Гидравлический расчет водопровода

Гидравлический расчет водопроводной сети

Гидравлический расчет сети заключается в определении по установленным расчетным расходам наиболее выгодных диаметров труб и соответствующих потерь напора для каждого участка сети.

Экономический расчет магистральной сети города имеет важное значение, так как водопроводная сеть является самым дорогим элементом водопровода. Для расчета сети требуется прежде всего установить расчетные расходы воды по участкам сети. Если число водоразборных точек невелико и в каждой точке сосредоточен определенный по величине расход воды, то в расчетной схеме водоотдачи могут быть учтены все сосредоточенные расходы.

В большинстве случаев отбор воды из сети производится во многих точках и получается большое количество расчетных участков, а расчет сети весьма трудоемким. Поэтому в городских водопроводных сетях принимают схему равномерно распределенного отбора воды на хозяйственно-питьевые нужды населения.

Расход воды крупных потребителей (промышленные предприятия, железнодорожные вокзалы, пристани, банно-прачечные комбинаты и т. д.) выделяются в сосредоточенные расходы в определенных узловых точках у места их расположения.

Расход, приходящийся на 1 м длины сети, л/с, называют удельным

где q_m_ах — максимальный расчетный секундный расход, л/с; q_соср —сосредоточенные расходы крупных потребителей, л/с; L — общая длина сети (в длину сети не включаются участки, проходящие по незастроенной территории), м. Например (рис. 10, а),

Рис.10. Расчетные схемы водопроводных сетей на случай максимального водопотребления:

а-разветвленной с башней в начале сети; б — кольцевой с контррезервуаром (линия а-а — граница районов питания)

При принятой методике расчета считают, что расход воды на каждом участке магистральной сети пропорционален его длине.

Расход воды на каждом участке называют путевым расходом и определяют по формуле

где l — длина участка cети

Тогда путевой расход для участка 1—2 (рис. 10, а) будет равен q_пут = 0,05-100 = 5 л/с.

Каждый промежуточный участок сети, кроме путевого расхода, несет транзитный расход, идущий на питание последующих участков, т. е. расход на участке равен

С достаточной степенью точности мы получим те же расчетные расходы, если разобьем путевой расход пополам и приложим его в начальной и конечной точках рассматриваемого участка:

По принятой методике расчета путевые расходы воды переводятся на расходы, сосредоточенные в узловых точках сети.

Узловой расход каждого узла сети равен полусумме путевых расходов участков, примыкающих к данному узлу:

Q_уз2= л/с

Для определения диаметров труб участков сети применяют известную формулу гидравлики трубопроводов, связывающую площадь живого сечения трубы w м 2 , с расходом q, м 3 /с, и со скоростью движения воды v, м/с,

Из этой формулы видно, что диаметр трубы зависит не только от расхода, но и от скорости движения воды. Если принять малое значение расчетной скорости, то трубопровод получится относительно большого диаметра, а следовательно, будет иметь большую строительную стоимость. Наоборот, чем больше будет скорость движения воды, тем меньше будет диаметр трубопровода и его строительная стоимость. Однако увеличение скорости движения воды вызывает резкое увеличение потерь напора в трубах и, следовательно, увеличивается затрата электроэнергии на подачу воды к потребителям, т. е. увеличивается стоимость эксплуатации водопровода. Кроме того, скорость движения воды по водопроводным трубам имеет и технические пределы. При скорости 2 м/с и больше в трубопроводах могут возникать гидравлические удары, опасные для прочности труб и стыковых соединений.

При выборе диаметров труб руководствуются так называемой экономической скоростью движения воды. Эта скорость зависит от стоимости энергии, стоимости труб и их укладки, расчетного срока службы и материала труб.

Н. Н. Абрамовым предложен график для определения экономического фактора Э, для различных значений стоимости электроэнергии σ в зависимости от коэффициента стоимости труб b.

Для удобства подбора диаметра труб составлена таблица предельных экономических расходов для каждого стандартного диаметра металлических труб (табл. 1).

По таблице 1 подбираем диаметр трубы для участка 1—2 при экономическом факторе 0,5 . 200 мм.

Потери напора на трение в трубах можно определить по формуле

где q- расход; l — длина трубопровода; d — диаметр труб; k и λ —коэффициенты потери напора; k = 0,083 λ,.

В практике расчета сети для определения потерь в трубопроводах в большинстве случаев пользуются формулой h = i·l, где l— длина трубопровода, км; i — потери напора на 1000 м принимают по таблицам Ф. А. Шевелева, м.

