Типовые примеры расчетов систем холодного водоснабжения. Гидравлический расчет сети внутреннего водопровода производят по максимальному секундному расходу воды в здании
– норма расхода холодной воды потребителем в сутки наибольшего водопотребления, 180 ;
k – коэффициент суточной неравномерности, принимаю 1,1;
– число жителей в здании, определяется по формуле 1.4.1.
2. Вероятность действия санитарно-технических приборов:
– секундный расход холодной воды прибором (диктующим), 0,18 ,
a - коэффициент, определяемый согласно прил. 12 в зависимости от общего числа приборов N на расчетном участке сети и вероятности их действия Р с , вычисляемой по формуле 1.4.3.
a =f(NP)=f(36*0,007)=f(0,252)=0,495
4. Вероятность одновременного действия приборов в час:
  | (1.4.5) |
1. Гидравлический расчет сети внутреннего водопровода производят по максимальному секундному расходу воды в здании.
Он определяется:
q c = 5*q c o *α, где
q c o – нормативный расход водоразборным устройством, принимаемым в соответствии со СНиП 2.04.01–85; принимаем по прибору с наибольшим расходом, т.е. по ванне: q c o =0,2 л/с.
α – величина, зависящая от числа водоразборных точек на расчетном участке сети N и от вероятности их действия P;
2. Вероятность действия водоразборных устройств при потреблении холодной воды для одинаковых потребителей определяют по формуле:
P = (q c hr , u *U)/(3600*q c o *N), где
q c hr , u – норма расхода холодной воды одним потребителем в час
наибольшего водопотребления.
Принимаем q tot hr , u =15,6 л и q h hr , u = 10 л, для жилых домов квартирного типа с централизованным ГВ, оборудованными ваннами длиной 1500–1700 мм, оборудованными душами.
q c hr , u = q tot hr , u -q h hr , u =15,6–10 = 5,6 л.
U – общее число потребителей в здании. Исходя из планировки и размеров квартир, принимаем, что в каждой квартире живет по 3 человека. В здании 5 этажей, на каждом этаже по четыре квартиры.
Общее число жильцов: U = 4*5*3 =60 человек.
N – число приборов, его принимают по планам этажей. В формулу подставляют общее число приборов во всем здании. На каждой этаже в каждой квартире находится по 4 водоразборных прибора.
N = 4*5*4 = 80 приборов.
P = (q c hr,u *U)/(3600*q c o *N) = (5,6*60)/(3600*0,2*80) = 0,00583
3. Определение потерь напора:
Линейные потери напора определяют на каждом участке по формуле: Н l = i*l. Затем все полученные значения суммируются и заносятся в таблицу 1.
Величина местных потерь напора в соединениях, на поворотах, в фасонных частях труб определяется для сетей хозяйственно-питьевого водопровода и общественных зданий в процентах от потерь напора на трение по длине труб в количестве 30%.
Н м = Н l *0,3 = 2,519*0,3 = 0,756 м.
Общие потери напора в сети внутреннего водопровода определяют как сумму линейных потерь напора по длине и местных потерь:
Н l,tot = Н l + Н м = 2,519+0,756=3,275 м.
Счетчики расхода воды
Учет в водопроводных сетях зданий чаще всего производится скоростными крыльчатыми или турбинными счетчиками. Подбор счетчиков, устанавливаемых на вводах внутренних водопроводных сетей, производят так, чтобы эксплуатационный расход счетчика был не более среднечасового расхода воды в здании. Среднечасовой расход воды для жилого здания определяется по формуле:
q 1 = (q u o *U)/1000*24 = (145*60)/1000*24 = 0,363м 3 /ч.
q u o – норма расхода холодной воды, л/сут на человека. Принимается = 145 л/сут.
Н вод = S*q 2 , где
S – сопротивление счетчика = 5,18.
Q – расчетный расход воды на участке ввода = 0,658 л/с = 2,36 м 3 /ч.
Принимаем диаметр условного прохода счетчика равным 20 мм, т. к. диаметр ввода равен 32 мм.
Н вод = 5,18*(0,658) 2 =2,24 м.
Потери напора в крыльчатых счетчиках холодной воды не должны превышаться 2.5 м
Определение требуемого напора воды
Требуемый напор в месте присоединения к городскому водопроводу при наибольшем хозяйственно-питьевом водопотреблении должен обеспечить подачу воды на необходимую высоту и свободный нормативный минимальный напор у диктующей точки с учетом всех сопротивлений движению воды на вводе и в сети.
Н тр = Н геом +Н l +Н вод +Н f , где
1. Н геом – геометрическая высота подъема воды, т.е. превышение оси водоразборного крана над уровнем земли, м.
