Расчет водоснабжения с примером

Система водоснабжения — это совокупность трубопроводов и устройств, которые обеспечивают бесперебойную подачу воды к различным санитарно-техническим приборам и другим устройствам, для работы которых она требуется. В свою очередь расчет водоснабжения — это комплекс мероприятий, в результате которого изначально определяется максимальный секундный, часовой и суточный расход воды. Причем, рассчитывается не только общий расход жидкости, но и расход холодной и горячей воды в отдельности. Остальные же параметры, описанные в СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» [1], а также диаметр трубопровода, находятся уже в зависимости от показателей расхода воды. Например, одним из таких параметров является диаметр условного прохода счетчика.

В настоящей статье представлен пример расчета водоснабжения на внутренний водопровод для частного 2-х этажного дома. В результате данного расчета найдены общий секундный расход воды и диаметры трубопроводов для сантехприборов, расположенных в ванной комнате, в туалете и на кухне. Также здесь определено минимальное сечение для входной трубы в дом. То есть имеется в виду труба, которая берет свое начало у источника водоснабжения и заканчивается в месте разветвления ее по потребителям.

Что касается других параметров, приведенных в упомянутом нормативном документе, то практика показывает, что их рассчитывать для частного дома не обязательно.

Пример расчета водоснабжения

Исходные данные

Количество проживающих людей в доме — 4 человека.

В доме имеются следующие санитарно-технические приборы.

Ванная комната:

Ванная со смесителем — 1 шт.

Сан. узел:

Унитаз со смывным бачком — 1 шт.

Кухня:

Умывальник со смесителем — 1 шт.

Расчет

Формула максимального секундного расхода воды:

Где: q₀ tot — общий расход жидкости, одного потребляемого прибора, определяемый согласно п. 3.2 [1]. Принимаем по прил. 2 [1] для ванной комнаты — 0,25 л/с, сан. узла — 0,1 л/с, кухни — 0,12 л/с.

α — коэффициент, определяемый согласно прил. 4 [1] в зависимости от вероятности Р и количества сантехприборов N.

Определение вероятности действия санитарно-технических приборов:

P = (U·q_hr,u tot ) / (q₀ tot ·N·3600) = (4·10,5) / (0,25·3·3600) = 0,0155 ,

Где: U = 4 чел. — количество водопотребителей.

q_hr,u tot = 10,5 л — общая норма расхода воды в литрах, потребителем в час наибольшего водопотребления. Принимаем согласно прил. 3 [1] для жилого дома квартирного типа с водопроводом, канализацией и ваннами с газовыми водонагревателями.

N = 3 шт. — количество сантехприборов.

Определение расхода воды для ванной комнаты:

α = 0,2035 — принимаем по табл. 2 прил. 4 [1] в зависимости от NP = 1·0,0155 = 0,0155.

q _с = 5·0,25 ·0,2035 = 0,254 л/с.

Определение расхода воды для сан. узла:

α = 0,2035 — ровно столько же, что и в предыдущем случае, так как количество приборов одинаково.

q _с = 5·0,1 ·0,2035 = 0,102 л/с.

Определение расхода воды для кухни:

α = 0,2035 — как и в предыдущем случае.

q _с = 5·0,12 ·0,2035 = 0,122 л/с.

Определение общего расхода воды на частный дом:

α = 0,267 — так как NP = 3·0,0155 = 0,0465.

q _с = 5·0,25 ·0,267 = 0,334 л/с.

Формула определения диаметра водопровода на расчетном участке:

Где: d — внутренний диаметр трубопровода на рассчитываемом участке, м.

V — скорость потока воды, м/с. Принимаем равной 2,5 м/с согласно п. 7.6 [1], в котором сказано, что скорость жидкости во внутреннем водопроводе не может превышать 3 м/с.

q_c — расход жидкости на участке, м 3 /с.

Определение внутреннего сечения трубы для ванной комнаты:

d = √((4·0, 000254) /(3,14·2,5)) = 0,0114 м = 11,4 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для сан. узла :

d = √((4·0, 000102) /(3,14·2,5)) = 0,0072 м = 7,2 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для кухни:

d = √((4·0, 000122) /(3,14·2,5)) = 0,0079 м = 7,9 мм.

Определение внутреннего сечения входной трубы в дом:

d = √((4·0, 000334) /(3,14·2,5)) = 0,0131 м = 13,1 мм.

Вывод: для снабжения водой ванну со смесителем требуется труба с внутренним диаметром не менее 11,4 мм, унитаза в сан. узле — 7,2 мм, умывальника на кухне — 7,9 мм. Что касается входного диаметра водопровода в дом (для снабжения 3-х приборов), то он должен составлять не менее 13,1 мм.

Определение расчетных расходов водопотребления

Потребность в воде, согласно нормам водопотребления, определяется отдельно для каждой категории водопотребителей. Основным измерителем количества потребляемой объектом воды служит суточный расход.

