Основные сведения о системах и схемах наружного водоснабжения

Системы водоснабжения – это комплекс сооружений для забора воды, очистки, хранения и подачи потребителям. В систему водоснабжения входят следующие сооружения: водоприемные сооружения (водозаборы), при помощи которых осуществляется забор (прием) воды из природных источников; насосные станции; сооружения для очистки воды (станция очистки); водоводы и водопроводные сети для подачи воды потребителям; башни и резервуары для создания запасов воды и регулирования напоров и расходов воды.

1. Системы водоснабжения классифицируются на: городские, поселковые, промышленные (производственные), сельскохозяйственные, железнодорожные и др.

2. По назначению: хозяйственно-питьевые предназначены для подачи потребителям питьевой воды, необходимой для хозяйственно-питьевых нужд; производственные – для подачи воды на производственные нужды, качество такой воды определяется требованиями технологического процесса; противопожарные предназначены для тушения огня, по качеству вода может быть и не питьевой.

3. По способу подачи воды: самотечные; напорные (подача воды с помощью насосов).

4. По виду используемых природных источников: забирающие воду из поверхностных источников (реки, озера и т. п.); забирающие из подземных источников (артезианские, родниковые).

Различают также районную систему водоснабжения, обеспечивающую водой несколько объектов; местную систему и зонную систему, устраиваемую при значительной территории водоснабжения и при значительных разницах в отметках отдельных потребителей воды. В зависимости от использования воды на промышленных предприятиях системы могут быть прямоточными (с однократным использованием воды), прямоточными с последовательным (повторным) использованием воды и оборотными с многократным использованием воды после ее доочистки или охлаждения в зависимости от технологического процесса.

Схемы водоснабжения различаются от того, какой источник водоснабжения используется для снабжения водой потребителя. Наиболее общая схема водоснабжения представлена на рис. 1.1.

Вода при помощи водоприемника забирается из реки и по самотечным трубам поступает в береговой колодец, а из него насосами 1 подъема подается на станцию очистки. Движение воды по очистным сооружениям происходит самотеком.

Рис. 1.1. Общая схема водоснабжения населенного пункта

1 – водозаборное (водоприемное) сооружение; 2 – насосная станция 1 подъема; 3 – станция очистки природной воды; 4 – резервуары чистой воды; 5 – насосная станция 2 подъема; 6 – водонапорная башня; 7 – водопроводная сеть; 8 – самотечные трубы; 9 – напорные водоводы.

Из станции очистки очищенная вода поступает в запасные резервуары чистой воды, откуда насосами 2 подъема подается по водоводам в напорнорегулирующее сооружение – водонапорную башню, из которой по магистральным водоводам вода поступает в распределительные трубопроводы водопроводной сети города.

Водонапорная башня служит для хранения и аккумулирования запасов воды. Устанавливают ее на территории населенного пункта, на возвышенности. Необходимость ее устройства вызвана тем, что в течение суток расход в водонапорной сети колеблется, а подача воды насосами 1 подъема относительно равномерна. В то время суток, когда насосы подают недостаточно для сети, вода расходуется из башни. Водонапорная башня, расположенная в противоположном конце города от насосной станции, называется контррезервуаром. При наличии вблизи населенного места значительного естественного возвышения вместо водонапорной башни сооружают наземный водонапорный резервуар. В крупных городах в связи с большим и сравнительно равномерным водопотреблением отпадает необходимость в водонапорной башне, т.к. соответствие режимов работы насосов режиму водопотребления можно добиться ступенчатой работой насосов.

Схема водоснабжения может быть иной. Насосная станция 2 подъема может располагаться совместно с водозабором (совмещенная) или насосная станция 1 может быть в одном здании. Иногда станция очистки, насосная станция 2 подъема и резервуары чистой воды (РЧВ) могут располагаться вблизи города.

При использовании источником воды подземных вод отпадает необходимость в строительстве очистной станции, а также и насосной станции 2 подъема, т.к. в этих случаях вода прямо из артезианских источников насосами подается по водоводам в магистральные сети.

