Классификация и схемы внутреннего водопровода

Системы водоснабжения зданий и объектов любого назначения должны обеспечивать потребителей водой заданного качества, в требуемом количестве и под необходимым напором. Снабжение водой зданий и отдельных объектов может осуществляться от наружной водопроводной сети (населенного пункта, предприятия) или от собственного местного (подземного или поверхностного) источника водоснабжения.

Системы водоснабжения подразделяются по назначению, сфере обслуживания, способу использования воды, обеспеченности напором с учетом установленного оборудования.

По назначению системы подразделяют на хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные.

Хозяйственно-питьевые системы водоснабжения зданий (внутренние водопроводы) предназначены для обеспечения потребителей водой питьевого качества, отвечающей требованиям ГОСТ Р51232-98 «Вода питьевая».

Потребителями вода расходуется на питьевые, хозяйственно- бытовые, санитарно- гигиенические и технологические нужды. В том случае если возможно потребление воды непитьевого качества, в здании проектируют два внутренних водопровода – питьевой и технической воды, не соединенных друг с другом (раздельных). В производственных зданиях (горячих цехах) предусматривают специальные питьевые водопроводы, в которых вода может быть насыщена углекислым газом, подсолена или охлаждена.

Производственные системы водоснабжения обеспечивают подачу воды на технологические нужды предприятия, цеха. Качество и количество воды в производственных водопроводах должны удовлетворять требованиям технологии производства. В производственных водопроводах вода может быть непитьевого качества или специально очищена (умягчена, обессолена, обезжелезена, обесцвечена и т.п.); в таких случаях, как правило, предусматривается водоподготовка.

Противопожарные системы водоснабжения зданий предназначены для ликвидации очагов пожара, вспыхнувшего в здании. Качество воды не лимитируется, а количество ее должно быть предусмотрено в соответствии с требованиями СНиП.

По сфере обслуживания системы могут быть раздельными, не соединенными одна с другой (поскольку качество воды в них может быть разное), объединенными (хозяйственно- противопожарные, производственно- противопожарные или хозяйственно-производственные, в которых предполагается подача воды идентичного качества), или едиными, обеспечивающими подачу воды на все нужды: хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные. Единые системы обеспечивают подачу воды только питьевого качества. Если по согласованию с органами санитарного надзора предусматривается использование технической воды (не питьевого качества) на хозяйственно-бытовые цели (мытье полов, стирку, промывку унитазов и писсуаров и т.п.), то должна быть запроектирована самостоятельная сеть, не соединенная с хозяйственно-питьевым водопроводом.

По способу использования воды различают системы: прямоточные, оборотные и повторного использования. При решении вопросов рационального использования природных ресурсов с целью экономии воды следует шире применять оборотные системы водоснабжения с использованием локальных установок для водоподготовки (в зависимости от технологических требований) и с подпиткой свежей водой для восполнения потерь, которые всегда наблюдаются в оборотных системах водоснабжения.

По обеспеченности напором - с учетом установленного оборудования различают системы:

а) обеспеченные напором от сети наружного водопровода, т.е. когда в точке присоединения внутреннего водопровода к наружной сети водоснабжения населенного пункта или предприятия минимальный (гарантийный) напор будет достаточен для нормального функционирования всех водоразборных устройств, установленных на сети внутреннего водопровода:

б) не обеспеченные напором от сети наружного водопровода, т.е. системы с водонапорным оборудованием: водонапорным баком, насосной или пневматической установкой.

Системы внутреннего водопровода с водонапорным баком применяют в тех случаях, когда гарантийный напор в часы максимального водопотребления недостаточен, т.е. ниже требуемого напора, а в другие часы (особенно ночью) достаточен (Н_ГАР >= H_ТР). В часы недостаточного напора, когда Н_ГАР < Н_ТР, все водоразборные устройства обеспечиваются напором от водонапорного бака.

Системы внутреннего водопровода с повысительной насосной установкой применяют тогда, когда напор в наружном водопроводе постоянно или периодически ниже требуемого и когда во внутреннем водопроводе режим водопотребления характеризуется малой неравномерностью (рисунок 17).

