Содержание
Гидравлический расчет водопровода: простые методы
Для чего выполняется гидравлический расчет водопроводной сети? Какие именно параметры нуждаются в расчете? Существуют ли какие-то простые схемы расчетов, доступные для новичка? Сразу оговорим: этот материал ориентирован прежде всего на владельцев небольших частных домов; соответственно, такие параметры, как вероятность одновременного использования всех сантехнических приборов в здании, нам определять не нужно.
Как и любая инженерная система, водопровод нуждается в расчете.
Что рассчитывается
Гидравлический расчет внутреннего водопровода сводится к определению следующих параметров:
- Расчетного расхода воды на отдельных участках водопровода.
- Скорости потока воды в трубах.
Подсказка: для внутренних водопроводов нормой считаются скорости от 0,7 до 1,5 м/с. Для пожарного водопровода допустима скорость до 3 м/с.
- Оптимального диаметра водопровода, обеспечивающего приемлемое падение напора. Как вариант — может определяться потеря напора при известном диаметре каждого участка. Если с учетом потерь напор на сантехнических приборах будет меньше нормированного, локальная сеть водоснабжения нуждается в установке подкачки.
Несложный опыт наглядно демонстрирует падение напора в водопроводе.
Расход воды
Нормативы расхода воды отдельными сантехническими приборами можно обнаружить в одном из приложений к СНиП 2.04.01-85, регламентирующему сооружение внутренних водопроводов и канализационных сетей. Приведем часть соответствующей таблицы.
| Прибор | Расход ХВС, л/с | Общий расход (ХВС и ГВС), л/с |
| Умывальник (водоразборный кран) | 0,10 | 0,10 |
| Умывальник (смеситель) | 0,08 | 0,12 |
| Мойка (смеситель) | 0,08 | 0,12 |
| Ванна (смеситель) | 0,17 | 0,25 |
| Душевая кабинка (смеситель) | 0,08 | 0,12 |
| Унитаз со сливным бачком | 0,10 | 0,10 |
| Унитаз с краном прямой подачи воды | 1,4 | 1,4 |
| Кран для полива | 0,3 | 0,3 |
В случае предполагаемого одновременного использования нескольких сантехнических приборов расход суммируется. Так, если одновременно с использованием туалета на первом этаже предполагается работа душевой кабинки на втором — будет вполне логичным сложить расход воды через оба сантехнических прибора: 0,10+0,12=0,22 л/с.
При последовательном подключении приборов расход воды суммируется.
Особый случай
Для пожарных водопроводов действует норма расхода в 2,5 л/сна одну струю. При этом расчетное количество струй на один пожарный гидрант при пожаротушении вполне предсказуемо определяется типом здания и его площадью.
На фото — пожарный гидрант.
| Параметры здания | Количество струй при тушении пожара |
| Жилое здание в 12 — 16 этажей | 1 |
| То же, при длине коридора более 10 метров | 2 |
| Жилое здание в 16 — 25 этажей | 2 |
| То же, при длине коридора более 10 метров | 3 |
| Здания управления (6 — 10 этажей) | 1 |
| То же, при объеме более 25 тыс. м3 | 2 |
| Здания управления (10 и более этажей, объем до 25000 м3) | 2 |
| То же, объем больше 25 тыс. м3 | 3 |
| Общественные здания (до 10 этажей, объем 5 — 25 тыс. м3) | 1 |
| То же, объем больше 25 тыс. м3 | 2 |
| Общественные здания (более 10 этажей, объем до 25 тыс. м3) | 2 |
| То же, объем больше 25 тыс. м3 | 3 |
| Администрации предприятий (объем 5 — 25 тыс. м3) | 1 |
| То же, объем более 25000 м3 | 2 |
Предположим, что наша задача — гидравлический расчет тупиковой водопроводной сети с известным пиковым расходом через нее. Нам нужно определить диаметр, который обеспечит приемлемую скорость движения потока через трубопровод (напомним, 0,7-1,5 м/с).
Большая скорость потока вызывает появление гидравлических шумов.
Формулы
Расход воды, скорость ее потока и размер трубопровода увязываются друг с другом следующей последовательностью формул:
S = π r 2, где:
- S — площадь сечения трубы в квадратных метрах;
- π — число «пи», принимаемой равным 3,1415;
- r — радиус внутреннего сечения в метрах.