Определение суточных расходов на хозяйственно -бытовые нужды населения

Средний суточный расход воды на хозяйственно -бытовые нужды населения (Qср) определяется:

Qcр сут = qср • N /1000; м3/сут, (2-1)

qср — норма водопотребления на одного человека (табл.2.1), л/чел•сут. ;

N — количество жителей в населенном пункте, чел.

Таблица 2.1. Нормы потребления воды на хозяйственно питьевые нужды одного жителя

Сведения о количестве жителей в населенном пункте (N) можно получить у местных властей. При этом желательно воспользоваться результатами переписи населения. Если такие сведения по каким-либо причинам отсутствуют, то численность населения определяется:

N = F • n ; (2-2)

F — площадь селитебной зоны, га;

n — плотность населения в населенном пункте или районе населенного пункта, для которой рассчитывается система водоснабжения, чел/га.

Вода из водопроводной сети в течение года потребляется неравномерно в связи с изменением режима жизни населения и сезонностью некоторых расходов воды.

Для характеристики неравномерности отбора воды из городской сети вводится понятие коэффициента суточной неравномерности. Он учитывает уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства жилья, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели и т.д.

Коэффициент суточной неравномерности (максимальный) (Ксут.max) определяется как отношение максимального суточного расхода к среднесуточному (за год) и принимается в пределах 1,1 — 1, 3.

Коэффициент суточной неравномерности (минимальный) (Ксут min) определяется как отношение минимального суточного расхода к среднесуточному и принимается в пределах 0,7 — 0,9.

Величина вероятного расчетного расхода воды в сутки максимального (максимальный суточный расход, Qmax сут) и минимального (минимальный суточный расход, Qсут min) определяется по формулам:

Q сут max = К cут max• Qcр сут, м3/сут; (2-3)

Q сут min = К сут max• Qср сут, м3/сут. (2-4)

В течение суток вода населением потребляется также неравномерно. Распределение потребления жителями воды по часам суток определяется коэффициентом часовой неравномерности.

Коэффициент часовой неравномерности (максимальный, К час max ) — отношение максимального часового расхода к среднечасовому (за сутки).

Коэффициент часовой неравномерности (минимальный, Кчас min,) — отношение минимального часового расхода к среднечасовому.

К час min =α min • Вmin. (2-5)

К час max = αmax • Вmax. (2-6)

где: α — коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия: α max = 1.2 — 1.4; α min = 0.4 — 0.6.

β — коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте.

Значение коэффициента β определяется по таблице 2.4 или по формуле:

β = 1 +√N (2-7)

где: N — количество жителей в населенном пункте или районе, тыс. чел.

Расчетные часовые расходы (м3/час) определяются по следующим формулам:

Q час max = К час max •Q ср сут /24. (2-8)

Q час min = К час min •Q ср сут/24. (2-9)

Определение расчетных расходов на полив улиц и зеленых насаждений

Расход воды на полив улиц и зеленых насаждений определяется по формуле:

Qпол = 10 N • q п. уд. • F, м3/сут. (2-10)

где: q п. уд — удельный расход на полив улиц или зеленых насаждений, л/м2;

N — количество поливок за сутки;

F — площадь поливаемых улиц или зеленых насаждений, га.

Таблица 2.5. Значение коэффициента β в зависимости от численности населения

Площади улиц и зеленых насаждений определяются непосредственно по плану города или ориентировочно в соответствии с нормами планировки населенных пунктов.

Для полива используется вода из городского водопровода, природных или искусственных водоемов, накопительных емкостей.

Количество воды питьевого качества, забираемое из городского водопровода для полива улиц и зеленых насаждений, определяется в каждом случае конкретно, в зависимости от местных условий и устанавливается органами местной власти. Ориентировочно можно принять, что из городского водопровода забирается 40% от общего объема поливочной воды. И только эта вода учитывается при расчете водораспределительных сетей города.

Из общего объема воды питьевого качества, забираемого из городской водопроводной сети на полив улиц и зеленых насаждений, 20% расходуется на ручной полив, оставшиеся 80% — на механизированный.

Режим полива и объемы питьевой воды, которые разрешается использовать для полива, задается органами местного самоуправления. При отсутствии таких сведений график полива можно задать следующим:

• механизированная: 60% — с 21 до 4 часов;

15% — с 4 до 7 часов;

25% — с 17 до 21 часов.

• ручной полив: 30% — с 4 до 7 часов;

40% — с 13 до 15 часов;

30% — с 20 до 22 часов.

Зеленые насаждения на территории промышленного предприятия поливаются, как правило, технической водой.

Для этой цели устраиваются специальные поливочные сети.

Расход воды на нужды пожаротушения

Пожаротушение, как вид водопотребления, носит специфический характер, поскольку пожар является случайным событием. Но система водоснабжения должна в любой момент обеспечить требуемый расход как на нужды населения и промышленных предприятий, так и на пожаротушение.

Водопроводные сети населенных пунктов и промышленных предприятий проектируются таким образом, чтобы они могли одновременно снабжать население водой и выполнять функции противопожарного водопровода.

В расчет количества одновременных пожаров в населенном пункте включены пожары и на промышленных предприятиях. При этом в расчетный расход включаются соответствующие расходы на пожаротушение на этих предприятиях.

