Варианты гидравлического расчета водопроводных сетей

Нормирование – основное правило любых расчетов

В каждом регионе действуют свои нормы расхода воды (питьевой, на санитарно-гигиенические нужды, в быту и хозяйстве). Объясняется это разным географическим положением, погодными факторами.

Возьмем суточные нормы объемных параметров водопотребления и водоотведения, распределенные на нужды в хозяйстве и быту. Не забудем о том, что они одинаковы по поставке и отведению воды, но зависят от того, насколько жилище благоустроено.

Нормативные значения потребления воды:

• с уличной водоразборной колонкой – от 40 до 100 л на человека;
• жилой дом квартирного типа без ванн – 80/110;
• то же с ваннами и газонагревателями – 150/200;
• с централизованным холодным и горячим водоснабжением – 200-250.

Для ухода за домашними животными, птицей тоже есть нормы потребления воды. В них включены расходы на уборку загонов, клеток и кормушек, кормление и т.п. На корову предусмотрено 70-100 л, лошадь – 60-70 л, свинью – 25 л, а на курицу, индейку или гуся – всего лишь 1-2 л.

Из-за небольшой утечки воды расходы на водоснабжения вырастут значительно. Некоторый запас на непредвиденный расход воды лучше участь при выполнении расчета баланса

Есть нормы на эксплуатацию автотранспорта: тракторная техника – 200-250 л воды в сутки, автомобиль – 300-450. Положено планировать расход воды на пожаротушение для всех зданий и построек, независимо от эксплуатационного назначения.

Даже для садовых обществ нет исключения: норма расхода воды для тушения огня снаружи – 5 литров в секунду на протяжении 3-х часов, внутреннего возгорания – от 2 до 2,5.

Воду на пожаротушение берут из водопровода. На водопроводных трубах в колодцах ставят пожарные гидранты. Если это технически неосуществимо или нерентабельно, то придется позаботиться о резервуаре с запасом воды. Эту воду запрещается направлять на другие цели, срок восстановления запаса в резервуаре – три дня.

Расход поливной воды в сутки: 5-12 л/м2 для деревьев, кустарников и прочих насаждений в открытом грунте, 10-15 л/м2 – в теплицах и парниках, 5-6 л/м2 – для газонной травы и клумб. В промышленности каждая отрасль имеет свои особенности нормирования потребления воды и отвода отработанных стоков – водоемкими являются целлюлозно-бумажное производство, металлургия, нефтехимия, пищевая индустрия.

Основное назначение нормирования – экономически обосновать нормы потребления воды и отвода в целях рационального использования водного ресурса.

За выходной день (уборка квартиры, стирка, приготовление еды, купание под душем и в ванне) среднесуточный расход воды можно превысить в 2-3 раза

Особенности разводки коттеджа

Чем, собственно, система водоснабжения в частном доме проще, нежели в многоквартирном строении (разумеется, помимо общего количества сантехнических приборов)?

Принципиальных отличия два:

На горячей воде, как правило, нет необходимости обеспечивать постоянную циркуляцию через стояки и полотенцесушители.

При наличии циркуляционных врезок расчет водопроводной сети горячей воды заметно усложняется: трубам нужно пропустить через себя не только разбираемую жильцами воду, но и непрерывно оборачивающиеся массы воды.

В нашем же случае расстояние от сантехприборов до бойлера, колонки или врезки в трассу достаточно мало, чтобы не уделять внимания скорости подачи ГВС к крану.

Полотенцесушитель нагревается за счет непрерывной циркуляции через стояки ГВС.

Водопровод в частном доме разводится по тупиковой схеме, что подразумевает постоянную нагрузку на отдельные участки разводки. Для сравнения – расчет водопроводной кольцевой сети (позволяющей запитать каждый участок водопровода из двух и более источников) должен выполняться отдельно для каждой из возможных схем подключения.

Расчёт диаметра трубы для водопровода в частном доме

Система обеспечения водой в частном секторе имеет меньшие размеры, чем в многоквартирных домах. Но даже здесь требуется производить расчёты и подбирать наиболее оптимальные значения.