Н геом = (n-1)*h эт +h дт +(z 1 -z з) = (5–1)*2,8+2+(123,7–122,2) = 14,7 м.
n – количество этажей = 5.
h эт – высота этажа от пола до пола = 3,0 м.
h дт – высота диктующей точки = 2 м.
z l – абсолютная отметка пола первого этажа = 32,1+2,0=34,1 м.
Z з – абсолютная отметка земли у здания = 122,2 м.
2. Н f – необходимый свободный напор у диктующей точки или напор на излив = 3 м.
Н тр = 14,7+3,275+2,24+3 = 22,74 м.
Канализация
Для отведения хозяйственно-бытовых сточных вод санитарных приборов в жилых и общественных зданиях проектируется бытовая система внутренней канализации, которая состоит из приемников сточных вод с гидравлическими затворами, отводных канализационных труб от приборов, выпусков; дворовая канализационная сеть.
Устройство сетей внутренней канализации
Сеть внутренней хозяйственно-бытовой канализации состоит из отводных линий, стояков, выпусков.
Отводные трубопроводы служат для отвода сточных вод от приемников через сифоны к стоякам. Все отводные линии прокладываются по наикратчайшему расстоянию с уклоном в сторону движения сточных вод. Диаметры и уклоны отводных линий, как правило, не рассчитываются, а назначаются.
Для присоединения к стоякам отводных трубопроводов, располагаемых под потолком помещения, в подвалах и технических подпольях, а так же для устройства ответвлений отводных труб от ванн к одному стояку на одной отметке допускается только с применением косых крестовин. Не допускается присоединение УК одной отводной линии санитарных приборов, расположенных в разных квартирах на одном этаже, а также применение прямых крестовин при расположении их в горизонтальной плоскости. В начале участков отводных труб при числе присоединения приборов три и более и на поворотах с углом более 30градусов следует устанавливать прочистные устройства для устранения засоров.
Внутренние канализационные сети можно прокладывать: открыто по стенам. колоннам, на специальных опорах в подпольях, подвалах, коридорах, технических этажах, в специальных помещениях, предназначенных для размещения сетей; скрыто в бороздах, нишах стен, монтажных коридорах, санитарно-технических кабинах, блоках, панелях, под полом (в каналах или земле), иногда междуэтажных перекрытиях. Отводные линии, прокладываемые в междуэтажных, должны иметь длину не менее 10 м.
Стояки служат для приема сточных вод из отводных труб по всем этажам. Их размещают в местах расположения наибольшего количества приборов и, по возможности, ближе к тем приборам, из которых поступают наиболее загрязненные стоки (например, унитаз). Число стояков уменьшается, если приемники сточных вод сосредоточены группа над группой по этажам.
Диаметр канализационного стояка выбирают в зависимости от величины расчетного расхода жидкости и наибольшего диаметра поэтажного трубопровода. При наличии унитаза диаметр стояка принимают 100 мм.
При необходимости стояки могут устанавливаться с отступами или горизонтальными участками, имеющими уклон. Присоединение приборов к горизонтальным участкам не допускается. Стояки, как и отводные линии, прокладывают открыто и скрыто. Стояк вверху заканчивается вытяжной трубой, которая не менее, чем на 500 мм выше крыши здания. Это необходимо для вентиляции канализационной сети и исключает срыв гидравлических затворов приемников сточных вод. Внизу стояк заканчивается плавным переходом в выпуск.
Выпуски предназначены для приема и отвода сточных вод от одного или нескольких стояков в дворовую или внутриквартальную сеть. Стояки присоединяют к выпуску в начале его с помощью двух или одного отводов по 135 градусов и косого тройника. В местах присоединения выпусков к наружной канализации устраивают смотровые колодцы. Длина выпуска от стояка или прочистки до оси смотрового колодца назначается в зависимости от диаметра труб.
Канализационные выпуски следует располагать с одной стороны здания перпендикулярно плоскости наружных стен со стороны дворового фасада. Для жилых домов, имеющих техническое подполье или не эксплуатируемые подвалы, допустимо устраивать один или два торцовых выпуска. Устройство укрупненных выпусков целесообразно в тех случаях, когда достигается уменьшение длины внешней сети. Их не допускается устраивать в домах, имеющих эксплуатируемые подвалы, или в случае, когда наружная канализационная сеть проходит вдоль здания. Чаще всего устраивают один выпуск на подъезд.
