Система водоснабжения и канализации — устройство и нормы

Преимуществом городских квартир считается общественная система водоснабжения и канализации. Для жителей частных домов подобные блага цивилизации доступны редко. По статистике, лишь 5 % частного сектора имеют подключение к центральному водопроводу или канализационной сети.

Однако, современные технологии предоставили каждому домовладельцу возможность построить автономную систему обеспечения своего жилища. Рассмотрим ее внимательнее.

Алгоритм сборки

Монтаж водопровода и канализации в частном доме выполняют в разное время:

• на стадии строительства дома;
• в процессе эксплуатации или реконструкции старого жилья.

Первый вариант значительно удобнее для прокладки, постройки сетей, но и в старом доме можно успешно создать обе системы. Общая схема производства работ выглядит следующим образом:

• определяют источник воды. Обычно выбор ведется между колодцем и скважиной;
• разработка проекта. Система водопровода и канализации тщательно рассчитывается, производится подсчет материалов, расходов;
• проходят скважину (или роют колодец);
• устанавливают насосное оборудование, системы управления;
• транспортируют воду по системе труб;
• установка фильтров, эксплуатация системы.

Строительство канализации требует правильного определения точек установки приемных резервуаров или септиков. Процесс сборки значительно проще, но необходимо обеспечить исполнение санитарных норм и требований.

Водоснабжение

Водопровод и канализация в частном доме начинаются с подачи воды. Требования к автономному водопроводу:

• обеспечение напора воды, позволяющего эксплуатировать сантехнику;
• систему надо защитить от внешних воздействий;
• качество воды должно соответствовать санитарным нормам.

Комплекс водоснабжения состоит из следующих элементов:

• источник воды;
• оборудование для подъема, подачи воды к приборам потребления;
• система трубопроводов.

При создании проекта надо учесть глубину залегания водоносного горизонта. Кроме этого, надо определить потребность жителей дома или коттеджа в воде. Современные методы и технологии позволяют бурить глубокие, надежные скважины. Они намного превосходят колодцы — не требуют частой очистки, не подвергаются внешним воздействиям, загрязнениям. Бурят два вида скважин:

• песчаные. Это сравнительно неглубокие стволы. Их используют, если качество воды соответствует санитарным требованиям;
• артезианские. Это глубокие скважины, поднимающие воду с нижних слоев грунта.

Как правило, в первом случае делают забор воды со второго слоя, а для артезианских скважин — из глубоких горизонтов. Второй вариант выбирают чаще, так как качество или состав воды, взятой с глубины, значительно лучше. Поскольку водоснабжение и канализация в доме тесно связаны друг с другом, глубинный забор воды обеспечивает безопасность скважины в случае аварии на системе водоотведения.

Канализация

Устройство сети водоотведения заключается в создании системы траншей, углублений. В них устанавливаются приемные резервуары, трубы, соединяющие выпуск из дома с емкостями. Существует три основные разновидности автономных канализационных сетей:

• выгребная яма;
• септик;
• локальная очистная станция.

Первый вариант используется только в домах с малым количеством жителей. Комплекс представляет собой приемный резервуар, в который поступают сточные воды из дома. По мере наполнения емкости вызывают ассенизаторскую машину для откачки жидкости. Самый простой, доступный вид автономной системы, но требующий постоянного внимания, контроля за уровнем стоков.

Септик способен частично утилизировать стоки. Принцип его действия заключается в передаче осветленной воды из одной секции в другую, во время которой органика оседает на дно резервуара. Откачка органики требуется значительно реже.

Локальная очистная станция (ЛОС) выполняет полную утилизацию стоков. Она работает на принципе септика, но, для уничтожения органики используются специальные бактерии. Они поглощают ил, освобождая воду от всех примесей.

Параметры автономной канализации зависят от нескольких факторов:

• количество людей;
• режим использования системы (постоянное проживание или периодические случаи);
• специфические условия участка (тип грунта, конфигурация, уровень почвенных вод и т.п.).

Кроме этого, существенным фактором становится финансовое состояние владельца дома. Приобретение готовых комплектов обходится дорого, поэтому чаще предпочитают самостоятельную сборку систем водоотведения.