Норма и режим водопотребления

Норма водопотребления – это количество воды, расходуемое на определенные нужды в единицу времени или на единицу выпускаемой продукции (q_о, л/с)

Степень благоустройства районов жилой застройки

Норма хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных пунктах на одного жителя среднесуточная (за год), л/с

Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией без ванн То же, с ваннами и водонагревателями То же, с централизованным горячим водоснабжением Застройка зданиями, не оборудованными водопроводом и канализацией, с водопользованием из водоразборных колонок

125 – 160 160 – 230 230 – 350 30 – 50

Существуют нормы хозяйственно-питьевого водопотребления, промышленного водопотребления и пожаротушения. Для населенных мест промышленных предприятий нормы хозяйственно-питьевого водопотребления назначают по СНиП РК 04.01.02-2001 «Наружные сети и сооружения. Водоснабжение» и зависят от степени благоустройства населенных мест (табл. 1.1.)

Нормы водопотребления для тушения пожаров также устанавливают в соответствии с СНиП 2.04 01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Расчетная продолжительность пожара – 3 ч. В период пожара обеспечивается подача расчетного расхода. В случае недостаточной мощности водопровода устраивают резервуары неприкосновенного запаса воды. Израсходованная вода восстанавливается в течение 1 – 2 суток (на промышленном объекте). Количество воды на промышленные нужды зависит от характера производства.

Режим водопотребления в течение года неравномерен; больше расходуется воды летом, чем зимой, в предвыходные дни больше, чем в другие дни, что характеризуется коэффициентом суточной неравномерности водопотребления и зависит от степени благоустройства.

где Q_max_сут – расчетный расход в сутки наибольшего водопотребления, Q_ср.сут – средний (за год) суточный расход.

В течение суток потребление так же неравномерно: ночью меньше, чем днем. Такая неравномерность характеризуется коэффициентом часовой неравномерности:

где Q_max_час – расчетный расход в час наибольшего водопотребления, Q_ср.час – средний часовой расход.

Для населенных мест он принимается в зависимости от нормы водопотребления. Режим водопотребления принято представлять в виде графиков или таблиц, показывающих изменение расхода по часам суток (рис. 1.2.).

Рис. 1.2. Ступенчатый график водопотребления

Водоснабжение и водоотведение Конспект лекции

Г82 Водоснабжение и водоотведение: Конспект

/Б.М. Гришин, Н.И. Ишева, Т.В. Алексеева – Пенза: ПГУАС, 2010.

Изложены основы водоснабжения и водоотведения населенных мест; сведения о потребителях воды в зданиях; теоретические и практические основы проектирования и монтажа внутренних водопроводов, канализации зданий и сооружений в условиях экономии материальных, трудовых, энергетических ресурсов и охраны окружающей среды.

Конспект лекций подготовлен на кафедре «Водоснабжение и водоотведение» и предназначен для использования студентами специальности 270101 «Промышленное и гражданское строительство», 270106 «Городское строительство и хозяйство», 270115 «Экспертиза и управление недвижимости» дневной и заочной форм обучения.

Строительство благоустроенных зданий различного назначения немыслимо без глубокого знания современного состояния инженерного дела, а также основ смежных инженерных дисциплин.

Современные системы водоснабжения и водоотведения представляют собой сложные инженерные сооружения, обеспечивающие подачу воды потребителям, а также отвод и очистку сточных вод. Правильное решение инженерных задач водоснабжения и водоотведения в значительной степени определяет высокий уровень благоустройства жилых, общественных и промышленных зданий, населенных мест в целом.

Инженер-строитель должен быть всесторонне образованным специалистом, вооруженным прочными знаниями теоретических основ водоснабжения, водоотведения и санитарно-технического оборудования зданий. Без этого невозможно правильно решить многие инженерные задачи по проектированию и строительству различных промышленных и жилых зданий.

Целью изучения дисциплины «Водоснабжение и водоотведение» является теоретическая и практическая подготовка студентов к проектированию и монтажу инженерных систем водоснабжения и канализации, к увязке их со строительными и архитектурными решениями.

Настоящий конспект лекций составлен в соответствии с программой курса «Водоснабжение и водоотведение» для специальностей 270101″Промышленное и гражданское строительство», 270106 «Городское строительство и хозяйство», 270115 «Экспертиза и управление недвижимости» и предназначен для студентов дневной и заочной форм обучения.

Лекция 1. ВОДОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. СИСТЕМЫ И СХЕМЫ ВНУТРЕННИХ ВОДОПРОВОДОВ ЗДАНИЙ

Для водоснабжения зданий необходимо располагать информацией о:

1. Источнике водоснабжения.

