НАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЕ ЕМКОСТИ

Значительное повышение надежности систем водоснабжения обеспечивается за счет использования напорно-регулирующих емкостей и водонапорных башен или гидроколонн.

Правильный выбор объема напорно-регулирующих емкостей, их числа и места расположения в системе водоснабжения имеет и большое экономическое значение.

Резервуары чистой воды. (РЧВ) выполняют роль регулирующих и запасных емкостей и располагаются между HC-I и HC-II.

Общий объем РЧВ должен включать регулирующий и неприкосновенный противопожарный объем воды

(13.37)

РЧВ обеспечивает хранение регулирующего объема воды, образующегося в результате того, что насосная станция первого подъема обычно работает в равномерном режиме (если обе станции работают в равномерном режиме с одинаковой подачей воды, то W_рег = 0).

Регулирующий объем РЧВ определяется на основании графиков поступления и отбора воды, а при их отсутствии по формуле

, (13.38)

где Q_{сут.макс.} - максимальный суточный расход воды в сутки, м³/с; k_н - отношение максимальной часовой производительности насосной станции к среднему часовому расходу воды в сутки максимального потребления; k_ч - коэффициент часовой неравномерности, определяемый как отношение максимального часового расхода (отбора воды) к среднему (в сутки максимального водопотребления).

Регулирующие объемы воды на промышленных предприятиях, присоединенных к централизованной системе водоснабжения, надлежит определять на основании графика водопотребления каждого предприятия и графика подачи воды в соответствии с режимом работы всей системы.

Объем неприкосновенного противопожарного запаса воды в РЧВ должен приниматься из условия, что пожаротушение осуществляется из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов, а также специальными средствами пожаротушения (спринклерными, дренчерными и другими установками, если эти установки не имеют собственных резервуаров), и на весь период пожаротушения обеспечиваются максимальные хозяйственно-питьевые и производственные расходы. При этом на промышленном предприятии расходы воды на поливку территории, душ, мытье полов и мойку технологического оборудования не учитываются.

Таким образом,

. (13.39)

При этом ;

,

где Q_нар, Q_вн, Q_уст, Q_хоз.пр - соответственно, расходы, на наружное пожаротушение, на пожаротушение внутренними пожарными кранами, стационарными установками, на хозяйственно-питьевые нужды, м³/с; t - продолжительность тушения пожара из гидрантов и внутренних пожарных кранов; t₁ - продолжительность тушения пожара установками пожаротушения.

При подаче воды по одному водоводу в РЧВ должен предусматриваться дополнительный аварийный объем на время ликвидации аварии на водоводе. Тогда вместо формулы (13.37) следует использовать формулу

. (13.40)

Аварийный объем воды должен обеспечивать:

хозяйственно-питьевые нужды в размере 70 % от расчетного расхода;

производственные расходы по аварийному графику;

расходы на пожаротушение - наружное, внутреннее и установки, пожаротушения в течение нормативного времени пожаротушения.

Таким образом,

, (13.41)

где t_ав - нормативное время ликвидации аварии, ч; Q_пр.ав - расход воды на производственные цели по аварийному графику, м³/с;

. (13.42)

Если во время пожара гарантирована бесперебойная подача воды Q₁ в РЧВ, то при расчете объема РЧВ допускается учитывать пополнение РЧВ за время тушения пожара. Тогда объем неприкосновенного запаса определяется по формуле

. (13.43)

Максимальный срок восстановления неприкосновенного запаса воды должен быть не более:

24 ч - в населенных пунктах и на промышленных предприятиях со зданиями, отнесенными по пожарной опасности к категориям А, Б, В;

36 ч - на промышленных предприятиях со зданиями, отнесенными по пожарной опасности к категориям Г и Д;

72 ч - в сельских населенных пунктах и на сельскохозяйственных предприятиях.

Для промышленных предприятий с расходом воды на наружное пожаротушение 20∙10^-3 л/с и менее допускается увеличивать время пополнения противопожарного запаса воды:

до 48 ч - для категории Г и Д;

до 36 ч - для категории В.

На период восстановления пожарного объема воды допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды системами водоснабжения 1-й и 2-й категорий до 70 %, 3-й категории - до 50 % отрасчетного расхода и подачи воды на производственные нужды по аварийному графику.

Общее количество РЧВ, как правило, должно быть не менее двух. Распределение запасных и регулирующих объемов воды следует производить пропорционально количеству РЧВ и их объему. При выключении одного резервуара в остальных должно храниться не менее 50 % пожарного и аварийного объемов воды.