Системы внутреннего водопровода с повысительной насосной установкой и водонапорным баком применяют в тех случаях, когда гарантийный напор в наружном водопроводе недостаточен и когда существенно изменяется водопотребление в здании. Повысительные насосы включаются автоматически в результате падения уровня воды в баке или нормативного напора в сети. Водонапорный бак работает в сети как регулирующая емкость (рисунок 18).

Системы с повысительной пневматической установкой или с повысительными насосами и гидропневмобаком применяют в противопожарных или производственных водопроводах. В этой системе гидропневматический бак выполняет функцию водонапорного бака и может применяться как запасная или как регулирующая емкость (рисунок 19).

Рисунок 17 - Система водоснабжения здания с повысительной насосной установкой (сеть кольцевая с нижней разводкой) 1 – ввод № 1; 2 – обратный клапан; 3 – перемычка; 4 – запорная арматура; 5 – пожарный стояк; 6 – пожарные краны; 7 – водомерный узел; 8 – монтажные запорные вентили; 9 – поливочный кран; 10 – спуск (пробка); 11 – кольцевая магистраль; 12 – насосная установка; 13 – ввод № 2.

Рисунок 18 - Система водоснабжения здания с водонапорным баком и повысительным насосом 1-ввод; 2-водосчетчик; 3-повысительный насос; 4-магистраль; 5-водонапорный бак; 6 -обратный клапан; 7-стояки; 8-арматура

Рисунок 19 - Система объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода с повысительными насосами и гидропневматической установкой 1-вод; 2 — водосчетчик;3 — обводная линия; 4 — хозяйственный насос; 5 — резервный насос; 6 —магистраль; 7 — распределительные трубопроводы (стояки); 8—регулятор давле­ния; 9 — пневматическая установка;10—компрессор

Рисунок 20 - Зонная система водоснабжения жилого здания 1— регулятор давления; 2 — стояк первой зоны; 3 — пожарный стояк; 4 — за­движки; 5 — струйное реле; 6— водонапорный бак; 7 — стояк второй зоны; 8—магистральная сеть; 9—обратный клапан; 10 — противопожарные насосы; 11 — хозяйственные насосы; 12 — трубопровод ввода

Различают также зонные системы водоснабжения, которые применяют в высотных зданиях высотой более 50 м (17 и более этажей), когда напор в сети превышает максимально допустимый (60 м для хозяйственно-питьевого водопровода и 90 м для противопожарного). Высота зоны определяется максимально допустимым гидростатическим напором в самой нижней точке сети (резьбового соединения или арматуры).

На рисунок 20 показана зонная система водоснабжения высотного здания, в которой первая зона (семь-восемь этажей) снабжается водой под напором (гарантийным) наружного водопровода, а вторая зона - под напором повысительных насосов, установленных в отдельном здании центрального теплового пункта. Особенностью этой системы являются регуляторы напора (давления), с помощью которых (например, при ремонте) первая зона может питаться водой из второй зоны через регулятор, установленный на нижней магистрали и поддерживающий "после себя" напор не выше допустимого для первой зоны.

Рисунок 21 - Система объединенного хозяйственно-противопожарного водо­провода с разрывом струи и приемным резервуаром 1— повысительная насосная установка; 2— приемный резервуар; 3 — водосчетчик; 4 —ввод

Рисунок 22 - Система внутреннего водопровода с уравнительными водонапорными баками I — ввод; 2 - водосчетчик; 3 — водо­напорный бак холодной воды, 4 — водонапорный бак горячей воды; 5 — сети холодного и горячего водоснабжения с верхней разводкой; 6 — генератор тепла

Систему с разрывом струи и приемным резервуаром (рисунок 21) применяют тогда, когда во внутреннем водопроводе слишком мал гарантийный напор [5 м и менее (0,05 МПа)]. Вода из наружного водопровода через водомерный узел и поплавковый клапан поступает в приемный резервуар, размещенный за пределами здания. Повысительные насосы подают воду во внутренний водопровод здания. Системы с разрывом струи применяются сравнительно редко.

