Система внутреннего водоснабжения здания: назначение, виды и основные элементы

Системой внутреннего водоснабжения здания или отдельного объекта называют совокупность устройств, обеспечивающих получение воды из наружного водопровода и подачу ее под напором к водоразборным устройствам, распо­ложенным внутри здания или объекта.

Система холодного водоснабжения, называемая внутренним водопроводом, состоит из следующих устройств: ввода (одного или нескольких), водомерного узла (одного или нескольких), сети магистралей, распределительных трубопроводов и подво­док к водоразборным устройствам, арматуры. В отдельных слу­чаях в систему включают установки для повышения напора, а также для дополнительной обработки воды (умягчения, обес­цвечивания, обезжелезивания и др.).

Системами холодного водоснабжения оборудуются зда­ния любого назначения (жилые, административные, учебные, общественного питания, коммунально-бытовые, зре­лищные, лечебные, детские и т.д.), а также объекты культур­но-оздоровительные (стадионы, бассейны, парки отдыха) и производственные (гаражи, депо и др.), расположенные в ка­нализованных районах или имеющие систему местного во­доотведения. Построенные системы водоснабжения зданий должны обеспечивать потребителей водой заданного качества в нужном количестве и под необходимым напором. Требова­ния к качеству воды зависят от назначения систем водоснаб­жения. Система водоснабжения здания может быть присое­динена к централизованной системе водоснабжения населен­ного пункта или оборудована устройствами для получения воды из местных источников водоснабжения (подземных или поверхностных).

По назначению системы внутреннего водоснабжения зда­ний подразделяют на следующие:

• хозяйственно-питьевые — предназначены для подачи воды, удовлетворяющей требованиям ГОСТ Р 51232-98, для питья, умывания, купания, приготовления пищи и других хозяйст­венных нужд. Устройство хозяйственно-питьевых водопрово­дов обязательно во всех жилых и общественных зданиях, строящихся в канализованных районах, а также в зданиях, имеющих систему местного водоотведения;

• производственные — могут состоять из нескольких водопрово­дов, обеспечивающих подачу воды различного качества, удов­летворяющего технологическим требованиям (умягченной, охлажденной и т.п.);
• противопожарные — предназначены для тушения огня или для предотвращения его распространения. Вода в противопожар­ных водопроводах может быть и непитьевого качества.

По сфере обслуживания системы могут быть:

• объединенные (хозяйственно-противопожарными, производ­ственно-противопожарными, хозяйственно-производствен­ными);

• раздельные;
• единые — внутренний водопровод, обеспечивающий подачу воды одновременно на хозяйственно-питьевые, производст­венные и противопожарные нужды.

В отдельных случаях для хозяйственных нужд (промывки приемников сточных вод — унитазов, писсуаров и т.п., мытья полов, стирки белья и проч.) по согласованию с органами са­нитарного надзора можно использовать воду и непитьевого ка­чества. Не допускается соединение водопроводов, подающих воду непитьевого качества, с хозяйственно-питьевыми.

По способу использования воды системы бывают с прямоточ­ным водоснабжением, с оборотным водоснабжением и с по­вторным использованием воды.

При выборе системы водоснабжения в зависимости от назна­чения объекта учитывают технологические, противопожарные и санитарно-гигиенические требования, а также технико-экономические соображения. Например, жилые и общественные здания могут быть оборудованы объединенным хозяйствен­но-противопожарным водопроводом с подачей воды питьево­го качества. Объединение в одну систему всех водопроводов, подводящих воду одного качества и под одинаковым напором, приводит к уменьшению строительных и эксплуатационных расходов.

Для нормальной работы внутреннего водопровода на вводе в здание должен быть создан такой напор (требуемый), кото­рый обеспечит подачу нормативного расхода воды к наиболее высокорасположенному (диктующему) водоразборному уст­ройству и покроет потери напора на преодоление сопротивле­ний по пути движения воды. Напор в наружном водопроводе у места присоединения ввода может быть больше, равен или меньше напора, который требуется для внутреннего водопро­вода. Минимальный напор в наружном водопроводе у места присоединения ввода (у трубы или на поверхности земли) на­зывают гарантийным. При периодическом или постоянном недостатке напора в наружном водопроводе до требуемого для здания применяют установки для повышения напора: насосы (постоянно или периодически действующие), водонапорные баки, пневматические установки.