Выпуски присоединяются к наружной сети «шелыга в шелыгу. К каждому смотровому колодцу можно присоединить один или два выпуска. При определении минимальной глубины выпуска из здания исходят из условия предохранения труб от разрушения под воздействием нагрузок и промерзания. При большом заглублении трубопроводов при присоединении выпусков к наружной сети канализации следует устраивать перепады: открытые в виде бетонных водосливов, лотков (при высоте перепадов до 0.3 м). Перепад следует устраивать в контрольном колодце.
Диаметр выпуска должен быть не меньше диаметра присоединенных стояков. Для жилых зданий чаще всего диаметр выпуска 100 мм.
Для возможности прочистки труб на сетях бытовой и производственной канализации предусматривается установка ревизий или прочисток. Их устанавливают на стояках при отсутствии на них отступов, в подвальном или первом и верхних этажах, а при наличии отступов – над отступами. В жилых зданиях высотой более пяти этажей ревизии устанавливают не реже, чем через три этажа. Высота от пола до центра ревизии должна составлять 1 м. Выпуски прокладывают с уклоном не менее 0.02 в сторону дворовой канализационной сети.
Дворовая канализационная сеть
Наружная канализационная сеть: дворовая, внутриквартальная или заводская, – служит для приема сточных вод из выпусков зданий. Дворовая канализационная сеть принимает сточные воды от отдельных выпусков зданий и направляет их в уличную систему канализации. Дворовую сеть канализации прокладывают параллельно зданиям с наименьшей возможной глубиной заложения по кратчайшему пути к уличной сети. При присоединении дворовой сети к уличной за 1–1,5 м от красной линии застройки устраивают контрольный колодец (КК). В зависимости от глубины заложения городской канализации КК может устраиваться с перепадом. Расстояние от ближайшего смотрового колодца дворовой канализации до фундамента определяется длиной выпусков и должно быть не менее 3 м. Глубина заложения дворовой канализации диктуется отметкой самого заглубленного выпуска, глубиной промерзания грунта, рельефом местности.
Для осмотра, промывки и прочистки дворовых сетей устраивают смотровые колодцы: в местах присоединения выпусков зданий к дворовой сети и в местах изменения уклона, диаметров трубопроводов, на прямолинейных участках сети через каждые 35 м при диаметре 150 мм и 50 м при диаметре 200–450 мм.
Трубопроводы следует присоединять к колодцам без перепадов и так, чтобы угол между осями входящей и выходящей труб был не менее 90 градусов.
Трубопроводы дворовых сетей прокладываются с уклонами, которые обеспечивают самоочищающие скорости. Минимальные уклоны принимают для труб диаметром 150 мм – 0,008, а для труб 200 мм – 0,007.
Скорость протекания сточной жидкости во внутренней канализации сети принимаются не менее 0,7 м/с. Наполнение канализационных труб не должно превышать 0,6 и не должно быть менее 0,3.
Гидравлический расчет дворовой канализации
Нормы водоотведения для жилых и общественных зданий также как и нормы водопотребления зависит от назначения зданий, степени их благоустройства, климатических условий и пр. Расчетный расход стояков q s от большинства приборов превышает расчетный расход прибором холодной и горячей воды. Вероятность действия приборов в час наибольшего водоотведения определяется аналогично расчету систем внутреннего водопровода.
Максимальный секундный расход сточных вод q s на расчетных участках сети внутренней канализации следует определять по формуле:
q s = 5*q tot *α+q 0 s , где
q 0 s – наибольший секундный расход стоков от прибора. При наличии унитаза = 1,6 л/с.
q s = 5*q tot *α+q 0 s = 5*0,3* 0,86 = 1,29+1,6=2,89
Р = q tot hr , u *U/ q 0 tot *N*3600 = 15,6*60/0,3*80*3600 = 0,01
Глубина заложения лотка, hл должна быть не менее 0.7 м и рассчитывается по формуле
hл=hпр – 0,3+d,
где hпр – глубина промерзания грунта (принимаем 2.8), м;
d – диаметр трубы дворовой сети (принимаем 100 мм), мм.
hл = 2,8–0,3+0,1=2,6 м
Разность между отметками и глубиной заложения и лотка есть отметка лотка трубы.
Канализационные выпуски из здания проверяются условием
где К=0,5 – ждя трубопроводов из пластмассовых и стеклянных труб;
К=0,6 – для трубопроводов из других материалов
Если транспортирующая способность труб v√H/d ≤0,6, то эти участки труб считаются безрасчетными и при диаметре = 100 мм их уклон принимают = 0,02.
