Наружные водопроводные сети

В данной статье рассматриваются возможные варианты организации водопроводной сети для водоснабжения вашего дома. Водопроводная сеть предназначена для транспортирования воды от источника к месту потребления. Она является практически единственным элементом системы водоснабжения и состоит из магистральных и распределительных линий.

Рис. 1. Схемы водопроводных сетей:
А — тупиковая;
Б — кольцевая;
В — комбинированная

Магистральные линии предназначены для транспортирования транзитной воды в пределах объекта водоснабжения.
Распределительные линии прокладываются в необходимых точках при транспортировании воды от магистралей к потребителю. Если водопроводная сеть питает один дом, то функции магистральных и распределительных линий совмещаются в одной нитке.

Схемы водопроводных сетей бывают тупиковые, кольцевые и комбинированные (рис. 1).

Тупиковая схема сетки состоит из магистральной линии и ответвлений, которые отходят в виде тупиковых участков. В тупиковой сети вода движется в одном направлении — до конца ответвления. Тупиковая схема — кратчайшая по длине, но менее надежная относительно бесперебойной подачи воды.

Во время аварии на одном участке магистрали все участки, которые расположены за ним, не будут обеспечены водоснабжением.

Кольцевая схема не имеет тупиковых участков и все ее ответвления соединены между собой и замкнуты.

Комбинированная схема состоит из закольцованных и тупиковых линий.

Кольцевая и комбинированная схемы сетей водоснабжения более надежные в эксплуатации. В закольцованной сети вода не застаивается, а постоянно циркулирует. Аварийные участки выключают без прекращения подачи воды другим потребителям.

Трассу водопроводных сетей увязывают с вертикальной и горизонтальной планировкой местности и с учетом других подземных инженерных сетей. Водопроводные сети на проездах, как правило, укладывают прямолинейно и параллельно линия застройки, строго по трассе.

Пересечения трубопроводов нужно выполнять под прямым углом между собой и к оси проездов. Размещение водопроводных линий по отношению к другим подземным коммуникациям должно обеспечить возможность монтажа сетей и не допускать подмывов фундаментов в случае повреждения водопровода.

Расстояние в плане от водопроводных сетей до параллельно расположенных зданий и сооружений нужно определять в зависимости от конструкций фундаментов зданий, глубины их заложения, диаметра и характеристики сетей, напора воды в них и т.п.

Схема водопровода

Работу по устройству водопровода необходимо начать с определения требований, которым должен соответствовать планируемый водопровод: какое сантехническое оборудование будет к нему подключено, вид и количество применяемой водоразборной арматуры и водопроводных труб. Исходя из этой информации, составляется схема водопровода в частном доме или квартиры, позволяющая наглядно оценить и сориентироваться при закупке комплектующих, элементов и материалов, необходимых для выполнения водопровода. Еще одним важным отправным пунктом является определение материала применяемых водопроводных труб, так как в соответствии с этим потребуется закупка всей арматуры. Одним из наиболее долговечных и удобных в монтаже материалом является полипропилен и пластик. Этот материал устойчив к воздействию щелочей и кислот, чем выгодно отличается от металла.

Основная функция водопровода – обеспечение водоснабжения, а именно доставка воды потребителю. В состав водопроводной сети входят линии двух типов: магистральные отвечающие за перемещение транзитной воды по территории объекта и распределительные подающей воду от магистральной линии непосредственно потребителю. В том случае, если водопровод предназначен для обеспечения водой частного дома, происходит совмещение функций обоих видов линий.

В зависимости от особенностей планировки жилья, от места расположения магистральных линий водовода и ряда других моментов предстоит выбрать схему водопровода: могут встречаться тупиковые, кольцевые и, сочетающая в себе и тот, и другой тип, комбинированная схема.

Тупиковая схема водопровода

Тупиковая схема водопровода .
1 – поступление воды из водозаборных сооружений;
2 – водонапорная башня

В ее состав входит линия магистральной ветки и участки распределительных линий, которые представляют собой тупиковые ветви.

Движение воды происходит лишь к концу ветки – в одном направлении.

Тупиковые водопроводные схемы имеют, как правило, наименьшую протяженность.

Подобные схемы обладают наименьшей надежностью (при аварии на каком-либо участке водопровода, водоснабжение будет нарушено на всем последующем пути линии).