Важным фактором является длина трубопровода, которая может быть слишком увеличенной, особенно, если дом находится далеко от основной сети. Диаметр длинных труб должен быть немного завышенным, чтобы не создавать резкие перепады давления в системе.

Также внимание стоить обращать на напор воды в данном участке. Заниженный диаметр трубопровода, при избыточном напоре, может привести к пробою системы

При малом диаметре и слабом напоре, потребитель не получит качественной струи жидкости. Этот параметр очень важен, так как многие хозяева частных домов имеют хозяйство и определённую площадь под полив.

Варианты трубопровода для частного дома:

• При общей длине трубопровода до 30 м, следует выбирать диаметр труб не более 20 мм. Данный параметр не создаст перерасхода, а только обеспечит дополнительную экономию.
• Если длина труб превышает 30 м, то необходимо использовать более серьёзное сечение – от 25 до 32 мм. 32 мм идеально подходит для частного дома с несколькими этажами и большим количеством потребителей.
• Если дом расположен непосредственно возле водопроводной системы, то можно использовать трубы, диаметр которых не превышает 10 мм. Данного параметра достаточно для нормального давления в системе и отсутствия поломок.

Следует знать, что часто для обозначения внутреннего диаметра трубопровода используют дюймы. 1 дюйм равен 2,54 см, из этих данных следует подбирать наиболее подходящую продукцию. Очень проблематично выбирать изделия с внешней и внутренней резьбой, которые производятся по иностранным стандартам. Различие имеет как шаг резьбы, так и её длина.

Иногда может указываться внешний диаметр трубы. Чтобы получить внутреннее значение, необходимо от внутреннего диаметра отнять толщину стенки трубы.

Расчет потерь водопроводного напора

Формула определения потери напора на трубопроводе определенной длины следующая:

H=iL·(1+K),

где:

• H – величина потери напора, м;
• i – гидравлический уклон труб водопроводной сети квартиры;
• L – протяженность труб водопровода, м;
• K – коэффициент, связанный с назначением сети водопровода.

Для проводящих воду трубопроводах хозяйственно-питьевого назначения коэффициент K равняется 0,3.

Вообще, наибольшая сложность с данной формулой возникает в отношении малопонятного параметра «гидравлический уклон». Под ним понимается сопротивление движению воды, оказываемое трубой.

Параметры, влияющие на гидравлический уклон:

1. Скорость движения воды. Больше скорость – выше гидравлическое сопротивление трубопровода.
2. Диаметр проводящей воду трубы. Чем он меньше, тем более высоко значение гидравлического сопротивления.
3. Степень гладкости внутренних стенок трубы. Данная характеристика зависит от материала исполнения трубопровода (труба из ПНД более гладкая, чем из стали) и продолжительности его службы (отложения извести, ржавчина).

Наиболее удобный способ вычисления гидравлического уклона – таблица Ф.А. Шевелева. Используя ее, получится сравнительно быстро определить гидравлический уклон с учетом диаметра, материала трубопровода и скорости воды.

Если число водопотребляющих приборов превышает 7 единиц и протяженность водопровода составляет более 25 м,потребуется либо выстраивать магистраль на коллекторной гребенке, либо применять 20 мм трубу (+)

Однако сведения из таблицы Шевелева несколько устарели – современная сантехника работает под более высоким избыточным давлением, чем сантехнические приборы прошлого века. Сегодня нормальное избыточное давление в квартирном водопроводе должно быть не менее 0,3 кгс/м.

Выполним в качестве примера потери напора в системе водопровода, выполненного из пластиковой трубы 20 мм диаметра, общей протяженностью 23 м и наибольшей скоростью движения воды в 1,5 м/с.

Величина гидравлического уклона для трубопровода с названными параметрами составит 232,7, при условии его протяженности в 1000 м (1000i). Для нахождения значения i, используемого в формуле вычисления падения напора, требуется поделить на 1000, т.е. 232,7:1000=0,2327.

Учитывая значение коэффициента в 0,3 (водопровод хозяйственно-питьевого назначения), рассчитаем формулу: H=0,2327·23·(1+0,3)=6,95 м.