Нормы и требования

Необходимо учитывать, что водоснабжение и канализация в частном доме строятся в строгом соответствии с действующими нормативами. Основными документами, регулирующими процесс сборки обоих комплектов, являются СНиП и СанПиН. Выполнение этих требований обязательно для всех, иначе возможны судебные споры с соседями, предписания от контролирующих организаций. Нарушения, допущенные при постройке систем, могут привести к локальной экологической катастрофе. Это будет иметь серьезные последствия.

Помимо требований, СанПиН и СНиП оказывают существенную помощь в процессе монтажа. В них детально описаны требования к постройке систем водоснабжения и канализации в частном доме. К наиболее строгим нормативам следует отнести:

• допустимые расстояния от источников воды до фильтрационных сооружений канализации;
• глубина, уклон труб системы водоотведения;
• расстояния до построек, растений, границ участка.

Устройство систем водоснабжения и канализации требует соответствия параметров обеих систем. Величина канализационных резервуаров должна соответствовать количеству стоков. Слишком большие емкости займут много места, а недостаток объема вызовет необходимость частой откачки. Параметры водоснабжения должны обеспечить нормальную работу сантехники. Многие приборы обладают потребностью в определенном давлении, что надо учесть при расчете параметров водопровода.

Сборка

Канализация, водоснабжение коттеджа нуждаются в грамотной сборке и подключении сантехники. Оба комплекса состоят из наружной и внутренней частей. При строительстве внешних участков производят земляные работы:

• бурение и укрепление стенок скважин;
• рытье траншей под трубопроводы;
• создание гнезд для установки резервуаров.

Подземная часть представлена сетями труб с емкостями. Они должны быть проложены в соответствии со строительными нормами. Глубина погружения должна превышать уровень промерзания грунта, чтобы исключить разморозку труб. Если это выполнить невозможно, производится тщательное утепление.

Внутренние элементы, из которых состоит водоснабжение и канализация — разводка в частном доме. Для их сборки применяются обычные методы, поскольку внутренние части автономных и центральных комплексов практически одинаковы. Для изготовления разводки используют современные материалы, комплектующие. Процесс сборки можно выполнить самостоятельно, или пригласить специалистов. Выбор зависит от наличия навыков, финансовых возможностей владельца дома.

Видеообзор:

Водоснабжение и канализация зданий

Система водоснабжения — это совокупность зданий, сооружений и инженерных сетей, предназначенных для приема воды из источника водозабора, ее подготовки (очистки) и подачи потребителям.

Устройство системы водоснабжения

В состав системы питьевого или хозяйственно-питьевого водоснабжения входят:

• Ввод. Это трубопровод, соединяющий внутренний водопровод с наружными сетями водоснабжения. В зданиях выше 12 этажей, в жилых домах с 400 и более квартирами и в постройках с 12 и более пожарными кранами обустраивается как минимум два независимых ввода;

Подключение ввода водоснабжения к водосети

Обратите внимание: ввод прокладывается в грунте на глубине как минимум на 0,5 метра ниже уровня промерзания (при этом не менее 1 метра от поверхности). Уклон ввода — не меньше чем 0,005; уклон направлен в сторону наружной сети водоснабжения, что позволяет осушить его при ремонтных работах.

• Водомерный узел. Как и следует из названия, он отвечает за учет расхода воды. Водомерами оборудуются все вводы ХВС.

Обязательными элементами водомера являются водосчетчик, грязевик или фильтр, манометр или контрольный вентиль для его подключения, а также запорная арматура до и после прибора учета.

В тех случаях, когда перерывы в подаче воды недопустимы, или объединенная система хозяйственно-противопожарного водоснабжения при тушении пожара требует расхода воды, превышающего пропускную способность прибора учета, водомер снабжается обводной линией. При штатной работе водомерного узла запорная арматура на обводной закрыта и опломбирована;

• Розлив. Его функция — транспортировка воды между водомером и стояками. Розлив может быть тупиковым и кольцевым (обеспечивающим бесперебойную подачу воды, в том числе при ее пиковом расходе и при работе системы пожаротушения). Кольцевой розлив снабжается запорной арматурой, которая делит его на отключаемые независимо друг от друга секции;

Горизонтальная разводка воды по подвалу

• Стояки. Они транспортируют воду между розливом и потребителями. Стояки ХВС всегда тупиковые и заканчиваются подводкой в помещении верхнего этажа.

