Классификация, основные элементы и схемы внутреннего водоснабжения зданий.
Внутренний водопровод предназначен для подачи воды под определенным напором и с необходимым расходом через систему трубопроводов и устройств к санитарно-техническим приборам, пожарным кранам и технологическому оборудованию здания или группы зданий и сооружений (имеющих общее водоизмерительное устройство) от сети наружного водопровода населенного пункта (предприятия) или из другого водоисточника.
Системы внутреннего водопровода предусматриваются во всех типах зданий, размещенных в канализованных районах. В неканализованных районах населённых пунктов эти системы предусматриваются в двухэтажных жилых домах, лечебно-оздоровительных и учебных учреждениях, предприятиях общественного питания, кинотеатрах, клубах, спортивных сооружениях, банях и прачечных.
Системы внутреннего водопровода включают:
вводы в здания – трубопроводы, ведущие от наружной водопроводной сети (из водоема или другого водоисточника) до водомерного узла, а при его отсутствии − до насосов-повысителей или до внутренней магистрали сети;
водомерные узлы – устройства для измерения количества и расхода воды;
насосные установки – один или несколько насосов-повысителей, создающих (повышающих) давление воды в водопроводной сети и обеспечивающих подачу её под необходимым напором и с определенным расходом к потребителю;
разводящую сеть, стояки, подводки – трубопроводы, соединяющие насосы-повысители с водопотребителями, подразделяются на магистральные и распределительные (в пределах этажа);
водопотребители – водоразборную арматуру, включая пожарные краны, спринклеры, дренчеры, санитарно-технические приборы и технологические установки;
смесительную, запорную и регулирующую арматуру.
В зависимости от местных условий и технологии производства в систему внутреннего водопровода включаются запасные и регулирующие емкости.
Внутренний водопровод состоит из следующих элементов (рис. 6.1):
ввода в здание – ответвления от наружной сети до внутренней магистральной сети (обычно до водомера), предназначенного для подачи воды от наружной сети в здание;
водомерного узла – водомера с арматурой для учета количества потребляемой воды;
магистральных трубопроводов, служащих для подачи воды к распределительным трубопроводам (стоякам);
распределительных трубопроводов, служащих для распределения воды по этажам здания к водоразборным точкам;
водоразборной арматуры и пожарных кранов.
Кроме указанных выше основных элементов внутренний водопровод, в случае недостаточного напора в наружной сети, может быть оборудован водонапорными баками, насосными и пневматическими установками. Сеть трубопроводов внутреннего водопровода оборудуется запорно-регулирующей арматурой.
Рис. 6.1. Элементы внутреннего водопровода: 1 – магистральный трубопровод; 2 – водомерный узел; 3 – ввод; 4 – распределительный пожарный трубопровод (стояк); 5 – пожарный кран; 6 – водозаборные краны и другие приборы; 7 – распределительный хозяйственно-питьевой трубопровод (стояк)
С учётом санитарно-гигиенических¸ технико-экономических и противопожарных требований, особенностей систем наружного водоснабжения, назначения площади и высоты в зданиях и сооружениях проектируются следующие системы внутренних водопроводов:
· объединенные хозяйственно-противопожарные, производственно-противо-пожарные (противопожарный водопровод объединен с хозяйственно-питьевым или (и) с производственным водопроводом.
Самостоятельный внутренний противопожарный водопровод устраивают в многоэтажных зданиях высотой более 50 м, в театрах, в зданиях с взрыво-пожароопасными производствами и на ряде других ответственных объектов. Указанный водопровод имеет ряд недостатков. Из-за отсутствия постоянного водозабора вода в нем застаивается, в результате стальные и чугунные трубопроводы и оборудование подвергаются коррозии. Часто за сетями, насосами и арматурой не ведется постоянное наблюдение, в то время как в объединенных сетях любую неисправность (аварию), как правило, немедленно устраняют.
В самостоятельный противопожарный водопровод вода может подаваться непосредственно из рек, водоемов, других естественных и искусственных водоемов, наружного производственного водопровода. Вода питьевого качества в данном случае не требуется.
Объединенные сети более выгодны с санитарно-гигиенических и экономических точек зрения, они удобны в эксплуатации и более надежны.