Системы c уравнительными баками (рисунок 22) чаще применяются в производственных зданиях, коммунально-бытовых объектах, в которых предусмотрено централизованное снабжение холодной и горячей водой. В таких системах водоснабжения водонапорные баки холодной и горячей воды установлены на одной отметке, что обеспечивает подачу воды к водоразборной смесительной и другой арматуре под одинаковым напором. Эта система характеризуется повышенной гидравлической устойчивостью.

В системах оборотного водоснабжения предусматривается многократное использование одной и той же воды. Однако после такого использования изменяются показатели ее качества и общее количество. На рисунке 23,а, а показана система охлаждения компрессоров, в которой вода после однократного использования нагревается и для охлаждения поступает в специальное сооружение - градирню, где происходит интенсивный теплообмен, в результате чего температура воды снижается настолько, что ее можно снова подавать для охлаждения компрессоров. В градирне часть воды теряется на испарение, разбрызгивание, поэтому оборотную систему обычно подпитывают свежей водой. В оборотных системах водоснабжения могут изменяться не только температура и количество воды, но и другие показатели качества: солевой состав, содержание бактерий и т.п., поэтому вода для обработки направляется на специальные сооружения и установки для очистки, обеззараживания и др.

Примером такой системы может быть оборотная система водоснабжения плавательного бассейна или любая оборотная система технического водоснабжения промышленного предприятия.

Системы повторного использования воды (рисунок 23,б) применяют в производственных зданиях, когда вода после однократного использования в одном цехе, на одной технологической линии может быть повторно использована на другие нужды, другими потребителями. При этом оказывается экономически нецелесообразным многократное использование воды, так как в этом случае необходима очистка воды до требуемого качества.

Основными элементами внутреннего водопровода являются вводы (один или несколько), водомерный узел, местные водонапорные установки, регулирующие и запасные баки (водоаккумулирующие устройства), водопроводная сеть, оборудованная трубопроводами и необходимой арматурой (см. рисунок 17). В производственных системах технического водоснабжения (особенно оборотных) иногда применяют местные установки кондиционирования воды (фильтры, осветлители и другие установки для специальной обработки).

Рисунок 23 - Системы внутреннего водопровода производственного назначения

а– оборотная (рециркуляционная); б – повторного использования воды (прямоточная); 1 – ввод; 2 – повсительная насосная рециркуляционная установка; 3 – водопотребители (оборудование, цеха и пр.); 4 – водонапорный бак; 5 – тупиковая сеть повторного использования воды; 6 – напорная циркуляционная сеть: 7 – градирная; 8 – приемный резервуар охлажденной воды

Вводы предназначены для соединения системы водоснабжения здания или объекта с наружной водопроводной сетью, из которой предусматривается подача воды потребителям.

Водомерный узел, оборудованный измерительным прибором — водосчетчиком, предназначен для учета количества израсходованной воды, контрольно-спускным краном, для контроля располагаемого напора (давления) и спуска воды из сети, запорной арматурой.

Местные водонапорные установки предназначены для повышения напора в сети внутреннего водопровода, когда гарантийный (минимальный) напор на вводе меньше требуемого и не обеспечивает подачу необ­ходимого нормированного расхода воды, особенно у водоразборных при­боров, расположенных на верхних этажах зданий. К водонапорным установкам относятся повысительные насосные установки, пневматические установки.

Регулирующие и запасные баки (водоаккумулирующие и напорные устройства) - открытые и закрытые (пневматические) баки предназначены для аккумулирования некоторого объема воды при несоответствии режимов подачи и потребления воды в сети внутреннего водопровода. Эти баки могут быть использованы и для хранения запаса воды на технологические или противопожарные нужды.

Водопроводные сети предназначены для транспортирования воды ко всем водоразборным устройствам, размещенным в здании.