Согласно требованиям СП 30.13330.2016, верхние точки контура ХВС должны снабжаться автоматическими воздухоотводчиками, однако эту роль может выполнять и водоразборная арматура (как это обычно и бывает);

• Подводки соединяют стояк с отдельными точками водоразбора (смесителями, бачками унитазов, бытовой техникой, промышленным оборудованием).

Внутриквартирные подводки холодной и горячей воды

Горячее водоснабжение ГВС

Горячее водоснабжение может обеспечиваться:

1. Прямой подачей в краны теплоносителя центрального отопления. Эта схема наиболее экономична, но имеет один изъян: благодаря защищающим стальные трубы от коррозии добавкам, вода из теплотрассы не соответствует нормам питьевого водоснабжения по содержанию минеральных веществ и по мутности;
2. Нагревом воды из системы ХВС в водо-водяных или паро-водяных теплообменниках за счет охлаждения все того же теплоносителя системы централизованного отопления;
3. Локальными водонагревателями (газовыми, электрическими, солнечными, твердотопливными и т.д.).

Тепловую энергию для нужд ГВС обеспечивает солнечный коллектор

Кроме того: горячее водоснабжение промышленных зданий может использовать тепловую энергию, выделяемую оборудованием при работе.

В первом случае источником горячей воды для хознужд являются врезки в элеваторный узел, отвечающий за отопление дома или его секции. В зависимости от сезона и температуры ниток теплотрассы вода подается из подающей или обратной нитки. Переключение между трубопроводами осуществляется вручную, после получения жилищной организацией директивы от местных «Теплосетей».

Тепловой пункт с открытым теплоснабжением и врезками ГВС

Подсказка: на фактическую температуру воды в такой системе сильно влияет так называемый человеческий фактор. Забывчивость слесаря или неисправность задвижки может привести к тому, что в систему ГВС попадет вода с температурой намного выше нормативной.

Во втором случае температура воды в системе ГВС контролируется, как правило, контрольно-измерительной аппаратурой. Поскольку вода поступает из системы ХВС, давление ГВС уравнивается с давлением в контуре хозяйственно-питьевого водоснабжения. Качество воды соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01.

Контрольно-измерительная аппаратура теплового пункта

При использовании локальных водонагревателей контроль за температурой воды опять-таки возлагается на их автоматику. Большая часть современных водонагревателей оборудована термостатами, прекращающими нагрев при достижении целевой температуры. Давление и качество воды соответствуют таковым в системе ХВС.

Электрический бойлер оснащен термостатом

Горячее водоснабжение домов, пристроек к ним и отдельных объектов может классифицироваться еще по паре признаков:

1. Наличию или отсутствию аккумулирующих емкостей. Они обеспечивают подачу горячей воды в пики ее расхода при ограниченной мощности водонагревателей;

Теплоизоляция аккумулирующей емкости горячего водоснабжения

1. Наличию или отсутствию непрерывной циркуляции. В тупиковой системе вода приходит в движение только при ее разборе и быстро остывает после его прекращения. Непрерывная циркуляция через закольцованные розливы и стояки гарантирует постоянную и соответствующую нормативам температуру воды на водоразборной арматуре, а также стабильный нагрев водяных полотенцесушителей.

Для полноценной работы полотенцесушителя горячая вода должна циркулировать через стояки непрерывно

Примечание: СП 30.13330.2016 предписывает проектировать водоснабжение многоэтажных зданий (выше 4 этажей) с непрерывной циркуляцией горячей воды. Тупиковой система ГВС может быть лишь в том случае, если в отсутствие циркуляции она гарантированно обеспечивает нормативную температуру воды во всех (в том числе дальних от водонагревателя) точках водоразбора.

Как устроена циркуляционная система горячего водоснабжения?