2. Качестве требуемой воды.

3. Количестве воды.

4. Режиме водопотребления.

5. Необходимом напоре.

6. Надежности системы водоснабжения.

1. Наиболее часто для водоснабжения зданий используется городской водопровод, гарантирующий необходимое качество воды.

Кроме того, для отдельно стоящих зданий, а также промпредприятий используются местные источники водоснабжения (наиболее часто – подземные). Воду из данных источников необходимо очищать и обеззараживать.

2. Качество воды зависит от назначения водопровода. Если вода используется для питьевых целей, то ее качество должно соответствовать ГОСТу 2874-82* «Вода питьевая». Для производственных целей и для полива может использоваться грубоосветленная вода.

3. Количество воды зависит от числа потребителей, пользующихся водопроводом, и норм водопотребления. В зависимости от количества воды определяется производительность всех сооружений водопровода.

Количество воды оценивается расходом, м 3 /сут:

(1)

где q_ж – норма водопотребления, л/сут.чел.;

Расходы определяют для максимальных часов, суток, а также минимальных часов.

Норма водопотребления для каждого вида здания устанавливается СНиПом 2.04.01-85*.

4. Режим водопотребления — это режим расходования воды по часам суток или же по суткам за год. Колебания расходов учитывают коэффициенты неравномерности: часовые, суточные.

5. Вода в здание подается под напором. Напор – линейная величина, выражающая удельную энергию потока в данной точке. Для расчета систем водоснабжения зданий необходимо знать следующие напоры:

Требуемый — напор, обеспечивающий подачу воды потребителю:

(2)

где Н_g_еот – геометрическая высота подъема воды — разница в абсолютных отметках наиболее высоко располагаемой водоразборной арматуры и ввода в здание, м;

H_f – свободный напор на излив из водоразборной арматуры, принимается по СНиП 2.04.01-85*.

Гарантированный – напор, в наружной сети водопровода в точке присоединения ввода в здание.

Допустимый – максимальный напор, регламентируемый СНиПом: 45м – на хозяйственно-питьевое водоснабжение; 90м – на противопожарный водопровод.

Избыточный — напор выше допустимого или требуемого.

6. Надежность системы — бесперебойность подачи воды: кольцевание магистралей, устройство двух и более вводов.

Классификация систем внутреннего водопровода

Под внутренним водопроводом подразумевается система холодного водоснабжения здания.

Системой внутреннего водопровода называется комплекс инженерных устройств, обеспечивающих подачу воды к любой водоразборной точке здания в необходимом количестве с требуемым напором и заданного качества.

Системы водоснабжения подразделяются по назначению, сфере обслуживания, способу использования воды, по обеспеченности напором с учетом установленного оборудования.

По назначению системы подразделяются на:

Хозяйственно-питьевые системы водоснабжения зданий используются для питья, приготовления пищи, санитарно-гигиенических нужд. Вода должна соответствовать ГОСТу 2874-82* «Вода питьевая».

Противопожарные системы водоснабжения зданий используются для тушения пожаров.

Производственные системы водоснабжения зданий применяются для обеспечения водой технологических процессов в производстве.

По сфере обслуживания системы бывают:

— единые – обеспечивающие подачу воды на все нужды: хозяйственно-питьевые, производственные, противопожарные;

— раздельные – каждый вид водопровода проектируется отдельно;

— объединенные – по экономическим соображениям системы водоснабжения объединяют (хозяйственно-питьевой – противопожарный или производственно-противопожарный, в которых предполагается подача воды идентичного качества).

По способу использования воды различают системы:

— с повторным использованием воды.

По обеспеченности напором с учетом установленного оборудования различают системы обеспеченные напором от сети наружного водопровода и не обеспеченные напором от сети наружного водопровода, т.е. системы с водонапорным оборудованием:

— с напорно-запасными баками;

— с повысительными установками;

— с запасными резервуарами (баками) и повысительными установками;

— с уравнительными баками;

— с гидропневматическими установками.

По типу сетей системы водоснабжения бывают:

Выбор внутренней системы водоснабжения зависит от соотношения гарантированного напора Н_q, м, в наружной водопроводной сети и требуемого напора Н_r, м, для подачи воды к водоразборной арматуре, режима водопотребления, а также назначения водопровода.