В зависимости от обеспеченности напором и установлен­ного оборудования различаются:

• системы водоснабжения, действующие под напором в наруж­ном водопроводе; их применяют, когда гарантийный напор в наружном водопроводе у места присоединения ввода постоян­но больше напора, необходимого для нормальной работы всех водоразборных устройств, или равен ему; такие системы явля­ются самыми простыми и наиболее распространенными;

• системы с водонапорным баком без повысительной насосной установки; их применяют, когда гарантийный напор в наруж­ном водопроводе в часы наибольшего водопотребления ниже требуемого для здания, а в другие часы суток — выше требуемо­го; в часы недостаточного напора потребители обеспечиваются водой из водонапорного бака, накапливающего ее в часы избы­точного напора;
• системы с повысительной насосной установкой без водона­порного бака; их применяют, когда режим водопотребления в здании равномерен, а напор в наружном водопроводе постоян­но или периодически ниже требуемого для здании;
• системы с водонапорным баком и повысительной насосной установкой; их применяют при недостаточности гарантийного напора в наружном водопроводе и неравномерном потребле­нии воды в здании в течение суток. Водонапорный бак, прини­мающий избыток воды или восполняющий ее недостаток при работе сети, включают в систему как регулирующую емкость для повышения экономичности работы повысительной насос­ной установки. При наличии бака повысительные насосы обычно автоматизируют;
• системы с повысительными насосами и пневматической уста­новкой; их применяют в отдельных случаях, когда вместо водо­напорного бака используют пневматическую установку, со­стоящую из водяного и воздушного баков или одного водовоз­душного бака, оснащенных специальным оборудованием (компрессорами, клапанами, манометрами и др.).

В многоэтажных зданиях проектируют зонные системы во­доснабжения. Нижняя зона работает под напором наружного водопровода, а верхняя — от повысительных насосов. Высота зоны определяется максимально допустимым гидростатиче­ским напором в самой нижней точке сети, не превышающим 60 м вод. ст. (0,6 МПа).

Элементы внутреннего водопровода

В зависимости от назначения системы водоснабжения делятся на следующие виды:

• хозяйственно-питьевая – для подачи воды, удовлетворяющей требованиям ГОСТ Р51232–98, для использования в жилых, общественных и производственных помещениях (для приготовления пищи, умывания, купания, хозяйственных нужд);

• производственная система – для подачи воды на технические нужды;

• противопожарная система – для тушения пожаров.

В зависимости от потребностей того или иного объекта системы внутреннего водоснабжения могут быть объединенными или раздельными. Однако соединение в одном водопроводе воды хозяйственно-питьевой с водой не питьевого качества недопустимо.

По конструкции различают следующие системы внутреннего водопровода для производственных зданий: с прямоточным водоснабжением; с оборотным водоснабжением; с повторным использованием воды. На выбор конструктивного решения влияют: назначение, техническая целесообразность, требование экономичности, противопожарные, санитарно-гигиенические требования. При этом надо стремиться к уменьшению строительных и эксплуатационных расходов.

Внутренний водопровод зданий включает в себя следующие устройства (рис. 9.1):

•водопроводный ввод – участок трубы на наружной сети от ближайшего смотрового колодца до здания. Прокладывается из тех же труб, что и наружные сети, с минимальным уклоном 0,005от здания. Минимальная глубина заложения больше глубины промерзания на 0,5 м;

• водомерный узел с обводной линией или без нее. Состоит из задвижки, фильтра, водомера, спускового тройника, опломбированной задвижки. Водомерный узел с обводной линией устраивается в случае бесперебойной подачи воды, т. е. когда противопожарный водопровод соединен с хозяйственно-питьевым;

• стояки – вертикальные трубы;

• подводки к приборам;

• водоразборная арматура – смесители, водоразборные краны. Основная водоразборная арматура устанавливается в кухнях, санузлах и ванных комнатах, которые предпочтительно устанавливать компактно, линейно. Аксонометрическая схема размещения и расстановки элементов внутреннего водопровода выполняется на основании строительных планов этажей и разрезов в масштабе. На ней условно показываются все элементы сети и водоразборные приборы, вертикальные отметки. По ней можно рассчитать число всех элементов, длину труб, число подводок.