Два розлива (подающий и циркуляционный) прокладываются по подвалу или техническому этажу, реже — по чердаку. К каждому из них присоединяются стояки — подающие (с водоразборной арматурой) и циркуляционные (к ним допускается подключение полотенцесушителей).

Подача и обратка горячего водоснабжения в многоквартирном жилом доме

Стояки соединяются в группы по 2-7 единиц кольцующими перемычками. При верхнем расположении перемычки (на чердаке или в помещениях верхнего этажа) последняя должна комплектоваться воздухоотводчиком.

Чертеж водоснабжения здания с кольцующими перемычками между стояками ГВС

Циркуляционный напор может создаваться:

1. Разницей давлений между нитками теплосети (в доме с открытым теплоснабжением, то есть с подачей ГВС из тепловой сети, в межсезонье);
2. Перепадом, созданным дросселирующей шайбой, установленной между двумя врезками ГВС в одну нитку (при открытой схеме теплоснабжения зимой);
3. Циркуляционным насосом. Как правило, циркуляционное водоснабжение в общественных зданиях и жилых многоквартирных домах обеспечивают производительные насосы с сухим ротором.

Насос ГВС с сухим ротором обеспечивает циркуляцию воды в масштабах дома

Нормы водоснабжения зданий

• Согласно Постановлению Правительства РФ №354, допустимое давление холодной и горячей воды в местах ее расхода — 0,3 — 6 атмосфер. СП 30.13330.2016 устанавливает верхнюю планку ниже: давление не должно превышать 4,5 атмосфер. Повышение до 6 кгс/см2 допускается лишь в том случае, если дом подключен к общей с высотными зданиями сети водоснабжения;

В застроенном высотками районе давление в водосети может превышать нормативное

• Температура холодной воды не регламентируется. Температура ГВС — от 60 до 65 градусов;

Однако: в дошкольных воспитательных заведениях максимальная температура воды у кранов не может быть выше 37 градусов.

В детсадах к умывальникам подается вода не горячее 37 градусов

• Допускаются перерывы в водоснабжении не более 8 часов в месяц и 4 часов единовременно. При авариях на тупиковых участках сети теплоснабжения или хозяйственно-питьевого водоснабжения городов и поселений допускаются перерывы до 24 часов;
• Состав питьевой воды должен отвечать нормам СанПиН 2.1.4.1074-01;
• Система ГВС (в том числе с подачей горячей воды из теплотрассы) должна отвечать гигиеническим нормам, содержащимся в СанПиН 2.1.4.2496-09.

Актуальная версия СанПиН для горячего централизованного водоснабжения

Алгоритмы расчетов

Как выполняется расчет водоснабжения здания? Поскольку все аспекты гидравлических расчетов — слишком обширная тема для небольшой статьи, мы приведем здесь лишь общие алгоритмы расчета некоторых параметров водоснабжения.

• Секундный расход определяется на основе нормативного секундного расхода одной точкой водоразбора, их общего количества и статистической вероятности их одновременного использования;
• Суточный расход определяется на основе статистически выведенного среднесуточного потребления воды одним жильцом (120-250 литров в сутки на человека). Потребление зависит от типа водоснабжения (колонка, ХВС, ХВС и ГВС от собственного водонагревателя, ХВС и централизованное ГВС), комплектации внутреннего водоснабжения сантехоборудованием (с ванной, с душем, без ванны и душа) и количества жильцов;

Нормативный расход воды на одного жильца

• Расчет водоснабжения в здании по требуемому напору выполняется по формуле H=10+(n-1)х4, где H — напор на вводе в метрах, а n — количество этажей.

Регулировка давления

Водоснабжение высотных зданий требует более высокого по сравнению с нормативным давления на уровне ввода. Атмосфера избыточного давления дает водяной столб высотой в 10 метров.

Давление в атмосферу поднимает воду на 10,3 метра

При максимально допустимых 4,5 кгс/см2 вода может подняться лишь на 45 метров над кранами первого этажа, что даже без учета необходимого для работы сантехники избыточного напора обеспечит водой всего 12-15 этажей в зависимости от высоты перекрытий в них.

Избыточное давление создается стациями подкачки. Они представляют собой один или несколько центробежных насосов, снабженных байпасами и обратными клапанами.

