В системах водоснабжения здания

К водонапорным установкам для внутренних водопроводов относятся: насосные повысительные водонапорные установки, пневматические установки и водонапорные баки. Водонапорные установки служат для повышения недостающего напора в сети внутреннего водопровода до значения, которое определяют как разность между требуемым напором при расчетном расходе воды и наименьшем (гарантированном) напоре на вводе.

В насосных повысительных водонапорных установках применяют центробежные насосы, соединенные с электродвигателями. На всасывающих линиях каждого насоса устанавливают задвижку, а на напорной линии – обратный клапан, задвижку и манометр [11].

Число насосов определяют расчетом. Кроме рабочих насосов предусматривается установка резервных, число которых зависит от числа рабочих насосов. При установке от одного до трех рабочих насосов принимают один резервный, а при установке от четырех до шести насосов – два резервных для насосных станций второй категории надежности подачи воды. В общее число рабочих насосов включают противопожарные насосы.

Резервные противопожарные насосы следует предусматривать в производственных зданиях, оборудованных средствами автоматического пожаротушения, а также в зданиях, в которых расход воды на пожаротушение превышает 20 л/с.

Насосные установки монтируют с последовательным или параллельным соединением насосов. Для увеличения расхода подаваемой воды в сеть внутреннего водопровода насосы соединяют параллельно, а для повышения напора в сети – последовательно.

Размещают насосы отдельно – в помещении центрального теплового пункта, бойлерной, котельной или в помещении подземной насосной. Не допускается устанавливать насосы непосредственно под рабочими комнатами и жилыми помещениями.

Подачу насосов определяют в зависимости от принятой системы внутреннего водопровода с учетом режима потребления и подачи воды. Так, например, в системе без водонапорного бака подача насосов q_sр принимается равной максимальному расчетному секундному расходу воды q. В системе с водонапорным или гидропневматическим баком подача насосов, работающих в повторно-кратковременном режиме, принимается не менее максимального часового расчетного расхода воды.

Максимальный напор насосов при подаче воды из наружной водопроводной сети определяют по наименьшему гарантированному напору в этой сети, если насос забирает воду непосредственно из трубопровода уличной сети:

. (1.15)

При определении величины требуемого напора следует дополнительно принимать на неучтенные потери напора в обвязке насосов 1,5 – 2,0 м, суммируя их с Н_р.

При устройстве промежуточного регулирующего резервуара между городской сетью и внутренней системой водопровода полный напор насоса должен быть равен сумме требуемого напора, геометрической высоты всасывания и потерь напора во всасывающих трубопроводах.

Промежуточный регулирующий резервуар предусматривается в случае, когда напор в уличной сети менее 5 м.

Для подбора насоса нужно знать его производительность, которая определяется в зависимости от принятой схемы водоснабжения: с регулирующей емкостью или без нее.

Требуемая мощность на валу насоса, N_нас, Вт, определяется по формуле

, (1.16)

где q_sp – производительность насоса, определяемая в зависимости от схемы водопровода, л/с; g – ускорение свободного падения, м/с²; ρ - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³; η – кпд насоса (принимается равной 0,7 – 0,85).

К насосам подбирается электродвигатель, число оборотов которого согласуют с числом оборотов рабочего колеса насоса. При подборе электродвигателя мощность его должна быть увеличена для покрытия дополнительных возможных перегрузок:

, (1.17)

где k_п – коэффициент, учитывающий возможную перегрузку электродвигателя и зависящий от мощности насоса.

Подбор противопожарных насосов производится так же, как и хозяйственно-питьевых насосов, но берутся соответствующие значения напора, а производительность насоса принимается из расчета на одновременную подачу воды на хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды.

Основным элементом пневматической водонапорной установки является герметичный бак (гидропневмобак), из которого вода под давлением подается в распределительную сеть внутреннего водопровода. Требуемый напор в пневмобаке может быть создан насосом или компрессором при подаче в пневмобак воды или сжатого воздуха. Пневматическая установка, в которой воздух, находящийся в пневмобаке сжимается водой, поступающей от насоса, а не от компрессора, называется бескомпрессорной установкой. Насос работает с периодической подачей воды в бак.