На вводе в здание требуемый напор должен обеспечить подачу нормативного расхода воды к самому высокому (диктующему) водоразборному устройству. Минимальный напор воды в месте присоединения ввода называется гарантийным. В случае недостатка напора в наружной сети для здания устанавливаются повысительные насосные установки, водонапорные баки, пневматические установки.

Схемы сетей внутренних водопроводов в зависимости от режима водопотребления, требований и назначения объекта бывают тупиковыми, кольцевыми, комбинированными, зонными.

Тупиковые сети используют там, где допускается перебой в водоснабжении в случае аварии. Кольцевые сети применяют, когда требуется надежная бесперебойная подача воды. Комбинированные сети устраивают в многофункциональных зданиях сложной конфигурации. Зонные (многозонные) сети представляют собой несколько раздельных сетей в одном здании. Их используют для надежного водоснабжения сложных, например высотных, зданий.

Магистральные трубопроводы в здании должны быть расположены по кратчайшим расстояниям в зависимости от технико-экономической целесообразности, режимов подачи и потребления воды, надежности снабжения, рационального размещения. В сетях с нижней разводкой горизонтальные магистрали трубопроводов располагаются в нижней части зданий (в подвале или техподполье). В сетях с верхней разводкой горизонтальные магистрали размещаются в чердачном помещении. В планировке помещений этажей сантехнические узлы и водоразборную арматуру располагают по единой вертикали друг под другом.

Для внутренней водопроводной сети используются стальные водопроводные трубы диаметром от 10 до 150 мм на резьбовых, фланцевых, сварных, клеевых соединениях и пластмассовые на сварке. Для вводов применяют чугунные раструбные трубы.

Водопроводную арматуру изготавливают из латуни, стали, бронзы, чугуна, пластмасс (краны, клапаны, сетки, вентили, смесители и т.д.). Запорная арматура включает в себя задвижки, запорные вентили, автоматически закрывающиеся клапаны. Ее устанавливают у стояков хозяйственно-питьевой сети, на ответвлениях, на кольцевой магистральной сети, у основания пожарных стояков, при вводе в каждую квартиру, на подводках к санитарным приборам, к водонагревательным приборам и т.д.

Регулировочная арматура предназначена для регулирования расхода и для поддержания, понижения напора (регуляторы давления, регулировочные вентили). Предохранительная арматура (клапаны) позволяет поддерживать величину напора не более определенного значения, что сохраняет оборудование в случае непредвиденного повышения давления в трубопроводе. Обратные клапаны обеспечивают движение воды только в одном направлении.

Трубопроводы внутри здания крепят к строительным конструкциям на подвесках или кронштейнах. При прокладке в не отапливаемых подвалах или чердаках трубы утепляют.

Вертикальные трубы, стояки, разводящие трубопроводы и подводки к водоразборным устройствам прокладывают, скрыто или открыто в зависимости от назначения и степени благоустройства зданий. Открытый способ прокладки предполагает расположение труб вдоль стен и в шахтах индустриальных сантехкабин. Скрытая прокладка обязывает проводить трубы в каналах, бороздах, блоках и панелях стен. Эти особенности прокладки коммуникаций должны быть предусмотрены в строительной части проекта здания. Скрытая прокладка предполагает устройство в панелях смотровых люков и отверстий в местах размещения вентилей и других устройств регулирования сети. Трубопроводы и приборы крепятся к стенам с помощью крюков, скоб, кронштейнов, дюбелей и т.д.