Кольцевая схема водопровода

При применении кольцевой схемы, ветки водопроводной сети соединены друг с другом, отсутствуют тупиковые участки. Это, соответственно, положительно сказывается на осуществлении подачи воды в случае аварийной ситуации.

Комбинированная схема водопровода

Кольцевая схема водопровода.
1 – поступление воды из водозаборных сооружений;
2 – водонапорная башня

Комбинированная схема водопровода является гибридом, состоящим из тупиковых и закольцованных веток. Происходит непрерывная циркуляция воды в системе, и она не застаивается. Этой схеме водопровода присуща большая надежность во время эксплуатации: при возникновении аварии часто достаточно отключить от подачи воды только аварийный участок, другие потребители при этом не пострадают.

Какая бы схема водопровода ни была выбрана, существуют правила, соблюдение которых носит обязательный характер. К ним можно отнести следующее.

• Планировка водопровода должна производиться с учетом горизонтальной и вертикальной планировки местности.
• Расположение всех инженерных сетей согласуется и учитывается: необходимо обеспечивать беспрепятственный доступ для их монтажа или ремонта.
• Водопроводные линии на проездках укладываются по прямым линиям, параллельным застройке или трассе.
• Пересечения участков должны выполняться под прямыми углами относительно друг друга и осей проездов.
• Планирование нужно проводить таким образом, чтобы в результате аварии водопровода минимизировать возможный причиняемый ущерб (подмыв фундамента здания, затопление шахт вентиляции или отопительной системы и т.п.).

Таким образом, для разводки водопровода в квартире, а тем более в жилом доме, остается актуальным правило «семь раз отмерь, один отрежь». Ведь ни для кого не секрет, что затраты по переоборудованию, восстановлению и ремонту, как правило, значительно превышают те средства, которых было бы достаточно для выполнения работы в соответствии с правилами и здравым смыслом.

Элементы и схема водопровода

Всем понятно, что при построении любых коммуникаций нужно четко представлять схему, по которой они будут проходить к конечным потребителям. Это также касается и схемы водопровода: вы должны заранее знать, где будут установлены те или иные сантехнические приборы. Наличие схемы также поможет вам при выборе материалов, т.к. вы наглядно будете видеть столько труб и других сантехприборов необходимо.

В этой статье мы будем рассматривать элементы, а также существующие схемы водоснабжения жилых помещений.

Схема внутреннего водоснабжения включает в себя так называемый ввод, по которому вода поступает от наружных сетей непосредственно к потребителю. Затем обычно ставится водомерный элемент или просто счетчик воды. Вместе с счетчиком стоит запорная арматура, управляющая потоком воды. Иногда после этого оборудования ставят фильтры очистки воды. В квартирах в систему водоснабжения устанавливают специальные редукторы, они позволяют избежать перепадов давления (перепады давления в водопроводной системе приводят к прорывам труб в местах соединений). Наличие других элементов водопровода зависит от примененной схемы разводки воды.

Существует три схемы водопровода:
1. Тупиковая
2. Кольцевая
3. Комбинированная

Тупиковая схема водопровода

Такая сеть состоит из магистрали и тупиковых ответвлений. Вода в такой системе движется от ввода магистрали к тупиковым участкам. Преимущество такой системы заключается в том, что требуется минимальное количество водопроводных труб. А недостаток в том, что любая поломка на участке магистрали оставляет последующие ответвления без воды.

Кольцевая схема водоснабжения

Состоит из замкнутых участков, т.е. все ответвления от магистрали соединены между собой. Вода в такой системе циркулирует по кольцу и поломки на одном из участков не повлияют на другие.

Комбинированная схема водопровода

Как видно из названия, такая система включает в себя две предыдущие. То есть содержит как кольцевые, так и тупиковые участки.
По надежности комбинированная и кольцевая схема являются самыми надежными.

Построение схем водопровода нужно связывать с вертикальной и горизонтальной осью, а также учитывать другие коммуникации. Трассы водопровода должны пересекаться под прямым углом, а располагать трассы необходимо так, чтобы был доступ к другим сетям и коммуникациям. Как выбрать трубы для водопровода мы можете почитать в предыдущей статье.

Тупиковые и кольцевые водопроводные сети

На рис. 5.1 приведен пример разветвленной (тупиковой) водопроводной сети; из него видно, что каждый участок может быть представлен как простой трубопровод. Участки заканчиваются водоразборными устройствами, т.е. эти точки являются для потока «тупиками» (откуда и название сети).