Наиболее часто в зданиях устраивают объединенный хозяйственно-противопожарный водопровод, реже – производственно-противопожар-ный. Это объясняется тем, что производственная сеть менее разветвленная, чем хозяйственно-питьевая. Санитарные приборы и другие потребители группируются, как правило, во вспомогательных помещениях промышленных предприятий. Кроме того, вода на производственные нужды подается в определенном режиме (в части расходов и напоров воды), предусмотренном технологическим регламентом, нарушение которого недопустимо. Вода на производственные нужды к технологическим аппаратам часто подается непосредственно от наружной сети.
Для варианта, когда внутренние водопроводы нескольких зданий запитываются от одной насосной, наружные трубопроводы, объединяющие внутренние водопроводные сети, проектируются в соответствии с требованиями действующих норм.
Для обеспечения надежной работы водопровода в точке присоединения ввода к наружной сети (рис. 6.1) необходимо поддерживать напор, равный Нтр = k(hc + hвв) + hвод + Нсв + 
z ,где hc – потери напора в сети внутреннего водопровода; hвв– потери напора на вводе; hвод – потери напора на водомере; Нсв – свободный напор в диктующей точке водопроводной сети; z – разность отметок наиболее высоко расположенного водозаборного устройства (пожарного крана) и ввода; k – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления (k = 1,1 – в сетях противопожарных водопроводов; k = 1,15 – в сетях производственно-противопожарных водопроводов; k = 1,2 – в сетях хозяйственно-противопожарных водопроводов).
Если для данной схемы водопровода требуемый напор Нтр есть величина постоянная, то действительный напор в наружной сети в течение суток меняется (рис. 6.2) и может быть как больше, так и меньше требуемого напора.
Минимальный напор в наружной сети у ввода в здание называется гарантированным Нг. Величина гарантированного напора Нгзадается водопроводной службой города или объекта. Соотношение величин гарантированного Нг и требуемого Нтр напоров определяет выбор системы внутреннего водопровода.
Возможны следующие системы внутреннего водопровода по способу создания напора в них: без повысительных установок; с повысительными насосами; с водонапорным баком и насосами; с пневматической установкой; с запасным резервуаром.
Конструктивные решения, обеспечивающие надежную работу внутренних водопроводов: устройство вводов, трассировка водопроводной сети, размещение задвижек и внутренних пожарных кранов, автоматическое управление насосно–повысительными установками. Совместная работа внутренних и наружных водопроводов.
Внутренний водопровод, действующий без повысите-льных установок под напором наружного водопровода (рис. 6.2), устраивают в том случае, когда напор в наружном водопроводе всегда достаточен для подачи необходимого количества воды к наиболее удаленным и высоко расположенным хозяйственным кранам 1 в обычное время работы водопровода и для создания расчетных пожарных струй из наиболее удаленных и высоко расположенных пожарных кранов 2 при работе водопровода во время пожара, то есть Нтр.хоз. Нтр.пож.
Эта схема является наиболее простой и распространенной. Ввод в этих случаях оборудуется водомером 3, задвижками 4 для отключения водопроводной сети при ремонте водомера и сливным краном 5 для подсоединения контрольного водомера.
Рис. 6.2. Схема водопровода без повысительных установок
Водопровод с пожарным насосом-повысителем (рис. 6.3) устраивается в тех случаях, когда гарантированный напор в наружной сети меньше, чем напор, необходимый для работы пожарных кранов, но больше напора, необходимого для нормальной работы хозяйственных приборов, то есть Нтр.хоз Нг
Элементы внутреннего водопровода
В зависимости от назначения системы водоснабжения делятся на следующие виды:
• хозяйственно-питьевая – для подачи воды, удовлетворяющей требованиям ГОСТ Р51232–98, для использования в жилых, общественных и производственных помещениях (для приготовления пищи, умывания, купания, хозяйственных нужд);
• производственная система – для подачи воды на технические нужды;
• противопожарная система – для тушения пожаров.
В зависимости от потребностей того или иного объекта системы внутреннего водоснабжения могут быть объединенными или раздельными. Однако соединение в одном водопроводе воды хозяйственно-питьевой с водой не питьевого качества недопустимо.
По конструкции различают следующие системы внутреннего водопровода для производственных зданий: с прямоточным водоснабжением; с оборотным водоснабжением; с повторным использованием воды. На выбор конструктивного решения влияют: назначение, техническая целесообразность, требование экономичности, противопожарные, санитарно-гигиенические требования. При этом надо стремиться к уменьшению строительных и эксплуатационных расходов.
