4.4. Системы внутреннего водоснабжения и водоотведения. Системы и схемы холодного водопровода

В зданиях могут быть следующие системы внутреннего водопровода: единый для подачи воды питьевого качества на все нужды; раздельные системы водопровода – хозяйственно-питьевой и производственный (один или несколько); хозяйственно-противопожарный и производственный (один или несколько); хозяйственно-питьевой и производственно-противопожарный (возможны другие системы производственного водопровода или отдельно противопожарный водопровод); циркуляционный, состоящий из двух сетей ‑ подающей и обратной; водопровод повторного использования в самом здании (с целью сокращения расхода воды).

Не допускается соединение сетей хозяйственно-питьевого водопровода с сетями, подающими воду непитьевого качества. В исключительных случаях по согласованию с органами Государственного санитарного надзора разрешается использование хозяйственно-питьевого водопровода в качестве резерва для водопровода, подающего воду непитьевого качества. В этом случае резервное соединение должно обеспечивать воздушный разрыв между сетями. Прямоточные системы но типу сетей разделяют на два вида: тупиковые или кольцевые. Тупиковые сети применяют: в хозяйственно питьевых водопроводах при устройстве только одного ввода; в производственных водопроводах в том случае, когда допускается перерыв в подаче воды на производственные нужды; при числе внутренних пожарных кранов до 12, если эти сети одновременно являются и противопожарными; в отдельных случаях при большем числе пожарных кранов, если внутренний водопровод питается водой от тупиковой наружной сети. Тупиковые сети устраивают из труб различного или постоянного диаметра.

Кольцевые сети проектируют при необходимости бесперебойного обеспечения потребителей водой (в том числе на нужды пожаротушения при числе пожарных кранов более 12). Непрерывность подачи воды должна обеспечиваться как наружными, так и внутренними системами водоснабжения. Для обеспечения непрерывности подачи воды может применяться кольцевая сеть с увеличенным числом вводов и установкой дополнительных задвижек или запорных вентилей и двойная сеть.

В кольцевой сети для питания оборудования, не допускающего перерыва в подаче воды, необходимо предусматривать возможность отключения любого агрегата и любого участка сети без прекращения подачи воды другим агрегатам (рис. 4.7, а). Это же правило должно соблюдаться и при применении двойной водопроводной сети (рис. 4.7, б). В кольцевой или двойной водопроводной сети необходимо предусматривать возможность замены любой задвижки на магистрали без прекращения подачи воды оборудованию

Рис. 4.7. Схема производственного водопровода: а – кольцевой сети;

б – двойной сети

Циркуляционные системы водопровода состоят из двух сетей: подающей и обратной. В двухступенчатой системе водопровода подающая сеть, как правило, является напорной, а обратная – самотечной. Обратная сеть в отличие от самотечных канализационных сетей имеет следующие особенности:

• при ее расчете для отвода максимального расхода воды задаются диаметром труб, после чего определяют уклон трассы;

• смотровые колодцы устанавливают по конструктивным соображениям, принимая их с открытыми лотками или ревизиями на закрытой сети и с двойными крышками.

При одноступенчатой системе водопровода трубопроводы как подающей, так и обратной сетей являются напорными и должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к напорным сетям.

4.4.1. Зонные схемы водоснабжения

Зонные системы внутреннего водопровода применяют в двух случаях. Во-первых, при превышении допустимых пределов гидростатического давления в системе и, во-вторых, для обособления условий работы системы по гидравлическому режиму, что чаще происходит при отделении части системы по питанию или по величинам напоров.