В таблицах выделена область экономически выгодных диаметров и поэтому отпадает необходимость первоначального подбора диаметров по таблице 1. Для нашего случая q=25,5 л и =100м; l =5,47·0,1=0,55 м.

Гидравлический расчет разветвленной сети производят в такой последовательности.

В первую очередь рассчитывают главную магистраль 1—2—3—4—5, соединяющую начальную точку сети с наиболее удаленной и возвышенной из конечных ее точек. Затем рассчитывают ответвления 2—10—11; 2—9; 3—6—7; 6—5 (см. рис. 10, а).

Расчет сети может быть произведен в том случае, когда:

а) заданы требуемые напоры во всех узлах, необходимо определить требуемый напор в начальной точке;

б) заданы напоры в начальной и в узловых точках, требуется определить диаметры труб для пропуска расхода при располагаемом напоре.

При расчете кольцевой сети в общем случае неизвестными являются как диаметры участков, так и расходы на участках. Следовательно, каждый участок сети дает два неизвестных— диаметр и расход, а общее число неизвестных равно удвоенному числу участков.

Для нахождения этих неизвестных необходимо составить надлежащее число уровней.

Рассмотрение законов движения жидкости по замкнутому контуру позволяет составить некоторое число уровней для их нахождения.

1. Сумма расходов, приходящих в узел, равна сумме расхода, уходящих из этого узла, плюс узловой расход.

Если обозначить расходы, приходящие в узел, знаком плюс, а уходящие (включая узловой расход) — знаком минус, то алгебраическая сумма расходов будет равна нулю, Σq= 0.

2. В каждом замкнутом кольце сети сумма потерь на участках, где вода движется по часовой стрелке (обозначим условно-положительными), равна сумме потерь напора на участках, на которых вода движется против часовой стрелки (обозначим — отрицательными), т. е. алгебраическая сумма потерь в кольце равна нулю Σh = или ΣSq 2 = 0, где S — сопротивление участка, S= Al; А — удельное сопротивление трубы, принимается по таблице Ф. А. Шевелева.

Однако решение системы квадратных уравнений для сети с большим количеством колец представляется весьма сложной задачей.

Поэтому гидравлический расчет сети производят различными приближенными способами, причем все они сводятся к методу последовательного приближения.

Рассмотрим два метода увязки сети -метод В. Г. Лобачева и метод М. М. Андриашева.

В. Г. Лобачев разработал теорию расчета кольцевых сетей и предложил метод увязки, основанный на иттеративном способе решения системы квадратных уравнений.

Возьмем одно кольцо 1 см. (рис.10, а)с намеченным распределением расходов воды q, по которым определены диаметр труб d; длина участков известна.

Предложим, что при первом предварительном распределении расходов удалось достигнуть условия Σh = 0 и мы получили Σh =Δh или

Пусть неувязка Δh >0, т. е. перегружены верхний (4—3) инижний (5—6) участки, в которых вода движется по часовой стрелке.

Для получения равенства Σh = 0 или Δh = 0 необходимо некоторый, пока неизвестный, поправочный расход Δ q пропустить по участкам кольца в направлении, обратном знаку неувязки:

Преобразуя уравнение, можно найти искомую величину

Δ q=

Величина Δq 2 отброшена как относительно малая по сравнению с членами, содержащими q и Δq.

Числитель есть Δh, а знаменатель является удвоенной суммой произведений расходов каждого участка на его сопротивление, т. е.

Если сеть состоит из нескольких колец, то задача сводите; к решению системы стольких уравнений, сколько колец в сети.

При увязке сети по этому методу каждое кольцо рассматривается вне их взаимной связи и поправочный расход вводите: в каждое кольцо отдельно. М. М. Андрияшев предлагает пoпpaвочный расход проводить по замкнутому контуру, охватывающему несколько колец. Величина и направление поправочного pacхода определяется на основании анализа неувязок, полученных в отдельных кольцах.

Путь поправочного расхода выбирают так, чтобыон был направлен против движения потока в перегруженных участках и совпал с потоком в недогруженных.

Всю запись расчета М. М. Андрияшев рекомендует вести непосредственно на расчетных схемах, а вычисления производить при помощи счетной линейки. На схеме (рис. 10, б) показан пример записи расчета: первые цифры — расход, л/с; вторые —потери напора, м; цифры у стрелок внутри колец —величины неувязок; цифры в рамке — сопротивления участков.

