Введение

В данном курсовом проекте рассчитана и запроектирована наружная водопроводная сеть населенного пункта и железнодорожной станции.

В основу проекта положены следующие исходные данные: план населенного пункта и железнодорожной станции в горизонталях, общие сведения о водопотребителях, расчетная плотность жителей в населенном пункте, характеристика санитарно-технического оборудования зданий, этажность застройки, потребители воды на железнодорожной станции и промышленных предприятиях, глубины промерзания грунта и залегания грунтовых вод.

Грунты на территории населенного пункта, железнодорожной станции и на трассе водоводов представлены суглинками. Грунтовые воды залегают на глубине 2,9 м. Глубина промерзания грунта 1,4 м.

Населенный пункт имеет пятиэтажную застройку. Все здания оборудованы водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением. В населенном пункте основными потребителями воды являются население (численность 29110 человек), баня, прачечная, промышленное предприятие, а также большой объем воды расходуется на поливку улиц, тротуаров, зеленых насаждений и проездов.

На железнодорожной станции основными потребителями воды являются локомотивное депо, компрессорная, котельная, дом локомотивных бригад, пассажирское здание (вокзал). Вода расходуется так же на заправку и обмывку вагонов (пассажирских и грузовых), а также на обмывку локомотивов.

Проектируемая система водоснабжения относится к первой категории надежности подачи воды, т.к. обеспечивает пожаротушение. В проекте принята объединенная система водоснабжения.

Водопроводная сеть населенного пункта и станции запроектирована по кольцевой схеме, устроена из пластмассовых труб в пределах населенного пункта, чугунных труб на железнодорожной станции, стальных труб при укладке под путями. Она состоит из магистральных и распределительных линий. В проекте рассчитана только магистральная сеть. В результате гидравлического расчета сети устанавливается действительное потокораспределение воды по всем ее участкам, и определяются потери напора на них при принятых диаметрах труб. Гидравлический расчет водопроводной сети на час максимального водопотребления, совпадающего с пожаром, произведен на ЭВМ. В результате этого расчета используются расчётные диаметры труб. Также, с помощью гидравлического расчета сети на ЭВМ, определяются пьезометрические отметки во всех узлах сети применительно к каждому расчетному случаю. По этим данным строится продольный профиль основной магистральной линии, проходящей через диктующую точку сети.

Минимальный диаметр труб в населённом пункте – 140 мм, а на ж.-д. станции – 150 мм.

Максимальный суточный расход в населенном пункте и на железнодорожной станции составляет 19519,02 м 3 . Расход воды на пожаротушение принят: 2 пожара в населённом пункте по 25 л/с и 15 л/с в депо. Дополнительно принят расход воды на внутреннее пожаротушение в депо в размере 5 л/с. Общий расход воды на пожаротушение равен 62,5 л/с. В проекте так же найден максимальный часовой расход 1206,51 м 3 , соответствующий времени с 8 до 9 часов.

Водопроводная сеть рассчитана на два случая работы:

1) работа водопроводной сети в час максимального водопотребления суток максимальных расходов воды.

2) работа водопроводной сети в час максимального водопотребления суток максимальных расходов воды с учетом противопожарного расхода.

Секундный расход воды в час максимального водопотребления равен 353,8 л/с, а подача противопожарного расхода в час максимального водопотребления равна 407,2 л/с.

По данным расчетов построен график водопотребления по часам суток (рис.1). На этот же график нанесен график подачи воды ВНС II и запроектирована ступенчатая работа насосной станции. Принято: К I =5,36 %Q сут, t 1 =9 ч в период с 6 до 13, с 15 до 17 ; К II =3,45 %Q сут, t 2 = 15 ч в период с 0 до 6, с 13 до 15, с 17 до 24. При этом регулирующий объем водонапорной башни составляет: W рег = 482 м 3 .

Водонапорная башня установлена в самой высокой точке населенного пункта. Высота водонапорной башни Н ВБ = 32,56 м. К установке принят типовой бак для водонапорной башни емкостью W ВБ = 500 м 3 . Диаметр бака: D б = 10 м. Высота бака: h б = 7 м.

В проекте выполнен гидравлический расчет кольцевой водопроводной сети по методу В. Г. Лобачева – Х. Кросса на час максимального водопотребления и гидравлический расчет сети на час максимального водопотребления с учетом подачи противопожарного расхода с использованием программы WS2 (Водопроводная сеть, 2-я версия).

Определение расчетных суточных расходов воды

Водопроводную сеть рассчитываем на подачу требуемого количества воды в сутки наибольшего водопотребления. Для населенного пункта и железнодорожной станции этот расход включает суточный расход на хозяйственно-питьевые нужды населения; наибольший расчетный расход воды на производственные нужды промышленных предприятий и железнодорожной станции; расход на хозяйственно-питьевые нужды рабочих во время их пребывания на производстве; расход воды на поливку улиц и зеленых насаждений.

Все вычисления по определению расчетного суточного расхода воды сведим в таблице 1.

Для заполнения таблицы 1 используем следующие расчетные формулы и нормативные данные , .

1) Средний суточный расход воды Q cy т ср на хозяйственно-питьевые нужды населения определен по формуле, м 3 /сут:

Q cy т ср = ,

где q ж – удельное водопотребление, принимаем по , q ж = 0,6*290 = 174 л/сут (застройка здания, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с централизованным горячим водоснабжением); q ж принимается по СНиП 2.04.02-84 (прил. 1 методич.ук.), в зависимости от степени благоустроенности населенного пункта, климатических условий и санитарно–технического оборудования. Для зданий оборудованных внутренним водопроводом с централизованным горячим водоснабжением составляет 230 - 350 л/с, в проекте принимается равным 290.

При централизованной системе горячего водоснабжения с непосредственным отбором воды из тепловых сетей до 40% общего расхода воды подается из сети теплоснабжения. Поэтому норму водопотребления принимаем с коэффициентом 0,6

N ж - расчетное число жителей в районах жилой застройки, чел.

Вычисление расчетного числа жителей в районах жилой застройки производим по следующей формуле:

N ж = ρ∙F

где ρ – заданная плотность населения, чел./га; по заданию ρ = 201 чел/га;

F - площадь жилой застройки населенного пункта, га, (без учета площади дорог, проездов, зеленых насаждений, территории предприятий). Определяем по плану населенного пункта.

F = 145,55 га;

N ж = 200*145,55 = 29110 чел;

Q cy т ср = 0,174 *29110 = 5065,14 м 3 /сут.

Максимальный суточный расход Q сут. max на хозяйственно – питьевые нужды населения определяем с учетом коэффициента суточной неравномерности водопотребления К сут. max по формуле, м 3 /сут:

Q сут мах = К сут мах *Q сут.ср = 1,2*5065,14= 6078,17; м 3 /сут

где К сут. max –коэффициент, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели, принимаем равным 1,2 (по заданию).

2)Количество воды на нужды местной промышленности, обеспечивающей население продуктами, и неучтенные расходы принимаем дополнительно в размере 10% расхода воды на хозяйственно – питьевые нужды населения.

Расходы воды банями и прачечными являются сосредоточенными и характеризуются значительными величинами, поэтому выделяем их в отдельных узлах на сети. Суточные расходы этими водопотребителями определяем по формулам, м 3 /сут:

· для бани

где 5 - число мест в бане на 1000 жителей в час;

100 - количество белья, подлежащего стирке в смену на 1000 жителей, кг;

t б - продолжительность работы бани в сутки, t б = 16 ч, т.к. баня работает с 7 до 23 ч.;

q б - норма расхода воды на 1 посетителя; принимается по СНиП 2.04.01-85 (для мытья в мыльной с тазами на скамьях и с ополаскива­нием в душе q 6 = 0,18 м 3);

· для прачечной

где n cm - число смен работы прачечной в сутки, n cm = 2;

q n - норма расхода воды на 1 кг белья; принимается по (для меха­низированных прачечных q n - 0,075 м 3).

3)Средний и максимальный суточные расходы воды для ТЭЦ определяем по той же методике, что и для населения, приняв норму удельного водопотребления с коэффициентом 0,4.

q ж = 0,4*290 = 116, л/сут.

Q сут. ср = q ж *N ж /1000= 116*29110/1000=3376,76 м 3 /сут.

