Системы и схемы водоснабжения зданий

Слайд 2:

• Система водоснабжения – комплекс взаимосвязанных устройств и сооружений, обеспечивающих потребителей водой в требуемом количестве и заданного качества.
• Схема водоснабжения – последовательное расположение этих сооружений от источника до потребителя, а также взаимное расположение их относительно друг друга.

Системы водоснабжения зданий могут питаться водой от центральных или районных систем наружного водопровода, а также от местных источников водоснабжения.

Слайд 3:

Виды систем водоснабжения по назначению делят на 5 видов:

1. Системы водоснабжения населённых мест. По ним получает воду большинство гражданских, коммерческих, административных и иных объектов, расположенных в крупных населенных пунктах.
2. Производственного водоснабжения. Такие сети прокладывают на предприятиях различных отраслей промышленности.
3. Сельскохозяйственные. Эти системы используют для водоснабжения животноводческих и растениеводческих хозяйств.
4. Противопожарные. Это специализированные системы водоснабжения, предназначенные для ликвидации ЧС.
5. Комбинированные. Используются в различных целях.

Виды систем водоснабжения в зависимости от методов подачи воды. Здесь выделяют следующие типы систем водоснабжения:

1. Самотечные. Вода по коммуникациям течет самостоятельно под воздействием гравитации.
2. С принудительной (механизированной) доставкой воды. Среда транспортируется при помощи насосных установок.
3. Комбинированные. В таких сетях используют оба метода доставки воды.

По характеру используемых природных источников:

1. Сети, подключенные к поверхностным источникам. Вода берется из рек, водохранилищ и озер.
2. Сети, подключенные к подземным источникам. Потребителям подаются грунтовые воды.
3. Комбинированные системы. Задействуются поверхностные и подземные источники воды.

По комплексности обслуживания потребителей системы водоснабжения бывают объединенными, неполно-раздельными и раздельными.

1. От сетей первого типа получают воду все потребители. Обычно в таких системах транспортируется питьевая вода. Такой подход в промышленности оправдан в том случае, если для производства продукции нужна вода хорошего качества, либо жидкости требуется очень мало.
2. Неполно-раздельные системы прокладывают в тех случаях, если производство продукции требует большого количества воды невысокого качества.
3. Раздельные системы встречаются редко. Их прокладка предполагает построение отдельных сетей для противопожарных, питьевых и производственных нужд.

По способу использования воды: вода на промышленных объектах может использоваться по-разному. По этому критерию системы водоснабжения разделяют на три вида:

1. Прямоточные. Вода в таких системах используется однократно, а затем сливается в канализацию или подается на очистку. Это оправдано в двух случаях. Вода входит в состав конечной продукции. Отличные примеры — жидкие суспендированные удобрения, минеральные кислоты и пр. Состав жидкости значительно изменяется в худшую сторону (к примеру, при электролизе). Повторное использование такой воды нецелесообразно.
2. Оборотные. Такие системы обычно используют для охлаждения чего-либо. Нагретую среду охлаждают и повторно применяют на том же объекте. В некоторых случаях в состав оборотных систем входят очистные сооружения.
3. Прямоточные с повторным применением. Прокладка такой системы актуальна в том случае, если отработанная вода, непригодная для повторного применения на одном объекте, может быть использована на другом.

Слайд 4:

Существует классификация систем водоснабжения в зависимости от количества потребителей. Системы водоснабжения бывают централизованными и автономными.

1. Инженерные сети первого типа рассчитаны на большое количество потребителей. Вода для них берется из единой системы коммуникаций. Централизованные сети обычно сочетают в себе холодное и горячее водоснабжение. Такие системы имеют сложные схемы и состоят из большого количества установок и коммуникаций.
2. Автономные сети снабжают водой ограниченное число потребителей. Чаще всего такие системы устанавливают в частных домах. Вода из расположенного близко к зданию источника подается при помощи насоса. Для нагрева жидкости обычно используют бытовые водонагреватели. 

Слайд 5:

Водопроводы зданий в общем случае состоят из следующих основных элементов: ввода (или нескольких вводов); водомерного узла; распределительных магистралей; стояков и подводок; водоразборной и регулирующей арматуры; устройств для создания напора (насосов, пневматических устройств, баков); устройств для тушения пожаров, поливки и др.

Слайд 6: 

В зависимости от конкретных условий (рельеф местности, мощность водоисточника, надежность электроснабжения) применяемое оборудование системы водоснабжения объединяется в различные поточные технологические линии.

Схема напорной башенной системы водоснабжения с забором воды из поверхностного источника (реки, пруда) представлена на слайде. Вода из источника 1 через водоприемник и трубу 2 самотеком поступает в водозаборное сооружение 3 (колодец), откуда насосной станцией 4 первого подъема подается на очистные сооружения 5, где осуществляется улучшение ее качества. После очистки и обеззараживания вода сливается в резервуар 6 чистой воды, из которого насосной станцией второго подъема она перекачивается по водоводу в напорно-регулирующее сооружение – водонапорную башню 8. Далее вода поступает в водопроводную сеть 9, подводящую ее к объекту водоснабжения 10 (ферме, комплексу, населенному пункту).