Согласно [38], пп. 5.12 … 6.7, наибольшая величина гидростатического давления в системе хозяйственно-питьевого или хозяйственно-противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора не должна превышать 60 м. В системе раздельного противопожарного водопровода величина гидростатического напора допускается до 90 м. В противном случае необходимо разделить водопровод на вертикальные зоны. Как правило, в современном строительстве к двухзонной системе приходится переходить в зданиях высотой более 17 этажей. Обычно первую (нижнюю) зону устраивают таким образом, чтобы использовать гарантийный напор городского водопровода. Размеры последующих зон, число которых может быть различным, назначают в зависимости от величин допустимого давления в сети внутреннего водопровода. Схемы зонных водопроводов могут быть последовательными и параллельными (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Последовательная и параллельная зонные схемы:

1 – повысительный насос второй зоны; 2 – напорно-запасной бак второй зоны;

3 – повысительный насос третьей зоны; 4 – напорно-запасной бак третьей зоны

Последовательная схема имеет меньшую протяженность трубопроводов, но менее надежна в работе, требует установки насосных агрегатов на промежуточных этажах, что крайне нежелательно из-за вибрации и шума. Кроме того, к числу крупных недостатков подобной системы следует отнести неоднократное размещение регулирующих объемов, то есть нерациональное распределение и использование строительного объема здания под инженерное оборудование.

Параллельная схема отличается некоторым перерасходом труб, но централизованное размещение насосных агрегатов упрощает автоматизацию их работы и эксплуатацию. Увеличение длины труб, прокладываемых по этой системе, не сопровождается значительным перерасходом металла (в весовых единицах), так как диаметры зонных стояков (так же, как и расходы подаваемой воды) по отдельным зонам неравнозначны.

4.4.2. Вводы

Вводом внутреннего водопровода называется ответвление от городской водопроводной сети до водомерного узла. Вводы водопровода выполняются из стойких к коррозии материалов. Чаще всего для этого используют чугунные напорные трубы, соответствующие рабочему давлению в наружной сети по ГОСТ 9583-75* и выпускаемые отечественной промышленностью диаметрами 50, 80, 100, 150, 200 мм и более.

Вводы водопровода прокладываются ниже глубины промерзания данной местности. Минимальная глубина укладки труб в местностях с положительной температурой в зимнее время – 1 м.

Два ввода и более следует предусматривать в следующих зданиях: в которых установлено 12 и более пожарных кранов; в жилых зданиях или группе зданий с числом квартир свыше 400; в клубах с эстрадой; в кинотеатрах с числом мест свыше 300; в театрах и клубах со сценой независимо от числа мест; в банях с числом мест более 200; в прачечных на 2 т сухого белья в смену.

Кольцевые сети внутреннего водопровода должны быть присоединены к наружной кольцевой сети тоже не менее чем двумя вводами.

При устройстве двух вводов и более их следует присоединять, как правило, к различным участкам наружной кольцевой сети. В случае отбора воды из одного участка городской сети вводы должны быть разделены задвижкой .

Трубопроводы ввода укладывают с уклоном в сторону городской сети, достаточным для опорожнения, равным 0,003.

При прохождении ввода под стеной (ленточные фундаменты, большая глубина заложения ввода) стояк трубопровода прокладывают (для предохранения от промерзания) на расстоянии от внутренней поверхности стены до наружного края борта раструба трубопровода не менее 0,2 м.

В сухих грунтах при пересечении стен или фундаментов вводы рекомендуется прокладывать в футлярах из стальных труб с последующей заделкой смоляной прядью и мятой глиной, а снаружи – цементным раствором. Вводы в подвалы при влажных и мокрых грунтах прокладывают с применением ребристых патрубков, а при наличии подземных вод используют сальники.

На поворотах трубопроводов в горизонтальной или вертикальной плоскости, стыки которых (раструбы, муфты) не выдерживают осевых усилий, устраивают упоры, рассчитанные на максимальное давление при испытании трубопровода.

На стальных трубопроводах упоры следует предусматривать при расположении угла поворота в колодце, закрепляя отвод в его стенке, и при поворотах в вертикальной плоскости на 30º и более. При давлении в наружной сети более 0,5 МПа (5 кгс/см²) в случае применения чугунных труб необходимо устраивать упоры на вводе у места подъема стояка.

Расстояние по горизонтали между вводами хозяйственно-питьевого водопровода и выпусками канализации должно быть не менее 1,5 м при диаметре ввода до 200 мм включительно и не менее 3 м при диаметре более 200 мм. При тех же условиях, но при расположении водопроводных линий ниже канализационных, это расстояние следует увеличивать на разность глубины заложения трубопроводов. Расстояние в свету между вводами и другими водопроводами при пересечении их между собой должно быть не менее 0,15 м.