Q сут мах = К сут мах *Q сут.ср = 1,2*3376,76 = 4052,11 м 3 /сут.

4) Суточный расход воды железнодорожной станции определяем отдельно по всем водопотребителям, заданным в курсовом проекте. В таблице 1 приведены основные потребители воды на железнодорожной станции и указаны нормы водопотребления для них.

Нормы водопотребления на технические нужды других потребителей железнодорожной станции принимаем по прил.2.

При разработке курсового проекта расходы воды на технологические нужды котельной, компрессорной, локомотивного и вагонного депо приведены в задании.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих депо и на прием душа во время их пребывания на производстве учитываем дополнительно к хозяйственно-питьевому водопотреблению населения поселка. Эти дополнительные расходы составляют 0,045 м 3 на 1 человека в смену в горячих цехах и 0,025 м 3 на 1 человека - в холодных цехах.

Часовой расход воды на 1 душевую сетку принят 500 л при продолжительности пользования душем 45 мин (за это время расход составляет 0,375 м 3 /сут) после окончания каждой смены.

Количество душевых сеток определяем по расчетному количеству человек на одну душевую сетку, работающих в смене, в зависимости от групп санитарной характеристики производственных процессов. Для группы санитарной характеристики производственных процессов I в расчетное количество человек на 1 душевую сетку равно 5, а для группы IIб – 3 (т.е. для холодных цехов принимаем 5 человек на 1 душевую сетку, а для горячих – 3 , согласно характеристики).

По максимальному количеству душевых сеток m определяем расход воды на душевые нужды работающих в первую смену по формуле, м 3 /смену:

Q душΙ = 0,375*m (m – количество сеток)

Расходы воды на душевые нужды других смен определяем по соотношению работающих по сменам, м 3 /смену:

Q душΙΙ = Q душΙ Q душΙΙΙ = Q душΙ

где n Ι , n ΙΙ , n ΙΙΙ – число работающих по сменам.

Количество душевых сеток в доме локомотивных бригад определяем по среднечасовому количеству (за сутки) локомотивных поездных бригад, прибывающих в депо, с коэффициентом 1,2 неравномерности подхода поездов. В доме локомотивных бригад установлены две душевые сетки, суточный расход воды через которые составляет 0,5∙2∙24 = 24 м 3 (0,5 м 3 - часовой расход на 1 душевую сетку; 24 ч - число часов работы душевых кабин в сутки).

5) Суточный расход воды промышленным предприятием определяем по той же методике, что и для локомотивного или вагонного депо. Группа санитарной характеристики производственного процесса предприятия приведена в задании и относится к группе I в (т.к. по заданию на предприятии имеются только холодные цеха).

6)Максимальный суточный расход воды на поливку определяется по числу жителей и удельному среднесуточному потреблению воды на поливку в расчете 50 – 90 л/сут на 1 жителя.

Принимаем в проекте 70 л/сут на 1 человека.

Q полив.мах = 70*N ж *n п /1000 = 70*29110*2/1000 = 4075,4 м 3 /сут

Q полив.ср = Q полив.мах *n полив /12 = 4075,4*6/12 = 2037,7 м 3 /сут,

где n п – количество поливок в сутки в зависимости от климатических условий, принимаем 2 раза/сут;

n полив – число месяцев полива в году, принимаем 6 месяцев.

Расчет проектируемых систем водоснабжения коттеджа будем вести согласно СНиПу 2.04.01-85.

Системы холодного и горячего водоснабжения должны обеспечивать подачу воды соответствующую расчетному числу водопотребителей или установленных санитарно-технических приборов. Секундный расход воды q o (q o tot , q o h , q o c), л/с, водоразборной арматурой отнесенный к одному прибору для различных приборов обслуживающих одинаковых водопотребителей на участке тупиковой сети (что применимо к системе холодного ВС) следует определять согласно приложению 3. В нашем случае ближе всего категория “Жилые дома квартирного типа с водопроводом канализацией и ваннами длиной от 1500 до 1700 мм, оборудованными душами“. Для данной категории: расход воды в средние сутки общий и горячей, соответственно 300 и 120– л; в час наибольшего водопотребления 15,6 и 10 л; и собственно основная искомая величина – секундный расход воды прибором: общий – 0,3 л/с, горячей или холодной 0,2 л/с.

Максимальный секундный расход на расчетном участке сети q (q tot , q h , q c), л/с, следует определять по формуле q=5 q o a.

Вероятность действия санитарно-технических приборов на участке сети P(P tot , P h , P c) определяем по формуле:

где q hr,u – норма расхода воды в час наибольшего водопотребления;

U– число водопотребителей;

N – число приборов на участке;

Вероятность использования с/т приборов для системы в целом находим по формуле

где q o, hr – часовой расход воды с/т прибором, принимаемый по прил. 3

Максимальный часовой расход воды q hr определяем по формуле, где a – коэффициент, определяемый согласно прил. 4 в зависимости от общего числа приборов, обслуживаемых системой и вероятности их использования.

Расчет водопроводной сети холодной воды

Гидравлический расчет данной сети необходимо производить по максимальному секундному расходу воды. При расчете должны быть обеспечены необходимые напоры воды у приборов (свободные напоры). Скорость воды не должна превышать 3 м/с.

Расчетная схема для системы ХВ представлена на рис. 4-2.

Рис. 4-2

Наиболее загруженная ветвь правая (6-10), соответственно она и будет диктующей. Участки нумеруем, начиная с последнего прибора (ванная). В скобках указано количество приборов на участке.

Расчет ведем следующим образом:

определяем вероятность действия санитарно-технических приборов P (определяется один раз для всей системы при одинаковых водопотребителях в здании);

Учитывая, что на последнем участке включается расход и на горячее водоснабжение, для него необходимо отдельно определить значение P изменив в формуле значение максимального часового и секундного расхода.

по номограмме 2 приложения 4 определяем максимальный расход воды на участке q с, который будет являться расчетным. Значение на последнем участке (водомерный узел) используется при подборе счетчика воды.

Подбор счетчика воды.

Максимальный расход через водомер q с =0,48 л/с = 1,728 м 3 /ч; расход воды в средние сутки q u,m tot =0,25 м 3 /ч

Принимаем счетчик воды СГВ 1,5-90, крыльчатого типа, со следующими характеристиками

минимальный расход 0,03 м 3 /ч;

эксплутационный расход 1,5 м 3 /ч;

максимальный расход 3 м 3 /ч;

порог чувствительности – не более 0,015 м 3 /ч;

максимальный объем воды в сутки 45 м 3 ;

гидравлическое сопротивление 14,5 м/(л/с) 2 ;

диаметр условного прохода – 15 мм.

Согласно СНиПу необходимо проверить, чтобы потери на счетчике при максимальном расчетном секундном расходе не превышали 5 м.

h=S*q 2 =14.5*0.48 2 =3.34 м. Значит, принимаем счетчик воды крыльчатого типа.

Гидравлический расчет.

При расчете непосредственно гидравлики будем пользоваться методом характеристик сопротивления S o , т.к. с помощью этого можно определить действительные значения расходов на участках, даже не уравнивая смежные ветви.

Алгоритм расчета:

по предварительно подобранным диаметрам труб (см. табл. 2-1) определяем скорость движения воды по участкам, контролируя, чтобы её значение не превышало 3 м/с, динамическое давление, затем число Re и коэффициент Дарси.

Коэф-т Дарси будем находить по формуле Альтшуля

где k э – коэф-т эквивалентной шероховатости, для меди 0,01 мм;

d – внутренний диаметр трубы, мм;

суммируем значения коэф-тов местного сопротивления Σ ζ на участке (приближено принимая их по приложению 5).

После участка 11 сеть разделяется, поэтому потери на участке водомерного узла и в узле гидроаккумулятора не следует включать в общую сумму, а вынести отдельными пунктами. Причем потери на счетчике мы определили ранее в пункте ”Подбор счетчика воды”, поэтому в местные сопротивления их включать не следует. А определяя потери на ветке со стороны скважины, в учет берем только элементы между гидроаккумулятором и тройником, объединяющим две ветви, т.к. источником требуемого давления служит именно он. Потери на умягчителе воды по данным производителя при расходе 1,8 м 3 /ч составляют 7м.