Полезно: для стальных и чугунных труб радиус обычно принимается равным половине их ДУ (условного прохода).
У большинства пластиковых труб внутренний диаметр на шаг меньше номинального наружного: так, у полипропиленовой трубы наружным диаметром 40 мм внутренний приблизительно равен 32 мм.
Условный проход примерно соответствует внутреннему диаметру стальной трубы.
Q = VS, где:
- Q — расход воды (м3);
- V — скорость водяного потока (м/с) ;
- S — площадь сечения в квадратных метрах.
Пример
Давайте выполним гидравлический расчет пожарного водопровода для одной струи с расходом 2,5 л/с.
Как мы уже выяснили, в этом случае скорость водяного потока ограничена м/с.
- Пересчитываем расход в единицы СИ: 2,5 л/с = 0,0025 м3/с.
- Вычисляем по второй формуле минимальную площадь сечения. При скорости в 3 м/с она равна 0,0025/3=0,00083 м3.
- Рассчитываем радиус внутреннего сечения трубы: r2 = 0,00083/3,1415 = 0,000264; r = 0,016 м.
- Внутренний диаметр трубопровода, таким образом, должен быть равен как минимум 0,016 х 2 = 0,032 м, или 32 миллиметра. Это соответствует параметрам стальной трубы ДУ32.
Обратите внимание: при получении промежуточных значений между стандартными размерами труб округление выполняется в большую сторону.
Цена труб с диаметром, отличающимся на шаг, различается не слишком сильно; между тем уменьшение диаметра на 20% влечет за собой почти полуторакратное падение пропускной способности водопровода.
Пропускная способность первой и третьей труб различается вчетверо.
Простой расчет диаметра
Для быстрого расчета может использоваться следующая таблица, непосредственно увязывающая расход через трубопровод с его размером.
| Расход, л/с | Минимальный ДУ трубопровода, мм |
| 0,2 | 10 |
| 0,6 | 15 |
| 1,2 | 20 |
| 2,4 | 25 |
| 4 | 32 |
| 6 | 40 |
| 10 | 50 |
Примеры
Давайте приведем пример гидравлического расчета водопровода, выполненного своими руками.
Предположим, что нам нужно вычислить потерю напора в домашнем пластиковом водопроводе диаметром 15 мм при его длине в 28 метров и максимально допустимой скорости потока воды, равной 1,5 м/с.
Трубы этого размера чаще всего используются для разводки воды в пределах квартиры или небольшого коттеджа.
- Гидравлический уклон для длины в 1000 метров будет равным 319,8. Поскольку в формуле расчета падения напора используется i, а не 1000i, это значение следует разделить на 1000: 319,8 / 1000 = 0,3198.
- Коэффициент К для хозяйственно-питьевого водопровода будет равным 0,3.
- Формула в целом приобретет вид H = 0,3198 х 28 х (1 + 0,3) = 11,64 метра.
Таким образом, избыточное давление в 0,5 атмосферы на концевом сантехническом приборе мы будем иметь при давлении в магистральном водопроводе в 0,5+1,164=1,6 кгс/см2. Условие вполне выполнимо: давление в магистрали обычно не ниже 2,5 — 3 атмосфер.
К слову: испытания водопровода при сдаче в эксплуатацию проводятся давлением, как минимум равным рабочему с коэффициентом 1,3.
Акт гидравлических испытаний водопровода должен включать отметки как об их продолжительности, так и об испытательном давлении.
Образец акта гидравлических испытаний.
А теперь давайте выполним обратный расчет: определим минимальный диаметр пластикового трубопровода, обеспечивающего приемлемое давление на концевом смесителе для следующих условий:
- Давление в трассе составляет 2,5 атмосферы.
- Протяженность водопровода до концевого смесителя равна 144 метрам.
- Переходы диаметра отсутствуют: весь внутренний водопровод будет монтироваться одним размером.
- Пиковый расход воды составляет 0,2 литра в секунду.
Итак, приступим.
- Допустимая потеря давления составляет 2,5-0,5=2 атмосферы, что соответствует напору в 20 метров.