Насос подкачки в многоквартирном доме

Однако установка повышающих насосных станций на вводе порождает еще одну проблему: чтобы создать необходимый для водоснабжения верхних этажей напор, на уровне нижних этажей давление нужно поднять выше значений, предусмотренных нормативной документацией.

Эта проблема имеет две решения:

1. Вертикальное зонирование водоснабжения. В этом случае потребители, расположенные на примерно одинаковой высоте от уровня ввода, обеспечиваются водой по собственной группе стояков с собственным уровнем давления;

Водоснабжение с повышающими насосами и вертикальным зонированием

1. Монтаж регуляторов давления (редукторов) на вводах в помещения нижних этажей здания. Эта схема гораздо более экономична, поскольку подразумевает наличие меньшего количества независимых стояков и насосов. Именно ее предписывает использовать СП 30.13330.2016.

Редуктор нормализует давление воды в квартире

Внутренняя разводка

Как может быть разведено внутреннее водоснабжение построек и сооружений на уровне отдельных квартир и помещений?

Существует два основных способа разводки — тройниковая и лучевая (альтернативные названия — последовательная и коллекторная).

Способы разводки труб водоснабжения

В чем разница между ними?

Последовательная схема подразумевает, что все потребители подключаются отводами от общей для них подводки. По помещению прокладывается две трубы — с холодной и горячей водой. Именно эта схема типична для зданий старой постройки (включая все многоквартирные дома, построенные при СССР).

Преимущества последовательной разводки очевидны:

• Минимальная материалоемкость;
• Возможность открытой прокладки;
• Как следствие — ремонтопригодность и простота подключения новых точек водоразбора.

Врезка в тройниковый водопровод для подключения стиральной машины

Ее недостаток — в том, что при расходе воды в любой точке внутреннего водопровода давление падает во всей подводке. Помните столь привычную просьбу не открывать воду на кухне, пока кто-то из членов вашей семьи моется в душе?

Заметьте: при использовании стальных труб, типичных для зданий советской постройки, проблема усугубляется по мере зарастания подводок известью и ржавчиной.

Со временем отложения заметно сокращают пропускную способность водопровода

При коллекторной разводке каждая точка водоразбора подключена к коллектору-гребенке собственной трубой. При правильном расчете диаметра ввода в помещение (когда его пропускная способность не уступает суммарной пропускной способности подводок одновременно используемых приборов) падение напора полностью исключается.

Кроме того: водоснабжение здания гостиницы или общежития с коллекторной разводкой воды позволяет отключить любого потребителя из коллекторного шкафа, не располагая доступом в помещение. Эта особенность лучевой схемы позволяет оперативно устранять аварийные ситуации.

Подачу воды на любой сантехприбор можно оперативно отключить из коллекторного шкафа

Обратите внимание, что коллекторное водоснабжение подразумевает скрытую разводку труб. Выполнить ее своими руками можно лишь на стадии отделки помещения: трубы прокладываются в штробах, легких каркасных перегородках, над подвесным потолком или замоноличиваются в полу.

Лучевая разводка труб будет скрыта подвесным потолком

Нормы проектирования и монтажа

Детальная инструкция по монтажу внутренних систем водоснабжения содержится в уже знакомом нам своде правил 30.13330.2016, являющемся актуализированным изданием советского СНиП 30-летней давности.

Дополнительная информация найдется в СП 40.101.96; этот документ регламентирует проектирование водоснабжения из полипропиленовых (PPRC) труб. Для удобства читателей мы сведем не затронутые ранее требования в единый список.