Водопроводные сети, разделенные на зоны, называют зонными. 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 превосходить 60 м вод. ст. Эти требования устанавливают в зависимости от материала и типа труб и условий эксплуатации сети.

Необходимость зонирования водопроводной сети может быть определена из следующего выражения:

где z_k.t — z_h,_t =Δz — максимальная разность отметок точек критической, где должен быть обеспечен требуемый свободный напор H_св, и наиболее низко расположенной в начале сети, м; h_max — максимальная потеря напора от начала сети до критической точки, м.

Если полученная величина Н_т_a_х превышает допускаемую величину свободного напора в сети, то зонирование необходимо.

Часто зонные водопроводы устраивают в случаях, когда имеется большая разница в величине необходимых для отдельных потребителей свободных напоров.

В практике проектирования зонных водопроводов зонирование предусматривают по последовательной или параллельной схеме.

При последовательном зонировании (рис.11, а) насосная станция № 1 подает воду в количестве, равном сумме расходов первой и второй зон (т. е. Q _I+Q_II), но под напором, требуемым для обеспечения свободного напора в диктующей точке нижней зоны.

При этом расход верхней зоны Q_II проходит транзитом через сеть нижней зоны и поступает в резервуар Р. Насосная станция № 2 подает расход лишь для верхней зоны Q_II и обеспечивает требуемый напор в пределах второй зоны. Насосы станции № 2 могут брать воду или непосредственно из сети (рис. 11, а, 1), или из промежуточного резервуара (рис. 11, а, 2). Резервуар Р может служить одновременно запасной емкостью для верхней зоны и контррезервуаром для нижней. Обычно этот резервуар располагают выше границы зон на отметках, обеспечивающих Требуемые свободные напоры в диктующих точках нижней зоны. Таким образом, напоры в начальных точках зон значительно уменьшаются и не превышают нормативных 60 м.

При параллельной системе зонирования (рис. 11, б) вода подается в сеть каждой зоны отдельными группами насосов, установленными на общей насосной станции, по отдельным водоводам.

При этой системе зонирования напор выше допускаемого будет только в водоводах верхней зоны в пределах от насосной станции до точки присоединения водоводов к сети.

Кроме технических требований, обусловливающих зонирование водопроводных систем, могут быть и чисто экономические соображения необходимости зонирования.

Экономические расчеты показывают, что увеличение количества зон уменьшает затраты энергии на подачу воды.

В незонированной системе водоснабжения весь расход Q подается насосами под напором Н, требуемым для создания свободного напора в диктующей точке. Количество затрачиваемого на подачу воды энергии можно определить из выражения Э=ρ·g·Q·H

Разделив систему водоснабжения на две зоны с высотой H/2 и расходом Q/2 в каждой из них, определим затраты энергии.

При последовательной системе зонирования: для первой станции

При параллельном зонировании:

Таким образом, для обеих систем зонирования при разделении сети на две зоны получим уменьшение количества энергии, затрачиваемой на подъем воды на 25%.

Однако наряду с сокращением эксплуатационных расходов на подъем воды зонирование вызывает увеличение суммарной строительной стоимости насосных станций и стоимости содержания обслуживающего персонала при последовательном зонировании, а при параллельном зонировании увеличивается суммарная стоимость водоводов.

При любой системе зонирования увеличивается стоимость резервуаров.

Решение о зонировании системы водоснабжения принимается на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Выбор системы зонирования зависит в основном от конфигурации населенного пункта и рельефа местности.

Параллельное зонирование обычно более рационально для городов с территорией, вытянутой вдоль горизонталей, так как в этом случае длина водоводов от насосной станции до каждой из зон будет сравнительно малой.

При застройке, вытянутой в направлении, перпендикулярном горизонталям, более экономичным является зонирование по последовательной системе.

Рис 11. Схемы зонирования

а— последовательного; б-паралельного

Источник: lucheeotoplenie.ru

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:

q₁= (q_u^o*U)/1000*24 = (145*60)/1000*24 = 0,363м³/ч.

q_u^o – норма расхода холодной воды, л/сут на человека. Принимается = 145 л/сут.

На

Н_вод = S*q², где

S – сопротивление счетчика = 5,18.