После остановки насоса вода поступает в сеть под напором сжатого воздуха. В зависимости от напора (давления) в пневмобаке различают пневматические установки с переменным и постоянным давлением. Бескомпрессорные установки относят к пневматическим установкам с переменным давлением.

Пневматические установки комплектуют с двумя баками (водяным и воздушным) или с одним водовоздушным (гидропневматическим). Размер гидропневмобака определяют с учетом требуемых объемов воды и воздуха.

Объем воды в пневмобаке может состоять из регулирующего и запасного объема или только из регулирующего – в зависимости от назначения установки.

Общий объем (водовоздушного) гидропневмобака определяют по формуле

, (1.18)

где W – регулирующий объем воды, м³; В – коэффициент запаса объема бака, равный 1,1 – 1,3 в зависимости от соотношения подачи воды и расхода, л/с или м³/ч; А - отношение абсолютного минимального давления в баке к максимальному (А=0,8 для установок, работающих с подпором; А=0,75 для установок с напором до 50 м; А=0,7 для установок с напором более 50 м).

Водонапорные баки предназначены для аккумуляции воды (как регулирующие емкости) при колебании количества воды, поступающей в баки и расходуемой потребителями из баков, а также для сохранения запаса воды, часто необходимого на противопожарные или технологические нужды.

Водонапорные баки размещают в специальных пристройках, башнях, на чердаках, технических этажах. Помещение для баков должно быть изолировано, оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией, освещением и отоплением. Объем баков составляет 0,5 – 20 м³ в зависимости от объема здания, режима водопотребления и режима подачи воды в баки.

В здании используют не менее двух баков, чтобы обеспечить бесперебойную подачу воды на случай чистки и ремонта. В крышке бака оставляют люк для осмотра и окраски.

Водонапорные баки изготавливают цилиндрической или прямоугольной формы из листовой стали с антикоррозионным нетоксичным покрытием. Под баком устраивают поддон из железобетона или листового металла для сбора конденсирующей влаги и отвода ее сливной трубой.

Объем водонапорного бака V, м³, определяют в зависимости от регулирующего и запасного объемов:

V = ВW + W₁, (1.19)

где W – регулирующий объем воды, м³; W₁ – запасной объем воды (на тушение пожара или по технологическим требованиям); В – коэффициент запаса, принимаемый равным 1,1 – 1,3 в зависимости от режима работы насосных установок.

Регулирующий объем емкости W, м³, надлежит определять по формулам:

а) для водонапорного или гидропневматического бака при производительности насоса или насосной установки, равной или превышающей максимальный часовой расход

, (1.20)

где n – допустимое число включений насосной установки в 1 ч, принимаемое для установок с открытым баком 2 – 4; для установок с гидропневматическим баком – 6 -10. Большее число включений в 1 ч надлежит принимать для установок небольшой мощности (до 10 кВт); – часовой расход воды, подаваемый насосом, м³/ч.

б) для водонапорного бака или резервуара при производительности насосной установки менее максимального часового расхода

, (1.21)

где φ – относительная величина регулирующего объема, безразм.; Т – расчетное время потребления воды, ч (сутки, смена); q_Т – средний часовой расход воды за период максимального водопотребления, м³/ч (см. формулу (1.1.))

Относительную величину регулирующего объема следует определять по формулам:

а) при непрерывной работе насосной установки с различной производительностью в течение расчетного периода (сутки, смена) наибольшего водопотребления или работе насосной установки в режиме долгосрочных включений

, (1.22)

где К_hr – коэффициент часовой неравномерности потребления воды в сутки (смену) максимального водопотребления, безразм. (определяется согласно СНиП [1]); - коэффициент часовой неравномерности подачи воды насосами в сутки (смену) максимального водопотребления, безразм. (определяется согласно СНиП [1]).

б) при равномерной и непрерывной работе насосной установки в части периода водопотребления, включающей также часы наибольшего водопотребления

. (1.23)