Вводы хозяйственно-питьевого водопровода, как правило, укладывают выше канализационных линий и трубопроводов, транспортирующих ядовитые и пахучие жидкости, при этом расстояние между стенками труб по вертикали должно быть не менее 0,4 м. При необходимости укладки вводов ниже канализационных трубопроводов применяют вводы, заключенные в футляр.

Допускается совместная прокладка вводов водопровода различного назначения. Один ввод может обслужить два вспомогательных или небольших производственных здания, допускающих перерыв в подаче воды на производственные нужды, для чего устанавливают дополнительное ответвление после задвижки. При устройстве двух и более вводов их следует присоединять к различным участкам наружной сети.

При установке в здании насосов для повышения давления во внутренней водопроводной сети вводы, как правило, объединяют перед насосами. На соединительном трубопроводе предусматривают установку задвижек для обеспечения водой каждого насоса от любого ввода.

При установке на каждом вводе самостоятельных насосов объединение вводов не требуется.

Между вводами в одно и то же здание на наружной водопроводной сети должна быть установлена задвижка для обеспечения подачи воды в здание при аварии на одном из участков наружной сети. К наружной сети вводы присоединяют под прямым углом. Если такое присоединение невозможно, применяют следующие типы устройства вводов:

• по диагонали, когда линия стены пересекается под углом не менее 45º и ввод не пересекает каких-либо туннелей;

• с двумя поворотами, когда при присоединении по диагонали образуется угол менее 45º или имеются какие-либо препятствия для косого направления ввода.

Два и более ввода применяют в том случае, когда перерыв в подаче воды недопустим, а также, если это обосновано экономически.

При питании внутренней водопроводной сети здания от наружной, расположенной с противоположной стороны здания, предусматривают полупроходной канал для прокладки водопроводной трубы к водомерному узлу. При этом не требуется установка дополнительной запорной арматуры на сети, прокладываемой в полупроходном канале.

4.4.3. Счетчики расхода воды

Для учета расхода воды на вводах в здания или ответвлениях сети, подводящих воду потребителям, устанавливают счетчики расхода воды. При расположении счетчиков на вводах с целью учета с требуемой точностью всех расходов воды разность между максимальным и минимальным расходами должна быть допустимой для счетчика принятого типа и калибра.

Счетчики необходимо размещать по возможности ближе к вводу от внешней сети и в легкодоступном помещении с температурой не ниже 2 ºС. Если в помещении невозможно обеспечить положительную температуру, то счетчики утепляют, а трубопроводы теплоизолируют, или счетчики выносят за пределы здания в специальные камеры.

В здании счетчики можно размещать открыто у стен или в приямках. В южных районах счетчики располагают за пределами здания в колодцах с гидроизоляцией во избежание проникания подземных и атмосферных вод. Глубину колодцев принимают равной глубине заложения водопроводной сети, их размеры в плане не менее 1,2 × 1,2 м, а диаметр – не менее 1,25 м.

При малой глубине заложения водопроводной сети глубину колодцев назначают исходя из возможности обслуживания счетчиков. Обводные линии у счетчиков, рассчитанных на пропуск полного расхода воды, предусматриваются в зданиях, оборудованных хозяйственно-противопожарным водопроводом, и в зданиях, в которых недопустим перерыв воды во время смены счетчика.

В жилых и общественных зданиях, оборудованных хозяйственно-питьевым водопроводом, обводные линии, как правило, не устраивают. В системах хозяйственно-противопожарных водопроводов под водомером предусматривают обводной трубопровод с запломбированной задвижкой.

Применяют счетчики следующих типов: скоростные крыльчатые, скоростные турбинные, диафрагмы и других типов. Для учета больших расходов, а так же при необходимости передачи показаний расходомера на расстояние используют вставки с сужающими устройствами, в частности сопла Вентури. Скоростные крыльчатые счетчики устанавливают при расчетном максимальном расходе, до 15 м³/ч, турбинные – при большем расходе воды. Счетчики расхода воды (крыльчатые и турбинные), предназначенные для установки на вводах внутренних водопроводных сетей, подбирают по эксплуатационному расходу воды.