В большинстве случаев при расчете такой сети расходы в точках водоразбора задаются (они обусловлены нуждами потребителей) и требуется определить напор в начальной точке.

Такой вариант расчета встречается при установке в этой точке насоса, который подбирается на требующийся по гидравлическому расчету напор или для определения высоты водонапорной башни. Для такого типа сети на каждом участке расход может быть определен однозначно и при расчете вначале выбирают наиболее удаленную, «критическую» точку и от нее начинают считать потери.

(5.1)

После применения уравнения Бернулли к системе трубопроводов от «критической» точки до начальной точки получим

где Н – требуемый напор в начале трубопровода, N – номер водоразборной точки в конце последнего участка, (vz_N — z_H) – разность отметок N-ой водоразборной точки и начальной точки водопровода, å h_W – сумма потерь напора в данном направлении, считая от первого до последнего участка включительно.

Уравнение (5.1) можно сформулировать так: требуемый напор для сети равен сумме потерь напора от начальной его точки до самой невыгодной в гидравлическом отношении точки водоразбора N плюс свободный напор в точке N плюс разность геометрических (геодезических) отметок точки N и начальной точки (необходимость учёта z_N и H_св очевидна, так как самая удалённая точка водоразбора может находиться на значительной по сравнению с z_N высоте, а также может возникнуть необходимость развить в этой точке большое давление, — т.е. большое значение H_св). . Для каждого узла всегда должно выполняться равенство, следующее из уравнения неразрывности – сумма приходящих расходов к узлу должна быть равна сумме уходящих от него; это обычно записывается в виде «узлового» уравнения

(5.2)

å q_i-n + Q_i = 0

При этом расходы, приходящие к узлу условно считают положительными, а уходящие от узла (включая отбор) – отрицательными.

Расчет водопроводной сети обычно состоит в нахождении диаметров труб, а потери на любом участке при заданном расходе могут иметь разные значения в зависимости от его диаметра (теоретически труба любого диаметра пропустит любой расход; при этом будут разные скорости и разные потери напора).

При увеличении диаметра потери уменьшаются и поэтому уменьшается требуемая мощность насоса; одновременно с увеличением диаметра возрастает стоимость как самих труб так и стоимость их прокладки. Поэтому с учетом всех гидравлических и экономических факторов вводится понятие экономически наивыгоднейшего диаметра; само его значение в зависимости от расхода определяется по специальным таблицам.

На рис. 5.2 приведена схема водопроводной сети, получившая широкое распространение; она называется замкнутой или кольцевойсетью. Общая длина трубопроводов кольцевой сети больше, чем у тупиковой; соответственно и стоимость кольцевой сети больше. В некоторую точку (пункт) с помощью тупиковой сети вода может быть подана единственным путем, а в кольцевой в ту же точку может быть подана разными путями; в этом состоит одно из главных преимуществ кольцевой сети – ее высокая надежность и бесперебойная работа во время аварии на каком-либо участке. Расчет кольцевой сети представляет собой сложную задачу, которая сводится к решению большого числа уравнений. Необходимо заметить, что и в кольцевой сети в любом узле выполняются «узловые» уравнения (5.2).

Задача 5.1.Есть простейшая тупиковая сеть, рис.5.3 и полученная из нее путем добавления участка 2-4 кольцевая сеть (одно кольцо), рис. 5.4.

Подсчитать и сравнить вероятности бесперебойной подачи воды в пункт 4 в обоих случаях. В качестве функции описывающей вероятность бесперебойной работы отдельного участка в течении времени t принять функцию P = e — l t _, где l — интенсивность отказов (показательный закон надежности).

Решение.Для функции P: а) Р = 1 при t = 0, б) при увеличении t значение Р уменьшается, в) при умножении Р₁, Р₂, …Р_n = e , и это произведение меньше любого из сомножителей. Допустим, что для участка 1–2 – P_1-2 = e , аналогично P_1-3 = e , P_3-4 = e , P_2-4 = e . Когда имеем тупиковую сеть, то искомая вероятность равна

P_4Т = e

(по формуле умножения вероятностей). В случае кольцевой сети вероятности безотказной работы частей 1-2, 2-4 и 1-3, 3-4 независимы и искомая вероятность равна

P_4К = e + e — e ,

откуда следует, что P_4К > P_4Т.