Суммируем потери по обеим ветвям, к полученному числу прибавляя 10% на неучтенные местные сопротивления; полученное значение и составляет гидравлические потери в системе для снабжения с наружных сетей и от скважины, соответственно H tot нс и H tot скв м. вод. ст.

Результаты расчета сведены в таблицу 4-1.

Требуемый напор на вводе в здание:

H тр =H tot +H geom +H f ; м. вод. ст.

где H geom – геометрическая разница высот между точкой ввода воды в здание и наиболее удаленным потребителем; 8 м.

H f – величина свободного напора на диктующем с/т приборе, для ванной H f = 3 м.

H тр нс =17,9+8+3=28,9 м. вод. ст.

H тр скв =13,9+8+3=24,9 м. вод. ст.

Оценка результатов:

Давление на входе в здание равно 3 атм. ≈ 30 м. вод. ст., то есть его будет вполне достаточно для обеспечения необходимых расходов.

На регулирующем клапане гидроаккумулятора необходимо установить значение 2,5 атм. Помимо этого теперь известна величина напора, который должен развивать погружной насос:

H тр н = H тр скв +H п +Δh=24,9+1,32+13=39,20 м

Выбираем насос ЭВПБ 0,26-40-У харьковского предприятия АО «ИМТ» с напором 40 м. вд. ст.

Вывод: данная система холодного водоснабжения при запроектированных диаметрах сможет обеспечить расчетные расходы воды.

Расчет циркуляционной сети горячего водоснабжения выполнять не обязательно т.к. ввиду того, что сеть закольцована двумя параллельными кольцами её сопротивление при тех же диаметрах будет меньше сопротивления сети холодного водопровода. К тому же все циркуляционное кольцо кроме специально обозначенного участка имеет диаметр 22 мм.

Коэффициенты местных сопротивлений

№ участка
	1+1,5*3+3=8,5
	1+1,5*4=7
	1+1,5*2=4
	1+1,5*4+3=10
	1,5+7*1,5=12
	1*3+2*2+2*1+10=19
Водомерный узел	2*1+1*3+10+2*1+2*4=25
Участок от Г.А.	1,5*2+2*1+1*2+10+2*2=21

Из неё, при известной протяжённости участка, можно найти путевой расход:

q пут = q уд · l уч л/сек

Но нужно учесть также расходы воды на участке, лежащего выше рассчитываемого, а также поступление от боковых присоединений (qтранз), - транзитных для него. Тогда полный расчётный расход для конкретного линейного участка

q расч = q пут + q транз.

Если на участке присутствуют здания общественного или производственного назначения, расходующие относительно много воды (прачечные, мойки, бани и т. д.), их расходы нужно рассчитывать по отдельности. Они принимаются как сосредоточенные объекты. Такой подход целесообразен и к редкой застройке.

Для каждого сооружения или здания определяется так называемый сосредоточенный расход qсоср. Это максимальная величина для данного объекта. Расчётный на линейном участке расход будет равен сумме всех сосредоточенных на этом отрезке сети.

И в том и в другом случае считается, что весь расход будет поступать в верхнюю часть расчётного участка сети (в самое его начало). Принятое постоянство расхода стоков на данном участке сети делает проще его расчёт.

> Определить расчетные расходы холодной воды (суточный, м3/сут; средний часовой, м3/час; максимальный расчетный секундный расход, л/с; максимальный часовой расход, м3/час) на вводе в здание и подберите водомер

Определить секундный и часовой расходы воды для жилого дома с централизованным горячим водоснабжением с числом квартир n кв = 30 и средней заселённостью V o = 4,5 чел/м 2 , число потребителей U = V o n кв = 4,5 30 = 135 чел. В каждой квартире установлены следующие санитарно-технические приборы: ванны, длиной 1700 мм, умывальник, унитаз, мойка.

1. Устанавливаем число водоразборных приборов в здании

N tot = N = 4*30 = 120;

2. В соответствии с прил. 3 СНиП 2.04.01-85* нормы расхода воды на одного потребителя в час наибольшего водопотребления составляет:

q tot hr,u = 15,6 л/ч; - общий

q h hr,u = 10 л/ч; - горячей воды

q c hr,u = 15,6 - 10 = 5,6 л/ч. - холодной воды

3. По той же таблице норма расхода воды санитарно-техническим прибором:

q tot o = 0,3 л/с (q tot o,hr = 300 л/ч); - общий

q c o = 0,2 л/с (q c o,hr = 200 л/ч); - холодной воды

4. Определяем секундную вероятность действия приборов по формуле:

5. Находим значение произведения NP и по приложению 4 СНиП 2.04.01-85* значения коэффициентов б. Промежуточные значения б находить точной интерполяцией.

N c P c = 135*0,0078 =1,053 б c = 0,99656;

NP = 1,05 б = 0,995

NP = 1,10 б = 1,021

6. Определяем максимальный секундный расход холодной воды:

q c = 5*q c o ? б c =5?0,2? 0,99656= 0,99656 л/с;

7. Определим часовую вероятность действия приборов по формуле:

8. Находим значение произведения NP hr и по приложению 4 СНиП 2.04.01-85* значения коэффициентов б hr . Промежуточные значения б hr находить точной интерполяцией.

N c P c hr = 135*0,028 = 3,78; б c hr = 2,102288;

NP hr = 3,7 б = 2,102

NP hr = 3,8 б = 2,138

9. Определяем максимальный часовой расход холодный воды в м3/ч по формуле:

q с hr = 0,005*q с o,hr ? б с hr =0,005?200?2,102288 = 2,102288 м 3 /ч

10. Из приложения 3 СНиП 2.04.01-85* можно найти:

300 - 120 = 180 л. в сутки наибольшего потребления.

11. Средний часовой расход холодной волы, м3/ч, за период (сутки, смена) максимального водопотребления Т, ч, определяют по формуле:

q T = = = 1,0125 м 3 /ч

> Начертить принципиальную схему водоснабжения населенного пункта. Описать назначение основных элементов системы

> Устройство водоснабжения населенного пункта

Для водоснабжения населенных пунктов используют воду из открытых водоемов (рек, озер) или из подземных источников. Вода из открытых водоемов содержит болезнетворные бактерии и различные примеси, поэтому требует очистки и обеззараживания. Подземные воды обычно такой обработки не требуют. При проектировании систем водоснабжения учитывают и предъявляемые к ней технические и экономические требования: 1) обеспечение нужд населенного пункта в воде в часы максимального ее потребления; 2) устройство магистральных и внутриквартальных водопроводных сетей , обеспечивающих снабжение водой всех вводимых в эксплуатацию объектов; 3) низкую стоимость воды, поступающей к потребителям; 4) создание эксплуатационной службы, задачей которой является обеспечение требуемого санитарно-гигиенического и технического уровня водоснабжения населенного пункта.

Забор воды из реки обычно осуществляется выше (считая по течению реки) населенных пунктов или промышленных предприятий , что уменьшает загрязнение поступающей в водоприемник воды. Затем она по самотечному трубопроводу 2 поступает в береговой колодец 3 и насосами первого подъема 4 направляется в отстойники 5, где из воды выпадает большая часть содержащихся в ней взвешенных веществ. Ускорения процесса осаждения взве сей достигают добавлением в воду коагулянтов -- химических веществ, которые вступают в реакцию с содержащимися в воде солями, в результате чего образуются хлопья. Последние быстро осаждаются в воде и увлекают за собой взвешенные частицы. Далее вода самотеком поступает на очистные сооружения 6, где сначала фильтруется через слой зернистого материала (кварцевого песка) в фильтрах, а затем обеззараживается -- добавлением в нее жидкого хлора.

Для этой цели применяют озонаторные установки, которые оказывают большее бактерицидное действие и придают воде более высокие вкусовые качества, чем ее хлорирование (озон получают из воздуха посредством электрических раз рядов).

Очищенная и обеззараженная вода стекает в запасные резервуары 7, откуда насосы второго подъема 8 нагнетают воду в магистральные водоводы 9, водонапорную башню 10 и далее через магистральные 11 и распределительные 12 трубопроводы вода поступает в здания к потребителям.

Для забора из водоносных пластов устраивают трубчатые колод цы -- скважины, закрепленные колонной стальных труб.

Над колодцем делают надстройку в виде павильона. В ниж ней части колодца устраивают фильтр, через который по ступает вода. Подъем воды обычно осуществляют центро бежными насосами, которые подают ее в сборные резервуары или непосредственно в водопроводную сеть.