• Для унитазов и писсуаров можно использовать воду непитьевого качества;
• В промышленном водоснабжении рекомендуется предусматривать повторное и оборотное использование воды;
• Трубы холодного и горячего водоснабжения нуждаются в теплоизоляции (в первом случае для уменьшения количества конденсата, во втором — для сокращения теплопотерь;

Изоляция внешних и внутренних водопроводов

• Вводы водоснабжения в местах их прохода через фундамент на влажных грунтах должны снабжаться сальниками;
• Все трубопроводы (за исключением внутриквартирных подводок), соединения, регулирующая и контрольно-измерительная арматура должны оставаться доступными для ремонта и визуального осмотра;

Розливы и арматуру нужно монтировать открыто

• Водоснабжение и водоотведение в жилых зданиях и постройках прочего назначения могут прокладываться вместе только в проходных каналах. При этом водопровод монтируется над канализацией. Там, где в силу каких-либо причин необходимо обратное расположение участков инженерных систем, водопровод должен прокладываться полимерными трубами с раструбами под сварку или клеевое соединение. Механические фитинги под запретом;
• Розливы должны монтироваться с уклоном 0,002 (при ограничении по высоте — 0,001) и снабжаться сбросами в нижних точках;

Уклон и наличие сбросников позволяют осушить розлив на время ремонта

• Полотенцесушители могут подключаться к подающим стоякам ГВС только при условии установки перемычек и отсекающих приборы кранов;
• Разбор воды из циркуляционных стояков запрещен;
• Водопроводы ГВС должны снабжаться компенсаторами удлинения при нагреве. На стальных трубопроводах применяются, как правило, сильфонные компенсаторы, на полимерных — самокомпенсирующие изгибы (Г-, П-образные и кольцевые);

Устройства для компенсации термического удлинения металлических трубопроводов

• Применяющиеся арматура и трубы должны обеспечивать расчетный срок службы системы водоснабжения в 25 лет при температуре +75°С и 25 лет при +20°С;

Подсказка: этот пункт де-факто предлагает навсегда забыть про стальные водопроводы. ВСН 58-88 Р оценивает срок службы черной стальной трубы на ХВС в 15 лет, оцинкованной — в 30.

• Водоснабжение административных зданий, бытовых и хозяйственных помещений предприятий по полипропиленовым водопроводам запрещено;
• Противопожарные внутренние трубопроводы должны монтироваться исключительно металлическими трубами (за исключением чугунных);
• Водосчетчик на вводе в здание или в отдельное помещение должен комплектоваться установленным перед ним механическим фильтром.

Перед счетчиком установлен механический фильтр

Обслуживание

Техническая эксплуатация водоснабжения зданий подразумевает периодическое обслуживание систем и их отдельных узлов. Какое обслуживание необходимо современным системам водоснабжения?

1. Визуальный осмотр проложенных по подвалам, чердакам и техэтажам трубопроводов на предмет утечек;

Подсказка: 99% течей возникает на обслуживаемых соединениях (читай — на резьбовых и механических фитингах).

Большинство течей возникает на соединениях труб между собой и с арматурой

1. Очистка и промывка грязевиков и механических фильтров в водомерных узлах и тепловых пунктах;

Грязевик в элеваторном узле

1. Ежемесячное снятие показаний общедомовых приборов учета;
2. Поверка водосчетчиков;

Примечание: она осуществляется местным «Водоканалом». Организация, отвечающая за обслуживание, должна лишь демонтировать приборы, обеспечив на время их отсутствия бесперебойную подачу воды.

Стенд для поверки приборов учета расхода воды

1. Набивка сальников задвижек, пробковых и винтовых вентилей, насосов;
2. При необходимости — подтяжка сальниц шаровых кранов и регулирующих клапанов. Вместо графитового или масляного сальника они используют тефлоновые или фторопластовые уплотнительные кольца;

На фото — утечка по штоку шарового крана

1. В зданиях с открытым теплоснабжением — своевременное переключение горячего водоснабжения между нитками теплосети в зависимости от текущих параметров теплотрассы.

Температура теплоносителя на прямом и обратном трубопроводах в зависимости от текущей уличной температуры.

Системы канализации зданий

СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» регламентируют правила проектирования этих систем в жилых зданиях высотой до 25 этажей и в административных зданиях высотой до 40 м. Поэтому правила проектирования систем инженерного оборудования в зданиях высотой до 200–250 м, безусловно, требуют тщательного анализа и обсуждения.

Что касается систем канализации, то вопросы их надежности и безопасности возникали у специалистов нашей страны, по крайней мере, дважды: в 1950-х годах в начале массового строительства зданий высотой выше 16 этажей (при строительстве 22-этажных зданий) и в конце 1960-х при проектировании первого в СССР 25-этажного жилого дома (Москва, проспект Мира, д. 184).