Повысительные насосные установки применяют для повышения напора воды в случае, когда гарантированный напор ниже требуемого. Для этого используют центробежные насосы. При необходимости бесперебойной работы сети устанавливают также резервные насосные агрегаты. Насосы размещают в отдельном отапливаемом помещении высотой не менее 2,2 м, расположенном под нежилыми помещениями, на специальном фундаменте со звукоизоляцией. Насосы должны быть подключены к двум независимым источникам энергии.

Регулирующие водонапорные резервуары (баки) создают запас воды на случай недостаточного напора. Для технологических нужд и пожаротушения запас воды в резервуаре целевой, неприкосновенный. Объем резервуара складывается из регулирующего и запасного объемов.

Водонапорные баки могут быть в плане круглыми и прямоугольными из листовой стали с крышками. Они создают большие нагрузки на перекрытия, требуют специального ухода, удорожают строительство.

Определение расчетного расхода воды во внутреннем водопроводе. Сети внутренних водопроводов рассчитывают по максимальному секундному расходу воды в здании. Подача нормативного расхода воды к самому высокому и удаленному диктующему водоразборному устройству должна быть обеспечена с максимальным свободным напором.

Максимальный секундный расход воды, л/с, в здании определяется по формуле

где а – коэффициент, зависящий от общего числа приборов и вероятности их действия; q₀ – секундный расход воды одним прибором (в общем случае для подачи холодной воды q₀ принимают равным 0,2 л/с).

Вероятность действия водоразборных устройств

где q – норма расхода воды потребителем в час наибольшего водопотребления, л; U– число жителей в здании, которое определяют по региональному показателю санитарной нормы площади на одного человека, по числу квартир в здании и жилой площади квартиры; N – фактическое число жителей в здании.

В зданиях с одинаковыми потребителями на расчетных участках принимают единую вероятность действия для всех водоразборных устройств.

Гидравлический расчет внутреннего водопровода. С помощью гидравлического расчета внутреннего водопровода определяют экономически выгодные диаметры труб для пропуска расчетных расходов воды и потерь напора от диктующего водоразборного устройства в здании до места присоединения ввода. На расчетной аксонометрической схеме внутренней водопроводной сети выбирают самый удаленный от ввода (расчетный) стояк и направление от диктующего устройства до места присоединения ввода к наружному водопроводу. Аксонометрическую схему разбивают на участки, в пределах которых не изменяется расход. На них устанавливают количество водоразборных устройств N. По расчетам определяют число жителей Us здании и вероятность действия водоразборных устройств Р. Для каждого участка находят произведение величин PN, коэффициент а, секундный расход q, л/с, и его длину. По таблицам СНиП 2.04.01-85 выбирают диаметр каждого расчетного участка при экономичных скоростях движения v- (0,9. 1,2) м/с и максимальной скорости 3 м/с. По диаметрам определяют потери на единицу длины. Для каждого расчетного участка вычисляют потери напора, м:

где / – удельные потери напора на трение (принимаются в зависимости от диаметра трубопровода, материала и расчетного расхода воды); L – длина расчетного участка сети, м; / – коэффициент, учитывающий потери напора в зависимости от длины участка; К – коэффициент, учитывающий потери на местные сопротивления в соединениях труб и арматуре.

Напор для подачи воды (требуемый напор) в наиболее удаленную и высокорасположенную точку определяют как сумму, м:

где Ягеом – геометрическая высота подъема воды; Я_пот – сумма потерь напора в трубопроводе; Яу – свободный напор на излив.

Потери напора для всего здания определяют как сумму потерь напора от диктующего водоразборного устройства до ввода. Потери на вводе определяют как потери на участке от водомерного узла до места присоединения ввода к наружному водопроводу.

Геометрическая высота подачи воды в здание равна расстоянию по вертикали от уровня земли над местом присоединения ввода к наружному водопроводу до уровня изливного отверстия диктующего водоразборного устройства. Ориентировочно требуемый напор, м, определяют по формуле

где 10 – свободный напор для одноэтажной застройки; п – число этажей в доме.