Системы и схемы противопожарного водоснабжения

Курс лекций по учебной дисциплине “Противопожарное водоснабжение” для студентов обучающихся по специальности 280705.65 «Пожарная безопасность» Тема № 1 «Системы и схемы противопожарного водоснабжения» Введение История водоснабжения начинается за 3000 лет до нашей эры, когда воду с помощью простейших механизмов брали из колодцев. В период расцвета Древней Греции и Рима имелось уже несколько водопроводов, по которым подавалась самотёком. Первые водопроводы были сооружены в ряде русских городов в Х1-ХП в. Так при раскопках в Новгороде был обнаружен водопровод из деревянных труб, время постройки которого относится к концу XI в. Имеются сведения о самотечном водопроводе из гончарных труб построенном в Грузии в XIII в. В XV в. Был сооружён родниковый водопровод для Московского Кремля, а в первой половине XVIII в. - водопроводные сооружения в Петербурге. Царском Селе. В 1804 году закончено строительство Московского водопровода, а в 1861 - Петербургского водопровода. До революции централизованное водоснабжение в России было только в 215 городах. За годы Советской власти оно получило большое развитие как по числу водопроводов, так и по количеству воды подаваемой потребителям. Только за годы первой и второй пятилеток было построено 100 новых городских водопроводов, при этом количество воды на одного жителя значительно возросло. За годы Советской власти водоснабжение превратилось в крупную отрасль народною хозяйства. Одновременно с развитием водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий происходит улучшение их противопожарного водоснабжения. Жилые, административные, общественные и производственные здания оборудуются объединённым хозяйственно-пожарным водопроводами. В зданиях повышенной этажности, театрах, производственных зданиях большой высоты и площади устраиваются специальные противопожарные водопроводы. Значительный вклад в изучение и развитие этой теории и практики водоснабжение внесли русские учёные и инженеры. Так, большая работа по составлению проектов и строительству водопроводов в России для целей пожаре тушения была проделана под руководством П.П. Зимина. Он изобрёл первый в России надёжный гидрант, известный под названием пожарного гидранта Московского образца. По проекту Зимина был построен и первый противопожарный водопровод в Москве в 1885 году. Много труда в разработку научных основ и инженерных вопросов водопроводной техники вложили русские учёные и инженеры: в.е. Тимонов, К.М. Игнатов, Н.К. Чижов. Значительных успехов достигли отечественные учёные и конструкторы в деле создания новых систем, конструкций приборов, а так же в разработке методов проектирования и расчёта водопроводных сооружений: А.А. Сурин, Н.Н. Тениев, Н.А. Кашкаров, М. Г. Мельников, Н.А. Тарасов-Агалаков и др. В 1938 году в СССР был открыт ЦНИИГЮ. ставший центром научно-исследовательских работ в самых различных областях пожарного дела, в том числе в области гидравлики и ППВС. Под руководством профессора Лобачева В. Г. здесь были произведены обширные исследования по гидравлики пожарных струй, экономическому обоснованию расчёта водопроводных связей и др. Наши учёные продолжают работать над совершенствованием пожарной техник, автоматики и ППВС. 1. Классификация систем водоснабжения Системой водоснабжения называется комплекс инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из природных водоисточников, подъема ее на высоту, очистки (в случае необходимости), хранения и подачи к местам потребления. Назначение пожарного водоснабжения заключается в обеспечении подачи необходимых объемов воды под требуемым напором в течение нормативного времени тушения пожара при условии достаточной степени надежности работы всего комплекса водопроводных сооружений. Основные нормативные требования, предъявляемые к водоснабжению, изложены в строительных нормах и правилах: СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»; СНиП 2.04.01-85 «внутренний водопровод и канализация зданий» и ряде других нормативных документов. Системы водоснабжения «водопроводы» классифицируются но ряду признаков: По виду обслуживаемого объекта: • городские, поселковые, промышленные, сельскохозяйственные, железнодорожные и др. По способу подачи воды: • напорные с механической подачей воды насосами • самотечные (гравитационные), которые устраивают в горных районах при расположении водоисточника на высоте, обеспечивающей естественную подачу воды потребителям. Такие системы характеризуются меньшими капитальными и эксплуатационными затратами, они надежнее напорных, так как не нуждаются в электроснабжении основного оборудования. По виду используемых природных источников: забирающие воду из поверхностных источников (рек, водохранилищ, озер, морей) и подземных (артезианских, родниковых). Имеются также водопроводы смешанного питания. По назначению: хозяйственно-питьевые, предназначенные для подачи воды на хозяйственные и питьевые нужды населения и работников предприятия; производственные, снабжающие водой технологические процессы производства; противопожарные, обеспечивающие подачу воды для тушения пожаров. хозяйственно-противопожарные; производственно-противопожарные; хозяйственно-производственно-противопожарные; В городах и посёлках, как правило, устраивают объединённые хозяйственно-противопожарные водопроводы. Из этих водопроводов вода подаётся и на промышленные предприятия, если последние потребляют незначительное кол-во воды или по условиям технологического процесса производства требуется вода питьевого качества. При больших расходах воды промышленные предприятия могут иметь самостоятельный водопровод, обеспечивающий их хозяйственно-питьевые. производственные и противопожарные нужды. В этом случае обычно сооружают хозяйственно-противопожарный и производственный водопроводы. Совмещение противопожарного водопровода с хозяйственным объясняется следующими причинами: Производственная водопроводная сеть обычно бывает малоразветвлённой, т.к. вода подастся лишь наиболее крупным потребителям, хозяйственная же и противопожарная сети должны охватывать все объекты предприятия: Для многих технологических процессов производства вода подаётся под строго определенном напором и расходом. При тушении пожара изменение напора в водопроводной сети может привести либо к ухудшению качества выпускаемой продукции, либо к аварии производственных аппаратов; Устройство самостоятельного противопожарного водопровода допускается только в том случае, если объединение с хозяйственно-питьевыми или производственным водопроводам по техническим или экономическим соображениям не целесообразно. Например, на промышленном объекте расход воды на хозяйственно-питьевые нужды не значительный, а на противопожарные нужды расход большой. Самостоятельный противопожарный водопровод устраивают обычно на наиболее пожароопасных объектах - предприятиях нефтехимической промышленности, складах нефти и нефтепродуктов, лесобиржах, хранилищах сжиженных газов и др. Противоположные водопроводы бывают низкого и высокого давления. В водопроводах низкого давления необходимый напор у стволов создается передвижными пожарными насосами, установленными на гидранты. Свободный напор в сети противопожарного водопровода низкого давления при пожаротушении на уровне поверхности земли должен быть не менее 10 м. При необходимости для тушения пожара напор создаётся передвижными пожарными насосами, подающими воду по рукавам от гидранта к месту пожара. В системе противопожарного водопровода высокого давления вода к месту пожара подаётся по рукавам непосредственно из гидрантов, а необходимый для пожаротушения напор в сети и у стволов создаётся стационарными пожарными насосами, установленными в насосной станции. Системы водоснабжения могут быть: • групповыми, если обслуживается несколько объектов; • районными, если обслуживается несколько крупных объектов, расположенных на значительном расстоянии одного от другого; • местными, если обслуживается одно здание или небольшая группа компактно расположенных зданий; • зонными, для питания водой под требуемым напором различных частей территории, имеющих значительную разницу в отметках. 2. Схемы противопожарного водоснабжения населенных пунктов. На территории большинства населенных пунктов (городов, поселков) существуют различные категории водопотребителей, предъявляющих, разнообразные требования к качеству и количеству потребляемой воды. В современных городских водопроводах расход воды на технологические нужды промышленности составляет в среднем около 40% всего объема, подаваемого в водопроводную сеть. Причем около 84% воды берется из поверхностных источников и 16%—из подземных. Выбор источника водоснабжения в каждом отдельном случае обосновывается соответствующими техническим и экономическим показателями и во внимание принимается, наряду с мощностью источника, качество воды в нем, расстояние от снабжаемого водой объекта и т, п. Схема водоснабжения для городов с использованием поверхностных водоисточников представлена на рис. 1. Вода поступает в водоприемник (оголовок) и по самотечным трубам 2 перетекает в береговой колодец 3, а из него насосной станцией первого подъема (HC-I) 4 подается в отстойники 5 и далее на фильтры 6 для очистки от загрязнений и обеззараживания. После очистной станции вода поступает в запасные резервуары Речная вода поступает в водоприемник (оголовок) 1 и по самотечным трубам 2 в береговой колодец 8, а из него насосами первого подъема 4 подается в отстойники 5 и далее на фильтры 6 для очистки от загрязнений и обеззараживания. Пройдя очистную станцию, вода поступает в запасные резервуары чистой воды 7, из которых она насосами второго подъема 8 подается по водоводам 9 в напорно-регулирующее сооружение 10 (надземный или подземный резервуар, размещенный на естественном возвышении, водонапорную башню или пневматическую установку), а также в магистральные трубы 11 водопроводной сети, по которым вода транспортируется в различные районы города и по распределительным трубам 12 и домовым вводам 18 поступает к потребителям 14. Рис. 1. Схема водоснабжения населенного пункта 1 — водоприемник; 2 — самотечные трубы; 3 — береговой колодец; 4 — насосная станция I подъема; 5 — отстойники; 6 — фильтры; 7 — запасные резервуары чистой воды; 8 — насосная станция II подъема; 9 — водоводы; 10 — водонапорная башня; 11 — магистральные трубопроводы; 12 — распределительные трубопроводы; 13 — ввод в здания; 14 — водопотребители чистой воды 7, из которых она насосной станцией второго подъема (НС-П) 8 подается по водоводам 9 в напорно-регулирующее сооружение 10 (наземный или подземный резервуар, размещенный на естественном возвышении, водонапорная башня или гидропневматическая установка). Отсюда вода поступает по магистральным линиям 11 и распределительным трубам 12 водопроводной сети к вводам в здания 13 и потребителям 14. Систему водоснабжения или проектирования обычно разделяют на две части: наружную и внутреннюю. К наружному водопроводу относят все сооружения для забора, очистки и распределения воды водопроводной сетью до вводов в здания. Внутренние водопроводы представляют собой совокупность устройств, обеспечивающих получение воды из наружной сети и подачу ее к водоразборным приборам, расположенным в здании. Использование подземных водоисточников обычно позволяет обходиться без очистных сооружений. Вода подается непосредственно в запасные резервуары 2 (рис. 2). При использовании подземных вод, а также при водоснабжении крупных городов может быть не один, а несколько источников водопитания, расположенных с разных сторон населенного пункта. Рис. 2. Схема водопровода при подземном водоисточнике 1 - артезианская скважина с насосом; 2 - запасной резервуар; 3 – НС-II; 4 - водонапорная башня; 5 - водопроводная сеть Такое водоснабжение позволяет получить более равномерное распределение воды по сети и поступление ее к потребителям. Неравномерность водопотребления с увеличением численности населения в городах в значительной мере сглаживается, что позволяет обходиться без напорно-регулирующих сооружений. В этом случае вода от НС-II поступает непосредственно в трубы водопроводной сети. Подача воды для целей пожаротушения в городах обеспечивается пожарными автомобилями от гидрантов, установленных на водопроводной сети. В небольших городах для подачи воды на тушение пожаров включают дополнительные насосы в НС-И, а в крупных городах пожарный расход составляет незначительную часть водопотребления, поэтому практически не оказывают влияния на режим работы водопровода. В соответствии с современными нормами в населенных пунктах с числом жителей до 500 чел., которые располагаются в основном в сельской местности, должен устраиваться объединенный водопровод высокого давления, обеспечивающий хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды. Однако нередки случаи, когда сооружается только хозяйственно-питьевой водопровод, а на пожарные нужды воду подают передвижными насосами из водоемов и резервуаров, пополняемых от водопровода. В малых населенных пунктах для хозяйственно-противопожарных нужд чаще всего устраиваются системы местного водоснабжения с забором воды из подземных источников (шахтных колодцев или скважин). В качестве водоподъемных устройств применяют центробежные и поршневые насосы, системы «Эрлифт», ветросиловые установки и др. Наиболее надежны и удобны в эксплуатации центробежные насосы. Что касается других водоподъемных устройств, то вследствие малой производительности они могут использоваться лишь для пополнения пожарных запасов воды в водоемах, резервуарах, водонапорных башнях. Важной особенностью сети водоснабжения крупных населенных пунктов является наличие, как правило, зонных систем водоснабжения. Эти системы устраивают в городах, занимающих