– применяется система без дополнительных устройств для повышения напора.

– выбор системы зависит от режима водопотребления: повысительные установки — режим водопотребления характеризуется неравномерностью, регулирующие емкости или регулирующие емкости с насосами – при существенном изменение водопотребления в здании.

Пневматические установки применяются в противопожарных системах или объединенных системах с противопожарным водопроводом, а также в малоэтажной застройке.

Для создания постоянных напоров у водоразборной арматуры (в банях, прачечных, душевых) устраивают систему с уравнительными баками.

Зонные системы применяют в многоэтажных зданиях, когда напор в сети превышает максимально допустимый (45 м для хозяйственно – питьевого водопровода и 90 м – для противопожарного).

Основные элементы системы внутреннего водопровода

Внутренний водопровод состоит из следующих основных элементов, представленных на рис.1, 4, 5:

Рис. 1. Основные элементы внутреннего водопровода

1 — ввод в здание – напорный трубопровод, предназначен для присоединения сети внутреннего водопровода к наружной водопроводной сети;

2 — водомерный узел служит для учета расхода воды потребителем;

3 — магистральная сеть предназначена для подачи воды к стоякам, может прокладываться в подвале или на чердаке;

4 — стояки служат для распределения воды по этажам от магистрального трубопровода к отдельным группам водоразборных точек;

5 — подводки (разводящая сеть) служат для подачи воды внутри квартиры или другого помещения к водоразборной арматуре;

6 — водоразборная арматура (краны туалетные, водоразборные, лабораторные, поливочные, пожарные и др.);

7 — запорная арматура (вентили, задвижки, шаровые краны);

8 — запасные и регулирующие емкости (рис.4);

9 — повысительные установки: насосные и пневматические – используются при недостаточности напора (рис.5);

10 — предохранительная арматура (предохранительные клапаны, обратные клапаны) (рис.4,5).

Схемы внутренних водопроводов

Системы внутренних водопроводов могут быть выполнены по различным схемам. Под схемой понимается начертание в пространстве сети трубопроводов в зависимости от установленного оборудования.

Сети по конфигурации могут быть тупиковыми или кольцевыми, с нижней или верхней разводкой магистрали. Рассмотрим изображение некоторых систем на различных схемах. Условные обозначения см. рис. 1, 4, 5.

1. Схемы хозяйственно-питьевого водопровода:

1.1. Простая система без дополнительных устройств для повышения напора применяется, когда напор в наружной сети водопровода достаточен для нормального функционирования всех водоразборных устройств, установленных на сети внутреннего водопровода. По виду сетей системы могут быть тупиковыми, кольцевыми и комбинированными.

Тупиковые схемы (рис.2) применяются наиболее часто. При устройстве кольцевой сети (рис.3) предусматривают два и более вводов. Чаще всего кольцуют только магистрали, но иногда производят и кольцевание стояков (секционные узлы).

Рис.2. Система без повысительных установок тупиковая (с нижней разводкой)

Рис.3. Система без повысительных установок кольцевая (с нижней разводкой магистрали)

1.2. Системы с регулирующей емкостью.

Схема, представленная на рис.4, применяется, когда давление в наружной сети водопровода меньше требуемого в течение какого-то промежутка времени.

Рис.4. Система с регулирующей емкостью (тупиковая с нижней и верхней разводкой магистрали): а — с нижней разводкой магистрали; б — с верхней разводкой магистрали

1.3. Система с повысительными установками. Данная схема применяется при постоянном или длительном недостатке давления в наружной сети (рис.5).

Рис.5. Система с повысительными установками (с нижней разводкой магистрали)

При недостаточном давлении в наружной сети и неравномерном водопотреблении применяются повысительные установки и водонапорные баки.

1.4. Зонная система применяется, когда давление во внутренней сети хозяйственно-питьевого водоснабжения превышает 45 м, а в сети противопожарного водопровода превышает 90 м.

Схемы зонной системы представлены на рис.6.

Рис.6. Схемы зонных водопроводов: а — параллельное зонирование; б — последовательное зонирование

Первая зона обслуживает нижние этажи; вторая всегда проектируется с повысителъными установками. Если вода подается насосами из одной зоны в другую, то такая схема называется последовательной.

2. Схемы систем производственного водопровода:

2.1. Двойная схема обеспечивает непрерывность подачи воды к потребителям (рис.7).