Q – расчетный расход воды на участке ввода = 0,658 л/с = 2,36 м³/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+(z₁-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+q₀^s, где

q₀^s – наибольший секундный расход стоков от прибора. При наличии унитаза = 1,6 л/с.

q^s = 5*q^tot*α+q₀^s = 5*0,3* 0,86 = 1,29+1,6=2,89

Р = q^tot_hr_,_u*U/ q₀^tot*N*3600 = 15,6*60/0,3*80*3600 = 0,01

α = 0,86

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

v√H/d ≥К,

где К=0,5 – ждя трубопроводов из пластмассовых и стеклянных труб;

К=0,6 – для трубопроводов из других материалов

v√H/d ≥0,6,

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_0, л/c	q, расчетный расход, л/с	d, мм	V, м/с	i, м	l, м	H_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
ΣH_l											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.

Источник: www.KazEdu.kz

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.

Важно: Тем, кто не сталкивался с циркуляционными схемами ГВС — в современных многоквартирных домах стояки горячего водоснабжения соединяются попарно. За счет разницы давлений на врезках, создаваемой подпорной шайбой, через стояки непрерывно циркулирует вода. Тем самым обеспечивается быстрая подача ГВС к смесителям и круглогодичный нагрев полотенцесушителей в ванных комнатах.

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.

Что считаем

Нам предстоит:

Оценить расход воды при пиковом потреблении.
Выполнить расчет сечения водопроводной трубы, способной обеспечить этот расход при приемлемой скорости потока.

Справка: максимальная скорость потока воды, при которой он не порождает гидравлических шумов, составляет около 1,5 м/с.

Вычислить напор на концевом сантехническом приборе. Если он будет неприемлемо низким, стоит подумать либо об увеличении диаметра трубопровода, либо об установке промежуточной подкачки.

Задачи сформулированы. Приступим.

Расход

Его можно приблизительно оценить по нормам расхода для отдельных сантехнических приборов. Данные при желании несложно найти в одном из приложений к СНиП 2.04.01-85; для удобства читателя мы приведем выдержку из него.

Тип прибора	Расход холодной воды, л/с	Суммарный расход горячей и холодной воды, л/с
Кран для полива	0,3	0,3
Унитаз с краном	1,4	1,4
Унитаз с бачком	0,10	0,10
Душевая кабинка	0,08	0,12
Ванна	0,17	0,25
Мойка	0,08	0,12
Умывальник	0,08	0,12

В многоквартирных домах при расчете расхода используется коэффициент вероятности одновременного использования приборов. Нам достаточно просто просуммировать расход воды через приборы, которые могут использоваться одновременно. Скажем, мойка, душевая кабинка и унитаз дадут общий расход, равный 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 л/с.

Сечение

Расчет сечения трубы водопровода может быть выполнен двумя способами:

Подбором по таблице значений.
Расчетом по максимальной допустимой скорости потока.

Подбор по таблице

Собственно, таблица не требует каких-либо комментариев.

Условный проход трубы, мм	Расход, л/с
10	0,12
15	0,36
20	0,72
25	1,44
32	2,4
40	3,6
50	6

Скажем, для расхода в 0,34 л/с достаточно трубы ДУ15.

Обратите внимание: ДУ (условный проход) примерно равен внутреннему диаметру водогазопроводной трубы. У полимерных труб, маркирующихся внешним диаметром, внутренний отличается от него примерно на шаг: скажем, 40-миллиметровая полипропиленовая труба имеет внутренний диаметр около 32 мм.

Расчет по скорости потока

Расчет диаметра водопровода по расходу воды через него может быть выполнен с использованием двух простых формул:

Формулы расчета площади сечения по его радиусу.
Формулы расчета расхода через известное сечение при известной скорости потока.

Первая формула имеет вид S = π r ^2. В ней:

S — искомая площадь сечения.
π — число «пи» (примерно 3,1415).
r — радиус сечения (половина ДУ или внутреннего диаметра трубы).

Вторая формула выглядит как Q = VS, где:

Q — расход;
V — скорость потока;
S — площадь сечения.

Для удобства вычислений все величины переводятся в СИ — метры, квадратные метры, метры в секунду и кубические метры в секунду.

Давайте своими руками рассчитаем минимальный ДУ трубы для следующих вводных данных:

Расход через нее составляет все те же 0,34 литра в секунду.
Скорость потока, используемая в вычислениях — максимально допустимые 1,5 м/с.

Приступим.