значительную территорию, если разница в отметках отдельных районов составляет 30—40 м. Разделение единой централизованной системы водоснабжения на несколько зон позволяет снизить давление в трубах водопроводных сетей и уменьшить количество энергии, затрачиваемой на подъем воды. Рис. 10.9. Схема последовательного зонного водоснабжении Зонирование может быть осуществлено по последовательной (рис. 10.9) или по параллельной схеме (рис. 10.10). При последовательном зонировании Насосная станция каждой зоны подает воду в количестве, необходимом для всех вышележащих зон, но под напором, требуемым только для, данной зоны. Насосы верхней зоны могут брать воду или непосредственно из сети нижней зоны (рис. 10.9, а), или из промежуточного резервуара (рис. 10.9,б), Резервуар может служить одновременно источником Питания насосов верхней зоны и контррезервуаром для нижней зоны. Обычно этот резервуар располагается выше границы зон на отметках, Обеспечивающих необходимые напоры в верхних точках сети нижней зоны. Рис. 10.10. Схема параллельного зонного водоснабжения При параллельной системе зонирования вода подается в сеть каждой зоны отдельными группами насосов, установленными в общей насосной станции, по отдельным водоводам. Каждая группа насосов подает количество воды, требуемое только для обслуживаемой ими зоны, на высоту, обеспечивающую свободные напоры в этих зонах. При этой системе в пределах сети каждой зоны также достигается возможность снижения давления. Максимальные давления будут наблюдаться в водоводах верхней зоны от насосов до сети. Наряду с централизованными водопроводами в настоящее время в городах большое распространение имеют системы местного водоснабжения. Эти системы имеют управляемые вручную или автоматически насосные установки относительно небольшой производительности. Такие установки применяются преимущественно для повышения напора в водопроводах многоэтажных зданий, а также зданий средней этажности или группы их, расположенных в районах, где напор в наружной водопроводной сети является недостаточным. Например, в районах с неблагоприятным рельефом местности или в областях города. Схемы противопожарного водоснабжения промышленных объектов. Схемы производственного водоснабжения промышленных предприятий зависят от характера производства, мощности и расположения водоисточника и бывают прямоточные, оборотные и последовательные. При прямоточном водоснабжении вода для производственных целей подаётся из водоисточника насосной станцией по водопроводной сети в цехи. Отсюда отработанная вода по канализационной сети поступает после обработки в очистных сооружениях в тот же водоем. Если для производственных нужд необходимо подавать воду под различным давлением, на НС устанавливается несколько насосов, питающих обособленные сети. Для хозяйственно-противопожарных нужд предприятия вода после очистки подаётся в самостоятельную сеть. При оборотном водоснабжении использованная в технологическом процессе вода не сбрасывается в водоисточник, как при прямоточном водоснабжении, а вновь из отстойников потребителям после соответствующей обработки. Для наполнения потерь воды (3-5% -испарение, утечка) в оборотный цикл добавляют свежую воду. При последовательном водоснабжении вода использованная одним потребителем, может применяться во втором, а иногда и третьем технологическом цикле промышленного предприятия, после чего сбрасывается в канализационную сеть для обработки в очистных сооружений. На одном предприятии может быть несколько систем, обслуживающих разные цехи. Поэтому, если говорить о системе производственного водоснабжения в целом для всего предприятия, то нередко оно бывает системой смешанного водоснабжения. Хозяйственно-противопожарный водопровод промышленного предприятия может питаться водой от общего городского водопровода, а при их отсутствии или малой мощности схемы разрабатываются с самостоятельными источниками водоснабжения. Вода из городской сети непосредственно подаётся в сеть внутризаводского водопровода в том случае, когда существующее давление позволяет обеспечить предприятие в соответствии с его графиком водопотребления. Однако, для обеспечения большей надёжности водоснабжение предприятий необходимо устраивать не менее двух вводов от различных магистральных линий водопроводной сети. Если свободный напор во внутризаводской сети города, то устраивают местные повысительные насосные станции. Схема при подаче воды от городской сети, если превышает свободный напор в городской сети, а расход достаточен. Если в городской сети гарантируемый напор больше требуемого свободного напора для хозяйственных нужд предприятия, но меньше, чем для пожаротушения, водопровод устраивают по следующей схеме: Водоснабжение сельских населенных пунктов. Основное отличие сельскохозяйственного водоснабжения от водоснабжения городов заключается в неравномерном размещении потребителей, к тому же перемещающиеся в зависимости от времени года и занятости в сельском хозяйстве. До последнего времени, как правило, строили отдельные водопроводы для каждого колхозного посёлка, животноводческой фермы и т.д. В настоящее время, в связи с созданием агропромышленных комплексов, эти отдельные водопроводы постепенно заменяют кустовыми водопроводами или системами кустового водоснабжения, одновременно обеспечивающими водой несколько колхозных сё, совхозов, ферм и т.д. Кустовые водопроводы имеют ряд преимуществ. При строительстве их можно применять индустриальные методы. При эксплуатации все системы водоснабжения обслуживаются одним управлением. Регулирование работы отдельных узлов кустовых водопроводов можно осуществлять с помощью системы автоматизированного диспетчерского пункта. С экономической точки зрения кустовые водопроводы выгоднее отдельных водопроводов, поскольку использование их значительно удешевляет потребляемую воду. Категории централизованных систем водоснабжения по степени обеспеченности подачи воды. По надежности подачи воды они подразделяются на три категории: К первой категории относятся Предприятия металлургической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности, электростанции; хозяйственно-питьевые водопроводы населенных пунктов с числом жителей более 50 000 чел.,— допускается снижение подачи воды не более чем на 30% расчетных нормативов длительностью до 3 суток. Ко второй категории относятся: Предприятия угольной, горнорудной, нефтедобывающей, машиностроительной и других видов промышленности; хозяйственно-питьевые водопроводы населенных пунктов с числом жителей до 50 000 чел. и групповые сельскохозяйственные водопроводы — допускается снижение подачи воды не более чем на 30% расчетных нормативов, продолжительностью до 1 месяца, или перерывы в подаче воды сроком до 5 ч К третьей категории относятся: Мелкие промышленные предприятия; системы орошения сельскохозяйственных земель; хозяйственно-питьевые водопроводы населенных пунктов с числом жителей до 500 чел. — допускается перерыв в подаче воды до 1 суток или снижение подачи воды не более чем на 30% расчетных нормативов сроком до 1 месяца. Тема № 2.1 ”Расходы и напоры воды в противопожарных водопроводах” Основные категории потребителей Благоустройство зданий и повышение жизненного уровня народа обусловливают изменение количества расходуемой воды, поэтому нормы водопотребления периодически пересматриваются. При проектировании системы водоснабжения прежде всего определяют, сколько воды и какого качества требуется подавать конкретному объекту. Вода расходуется различными потребителями на самые разнообразные нужды, которые можно разделить по назначению на следующие группы. Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения. Сюда входит расход воды на бытовые нужды: питье, приготовление пищи, стирка, личная гигиена и гигиена жилищ. Сюда же относят расход воды на благоустройство населенного пункта или предприятия: поливку улиц и тротуаров, зеленых насаждений, посадок в теплицах, работу фонтанов и т. п. Кроме того здесь следует учитывать расход воды на хозяйственно-питьевые нужды работающих на предприятиях. Расход воды для производственных целей на предприятиях промышленности, транспорта, энергетики, сельского хозяйства и т. п. (парообразование, охлаждение, конденсация пара, изготовление различных фабрикатов, промывка продукции и пр.). Кроме того, вода расходуется на собственные нужды водопровода (промывка фильтров, водоприемных устройств, сети и др.). Расход воды на пожаротушение. При тушении пожара водопроводные сооружения должны пропускать одновременно объем воды, необходимый для пожаротушения и удовлетворения хозяйственно-питьевых и производственных нужд. Общий расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения пропорционален числу жителей в населенном пункте. Удельный расход, т. е. расход на одного жителя, зависит от характера санитарно-технического оборудования зданий, благоустройства населенного пункта и климатических условий. Нормы водопотребления на пожарные нужды населенных пунктов и промышленных предприятий. При проектировании системы водоснабжения определение необходимого потребителю количества воды и режима ее подачи является первостепенной задачей. Водопотребители делятся на три основные категории: хозяйственно-питьевые, производственные (для удовлетворения технических целей на предприятиях), пожарные (для создания пожаро-взрывобезопасных условий жилого и производственного сектора города). Таким образом, централизованная система водоснабжения населенного пункта в зависимости от местных условий и принятой схемы водоснабжения должна обеспечивать: хозяйственно-питьевое водоснабжение в жилых общественных зданиях, нужды коммунально-бытовых предприятий; хозяйственно-питьевое водопотребление на предприятиях; производственные нужды промышленных и сельскохозяйственных предприятий; тушение пожаров; собственные нужды станций водоподготовки, промывку водопроводных и канализационных сетей и т. д. Параметры элементов системы водоснабжения должны находиться в соответствии с количеством подаваемой воды и с намеченным для них режимом работы. Общее количество воды, которое должно быть подано потребителям каждой категории, определяется в соответствии с действующими на рассматриваемый период нормами (СНиП), основанными на анализе фактической работы существующих систем. РАСХОД ВОДЫ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ПОЖАРОТУШЕНИЯ Для тушения пожара водой используют: передвижные средства пожаротушения по временно проложенным насосно-рукавным системам; стационарные установки пожаротушения в зданиях; установки водопенного тушения; оборудование для создания водяных завес, предотвращающих опасность теплового излучения или снижающих температуру нагретых газов, оборудование водоснабжения для повышения огнестойкости строительных конструкций в технологических установках во время пожара, оборудование водонаполнения стальных конструкций замкнутого профиля и др. Общий расчетный пожарный расход воды, от которого зависят параметры водопроводных сооружений противопожарного водопровода складывается из расходов на наружное тушение от гидрантов Qн, тушение пожаров внутри зданий от внутренних пожарных кранов Qвн, и расхода воды для тушения пожаров стационарными установками Qуст, т.е. . (11.1) В случае объединенного водопровода расчетный расход воды на тушение пожара должен быть обеспечен при наибольшем расходе воды на другие нужды (на промышленных предприятиях расход воды на поливку территории, прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования во время пожара не учитываются). Расход воды для целей пожаротушения зависит от характера развития пожара и условий подачи ее в очаг горения. Чем выше пожарная опасность объекта, тем больше требуется воды для тушения пожара. Подавая в очаг пожара значительное количество воды, можно ликвидировать его в течение сравнительно короткого времени. Однако для строительства водопроводов, рассчитанных на пропуск большого количества воды, необходимы большие материальные затраты. Если предусмотреть незначительные расходы воды для тушения пожаров, то можно сократить капитальные затраты на строительство водопровода, но при этом трудно создать нормальные условия для борьбы с пожарами, которые в этом случае могут иметь затяжной характер и сопровождаться большим ущербом в результате уничтожения материальных ценностей, нарушения технологического цикла при аварии, вызванной пожаром. Поэтому расход воды для тушения пожара назначают в зависимости от пожарной опасности объекта, его значимости, а также, исходя из условий обеспечения требуемой безопасности при наименьших затратах на строительство и эксплуатацию противопожарных водопроводов. Величина расхода воды для тушения пожаров приводится в соответствующих нормативных документах, которые составлены на основании обработки статистических данных о фактических расходах воды с учетом создания условий тушения на различных объектах. Для населенных пунктов расход воды на наружное пожаротушение и количество одновременных пожаров для расчета магистральных (расчетных кольцевых) линий водопроводной сети должны приниматься в зависимости от числа жителей и этажности застройки по табл. 11.1. При этом установленный расход должен быть не менее расхода воды на пожаротушение жилых и общественных зданий, определенного в зависимости от их огнестойкости (СНиП). При зонном водоснабжении расчетный расход на наружное пожаротушение и количество одновременных пожаров следует принимать для каждой зоны отдельно в зависимости от количества жителей, проживающих в зоне. Для сельскохозяйственных групповых водопроводов, обслуживающих несколько населенных пунктов количество одновременных пожаров определяется по табл. 11.1 в зависимости от общего числа жителей во всех населенных пунктах. Расчетный