Т.е. избыточное давление на последнем (концевом) сантехническом приборе в 0,5 атмосфер будет достигнуто, если в сети квартирного водопровода поддерживается давление, равное 0,5+0,695=1,195 кгс/см2.

Поскольку в магистральном трубопроводе давление обычно не ниже 2,5 атмосфере, условие функционирования рассмотренного в примере водопровода вполне соблюдено.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРАВЛИЧЕСКОМ РАСЧЕТЕ ВОДОПРОВОДНЫХСЕТЕЙ

Расчет водопроводных сетей заключается в установлении диаметров труб, достаточных для пропуска заданных расходов воды, и в определении потерь напора. Последнее необходимо для определения высоты водонапорных башен, а также напора, который должны создавать насосы (см. § 4). При расчете водопроводной сети предполагают, что промышленным предприятиям (для производственных и хозяйственно- питьевых целей) вода подается в виде сосредоточенных расходов, а населенным пунктам (для хозяйственно-питьевых целей) — равномерно по длине (пути) магистральных линий. Вычисленные по расчетному расходу потери напора равны действительным потерям напора в трубопроводе ic равномерной раздачей оды по его длине. Для упрощения расчетов путевые расходы можно приводить к сосредоточенным расходам в узлах (в местах соединения нескольких линий), равным половине произведения удельного расхода на общую длину прилегающих веток. При этом результаты расчетов совпадают с получаемыми при пользовании приведенной формулой. Наружные водопроводные сети рассчитывают несколько раз: на максимальной часовой расход в сутки максимального водопотребления; на минимальный часовой расход в сутки максимального водопотребления (максимальное поступление воды из сети в резервуар или башню); на максимальный часовой расход с учетом подачи воды в расчетные точки пожаротушения и на другие периоды работы сети. При скорости движения воды и Потери напора в местных сопротивлениях из-за их малости при расчете водопроводных сетей не учитывают. Разветвленные водопроводные сети рассчитывают как системы последовательно соединенных трубопроводов, осуществляющих раздачу воды по пути и в виде сосредоточенных расходов в боковые ответвления. Потери напора в таких трубопроводах могут быть определены по формуле Расчет кольцевых водопроводных сетей значительно сложнее. Основная трудность заключается в определении расходов по отдельным ветвям сети. Расчет кольцевой водопроводной сети сводится к назначению диаметров труб, определению расходов, протекающих по отдельным ветвям сети, и подсчету потерь напора от места подачи воды до расчетной точки сети. В начале расчета на схеме сети намечают распределение расходов исходя из их баланса в узлах. По намеченным расходам назначают диаметры труб участков сети, пользуясь графиками так называемых «экономичных диаметров» или соблюдая значения «экономичных скоростей». Для подсчета потерь напора ог начальной точки сети до расчетной необходимо произвести увязку сети, т. е. откорректировать распределение расходов по участкам сети так, чтобы для всех колец и узлов сети были соблюдены указанные выше условия. При увязке сети приходится иногда изменять ранее назначенные диаметры труб на отдельных ее участках. Существует несколько методов расчета (увязки) кольцевых водопроводных сетей. Все они по существу сводятся к тем или иным способам приближенного решения системы квадратных уравнений и поэтому достаточно трудоемки, особенно при расчете больших многокольцевых сетей. В настоящее время разработаны способы расчета кольцевых водопроводных сетей с применением электронно-вычислительных или аналоговых машин.

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ: Основы водоснабжения и канализации

§ 23. Теоретические основы поверчных гидравлическихрасчетов водопроводных сетей. Задача поверочного расчетасети заключается в определении расходов воды в участках сети при уже известных диаметрах труб…

Раздел 3. СИСТЕМЫ ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ (ВОДОПРОВОДНЫЕСЕТИ И ВОДОПРОВОДЫ). Такой расчет является по существу поверочным расчетом сети и носит название гидравлической увязки сети.

В закрытых системах теплоснабжения, когда на нужды ГВС нагревается водопроводная, обычно не умягченная водаРасчет сети по формулам производят редко из-за его большой трудоемкости. Обычно при гидравлическом расчете.

