ГРАФИКИ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ

Потребление воды на горячее водоснабжение неравномерно по часам суток и дням недели. На рис. 2.1 н 2.2 показаны изменения расходов воды по часам суток в рабочие и выходные дни для ЦТП, обслуживающего группу жилых зданий на 1300 квартир (4550 жителей), в табл. 2.2 среднечасовые за сутки расходы воды на водоразбор за тот же период.

На рис. 2.3 приведен обобщенный график изменения коэффициента часовой неравномерности водоразбора в том же ЦТП по усредненным значениям за выходные и рабочие дни (пунктиром показано превышение в отдельные часы наибольшей средней часовой неравномерности). На рис. 2.4 изображены те же графики, что и на рис. 2.3, но в сопоставлении с данными еще по трем ЦТП за период обработки около месяца по каждому ЦТП. Характерной особенностью графиков водопотребления является наличие общей закономерности изменения водоразбора по часам суток при резкой неравномерности в пределах суток. Наблюдается два максимума водоразбора: утреннике 7 до 10 ч, в 1,5 раза превышающий средний часовой расход воды, и вечерний с 18 до 22 ч, в 2 раза и более превышающий средний часовой водоразбор. В отдельные часы вечернего максимума водоразбор выше среднего в рабочие дни в 2,2—2,4 раза, в воскресные — в 2,6—2,8 раза. Днем в рабочие дни недели водоразбор находится на уровне среднего часового расхода воды. Возможны отдельные отступления от общих закономерностей водопотребления, связанные, например, с окончанием школьных каникул или с передачами по телевидению.

Результаты исследований режимов водоразбора по всем ЦТП представлены в табл. 2.3. Среднесуточный за месяц расход воды на одного жителя составляет 101, 103 и 109 л (105 л по СНиП И-34-76). Коэффициент часовой неравномерности также близок к нормативным значениям (табл. 2.4). Коэффициент суточной неравномерности водоразбора в рабочие дни 0,91, в выходные 1,22 по отношению к среднему за неделю.

В табл. 2.3, в отличие от табл. 2.2 и графиков (рис.2.1—2.3), представлены приведенные расходы воды для систем горячего водоснабжения. Они получены не непосредственно по измерениям расходов воды, потребляемой жителями, а по расходу теплоты. Для определения расходов воды применялась следующая методика.

Подсчитывали средние за час температуры и расход воды на водоразбор и циркуляцию.

Определяли расход теплоты на водоразбор, Вт, умножением расхода холодной воды, идущей на горячее водоснабжение, на перепад температур воды, выходящей из ЦТП th и холодной tc,

Следует различать расход теплоты на циркуляцию Qc и теплопотери трубопроводами системы горячего водоснабжения QK Последняя величина складывается из потерь теплоты подающими трубопроводами разводящих сетей Qpt, циркуляционными трубопроводами Qci и трубопроводами внутридомовой системы здания Qtzi

и может быть определена натурными испытаниями по измерениям расхода теплоты на циркуляцию в ночном режиме при отсутствии водоразбора. Естественно, что величина Q больше среднесуточного значения Qeir, поскольку вода, которая идет на водоразбор, охлаждаясь при транспортировке, компенсирует часть теплопотерь трубопроводами. Вычитая из суммарного расхода теплоты на горячее водоснабжение фактические теплопотери трубопроводами, устанавливали расход теплоты с водоразбором без потерь тепла при транспортировке:

Установлено, что при снижении температуры воды на выходе из водонагревателя увеличивается расход воды в системе, поскольку при открывании крана подмешивается меньше холодной воды, а расход теплоты не возрастает. Это увеличение происходит до определенного предела, пока температура воды в системе не станет равной требуемой. Расход теплоты при снижении температуры нагрева воды увеличивается только в системах без циркуляции или с неравномерной циркуляцией. Это увеличение вызвано сливом охлажденной воды до получения воды нужной температуры.

После рассмотрения графиков водопотребления и анализа вероятности действия водоразборных приборов систем горячего водоснабжения в соответствии со СНиП 2.04.1— 85 можно записать следующие выражения для определения расчетных часовых расходов горячей воды:

средний расход воды на горячее водоснабжение

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.