Устройство одного резервуара допускается в случае отсутствия противопожарного и аварийного объема воды. Резервуары следует принимать железобетонными. Применение металла для резервуаров не допускается. Резервуары оборудуются системой трубопроводов для подачи и отбора воды, слива избытка воды, сброса грязной воды при ремонте. Подающий трубопровод снабжают клапаном, автоматически закрывающимся при заполнении резервуара. Постоянное перемешивание воды в резервуаре достигается за счет того, что отверстие подающего трубопровода располагают на максимальном уровне воды в резервуаре в противоположной стороне от приямка со всасывающими трубами насосов (рис. 13.27).

РЧВ, система трубопроводов с задвижками и НС-II образуют узел насосной станции. Узлы проектируют обычно в двух вариантах: с камерой переключения, и без нее.

Способы сохранения неприкосновенного противопожарного запаса в резервуарах определяются типом НС-II.

На насосных станциях низкого давления с общими всасывающими линиями для отбора хозяйственно-питьевых и пожарных расходов применяют автоматические указатели уровней. Их показания передаются на
НС-I или на диспетчерский пункт управления и используются для включения дополнительного насоса на НС-I или выключения хозяйственно-питьевых насосов в НС-II.

На насосных станциях высокого давления (со специальными пожарными насосами) хозяйственно-питьевые и пожарные насосы имеют самостоятельные всасывающие линии (см. рис. 13.27). Сохранение неприкосновенного противопожарного запаса воды обеспечивается в этом случае за счет того, что при снижении уровня воды в резервуаре до уровня неприкосновенного запаса (рис. 13.28, б) во всасывающую трубу 1 хозяйственно-питьевого насоса через отверстие попадает воздух и происходит срыв работы насоса. Наличие изгиба на конце всасывающей линии хозяйственно-питьевых насосов позволяет производить отбор воды из низшей части резервуара, что улучшает перемешивание воды в нем.

Рис. 13.27. Схема железобетонного резервуара:

1 - подающий трубопровод; 2 - вентиляционная труба;

3 - трубопровод отбора воды (всасывающий трубопровод

хозяйственно-питьевых насосов); 4 - трубопровод отбора

воды на пожаротушение

Другим способом сохранения неприкосновенного противопожарного запаса воды в резервуаре может служить способ, показанный на
рис. 13.28, а. Всасывающая труба 2 производственно-хозяйственных насосов выведена на уровень неприкосновенного противопожарного запаса, что исключает отбор этими насосами неприкосновенного запаса воды. Наличие кожуха 1 обеспечивает перемешивание воды в резервуаре. Всасывающие линии пожарных насосов показаны на рис. 13.28, а - 3,
рис. 13.28, б - 2.

Рис. 13.28. Способы сохранения неприкосновенного

противопожарного запаса воды в резервуарах

Водопроводные башни и гидроколонны. Водонапорная башня располагается между НС-II и сетью (в обычной схеме водоснабжения) или в конце сети (в схеме водоснабжения с контррезервуаром). Водонапорная башня предназначается для:

регулирования неравномерности водопотребления;

хранения неприкосновенного противопожарного запаса воды;

создания необходимого напора в водопроводной сети.

На рис. 13.29 показана принципиальная схема водонапорной башни и ее оборудования.

Рис. 13.29. Схема оборудования водонапорной башни

Подача воды в бак 1 из водопроводной сети 2 и поступление регулирующемого запаса воды из бака в сеть осуществляется по подающе-разводящему трубопроводу 3. Для отбора неприкосновенного запаса воды используется трубопровод 4 с электрозадвижкой 5, которая открывается при пуске пожарного насоса. С помощью обратного клапана 6 и электрозадвижки 7, которая в обычное время открыта, происходит отключение водонапорной башни от сети. В противном случае часть подачи воды пожарного насоса будет поступать в бак, в результате чего расход воды в водопроводной сети при пожаре может оказаться меньше расчетного.

Водонапорная башня оборудуется переливным 8 и грязевым 9 трубопроводами, которые соединяются с канализационным колодцем 10. Для подачи воды к месту пожара передвижным пожарным насосом 11 из колодца 10 открывают задвижку 12 с помощью вентиля 13 и муфты 11.

Сохранение неприкосновенного запаса воды в баке в рассмотренном случае осуществляется за счет расположения приемных патрубков хозяйственных и пожарных трубопроводов на разных уровнях. В городах часто ограничиваются установкой указателя уровня различных конструкций, которые сигнализируют о состоянии уровня воды в баке.

Исходя из назначения водонапорной башни объем бака водонапорной башни определяется по формуле

, (13.44)

где W_рег - регулирующий объем; W_н.з - неприкосновенный запас (объем).

Регулирующий объем бака водонапорной башни определяется на основании графиков поступления и отбора воды, а при их отсутствии по формуле (13.38).