Водопроводные сети устраивают из стальных, напорных, чугунных, железобетонных и асбестоцементных труб. Оборудованием этих сетей являются задвижки, слу жащие для выключения отдельных участков сети на случай ремонта или аварии; пожарные гидранты, служащие для получения через них воды для тушения пожаров, и водо разборные колонки.

Хозяйственно-питьевые водопроводы при диаметре труб не более 100 мм допускается устраивать тупиковыми (в виде ряда отдельных ответвлений). При больших диаметрах сети ее устраивают кольцевой, состоящей из нескольких замк нутых колец (Приложение 1); кольцевая сеть обеспечивает бесперебойное снабжение водой всех потребителей и при повреждении ее в какой-либо точке.

вентиляция здание водоснабжение канализационный

Задание 3. Опишите устройства внутренней канализационной сети, её конструктивные элементы , их назначение. Укажите соединительные фасонные части канализационных сетей

стр. 1

стр. 2

стр. 3

стр. 4

стр. 5

стр. 6

стр. 7

стр. 8

стр. 9

стр. 10

стр. 11

стр. 12

стр. 13

стр. 14

стр. 15

стр. 16

стр. 17

стр. 18

стр. 19

стр. 20

стр. 21

стр. 22

стр. 23

стр. 24

стр. 25

стр. 26

стр. 27

стр. 28

стр. 29

стр. 30

ОАО САНТЕХНИИПРОЕКТ

ПОСОБИЕ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ В СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И КАНАЛИЗАЦИИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ

Материал разработан творческим коллективом ОАО «СантехНИИ-проект» в качестве пособия при использовании стандарта организации СТО 02494733 5.2-01-2006 «Внутренний водопровод и канализация зданий".

В Пособии рассмотрены основные вопросы определения расчетных расходов воды и стоков, приведены методические основы математических моделей водопотребления, а также конкретные примеры расчетов величин расходов воды и стоков, даны таблицы необходимых исходных данных систем водоснабжения и канализации зданий различного назначения.

Разработчики

КЯ. Добромыслов! канд. техн. наук (ОАО "СантехНИИпроект")

А.С. Вербицкий, канд. техн. наук, А.Л.Лякмунд (МосводоканалНИИпроект)

1 Введение 3

2 Принципы определения расчетных расходов 4

3 Статистическая методика определения расчетных расхо- 7

4 Определение расчетных расходов воды и стоков 11

Исходные данные и порядок определения расчетных рас- ^

ходов воды и стоков 6 Примеры определения расчетных расходов воды и стоков 20

© Открытое акционерное общество "Проектный, конструкторский и научно-исследовательский институт "СантехНИИпроект" (ОАО "СантехНИИпроект")

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ И СТОКОВ

4.1 Для гидравлического расчета систем водопровода и подбора оборудования используются следующие расходы воды:

Расчетные средние суточные расходы (общий, горячей, холодной) за расчетное время потребления воды (Т), м 3 /сут, (см. 4.2);

Расчетные максимальные суточные расходы (общий, горячей, холодной), м 3 /сут, (см. 4.6);

Расчетные максимальные часовые расходы (общий, горячей, холодной), м 3 /ч, (см. 4.4);

Расчетные средние часовые расходы (общий, горячей, холодной), м 3 /ч, (см. 4.3);

Расчетные минимальные часовые расходы (общий, горячей, холодной), м 3 /ч, (см. 4.5);

Расчетные максимальные секундные расходы (общий, горячей, холодной), л/с, (см. 4.4);

Расчетные максимальные секундные расходы для обеспечения циркуляции в системах горячего водопровода, л/с, (см. 4.6).

4.2 Расчетные средние суточные расходы воды, м 3 /сут, для j -го расчетного участка системы водопровода определяются по формулам:

холодной

ЧтгЪО.т, И

общий (суммарно - холодной и горячей воды)

(3)

где i - потребители, к которым вода поступает по j -му расчетному участку сети водопровода;

Qji . Q"ti - Q"r"i ‘ расчетные средние суточные расходы воды (холодной, горячей, общий) для различных видов потребителей, определяются по таблицам А2 и АЗ (приложение А).

Примечание - Для каждой группы однородных (одинаковых) потребителей в формулах (1-3) суммирование следует заменить умножением величин расчетных средних суточных расходов для одного потребителя на число потребителей.

4.3 Расчетные средние часовые расходы воды, м 3 /ч, для j -го расчетного участка системы водопровода определяются по формулам:

холодной

горячей 4=14- (5)

где I - потребители (в том числе - санитарно-технические приборы), к которым вода поступает по j -му расчетному участку сети водопровода;

q Tj - расчетный средний часовой расход воды / -го потребителя или

санитарно-технического прибора, л/ч, принимается по данным таблицы А.1 для различных приборов или равным (Qn/Ti) для различных потребителей, величины Q T принимаются по данным таблиц А.2 или А.З;

Ti - продолжительность периода, для которого установлены значения Qji в таблице А.З.

Примечание - Для каждой группы однородных (одинаковых) потребителей в формулах (4) - (6) суммирование заменяется умножением величин расчетных средних часовых расходов для одного потребителя на число потребителей.

4.4 Расчетные максимальные часовые {q™, q ^), м 3 /ч, и

расчетные максимальные секундные (q tot , q h , q c), л/с, расходы воды

для расчетных участков сетей водопровода холодной и горячей воды принимаются по таблицам А.4 (приложение А).

Указанные максимальные расчетные расходы в сетях водопроводов определяются в зависимости от:

а) среднего удельного расчетного часового расхода воды

(^hr nd ’ q hr ud" q hr iid"*" л ^ 4, 0П Р е Д еляется как частное от деления рас-

четного среднего часового расхода (найденного по 4.3) на расчетном участке сети на общее число санитарно-технических приборов (N) или потребителей (U) к которым подается вода;

б) числа санитарно-технических приборов или числа потребителей воды (N - для водопровода в целом и для отдельных участков расчетной схемы сети водопровода).

При неизвестном числе санитарно-технических приборов/точек во-доразбора допускается принимать число приборов равным числу потребителей - N=U.

Для жилых многоквартирных зданий максимальный часовой и секундный расходы воды для расчетных участков сетей водопроводов холодной и горячей воды допускается определять по таблицам А.б - А.9 (приложение А) в зависимости только от числа квартир (п), к которым вода подается по расчетному участку сети. При использовании таблиц А.б -А.9 расчетные средние суточные расходы воды (л/сут чел) следует принимать по таблице А.2 для жилых зданий с различными системами инженерного обеспечения с учетом климатической зоны строительства здания.

Расчетные расходы воды в сетях водопроводов горячей воды определяются:

Для режима максимального водоразбора аналогично расходам холодной воды с добавлением остаточного циркуляционного расхода на участках сети от точки нагрева до первой точки водоразбора;

Для режима циркуляции с учетом раздела 11, СТО 5.2-01.

4.5 Расчетные минимальные часовые расходы холодной и горячей воды, м 3 /ч, определяются по формуле

q u =q>K . , (7)

где K min ~ принимается no таблице 1 в зависимости от

величины К =- ж -.

Примечание-В формуле (7) величина q T принимается равной

q T , или q T , или q T , а значения q hr соответствуют либо q hr , либо q c hr , либо Qhr . соответственно.

Таблица 1

4.6 Расчетные максимальные суточные расходы воды (м 3 /сут) в сетях водопроводов холодной и горячей воды принимаются равными произведению расчетных средних суточных расходов воды (определенных в соответствии с 4.2) и коэффициентов максимальной суточной неравномерности, которые следует принимать по таблице А.5 (приложение А) в зависимости от значений расчетных средних часовых расходов воды для участков сетей водопроводов (определенных в соответствии с 4.3) и числа санитарно-технических приборов/точек водоразбора или числа потребителей.