При проектировании систем водоснабжения зданий следует различать водопроводные сети, расположенные внутри зданий, и сети микрорайонные (внутриплощадочные), соединяющие группу зданий между собой. Для внутренних сетей применяют стальные оцинкованные и пластмассовые трубы, а для микрорайонных сетей - чугунные, асбестоцементные и другие трубы, которые прокладывают в земле или в непроходных каналах. Внутренняя водопроводная сеть состоит из трубопроводов, оборудованных необходимой арматурой, которая предназначена для раздачи воды потребителям, для отключения на случай ремонта отдельных участков, для контроля и управления режимом подачи и потребления воды.

Водопроводные сети в зданиях могут иметь различную конфигура­цию в зависимости от мест расположения водоразборных приборов, а также от назначения здания, технологических и противопожарных требований. Сети состоят из магистральных и распределительных трубопроводов, а также подводок к водоразборной арматуре.

Водопроводные сети бывают тупиковыми, кольцевыми и комбини­рованными, а по расположению магистральных трубопроводов - с нижней, верхней, горизонтальной и вертикальной разводкой. По виду подачи воды различают также сети циркуляционные напорные и самотечные, двойные.

Тупиковые водопроводные сети целесообразно предусматривать в зданиях, где допускается перерыв в подаче воды при необходимости отключения отдельных участков для производства ремонтных работ (см. рисунок 18, 19, 22). Тупиковые сети и отдельные тупиковые участки проектируют практически во всех зданиях любого назначения - жилых, общественных, производственных и вспомогательных зданиях

промышленных предприятий.

Кольцевые водопроводные сети применяют в зданиях с противопо­жарным водопроводом, а также в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую надежность и бесперебойность подачи воды потребителям. Кольцевые сети, как правило, присоединяют двумя или несколькими вводами к одному или нескольким участкам наружного водопровода. Кольцевание сети может быть в горизонтальной и верти­кальной плоскостях.

Комбинированные водопроводные сети состоят из кольцевых магистральных и тупиковых распределительных трубопроводов.

Рисунок 24 - Схема водопроводной сети с вертикальной разводкой магистралей и с горизонтальными распределительными трубопроводами

I — ввод; 1 — магистральный трубопровод; 3— распределительный трубопровод; 4—подводки

Комбинированные сети (см. рисунок 17) применяют в зданиях с противопожарным водопроводом, оборудованным 12 и более пожарными кранами, в зданиях с большим разбросом водоразборных устройств.

Магистральные трубопроводы в сетях с нижней разводкой размещают в подвале или техническом подполье здания, а в сетях с верхней разводкой — под потолком верхнего этажа, на чердаке или в техническом этаже здания (см. рисунок 20, 22). При выборе места размещения магистрали внутреннего водопровода следует учитывать удобство монтажа и эксплуатации. Трубопроводы, прокладываемые в неотапливаемых помещениях, должны быть утеплены, если температура воздуха понижается ниже —2 °С.

Рисунок 25 - Схемы двойных (а) и циркуляционных (б) сетей производственных водопроводов

1 - оборудование, цехи и т. п.; 2 - водопроводные сети; 3 - напорная циркуляционная сеть; 4 - самотечная циркуляционная сеть

В производственных зданиях применяют двойные и циркуляцион­ные сети. Двойные сети (рисунок 25, а) применяют при необходимости повышения надежности снабжения водой ответственных потребителей. Эти сети дублируют, т.е. рассчитывают на пропуск одинаковых расчетных расходов воды.

Отличием циркуляционных сетей (рисунок 25, б) является то, что напорные и самотечные участки рассчитывают различными методами. Монтаж, применяемые материалы и оборудование напорных и самотечных участков могут быть различными.

Водопроводная сеть высотных зданий состоит из самостоятельных зон, не соединенных одна с другой. Если воду подают в сеть каждой зоны повысительными насосами, размещенными централизованно в первом техническом этаже (в подвале), то такая схема называется параллельной.

Питание холодной и горячей водой каждой зоны рекомендуется пре­дусматривать от водонапорных баков, подключенных к сетям по схеме «уравнительных баков» (рисунок 26).

Микрорайонные (внутриквартальные) сети водоснабжения при современной планировке и застройке зданиями разной этажности и различного назначения существенно отличаются от ранее принимавшихся когда каждое здание имело собственные вводы, присоединенные к наружной водопроводной сети города.