В отличие от системы с забором воды из поверхностного источника вода в системе водоснабжения из подземного источника при помощи буровых скважин 1 не требует очистки, вследствие чего схема не содержит очистных сооружений, резервуара чистой воды и насосной станции второго подъема. В результате вся система оказывается более простой и надежной.

В рассмотренной ранее системе водоснабжения водопроводная сеть питается от водонапорной башни. Вода подается от насосной станции и напорно-регулирующего бака башни только в одном направлении. Поэтому такая система называется системой с проходным резервуаром. Аналогичные схемы применяются в тех случаях, когда рельеф местности имеет уклон в сторону конца водопроводной сети. При наличии подъема в направлении к концу водопроводной сети напорно-регулирующее сооружение (башню) устанавливают в ее конце. Эта система называется системой с контррезервуаром. В часы наибольшего потребления вода поступает в водопроводную сеть с двух сторон: от насосной станции и из водонапорной башни. При плоском рельефе башню сооружают в центре территории, занимаемой объектом водопотребления.

Изложенные соображения относятся к системам водоснабжения как населенных пунктов, так и промышленных предприятий.

Слайд 7:

Существуют, однако, системы, специально устраиваемые для целей промышленного водоснабжения (прямоточная, с повторным использованием воды, оборотная и др.).

Прямоточная система (рис. а) предусматривает забор всё увеличивающихся количеств воды по мере развития промышленного предприятия. После использования в технологическом цикле вода сбрасывается в водоем. Получить необходимые количества воды часто невозможно или требуются большие капитальные затраты. Для уменьшения действия сбрасываемых загрязненных вод на качество воды в источнике приходится осуществлять их очистку, что исключительно дорого. Поэтому более перспективными являются пути уменьшения количества сбрасываемых вод.

Система повторного использования воды (рис. б) представляет собой систему, в которой свежая вода, пройдя технологический цикл на одном из производств, участвует в технологическом процессе следующего производства. Для создания такой схемы необходимо, чтобы качество воды после использования на первом предприятии удовлетворяло требованиям технологического процесса второго производства. В противном случае требуется корректировка ее качества на очистных и охладительных сооружениях. Применение этой системы позволяет сократить суммарный расход свежей воды.

С целью сокращения забора свежей воды из источников водоснабжения и охраны их от загрязнения широко применяются системы оборотного водоснабжения (рис. в). Они необходимы в случае маломощности источника водоснабжения. В этой системе вода, участвующая в технологическом процессе, не сбрасывается в водоем, а после обработки вновь возвращается в производственный цикл. Потери, имеющие место в производстве, восполняются из источника.

Слайд 8:

Устройство самотечного вида системы водоснабжения целесообразно при недостатке водоподъемного оборудования. В настоящее время она используется в редких случаях, в основном в тех, когда источник дает воду в недостаточном количестве (например, при использовании колодца). Для осуществления бесперебойной подачи воды следует провести установку накопительного бака, расположив его выше всех точек потребления.

В таком случае бак размещается, как правило, на чердаке жилища или же специально сооружается водонапорная башня. Принцип действия такой системы следующий: вода из колодца поступает в накопительный бак, после чего из него распределяется к точкам потребления.

На сегодняшний день система водоснабжения напорног типа является самой распространенной для частных домов. Принцип ее функционирования заключается в комплексной работе водоподъемных средств. К ним в основном относятся насосы, реле давления и гидроаккумуляторы. Водоснабжение начинается с подачи правильно подобранным насосом в гидроаккумулятор воды.

Гидроаккумулятор имеет вид металлического бака, внутри которого расположена грушевидная мембрана. Она соединена с металлическим корпусом с помощью фланца, имеющего резьбовое соединение для удобства крепления к водопроводным сетям. В свободном пространстве между металлическим корпусом и мембраной находится воздух под давлением. Когда из скважины попадает вода под напором, мембрана увеличивается в размерах. Благодаря этому объем воздуха, находящегося между мембраной и стенками бака, постепенно уменьшается, в результате чего создается еще большее давление. Реле давления, расположенное на нужном уровне, начинает размыкать контакты, насос отключается и перестает закачивать воду в бак.

В итоге весь механизм оказывается в состоянии, когда на грушевидную мембрану с находящейся внутри нее водой давит воздух, присутствующий внутри корпуса.

При открывании крана воздух, давящий на «грушу», выталкивает воду из бака. Давление в мембране будет снижаться по мере расходования воды. Когда же оно достигнет определенной границы, контакты реле давления сомкнутся, и подача электропитания на насос возобновится, после чего он снова заработает.