Потери напора, Н, м, в счетчиках определяют по формуле

, (4.1)

где S – сопротивление счетчика, зависящее от его конструкции;

q – максимальный секундный расход воды, л/с.

Потери напора в счетчике не должны превышать 2,5 м (при пожаре‑10 м).

В настоящее время все более широкое использование получили электромагнитные (индукционные) и ультразвуковые водосчетчики, особенно при централизации учета воды, так как импульсный сигнал преобразуется вторичным прибором и может после усиления передаваться на значительные расстояния. Подобные водомеры универсальны потому, что одновременно могут служить расходомером и с помощью вторичных приборов суммировать расходы воды, то есть быть водосчетчиками.

Принцип действия электромагнитных расходомеров основан на измерении ЭДС, индуцируемой в потоке электропроводной жидкости, пересекающей магнитное поле. Индуцируемая ЭДС пропорциональна скорости пересечения магнитного поля, то есть скорости движения воды. Протекая по трубе, вода пересекает силовые линии магнитного поля, при этом в воде, как в движущемся проводнике, индуцируется ЭДС, которая снимается двумя электродами, расположенными в одном поперечном сечении с полюсами магнита, но под углом 90º к направлению магнитных силовых линий.

Основными преимуществами электромагнитных расходомеров являются: большой диапазон измерений, отсутствие сужения или искажения потока, малая инерционность, малые потери напора. К недостаткам следует отнести необходимость подводки электроэнергии.

Ультразвуковые расходомеры используют разную скорость прохождения звуковых волн в движущемся потоке жидкости (в направлении потока и в противоположном направлении). Датчики устанавливаются в трубе под углом к перпендикулярной оси трубы и в одной плоскости с продольной осью трубы. По разности времени прохождения ультразвукового сигнала от датчика к датчику по направлению потока и в противоположном направлении определяется скорость движения воды. Выделяют также ультразвуковые счетчики с доплеровскими и корреляционными преобразователями.

В числе преимуществ ультразвуковых водосчетчиков ‑ следующие характеристики:

• отсутствие движущихся частей;

• незначительные потери давления;

• высокая точность при умеренной цене;

• отсутствие необходимости регулярного технического обслуживания;

• высокая степень надежности конструкции в целом (наиболее часто выходящими из строя деталями являются излучатели ультразвуковых колебаний);

• простота подключения к электронным системам снятия показаний; имеются переносные разновидности с питанием от аккумуляторов, монтируемые на наружной поверхности трубы.

Однако данный тип водосчетчиков имеет свои недостатки:

• высокая чувствительность к любым турбулентным искажениям;

• для установки требуется длинный прямой участок до и после счетчика для обеспечения указанных рабочих характеристик в зависимости от гидравлического режима на конкретном объекте;

• чувствительность к качеству воды (сигнал может «выпадать» при повышении мутности);

• стабильная работа в течение длительных периодов времени при условии неизменного состояния внутренней поверхности трубы – при сужении внутреннего диаметра трубы со временем могут возникать ошибки;

• большинство конструкций требуют подключения к источнику переменного тока; трубопровод должен оставаться заполненным для обеспечения точности измерений.

По способу установки ультразвуковые расходомеры бывают врезного и накладного типов. Врезные датчики контактируют непосредственно с жидкостью в водопроводе, а накладные являются бесконтактными, монтируемыми на внешней поверхности трубы.

Значительное количество таких стационарных и переносных ультразвуковых расходомеров с бесконтактными датчиками успешно эксплуатируются не только на водопроводной и теплофикационной воде, но и на сильно загрязненных средах с высоким содержанием ила, песка, водорослей и так далее, а также на сточных водах. Кроме того, расходомеры с бесконтактными датчиками нашли широкое применение на предприятиях металлургической, химической и нефтедобывающей отраслей, использующих не абразивные и агрессивные жидкости.