживается практически одинаковое давление воды 15-20 м. вод. ст.: при зонировании систем давление воды в нижних этажах зон может достигать 35-40 м вод. ст. При установке КРД значительно улучшается потокораспределение по этажам, что уменьшает вероятность сбоев в подаче воды на верхние этажи в часы максимального водопотребления.

ОАО «Моспроект» совместно с МНИИТЭП на примере конкретного микрорайона: Марьинский парк, микрорайон 5-б, ЦТП-1 провели сравнительный анализ стоимости строительно-монтажных работ для систем холодного и горячего водоснабжения с однозонным вариантом и установкой КРД и 2-х зонным вариантом. На основании проведенных расчетов стоимость системы водоснабжения в 2-х зонном варианте по сравнению с однозонным с установкой КРД увеличилась на 4031300 руб. или 4550 руб. на одну квартиру (в ценах 1998 г.) за счет большего количества: трубопроводов, насосных агрегатов, водонагревателей и другого оборудования. Эксплуатационные затраты для 2-х зонных систем так же будут выше.

Кроме этого двухзонные схемы горячего водоснабжения, как правило, требуют объединения трубопроводов на этаже в месте раздела зон, что ухудшает интерьер помещений и создает трудности при эксплуатации этих систем.

Приведенное сравнение показывает, что устройство однозонных схем с установкой КРД имеет значительные преимущества по сравнению с 2-х зонными схемами водоснабжения в зданиях до 17 этажей включительно.

В целях улучшения работы системы водоснабжения, рационального, расходования воды и энергетических ресурсов, КРД целесообразно устанавливать также и в схемах с двухзонным водоснабжением, например, в нижних этажах зон, где расчетное давление воды в жилых домах превышает 25-30 м. вод. ст. Установка КРД в зданиях общественного назначения, в т.ч. и в встроенно-пристроенных к жилым домам, производится с учетом требуемых расчетных напоров воды, у санитарно-технических приборов и на подводках к технологическому оборудованию.

Применение КРД в г. Москве начато в 1998 г. в 17-этажных типовых жилых домах серии П44. В этих домах был применен регулятор КРД 10-1.2., разработанный РКК «Энергия» им. С.П. Королева.

Практика установки регуляторов давления данной конструкции выявила следующие их недостатки:

— неудачным оказалось совмещение запорного устройства с конструкцией регулятора, что требовало, при необходимости ремонта или замены последнего, отключения стояков холодной и горячей воды (т.е. отключение воды на всех этажах);

— отсутствие фильтра перед регуляторами и соответственно водосчетчиками приводило в некоторых случаях к засорению регуляторов и водосчетчиков и для их замены или ремонта требовалось отключение соответствующих стояков;

— заданное расчетное давление воды после регулятора 12 м. вод. ст. не всегда обеспечивало необходимое давление воды у водоразборной арматуры, т к. не были учтены дополнительные потери напора в водосчетчике и в подводках к санитарным приборам. Этот недостаток приводил к жалобам жильцов и служб эксплуатации.

Новая конструкция квартирного регулятора давления КФРД-1П-2.0

На основании опыта применения КРД-10-1.2 в г. Москве РКК «Энергия» была разработана новая конструкция регулятора давления КФРД-10-2.0, в которой устранены перечисленные выше недостатки КРД-10-1.2.

Конструкция КФРД-10-2.0 предусматривает установку в одном корпусе (по ходу протока воды): запорного устройства, фильтра и регулятора давления.

КФРД состоит из двух основных блоков:

— корпуса с шаровым краном и фильтром;

Данная конструкция позволяет производить ремонт или замену регулятора, а также очистку фильтра без отключения стояков.

Наличие фильтра в конструкции КФРД позволяет избежать засоров в регуляторе, водосчетчике и в смесительной арматуре санитарно-технических приборов в процессе эксплуатации системы холодного и горячего водоснабжения и соответственно продлить сроки их службы.

Конструкция КФРД-10-2.0 компактна и занимает значительно меньше места, чем раздельная установка шарового крана, фильтра и регулятора давления.