4.7 Для стояков систем канализации расчетным расходом является максимальный секундный расход стоков (q s , л/с), от присоединенных к

стояку санитарно-технических приборов, не вызывающий срыва гидравлических затворов любых видов санитарно-технических приборов (приемников сточных вод). Этот расход определяется как сумма расчетного максимального секундного расхода воды общей (суммарно холодной и горячей) для всех санитарно-технических приборов ^(определяемого в соответствии с требованиями 4.3) и расчетного максимального секундного расхода стока qft 1 от прибора с максимальным водоотведением (как

правило, принимается равным 1,6 л/с - сток от смывного бачка унитаза) по формуле

(8)

4.8 Для горизонтальных отводных трубопроводов систем канализации расчетным расходом считается расход q sL , л/с, значение которого

вычисляется в зависимости от числа санитарно-технических приборов N, присоединенных к проектируемому расчетному участку трубопровода, и длины этого участка трубопровода L, м, по формуле

где К - коэффициент, принимаемый по таблице 2;

qo s 2 - расход стоков от прибора с максимальной емкостью, л/с.

Для жилого здания (жилой квартиры) q 0 s2 принимается равным 1,1 л/с - расход от полностью заполненной ванны емкостью 150 - 180 л с выпуском 0 40-50 мм.

Таблица 2

Значения k s при L, м

Примечание -За длину L принимается расстояние от последнего на расчетном участке стояка до ближайшего присоединения следующего стояка или, при отсутствии таких присоединений, до ближайшего канализационного колодца

5 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ И СТОКОВ

5.1 Определение расчетных расходов воды и стоков следует производить на основании исходных данных заказчика, в составе которых должны быть указаны:

Средние удельные расходы воды (за год, сутки, смену и т.д.) для всех водопотребителей (единиц продукции) и/или санитарных приборов;

Число и тип санитарных приборов или потребителей воды (единиц продукции).

5.2 Расчетные средние удельные (за год, сутки, смену) расходы воды следует принимать с учетом представленных заказчиком данных о фактическом водопотреблении на объектах-аналогах с учетом предусматриваемых проектом мероприятий и технических решений по предотвращению нерационального использования и потерь воды.

5.3 При отсутствии данных, предусмотренных 5.1 и 5.2, ориентировочные значения удельных средних за год суточных расходов воды следует определять в соответствии с данными приложения А - для жилых зданий по таблице А.2, для других видов объектов по таблице А.З, для различных видов санитарно-технического оборудования - по таблице А.1.

5.4 Для участков сети водопровода холодной воды, по которым подается вода к смывным кранам, расчетный максимальный секундный расход определяется как сумма расхода, определенного согласно 4.4, и секундного расхода смывного крана (таблица А.1, графа 9).

5.5 Расчетные расходы воды для участков сетей водопровода в помещениях групповых душевых установок (только для участков сети, по которым вода поступает к душевым сеткам, без учета других санитарнотехнических приборов) вычисляются по формулам:

Расчетные максимальные часовые расходы общей, холодной и горячей воды:

qZ = Q,5N e , м 3 /ч (10)

q hr = 0,23W, м 3 /ч (11)

q" hr = 0,27A r g, м 3 /ч (12)

Расчетные максимальные секундные расходы общей, холодной и горячей воды:

q°" = 0,2N e , л/с (13)

q c = 0,\2N e , л/с (14)

q = 0,12N g , л/с (15)

где Л/ в - число душевых сеток.

5.6 Расчетные максимальные часовые и секундные расходы холодной и горячей воды для участков водопроводных сетей, по которым

вода подается к групповым душевым установкам, а также для объекта в целом определяются как сумма душевых расходов, определенных по формулам 10-15, и расчетных расходов воды, вычисленных согласно 4.4, при этом, последние должны быть определены без учета расходов воды в душевых установках.

5.7 Число блюд и время работы на предприятиях общественного

питания следует принимать по технологическим данным (по заданию на проектирование). При неизвестной производительности предприятий общественного питания среднее число блюд - , изготавливаемых за 1 ч

работы предприятия, допускается определять по формуле

U hr = 2,2»п»т, (16)

где п - число посадочных мест;

т - число посадок в час, принимаемое для столовых открытого типа и кафе равным 2; для предприятий общественного питания при промышленных предприятиях и студенческих столовых равным 3; для ресторанов -1,5.

Расчетную производительность предприятия общественного питания (U hr - максимальное часовое число приготовляемых блюд) следует определять по формуле

Uhr = 1,5С7 Лг (17)

5.8 Для отдельных помещений больниц и санаториев (при отсутствии других данных) допускается принимать:

а) продолжительности работы подразделений и пользования водой:

Пищеблок -9 ч;

Буфет обслуживающего персонал - 2 ч;

Буфет в отделениях больницы - 1ч после приема пищи.

б) суточное количество потребляемых одним человеком блюд:

1 больной - 5 блюд;

1 работающий в отделении - 2,2 блюда.

5.9 При отсутствии других данных в задании на проектирование для общеобразовательных школ, профессионально-технических училищ

и пионерских лагерей суточное количество потребляемых блюд допускается принимать по таблице.

5.10 При определении расчетных расходов воды и стоков для зданий цехов и административно-бытовых корпусов (АБК) в случае отсутствия других данных допускается принимать, что общее количество воды (исключая потребление воды в душевых) на хозяйственно-питьевые нужды работников используется в цехах и АБК поровну.

5.11 При проектировании жилых зданий с набором санитарнотехнических приборов, существенно отличающимся от принятого в таблице А.2 для типовых проектов домов с различной степенью благоустройства, допускается определять расчетный удельный средний за год суточный расход воды путем суммирования расходов для отдельных приборов (таблица А.1 приложение А) с учетом их числа и конкретных типов, предусматриваемых в проекте.

5.12 При проектировании водопроводов промышленных или иных предприятий, подающих воду одновременно на хозяйственно-питьевые нужды и на технологические цели, в тех случаях, когда известно, что технологические расходы не являются случайными величинами, допускается простое суммирование расчетных максимальных часовых и секундных расходов холодной и горячей воды, определенных в соответствии с разделом 4, и соответствующих расходов на технологические цели, определенных заданием на проектирование.

Если заданием на проектирование установлено (допускается), что расходы холодной и горячей воды на технологические цели являются случайными величинами, но не заданы все параметры функций распределения этих случайных величин, то допускается в расчетах заменять расходы воды технологическим оборудованием условным числом дополнительных санитарно-технических приборов.

При этом дополнительное число санитарно-технических приборов определяется как частное от деления заданного заданием на проектирование среднего часового расхода воды (холодной, горячей, общей) на технологические цели (всеми видами оборудования) на средний часовой расход одного из известных типов приборов (принятого по таблице А.1, СТО 5.2-01, например - для мойки со смесителем в жилом здании). Дальнейшие расчеты по определению расчетных расходов воды рекомендуется вести без разделения расходов на хозяйственно-питьевые нужды и технологические цели.

5.13 В тех случаях, когда в задании на проектирование того или иного объекта не установлено число потребителей и, соответственно, не могут быть использованы для определения расчетных расходов воды и стоков данные таблицы А.З, указанные расчетные расходы определяются на основании данных о потреблении воды (общей, горячей, холодной) различными видами санитарно-технических приборов (см. таблицу А.1, СТО 5.2-01) с учетом назначения (типа) объекта, где устанавливаются эти приборы.

В этом случае средний расчетный удельный часовой расход воды

^hr ud" q hr d ’ q hr d^" 0П Р е Д еляется как частное от деления

расчетного среднего часового расхода суммарно всеми видами санитарно-технических приборов на расчетном участке сети водопровода на общее число приборов.

5.14 Для зданий, в которых предусматривается объединенная система хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода, расчетные максимальные секундные расходы воды (общей и холодной), определенные в соответствии с 4.4, должны быть увеличены на величину расчетного максимального секундного расхода воды на нужды пожаротушения, определенного в соответствии с данными таблиц 3, 4, 5 раздела 7 СТО 5.2-01.

6 ПРИМЕРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ И

СТОКОВ

6.1 Пример 1. Определение расчетных расходов воды и сто

ков для жилого дома

6.1.1 Исходные данные.

Для расчета принят 16 этажный многоквартирный дом, расположенный в 1 строительно-климатическом районе; (4 секции; N =256 квартир; 3 чел в квартире; U = 768 чел (256*3); 16 канализационных стояков. Дом благоустроен системами холодного и горячего водопровода и системой противопожарного водопровода.

Дом оборудован санитарно-техническими приборами:

Кухонная мойка;

Ванна длиной 1500 мм;

Умывальник;

Унитаз со смывным бачком вместимостью 6,5 л.

В каждой квартире четыре точки водоразбора в системе холодного водопровода (256*4=1024) и три точки в системе горячего водопровода (256*3=768).