При определении расходов воды на тушение пожара жилого или общественного здания следует пользоваться данными таблицы 2.6

Таблица 2.6. Расход воды на тушение одного пожара в зависимости от объема строения

Расходы воды на наружное пожаротушение зданий высотой или объемом, свыше указанных в таблице 2.6, а также общественных зданий объемом свыше 25000 м3 с большим скоплением людей (торговые центры, зрелищные предприятия и т. д.) надлежит принимать и согласовывать в установленном порядке.

Расход воды на наружное пожаротушение одно-двухэтажных производственных зданий и складских помещений высотой от пола до низа горизонтальных несущих стальных конструкций до 18 м, принимаются согласно таблицам 2.7 и 2.8.

Таблица 2.7. Расход воды на тушение пожара промышленных зданий шириной до 60 метров в зависимости от объема строений и категории пожарной опасности производства.

Для зданий, оборудованных спринклерными установками, расход воды на питание спринклеров надлежит принимать дополнительно к общему расходу на пожаротушение. Максимальный срок восстановления неприкосновенного противопожарного запаса в емкостях должен быть не более:

• 24 часа — в населенных пунктах и на промышленных предприятиях с производствами отнесенными по пожарной опасности к категориям А, Б, В;
• 36 часов — на промышленных предприятиях с производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям Г, Д;
• 72 часа — в сельских населенных пунктах и сельскохозяйственных предприятиях.

Таблица 2.8. Расход воды на тушение пожара промышленных зданий шириной более 60 метров в зависимости от объема строений и категории пожарной опасности производства.

На период пополнения противопожарного запаса воды можно снижать подачу воды на хозяйственно-бытовые нужды населения до 70%, а воду на производство подавать по аварийному графику.

Расходы воды на нужды предприятия

Расходы воды на хозяйственно-бытовые нужды рабочих промышленных предприятий и душ

Вода на бытовые нужды рабочих промышленных предприятий потребляется крайне неравномерно.

Коэффициент часовой неравномерности для “горячих” цехов -2,5, для “холодных” — 3,0. Общий расход воды за смену определяется:

q х.б. = q о.i • N р.i / 1000, м3/смену, (2-11)

где: q о. I. — расход воды на бытовые нужды рабочего в “холодном” или “горячем” цеху, л/ чел. смену;

Nр. I. — количество рабочих в смену.

Количество одновременно работающих душевых сеток (Nд.с.) определяется по количеству человек, обслуживаемых одной душевой сеткой в зависимости от вида производственных процессов в соответствии с данными таблицы 2.9.

N д.с. = N р. /n о. с., (2-12)

где: Nр. — количество рабочих, принимающих душ;

nо.с. — расчетное количество человек на одну душевую сетку.

Таблица 2.9. Расчетное количество человек на одну душевую сетку при различной санитарной характеристике производства

Расход воды на душ определяется по формуле:

Qд.с.=Nд.с. • qд.о./1000 = Nд.с. • 0,375 (м3/час.) (2-13)

Рабочие предыдущей смены принимают душ в первый час последующей.

Расход воды на нужды производства

Вода на производственные нужды может забираться из городского водопровода (питьевая вода), из поверхностных или подземных источников (техническая вода).

Для предприятий, требующих больших количеств воды, устраиваются собственные водопроводы (металлургия, энергетика, химкомбинаты, нефтеперерабатывающие комплексы). При расчете городских водопроводных сетей учитывается расходы воды, которые подаются на промышленное предприятие, только питьевого качества.

Расход воды на нужды производства определяется как произведение норм или удельного водопотребления на объем выпускаемой продукции, количество технологических операций или продолжительность технологического процесса.

Режим потребления воды промышленным предприятием определяется технологией производства и обязательно согласовывается с органами местной власти или водной инспекцией. В случае если имеются ограничения на отбор воды из водопроводной сети в час максимального водопотребления, на территории промплощадки устраивается водопроводный узел, который включает в себя резервуар чистой воды и насосную станцию, а иногда и дезинфицирующие установки.

При больших расходах воды и значительных коэффициентах неравномерности на предприятиях устраиваются аккумулирующие емкости, которые заполняются в часы минимального водопотребления населенным пунктом. На вводе в промышленное предприятие обязательно устанавливается счетчик расхода воды.

Определение суточного расхода воды населенным пунктом

Расход воды, потребляемой населенным пунктом, включает расходы: хозяйственно-бытовые нужды населения, хозяйственно-бытовые нужды и душ рабочих промышленных предприятий, технологические расходы промышленных предприятий, полив улиц и зеленых насаждений. Учет ведется как по отдельным водопотребителям, так и по водам различного качества (питьевая, техническая, забираемая из источника и т.д.).

Расход воды населенным пунктом определяется как в сутки максимального водопотребления, так и среднесуточный.

По материалам: Водоснабжение: учебное пособие / Н. И. Куликов [и др.]. – Новосибирск: ООО «ЦСРНИ», 2016. – 704 с.