- Коэффициент К и в этом случае равен 0,3.
- Формула, таким образом, будет иметь вид 20=iх144х(1+0,3). Несложный расчет даст значение i в 0,106. 1000i, соответственно, будет равным 106.
- Следующий этап — поиск в таблице Шевелева диаметра, соответствующего 1000i = 106 при искомом расходе. Ближайшее значение — 108,1 — соответствует диаметру полимерной трубы в 20 мм.
Зависимость между внутренним и наружным диаметром полипропиленового трубопровода.
Заключение
Надеемся, что не переутомили уважаемого читателя избытком цифр и формул. Как уже упоминалось, нами приведены предельно простые схемы расчетов; профессионалы вынуждены использовать куда более сложные решения. Как обычно, дополнительная тематическая информация найдется в видео в этой статье. Успехов!
Источник: https://gidroguru.com/vodosnabzhenie/2249-gidravlicheskij-raschet-vodoprovoda
Системы внутреннего водоснабжения: монтаж, расчет, противопожарность
Системы внутреннего водоснабжения получают воду из общегородской водопроводной сети водопровода и подают ее непосредственно в каждую квартиру, цех, офис. Качество обеспечения водой потребителей зависит от грамотного проектирования и монтажа внутренних систем водоснабжения.
Виды внутренних водопроводов
внутренний водопровод жилого здания
В соответствии с методом использования воды, системы внутреннего водоснабжения бывают:
- противопожарными;
- бытовыми;
- поливочными;
- производственными.
Бытовые системы поставляют воду для стирки, умывания, приготовления пищи. Поэтому вода должна удовлетворять требованиям государственных стандартов.
Противопожарная внутренняя система водоснабжения используется для пожаротушения, остановки распространения огня внутри здания.
Производственная внутренняя система водоснабжения обеспечивает водой заводские и фабричные цеха.
Поливочный внутренний водопровод служит для полива клумб, мытья тротуаров возле дома, уборки коридоров и холлов.
Чтобы снизить затраты на оборудование систем внутреннего водоснабжения, различные виды объединяют: поливочные с бытовыми, поливочные с производственными.
Система внутреннего водоснабжения подбирается с учетом назначения и архитектуры строения. Так, на объектах повышенной этажности обустраивают один водопровод, выполняющий все функции.
Составляющие систем внутреннего водоснабжения
водоснабжение общественных и жилых зданий
Внутренняя водопроводная сеть оборудуется из следующих компонентов:
- ввода;
- прибор учета;
- насоса (не всегда требуется);
- запорная арматура;
- водопроводные трубы;
- водоразборные краны.
Ввод – это труба, расположенная между внешними водораспределительными сетями и прибором учета.
Узелучета может располагаться в обслуживаемом строении или специально оборудованном помещении.
Насос нужен, когда напора во внешнем водопроводе не достаточно для доставки воды на верхние этажи.
Сеть водопроводов раздает ресурс конечным потребителям. Водоразборная арматура внутренней сети – это краны и смесители, через которые потребитель получает ресурс.
Трубопроводная арматура внутренней системы водоснабжения контролирует движение ресурса.
Схемы внутреннего водопровода
схема регулирующей емкости для внутреннего водопровода
Схема сети внутреннего водоснабжения делятся на следующие категории:
- Простая. Состоит из ввода, водомера и водопровода. Используется, когда напор во внешних сетях выше, чем необходимо для обеспечения верхнего, наиболее удаленного потребителя данного строения;
- С регулирующей емкостью. Используется если ежедневно на небольшой отрезок времени напор в трубах недостаточен;
- С насосом. Используется, когда напор во внешней сети постоянно мал.
Расчет внутренней водопроводной системы
Расчет внутреннего водоснабжения следует проводить по следующему алгоритму:
- Создание аксонометрической схемы.
- Определение направления жидкости с места подключения к наружному водопроводу до диктующего прибора.
- Разделение сети на участки для расчета.
- Определение расходов ресурса для каждого участка.
- Определение суммарных потерь давления с учетом локальных сопротивлений участков.
- Выбор счетчика воды и подсчет потерь давления в нем.
- Расчет потерь давления на входе.
- Подсчет высоты подъема водяного столба.