Внутренний водопровод зданий включает в себя следующие устройства (рис. 9.1):
•водопроводный ввод – участок трубы на наружной сети от ближайшего смотрового колодца до здания. Прокладывается из тех же труб, что и наружные сети, с минимальным уклоном 0,005от здания. Минимальная глубина заложения больше глубины промерзания на 0,5 м;
• водомерный узел с обводной линией или без нее. Состоит из задвижки, фильтра, водомера, спускового тройника, опломбированной задвижки. Водомерный узел с обводной линией устраивается в случае бесперебойной подачи воды, т. е. когда противопожарный водопровод соединен с хозяйственно-питьевым;
• стояки – вертикальные трубы;
• подводки к приборам;
• водоразборная арматура – смесители, водоразборные краны. Основная водоразборная арматура устанавливается в кухнях, санузлах и ванных комнатах, которые предпочтительно устанавливать компактно, линейно. Аксонометрическая схема размещения и расстановки элементов внутреннего водопровода выполняется на основании строительных планов этажей и разрезов в масштабе. На ней условно показываются все элементы сети и водоразборные приборы, вертикальные отметки. По ней можно рассчитать число всех элементов, длину труб, число подводок.
На вводе в здание требуемый напор должен обеспечить подачу нормативного расхода воды к самому высокому (диктующему) водоразборному устройству. Минимальный напор воды в месте присоединения ввода называется гарантийным. В случае недостатка напора в наружной сети для здания устанавливаются повысительные насосные установки, водонапорные баки, пневматические установки.
Схемы сетей внутренних водопроводов в зависимости от режима водопотребления, требований и назначения объекта бывают тупиковыми, кольцевыми, комбинированными, зонными.
Тупиковые сети используют там, где допускается перебой в водоснабжении в случае аварии. Кольцевые сети применяют, когда требуется надежная бесперебойная подача воды. Комбинированные сети устраивают в многофункциональных зданиях сложной конфигурации. Зонные (многозонные) сети представляют собой несколько раздельных сетей в одном здании. Их используют для надежного водоснабжения сложных, например высотных, зданий.
Магистральные трубопроводы в здании должны быть расположены по кратчайшим расстояниям в зависимости от технико-экономической целесообразности, режимов подачи и потребления воды, надежности снабжения, рационального размещения. В сетях с нижней разводкой горизонтальные магистрали трубопроводов располагаются в нижней части зданий (в подвале или техподполье). В сетях с верхней разводкой горизонтальные магистрали размещаются в чердачном помещении. В планировке помещений этажей сантехнические узлы и водоразборную арматуру располагают по единой вертикали друг под другом.
Для внутренней водопроводной сети используются стальные водопроводные трубы диаметром от 10 до 150 мм на резьбовых, фланцевых, сварных, клеевых соединениях и пластмассовые на сварке. Для вводов применяют чугунные раструбные трубы.
Водопроводную арматуру изготавливают из латуни, стали, бронзы, чугуна, пластмасс (краны, клапаны, сетки, вентили, смесители и т.д.). Запорная арматура включает в себя задвижки, запорные вентили, автоматически закрывающиеся клапаны. Ее устанавливают у стояков хозяйственно-питьевой сети, на ответвлениях, на кольцевой магистральной сети, у основания пожарных стояков, при вводе в каждую квартиру, на подводках к санитарным приборам, к водонагревательным приборам и т.д.
Регулировочная арматура предназначена для регулирования расхода и для поддержания, понижения напора (регуляторы давления, регулировочные вентили). Предохранительная арматура (клапаны) позволяет поддерживать величину напора не более определенного значения, что сохраняет оборудование в случае непредвиденного повышения давления в трубопроводе. Обратные клапаны обеспечивают движение воды только в одном направлении.
Трубопроводы внутри здания крепят к строительным конструкциям на подвесках или кронштейнах. При прокладке в не отапливаемых подвалах или чердаках трубы утепляют.
Вертикальные трубы, стояки, разводящие трубопроводы и подводки к водоразборным устройствам прокладывают, скрыто или открыто в зависимости от назначения и степени благоустройства зданий. Открытый способ прокладки предполагает расположение труб вдоль стен и в шахтах индустриальных сантехкабин. Скрытая прокладка обязывает проводить трубы в каналах, бороздах, блоках и панелях стен. Эти особенности прокладки коммуникаций должны быть предусмотрены в строительной части проекта здания. Скрытая прокладка предполагает устройство в панелях смотровых люков и отверстий в местах размещения вентилей и других устройств регулирования сети. Трубопроводы и приборы крепятся к стенам с помощью крюков, скоб, кронштейнов, дюбелей и т.д.