В курсовом проекте, исходя из расположения зданий на участке застройки и расположения канализационных стояков, принимается 1 выпуск
Таблица 1. Гидравлический расчет водопроводной сети
| № участка | N, число приборов | P, вероятность действия приборов | N*P | α | q, расчетный расход, л/с | d, мм | V, м/с | i, м | l, м | |||
| уч. 1–2 | 2 | 0,00583 | 0,01 | 0,215 | 0,2 | 0,215 | 20 | 0,62 | 0,073 | 2 | 0,146 | |
| уч. 2–3 | 4 | 0,02 | 0,215 | 0,215 | 20 | 0,62 | 0,073 | 3 | 0,219 | |||
| уч. 3–4 | 8 | 0,05 | 0,273 | 0,273 | 20 | 0,8 | 0,13 | 3 | 0,390 | |||
| уч. 4–5 | 12 | 0,07 | 0,304 | 0,304 | 20 | 0,94 | 0,154 | 3 | 0,462 | |||
| уч. 5–6 | 16 | 0,09 | 0,331 | 0,331 | 25 | 0,57 | 0,045 | 3 | 0,135 | |||
| уч. 6–7 | 20 | 0,12 | 0,367 | 0,367 | 23 | 0,67 | 0,06 | 12 | 0,720 | |||
| уч. 7–8 | 40 | 0,23 | 0,476 | 0,476 | 32 | 0,5 | 0,022 | 11,6 | 0,255 | |||
| уч. 8-ВУ | 80 | 0,47 | 0,658 | 0,658 | 32 | 0,73 | 0,048 | 2 | 0,096 | |||
| ВУ-9 | 80 | 0,47 | 0,658 | 0,658 | 32 | 0,73 | 0,048 | 2 | 0,096 | |||
| 2,519 | ||||||||||||
Список литературы
1)Малевская М.Б. Проектирование внутренних систем водоснабжения и канализации здания. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 290500 «Городское строительство и хозяйство» – Иркутск, 2002.-19 с.
2)Внутренний водопровод и канализация зданий. Нормы проектирования: СНиП 2.04.01–85 * .-Москва: Стройиздат, 2000, -56 с.
3)Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. – 6-е издание. – Москва: Стройиздат, 1984. – 116 с.
4)Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле академика Н.Н. Павловского. – Стройиздат, 1987. – 151 с.
5)Сергеев Ю.С. Санитарно-техническое оборудование зданий. Примеры расчета. 1991.
Участком называется часть сети с постоянным расходом. Внутренний водопровод рассчитывается на пропуск расчетных секундных расходов воды ко всем устройствам. 1.1. Характеристика объекта Внутренний водопровод и канализация Жилой дом, 7 этажей; высота этажа 3 м.; техническое подполье 2,5 м.; гарантийный напор Нгар = 20 м.; заселенность 2-х комнатных квартир – 4 чел.; отметка оси...
Для устройства сети применяются чугунные трубы. Для обеспечения надежной и бесперебойной работы сети внутренней канализации на ней предусмотрены ревизии и прочистки. На стояках ревизии установлены через этаж. Приемниками сточных вод служат санитарные приборы, сливы, лотки, воронки. В жилом здании располагаются санитарные приборы: ванны, мойки, унитазы. Ванны оборудуют выпуском, переливом и...
Для чего выполняется гидравлический расчет водопроводной сети? Какие именно параметры нуждаются в расчете? Существуют ли какие-то простые схемы расчетов, доступные для новичка? Сразу оговорим: этот материал ориентирован прежде всего на владельцев небольших частных домов; соответственно, такие параметры, как вероятность одновременного использования всех сантехнических приборов в здании, нам определять не нужно.
Что рассчитывается
Гидравлический расчет внутреннего водопровода сводится к определению следующих параметров:
- Расчетного расхода воды на отдельных участках водопровода .
- Скорости потока воды в трубах .
Подсказка: для внутренних водопроводов нормой считаются скорости от 0,7 до 1,5 м/с. Для пожарного водопровода допустима скорость до 3 м/с.
- Оптимального диаметра водопровода, обеспечивающего приемлемое падение напора . Как вариант — может определяться потеря напора при известном диаметре каждого участка. Если с учетом потерь напор на сантехнических приборах будет меньше нормированного, локальная сеть водоснабжения нуждается в установке подкачки.
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.
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.
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 |
| 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 |
| 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 |
Скорость потока
Предположим, что наша задача — гидравлический расчет тупиковой водопроводной сети с известным пиковым расходом через нее. Нам нужно определить диаметр, который обеспечит приемлемую скорость движения потока через трубопровод (напомним, 0,7-1,5 м/с).