КФРД, могут устанавливаться как в горизонтальном, так и в вертикальном положении, что упрощает возможность их размещения в коммуникационных шахтах.

Компактность и универсальность конструкции КФРД способствует более свободному его размещению, что упрощает монтажные, ремонтно-аварийные и профилактические работы: в процессе эксплуатации.

По современным требованиям в квартирах жилых домов кроме запорных устройств систем холодной и горячей воды следует предусматривать установку водосчетчиков, регуляторов давления, фильтров. Поэтому компактность КФРД является особенно актуальной.

Разработана и выпускается также конструкция регулятора, предусматривающая возможность раздельной установки запорной арматуры (вентиля или шарового крана) и фильтра с регулятором давления в виде специального блока ФРД.

Блок ФРД расширяет возможные варианты компоновочных решений при конкретном проектировании. Его применение целесообразно также в тех случаях, когда вентиль или шаровой кран уже установлены.

Поставка КФРД и ФРД производится как в полностью собранном виде, так и поблочно: без регуляторов давления и сеток фильтров. Промывку и опрессовку (гидравлические испытания) систем водопровода необходимо проводить без установки регуляторов давления и сеток фильтра. В случае если при гидравлическом испытании системы выявятся недопустимые утечки воды ( СНиП 3.05.01-85), шаровой кран, находящийся в составе корпуса КФРД, или запорная арматура, установленная перед ФРД позволят перекрыть воду для устранения выявленных утечек и включить ее после их устранения.

Установка регуляторов давления и сеток фильтра должна производиться после промывки системы и проведения гидравлических испытаний. Для этого снимаются заглушки и вместо них устанавливаются сетки фильтров и регуляторы давления.

Конструкция КФРД и ФРД, предусматривающая возможность установки заглушки вместо регулятора давления, обеспечивает определенные преимущества и в период эксплуатации систем водоснабжения. Связано это с тем, что в процессе эксплуатации изменяются гидравлические характеристики систем холодного и горячего водоснабжения вследствие: изменения гарантированного напора воды в городском водопроводе, частичного зарастания внутренней поверхности трубопроводов, замены насосного и другого оборудования. В этом случае новая конструкция КФРД и ФРД позволяет без демонтажа трубопроводов обеспечить стабилизацию давления воды у санитарно-технических приборов одним из следующих приемов:

— при избыточном давлении воды снять заглушки и установить регуляторы давления;

— при недостаточном давлении снять регуляторы и установить заглушки. Новые регуляторы давления КФРД 10-2.0 и ФРД-10-2.0 выпускаются ООО «Фирма БРУС» г. Тамбов по ТУ 4951-001-2460361998; имеют сертификат соответствия, выданный Федеральным центром сертификации в строительстве и гигиенический сертификат (см. приложения).

Настоящие рекомендации не исключают возможности применения других конструкций регуляторов давления отечественного, производства, которые по своей универсальности, конструктивным и техническим характеристикам, не уступают предусмотренным в данной работе.

Основные выводы

1. В жилых зданиях до 17 этажей включительно в целях: исключения превышения нормативного давления воды, поэтажной стабилизации давления воды в квартирах и улучшения потокораспределения по этажам рекомендуется предусматривать одноэонные схемы водоснабжения с установкой квартирных регуляторов давления новой конструкции.

2. В связи с универсальностью конструкций КФРД и ФРД рекомендуется устанавливать их на всех этажах, включая верхний 17 этаж.

3. В жилых зданиях выше 17 этажей необходимо предусматривать 2-х зонную схему водоснабжения, регуляторы давления в этих схемах целесообразно устанавливать в нижних этажах зон водоснабжения, где расчетное давление превышает 25-30 м. вод. ст.

4. Установка регуляторов давления в зданиях общественного назначения, в т.ч. и встроенно-пристроенных к жилым домам должна производиться с учетом требуемых расчетных напоров и расходов воды на подводках к санитарно-техническим приборам и технологическому оборудованию.