Повысительные насосные установки применяют для повышения напора воды в случае, когда гарантированный напор ниже требуемого. Для этого используют центробежные насосы. При необходимости бесперебойной работы сети устанавливают также резервные насосные агрегаты. Насосы размещают в отдельном отапливаемом помещении высотой не менее 2,2 м, расположенном под нежилыми помещениями, на специальном фундаменте со звукоизоляцией. Насосы должны быть подключены к двум независимым источникам энергии.
Регулирующие водонапорные резервуары (баки) создают запас воды на случай недостаточного напора. Для технологических нужд и пожаротушения запас воды в резервуаре целевой, неприкосновенный. Объем резервуара складывается из регулирующего и запасного объемов.
Водонапорные баки могут быть в плане круглыми и прямоугольными из листовой стали с крышками. Они создают большие нагрузки на перекрытия, требуют специального ухода, удорожают строительство.
Определение расчетного расхода воды во внутреннем водопроводе. Сети внутренних водопроводов рассчитывают по максимальному секундному расходу воды в здании. Подача нормативного расхода воды к самому высокому и удаленному диктующему водоразборному устройству должна быть обеспечена с максимальным свободным напором.
Максимальный секундный расход воды, л/с, в здании определяется по формуле
где а – коэффициент, зависящий от общего числа приборов и вероятности их действия; q0 – секундный расход воды одним прибором (в общем случае для подачи холодной воды q0 принимают равным 0,2 л/с).
Вероятность действия водоразборных устройств
где q – норма расхода воды потребителем в час наибольшего водопотребления, л; U– число жителей в здании, которое определяют по региональному показателю санитарной нормы площади на одного человека, по числу квартир в здании и жилой площади квартиры; N – фактическое число жителей в здании.
В зданиях с одинаковыми потребителями на расчетных участках принимают единую вероятность действия для всех водоразборных устройств.
Гидравлический расчет внутреннего водопровода. С помощью гидравлического расчета внутреннего водопровода определяют экономически выгодные диаметры труб для пропуска расчетных расходов воды и потерь напора от диктующего водоразборного устройства в здании до места присоединения ввода. На расчетной аксонометрической схеме внутренней водопроводной сети выбирают самый удаленный от ввода (расчетный) стояк и направление от диктующего устройства до места присоединения ввода к наружному водопроводу. Аксонометрическую схему разбивают на участки, в пределах которых не изменяется расход. На них устанавливают количество водоразборных устройств N. По расчетам определяют число жителей Us здании и вероятность действия водоразборных устройств Р. Для каждого участка находят произведение величин PN, коэффициент а, секундный расход q, л/с, и его длину. По таблицам СНиП 2.04.01-85 выбирают диаметр каждого расчетного участка при экономичных скоростях движения v- (0,9. 1,2) м/с и максимальной скорости 3 м/с. По диаметрам определяют потери на единицу длины. Для каждого расчетного участка вычисляют потери напора, м:
где / – удельные потери напора на трение (принимаются в зависимости от диаметра трубопровода, материала и расчетного расхода воды); L – длина расчетного участка сети, м; / – коэффициент, учитывающий потери напора в зависимости от длины участка; К – коэффициент, учитывающий потери на местные сопротивления в соединениях труб и арматуре.
Напор для подачи воды (требуемый напор) в наиболее удаленную и высокорасположенную точку определяют как сумму, м:
где Ягеом – геометрическая высота подъема воды; Япот – сумма потерь напора в трубопроводе; Яу – свободный напор на излив.
Потери напора для всего здания определяют как сумму потерь напора от диктующего водоразборного устройства до ввода. Потери на вводе определяют как потери на участке от водомерного узла до места присоединения ввода к наружному водопроводу.
Геометрическая высота подачи воды в здание равна расстоянию по вертикали от уровня земли над местом присоединения ввода к наружному водопроводу до уровня изливного отверстия диктующего водоразборного устройства. Ориентировочно требуемый напор, м, определяют по формуле
где 10 – свободный напор для одноэтажной застройки; п – число этажей в доме.