Рисунок 26 - Схемы зонного водоснабжения высотных зданий

а - последовательная; б - параллельная; в - с регуляторами давления;

1-водонапорный Сан; 2 - повысительные насосы; 3 - регулятор давления; 4- обратный клапан

При современной «свободной» планировке создают микрорайонные (внутриквартальные) массивы, где строят жилые, административные, коммунальные, торговые здания, школы, детские сады и ясли, гостиницы и др. Для жизнеобеспечения этих зданий проектируют внутриквартальные коммуникации водопровода, горячего водоснабжения, отопления, канализации и др. и центральные пункты управления: центральный тепловой пункт (ЦТП), диспетчерский пункт (ДП), дирекция по эксплуатации зданий (ДЭЗ) или жилищно-эксплуатационная контора (ЖЭК).

В здании ЦТП размещают инженерное оборудование, обслуживаю­щее системы холодного и горячего водоснабжения, противопожар­ного водоснабжения и теплоснабжения. В ЦТП монтируют: основной водопроводный ввод (один или два), водомерные узлы с водосчетчиками, повысительные насосные установки для хозяйственно-питьевого, про­тивопожарного и горячего водоснабжения, циркуляционные насосы горячего водоснабжения и отопления, водоподогреватели, тепловой ввод.

При проектировании водопроводных микрорайонных сетей пре­дусматривают два способа прокладки трубопроводов: вне зданий и транзитом через здания (в подвалах или технических подпольях, где к ним присоединяют распределительную внутридомовую водопроводную сеть). При транзитном способе прокладки сети стоимость внутридомовых водопроводов уменьшается, однако усложняется установка водосчетчиков для измерения объемов потребления воды в каждом здании. Водоразборные устройства для наружного пожаротушения (пожарные гидранты) устанавливают как на магистралях наружного водопровода, так и на участках микрорайонной распределительной водопроводной сети, которую проектируют с учетом противопожарных требований. Для снижения избыточных напоров применяют парал­лельное зонирование и устанавливают регуляторы давления.

Выбор схемы и конструирование водопроводной сети. При выборесхемы водопроводной сети следует учитывать места размещения водоразборной арматуры на каждом этаже, условия подачи и режим потребления воды потребителями, удобство монтажа и ремонта всех трубопроводов. Выбранная схема сети должна иметь технико-экономическое обоснование. При проектировании систем водоснабжения стремятся к рациональному размещению трубопроводов, приблизив их к водоразборным устройствам. Например, в жилых и общественных зданиях водоразборную арматуру соединяют поэтажно стояками, прокладывая более короткие подводки к арматуре.

Трубопроводы прокладывают открытым или скрытым способом (рисунок 27).

Рисунок 27 - Способы прокладки трубопроводов

а - открыто у стен; б - в шахтах; в-в бороздах; г - в подвале (подвеска на кранштейнах и опорах); д - в каналах:1 - водопровод; 2 - канализационный трубопровод; 3 - трубопровод горячего водоснабжения; 4 - трубопровод системы отопления

Скрытая прокладка (в бороздах, шахтах, каналах, блоках, панелях, кабинах) применяется при повышенных требованиях к эсте­тике помещений. Борозды, в которых проложены трубы, закрывают щитами, оставляя смотровые люки для запорной арматуры и сборно-разборных разборных соединительных частей труб (сгонов, накидных гаек и пр.). При пересечении строительных конструкций зданий трубопроводы прокладывают в стальных или пластмассовых футлярах (гильзах) (рисунок 28), избегая жесткой заделки с целью обеспечения самокомпен­сации линейных удлинений при термических деформациях.

Рисунок 28 - Прокладка трубопроводов через пере­крытия 1 — перекрытие; 2 — труба; 3 — асбестовая заделка; 4 —гильза

Прокладку трубопроводов в проходных... (высотой 1,7-1,8 м), полупроходных (высотой 0,8—1 м) и непроходных (высотой 0,3—0,7 м) каналах применяют в производственных зданиях, а также в дворовых и в микрорайонных водопроводных сетях.