расход воды на наружное пожаротушение следует принимать для каждого населенного пункта в зависимости от численности населения в нем (табл. 11.1). Таблица 11.1 Число жителей в населенном пункте Расчетное количество одновременных пожаров Расход воды на наружное пожаротушение в населенном пункте на один пожар, л/с, независимо от степени огнестойкости зданий высотой до 2 этажей включительно зданий высотой 3-го этажа и выше До 1 1 5 10 Свыше 1 до 5 1 10 1 5-10 1 10 15 10-25 2 10 15 25-50 2 20 25 50-100 2 25 35 100-200 3 - 40 200-300 3 - 55 300-400 3 70 400-500 3 - 80 500-600 3 - 85 600-700 3 - 90 700-800 3 - 95 800-1000 3 - 100 Расход воды на наружное пожаротушение (на один пожар) жилых и общественных зданий для расчета соединительных и распределительных линий водопроводной сети, а также водопроводной сети внутри микрорайона следует принимать для здания, требующего наибольшего расхода воды в зависимости от величины его объема и степени огнестойкости. В городах с населением более 1 млн. человек расход воды на пожаротушение и расчетное число одновременных пожаров устанавливают в каждом конкретном случае по согласованию с местными органами управления и подразделениями Государственной противопожарной службы. Расчетный расход воды на наружное пожаротушение через гидранты на один пожар для промышленных и сельскохозяйственных предприятий (производственные здания с фонарями, а также без фонарей шириной до 60 м) определяется согласно действующим нормам (СНиП) и приведен в табл. 11.2. Величина его зависит от степени огнестойкости здания, объема и категории здания. В случае, если здание разделено противопожарными стенами на отдельные противопожарные отсеки, пожарный расход принимается по тому отсеку, для которого он является наибольшим. Учитывая трудность тушения пожаров в бесфонарных зданиях больших объемов (ширина l = 60 м) в связи с возможным задымлением и высокой температурой, нормативные расходы воды для них принимаются несколько большими (табл. 11.3). Для предприятий с помещениями категорий В, Г и Д при расходе воды на наружное пожаротушение 10 л/с допускается осуществлять противопожарное водоснабжение из водоемов и резервуаров. При двух пожарах на предприятии расчетный расход воды на пожаротушение принимается по двум зданиям, требующим наибольшего расхода воды. Таблица 11.2 Степень огнестойкости здания Категория помещения по пожарной опасности Расход воды, л/с, для тушения пожара в здании объемом, тыс. м3 До3 До5 До20 До50 До 200 До 400 Более 400 до 600 I и II Г, Д 10 10 10 10 15 20 25 I и II А, Б, В 10 10 15 20 30 40 40 III Г, Д 10 10 15 25 35 III В 10 15 30 40 IV и V Г, Д 10 15 20 30 - IV и V В 15 20 25 40 - Таблица 11.3 Степень огнестойкости здания Категория помещения по пожарной опасности Расход воды, л/с, для тушения пожара в зданиях объемом, тыс. м3 50 100 200 300 400 500 600 700 800 I и II А, Б и В 20 30 40 50 60 70 80 90 10 I и II Г и Д 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Расход воды на наружное пожаротушение зданий сельскохозяйственных предприятий I и II степени огнестойкости объемом не более 5 тыс. м3 с помещениями категорий Г и Д следует принимать 5 л/с. Для зданий II степени огнестойкости с деревянными конструкциями расход воды следует принимать на 5 л/с больше указанного в табл. 11.2 или 11.3, а для одно- и двухэтажных производственных и одноэтажных складских зданий высотой не более 18 м с несущими стальными конструкциями (с пределом огнестойкости не менее 0,25 ч) и ограждающими конструкциями (стены, покрытия) из стальных профилированных или асбестоцементных листов с полимерными утеплителями необходимо увеличить расход на 10 л/с. На наружное пожаротушение открытых площадок хранения контейнеров с грузом до 5 т установлены нормативные расходы в зависимости от их количества: от 30 до 50 шт. - 15 л/с; до 100 шт. - 20 л/с; до 300 шт. - 25 л/с; до 1000 шт. - 40 л/с. Расход воды на наружное пожаротушение зданий объемами более указанных в табл. 11.2, 11.3 устанавливается по согласованию с территориальными органами Государственной противопожарной службы. Расчетное количество одновременных пожаров на промышленных или сельскохозяйственных предприятиях принимается в зависимости от занимаемой площади Fпр (так как увеличение площади предприятия связано с увеличением количества производственных зданий, а это, в свою очередь, влечет за собой возможность возникновения большего числа пожаров) принимается равным: один пожар - при га; два пожара - при га. Причем в качестве расчетного принимается пожар, требующий наибольшего расхода воды. Например, площадь промышленного предприятия составляет 250 га. На его территории расположены: главный корпус - беcфонарное здание шириной до 60 м и объемом W = 400 тыс. м3, II степени огнестойкости с помещением категории Б; вспомогательный корпус объемом W = 45 тыс. м3 и шириной менее 60 м, здание III степени огнестойкости с помещением категории В; склад бумаги объемом W = 5000 м3, здание III степени огнестойкости категории В. Из анализа вышесказанного на предприятии принимаются два одновременных пожара. По табл. 11.2 устанавливают, что для тушения пожара в главном корпусе требуется расход воды 35 л/с, во вспомогательном корпусе - 30 л/с, в складе - 15 л/с. Следовательно, расчетный расход воды на наружное пожаротушение предприятия составит: л/с. Таблица 11.4 Площадь территории предприятия, га Число жителей в населенном пункте, тыс. чел. Расчетное число одновременных пожаров До 150 До 10 1 пожар (на предприятии или в населенном пункте - по наибольшему расходу) До 150 От 10 до 25 2 пожара (по одному на предприятии и в населенном пункте) Более 150 До 25 2 пожара (2 на предприятии или два в населенном пункте - по наибольшему расходу) При расположении предприятия в самом городе в расчетное число пожаров, определенное по табл. 11.1, включаются пожары на промышленных предприятиях с расходом воды, принимаемым по табл. 11.2 и 11.3. Расчетное число одновременно возможных пожаров при объединенном противопожарном водопроводе (населенного пункта и производственного комплекса вне населенного пункта) приведено в табл. 11.4. Если в населенном пункте число жителей свыше 25 тыс., - расчетное число пожаров для населенного пункта определяется по табл. 11.1, а для предприятия – в зависимости от его площади. При этом пожарный расход воды находят как сумму большего расхода (на предприятии или в населенном пункте) и половины необходимого минимального расхода (на предприятии или в населенном пункте). При нескольких промышленных предприятиях в одном населенном пункте решение этого вопроса требует согласования с органами Государственной противопожарной службы. Продолжительность тушения пожара согласно нормам должна приниматься 3 ч; для зданий I и II степени огнестойкости с несгораемыми несущими конструкциями и утеплителями с категориями Г и Д - 2 ч. Для пожаротушения зданий, оборудованных пожарными кранами, должен учитываться дополнительный расход к расходам, указанным в табл. 11.1 - 11.3, который следует принимать для зданий, требующих наибольшего расхода воды. Расход воды на работу пожарных кранов принимается в зависимости от числа одновременно работающих струй и минимального расхода воды на одну струю в соответствии с требованиями действующих СНиПов. При этом учитывается назначение зданий и сооружений, этажность, объем и высота, а для производственных и складских - категория пожарной опасности. При объединенном водопроводе, обслуживающем не только наружные гидранты и внутренние пожарные краны, но и спринклерные и дренчерные установки, расход воды на тушение пожара в течение 1 ч с момента начала пожаротушения принимается как сумма наибольших расходов, определенных по соответствующим нормам. В остальные 2 ч тушения пожара учитывается работа пожарных кранов и гидрантов. При наличии на промышленном объекте пенных установок, установок с лафетными стволами или установок подачи распыленной воды полный пожарный расход определяется в соответствии с требованиями пожарной безопасности, предусмотренными нормами строительного проектирования предприятий, зданий и сооружений соответствующих отраслей промышленности с учетом дополнительного расхода воды в размере 25 % из гидрантов в соответствии с табл. 11.2 и 11.3 (при этом суммарный расход должен быть не менее указанного в этих таблицах). Пример. На промышленном предприятии расход воды составляет: на внутреннее пожаротушение - 5 л/с; на лафетные стволы - 30 л/с; на наружное пожаротушение - 20 л/с. Тогда расход воды, отбираемой от гидрантов, определяется по формуле: Qнар = 0,2520 = 5 л/с. Расход воды для работы лафетных стволов и с гидранта будет равен: Qлаф = 30 + 5 = 35 л/с, что больше нормативного расхода на наружное пожаротушение, равного 20 л/с. Следовательно, суммарный пожарный расход будет складываться л/c. Если бы для этого объекта на наружное пожаротушение потребовалось 60 л/с, то л/с, а с учетом работы лафетных стволов л/с, что меньше принятых по нормам 60 л/с на наружное пожаротушение. Поэтому суммарный расход в этом случае должен быть принят равным Qпож = Qнар + Qвн = 60 + 5 = 65 л/с. Для крупных промышленных предприятий (нефтеперерабатывающих заводов, химических комбинатов, лесобирж и т.п.) создают самостоятельные системы водоснабжения, которые не связаны с городским водопроводом. Для такого типа объектов имеются специальные нормы расходов воды на пожаротушение. 11.3. ОБОСНОВАНИЕ НОРМАТИВНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ПОЖАРОТУШЕНИЯ Обоснование норм расходов воды для целей пожаротушения производится на основании данных о фактических расходах при тушении пожаров, наблюдаемых не менее чем за 10 лет. При этом анализируются следующие факторы: объект, на котором произошел пожар, время возникновения пожара, время прибытия пожарных подразделений, время подачи первого ствола, количество стволов и величина общего расхода, время ликвидации пожара, количество одновременно возникших пожаров в населенном пункте. Анализ и обработка полученных данных дает возможность обосновать расчетный расход на тушение пожаров и определить расчетное количество одновременных пожаров. Представляет большой интерес анализ зависимости расходов воды на пожаротушение от суммарного числа анализируемых пожаров. Эта зависимость, по данным профессора В.Г. Лобачева, представлена на рис. 11.1. Рис. 11.1. Зависимость расхода воды от суммарного числа пожаров (по В.Г. Лобачеву) Из графика видно, что при расходе воды 10 л/с тушатся 50 % пожаров, при расходе 100 л/с – 98 %. Учитывая, что наибольший расход на наружное пожаротушение, предусмотренный нормами, составляет 100 л/с, нетрудно прийти к такому заключению, что нормативные расходы в некоторых случаях значительно меньше требуемых, так как для тушения остальных пожаров, составляющих всего 2 %, требуется расход воды, значительно превышающий максимальный нормативный. На первый взгляд, 2 % - незначительная величина. Однако именно эти 2 % пожаров, на которые требуются большие расходы воды, составляют крупные пожары с огромными убытками от них. Поэтому при проектировании водопроводов необходимо решить задачу: либо обеспечить пропуск пожарного расхода в 225 л/с, при котором тушатся все 100 % пожаров, что приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат водопроводной системы, либо проектировать сеть, обеспечивающую пропуск нормативного пожарного расхода с выполнением при этом дополнительных мероприятий, предусматривающих устройство водоемов с запасом воды для тушения пожара. Предпочтение отдается наиболее экономически выгодному варианту. Ввиду того что пожарные расходы воды нередко приходится пропускать через водопроводные сооружения совместно с расходами воды на другие нужды, необходимо, хотя бы кратко, остановиться на вопросах обеспечения подачи воды для целей пожаротушения совместно с расходами воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды. .Свободные напоры в сети наружных водопроводов промышленных предприятий 2.27. Свободный напор в наружной сети производственного водопровода должен приниматься по технологическим данным. 2.28. Свободный напор в наружной сети хозяйственно-питьевого водопровода у потребителей не должен превышать 60 м. При напорах в сети более 60 м для отдельных зданий или районов следует предусматривать установку регуляторов давления или зонирование системы водоснабжения. 2.29. Противопожарный водопровод следует принимать низкого давления, противопожарный водопровод высокого давления допускается принимать только при соответствующем обосновании. В водопроводе высокого давления стационарные пожарные насосы должны быть оборудованы устройствами, обеспечивающими пуск насосов не позднее чем через 5 мин после подачи сигнала о возникновении пожара. Примечание. Для населенных пунктов с числом жителей до 5 тыс. чел., в которых не предусматривается профессиональная пожарная охрана, противопожарный водопровод должен приниматься высокого давления. 