Формулы
Расход воды, скорость ее потока и размер трубопровода увязываются друг с другом следующей последовательностью формул:
S = π r ^2, где:
- S — площадь сечения трубы в квадратных метрах;
- π — число «пи», принимаемой равным 3,1415;
- r — радиус внутреннего сечения в метрах.
Полезно: для радиус обычно принимается равным половине их ДУ (условного прохода).
У большинства пластиковых труб внутренний диаметр на шаг меньше номинального наружного: так, у полипропиленовой трубы наружным диаметром 40 мм внутренний приблизительно равен 32 мм.
- Q — расход воды (м3);
- V — скорость водяного потока (м/с) ;
- S — площадь сечения в квадратных метрах.
Пример
Давайте выполним гидравлический расчет пожарного водопровода для одной струи с расходом 2,5 л/с.
Как мы уже выяснили, в этом случае скорость водяного потока ограничена м/с.
- Пересчитываем расход в единицы СИ: 2,5 л/с = 0,0025 м3/с.
- Вычисляем по второй формуле минимальную площадь сечения. При скорости в 3 м/с она равна 0,0025/3=0,00083 м3.
- Рассчитываем радиус внутреннего сечения трубы: r^2 = 0,00083/3,1415 = 0,000264; r = 0,016 м.
- Внутренний диаметр трубопровода, таким образом, должен быть равен как минимум 0,016 х 2 = 0,032 м, или 32 миллиметра. Это соответствует параметрам стальной трубы ДУ32.
Обратите внимание: при получении промежуточных значений между стандартными размерами труб округление выполняется в большую сторону.
Цена труб с диаметром, отличающимся на шаг, различается не слишком сильно; между тем уменьшение диаметра на 20% влечет за собой почти полуторакратное падение пропускной способности водопровода.
Простой расчет диаметра
Для быстрого расчета может использоваться следующая таблица, непосредственно увязывающая расход через трубопровод с его размером.
Потеря напора
Формулы
Инструкция по расчету потери напора на участке известной длины довольно проста, но подразумевает знание изрядного количества переменных. К счастью, при желании их можно найти в справочниках.
Формула имеет вид H = iL(1+K).
В ней:
- H — искомое значение потери напора в метрах.
Справка: избыточное давление в 1 атмосферу (1 кгс/см2) при атмосферном давлении соответствует водяному столбу в 10 метров.
Для компенсации падения напора в 10 метров, таким образом, давление на входе в водораспределительную сеть нужно поднять на 1 кгс/см2.
- i — гидравлический уклон трубопровода.
- L — его длина в метрах.
- K — коэффициент, зависящий от назначения сети.
Некоторые элементы формулы явно требуют комментариев.
Проще всего с коэффициентом К. Его значения заложены в уже упоминавшийся нами СНиП за номером 2.04.01-85:
| Назначение водопровода | Значение коэффициента |
| Хозяйственно-питьевой | 0,3 |
| Производственный, хозяйственно-противопожарный | 0,2 |
| Производственно-противопожарный | 0,15 |
| Противопожарный | 0,1 |
А вот с понятием гидравлического уклона куда сложнее. Он отражает то сопротивление, которое труба оказывает движению воды.
Гидравлический уклон зависит от трех параметров:
- Скорости потока. Чем она выше, тем больше гидравлическое сопротивление трубопровода.
- Диаметра трубы. Здесь зависимость обратная: уменьшение сечения приводит к росту гидравлического сопротивления.
- Шероховатости стенок. Она, в свою очередь, зависит от материала трубы (сталь обладает менее гладкой поверхностью по сравнению с полипропиленом или ПНД) и, в некоторых случаях, от возраста трубы (ржавчина и известковые отложения увеличивают шероховатость).
К счастью, проблему определения гидравлического уклона полностью решает таблица гидравлического расчета водопроводных труб (таблица Шевелева). В ней приводятся значения для разных материалов, диаметров и скоростей потока; кроме того, таблица содержит коэффициенты поправок для старых труб.
Уточним: поправки на возраст не требуются всем типам полимерных трубопроводов.
Металлопластик, полипропилен, обычный и сшитый полиэтилен не меняют структуру поверхности весь период эксплуатации.
Размер таблиц Шевелева делает невозможной их публикацию целиком; однако для ознакомления мы приведем небольшую выдержку из них.