Как известно, в 22-этажных домах (жилые дома на пл. Восстания, Котельнической наб., административные здания на пл. Восстания, Каланчевке, у Красных Ворот, МГУ) применены двухтрубные системы канализации, состоящие из двух стояков: один из них диаметром 150 мм принимает сточную жидкость (почему и носит название «сточный» или «мокрый»), назначением второго, который соединяется перемычками со сточным стояком, является подача воздуха в сточный стояк для предотвращения возникновения в нем разрежений, приводящих к срыву гидравлических затворов у приборов и оборудования, присоединенных к первому стояку. Второй стояк называется «сухим» или «вентиляционным» и имеет диаметр 100 мм.

Двухстояковые системы канализации аналогичны системам канализации высотных зданий США. В качестве примера назовем 69-этажное здание Рокфеллер центра в Нью-Йорке, в котором и сточный, и вентиляционный стояки имеют диаметр 12” (300 мм).

Как это ни парадоксально, но в вышеназванном 25- этажном жилом доме система канализации включает один стояк диаметром 100 мм, к которому поэтажные отводные трубопроводы присоединены под углом 90°.

Положительный опыт эксплуатации этой системы позволил внедрить ее в массовое строительство жилых и общественных зданий в нашей стране и подтвердил правильность предпосылок, положенных в основу полуэмтерической модели системы канализации зданий.

Схема истечения воды из поэтажного отвода в стояк
(разрез по оси стояка)
1 – воздух;
2 – вода

В соответствии с этой моделью, при истечении из поэтажного отвода в стояк жидкость перекрывает часть его сечения (рис. 1), образуя сжатое сечение стояка. При своем движении вниз жидкость увлекает из атмосферы воздух. При этом величина эжектирующей способности жидкости больше, чем величина фактического расхода воздуха, поступающего в стояк.

В результате, ниже сжатого сечения стояка возникает дефицит воздуха, или разрежение. (Например, при расходе жидкости 1 л/с в стояке диаметром 100 мм экспериментально измеренная величина эжектирующей способности равна 25 л/с воздуха, а фактически поступающее в стояк количество воздуха равно лишь 14 л/с, поэтому ниже сжатого сечения в стояке возникает дефицит воздуха, равный 11 л/с, и разрежение порядка 10–12 мм).

С увеличением расхода жидкости уменьшается площадь живого сечения воздуха в сжатом сечении стояка и, следовательно, уменьшается расход воздуха, фактически поступающего в стояк из атмосферы. При этом с увеличением расхода жидкости увеличивается величина ее эжектирующей способности и дефицит воздуха в стояке. Наконец, при какой-то величине расхода жидкости, который называется критическим, в стояке возникает критическое разрежение и происходит срыв затвора у одного из санитарно-технических приборов, присоединенных к сточному стояку. Через сорванный затвор в стояк поступает дополнительное количество воздуха, поэтому затворы у других приборов остаются в неприкосновенности /1/.

Специально выполненные исследования показывают, что срыв гидравлического затвора происходит при разрежении, примерно равном высоте этого затвора.

Величина же разрежения зависит от величины расхода жидкости, диаметров стояка и поэтажных отводов и угла входа жидкости в стояк /1/. Все эти параметры, включая минимальную высоту гидравлического затвора, присоединенного к расчетному стояку, следует учитывать при проектировании.

Что касается высоты и геометрии канализационного стояка, то влияние этих параметров на надежность системы канализации нуждается в специальном анализе.

Прежде всего, следует отметить, что большинство исследователей систем канализации не связывают пропускную способность стояка с его высотой, если речь идет о высотах, превышающих длину начального участка вертикального трубопровода. Например, проф. Н.И. Фальковский /2/ отмечает, что «…предельная скорость движения жидкости достигается при сравнительно коротком падении». Со ссылкой на данные Иллинойского университета, где проводились эксперименты со стояками высотой 12,6 м, он приводит зависимость, в соответствии с которой величина разрежения Р в стояке является функцией исключительно расхода жидкости:

где:

Q – расход жидкости по стояку;

K – коэффициент, зависящий от расположения трубопроводов и единиц измерения P и Q;

n – постоянная, зависящая от типа и диаметра вентиляции.