Неприкосновенный объем воды определяется из соотношения

,

где W_хоз - объем воды на хозяйственно-питьевые и производственные цели на 10 мин тушения пожара; W_пож - объем воды на 10 мин тушения: одного внутреннего и одного наружного пожара при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды.

Таким образом,

;

,

где Q_{хоз.макс} - максимальный расход воды на хозяйственно-питьевые и производственные цели без учета расхода воды на промышленных предприятиях на поливку территории, душ, мытье полов и мойку технологического оборудования, м³/с; Q_пож - расход воды на пожаротушение, м³/с.

При этом нужно иметь в виду следующее:

при обосновании допускается хранение в баках водонапорных башен полного пожарного объема, определяемого по формуле (13.42);

противопожарный объем воды водонапорной башни, общей для населенного пункта и промышленного предприятия, надлежит принимать по большему расчетному расходу для предприятия или населенного пункта.

Вне водонапорных башен на подводяще-отводящем трубопроводе следует предусматривать устройство для отбора воды пожарными машинами.

Высота водонапорной башни Н_в.б определяется по формуле

, (13.45)

где 1,05 - коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях; h_c - потери напора в сети в обычное время (без пожара) от водонапорной башни до диктующей точки в период наибольшего водопотребления; Н_cв - свободный напор в диктующей точке, определяемый по формуле

, (13.46)

где n - количество этажей.

Для уменьшения высоты водонапорной башни ее располагают обычно на наиболее возвышенной точке местности. По типовым проектам сооружают водонапорные башни высотой до дна бака 8 - 40 м и баками с объемом 50 - 800 м³. Водонапорные башни надлежит принимать железобетонными. Для ствола водонапорной башни допускается применять металл или местные несгораемые материалы, а для баков - металл.

В некоторых системах производственного водоснабжения, например на металлургических заводах, вместо водонапорных башен используются гидроколонны. Гидроколонна представляет собой цилиндрическую емкость, ствол которой заполнен водой полностью (рис. 13.30). Таким образом, при одинаковой с водонапорной башней высоте объем воды в гидроколонне значительно больше. Однако при работе гидроколонны в обычное время используется только верхняя часть объема, т.е. объем, расположенный выше соответствующей величины свободного напора в сети в месте расположения гидроколонны, а в нижней части может храниться неприкосновенный противопожарный запас воды.

Рис. 13.30. Гидроколонна

Пожарные резервуары и водоемы.Хранение пожарного объема воды в специальных резервуарах или открытых водоемах допускается для:

населенных пунктов с числом жителей до 5000. человек;

производственных зданий с категориями В, Г, Д, при расходе воды на наружное пожаротушение 10 л/с;

отдельно стоящих общественных зданий объемом до 1000 м³, расположенных в населенных пунктах, не имеющих кольцевого пожарного водопровода;

в ряде других случаев, указанных в СНиП.

Объем пожарных резервуаров и водоемов следует определять, исходя из расчетных расходов воды и продолжительности тушения пожаров.

К пожарным резервуарам, водоемам и приемным колодцам должен быть обеспечен свободный подъезд пожарных машин. У мест расположения пожарных резервуаров и водоемов должны быть предусмотрены указатели в соответствии с требованиями ГОСТ. Количество пожарных резервуаров и водоемов должно быть не менее двух. В каждом должно храниться 50 % объема воды на пожаротушение. Подача воды на тушение любой точки пожара должна обеспечиваться из двух соседних резервуаров или водоемов.

Пожарные резервуары или водоемы следует размещать из условия обслуживания ими зданий, находящихся в радиусе 200 м - при наличии автонасосов, 100 - 150 м - при наличии мотопомпы и в зависимости от типа мотопомпы. Для увеличения радиуса обслуживания допускается прокладка от резервуаров или водоемов тупиковых трубопроводов длиной не более 200 м. Расстояние от точки забора воды из резервуаров и водоемов до зданий III, IV, V степени огнестойкости и до открытых складов сгораемых материалов должно быть не менее 30 м, до зданий I и II степени огнестойкости - не менее 10 м.

Подачу воды для заполнения резервуаров и водоемов следует предусматривать по пожарным рукавам длиной до 250 м, а по согласованию с органами управления и подразделениями Государственной противопожарной службы – длиной до 500 м.

Если непосредственный забор воды из пожарного резервуара или водоема автонасосами или мотопомпами затруднен, то следует предусматривать приемные колодцы объемом 3-5 м³. Диаметр трубопровода, соединяющего резервуар или водоем с приемным колодцем, следует определять из условия подачи воды на наружное пожаротушение, но не менее 200 мм. Перед приемным колодцем на соединительном трубопроводе следует устанавливать колодец с задвижкой, штурвал которой должен быть выведен под крышку люка.