- Вычисление напора в месте врезки в наружный водопровод и сверка его с показателем гарантированного давления.
- Расчет насоса для внутреннего водоснабжения.
- Выбор диктующего сантехнического прибора – наиболее удаленного по высоте и длине от ввода.
Расчет уровня закладки ввода водопровода зависит от глубины промерзания почвы:
h=Hpr + 0,5
здесь Hpr – уровень промерзания почвы, в метрах.
Расчет падения давления в водомере рассчитывают так:
hv=s * Q2
здесь s – табличная величина сопротивление счетчика, Q2– расход воды за секунду в квадрате.
Расчет напора внутреннего водоснабжения, обеспечиваемого насосом:
Hp=Hgeo + Hr + Hs + Hg
здесь: Hgeo – высота от насоса до диктующего сантехнического оборудования, Hr – потери давления на рассматриваемом отрезке водопровода, Hs – свободный напор сантехнического оборудования, табличная величина, Hg – минимальное гарантированное давление во внешней магистрали.
Монтаж внутреннего водоснабжения
водопроводная сеть квартиры
Регламентированный порядок монтажа систем внутреннего водоснабжения:
- До штукатурки проводится разметка и монтаж крепежей для магистралей.
- Установка устройств учета ресурса.
- Монтаж магистралей с выходами для сантехнического оборудования.
- Проверка трубопроводов на прочность и герметичность (пневматическое или гидравлическое).
- Монтаж водоразборной арматуры в систему внутреннего водоснабжения.
- Монтаж пожарных гидрантов.
- Очистка и дезинфекция труб (при необходимости).
- Проверка работы и запуск сети внутреннего водоснабжения.
Монтаж труб
Внутреннее противопожарное водоснабжение оборудуют из металлических неоцинкованных, производственное – из пластиковых, стальных, керамических труб.
Если в здании оборудуется несколько вводов, они подключаются к разным точкам наружного водопровода. Если используется общий насос, вводы объединяются. Необходимо монтировать обратные клапаны на вводах, когда используются водонапорные емкости либо цепь вводов объединяется единым трубопроводом внутри строения.
От ввода бытового водопровода до выхода канализации должно быть расстояние 1,5 – 3 метра в зависимости от диаметра водопроводной трубы. Вводы внутренних водопроводов различного назначения можно оборудовать вместе.
В точке подключения ввода внутренней сети водоснабжения к внешнему водопроводу устанавливают колодец, где размещается запорная арматура. Повороты магистрали укрепляются упорами.
Монтаж противопожарных сетей
Вертикальные магистрали внутреннего противопожарного водоснабжения в домах высотностью более 17 этажей делают сдвоенными, снизу и сверху соединенными перемычками. Внутренние сети водоснабжения оборудуются 2-мя выходами на улицу, к ним подключаются пожарные шланги.
Краны, заглушки и другая арматура внутренних системы водоснабжения устанавливается в сухих, отапливаемых местах.
В ходе монтажа внутренних систем водоснабжения пожарные краны размещают в общедоступных местах: лестничных площадках, вестибюлях на высоте 1,35 м. Двойные гидранты размещают друг над другом, не ниже одного метра от пола.
о том, как проверяют противопожарный водопровод:
Источник: https://StrojDvor.ru/vodosnabzhenie/raschet-i-montazh-protivopozharnyx-promyshlennyx-xozyajstvenno-pitevyx-sistem-vnutrennego-vodosnabzheniya/
Требования и обслуживание противопожарного водопровода
Внутренний противопожарный водопровод (ВПВ) — трубопровод, выполняющий подачу воды к пожарным кранам внутри зданий и сооружений. Конструктивные особенности, сфера применения и требования к ВПВ приведены в нормативном документе СНиП №2.04.01 «Водопровод и канализация зданий».
Внутренний противопожарный водопровод
В данной статье рассмотрено обслуживание и испытание пожарного водопровода. Вы узнаете, какие акты необходимо составлять при проверке работоспособности трубопровода и по какой методике выполняются испытания ВПВ.