1.30. Свободный напор в сети противопожарного водопровода низкого давления (на уровне поверхности земли) при пожаротушении должен быть не менее 10 м. Этот запас напора должен превышать его потери h в гидранте hг, пожарной колонке hк и в рукавных патрубках hр, соединяющих колонку с насосом h = hr + hK + hр = (Sr + SK + Sp) Q2, где SГ — сопротивление гидранта — 0,0016, SK — сопротивление колонки —0,0035 и Sp — сопротивление рукавов при d = 77 мм — 0,03. Отсюда найдем, какой расход воды можно обеспечить для тушения пожара от одного гидранта при свободном напоре в 10 м. Как видим, расход в данном случае не превышает подачи современных передвижных пожарных насосов, следовательно, он является минимально допустимым. Свободный напор в сети противопожарного водопровода высокого давления должен обеспечивать высоту компактной струи не менее 10 м при полном расходе воды на пожаротушение и расположении пожарного ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания. При полном пожарном расходе воды, расположении ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания и подаче воды по непрорезиненным пожарным рукавам длиной 120 м, диаметром 66 мм, с насадками диаметром 19 мм, при расчетном расходе каждой струи 5 л/с. Исходя из этих положений, определим напор в водопроводной сети у гидранта, отнесенный к поверхности земли. где h — потери напора в гидранте, пожарной колонке, рукавной линии; Hст — напор у ствола; Т — высота расположения ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания. Подставляя значения сопротивлений для гидранта Sr = 0,0016, колонки SK=0,0035, шести рукавов д=66 мм. SР = 0,462 и ствола Sст=0,634 при расходе через гидрант и колонку 10 л/с, а по рукавной линии и через ствол 5 л/с, получим формулу для определения требуемого напора Н = 28 + Т. (65) Максимальный свободный напор в сети объединенного водопровода не должен превышать 60 м. Тема № 3.1 Обеспечение надежности подачи воды для целей пожаротушения сооружениями наружного противопожарного водопровода 1. Понятие надежности системы. Источники водоснабжения. Современное развитие техники характеризуется разработкой и внедрением сложных технических систем и комплексов. Создаются и успешно применяются полностью автоматизированные системы. При испытаниях и эксплуатации таких систем большое значение имеет надежность как одно из основных свойств системы, характеризующих ее способность выполнять заданные функции в процессе эксплуатации. Надежность как внутреннее свойство закладывается на этапе проектирования, обеспечивается в процессе конструкторской отработки и производства и реализуется в процессе применения системы по прямому назначению. Для обеспечения и сохранения надежности при проектировании, изготовлении и эксплуатации необходима разработка количественных методов оценки надежности и определение наиболее рациональных методов обеспечения требуемого уровня надежности создаваемых и вводимых в эксплуатацию изделий, в том числе и сложных систем. Надежность, в этой связи, характеризует внутреннее свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технологического обслуживания, хранения и транспортирования (часто, такое определение трактуют как параметрическое определение надежности). К параметрам, характеризующим способность выполнять требуемые функции, например, можно отнести кинематические и динамические параметры, показатели конструкционной прочности, показатели точности функционирования, производительности, скорости и т. п. С течением времени значения этих параметров могут изменяться, характеризуя то или иное новое качественное состояние объекта. В теории надежности рассматриваются исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное, предельное состояния, а также критерии предельного состояния (демонстрируется слайд): • Исправное состояние (исправность) - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. • Неисправное состояние (неисправность) - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и или конструкторской (проектной) документации. • Работоспособное состояние (работоспособность) - состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют нормативно-технической (проектной) документации. • Неработоспособное состояние (неработоспособность) - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. • Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно. • Критерий предельного состояния - признак или совокупность признаков предельного состояния объекта, установленные нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией. В зависимости от условий эксплуатации для одного и того же объекта могут быть установлены два и более критериев предельного состояния. Рассмотренные понятия характеризуют основные технические состояния объекта. Каждое из них выражается совокупностью параметров (их значений), описывающих состояние объекта, а также качественных признаков, для которых не применяют количественные оценки. Номенклатуру параметров и признаков, а также пределы допустимых их изменений устанавливают в нормативно - технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Работоспособный объект, в отличие от исправного, должен удовлетворять лишь тем требованиям нормативно - технической и (или) конструкторской (проектной) документации, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Работоспособный объект может быть неисправным, например объект не удовлетворяет эстетическим требованиям, но ухудшение внешнего вида объекта не препятствует его применению по назначению. Переход объекта из одного состояния в другое обычно происходит вследствие повреждения или нарушения работоспособного состояния. Переход объекта из исправного состояния в неисправное работоспособное состояние происходит из-за повреждений. В международной практике можно встретить более детализированную классификацию состояний. Так, в работоспособном состоянии различают "рабочее состояние" и "нерабочее состояние", при котором объект не может применяться по назначению. "Нерабочее состояние" подразделяют, в свою очередь, на состояние дежурства и состояние планового простоя и т. д. Центральными понятиями для сферы технической диагностики и оценки риска являются понятия "предельное состояние" и "критерий предельного состояния". Переход объекта в предельное состояние влечет за собой временное или окончательное прекращение эксплуатации объекта. При достижении предельного состояния объект должен быть снят с эксплуатации, направлен в ремонт, списан, уничтожен или передан для применения не по назначению (утилизирован). Если критерий предельного состояния установлен из соображений безопасности хранения и (или) транспортирования объекта, то при наступлении предельного состояния хранение и (или) транспортирование объекта должно быть прекращено. В других случаях при наступлении предельного состояния должно быть прекращено применение объекта по назначению. В связи со сказанным, вводят следующие понятия (демонстрируется слайд). • Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. • Критерий отказа - признак или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния объекта, установленные в нормативно - технической и (или) конструкторской (проектной) документации. • Причина отказа - явления, процессы, события и состояния, вызвавшие возникновение отказа объекта. • Последствие отказа - явления, процессы, события и состояния, обусловленные возникновением отказа объекта. • Критичность отказа - совокупность признаков, характеризующих последствия отказа. • Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении его работоспособного состояния. Если работоспособность объекта характеризуют совокупностью значений некоторых технических параметров, то признаком возникновения отказа является выход значений любого из этих параметров за пределы допусков. Кроме того, в критерии отказов могут входить также качественные признаки, указывающие на нарушение нормальной работы объекта. В зависимости от характера проявления, степени наносимого ущерба, возможности быстрого устранения и т. п. в теории надежности рассматривают различные типы отказов: ресурсный, независимый, зависимый, внезапный, постепенный, сбой, перемежающийся, явный, скрытый, конструктивный, производственный, эксплуатационный, деградационный. Характеристиками интенсивности функционирования объекта во временном и количественном выражении являются следующие понятийные категории (демонстрируется слайд). • Наработка - продолжительность или объем работы объекта. Наработка может быть как непрерывной величиной (продолжительность работы в часах, километрах пробега и т. п.), так и целочисленной величиной (число рабочих циклов, запусков и т. п.). • Наработка до отказа - наработка объекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа. • Ресурс - суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние. • Срок службы - календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние. • Остаточный ресурс - суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние. Аналогично вводятся понятия остаточной наработки до отказа и остаточного срока службы. • Назначенный ресурс - суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния. Назначенный срок службы - календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния. На практике надежность принято трактовать как комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий применения может включать свойства безотказности, долговечности, сохраняемости и ремонтопригодности или определенные сочетания этих и других признаков, например, живучести. Под сохраняемостью (сохранностью) понимается свойство объектов находиться в исправном состоянии в процессе хранения. Так же как и надежность, сохраняемость есть свойство объектов сохранять выходные характеристики в определенных пределах. Ремонтопригодность есть приспособленность объектов к обнаружению и устранению отказов, а также к их предупреждению. Совместно с надежностью ремонтопригодность характеризует способность технической системы выполнять заданные функции в любой момент времени. Под объектами подразумеваются обычно изделия, сооружения и технические системы, а также подсистемы (например, сборочные единицы, детали, компоненты или элементы). Термин "объект" может относиться как к конкретному изделию (его элементу), так и к одному из представителей, в частности к наугад выбранному представителю из серии, партии или статистической выборки однотипных изделий. На стадиях разработки и применения (технической эксплуатации) термин "объект" чаще всего применяется к наугад выбранному представителю из генеральной совокупности однотипных изделий. Для объектов, которые являются потенциальными источниками опасности, важным понятием является "безопасность". Хотя понятие безопасности, как было отмечено ранее, не входит в общее понятие надежности, однако при определенных условиях тесно связано с этим понятием (например, когда нарушение работоспособного состояния может привести к условиям, опасным для людей и окружающей среды). В соответствии с двумя категориями природных источников воды водоприемные сооружения также разделяются на две группы: - сооружения для приема воды из поверхностных источни­ков и сооружения для приема подземных вод. Выбор того или иного источника водоснабжения определяется местными природными условиями, санитарно-гигиеническими требованиями, предъявляемыми к качеству воды, и технико-экономическими соображениями. По возможности предпочтение должно отдаваться подземным источникам водоснабжения. К поверхностным источникам относятся реки, озера и в отдельных случаях моря. Место расположения водоприемника определяется с таким расчетом, чтобы удовлетворялись следующие условия: • возможность применения наиболее простого и дешевого способа забора воды из источника; • бесперебойность получения требуемого количества воды; • обеспечение поступления по возможности более чистой воды (очистка от загрязнений); • наиболее близкое расположение к снабжаемому водой объекту (для уменьшения стоимости водоводов и подачи воды). Подземные воды залегают на различных глубинах и в различных породах. Для водоснабжения используют: воду напорных водоносных слоев, перекрытых сверху водонепроницаемыми породами, предохраняющими подземные воды от загрязнения; безнапорные подземные воды со свободной поверхностью, содержащиеся в пластах, не имеющих водонепроницаемой кровли; родниковые (ключевые) воды, т. е. подземные воды, самостоятельно выходящие на поверхность земли; шахтные и рудничные воды (чаще для производственного водоснабжения), т. е. подземные воды, поступающие в водоотливные сооружения при добыче полезных ископаемых. ПО НАДЕЖНОСТИ ИЛИ СТЕПЕНИ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ПОДАЧИ ВОДЫ. Водопроводы подразделяются на 3 категории (п.4.4 СНиП 2.04.02-84*). При ПЕРВОЙ категории допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более 30% расчетного расхода и на производственные нужды до предела, устанавливаемого аварийным графиком работы предприятий; длительность снижения подачи воды не должна превышать 3-е суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включение резервных элементов системы (оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов и др.), но не более чем на 10 минут. При ВТОРОЙ категории величина допускаемого снижения подачи воды та же, что при первой категории; длительность снижения подачи не должна превышать 10 суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включения резервных элементов или проведения ремонта, но не более чем на 6 часов. При ТРЕТЬЕЙ категории величина допускаемого снижения подачи воды та же, что при 1 категории; длительность снижения подачи не должна превышать 15 суток. Перерыв в подачи воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время проведения ремонта, но не более чем на 24 часа. Системы водоснабжения обеспечивающие противопожарные нужды следует относить (проектировать) к 1-ой категории по надежности. При рассмотрении схем наружного водоснабжения целесообразно рассмотреть схемы наружного водоснабжения населенных пунктов и схемы водоснабжения промышленных предприятий. Наиболее часто для населенных пунктов (особенно крупных) используется схема водоснабжения с использованием поверхностных водоисточников. Схема водопроводных сооружений для подачи воды из открытого водоисточника 1. Водозаборное сооружение. 2. Насосная станция 1 - го подъема. 3. Очистные сооружения. 4. Резервуары чистой воды. 5. Насосная станция 2 - го подъема. 6. Водонапорная башня. 