Расход в величинах СИ будет равным 0,00034 м3/с.
Площадь сечения согласно второй формулы должна быть не менее 0,00034/1,5=0,00027 м2.
Квадрат радиуса согласно первой формулы равен 0,00027/3,1415=0,000086.
Извлекаем из этого числа квадратный корень. Радиус равен 0,0092 метра.
Чтобы получить ДУ или внутренний диаметр, умножаем радиус на два. Результат — 0,0184 метра, или 18 миллиметров. Как легко заметить, он близок к полученному первым способом, хоть и не совпадает с ним в точности.

Напор

Начнем с нескольких общих замечаний:

Типичное давление в магистрали холодного водоснабжения составляет от 2 до 4 атмосфер (кгс/см2). Оно зависит от расстояния до ближайшей насосной станции или водонапорной башни, от рельефа местности, состояния магистрали, типа запорной арматуры на магистральном водопроводе и ряда прочих факторов.
Абсолютный минимум напора, который позволяет работать всем современным сантехническим приборам и использующей воду бытовой технике — 3 метра. Инструкция к проточным водонагревателям Атмор, к примеру, прямо говорит, что нижний порог срабатывания включающего нагрев датчика давления равен 0,3 кгс/см2.

Справка: при атмосферном давлении 10 метров напора соответствуют 1 кгс/см2 избыточного давления.

На практике на концевом сантехническом приборе лучше иметь минимальный напор в пять метров. Небольшой запас компенсирует неучтенные потери в подводках, запорной арматуре и самом приборе.

Нам нужно вычислить падение напора в трубопроводе известной протяженности и диаметра. Если разность напора, соответствующего давлению в магистрали, и падения напора в водопроводе больше 5 метров — наша система водоснабжения будет функционировать без нареканий. Если меньше — нужно либо увеличивать диаметр трубы, либо размыкать ее подкачкой (цена которой, к слову, явно превысит рост затрат на трубы из-за увеличения их диаметра на один шаг).

Так как же выполняется расчет напора в водопроводной сети?

Здесь действует формула H = iL(1+K), в которой:

H — заветное значение падения напора.
i — так называемый гидравлический уклон трубопровода.
L — длина трубы.
K — коэффициент, который определяется функциональностью водопровода.

Проще всего определить коэффициент К.

Он равен:

0,3 для хозяйственно-питьевого назначения.
0,2 для промышленного или пожарно-хозяйственного.
0,15 для пожарно-производственного.
0,10 для пожарного.

С измерением длины трубопровода или его участка тоже особых сложностей не возникает; а вот понятие гидравлического уклона требует отдельного разговора.

На его значение влияют следующие факторы:

Шероховатость стенок трубы, которая, в свою очередь, зависит от их материала и возраста. Пластики обладают более гладкой поверхностью по сравнению со сталью или чугуном; кроме того, стальные трубы со временем зарастают известковыми отложениями и ржавчиной.
Диаметр трубы. Здесь действует обратная зависимость: чем он меньше, тем большее сопротивление трубопровод оказывает движению воды в нем.
Скорость потока. С ее увеличением сопротивление тоже увеличивается.

Некоторое время назад приходилось дополнительно учитывать гидравлические потери на запорной арматуре; однако современные полнопроходные шаровые вентиля создают примерно такое же сопротивление, что и труба, поэтому ими можно смело пренебречь.

Вычислить гидравлический уклон своими силами весьма проблематично, но, к счастью, в этом и нет необходимости: все необходимые значения можно найти в так называемых таблицах Шевелева.

Чтобы читатель представил себе, о чем идет речь, приведем небольшой фрагмент одной из таблиц для пластиковой трубы диаметром 20 мм.

Расход, л/с	Скорость потока, м/с	1000i
0,25	1,24	160,5
0,30	1,49	221,8
0,35	1,74	291,6
0,40	1,99	369,5

Что такое 1000i в крайнем правом столбике таблицы? Это всего лишь значение гидравлического уклона на 1000 погонных метров. Чтобы получить значение i для нашей формулы, его достаточно разделить на 1000.

Давайте вычислим падение напора в трубе диаметром 20 мм при ее длине, равной 25 метрам, и скорости потока в полтора метра в секунду.

Ищем соответствующие параметры в таблице. Согласно ее данным, 1000i для описанных условий равно 221,8; i = 221,8/1000=0,2218.

Подставляем все значения в формулу. H = 0,2218*25*(1+0,3) = 7,2085 метра. При давлении на входе водопровода в 2,5 атмосферы на выходе оно составит 2,5 — (7,2/10) = 1,78 кгс/см2, что более чем удовлетворительно.

Источник: sdelaydom.guru