Вот справочные данные для пластиковой трубы диаметром 16 мм.
| Расход в литрах в секунду | Скорость в метрах в секунду | 1000i (гидравлический уклон для протяженности в 1000 метров) |
| 0,08 | 0,71 | 84 |
| 0,09 | 0,8 | 103,5 |
| 0,1 | 0,88 | 124,7 |
| 0,13 | 1,15 | 198,7 |
| 0,14 | 1,24 | 226,6 |
| 0,15 | 1,33 | 256,1 |
| 0,16 | 1,41 | 287,2 |
| 0,17 | 1,50 | 319,8 |
При расчете падения напора нужно учитывать, что большая часть сантехнических приборов для нормальной работы требует определенного избыточного давления. В СНиП тридцатилетней давности приводятся данные для устаревшей сантехники; более современные образцы бытовой и санитарной техники требуют для нормальной работы избыточного давления, равного как минимум 0,3 кгс/см (3 метра напора).
Однако: на практике лучше закладывать в расчет несколько большее избыточное давление — 0,5 кгс/см2.
Запас нужен для компенсации неучтенных потерь на подводках к приборам и их собственного гидравлического сопротивления.
Примеры
Давайте приведем пример гидравлического расчета водопровода, выполненного своими руками.
Предположим, что нам нужно вычислить потерю напора в домашнем пластиковом водопроводе диаметром 15 мм при его длине в 28 метров и максимально допустимой скорости потока воды, равной 1,5 м/с.
- Гидравлический уклон для длины в 1000 метров будет равным 319,8. Поскольку в формуле расчета падения напора используется i, а не 1000i, это значение следует разделить на 1000: 319,8 / 1000 = 0,3198.
- Коэффициент К для хозяйственно-питьевого водопровода будет равным 0,3.
- Формула в целом приобретет вид H = 0,3198 х 28 х (1 + 0,3) = 11,64 метра.
Таким образом, избыточное давление в 0,5 атмосферы на концевом сантехническом приборе мы будем иметь при давлении в магистральном водопроводе в 0,5+1,164=1,6 кгс/см2. Условие вполне выполнимо: давление в магистрали обычно не ниже 2,5 — 3 атмосфер.
К слову: испытания водопровода при сдаче в эксплуатацию проводятся давлением, как минимум равным рабочему с коэффициентом 1,3.
Акт гидравлических испытаний водопровода должен включать отметки как об их продолжительности, так и об испытательном давлении.
А теперь давайте выполним обратный расчет: определим минимальный диаметр пластикового трубопровода, обеспечивающего приемлемое давление на для следующих условий:
- Давление в трассе составляет 2,5 атмосферы.
- Протяженность водопровода до концевого смесителя равна 144 метрам.
- Переходы диаметра отсутствуют: весь внутренний водопровод будет монтироваться одним размером.
- Пиковый расход воды составляет 0,2 литра в секунду.
Итак, приступим.
- Допустимая потеря давления составляет 2,5-0,5=2 атмосферы, что соответствует напору в 20 метров.
- Коэффициент К и в этом случае равен 0,3.
- Формула, таким образом, будет иметь вид 20=iх144х(1+0,3). Несложный расчет даст значение i в 0,106. 1000i, соответственно, будет равным 106.
- Следующий этап — поиск в таблице Шевелева диаметра, соответствующего 1000i = 106 при искомом расходе. Ближайшее значение — 108,1 — соответствует диаметру полимерной трубы в 20 мм.
Заключение
Надеемся, что не переутомили уважаемого читателя избытком цифр и формул. Как уже упоминалось, нами приведены предельно простые схемы расчетов; профессионалы вынуждены использовать куда более сложные решения. Как обычно, дополнительная тематическая информация найдется в видео в этой статье. Успехов!
Водопроводные системы жилых зданий представляют собой тупиковые трубопроводные системы, в состав которых входят: пункты водозабора на входе в здание (вводные ответвления магистральных трубопроводов); водомерный узел, регулирующее и насосное оборудование; внутридомовые разводящие трубопроводы и стояки системы водораспределения; водоразборные устройства и технологические подводки к системам водообеспечения здания.
Гидравлический расчет водопроводной сети может производиться в двух вариантах: проектном и поверочном. Цель гидравлического расчета системы водоснабжения здания на проектно-конструкторском этапе состоит в определении оптимальных сечений разводящих внутренних трубопроводов, расчете необходимого расхода и давления воды на входе в систему и расчетном обосновании нормативных показателей водопотребления на наиболее удаленных водоразборных узлах сети.
Методика гидравлического расчета предусматривает несколько этапов.
1. Строится аксонометрический план водопроводной системы дома с поэтажной разводкой системы водоснабжения ко всем водоразборным узлам (санитарно-техническим устройствам) здания, включая системы технического и противопожарного обеспечения.