7. Водоводы и водопроводная сеть. Водозаборные сооружения служат для забора грубой очистки и подачи расчетного количества воды из водоисточника по самотечным трубам к насосам насосной станции 1-го подъема. Насосные станции 1-го подъема забирают воду из водоисточников и подают ее на очистные сооружения, где вода подается в отстойники и далее на фильтры для очистки от загрязнений и обеззараживания. После очистки вода поступает в резервуары чистой воды. Резервуары чистой воды служат для регулирования неравномерности работы насосных станций 1 и 2 подъема и сохраняя воды на противопожарные, хозяйственно-питьевые и производственные нужды на время тушения пожара. Насосные станции 2-го подъема предназначаются для подачи воды в водопроводную сеть на хозяйственно-питьевые и производственные нужды, а в случае возникновения пожара и для целей пожаротушения. Водопроводная сеть представляет собой систему трубопроводов различного диаметра. Водопроводная сеть обычно разделена на 2 части, наружную и внутреннюю. Наружная водопроводная сеть представляет систему трубопроводов проложенных в земле ниже уровня глубины промерзаний грунта (для данного региона) вдоль дорог и проездов с служит для подачи водопотребителям. Для отбора воды на пожаротушение на наружных водопроводных сетях устанавливаются пожарные гидранты. Внутренняя водопроводная сеть представляет собой совокупность устройств, обеспечивающих получение воды из наружной сети и подачу ее к водозаборным приборам, расположенным в здании. В городах с большим числом населения неравномерность водопотребления в значительной мере сглаживается, что позволяет обходиться без напорно-регулирующих сооружений (водонапорных башен). В этом случае вода от насосной станции 2-го подъема поступает непосредственно в трубы водопроводной сети. Другая схема наружного водоснабжения с использованием подземных водоисточников используется гораздо реже и используется, как правило, в населенных пунктах с малым количеством жителей. Использование подземных водоисточников обычно позволяет обходиться без очистных сооружений. Принципиальное отличие данной схемы от ранее разобранной в том, что вода насосом из артезианской скважины подается непосредственно в запасные резервуары; далее схема водоснабжения работает аналогично схеме водоснабжения с использованием поверхностных водоисточников. Схема водопровода при заборе воды из подземного водоисточника. 1 – артезианская скважина с насосом; 2 – запасной резервуар; 3 – насосная станция второго подъема; 4 – водонапорная башня; 5 – водопроводная сеть 1. Водоприемные сооружения Известно, что существует две категории водоисточников: подземные и поверхностные. В соответствии с этим и водоприемные сооружения делятся на две группы: • сооружения для приема подземных вод; • сооружения для приема воды из поверхностных источников. Выбор типа и схемы размещения водоприемных сооружений производится исходя из геологических, гидрогеологических и санитарных условий района. При проектировании новых и расширении существующих водозаборов должны учитываться условия взаимодействия их с действующими и проектируемыми водозаборами на соседних участках, а также их влияние на окружающую природную среду (поверхностный сток, растительность и др.). 1.1. Сооружения для приема подземных вод. В водозаборах подземных вод применяются следующие водоприемные сооружения: • водозаборные скважины, • шахтные колодцы, • горизонтальные водозаборы, • лучевые водозаборы, • каптажи родников, • комбинированные водозаборы. Водозаборные скважины (буровые колодцы) (рис.3) устраивают для забора глубоко залегающих напорных и безнапорных подземных вод. Для этого стенки скважины укрепляют обсадной трубой 1, которую опускают до верхней границы водоносного слоя 5. В обсадную трубу опускают трубу меньшего диаметра до нижней границы водоносного слоя 5, в которой с помощью специальных замков 2 устанавливают уплотняющие сальники 3 и фильтры 4. Рис.3. Схема устройства бурового колодца. Способы получения воды из таких колодцев различны. Она может самоизливаться под естественным давлением в пласте, либо забираться насосами. Шахтные колодцы (рис.4) применяют, как правило, в первых от поверхности безнапорных водоносных пластах, сложенных рыхлыми породами и залегающих на глубине до 30 м. Чаще всего они используются в водоснабжении сельской местности. Стенки 1 шахтных колодцев выполняют бетонными, каменными или деревянными. Верх шахтных колодцев должен быть выше поверхности земли не менее чем на 0,8 м. При этом вокруг колодца должна предусматриваться отмостка 2 шириной 1—2 м с уклоном 0,1 от колодца. Вокруг колодцев, подающих воду для хозяйственно-питьевых нужд, кроме того, следует предусматривать устройство замка 3 из глины или жирного суглинка глубиной 1,5—2 м и шириной 0,5 м. В стенках колодца в пределах водоносного пласта предусматриваются отверстия 4, за счет которых увеличивается приток воды. При расположении водоприемной части в песчаных грунтах на дне колодца необходимо предусматривать обратный песчано-гравийный фильтр 5 или фильтр из пористого бетона, а в стенках водоприемной части колодцев — фильтры из пористого бетона или гравийные. Рис.4. Схема устройства шахтного колодца. Статическим называется уровень воды в колодце до забора из него воды. При установившемся характере движения воды при ее отборе уровень называется динамическим. Количество воды, которое может быть получено при понижении динамического уровня на 1 м, называется дебитом колодца. Горизонтальные водозаборы предусматривают, как правило, на глубине до 8 м в безнапорных водоносных пластах, преимущественно вблизи поверхностных водотоков. Они представляют собой дренажи различных типов или водосборные галереи (рис.5). Вода, поступившая из грунта в дренажные трубы, подается в сборный колодец, из которого ее откачивают насосами. Наиболее эффективными водоприемными сооружениями являются лучевые водозаборы, которые устраиваются в водоносных пластах, кровля которых расположена от поверхности земли на глубине не более 15—20 м и мощность водоносного пласта не превышает 20 м. Лучи длиной 60 м и более следует принимать телескопической конструкции с уменьшением диаметра труб. При длине лучей меньше 30 м в однородных водоносных пластах угол между лучами должен быть не менее 30°. Конструкция лучевых водоприемных сооружений принципиально не отличается от горизонтальной. Рис.5. Схема устройства горизонтального водозабора. 1 – горизонтальные водозаборы; 2 – сборный колодец; 3 – статический уровень подземных вод; 4 – водоупор. Для сбора родников вод устраивают каптажные сооружения. А процесс сбора родниковой воды называется каптажем родников. Для каптажа восходящих родников водоприемные сооружения выполняют в виде резервуара или шахты (рис.6). Захват воды из восходящего родника следует осуществлять через дно каптажной камеры, а из нисходящего — через отверстия в стене камеры. Собранная вода отводится по трубе 1 к насосной станции. Для предотвращения подпора установлена переливная труба 2. Комбинированные водозаборы используют одновременно несколько из перечисленных способов приема подземных вод. Рис.6. Колодец для каптажа восходящих потоков. 1.2. 1.3. Сооружения для приема воды из поверхностных источников. Сооружения для забора поверхностной воды должны обеспечивать: • забор из водоисточника расчетного расхода воды и подачу его потребителю; • защищать систему водоснабжения от биологических обрастаний и от попадания в нее наносов, сора, планктона, шугольда и др.; • на водоемах рыбохозяйственного значения удовлетворять требованиям органов охраны рыбных запасов. Конструктивная схема водозабора должна приниматься в зависимости от требуемой категории по степени обеспеченности подачи воды, гидрологической характеристики водоисточника с учетом максимальных и минимальных уровней воды, а также требований органов по регулированию использования и охране вод, санитарно-эпидемиологической службы, охраны рыбных запасов и водного транспорта. К сооружениям для приема воды из поверхностных водоисточников относятся: • Русловый водозабор раздельного типа; • Береговой водоприемник; • Инфильтрационный водозабор. Русловый водозабор раздельного типа (рис.7) применяется в основном в системах водоснабжения небольших объектов и состоит из оголовка 1, самотечных линий 2, берегового колодца 3, промывочных труб 4 и всасывающих труб насосов 5. Оголовок выполняется в виде раструба, в котором устанавливается решетка, исполняющая роль простейшего фильтра. Диаметр самотечных труб определяется из условия движения воды в них со скоростью 1,5 м/с. Промывают самотечные трубы обратным потоком воды, подаваемым насосами первого подъема по промывочным трубам. Береговой колодец состоит из нескольких (не менее двух) независимо работающих секций и располагается на незатапливаемом участке. Рис.7. Русловый водозабор раздельного типа. Водозаборы берегового типа (рис.8) применяются, когда глубина водоисточника у берега достаточно велика. Рис.8. Береговой водоприемник. Вода в береговой водоприемник поступает через окна 1, оборудованные решетками и шиберами. Для очистки и обогрева приемных окон используют сжатый воздух или теплую воду, подаваемые по трубопроводам 2. С этой же целью используют в некоторых случаях и электрический подогрев. Внутри береговой водоприемник имеет перегородку 3 с сеткой 4 в нижней части. Для забора воды из водоисточника, берега и дно которого обладают хорошей водопроницаемостью, применяют инфильтрационный водозабор (рис.9), который выполняется в виде шахтного колодца, располагающегося у берега. Вода из водоисточника в колодец попадает через водопроницаемую породу, фильтруясь при этом. Качество воды в инфильтрационном водозаборе выше, чем в водоисточнике, поэтому последующая обработка воды может быть менее сложной. Рис.9. Инфильтрационный водозабор. 3.Водонапорные башни, гидроколонны, их назначение, устройство и оборудование Водонапорные башни служат для регулирования неравномерности водопотребления, а также для хранения неприкосновенного пожарного запаса воды и создания требуемого напора в водопроводной сети. Водонапорные башни изготавливаются из стали, кирпича, железобетона, камня. Они бывают с одним, двумя, тремя, баками с водой, которые устанавливаются на стволе ("стакане"). Разновидность водонапорных башен являются гидроколонны в которых ствол полностью заполнен водой. Также вместо водонапорных башен могут быть использованы гидропневматические установки, где расчетное количество воды хранится в пневмобаке под определенным давлением. Схема оборудования водонапорной башни 1 — водопроводная сеть; 2 — электрозадвижки; 3 — обратный клапан; 4 — по-дающе-разводящий трубопровод; 5 — электрозадвижка; 6 — пожарный трубо­провод; 7 — хозяйственно-питьевой трубопровод; 8 — бак; 9 — переливная труба; 10 —грязевая труба; 11 — задвижка; 12 — муфта; 13 — основание башни (стакан); 14 — вентиль; 15 — пожарный насос; 16 — колодец. Основными элементами водонапорной башни являются бак и поддерживающая его конструкция (стакан) 13. Оборудование водонапорной башни должно постоянно обеспечивать сохранение неприкосновенного запаса воды при работе водопровода в обычное время и автоматическое отключение ее одновременно с поступлением сигнала о включении пожарных насосов. Подача воды из водопроводной сети 1 в бак и поступление воды из пего осуществляется но подающе-разводящему трубо­проводу 4. Причем, по трубопроводу 4 поступает только регулирующий запас воды. Для забора неприкосновенного запаса воды используется трубопровод 6 с электрозадвижкой 5, которая открывается одновременно с пуском пожарного насоса. Водонапорный бак оборудуется грязевой 10 и переливной 9 трубами, которые соединены с канализационным колодцем 16, отключает водонапорную башню при пожаре обратный клапан 3 и электрозадвижка 5, которая в обычное время открыта, а при получении сигнала о пожаре — закрывается. Для подачи воды к месту пожара передвижным пожарным насосом 15 из колодца 16, с помощью вентиля 14 и муфты 12 открывают задвижку 11. На представленной схеме видно, что расположение трубопроводов 6 и 7 позволяет сохранять неприкосновенный запас воды на различных уровнях. Иногда для этой цели водонапорные баки оборудуют автоматическими устройствами (например, устанавливают электродное реле уровня), передающими показания об уровне воды в баке на насосную станцию или в диспетчерский пункт. Однако их эксплуатация связана с определенными трудностями и возможна лишь при определенных климатических условиях. Водонапорные башни могут быть железобетонные, металлические, кирпичные и деревянные. Однако наиболее распространены железобетонные. Металлические водонапорные башни сооружают значительно реже (по соображениям экономии металла). Водонапорные баш­ни из кирпича сооружают относительно небольшой высоты, чаще всего на железнодорожном транспорте и в населенных пунктах, если возможно использовать для их устройства кирпич местного производства. Деревянные башни используются преимущественно на временных водопроводах (например, на строительных площадках), а также в сельскохозяйственном производстве, где объем бака при небольшой требуемой высоте нужен незначительный и высота его подъема, как правило, невелика. По типовым проектам сооружают башни высотой до 40 м (до дна бака) с баками вместимостью до 800 м3. На одной и той же водонапорной башне могут быть установлены на разной высоте два и даже три бака, обслуживающих системы водопроводов с разными напорами. Гидроколонны. Разновидностью водонапорной башни является гидроколонна, которая предназначена, главным образом, для хранения аварийного запаса воды, например в системах водоснабжения металлургических комбинатов. Она представляет собой железобетонную или стальную цилиндрическую вертикальную емкость, высота которой равна высоте водонапорной башни. В отличие от водонапорной башни ствол гидроколонны полностью заполнен водой. Однако полезным объемом ее является практически только верхняя часть, расположенная на высоте, соответствующей требуемым свободным напорам в водопроводной сети. Эта часть гидроколонны используется в обычное время как регулирующая емкость, а в нижней части ее может храниться неприкосновенный запас воды, подаваемый к месту пожара стационарными или передвижными насосами. Гидроколонна 1 — водопроводная сеть; 2 — переливная труба; 3 — хозяйственно-питьевой трубопровод; 4 — пожар­ный трубопровод. Исходя из назначения водонапорной башни, вместимость бака ее должна быть равна W6 = W рег + WH.