6.1.2 Требуется определить:

Все виды расчетных расходов воды для дома в целом;

Расчетные расходы стоков для одного канализационного стояка;

Расчетные расходы стоков для дома в целом (длина выпуска 1_= 100 м);

Расчетные расходы стоков для секционного выпуска (L=15 м), объединяющего 4 стояка в одной секции дома.

1 ВВЕДЕНИЕ

«Пособие по определению расчетных расходов воды и стоков в системах водоснабжения и канализации зданий и микрорайонов» (далее - Пособие) разработано в помощь специалистам организаций, проектирующих системы водоснабжения и канализации зданий и микрорайонов городской и сельской застройки, в том числе начальные участки канализационной сети из пластмассовых труб диаметром до 200 мм. Расчетные расходы воды в системах водостоков зданий и сооружений в данном Пособии не рассматриваются.

В настоящем Пособии приведено краткое описание различных математических моделей водопотребления - функций распределения вероятности появления расходов различной величины и продолжительности (часовых, кратковременных). Эти модели могут и должны использоваться для прогнозирования ожидаемых расходов воды и стоков, которые требуются для использования в практике проектирования при определении (при расчете) тех или иных параметров элементов систем водоснабжения и канализации зданий и микрорайонов - такие расходы принято называть «расчетными расходами».

Порядок определения расчетных расходов воды (раздел 4 Пособия), принят по СТО 02494733 5.2-01-2006 «Внутренний водопровод и канализация зданий» (ОАО «СантехНИИпроект»), а также приведены ссылки на таблицы приложения А указанного стандарта.

Величины расчетных расходов в системах холодного и горячего водоснабжения, определенные в соответствии с настоящим Пособием незначительно отличаются от величин расходов воды, определяемых в соответствии со СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

При этом, использование СТО 5.2-01 и настоящего Пособия позволяет специалистам проектных организаций определять и те величины расходов воды и стоков, определение которых ранее не регламентирова- 1

6.1.4 Определяем расчетные средние суточные расходы воды (м 1 /сут) в целом для многоквартирного дома в соответствии с 4.2 и сводим в таблицу 6.1.2.

Таблица 6.1.2

Показатели Формула для расчета Расчетный средний суточный расход воды (общий), Qtf? 192 м/сут Расчетный средний суточный расход горячей воды, Q^ 115-768 00 „ 3 . 88,3 м/сут Расчетный средний суточный расход холодной воды, Qj. 135 - 768 =103.7 3 /сут 1000 Примечание-В соответствии с примечанием к п.4.2 при однородных (одинаковых) потребителях в формулах (1-3, п.4.2) суммирование суточных расходов воды потребителей заменено умножением средних суточных расходов воды (л/сут) на число потребителей.

6.1.5 Определяем расчетные средние часовые расходы воды

лось - минимальные часовые расходы воды (должны использоваться при подборе диаметров счетчиков воды), кратковременные расходы стоков в системах канализации (расходы воды различной продолжительности должны использоваться при определении диаметров стояков и горизонтальных участков сетей канализации).

2 ПРИНЦИПЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ

В настоящее время, после многолетних исследований, общепризнано, что процессы водопотребления, как и производные от них процессы - процессы водоотведения, являются случайными и для их описания (для построения математических моделей таких процессов) должны использоваться методы теории вероятности, математической статистики и теории случайных процессов.

Очевидно, что в любой момент времени общий расход воды и стоков на объекте (жилое здание, коммунально-бытовое или промышленное предприятие, любая группа различных объектов) является суммой случайных расходов через различные санитарно-технические приборы. При создании методов математического моделирования процессов водопотребления (водоотведения) всегда выбирают в качестве влияющих на расходы воды (стоков) только те факторы, значения которых наиболее существенны и известны при проектировании.

Для практического применения различных методик расчетные расходы воды представляются в виде таблиц расходов или таблиц некоторых вспомогательных величин, которые позволяют достаточно просто определять расходы при различных сочетаниях исходных данных. Расходы стоков определяются в зависимости от величины расчетного расхода воды для того или иного участка сети (соответственно, от числа присоединенных к участку санитарно-технических приборов) или проектируемого объекта в целом.

Еще в 30-е годы XX века С.А. Курсин предложил заменить все многообразие водоразборных приборов на объекте одним эквивалентным прибором. Число таких эквивалентных приборов принимается равным общему числу реальных приборов, а режим работы принимается достаточно простым - прибор либо включен с постоянным расходом, либо вы- 2

ключей (такой режим, конечно, достаточно сильно отличается от реального). Общее время включения эквивалентного прибора (t B) в течение периода (Т), определяет вероятность действия этого прибора в течение заданного периода времени (Р). Р = t B / Т.

Расходы воды, которые определяют при проектировании, являются лишь прогнозом отдельных величин (из общего ряда прогнозируемых расходов, описываемых той или иной функцией распределения вероятностей), необходимых для определения (расчета) тех или иных параметров элементов систем водопровода и канализации: диаметров трубопроводов, объемов емкостей, типов и марок насосных агрегатов, диаметров счетчиков воды и пр. Именно поэтому в практике проектирования принят термин "расчетные расходы". При сопоставлении различных методов определения расчетных расходов воды недостаточно сравнивать только отдельные значения расчетных расходов (они могут различаться, иногда - значительно), но следует сравнивать обоснованность и результаты расчета параметров элементов систем водопровода и канализации.

Исходя из гипотезы С.А. Курсина об эквивалентном приборе (аналогичная гипотеза была предложена в 1940 г. и Хантером в США) расчетный расход воды для совокупности одинаковых эквивалентных приборов можно определить по весьма простой формуле q-q 0 »m,

где m - число одновременно включенных эквивалентных приборов из общего их числа в системе водоснабжения; q 0 - принятый для данной системы расход эквивалентного прибора.

В работах С.А. Курсина и Хантера эти величины определялись на основе логических рассуждений о режимах работы систем внутреннего водоснабжения зданий (в основном, жилых домов), что, конечно, не могло обеспечить высокой достоверности расчетов при появлении в 50-х годах крупных жилых массивов, где системы водопровода обслуживали уже большое число разнородных потребителей и разнообразных санитарнотехнических приборов.

Для повышения достоверности расчетов по указанной формуле в 60-х годах XX века Л.А. Шопенским был проведен комплекс исследований, основная цель которых состояла в разработке новых подходов к оп-

ределению величин q 0 и Р для различных сочетаний исходных данных -

числа и назначения санитарно-технических приборов, различного назначения объектов водоснабжения, различных давлений воды в трубопроводах систем водопровода и пр. При этом основная гипотеза С.А. Курсина и Хантера о существовании эквивалентного прибора Л.А. Шопенским не подвергалась сомнению, и вычисление расчетного расхода производилось также. Именно поэтому методика определения расчетных расходов на базе этой формулы в дальнейшем называется методикой Курсина-Хантера-Шопенского (методика КХШ).

Методика КХШ с 1976 г. была включена в СНиП 11-30-76 "Внутренний водопровод и канализация зданий", при этом общие идеи о возможности расчетов на базе параметров эквивалентного прибора были распространены и на случай определения расчетных (максимальных) часовых расходов воды.

В строительные нормы и правила, утвержденные в 1985 г., также вошла методика КХШ с некоторыми упрощениями, введенными для облегчения ее использования в практике проектных организаций.

Данные таблиц приложения 2 и 3 СНиП 2.04.01-85 следует рассматривать как весьма приближенные условные значения необходимых исходных данных. Данные экспериментального определения этих величин отсутствуют, нет и приемлемой методики их получения на базе измеряемого водопотребления на различных объектах.

В работах А.Я. Добромыслова было показано, что идея эквивалентного прибора, как и идея определения числа, одновременно действующих приборов, не может быть использована в качестве базы для вычисления расчетных расходов в системах канализации зданий. Здесь, кроме одновременности включения водоразборных приборов, следует учитывать и то, что работающие приборы подключены в различных местах системы канализации, и в том сечении, для которого ведется определение диаметра трубопровода, необходимо учитывать различия во времени движения (добегания) воды от отдельных приборов до данного сечения системы.