Сфера назначения ВПВ
Внутренний противопожарный водопровод, согласно положениям СНиП и нормам пожарной безопасности, должен обустраиваться в следующих типах объектов:
- жилые многоэтажные дома высотой свыше 12 этажей;
- здания управления в шесть и больше этажей;
- общежития любой этажности;
- объекты общественного скопления — клубы, кинотеатры, актовые залы, театры;
- производственные постройки и склады;
- промышленные предприятия и административные сооружения.
Монтаж внутреннего трубопровода пожарной безопасности не предусматривается в зданиях:
- школах, за исключением школ-интернатов, предназначенных для постоянного проживания учащихся;
- в сезонно работающих кинотеатрах;
- в производственных сооружениях 1 и 3 категории огнестойкости и цехах, где использование воды может стать причиной взрыва либо пожара;
- в производственных и складских зданиях, проект которых предусматривает тушение пожара из накопительных резервуаров либо водоемов;
- в складах под сельхоз продукцию и минеральные удобрения.
Конструктивные особенности пожарного водопровода
Внутренний противопожарный водопровод может выполняться как специальная либо многофункциональная система. Специальный ВПВ предназначен исключительно для пожаротушения, монтаж таких конструкций выполняется из стали (применение полимерных материалов не допускается), это основной тип ВПВ в многоэтажных сооружениях.
Проект многофункционального ВПВ позволяет объединять систему с трубопроводами хозяйственного назначения, производственными трубопроводами и трубами водоснабжения автоматических устройств пожаротушения.
В таком случае для монтажа труб, подводящих воду к пожарным кранам, используются металлические изделия, а для установки смежных с ними хозяйственных трубопроводов — изделия из полипропилена, ПНД либо РЕХ трубы, уложенные внутри огнезащитных коробов.
Стояки внутреннего противопожарного водопровода
Схема трубопровода пожарной безопасности может быть тупиковой либо кольцевой. Тупиковая схема ВПВ допускается к применению если проект здания предусматривает менее 12-ти пожарных кранов. При монтаже ВПВ по кольцевой схеме используются дополнительная запорная арматура, посредством которой по мере необходимости из системы исключаются неисправные участки и перекрывается подача воды на стояки хозяйственных трубопроводов.
Помимо трубопровода и пожарных кранов, при монтаже ВПВ используются следующие конструктивные элементы:
- насосные установки;
- запорная и регулирующая арматура с предохранительными клапанами;
- устройства для контроля системы — манометры, уровнемеры;
- ручные извещатели пожарной безопасности, посредством которых приводятся в действие насосы, перекачивающие по трубопроводу жидкость (извещатели устанавливаются в противопожарных шкафах).
Внутренний противопожарный водопровод должен иметь давление, обеспечивающее требуемую водоотдачу (напор поступающей воды) для нормальной работы пожарных кранов. Если расчет показывает, что напор не соответствует проекту, трубопровод комплектуется пожарными насосами, увеличивающими давление воды в системе. Насосы устанавливаются в отдельной комнате внутри здания — насосной станции.
Технические требования к ВПВ
Краны трубопровода пожарной безопасности размещаются на разветвлениях стояка ВПВ, которые выводятся в легкодоступные места — вестибюли, лестничные пролеты, коридоры и входы в здание. Краны устанавливаются в пожарных шкафчиках на высоте 135 см от пола, к каждому крану подводится пожарный рукав диаметр которого соответствует диаметру отверстия подачи крана, длина рукава варьируется в пределах 10-20 м.
Если проект предусматривает монтаж стояка ВПВ объединенного с магистралью водоснабжения здания, он может выполняться из полипропилена либо из оцинкованных труб.
Проект ВПВ составляется с учетом требований СНиП и норм пожарной безопасности по количеству стволов (кранов) на каждый этаж помещения. Количество кранов зависит объема, длины коридоров и этажности здания:
- жилые дома высотой 12-16 этажей — 1 шт, если длина коридоров превышает 10 м — 2 шт;
- жилые дома высотой 16-25 этажей — 2 шт, если длина коридоров больше 10 м — 3 шт.
Минимально допустимая водоотдача на один пожарный ствол составляет 2.5 л/сек. Если диаметр ствола и пожарного рукава составляет 38 мм, норма уменьшается до 1.5 л/сек.