З. где Wрег — регулирующая емкость бака; WH.З. — противопожарный объем воды, рассчитанный на 10-минутную продолжительность тушения пожара на промышленных предприятиях внутренними пожарными кранами, а также спринклерными или дренчерными установками при наибольшем расходе воды на другие нужды или на 10-мииутную продолжительность тушения одного внутреннего и одного наружного пожаров при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды. Таким образом, неприкосновенный запас воды равен сумме Wн.з = Wхоз + Wпож. Объем воды для хозяйственно-питьевых нужд и для целей пожаротушения может быть определен таким образом: Wхоз. = Qхоз. макс.*t/1000 = 10*60 Q хоз. макс./1000 = 0,6Q хоз. макс., м3 это для Q хоз. макс. в л/с и при t = 10 мин. Wпож. = Q пож.*t/1000 = 10*60Q пож./1000 = 0,6Q пож., это для Q пож. в л/с при t = 10 мин. При определении объема неприкосновенного противопожарного запаса воды расход ее в душевых и на мытье полов не учитывается. В том случае, когда забор воды на наружное пожаротушение осуществляется из водоемов, а в здании требуется устройство объединенного пожарного водопровода, объем воды для неприкосновенного запаса определяется из условия работы одного пожарного крана в течение одного часа при обычных расходах воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды. В населенных пунктах сельской местности и на животноводческих фермах при небольших расчетных расходах в баках водонапорных башен хранится запас воды на 3 ч тушения пожара. В этом случае вместимость бака водонапорной башни определяется так же, как и вместимость резервуаров чистой воды. При общей водонапорной башне, предназначенной для водоснабжения предприятия и населенного места при нем, пожарный запас воды в баке следует принимать по наибольшему расчетному расходу только на предприятии или только в населенном пункте. Обычно регулирующий объем бака Wpeг составляет примерно 10%. Определив и необходимую вместимость бака подбирают типовой проект водонапорной башни. Определение высоты водонапорной башни. Рис. 71. К определению высоты водонапорной башни 1 — насосная станция; 2 — водонапорная башня; 3 — водопотребители Высота водонапорной башни определяется из условия преодоления сопротивления в водопроводной сети и необходимости подъема воды на определенную высоту, а также создания свободного напора в диктующей точке. Формулы для определения высоты водонапорной башни получим, пользуясь уравнением Д. Бернулли, известным из курса гидравлики, которое для сечений б и в (рис. 71) водопроводной сети запишется таким образом: В уравнении ввиду малой разности величин скоростного напора в сечениях б и в (vб vв) ими можно пренебречь; — суммарные местные и линейные потери напора в сети, . Тогда формула для определения высоты водонапорной башни будет иметь вид , где 1,05 — коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях (задвижки, колена, тройники и т. п), hc — потери напора в сети; — свободный напор в диктующей точке водопроводной сети, принимаемый равным 10 м для одноэтажного здания, при большей этажности — на каждый этаж следует добавлять 4 м; — разность геодезических отметок диктующей точки и места установки водонапорной башни. Водопроводная сеть, т. е. система линий, разводящих воду по территории населенного пункта или промышленного объекта, является конечным звеном на пути движения воды от источника к потребителю. Стоимость водопроводной сети составляет примерно 30% полной стоимости системы водоснабжения. Поэтому трассировка сети должна, с одной стороны, обеспечивать достаточную надежность, с другой — быть экономичной. Эти два требования носят антагонистический характер. Действительно, разветвленная или тупиковая сеть (рис. 4.2) имеет меньшую стоимость, чем кольцевая (рис. 4.3). Однако от каждого узла тупиковой сети до точки подачи воды есть только один путь. Для обеспечения же надежности необходимо иметь не менее двух таких путей. Этому требованию удовлетворяют кольцевые сети. Обычно кольцевая магистральная сеть объекта представляет систему параллельных магистральных линий (рис. 4.3), совпадающих с основным продвижением воды от точки А до конечной точки Б. Система основных продольных магистралей соединяется поперечными линиями-перемычками. Перемычки обычно не несут больших транзитных расходов и используются в основном для питания водой прилегающих к ним районов. К магистральной сети примыкает система второстепенных распределительных линий, осуществляющих непосредственно отдачу воды во внутренние водопроводы зданий. Таким образом, структура кольцевой сети обладает сама по себе высокой степенью резервирования путей подачи воды и, следовательно, высокими показателями надежности. При этом необходимо, однако, чтобы параллельно включенные участки имели также и близкие проводимости (сопротивление). Рис. 4.2. Разветвленная (тупиковая) сеть Рис. 4.3. Кольцевая сеть сеть Надежность обеспечения водой отдельных потребителей в значительной степени зависит от места их расположения на территории объекта. Чем дальше находится потребитель от точки подачи воды в сеть, тем меньше надежность его водообеспечения. СНиП устанавливает допустимый предел снижения общей подачи воды при возникновении аварии и наименьшую величину давления в сети в критической точке при аварийной ситуации. Отказом системы является нарушение указанных пределов. В сетях с одним источником питания обычно критические (диктующие) точки оказываются расположенными в наиболее удаленных и наиболее высоко расположенных пунктах. Выбор критических точек должен быть проведен с учетом возможности питания всей сети от источника, а также питания ее одновременно от источника и от регулирующей емкости. При наличии нескольких источников питания надежность водообеопечения не только объекта в целом, но и надежностные показатели сети улучшаются. Как показывают статистические данные, существенное влияние на показатели надежности водопроводной сети оказывают диаметры труб. С увеличением диаметра труб частота повреждения их уменьшается. К трассировке и устройству водопроводной сети в соответствии со СНиП предъявляется ряд требований, основными из которых являются следующие: сеть должна быть кольцевой. Тупиковые сети допускается применять: а) для подачи воды на производственные нужды — при допустимости перерыва в водоснабжении на время ликвидации аварии; б) для подачи воды на хозяйственно-питьевые цели, при диаметре труб не более 100 мм; в) для подачи воды на пожаротушение — при длине линии не более 200 м. В населенных пунктах с числом жителей до 3 тыс. человек и расходом воды на наружное пожаротушение до 10 л/с допускаются тупиковые линии длиной более 200 м при условии устройства противопожарных резервуаров или водоемов, водонапорной башни или контррезервуара в конце тупика и согласовании с органами государственного пожарного надзора; при выключении одной линии кольцевой сети: а) подачу воды на хозяйственно-питьевые цели по остальным линиям допускается снижать на 30—50% в зависимости от количества точек питания сети, а в наиболее неблагоприятной точке — не более чем на 75% расчетного расхода, причем свободный напор в этой точке должен быть не менее 10 м. При этом общую подачу воды на объект допускается снижать не более чем на 30%; б) допустимое снижение подачи воды на производственные цели следует определять из расчета работы предприятия по аварийному графику; в) расчет сети при пожаре следует выполнять без учета выключения линии кольцевых сетей, т. е. расход воды на пожаротушение должен обеспечиваться полностью; Разделение водопроводной сети на ремонтные участки должно обеспечивать при выключении одного из участков отключение не более 5 пожарных гидрантов и подачу воды потребителям, не допускающим перерыва в подаче воды; Пожарные гидранты следует располагать вдоль автомобильных дорог на расстоянии не более 2,5 м от края проезжей части, но не ближе 5 м от стен здания; допускается располагать гидранты на проезжей части; Расстояние между гидрантами определяется расчетом, учитывающим суммарный расход воды на пожаротушение и сопротивление устанавливаемого типа гидрантов. Это расстояние должно соответствовать требованиям СНиП и не превышать 150 м; Диаметр труб сетей надлежит производить на основании технико-экономических расчетов. Минимальный диаметр труб водопровода, объединенного с противопожарным, в населенных пунктах и на промышленных предприятиях должен быть не менее 100 мм, в сельскохозяйственных пунктах — не менее 75 мм; Время, необходимое для ликвидации аварии на трубопроводах, следует принимать по таблице 4.4. Таблица 4.4. В зависимости от материала и диаметра труб, наличия дорог, средств ликвидации аварии, транспортных средств указанное время может быть изменено, но должно приниматься не менее 6 ч. Водопроводные сети и водоводы изготовляются из чугунных, стальных, асбестоцементных, бетонных, железобетонных, полиэтиленовых труб. Материал и класс прочности труб принимают на основании технико-экономического расчета с учетом санитарных требований, агрессивности грунта и воды, условий работы трубопроводов и требований к качеству воды. Для напорных водоводов и сетей, как правило, следует принимать неметаллические трубы (железобетонные, асбестоцементные, полиэтиленовые и др.). Применение чугунных напорных труб допускается для сетей в пределах населенных пунктов, территории промышленных и сельскохозяйственных предприятий, а также при отсутствии соответствующих неметаллических труб. Применение стальных труб допускается: • на участках при рабочем давлении более Па; • для переходов под железными и автомобильными дорогами, через водные преграды и овраги; • при прокладке трубопроводов по опорам эстакад и в туннелях; • при прокладке в труднодоступных местах строительства, в вечномерзлых, просадочных, набухающих и заторфованных грунтах и др. Для железобетонных и асбестоцементных трубопроводов допускается применение металлических фасонных частей, с помощью которых к трубам крепится оборудование и арматура. 2. Насосные станции, их классификация. Обеспечение надежности подачи воды насосными станциями, категории насосных станций. К числу основных сооружений, определяющих надежность работы системы водоснабжения, относятся насосные станции. От того, насколько правильно запроектирована и построена насосная станция, зависит надежность работы насосной станции и всей системы водоснабжения. Насосные станции в системе водоснабжения — это сложный комплекс механического оборудования, энергетических установок, трубопроводов, арматуры, состав которых так же, как и оснащенность станций, варьируют в широких пределах в зависимости от ее целевого назначения. Разнообразие водоисточников, различие технологических требований и особенности эксплуатации обусловливают специфику насосных станций различного назначения. Классификация насосных станций. 1. По назначению различают насосные станции первого подъема, насосные станции второго подъема, повысительные и циркуляционные. Насосные станции первого подъема (НС-1) предназначены для подачи воды от источника водоснабжения на очистные сооружения или, если очистка не требуется, непосредственно в резервуары чистой воды (РЧВ), водонапорную башню, распределительную сеть или другие сооружения в зависимости от схемы водоснабжения. Они могут быть совмещены с водоприемными сооружениями или расположены в отдельном здании. Их часто приходится заглублять ниже поверхности земли, чтобы не превысить допустимую высоту всасывания насосов. Для удобства размещения оборудования, трубопроводов и грузоподъемных устройств здания насосных станций выполняют прямоугольной формы, которая особенно предпочтительна при большем числе насосов и малом заглублении станции. На станциях I подъема целесообразно устанавливать не менее двух рабочих насосов ввиду изменения летнего и зимнего режима работы, а также на случай непредвиденного увеличения подачи станции. Число резервных агрегатов определяется степенью надежности работы насосной станции. В тех случаях, когда насосы подают воду непосредственно в водопроводную сеть, (насосная станция второго подъема отсутствует), их производительность рассчитывается на полный расчетный расход воды на тушение пожара и максимальный расход воды на хозяйственно-производственные нужды. При этом не учитывается расход воды на поливку, мытье полов в промышленных зданиях и мойку технологического оборудования. Насосные станции второго подъема (НС-II) предназначены для подачи воды из резервуаров чистой воды через водоводы и водопроводную сеть к потребителям. Иногда НС-II подъема блокируют с очистными сооружениями или с НС-1 подъема. Повысительные насосные станции предназначены для местного повышения напора в водопроводной сети. При этом вода из одной сети под увеличенным напором подается в другую сеть (сеть района, города или отдельного здания). Циркуляционные насосные станции устраивают в оборотных системах водоснабжения промышленных предприятий. В таких насосных станциях одни насосы подают воду на производственные цели, а другие отработанную воду подают на очистные сооружения или на охлаждение. 2. По расположению насосных станций относительно поверхности земли они могут быть: • Наземные; • Заглубленные; • и шахтного типа (расположены на большой глубине). 3. По виду оборудования различают насосные станции: • с вертикально и горизонтально расположенными насосами. 4. По характеру управления различают насосные станции: • с ручным управлением; • с автоматическим управлением; • с дистанционным управлением. 5. По надежности действия насосные станции подразделяются на три категории: а) насосные станции первой категории — когда не допускается перерыв в подаче воды, к ним относятся насосные станции противопожарных и объединенных хозяйственно-производственно-противопожарных водопроводов; б) насосные станции второй категории — когда допускается перерыв в подаче воды на время, необходимое для включения резервного электроснабжения обслуживающим персоналом, к ним относятся станции противопожарных и объединенных противопожарных водопроводов при наличии на сети емкостей с необходимым противопожарным запасом воды, обеспечивающих требуемый напор; в) насосные станции третьей категории — когда допускается перерыв в подаче воды на время ликвидации аварии, но не более одних суток. К ним относятся станции противопожарных и объединенных противопожарных водопроводов при расходе воды на наружное пожаротушение до 20 л/с в населенных пунктах с количеством жителей до 5000 чел., а также при подаче воды по одному водоводу. В объединенных водопроводах низкого давления устанавливают группу насосов, обеспечивающих все нужды, в том числе и пожарные. Однако если они не обеспечивают расчетного давления, необходимого для тушения пожара, то на станции устанавливают пожарные насосы. При объединенных водопроводах высокого давления (повышающегося во время тушения пожара) на насосной станции устанавливают группу хозяйственно-питьевых (производственных) и специальную группу пожарных насосов. Здания насосных станций выполняют из бетона, железобетона и кирпича. В последние годы широко применяется строительство насосных станций из сборных железобетонных элементов, а это дает возможность блокировать ее с другими водопроводными сооружениями при наличии непосредственного выхода наружу. На насосных станциях устанавливают насосы со всасывающими, напорными трубопроводами и арматурой. Насосы и трубопроводы размещаются таким образом, чтобы обеспечивалась надежность их действия, удобство, простота и безопасность обслуживания, минимальная протяженность трубопровода и простота узлов коммуникаций. Всасывающий трубопровод является одной из наиболее ответственных частей оборудования станции; при недостаточной его герметизации нарушается работа насосов (возможен даже срыв их работы). Обеспечение надежности подачи воды насосными станциями, категории насосных станций. В начале всасывающего трубопровода (НС-1) монтируется обратный клапан, а в конце — вакуумметр — для измерения разрежения в насосе.. Всасывающий трубопровод должен иметь непрерывный подъем к насосу (уклон не менее 0,005), чтобы воздух, выделяющийся из воды во всасывающих трубах, мог свободно двигаться вместе с водой к насосу. Количество всасывающих линий на насосных станциях I и II категории независимо от количества групп насосов включая, пожарные, должно быть не менее двух. При выключении одной линии остальные должны пропускать полный расчетный расход для насосных станций I и II категории и 70 %: расчетного расхода—для III категории. Насосы, как правило, устанавливают под залив. Если центробежные насосы подключены к городской водопроводной сети, то они постоянно находятся под давлением. Подбор насосов производится по характеристикам с учетом различных режимов водопотребления. Зная расчетный (заданный) расход, полный напор и возможную вакуумметрическую высоту всасывания по характеристикам, приведенным в специальных каталогах (табл. 4.1), выбирают марку насоса с учетом к. п. д., частоты вращения вала насоса и возможности параллельной работы нескольких насосов. Если в насосной станции установлена группа пожарных насосов, то необходимо постоянно следить за быстротой их включения и надежностью работы. Для чего необходимо, чтобы насосы постоянно находились ниже уровня воды в резервуарах: это значительно упрощает автоматизацию пуска насосных агрегатов. Управляют пожарными насосами дистанционно, при этом одновременно с подачей команды на включение пожарного насоса должна автоматически сниматься блокировка, запрещающая расход пожарного запаса воды. В водопроводах высокого давления одновременно с подачей команды на включение пожарных насосов должны автоматически выключаться все насосы другого назначения и закрываться задвижки на трубопроводе, подающем воду в водонапорную башню, напорные резервуары или баки гидропневматической установки. Для бесперебойной подачи воды при тушении пожара в насосной станции II подъема, кроме основных насосов, должны быть установлены резервные насосы, имеющие подачу и напор не меньшие, чем наибольший из основных насосов. Число резервных насосов, установленных в насосных станциях, обусловлено категорией надежности (табл. 4.2). Таблица 4.1 Выбор марки насоса Таблица 4.2. Определение числа резервных насосов Установка пожарных насосов без резервных агрегатов допускается в населенных пунктах с расходом воды на наружное пожаротушение до 20 л/с и на промышленных предприятиях с категорией пожарной опасности Г и Д, с производственными зданиями I и II степени огнестойкости. Контроль за работой насосной станции осуществляется с помощью различных измерительных приборов и устройств, которые разделяются на две основные группы: | • для контроля за технологическими параметрами работы станции - давлением, расходом воды, ее температурой и т. п.; • для контроля за электрическими параметрами - силой тока, напряжением расходом электроэнергии, мощностью и т. д. Для измерения давления используют пружинные манометры, которые размещают на напорных патрубках насосов, а также на напорных коллекторах. На крупных насосных станциях устанавливают самопишущие манометры, которые непрерывно регистрируют давление на ленточных или круговых диафрагмах. Разрежение во всасывающих трубках измеряют с помощью вакуумметров, размещаемых на патрубках насосов. Для измерения подачи воды на насосных станциях устанавливают водосчетчики (водомеры) и расходомеры. Водомеры на трубопроводах пожарных насосов могут не устанавливаться. Для измерения уровня воды в приемных камерах или резервуарах на насосных станциях устанавливают уровнемеры поплавкового типа с рейкой или уровнемеры-дифманометры. Для приведения в действие центробежных насосов применяют синхронные и асинхронные двигатели переменного тока, работающие на напряжении 220/300 и 500 В (насосные агрегаты малой и средней мощности) или 3000 и 6000 В (насосные агрегаты большой мощности), а также двигатели внутреннего сгорания. Наиболее просты асинхронные двигатели, не требующие для запуска специальных устройств. Синхронные электродвигатели применяют для крупных насосных агрегатов мощностью более 200 кВт. Для обеспечения бесперебойного электроснабжения на трансформаторных подстанциях насосных станций устанавливают резервные трансформаторы, способные полностью заменить (на 100%) существующие и продублировать их работу. Для приема электроэнергии и ее распределения служит щит низкого напряжения, располагаемый в машинном отделении. На нем размещены низковольтные аппараты, приборы и соединения. Насосные станции, подающие воду на хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные нужды, должны иметь: • I категорию надежности по электроснабжению при расходе воды на внутреннее пожаротушение более 2,5 л/с; • II — при расходе 2,5 л/с, а для жилых зданий высотой 12 - 16 этажей - при расходе 5 л/с. Если для приведения в действие насосов применяются двигатели внутреннего сгорания, то в насосных станциях размещают расходные емкости с жидким топливом в количестве: бензина до 250 л, дизельного топлива до 500 л; устанавливают их в помещениях, отделенных от машинного зала несгораемыми ограждающими конструкциями с пределом огнестойкости не менее 2ч., Помещения насосных станций должны быть оборудованы первичными средствами пожаротушения: огнетушителями и пожарными кранами. Если насосная станция оснащена низковольтным электрооборудованием, то она должна быть обеспечена двумя ручными пенными огнетушителями, а при двигателях внутреннего сгорания мощностью до 2,2-102 кВт - четырьмя огнетушителями. В насосных станциях с высоковольтным оборудованием или двигателями внутреннего сгорания мощностью более 2,2-102 кВт следует предусматривать дополнительно два углекислотных огнетушителя, бочку с водой емкостью 250 л, два куска войлока, асбестового полотна или кошмы размером 2Х2 м. Повысительные насосные станции служат для увеличения напора в водопроводной сети или водоводах, в этом случае вода забирается из одной сети и под увеличенным напором подается в другую сеть (района, города, отдельного цеха предприятия, отдельного здания). Эти насосные станции по устройству, оборудованию аналогичны насосным станциям II подъема. 3. Особенности работы насосных станций в водопроводах высокого и низкого давления Особенности работы насосных станций первого подъема. В обычное время (без пожара) НС-1 подъема должна обеспечивать подачу максимального суточного расхода на хозяйственно-питьевые и производственные цели, а также на собственные нужды сооружений водопровода. При равномерном режиме работы насосов НС-1 подъема в течение суток часовая подача определяется из соотношения: где - максимальный суточный расход; - коэффициент, учитывающий расход на собственные нужды, принимается равным =1,01—1,02 для водопровода без очистных сооружений и =1,04—1,10 для водопровода с очистными сооружениями. При пожаре НС-1 подъема, кроме того, должна обеспечивать. восстановление неприкосновенного противопожарного запаса воды (НПЗ) в резервуарах чистой воды. Максимальный срок восстановления НПЗ должен быть не более: а) 24 ч в населенных пунктах и на промышленных предприятиях с производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям А, Б, В; б) 36 ч - на промышленных предприятиях с производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям Г и Д; в) 72 ч - в сельских населенных пунктах и на сельскохозяйственных предприятиях. При этом предусматривается: а) для промышленных предприятий с противопожарными расходами воды на наружное пожаротушение 20 л/с и менее допускается увеличивать время восстановления НПЗ для производств категорий Г и Д до 48 ч, для категории В до 36 ч; б) в случае, когда дебит источника водоснабжения недостаточен для восстановления НПЗ в указанные сроки, допускается увеличить это время при условии создания дополнительного объема воды , определяемого по формуле где - необходимый объем НПЗ при требующейся продолжительности его восстановления; k - отношение принятого срока восстановления НПЗ к требуемому, при этом сроки восстановления допускается принимать в два раза больше указанных сроков, но не более 72 ч; в) на период восстановления НПЗ допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые цели на 30% расчетного расхода и подача воды на производственные цели по аварийному графику. Восстановление НПЗ может осуществляться следующими способами: • увеличением продолжительности времени работы НС-1 подъема, если в обычное время насосы работают не круглосуточно; • резервными насосами; • сокращением водопотребления; • специальными пожарными насосами, которые устанавливаются на НС-1 подъема специально для восстановления НПЗ. Напор насосов на НС-1 подъема определяется по формуле (4.1) где 1,05 - коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях (задвижках, обратных клапанах и т. п.) всасывающего и напорного трубопроводов; hвс потери напора во всасывающем трубопроводе; hн - потери напора в напорном трубопроводе; - разница геометрических отметок наивысшего уровня воды в резервуаре чистой воды и наинизшего уровня воды в источнике воды. Выбор типа насосной станции второго подъема. НС-П подъема бывают двух типов — низкого и высокого давления. Выбор типа НС-П подъема зависит от соотношения требуемых напоров насосов при работе сети в обычное время (без пожара) и при пожаре. В обычное время НС-П подъема обеспечивает подачу воды на хозяйственно-питьевые, производственные и другие цели (без расхода воды на пожаротушение). В этом случае требуемый напор насосов, работающих на сеть без водонапорной башни, определяется по формуле (4.2) а насосов, работающих на сеть с водонапорной башней (ВБ), по формуле (4.3) где - свободные напоры соответственно в диктующей точке сети и у основания ВБ; - потери напора соответственно во всасывающем трубопроводе, в водоводе, в сети в обычное время; — разность геометрических отметок соответственно диктующей точки и наинизшего уровня воды в резервуарах чистой воды (РЧВ) и основания ВБ и наинизшего уровня воды в РЧВ. Требуемый напор при пожаре определятся по формуле: (4.4) где —потери напора соответственно во всасывающем трубопроводе, в водоводе, в сети при пожаре; — свободный напор в диктующей точке сети; - разность геометрических отметок между диктующей точкой сети при пожаре и наинизшим уровнем воды в РЧВ. Если выполняется соотношение м то устраивается насосная станция высокого давления. 