3 СТАТИСТИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ

Отмеченные недостатки методики КХШ явились предпосылкой для проведения теоретических работ по созданию другого метода определения расчетных расходов воды в институте МосводоканалНИИпроект (А.С. Вербицкий, А.Л. Лякмунд). Идея методики института МосводоканалНИИпроект (в дальнейшем - методика МВКНИИП) состоит в том, что изменение во времени измеренных на любом объекте расходов воды следует рассматривать как реализацию случайного процесса разбора воды потребителями, сформированного из множества включений различных приборов со случайными значениями расходов воды через каждый из них. При этом не делается никаких предположений о вероятностях включения тех или иных санитарно-технических приборов, о продолжительности включений, о функциях распределения расходов воды для кахщого из приборов. Наблюдаемые (измеренные) расходы воды подвергаются обработке стандартными методами математической статистики и теории случайных процессов.

Суммарный случайный процесс водоразбора для одних суток (с потреблением воды, равным среднему суточному за год) в соответствии с теорией случайных процессов может быть представлен как простая сумма двух процессов - регулярного и случайного. Для первого из них (регулярного) основными характеристиками являются математическое ожидание и дисперсия часовых расходов воды. Оценкой этого, отличного от нуля, математического ожидания является средний за год часовой расход воды на объекте. Очевидно, что он легко определяется из данных экспериментальных измерений или вычисляется как произведение числа приборов или потребителей на нормативный средний за год удельный часовой расход для любого состава прибора или потребителей. Регулярная составляющая суммарного случайного процесса водоразбора является простым графиком средних расходов воды для каждого часа суток, для которого легко вычисляется и дисперсия величин средних часовых расходов воды для каждого часа суток.

Значения случайной составляющей суммарного процесса легко находятся, если из каждого значения часового расхода воды в любой час

суток вычесть значение среднего для данного часа суток расхода воды. Математическое ожидание случайной составляющей суммарного процесса водоразбора получается равным нулю, а дисперсия этого процесса легко определяется по экспериментальным данным и обозначается D r hr (г - от слова random - случайный).

Если по данным о дисперсиях и математических ожиданиях указанных составляющих (регулярной и случайной) суммарного случайного процесса водоразбора найти функцию распределения случайных величин часовых расходов воды, то из этого распределения несложно будет найти те значения часовых расходов, которые будут соответствовать требованиям того или иного расчета параметров системы водоснабжения или канализации. Для этого необходимо дополнительно задать лишь значение обеспеченности искомого расхода воды - G (величина t при этом равна 1 ч, а Т=8760 ч, т е. 1 году). В методике МВКНИИП значение G принято равным 0,9997, т.е. расчетный максимальный часовой расход воды может быть превышен лишь в течение приблизительно 3 ч в году (0,0003 8760).

Для расчетов систем водопровода и канализации, кроме максимальных часовых расходов, могут потребоваться и расходы с другой продолжительностью t. При этом обработка данных экспериментов и теоретический анализ процесса водоразбора

показывают, что функция распределения может быть построена для расходов любой продолжительности, а параметром такой функции является дисперсия D r ,. которую можно определить в зависимости от значений t и Dl, Если дисперсия ту найдена, то может быть определен и расчетный расход воды из ряда случайных расходов с продолжительностью t (для этого, как и ранее, требуется задать значения Т и Gj.B методике МВКНИИП (в таблицах расчетных расходов) принято, что G = 0,9997 для кратковременных расходов с t = 2 мин в течение часа максимального водоразбора. Это значит, что превышение расчетных расходов возможно в течение 6 -7 мин в течение часа максимального водоразбора (это час, для которого в регулярной составляющей процесса определена наибольшая средняя величина расхода воды). При этом

размерность кратковременных расходов определена как л/с, хотя на самом деле рассматриваются расходы с продолжительностью t=2 мин. Следует отметить, что еще С.А. Курсин отмечал различие между размерностью расходов и их продолжительностью. Такие различия неизбежны, в частности, потому, что регистрация расходов воды с продолжительностью 1с практически невозможна при существующих измерительных приборах (из-за их инерционности). В методике КХШ такие различия также присутствуют, но в скрытом виде.

Путь получения необходимых зависимостей изменения параметров функций распределения расходов воды различной продолжительности (математических ожиданий дисперсий составляющих случайного процесса водоразбора) методически прост и понятен - это стандартный статистический анализ данных измерений с регистрацией значений влияющих факторов, с выявлением, при необходимости, зависимостей параметров функций распределения от каждого из факторов. При этом следует иметь в виду, что общее влияние всех факторов, ранее не учтенных в методике МВКНИИП, составляет не более 10-15%, то есть не более 10-15% общей дисперсии случайных величин измеренных расходов воды оставалось вне зависимости от величин учтенных в модели факторов (N, Q срч) Этот путь реально осуществим, что и отличает, в основном, методику МВКНИИП от методики КХШ.

В настоящее время в зданиях различного назначения, в квартирах жилых зданий установлено большое число счетчиков холодной и горячей воды. Эти счетчики зачастую имеют датчики электрических импульсов, частота которых пропорциональна расходам воды, имеется и большое число специальных регистраторов данных, которые позволяют весьма просто собирать и обрабатывать на ЭВМ фактические данные о водопо-треблении на различных объектах по методике МВКНИИП.

Новая методика определения расчетных расходов стоков базируется на результатах исследований закономерностей формирования кратковременных расходов стоков в трубопроводах систем канализации зданий, проведенных А.Я. Добромысловым в 60 - 80-х годах XX века. В результате этих работ было установлено, что кратковременные расходы стоков являются функцией не только расходов воды через санитарно-

технические приборы, которые подключены к соответствующему участку канализационной сети, но и компоновки этой сети, ее емкости. Главное отличие условий формирования расходов стоков состоит в том, что в этом случае не соблюдается условие неразрывности потока, которое действует в сетях водопровода. Например, при одновременном сбросе в один отводной трубопровод стоков от нескольких приборов, расположенных в разных секциях одного здания, в расчетном сечении сети эти расходы могут никогда не встретиться. При этом, чем длиннее отводной трубопровод (т.е. чем дальше один от другого расположены приборы), тем меньше вероятность наложения этих расходов.

Работы А.Я. Добромыслова показали, что подходы к определению расчетных расходов стоков для стояков и для отводных (горизонтальных) участков сети должны быть различны. При гидравлическом расчете стояков критерием расчета является недопущение срыва гидравлического затвора у любого из приборов, присоединенных к стояку. Поэтому для такого случая следует суммировать расчетный секундный расход воды и секундный расход стоков прибора с максимальным водоотведением, как правило - смывного бачка унитаза.

При расчете горизонтальных трубопроводов, обычно не работающих полным сечением (в этом случае не возникает опасности срыва гидравлических затворов), в качестве расчетных следует принимать сбросы воды с наибольшей продолжительностью - это, очевидно, расходы от приборов с наибольшей вместимостью (ванна объемом 140-180 л, время опорожнения 160-180 с).

Приведенное выше описание основных принципиальных положений двух различных методов определения расчетных расходов воды и стоков является кратким и упрощенным. Для глубокого понимания специфики, достоинств и неизбежных недостатков каждого из них, для разработки новых методик или совершенствования существующих требуется глубокое изучение теоретических основ этих методов.

Предприятия и жилые дома потребляют большое количество воды. Эти цифровые показатели становятся не только свидетельством конкретной величины, указывающей расход.

Помимо этого они помогают определить диаметр трубного сортамента. Многие считают, что расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению невозможен, так, как эти понятия совершенно не связаны между собой.

Но, практика показала, что это не так. Пропускные возможности сети водоснабжения зависимы от многих показателей, и первыми в этом перечне будут диаметр трубного сортамента и давление в магистрали.

Выполнять расчет пропускной способности трубы в зависимости от ее диаметра рекомендуют еще на стадии проектирования строительства трубопровода. Полученные данные определяют ключевые параметры не только домашней, но и промышленной магистрали. Обо всем этом и пойдет далее речь.

Расчитаем пропускную способность трубы с помощью онлайн калькулятора

ВНИМАНИЕ! Чтобы правильно посчитать, необходимо обратить внимание, что 1кгс/см2 = 1 атмосфере; 10 метров водяного столба = 1кгс/см2 = 1атм; 5 метров водяного столба = 0.5 кгс/см2 и = 0.5 атм и т.д. Дробные числа в онлайн калькулятор вводятся через точку (Например: 3.5 а не 3,5)

Введите параметры для расчёта:

Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод

Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.

1. Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
2. Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
3. Материал, взятый для производства трубного сортамента.

Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.

Можно даже заявить, что на определение «трубной геометрии» не влияет только протяженность сети. А сечение, напор и другие факторы играют очень важную роль.

Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.

Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера . Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.

Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.

Смотреть видео

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Внешний объем трубного сортамента (мм)

Примерное количество воды, которое получают в литрах за минуту

Примерное количество воды, исчисляемое в м3 за час

Если ориентироваться на нормы СНИП, то в них можно увидеть следующее – суточный объем потребляемой воды одним человеком не превышает 60 литров. Это при условии, что дом не оборудован водопроводом, а в ситуации с благоустроенным жильем, этот объем возрастает до 200 литров.

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

Смотреть видео

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V

В формуле: q показывает расход воды. Он исчисляется литрами. d – размер сечению трубы, он показывается в сантиметрах. А V в формуле – это обозначение скорости передвижения потока, она показывается в метрах на секунду.

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.

Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления . Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.

А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Разделим потребители воды на две категории: одна категория потребляет воду периодически, другая — длительное время.

Первая категория включает в себя точки водораз-бора, потребляющие воду в течение максимум 10 минут, например, умывальники, кухонные мойки, туалеты и т.д. Отличительной чертой этой категории является то, что вода никогда не льется одновременно из всех кранов. Семья, состоящая из двух человек, к примеру, обычно может использовать не более двух кранов одновременно, независимо от того, сколько их имеется в доме.

Более того, стиральные и посудомоечные машины забирают воду периодически, в зависимости от установленной программы. Поэтому очевидно, что выбор насоса с очень высокой производительностью экономически невыгоден с точки зрения стоимости, т. к. он будет использован не на полную мощность.

В таблице на следующей странице представлен нормальный расход воды для различных типов потребителей при периодическом использовании. Нормальный расход — это среднее потребление воды при достаточном давлении насоса, обычно оно составляет 10 метров.

Рис.91 Водоснабжение зданий

Рис.92 Различные области применения воды

Нормальный расчет расхода воды в наиболее часто используемых точках водоразбора
Потребители	Нормальный расход q n
	Холодная вода		Горячая вода
	л/с	м 3 /ч	л/с	м 3 /ч
Ванна		1,08		1,08
Биде		0,36		1,08
Душ		0,72		1,08
Раковина для умывания		0,36		1,08
Кухонная мойка		0,72		1,08
Душевые, используемые одновременно (например, на предприятиях)		0,36		1,08
Раковины для мытья, используемые одновременно (например, на предприятиях)	0,03	0,11	0,03	0,11
Питьевые чаны для скота	0,03	0,11
Слив писсуара		1,44
Слив унитаза		5,40
Краны с питьевой водой в конюшнях		0,72		0,72
		0,72		0,72
Туалетный бачок		0,36
ий пример
Потребители	Нормальный расход q n
	Холодная вода		Горячая вода
	л/с	м 3 /ч	л/с	м 3 /ч
Ванна		1,08		1,08
Душ		0,72		1,08
Раковина для умывания		0,36		1,08
Кухонная мойка		0,72		1,08
Домашние стиральные и посудомоечные машины		0,72		0,72
Туалетный бачок		0,36
Всего		3,96		3,60

Полный нормальный расход составляет:

1,1 л/с (холодная вода) + 1 л/с (горячая вода) = 2,1 л/с, что соответствует 7,56 м 3 /ч.

Рис.93 Диаграмма, показывающая возможный максимальный расход воды

Возможный максимальный расход воды

Такого расхода на практике фактически не бывает, и он рассчитывается как максимальный расход, который теоретически может иметь место.

Точка водоразбора с наибольшим нормальным расходом определяет, какую характеристику (1, 2, 3 или 4) использовать. Если наибольший нормальный расход в доме приходится на ванну (0,3 л/с), то должна быть применена характеристика №3.

По оси Х из точки 2,1 проведите вертикальную линию вверх до пересечения с кривой характеристики №3. Далее из точки пересечения выведите горизонтальную линию до пересечения с вертикальной осью Y

Для данного примера, по диаграмме, нормальным наивысшим расходом будет 0,57 л/с, что соответствует 2,05 м 3 /ч для всех точек водоразбора периодического использования (категория 1).

Продолжительное использование

После подсчета возможного максимального расхода из потребителей, относящихся к категории 1, добавляется нормальный расход потребителей категории 2.

Нормальный расход для точек водоразбора продолжительного использования
Потребители	Нормальный расход q n
	Холодная вода		Горячая вода
	л/с	м 3 /ч	л/с	м 3 /ч
Тепловые насосные установки для отвода тепла		0,72
Полив сада и газона (каждый распылитель)		0,72
Наполнение плавательного бассейна		0,72
охлаждение молока и испарителей		0,72
оросительные системы	Запросить производителя
Максимальное потребление
Если в доме имеется тепловой насос (охладитель) для отвода тепла, с помощью которого происходит охлаждение летом и подогрев зимой, а также краны для поливки сада и газонов, то полное максимальное потребление будет следующим:
Бытовое использование	0,57	2,05
Тепловой насос		0,72
Полив сада		0,72
Полное максимальное потребление	0,97	3,49

На работу центробежного насоса при перекачивании воды оказывают влияние несколько факторов:

• Высота всасывания (от поверхности воды до насоса)
• Потери на трение во всасывающем трубопроводе и клапане
• Высота от насоса до наивысшей точки водораз-бора
• Потери на трение в напорном трубопроводе (в зависимости от производительности)
• Необходимое минимальное давление в кранах (в зависимости от фитингов)

Рис.94 Фактический напор насоса

При подсчете фактического напора насоса должна быть использована величина максимального водо-потребления, в данном случае 0,97 л/с (3,49 м 3 /ч).

Рис.95 Потери напора во всасывающем и обратном клапанах типа BVF и MVF.

Виды потерь (см. рис. 97, 98 и 99)	Потери в метрах
Потери на трение во всасывающем клапане	0,80
Потери на трение в 8 метровой 11"" всасывающей трубе составляют 8 х 0,08 м	0,64
Потери на трение в 60 метровом 11"" напорном трубопроводе: Прямые участки труб: 60 х 0,08 м 6 колен, 3 клапана 0,05 (6 х 0,05 + 3 х 1,5)	4,80 0,38
Потери на трение в фитингах верхних кранов (установленные производителем при расходе 0,2 л/с)	2,00
Высота всасывания (от уровня воды до насоса)	6,05
Высота от насоса до наивысшей точки водоразбора	21,50
Необходимое минимальное давление в кране (установленное производителем при расходе 0,2 л/с)	10,00
Фактический напор насоса при 3,49 м 3 /ч	46,17

Рис.96 Потери давления в горячих оцинкованных стальных трубах с отложениями

Диаграммы потерь на трение

Данная таблица и диаграммы для расчета потерь на трение на прямых участках трубопровода и таких участках, как клапаны, колена и т. д., не обязательно идентичны тем, которые Вы используете в своих расчетах, но принципы их совпадают. Вы можете использовать тот вариант, который считаете наиболее подходящим для себя.

На практике 80% продаваемых насосов устанавливаются взамен старых, отработавших свой срок. При подборе насоса для замены часто остаются неизвестными такие параметры системы, как возраст труб, тип обратного клапана в скважине, тип водопроводных кранов в доме и уровень отложений ржавчины и ила в трубах. Поэтому необходимо предугадать эти факторы для более точного определения коэффициентов трения.

Во-первых, вы должны узнать тип насоса, который был прежде в данной установке. На основе полученной информации, Вы сможете определить тип нового насоса.

Если нет достаточной информации по старому насосу, Вы должны узнать, с какой глубины насос должен качать воду (например, 6,05 м) и какое расстояние от насоса до верхней точки водоразбора (в примере 21,5 м). Затем добавьте 10 метров, соответствующих необходимому давлению в верхней точке водоразбора. После этого определяем общий напор: 6,05 + 21,5 + 10 = 37,55 метров, к этому значению нужно добавить примерно 30%, равных 11,26 метра, запас на потери на трение во всасывающем клапане, трубопроводе, присоединениях и т. д.

Таким образом, фактический напор насоса будет равен: 37,55 + 11,26 = 48,81 метра.

Поделиться с друзьями: