Категории надежности систем водоснабжения

Под надежностью понимается свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах.

Система водоснабжения должна быть запроектирована и построена так, чтобы она обеспечивала подачу потребителям воды в требуемых им количествах и требуемого качества. При фактическом выполнении этих условий можно считать, что система находится в «работоспособном состоянии».

Если в результате каких-либо причин нормальное функционирование системы нарушается, то имеет место «отказ» системы (недопустимо длительный перерыв или временное снижение подачи воды объекту снабжения, недопустимое снижение заданных давлений в водопроводной сети, ухудшение качества подаваемой воды).

Поскольку большинство отказов вызывается различными случайными событиями, численная оценка надежности системы водоснабжения носит вероятностный характер и может быть получена путем анализа и обработки статистических сведений, накопленных в результате регистрации подобных событий.

Следует отметить возможность наступления отказа, специфического для систем водоснабжения населенных пунктов, где процесс водопотребления носит случайный характер. Отказ водообеспечения здесь может произойти не в результате аварии в системе (т. е. снижения ее продуктивности), а в результате случайного, не запланированного временного превышения потребления воды объектом.

В системах водоснабжения производственных объектов, где процесс водопотребления является постоянным в определенные промежутки времени (связан с технологическим процессом), возможность возникновения подобных отказов менее вероятна.

Основным универсальным методом обеспечения требуемой надежности систем водоснабжения, как и большинства других инженерных систем, является их резервирование, т. е. введение в систему избыточности. Наиболее распространенным является метод структурного резервирования – использование в системе избыточных элементов.

Простейшим примером нерезервированной системы подачи воды является водовод, состоящий из нескольких последовательно включенных элементов. Такая система может находиться в работоспособном состоянии только при одновременной исправности всех ее элементов и их совместной работе; отказ любого из элементов вызывает отказ всей системы.

Нерезервированной является также система, состоящая, например, из двух линий, включенных параллельно между точкой подачи А и точкой отбора Б, при условии, что для бесперебойной подачи воды необходима одновременная работа обеих линий.

Предположим, что отказ системы произойдет при снижении подачи воды объекту более чем до 70% нормальной. По тракту I может быть подано 60% и по тракту II—40% (или 50%) требуемого расхода. Подобная система будет нерезервированной, так как авария любого из трактов приводит к ее отказу (подача воды снизится более допустимых пределов, т. е. ниже 70%).

Вторым принципом обеспечения надежности систем водоснабжения является использование резервных и аккумулирующих емкостей для хранения запасов воды, необходимых на период восстановления (ремонта) отказавших элементов системы.

Одним из наиболее частых случаев использования методов временного резервирования является устройство запасного резервуара в конечной точке водовода, транспортирующего воду на территорию объекта. Водовод может состоять из одной линии труб, а объем резервуара должен обеспечивать содержание в нем количества воды, достаточного для снабжения объекта на время (отсюда временное резервирование) ликвидации аварии на водоводе. В ряде случаев при резервуаре необходимо устраивать также насосную станцию.

Сравнение технико-экономических показателей указанных вариантов позволяет обоснованно выбрать тот или иной путь решения. При этом следует иметь в виду, что повышение надежности любой инженерной системы вызывает ее удорожание. Следовательно, необходимо отыскание такого варианта решения, при котором требуемая степень надежности функционирования системы водоснабжения могла бы быть получена при наименьшей затрате средств.

По надежности подачи воды системы водоснабжения подразделяют на три категории:

I категория – наивысшая степень надежности. К ней относят системы водоснабжения промышленных предприятий и населенных пунктов с числом жителей N > 50 тыс. человек. Не допускается перерыва в подаче воды. Расчетные расходы допускается снижать не более чем на 30% на срок не более 3 суток.

II категория. К ней относят системы водоснабжения промышленных предприятий и населенные пункты с количеством жителей N 2 34567>

Дата добавления: 2016-11-29 ; просмотров: 15272 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Классификация систем водоснабжения: критерии и разновидности

Классификация по назначению

Наша сегодняшняя тема — системы водоснабжения и их классификация. Кроме того, мы познакомимся (хоть и несколько поверхностно) с применяемыми для их монтажа материалами и их ключевыми особенностями. Итак, в путь.

Назначение

Системы водоснабжения классифицируют по выполняемым ими функциям.

Классификация по назначению

Водоснабжение может быть:

• Питьевым. Именно питьевые водопроводы наиболее типичны для городов и поселений;
• Хозяйственным (то есть предназначенным для стирки, уборки, смыва в унитазах и писсуарах и т.д.).

Полезно: абсолютное большинство магистральных водопроводов и внутренних систем водоснабжения зданий — хозяйственно-питьевые. Вода соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01, но может применяться и для хознужд.

• Производственным. Его отличие от хозяйственно-питьевого водоснабжения в том, что требования к составу воды определяются не санитарными нормами, а технологическими особенностями производства;

Водопровод на производстве

• Сельскохозяйственным (то есть предназначенным для орошения полей, садов, виноградников и т.д.);

Пожарные трубы обычно маркируются красным цветом

• Комбинированным (пожарно-хозяйственным, хозяйственно-производственным и так далее).

Подача воды

Для нормальной работы сантехнического и прочего оборудования вода должна поступать к нему с избыточным напором. Классификация системы водоснабжения возможна по способу его создания.

Водопровод может быть:

• Самотечным. В этом случае вода подается из емкости, расположенной на теплом чердаке здания или на водонапорной башне;

На фото — напорная башня в Николаеве, Украина

• С механизированным повышением напора с помощью насосов (как правило, электрических);

Насосы для подачи питьевой воды

• Зонным (то есть часть водопровода получает воду, поступающую самотеком, а часть — подающуюся насосами).

Источники воды

Источником воды могут быть:

• Открытые водоемы (озера и реки). В этом случае вода подлежит обязательной очистке и дезинфекции;

Водозабор из открытого источника

Любопытно: СНиП 30.13330.2016 позволяет использовать воду непитьевого качества для подачи к писсуарам и сливным бачкам унитазов. Однако раздельные вводы питьевой и непитьевой воды сильно усложняют и удорожают внутренний водопровод здания, поэтому обычно в жилых домах лишь один водопровод — хозяйственно-питьевой.

• Подземные источники. Для них характерно гораздо более высокой качество воды, что позволяет в ряде случаев использовать ее без предварительной очистки;

Бурение артезианской скважины

• Наконец, источник воды может быть смешанным: часть воды отбирается из реки, часть — из скважины. В этом случае оправдано разделение водоснабжения на хозяйственное и питьевое: зачастую оно позволяет обойтись без подготовки воды.

Эх, раз, да еще раз

В жилых зданиях системы водоснабжения предполагают однократное использование воды и называются прямоточными.

Заметьте: прямоточные водопроводы делят на тупиковые и кольцевые (имеющие закольцованный розлив или дополнительный ввод для компенсации падения напора в пиках разбора воды).

Однако на многих производствах технология не предполагает сильного загрязнения воды или допускает ее быструю очистку.

Так называемое повторное водоснабжение предполагает двух- или многократное использование воды без какой-либо подготовки. Например, стоки после второго (чистового) ополаскивания тары от молочных продуктов (бидонов и фляг) могут использоваться для первого (предварительного) ополаскивания, для мытья автомашин или полива территории.

Оборотное водоснабжение тоже предполагает замкнутый цикл пользования водой, но с дополнительными технологическими операциями по ее подготовке.

Их перечень может включать:

• Охлаждение или нагрев;
• Отстаивание;
• Фильтрацию;
• Нейтрализацию загрязнений химическими реактивами и т.д.

Очистка воды в оборотном водоснабжении

Вот несколько примеров производств, на которых применяется оборотное водоснабжение:

• Электростанция. Конденсат, полученный из прошедшего турбину пара, служит для охлаждения масла и подшипников;
• Металлургический комбинат. Вода из системы газоочистки используется многократно, проходя между циклами фильтрацию и охлаждение;
• Машиностроительная фабрика. Вода, оставшаяся после гальванической обработки металла, применяется для приготовления электролита и промывки деталей;
• Автомойка. Вода используется многократно с промежуточным прохождением уловителей нефтепродуктов, отстойников, биокоагуляторов и т.д.

Пример оборотного водоснабжения предприятия

Внутри и снаружи

Внутренняя система водоснабжения жилого, промышленного или общественного здания разводит воду по точкам водоразбора — санитарной технике, станкам и прочему оборудованию. Наружное водоснабжение отвечает за доставку воды к отдельным зданиям.

Сооружение наружных водопроводов регламентируется СП 31.1330.2012, внутренних — СП 30.13330.2016.

Монтаж магистрального водопровода

Холодный и горячий

Классификация систем внутреннего водоснабжения возможна по температуре воды.

Согласно СП 30.13330.2016, горячая вода должна иметь температуру в точках водоразбора жилого здания от 60 до 65 градусов по шкале Цельсия. Температура холодной воды не регламентируется.

Температура ГВС измеряется на изливе смесителя

Для производственного горячего водоснабжения нормы температуры определяются технологией производства.

Приготовление горячей воды

По способу нагрева воды тоже возможна классификация — выбор схем систем горячего водоснабжения исчерпывающе описан в уже упоминавшемся нами СП 30.13330.2016. Документ настоятельно рекомендует использовать для приготовления горячей воды холодную (питьевую), нагретую в теплообменнике закрытой системы теплоснабжения или индивидуальном водонагревателе.

Теплообменники теплового пункта

Альтернатива — прямая подача ГВС из тепловой сети. Она типична для многих зданий советской постройки: вода отбирается из подающей или обратной нитки через врезки в элеваторном узле, между входными задвижками и водоструйным элеватором.

Элеваторный узел с врезками для подачи воды потребителям из теплосети

Такая схема дешевле в реализации, но имеет несколько серьезных недостатков:

• Состав воды может заметно отклоняться от рекомендованного СанПиН 2.1.4.1074-01. В частности, поступающая по стальным трубопроводам техническая вода содержит много окислов железа и присадок, препятствующих коррозии и формированию отложений на стенках труб;
• Нарушение штатного режима работы теплосети (в частности, быстрая остановка циркуляции) может привести к гидроудару, который затронет систему ГВС;
• Температура воды в старых элеваторных узлах регулируется ручным переключением с подачи на обратку и с обратки на подачу. Между тем температура теплоносителя в обеих нитках варьируется в зависимости от уличной температуры в широком диапазоне значений, поэтому о точном соблюдении предписанного СП 30.13330.2016 температурного режима речь не идет.

График температуры теплотрассы

Кроме того: если не выполнить переключение ГВС на обратный трубопровод с наступлением холодов, температура воды может превысить возможности полимерных и композитных труб, широко применяющихся в настоящее время при монтаже внутренних водопроводов.

Перегрев привел к закономерному результату

Циркуляция ГВС

Классификация систем горячего водоснабжения возможна еще по одному признаку — наличию или отсутствию циркуляции. В жилых домах, построенных до начала 80-х годов прошлого века, ГВС тупиковое (вода в розливах и стояках приходит в движение лишь при ее расходе).

Тупиковое горячее водоснабжение имеет три недостатка:

• По мере удаления от теплового пункта температура воды падает благодаря потерям тепла через стенки труб. В результате при достаточной длине розлива и высоте стояка она может оказаться заметно ниже нормативных значений;
• Когда нет водоразбора, вода остывает до температуры окружающей среды. Помните то чувство, когда заходишь в ванную раньше всех соседей и подолгу ждешь, пока из горячего крана сольется холодная вода?

Нагрева воды до комфортной температуры приходится ждать несколько минут

Заметьте: сейчас, когда повсюду стоят водосчетчики, ее придется оплачивать по тарифам ГВС, куда более высоким, чем на холодной воде. Счетчики регистрируют расход, а не температуру.

Механический счетчик учитывает расход воды, игнорируя ее низкую температуру

• Водяные полотенцесушители, подключенные к подводкам или (что, насколько известно автору, не практиковалось в домах старой постройки) к стоякам, нагреваются лишь при расходе воды и быстро остывают.

В современных зданиях горячая вода непрерывно циркулирует по парным розливам и закольцованным перемычками стоякам.

Парные розливы ГВС в техническом подвале жилого дома

• Перепадом давления между нитками теплосети;
• Перепадом давления на дроссельной шайбе между врезками в одну нитку;
• Циркуляционным насосом. Так организована циркуляция воды в зданиях с закрытой схемой теплоснабжения и в частных домах с автономным приготовлением горячей воды.

Насос для ГВС и отопления

Инструкция по организации циркуляционного ГВС своими руками, более чем проста. Насос монтируется в закольцованную подводку горячей воды, которая соединяется с двумя выходами (собственно ГВС и циркуляционным) бойлера.

Схема автономного горячего водоснабжения с рециркуляцией

Материалы

Классификация систем холодного и горячего водоснабжения здания возможна по применяемым для разводки воды материалам.

Их можно разделить на две группы, различающиеся, прежде всего, по стойкости к перегреву и превышению рабочего давления.

• Металлические трубы (оцинкованные стальные, нержавеющие и медные) переносят гидроудары и перегрев без разрушения или снижения эксплуатационных параметров. Нержавейка и медь, кроме того, обладают практически неограниченным сроком службы;

• Полимерные и композитные трубы (полипропиленовые, из модифицированного полиэтилена и металлопластиковые) при штатных эксплуатационных параметрах служат как минимум полвека на ХВС и четверть века на ГВС.

Разводка воды полипропиленом

Однако при перегреве их прочность на разрыв и ресурс стремительно падают, а гидроудар (особенно при высокой температуре воды) может привести к разрушению трубопровода.

Влияние эксплуатационных параметров на срок службы водопровода

Практический вывод: на ГВС в домах с открытым теплоснабжением лучше использовать металлические трубы. Пластиковые и металлопластиковые применяются в зданиях с закрытым теплоснабжением или с индивидуальными водонагревателями.

Если вы живете в многоквартирном доме старой постройки, ваш выбор — металлический водопровод

Заключение

Как всегда, видео в этой статье расскажет вам больше о том, как классифицируют системы водоснабжения. Успехов!