Раздел 3. СИСТЕМЫ ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ (ВОДОПРОВОДНЫЕСЕТИ И ВОДОПРОВОДЫ). § 30. Сочетание технико-экономических расчетов с поверочными гидравлическими расчетами сетей.

АндрияшевМ М. Гидравлические расчеты водоводов и водопроводных сетей. М, Стройиздат, 1964. М о ш н и н Л. Ф. Методы технико-экономического расчета водопроводных сетей.

ВОДОПРОВОДНЫЕ СЕТИ. § 3.10. Особые случаи эксплуатации водоводов и сетей. Гидравлические удары. Постановка задачи о расчете водопроводных сетей. Целью расчетасети явля

Проектирование водопровода в квартире

Подготовка правильного проекта разводки водоснабжения позволит избежать проблем как на стадии монтажа труб, так и позже, при пользовании водопотребляющим оборудованием.

Следует точно определиться с перечнем сантехники и потребляющего воду стационарного бытового оборудования, установка которых будет осуществлена в квартире. Затем вычертить план квартиры в масштабе, обозначить на нем позиции приборов, требующих подключения к водопроводу.

Остается определить схему развязки трубопровода, учитывающую в плане всю водопотребляющую стационарную технику. Помимо потребителей воды на схеме обозначается оборудование, являющееся частью системы водоснабжения (счетчики воды, насосы и т.п.), протяженность участков трубопровода и диаметры труб.

Водопроводные коммуникации практичнее вести по стенам – в штробах или поверх. При необходимости можно  обшить поверхностную магистраль коробом из пластика, гипсокартона (+)

В идеале схема должна учитывать позиции и характеристики (размер, тип) переходников, фитингов, муфт и т.п. Однако это выполнимо лишь для сантехника. Проще подготовить проект без этих «подробностей», идти с ним в сантехнический магазин и показать проект продавцу. Он поможет выбрать необходимые «мелкие» комплектующие.

Но прежде, чем идти за трубами и фитингами, нужно произвести гидравлический расчет проекта водоснабжающей системы. Это позволит убедиться в отсутствии значительного спада давления в проектируемой системе разводки водопровода, ее способности обеспечивать водой всех потребителей при их одновременной работе.

Расчет диаметра водопроводных труб

Сечение водопроводной трубы, точнее площадь сечения, определяется формулой:

S=π·r2,

где:

• S – площадь сечения трубы, м2;
• π – число «пи» с достаточным значением 3,14;
• r – радиус внутреннего сечения, м.

Как правило, в отношении стальных труб значение радиуса приравнивается к половинному значению их условного прохода (ДУ). У пластиковых труб номинальный наружный диаметр и внутренний диаметр обычно отличаются на шаг. Например, у 40 мм полипропиленовой трубы внутренний диаметр примерно соответствует 32 мм.

Пользуясь только формулой расчета площади сечения труб, рассчитать необходимые пропускные параметры водопровода не получится.

Необходимо воспользоваться еще одной формулой:

Q=V·S,

где:

• Q – расход воды, м3;
• V – скорость потока воды, м/с;
• S – площадь сечения трубы, м2.

Нормативы для внутренних водопроводов ограничивают диапазон скорости воды в пределах 0,7-1,5 м/с. Если вода будет двигаться с большей скоростью, то водопроводные трубы довольно громко зашумят. Определим внутреннее сечение трубопровода, учитывая наибольшую допустимую скорость воды.

Чем выше скорость жидкости в водопроводных трубах, тем более велико сопротивление ее продвижению. Причемпри падении напора в 16 мм трубопроводе из-за недостаточного сечения повысительный насос не поможет (+)

Прежде переведем расчетный расход воды, используя подсчитанные выше данные для умывальника, унитаза и душа, в кубометры в секунду: 0,3511·0,001= 0,0003511 м3/с.

Теперь получится рассчитать минимальную площадь сечения трубопровода, применив вторую формулу и введя максимально допустимое значение скорости воды: S=0,0003511:1,5=0,000234 м2.

Определим радиус внутреннего сечения водопровода по первой формуле: r2=0,000234:3,14=0,00007452. Вычисляем корень из полученного значения и получаем: r=0,00863 м. Соответственно, в миллиметрах радиус внутреннего сечения будет 8,63 мм.

Умножив полученное значение радиуса на два, находим требуемый диаметр трубы для водопровода: 8,63·2=17,26 мм. Т.е. оптимальное ДУ трубопровода составит 20 мм (округление в большую сторону).

Трубы для квартирного водопровода

Именно материал водопроводных труб определяет возможные способы их монтажа. В быту используются трубы четырех основных видов: из стали, из меди, из металлопластика и гибкие трубы, называемые сантехнической подводкой.

Стальные трубы наиболее прочны, а значит надежны. Поэтому в квартирах вся связанная с водопроводными стояками проводка выполняется только из стали. Наибольшей стойкостью к ржавлению обладают оцинкованные стальные трубы.

Медный трубопровод более надежен, чем стальной или пластиковый. Но только при условии профессиональногопостроения. Пайка сегментов медных коммуникаций – задача не для любителя

Сборка системы водопровода производится путем сварного и муфтового соединений, а также с использованием пресс-фитингов для стальных труб. Для оцинкованных труб сварка не применима, поскольку разрушит защитный слой.

Высокой надежностью и долговечностью характеризуются трубы из меди, но они наиболее дороги. У медных труб высокая теплоотдача, теплоизоляция для них обязательна. Соединение труб из меди проводится капиллярной пайкой и сгонами – резьбовыми и пресс-фитингами.

При всем удобстве пластиковых труб в качестве водопроводных коммуникаций, у них имеются эксплуатационные ограничения – работа с водой под температурой менее 95оС и под давлением не выше 10 атмосфер. Сборка пвх-сегментов при построении водопроводной сети выполняется с использованием специальных фитингов.

Наиболее распространены металлопластиковые трубы. Они хорошо подходят для внутренних проводок в помещениях квартиры. Основной минус водопроводного металлопластика – слабая стойкость к механическим повреждениям. Такие трубы монтируются только с закладкой в стены, их нельзя выводить открыто.

Шланг гибкой сантехнической подводки заключен в обмотку из металла. Благодаря обмотке он способен держать высокое давление, однако неустойчив к внешним повреждениям.

Данный тип подводки применяется в границах какого-либо одного помещения, к примеру, для подключения к источнику воды раковины, посудомоечной или стиральной машины, водонагревателя.

1.4. Ввод. Расположение водомерного узла

Вводом называется трубопровод, соединяющий наружную водопроводную сеть с внутренней сетью. Ввод водопровода целесообразно прокладывать под прямым углом к наружной сети ближе к центру здания для обеспечения одинаковой гидравлической нагрузки в обеих ветвях внутренней водопроводной сети, с уклоном не менее 0,002 в сторону наружной сети.

Глубина заложения ввода , м принимается в зависимости от глубины заложения наружной сети и глубины промерзания грунта:

(2)

где h_пр — глубина промерзания зависит от климатических условий данной местности, м.

В месте присоединения ввода к наружной сети предусматривается водопроводный колодец. Уклон ввода в сторону присоединения должен быть не менее 0,002.

Расстояние по горизонтали между вводом водопровода и выпусками канализацию должно быть не менее 1,5 м при диаметре ввода до 200 мм включительно и не менее 3 м при диаметре более 200 мм.

Пересечение ввода со стенами подвала или технических подполий следует выполнять в сухих грунтах с зазором 0,2 м между трубопроводам и строительными конструкциями для предохранения от возможной осадки здания, проникновения атмосферных осадков и грунтовых вод.

При выборе места ввода необходимо решать этот вопрос в увязке с генпланом здания.

Водомерный узел следует располагать непосредственно за наружной стеной подвала или технического подполья не далее 2 м, с температурой не ниже 5о С, в легко доступном для обслуживающего персонала месте.

Водомерный узел состоит из следующих элементов:

• контрольно – измерительного прибора (счетчика), предназначенного для учёта количества воды в системе водоснабжения зданий

• контрольно – спускового крана, который служит для спуска воды, проверки правильности показания водосчетчика, диаметр спускного крана для крыльчатого водосчетчика принимается принимается d=15мм, для турбинного d=20 мм

• запорной арматуры, для возможного ремонта или замены счетчика

• фильтра грубой очистки (для удаления механических загрязнений)

• манометра, для контроля давления в водопитателе

• трубопроводов обвязки

• переходов от диаметра трубопровод к диаметру счетчика

• прямых участков для выравнивания профиля скоростей, необходимого для обеспечения точности показаний счетчика

Перед счетчиком предусматривается установка механических или магнитно – механических фильтров.

К микрорайонным сетям относятся внутриквартальные сети, трассировка которых производится в соответствии с требованиями.

Прокладка указанных сетей ведется с увязкой с наружными сетями электроснабжения, телефона, газопровода, теплотрассой.

Внутриквартальные сети трассируют по кратчайшим расстояниям с устройством минимального количества колодцев. Они не должны загромождать подземное пространство улиц и проездов, чтобы не создавать помех при обслуживании и ремонте сетей.

Дворовую канализации прокладываем параллельно фундаментам зданий на расстоянии 5 м, диаметром 160мм.

Режим работы сети – самотечный, за счет придания уклона трубам.

На дворовой канализационной сети проектируем колодцы в местах выпусков внутренней канализации, в местах поворотов, в местах боковых присоединений и на прямых участках: при диаметре 160 мм – через 39 м. Последний колодец дворовой канализации называется контрольным, его устанавливаем на расстоянии 2м от красной лини вглубь двора, и он же разделяет сферу обслуживания канализационной сети.

Смотровые канализационные колодцы и основном проектируют сборные из железобетонных колец диаметром 1000мм и горловиной 700мм.

На генплан участка М 1:500 наносят вышеуказанные сети в виде соединительной линии со всеми смотровыми, поворотными колодцами.

Определение водопотребления предприятия

В соответствии п.2.4 , приложения 3 и согласно задания, норму водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды на одного человека в смену принимаем q_н._х-п = 25 л/(см. чел) (приложение 3 ). Водопотребление в смену

Суточное водопотребление

.

Расход воды на душевые в смену

Количество душевых сеток

в сутки

Расход воды на производственные нужды в смену(по заданию), в час

Суточное водопотребление на производственные нужды

Таким образом, расчетный суточный расход воды по предприятию составит

Суммарный расход воды за сутки по поселку и предприятию равен

Составляем таблицу суммарного водопотребления по часам суток (табл. 1.3).

Пояснение к табл. 1.3. В графе 1 приведены часовые промежутки от 0 до 24 ч. В графе 2 — расход воды поселком по часам суток в процентах от суточного водопотребления согласно приложению 1 при К_ч= 1.45. В графе 3 — расход воды поселком на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток в м3 (например, с 10 до 11 ч. расходуется 5,8% от).

В графе 4 — расход воды на хозяйственно-питьевые нужды общественного здания (в нашем примере — больница) по часам суток в процентах от суточного расхода. Распределение расходов воды по часам суток принято по приложению 1 для больницы.

В графе 5 — количество воды в м3, расходуемое больницей на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток (например, с 10 до 11ч. расходуется 6 % суточного расхода воды больней).

В графе 6 — расход на хозяйственно-питьевые нужды предприятия по часам смены в процентах от сменного расхода воды. Распределение расхода воды по часам смены принято по приложению 1 при К_ч = 3.

В табл. 1.3 дано распределение расходов на хозяйственно-питьевые нужды предприятия для трехсменной работы. Для двухсменной работы в графе 6 с 0 до 1 ч записывается 12,5 % от Q_см, с 1 до 9 ч. — ноль и с 9 ч. записываются в %, как в табл. 1.3.

В графе 7 — количество воды в м3, расходуемое предприятием на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час смены (например, с 10 до 11 ч. расходуется 6,25 % сменного расхода предприятия).

В графе 8 — расход воды на работу душа, который учитывается в течение часа после работы каждой смены (например, первая смена заканчивается в 16 ч., душ работает с 16 до 17 ч.).

В графе 9 — расход воды на производственные нужды, равномерно распределен по часам смены (, продолжительность смены 8 ч.)

.

В графе 10 — сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в м3, например, расходуется с 8 до 9 ч.

.

В графе 11, сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в процентах от суммарного суточного расхода, например, суммарный суточный расход воды 12762м3, а суммарный расход с 8 до 9 ч. — 769,62 м3/ч, что составляет. При составлении таблицы необходимо для контроля суммировать числа стоящие в столбцах, например, сумма чисел в столбце 3 должна быть равна Q

Из табл. 1.3 видно, что по поселку и предприятию наибольшее водопотребление происходит с 8 до 9 ч., в это время на все нужды воды расходуется 749,62 м3/ч или

По предприятию расчетный расход

Расчетный расход общественного здания (больницы)

Собственно поселок расходует

Этапы расчета:

I. Составление расчетной схемы

Рисуется конфигурация сети. Нумеруются узлы, отборы, задаются направления потоков на участках (стрелками). Наносятся длины участков и величины отборов.

Направления потоков задаются произвольно, но как можно ближе к реальным направлениям течения. Примеры расчетных схем приведены на рис.5.2.

Рис.5.2.

Расчетные схемы сетей:

а) тупиковая;

б) кольцевая

II. Определение расхода на участках

Для нахождения Pзначений расходовq_i—kнаPучастках сети используются уравнения 1-го закона Кирхгофа. Они отражают баланс расходов в узлах. Это так называемые «узловые уравнения», которые можно записать в виде суммы:

. (5.1)

Условно считают: расходы приходящие к узлу – положительные; уходящие – отрицательные. Например, для узла 2, схемы а): q_1-2—Q₂=0 (q_1-2=Q₂), для узла 2 схемы б):q_1-2—q_2-3—q_2-5—Q₂=0 и т.д.

Число таких уравнений для любой схемы будет m-1 (m– число узлов), т.к. одно уравнение превращается в тождество из-за равенства.

Для разветвленной сети– число неизвестных расходовq_i—kравно числу участковP. НоP=m-1, то есть число неизвестных равно числу уравнений. Система замкнута и имеет однозначное решение. По найденным расходам выбираются экономически оптимальные диаметры труб на всех участкахD_i—k.

В кольцевых сетяхчисло неизвестных –P=m+n-1, т.е уравнений 1-го закона Кирхгофа недостаточно. В качестве недостающих используютсяnуравнений 2-го закона Кирхгофа.

Для гидравлических сетей эти уравнения выражают равенство нулю алгебраические суммы потерь напора на каждом из колец сети. Это так называемые «контурные уравнения»:

, (5.2)

где - показатель влияния скорости потока на режим течения:=2 – для квадратичной области течения;2 – для переходной области режимов;s_i—k– сопротивление участка:s_i—k=sl_i—k, гдеs– удельное сопротивление трубопровода, которое зависит от диаметра и шероховатости трубы;l_i—k– длина участка.

Всего уравнений (5.2) будет n, т.е. равно числу элементарных колец,j– номер кольца. Общее число уравнений (5.1) и (5.2) будетm+n-1, то есть наPнеизвестных будетPуравнений. Казалось бы, система замкнута и можно искать неизвестныеq_i—k. Но заметим:

1) в схеме б) (рис.5.2) при неизменных отборах в узлах можно найти неограниченное число вариантов значений расходов q_i—k, которые удовлетворят уравнения (5.1) во всех узлах. То есть нет однозначного решения;

2) в уравнениях (5.2) сопротивления s_i—k=f(D_i—k).В то же время мы ищем значенияq_i—kдля того, чтобы найти эти диаметры, т.е. иq_i—k=f(D_i—k).Любое изменение диаметраD_i—kвызовет перераспределение расходов в кольцевой сети на всех участках. И в то же время автоматически будут удовлетворяться уравнения (5.1) и (5.2).

Таким образом всего неизвестных q_i—kиD_i—k– 2Р. То есть уравнений недостаточно. Какими-то величинамиq_i—kилиD_i—kнеобходимо предварительно задаваться. Вся сложность в том, как задаваться диаметром, если неизвестны расходы?

Возникает ответственная задача – обоснование выбора начального потокораспределения в кольцевых сетях. Его проводят с учетом требований надежности .

Уже по выбранному потокораспределению, при полном удовлетворении уравнений (5.1), определяют расходы на участках, для которых и находят экономически наивыгоднейшие диаметры.

III. Гидравлический расчет:

а) для разветвленной (тупиковой) сети.

Так как уже известны точные расходыq_i—kи выбраны диаметрыD_i—kна всех участках сети, то сразу проводится гидравлический расчет (см. подраздел 4.2), в результате которого определяются потери напора на участкахh_i—kи пьезометрические напоры во всех узлах сети П_i;

б) для кольцевой сети.

При известных диаметрах на всех участках сети рассчитывается истинное распределение расходов по участкам. При этом добиваются удовлетворения не только уравнений (5.1), но и уравнений (5.2). Это по существу поверочный расчет сети. Он носит названиегидравлической увязкикольцевой сети, так как одновременно вычисляются и расходыq_i—kи потери напораh_i—kна всех участках сети.

Гидравлическая увязка сводится к решению системы m-1 линейных уравнений иn– нелинейных. Число неизвестныхP=m+n-1, т.е. система сходится.

Существуют различные методы решений. Наиболее часто используется метод последовательных приближений Ньютона и его модификации. Но есть и множество других методов. Наиболее известны решения В.Г. Лобачева и Х. Кросса (метод Лобачева-Кросса) и М.М. Андрияшева. Они пригодны как для ручного счета, так и для использования ЭВМ.

Расход воды

Нормативы расхода воды отдельными сантехническими приборами можно обнаружить в одном из приложений к СНиП 2.04.01-85, регламентирующему сооружение внутренних водопроводов и канализационных сетей. Приведем часть соответствующей таблицы.

Прибор	Расход ХВС, л/с	Общий расход (ХВС и ГВС), л/с
Умывальник (водоразборный кран)	0,10	0,10
Умывальник (смеситель)	0,08	0,12
Мойка (смеситель)	0,08	0,12
Ванна (смеситель)	0,17	0,25
Душевая кабинка (смеситель)	0,08	0,12
Унитаз со сливным бачком	0,10	0,10
Унитаз с краном прямой подачи воды	1,4	1,4
Кран для полива	0,3	0,3

В случае предполагаемого одновременного использования нескольких сантехнических приборов расход суммируется. Так, если одновременно с использованием туалета на первом этаже предполагается работа душевой кабинки на втором – будет вполне логичным сложить расход воды через оба сантехнических прибора: 0,10+0,12=0,22 л/с.

При последовательном подключении приборов расход воды суммируется.

Особый случай

Для пожарных водопроводов действует норма расхода в 2,5 л/сна одну струю. При этом расчетное количество струй на один пожарный гидрант при пожаротушении вполне предсказуемо определяется типом здания и его площадью.

На фото – пожарный гидрант.

Параметры здания	Количество струй при тушении пожара
Жилое здание в 12 – 16 этажей	1
То же, при длине коридора более 10 метров	2
Жилое здание в 16 – 25 этажей	2
То же, при длине коридора более 10 метров	3
Здания управления (6 – 10 этажей)	1
То же, при объеме более 25 тыс. м3	2
Здания управления (10 и более этажей, объем до 25000 м3)	2
То же, объем больше 25 тыс. м3	3
Общественные здания (до 10 этажей, объем 5 – 25 тыс. м3)	1
То же, объем больше 25 тыс. м3	2
Общественные здания (более 10 этажей, объем до 25 тыс. м3)	2
То же, объем больше 25 тыс. м3	3
Администрации предприятий (объем 5 – 25 тыс. м3)	1
То же, объем более 25000 м3	2

Подводя итоги

Диаметр труб – очень важный параметр при прокладке водопровода. Несоответствие значений может привести к поломке или неправильной работе системы. Чтобы избежать подобного, все расчёты следует производить точно, не отклоняясь от значений в таблицах и чётко следуя формулам.

Многие современные строительные компании не только самостоятельно прокладывают трубопроводы, но и производят полный расчёт системы. На вооружении у таких профессионалов находятся последние программные разработки, которые не только упрощают процесс проектировки, но и делают окончательный результат более точным. Но, при желании, расчёт диаметра трубопровода можно производить и самостоятельно, достаточно точно следовать рекомендациям.