2. На аксонометрической схеме определяются длины прямолинейных расчетных участков одного диаметра. Деление системы на участки при гидравлическом расчете водоснабжения следует производить, начиная с диктующего (самого удаленного и высоко расположенного) узла водоразбора.
3. Определяются условные расходы воды для каждого участка, исходя из количества водоразборной арматуры, включенной в ветвь сети. Количество узлов водопотребления определяется по проектной схеме.
4. По нормативной скорости потока V н от 0,7 до 1,5 м/с вычисляются допустимые диаметры участков водопроводной сети. На основании полученных результатов составляется сводная таблица гидравлического расчета водопроводных труб. Расчеты диаметров производятся по методическим рекомендациям СНиП. Расход воды на каждом из участков определяется по формуле:
q = 5 q o a ,
где q o - максимальный расход водоразборных устройств, л/с;
а=PN - коэффициент, определяемый произведением вероятности одновременного включения водоразборных приборов системы водоснабжения (Р ) на количество приборов на данном участке (N ).
5. Определяются потери напора на участках трубопровода по формуле:
где i - гидравлический уклон участка;
l - длина участка;
k l - коэффициент, значение которого зависит от назначения сети. При гидравлическом расчете системы водоснабжения хозяйственно - питьевых сетей жилых и общественных зданий k l = 0,3.
В случае секционного объединения стояков узловые потери напора при гидравлическом расчете внутреннего водопровода следует определять по формуле:
где f - коэффициент, величина которого зависит от вида водоразбора (для сетей хозяйственного водопользования f = 0,5; для систем противопожарного водопровода f = 0,3);
m - число стояков в водопроводной сети.
6. По таблицам гидравлического расчета водопроводных труб находятся общие потери напора в сети. Данные, полученные для каждого выделенного участка, суммируются и дают искомый результат:
Н общ = Н 1 + Н 2 + …+ Н n ,
на основание которого и определяется величина требуемого напора на входе водопроводной системы здания. Сравнение Н тр с напором, поставляемым магистральными водоподводящими сетями, позволяет сделать вывод о необходимости установки дополнительного насосного оборудования. Порядок гидравлического расчета горячего водоснабжения соответствует приведенной выше методике.
Рассмотрим гидравлический расчет на примере водопроводной сети, показанной на рис. 2.2. Для приведенного в разделе 1 примера общий расход воды в час максимального водопотребления составляет 208,23 л/с , в том числе сосредоточенный расход предприятия равен 24,04 л/с , а сосредоточенный расход общественного здания 0,77 л/с .
Рис. 2.2. Расчётная схема водопроводной сети
1. Определим равномерно распределенный расход:
2.Определим удельный расход:
3.
Определим путевые отборы:
Результаты приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2
Путевые расходы
|
Номер участка |
Длина участка, м |
Путевой отбор, л/с |
|
|
4. Определим узловые расходы:
Аналогично определяем расходы воды для каждого узла. Результаты приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3
Узловые расходы
|
Номер узла |
Узловой расход |
|
|
5.
Добавим к узловым расходам сосредоточенные
расходы. К узловому расходу в точке 5
добавляется сосредоточенный расход
предприятия, а в точке 3 - сосредоточенный
расход общественного здания (вместо
точки 3 можно взять любую другую точку).
Тогда q 5 =51,553
л/с, Q 3 =23,6975
л/с. Величины узлов расходов показаны
на рис. 2.3. С учетом сосредоточенных
расходов
.
Рис 2.3. Расчетная схема водопроводной
сети с узловыми расходами
6. Выполним предварительное распределение расходов воды по участкам сети. Сделаем это сначала для водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении (без пожара). Выберем диктующую точку, т.е. конечную точку подачи воды. В данном примере за диктующую точку примем точку 5. Предварительно наметим направления движения воды от точки 1 к точке 5 (направления показаны на рис. 2.3). Потоки воды могут подойти к точке 5 по трем направлениям: первое - 1-2-3-4-5, второе - 1-7-4-5-, третье - 1-7-6-5. Для узла 1 должно выполняться соотношение q 1 + q 1-2 + q 1-7 = Q пос.пр . Величины q 1 =18,342л/с и Q пос.пр =208,23л/с известны, а q 1-2 и q 1-7 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин. Возьмем, например,q 1-2 =100л/с .
Тогда q 1-7 = Q пос.пр -(q 1 + q 1-2 )=208,23-(18,342+100)=89.888 л/с . Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение:
Значения q 1-7 =89,888 л/ c и q 7 =32,0985 л/ c известны, а q 7-4 и q 7-6 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин и принимаем, например, q 7-4 =30 л/ c .