Щиток и пожарный шланг ВПВ
Чтобы определить давление, способное обеспечить требуемую водоотдачу, производится гидравлический расчет трубопровода. Расчет выполняется по наиболее удаленному пожарному стволу с использованием формулы: Н = Нвг + Нп + Нпп + Нпк, в которой:
- Нвг — высота подачи воды от городской сети до пожарного ствола;
- Нп — расчетные потери давления в стояке трубопровода;
- Нпп — потери давления в стояке в режиме пожаротушения;
- Нпк — требуемый уровень водоотдачи.
Чтобы снизить избыточное давление на стволах пожарной безопасности, расположенных на нижних этажах здания, в трубопроводе устанавливаются диафрагмы с одинаковыми диаметром пропускных отверстий.
Проект ВПВ должен составляться с учетом следующих технических требований:
- максимальное давление на нижнем пожарном стволе — 0.9 мПа;
- диаметр труб, соединяющих стволы со стояком ВПВ — не менее 50 мм;
- диаметр пожарного стояка — не менее 65 мм;
- диаметр пожарного крана: производительность до 2.5 л/с — 50 мм, свыше 4 л/с — от 65 мм;
- установка запорной арматуры обязательна на нижней и верхней части пожарного стояка, на местах разветвлений к этажным трубопроводам и на кольцевой разводящей сети.
Расчет и составление проекта ВПВ в каждом конкретном случае должны выполнятся профильными специалистами в соответствии с требованиями действующих СНиП. Готовый проект ВПВ согласовывается с представителями службы пожарной безопасности.
Обслуживание и испытания противопожарного водопровода
Внутренний противопожарный водопровод в процессе эксплуатации подлежит регулярному техническому обслуживанию и испытанию работоспособности системы.
Обслуживание ВПВ включает:
- Проверка работоспособности кранов пожарной безопасности — каждые 6 месяцев.
- Проверка водоотдачи и давления в трубопроводе, проверка подаваемой струи на напор и радиус действия — каждые 6 месяцев.
- Обслуживание и перекатка пожарных рукавов — раз в 6 месяцев.
- Обслуживание запорной арматуры — раз в 6 месяцев.
- Проверка работоспособности насосов для повышения давления — каждый месяц.
- Проверка комплектации пожарных шкафов — раз в 6 месяцев.
- Испытание пожарных рукавов на предмет устойчивости к давлению воды — ежегодно.
На основании проведенных мероприятий составляются соответствующие нормативные документы:
- акт комплексного обследования;
- отчет о техническом обслуживании;
- протокол работоспособности пожарных кранов;
- ведомость об обнаруженных дефектах в системе пожарной безопасности;
Требования к техническому обслуживанию и испытанию работоспособности ВПВ приведены в документе «Методика испытаний внутреннего противопожарного водопровода» от 2005, выпущенным МЧС России.
Инструменты для обслуживания и проверки ВПВ
Проверка ВПВ на предмет уровня водоотдачи выполняется посредством измерительных вставок на муфтовых головках, оборудованных манометрами с диапазоном измерений 0-1 мПа. Вставка устанавливается между отверстием подачи крана и пожарным рукавом. Испытания проводятся на наиболее удаленным от повышающего насоса стволе.
Технология проведения испытаний водоотдачи следующая:
- Открывается шкафчик пожарной безопасности.
- От крана отсоединяется пожарный рукав.
- В случае наличия на стволе понижающей диафрагмы проверяется соответствие ее диаметра проектным размерам. Замер снимается с помощью штангенциркуля.
- К клапану пожарного крана подсоединяется вставка с манометром.
- Подключается пожарный рукав, сопло рукава размещается в емкости для сбора воды. Один человек из обслуживающего персонала удерживает рукав, второй — включает подачу воды.
- Активируется пожарный извещатель, приводящий в действие насосную установку, открывается клапан крана.
- По показаниям манометра определяется давление воды в системе, замер снимается спустя 20-30 секунд после начала подачи при стабилизовавшемся давлении.
- Отключается насосная установка, перекрывается клапан крана и данные заносятся в рабочий журнал испытаний, на основании которого составляется соответствующий акт. Измерительное оборудование демонтируется и устройства возвращаются в исходное положение.
Источник: http://trubypro.ru/vidy/vodoprovodnye/pojarniy-vodoprovod.html