Слайд 9:

Водопроводная сеть предназначена для транспортирования воды от источника к месту потребления. Она является практически единственным элементом системы водоснабжения и состоит из магистральных и распределительных линий.

Магистральные линии предназначены для транспортирования транзитной воды в пределах объекта водоснабжения. Распределительные линии прокладываются в необходимых точках при транспортировании воды от магистралей к потребителю. Если водопроводная сеть питает один дом, то функции магистральных и распределительных линий совмещаются в одной нитке.

Слайд 10:

Схема системы водоснабжения здания зависит от величины свободного напора в наружной сети у ввода (H_св) и назначения здания:

1. При свободном напоре на отметке поверхности земли у ввода в здание, больше требуемого напора, состоящего из суммы сопротивлений на трение, местных сопротивлений, напора на излив и геометрической высоты наиболее высоко расположенных приборов, применяют наиболее распространенную и простую схему без установки для повышения напора в сети внутреннего водоснабжения.
2. Если периодически (например, в отдельные часы суток) напор на вводе бывает ниже требуемого, целесообразно устройство водопровода здания по схеме с водонапорным баком без насоса. В Часы года H_св больше или равно H_тр, происходит наполнение бака, а при обратном условии – его опорожнение. На вводе при этой схеме обязательно устанавливают обратный клапан, не позволяющий воде в часы недостаточного напора уходить из бака в наружную сеть.
3. Схему водопровода здания с повысительными насосами применяют при H_св меньше H_тр, если нехватка напора постоянна, а расход воды равномерен. Насосы устанавливают на обводной линии. Включение насосов обычно автоматизируют.
4. При тех же условиях, что и в предыдущем случаем, но при неравномерном расходовании воды, необходимо применять схему с повысительными насосами и водонапорным баком. Водонапорный бак является аккумулирующей ёмкостью, которая принимает избыток воды или восполняет её нехватку при увеличившемся водозаборе, обеспечивает работу насосов при оптимальном коэффициенте полезного действия и уменьшает эксплуатационные расходы, т.к. сокращает время работы насосов.

Слайд 11:

         Схемы водопроводных сетей по конфигурации бывают тупиковые, кольцевые и комбинированные.

Слайд 12:

Тупиковая схема сетки состоит из магистральной линии и ответвлений, которые отходят в виде тупиковых участков. В тупиковой сети вода движется в одном направлении — до конца ответвления. Тупиковая схема — кратчайшая по длине, но менее надежная относительно бесперебойной подачи воды. Во время аварии на одном участке магистрали все участки, которые расположены за ним, не будут обеспечены водоснабжением. 

Слайд 13:

Кольцевая схема не имеет тупиковых участков и все ее ответвления соединены между собой и замкнуты. В закольцованной сети вода не застаивается, а постоянно циркулирует. Аварийные участки выключают без прекращения подачи воды другим потребителям.

Слайд 14:

Комбинированная схема состоит из закольцованных и тупиковых линий. Такую схему применяют в купных зданиях, потребляющих большое количество воды устройствами и установками с большой рассредоточенностью (например, прачечные, бани, промышленные предприятия).

Слайд 15:

Зонные водопроводы представляют собой водопроводные сети, разделенные на зоны. Каждая зона имеет самостоятельную сеть, отдельную насосную установку и напорно-регулирующую емкость. Запасные емкости могут быть объединены.

Зонирование водопровода может быть вызвано как техническими, так и экономическими соображениями.

По чисто техническим соображениям необходимость зонирования и число зон принимают исходя из требований не превышать расчетный напор, допускаемый техническими условиями эксплуатации водопровода.

В соответствии с указаниями СНиП 2.04.02–84 свободный напор в сетях хозяйственно-питьевого водопровода не должен превышать 60 м. Эти требования устанавливают в зависимости от материала и типа труб и условий эксплуатации сети.

Слайд 16:

В зависимости от места расположения магистральных трубопроводов системы водоснабжения могут быть с нижней и верхней разводкой.

При нижней разводке магистральные трубопроводы прокладывают в подвале, подполье или под полом первого этажа. Это наиболее распространенная схема.

 Схема с верхней разводкой, когда магистральные трубопроводы прокладывают на чердаке или под потолком верхнего этажа, применяют обычно в промышленных или производственно-коммунальных зданиях (прачечные, бани и др.), или в жилых зданиях при зонной схеме водоснабжения.

Слайд 17:

Проектирование любого водопровода начинается с вычерчивания его схемы в плане (в разрезе) и определения состава сооружений.

         Обычно в начальной стадии проектирования составляют две (или более) возможные схемы водоснабжения, которые являются вариантами проекта будущего водопровода. Затем проводится технико-экономический расчет – сравнение вариантов, выбирают наивыгоднейший.

         По выбранной схеме окончательно проектируют и рассчитывают все устройства и элементы.