Тогда q 7-6 = q 1-7 -(q 7 + q 7-4 )=89,888-(32,0985+30)=27,7895л/с.
Расходы воды по другим участкам сети можно определить из следующих соотношений:
q 2-3 = q 1-2 - q 2, q 3-4 = q 2-3 - q 3,
q 4-5 = q 7-4 + q 3-4 - q 4, q 6-5 = q 7-6 - q 6.
В результате получится:
q 2-3 = 77,0725 л/с, q 3-4 = 53,375 л/с ,
q 4-5 = 42,1055 л/с , q 6-5 = 9,4475 л/с.
Проверка: q 5 = q 4-5 + q 6-5 , q 5 = 42,1055+9,4475=51,553 л/с.
Можно начинать предварительно распределять расходы не с узла 1, а с узла 5. Расходы воды будут уточняться в дальнейшем при выполнении увязки водопроводной сети. Схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами в обычное время показана на рис. 2.4.
Водопроводная сеть с диаметрами, определенными по экономическому фактору и расходам в обычное время (без пожара), кроме того, должна обеспечивать подачу воды для пожаротушения.
При пожаре водопроводная сеть должна обеспечивать подачу воды на пожаротушение при максимальном часовом расходе воды на другие нужды за исключением расходов воды на душ, поливку территории и т.п. (п. 2.21 ). Для водопроводной сети, показанной на рис. 2.2, расход воды для пожаротушения следует добавить к узловому расходу в точке 5, где осуществляется отбор воды на промышленное предприятие и которая является наиболее удаленной от места ввода (от точки 1), т.е. . Однако из таблицы водопотребления (табл. 1.3) видно, что без учета расхода воды на душ час максимального водопотребления будет с 9 до 10 часов.
Ключ: l, м; d, мм; q. л/с
Рис.2.4. Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при хозяйственно-производственном водопотреблении
Расход воды Q ’ пос.пр =743,03м 3 /ч=206,40 л/с , в том числе сосредоточенный расход предприятия равен Q ’ пр =50,78 м 3 /ч=14,11 л/с , а сосредоточенный расход общественного здания Q об.зд =3,45 м 3 /ч=0,958 л/с=0,96 л/с .
Поэтому при гидравлическом расчете сети при пожаре:
Т.к.
,то
узловые расходы при пожаре будут другие,
чем в час максимального водопотребления
без пожара. Определим узловые расходы
так, как это делалось без пожара. При
этом следует учитывать, что сосредоточенными
расходами будут:
Равномерно распределенный расход будет равен:
Расчетная схема водопроводной сети с узловыми и предварительно распределенными расходами при пожаре показана на рис. 2.5.
Ключ: 1,м; d, мм; q, л/с
Рис. 2.5. Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при пожаре.
7. Определим диаметры труб участков сети.
Для стальных труб по экономическому фактору Э=0,75 и предварительно распределенным расходам воды по участкам сети при пожаре по приложению 2 определяются диаметры труб участков водопроводной сети:
d 1-2 = 0,4 м; d 2-3 = 0,35 м; d 3-4 = 0,3 м;
d 4-5 = 0,35 м; d 5-6 = 0,25 м; d 6-7 = 0,25 м;
d 4-7 = 0,25 м; d 1-7 = 0,4 м.
Следует иметь в виду, что обычно рекомендуют определять диаметры по предварительно распределенным расходам без учета расхода воды на пожаротушение, а затем проверять водопроводную сеть с найденными таким образом диаметрами на возможность пропуска расходов воды при пожаре. При этом в соответствии с п. 2.30 максимальный свободный напор в сети объединенного водопровода не должен превышать 60 м. Если в нашем примере определять диаметры по предварительным расходам при максимальном хозяйственно- производственном водопотреблении (т.е. без учета расхода воды на пожаротушение), то получаются следующие диаметры:
d 1-2 = 0,3 м; d 2-3 = 0,3 м; d 3-4 = 0,25 м;
d 1-7 = 0,3 м; d 7-4 = 0,2 м; d 7-6 = 0,2 м;
d 4-5 = 0,2 м; d 6-5 = 0,1 м.
Расчеты показали, что при этих диаметрах потери напора в сети при пожаре более 60 м. Это объясняется тем, что для сравнительно небольших населённых пунктов соотношение расходов воды по участкам водопроводной сети при пожаре и при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении довольно большое.
Поэтому диаметры труб некоторых участков следует увеличить и заново выполнить гидравлический расчет сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении и при пожаре.
В связи с вышеизложенным и для упрощения расчетов в курсовом проекте допускается определять диаметры участков сети по предварительным расходам при пожаре.