А. И. Карпинская /3/, выполнявшая экспериментальные исследования на стояках диаметром 100 и 125 мм, высотой 41 м, определила их пропускную способность равной 4,4 л/с и 6,98 л/с, соответственно; отметим, что мы получили те же результаты при исследовании пропускной способности стояков диаметром 100 мм, высотой 18,53 м и 60 м /1/.

В 1963 г. датский исследователь Э. Моркк /4/ на основании выполненных исследований высказал однозначное мнение о том, что при увеличении расхода жидкости ее скорость увеличивается и достигает своего конечного максимального значения через 15 м от точки входа в стояк. Поэтому, подчеркивает Э. Моркк, скорость движения жидкости в стояках высотой 50 или 80 м будет такой же, как в стояках высотой 15 м.

Немецкий исследователь Ф. Полльман отмечает, что вертикальный поток достигает своей максимальной скорости через один или два этапа падения /5/.

Зависимость расхода воздуха от расхода воды в стояке диаметром 45 мм различной высоты
1 – L=52,2 D_ст ;
2 – L=84,4 D_ст;
3 – L=90 D_ст
L=117,2 D_ст

Наши экспериментальные исследования /1/ показывают, что величина эжектирующей способности жидкости, движущейся в вертикальном трубопроводе, стабилизируется на его длине, равной 90 D_ст (D_ст – расчетный диаметр стояка) (рис. 2). На этом основании можно полагать, что эпюра скоростей и жидкости, и воздуха, движущегося за жидкостью в вертикальном трубопроводе, принимают свою окончательную форму через 90 D_ст течения. Следовательно, сколь ни велика была бы высота канализационного стояка, его пропускная способность равняется пропускной способности, сформированной в конце длины его начального участка (90 D_ст).

Обобщение результатов как собственных, так и исследований других авторов, позволило нам получить единую зависимость для расчета величины разрежений в канализационном стояке /1/:

∆р – величина разрежений в канализационном стояке, мм вод. ст.;

q s – расчетный расход сточной жидкости, м 3 /с;

a -угол присоединения поэтажного отвода к стояку, град;

D_cт – расчетный (внутренний) диаметр стояка, м;

d_отв – расчетный (внутренний) диаметр поэтажного отвода, м;

L_ст – рабочая высота канализационного стояка, т.е.

вертикальный участок стояка от точки присоединения наиболее высоко расположенных в здании приборов до нижнего cгиба стояка (участок стояка, по которому движется сточная жидкость), м.

Поскольку эпюра скоростей течения жидкости в вертикальном трубопроводе принимает свою окончательную форму через 90 D_ст (и, следовательно, величина эжектирующей способности жидкости становится максимальной и постоянной), при расчетах в случае L_ст ≥ 90 D_ст следует принимать L_ст = 90 D_ст.

Формула /2/ положена в основу регламентов по проектированию систем канализации зданий в СНиП II-Г.4- 70, СНиП II-30-76, СНиП 2.04.01-85, СНиП 2.04.01-85*, СП 40-102-2000 и СП 40-107-2003. На основании этих норм построены и успешно эксплуатируются тысячи систем канализации в зданиях различного назначения и этажности, в т.ч. такие как 40-этажное здание Министерства внешней торговли, 29-этажные здания Академии общественных наук, 30-этажные здания олимпийского гостиничного комплекса «Измайлово» в Москве и т.д.

По формуле /2/ рассчитана и ЦНИИЭП жилища в 2002 г. запроектирована система канализации жилого комплекса высотой 43 этажа, который в настоящее время построен и введен в эксплуатацию (Москва, Давыдковская ул.).

«ИНТЕХ» — инжиниринговая компания. На нашем ресурсе air-ventilation.ru Вы можете узнать необходимую информацию и получить коммерческое предложение.

Отзывы о компании ООО «ИНТЕХ»:

Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

© 2003-2021 ИНТЕХ — Вентиляция и кондиционирование. Контакты