1.3 Особенности работы насосных станций в водопроводах высокого и низкого давления. Насосная станция высокого давления — станция, на которой устанавливаются специальные пожарные насосы, создающие напор , обеспечивающие подачу воды на пожаротушение, на хозяйственно-питьевые и производственные цели, исключая расходы воды на промышленных предприятиях на душ, на поливку территории, мойку технологического оборудования. Таким образом, (4.5) На насосной станции высокого давления в обычное время работают хозяйственные насосы; при пожаре включается пожарный насос, и так как напор, создаваемый пожарным насосом, больше, чем напор хозяйственных насосов, то пожарный насос своим напором закрывает обратные клапаны на напорных трубопроводах хозяйственных насосов и последние работают вхолостую. Поэтому после включения пожарного насоса хозяйственные насосы выключают. При этом пожарный насос обеспечивает полный расход воды. Если  10 м, то устраивается насосная станция низкого давления. Насосная станция низкого давления — станция, на которой устанавливаются одинаковые насосы, т. е, специальных пожарных насосов нет. Насосная станция низкого давления работает следующим образом: в обычное время работают основные (рабочие) хозяйственные насосы, а при пожаре для обеспечения дополнительного расхода включается дополнительный насос такого же типа, что и рабочие. На рис. 4.1 показаны принципиальные схемы насосной станции высокого давления (рис. 4.1,а) и насосной станции низкого давления (рис. 4.1, б). Обеспечение надежности работы насосных станций. Надежность работы насосных станций определяется надежностью работы основных элементов — насосов, запорно-регулирующей аппаратуры, электрооборудования, трубопроводов и др. Рис. 4.1. Схемы насосной станции второго подъема: а - высокого давления; б - низкого давления; 1 - насосы хозяйственные (основные); 2 - насосы хозяйственные (резервные); 3 - насосы специальные противопожарные (основные); 4 - насосы противопожарные (резервные); 5 - насосы противопожарные того же типа, что и хозяйственные Данные об отказах различных частей собственно насосов типа К (консольные) и НД (двухстороннего подвода жидкости), полученные в результате обобщения опыта их эксплуатации, показывают, что 60% отказов приходится на износ подшипников. При этом число отказов зависит от продолжительности работы насоса. Одним из наиболее широко применяемых методов повышения надежности насосных станций является резервирование. По методу резервирования различают: • структурный; • нагрузочный; • функциональный; • временной. Структурный метод резервирования предусматривает использование на станциях избыточных элементов. Примером его является применение в качестве избыточных насосов, трубопроводов, запорно-регулирующей аппаратуры. Основным показателем структурного резерва является кратность: где k - общее число насосов или других элементов одного и того же назначения; п - число рабочих элементов. Различают три вида структурного резервирования: • нагруженный; • ненагруженный; • облегченный. Нагруженный резерв характерен для запорно-регулирующей аппаратуры, всасывающих и напорных трубопроводов, когда резервные элементы участвуют в обеспечении расхода наравне с основными. Для насосов используется ненагруженный резерв, т. е. резервные насосы не работают до отказа основных агрегатов. На станциях со ступенчатым (неравномерным) режимом работы резервные насосы работают в более легком режиме, чем основные, т. е. это облегченный резерв. Нагрузочный метод резервирования предусматривает использование способности насосов и других элементов станции увеличивать подачу (пропускную способность) при отключении части из них. Такой метод характерен для самих насосов и напорных и всасывающих трубопроводов. При наличии нагрузочного резервирования общая кратность резерва будет превышать кратность структурного резервирования. Функциональный метод резервирования означает возможность взаимозаменяемости оборудования разного назначения. Например, при подборе хозяйственно-питьевых, противопожарных и других насосов учитывается возможность выполнения ими дополнительных функций: дублирования друг друга, создания больших напоров при авариях на водоводах, сети и т. п. Временной метод резервирования предусматривает использование резерва по продолжительности работы станции в течение суток. Такой резерв может создаваться, например, путем применения насосов с подачей, превышающей суточную. Этот метод используется в системах с регулирующими емкостями. Исследования показывают, что эффективность резервирования как метода повышения надежности зависит от ряда факторов, таких как показатели надежности оборудования, трубопроводов, число рабочих агрегатов и т. п. Необходимо, кроме того, учитывать, что повышение надежности работы станции резервированием приводит к увеличению затрат на строительство и эксплуатацию. Поэтому кратность резерва следует обосновывать технико-экономическими расчетами. Требования СНиП обеспечивают требуемую надежность насосных станций следующими способами: 1. Установкой резервных насосов (см. табл. 4.2). При этом предусматривается: а) в количество рабочих агрегатов на НС-11 подъема низкого давления включаются противопожарные насосы; б) при установке только противопожарных насосов или при объединенных противопожарных водопроводах высокого давления следует предусматривать только один резервный насос; в) установка противопожарных насосов без резервных допускается для населенных пунктов с расходом воды на наружное пожаротушение до 20 л/с и промышленных предприятий с категорией пожарной опасности Г и Д с производственными зданиями I и II степеней огнестойкости с несгораемыми утеплителями покрытия, стенами и перегородками. 2. Противопожарные насосы должны быть обеспечены электропитанием от двух независимых источников, а в случае одного источника и в населенных пунктах с количеством жителей до 5000 человек допускается установка резервного противопожарного насоса с двигателем внутреннего сгорания. 3. Количество всасывающих линий на насосных станциях первой и второй категории надежности должно быть не менее двух, при выключении одной всасывающей линии остальные должны быть рассчитаны на пропуск полного расчетного расхода для насосных станций первой и второй категории и 70% расчетного расхода для третьей категории. Устройство одной всасывающей линии допускается для насосных станций третьей категории надежности и противопожарных насосных станций при установке одного рабочего противопожарного насоса. 4. При установке в НС первой и второй категории надежности специальных пожарных насосов (т. е. на насосных станциях высокого давления) эти насосы должны иметь самостоятельные всасывающие линии. 5. Трубопроводы в НС, а также всасывающие линии за пределами НС следует выполнять из стальных труб. 6. Для выбора диаметра труб и арматуры следует принимать скорости движения воды из табл. 4.3. Таблица 4.3 7. Напорная линия каждого насоса должна быть оборудована запорной арматурой и обратным клапаном, установленным между насосом и запорной арматурой. На всасывающих линиях запорную арматуру следует устанавливать у насосов или при присоединении насосов к общей всасывающей линии. Запорная арматура диаметром более 400 мм, а также запорная арматура всех диаметров при дистанционном или автоматическом управлении должна быть с механизированным приводом. 8. Размещение запорной арматуры на напорных и всасывающих трубопроводах должно обеспечивать возможность замены •или ремонта любого из насосов, обратных клапанов, а также основной запорной арматуры с обеспечением непрерывной подачи воды: на пожаротушение — полностью; на хозяйственно-питьевые цели — 70% расчетного расхода для НС первой и второй категорий; на производственные цели — по аварийному графику. 9. Корпус насоса, как правило, должен быть под заливом, создаваемым уровнем воды в водоеме или емкости. В НС, в которых насосы установлены не под заливом, следует предусматривать установку с вакуум-насосами. 10. Помещения насосных станций должны оборудоваться внутренним противопожарным водопроводом. 2 Наружная водопроводная сеть. Арматура наружной водопроводной сети. Назначение и виды. Водопроводная сеть, т. е. система линий, разводящих воду по территории населенного пункта или промышленного объекта, является конечным звеном на пути движения воды от источника к потребителю. Стоимость водопроводной сети составляет примерно 30% полной стоимости системы водоснабжения. Поэтому трассировка сети должна, с одной стороны, обеспечивать достаточную надежность, с другой,— быть экономичной. Эти два требования носят антагонистический характер. Действительно, разветвленная или тупиковая сеть (рис. 4.2) имеет меньшую стоимость, чем кольцевая (рис. 4.3). Однако от каждого узла тупиковой сети до точки подачи воды есть только один путь. Для обеспечения же надежности необходимо иметь не менее двух таких путей. Этому требованию удовлетворяют кольцевые сети. Обычно кольцевая магистральная сеть объекта представляет систему параллельных магистральных линий (рис. 4.3), совпадающих с основным продвижением воды от точки А до конечной точки Б. Система основных продольных магистралей соединяется поперечными линиями-перемычками. Перемычки обычно не несут больших транзитных расходов и используются в основном для питания водой прилегающих к ним районов. К магистральной сети примыкает система второстепенных распределительных линий, осуществляющих непосредственно отдачу воды во внутренние водопроводы зданий. Таким образом, структура кольцевой сети обладает сама по себе высокой степенью резервирования путей подачи воды и, следовательно, высокими показателями надежности. При этом необходимо, однако, чтобы параллельно включенные участки имели также и близкие проводимости (сопротивление). Рис. 4.2. Разветвленная (тупиковая) сеть Рис. 4.3. Кольцевая сеть сеть Надежность обеспечения водой отдельных потребителей в значительной степени зависит от места их расположения на территории объекта. Чем дальше находится потребитель от точки подачи воды в сеть, тем меньше надежность его водообеспечения. СНиП устанавливает допустимый предел снижения общей подачи воды при возникновении аварии и наименьшую величину давления в сети в критической точке при аварийной ситуации. Отказом системы является нарушение указанных пределов. В сетях с одним источником питания обычно критические (диктующие) точки оказываются расположенными в наиболее удаленных и наиболее высоко расположенных пунктах. Выбор критических точек должен быть проведен с учетом возможности питания всей сети от источника, а также питания ее одновременно от источника и от регулирующей емкости. При наличии нескольких источников питания надежность водообеопечения не только объекта в целом, но и надежностные показатели сети улучшаются. Как показывают статистические данные, существенное влияние на показатели надежности водопроводной сети оказывают диаметры труб. С увеличением диаметра труб частота повреждения их уменьшается. К трассировке и устройству водопроводной сети в соответствии с СНиП предъявляется ряд требований, основными из которых являются следующие: сеть должна быть кольцевой. Тупиковые сети допускается применять: а) для подачи воды на производственные нужды — при допустимости перерыва в водоснабжении на время ликвидации аварии; б) для подачи воды на хозяйственно-питьевые цели, при диаметре труб не более 100 мм; в) для подачи воды на пожаротушение — при длине линии не более 200 м. В населенных пунктах с числом жителей до 3 тыс. человек и расходом воды на наружное пожаротушение до 10 л/с допускаются тупиковые линии длиной более 200 м при условии устройства противопожарных резервуаров или водоемов, водонапорной башни или контррезервуара в конце тупика и согласовании с органами государственного пожарного надзора; при выключении одной линии кольцевой сети: а) подачу воды на хозяйственно-питьевые цели по остальным линиям допускается снижать на 30—50% в зависимости от количества точек питания сети, а в наиболее неблагоприятной точке — не более чем на 75% расчетного расхода, причем свободный напор в этой точке должен быть не менее 10 м. При этом общую подачу воды на объект допускается снижать не более чем на 30%; б) допустимое снижение подачи воды на производственные цели следует определять из расчета работы предприятия по аварийному графику; в) расчет сети при пожаре следует выполнять без учета выключения линии кольцевых сетей, т. е. расход воды на пожаротушение должен обеспечиваться полностью; Разделение водопроводной сети на ремонтные участки должно обеспечивать при выключении одного из участков отключение не более 5 пожарных гидрантов и подачу воды потребителям, не допускающим перерыва в подаче воды; Пожарные гидранты следует располагать вдоль автомобильных дорог на расстоянии не более 2,5 м от края проезжей части, но не ближе 5 м от стен здания; допускается располагать гидранты на проезжей части; Расстояние между гидрантами определяется расчетом, учитывающим суммарный расход воды на пожаротушение и сопротивление устанавливаемого типа гидрантов. Это расстояние должно соответствовать требованиям СНиП и не превышать 150 м; Диаметр труб сетей надлежит производить на основании технико-экономических расчетов. Минимальный диаметр труб водопровода, объединенного с противопожарным, в населенных пунктах и на промышленных предприятиях должен быть не менее 100 мм, в сельскохозяйственных пунктах — не менее 75 мм; Время, необходимое для ликвидации аварии на трубопроводах, следует принимать по таблице 4.4. Таблица 4.4. В зависимости от материала и диаметра труб, наличия дорог, средств ликвидации аварии, транспортных средств указанное время может быть изменено, но должно приниматься не менее 6 ч. Водопроводные сети и водоводы изготовляются из чугунных, стальных, асбестоцементных, бетонных, железобетонных, полиэтиленовых труб. Материал и класс прочности труб принимают на основании технико-экономического расчета с учетом санитарных требований, агрессивности грунта и воды, условий работы трубопроводов и требований к качеству воды. Для напорных водоводов и сетей, как правило, следует принимать неметаллические трубы (железобетонные, асбестоцементные, полиэтиленовые и др.). Применение чугунных напорных труб допускается для сетей в пределах населенных пунктов, территории промышленных и сельскохозяйственных предприятий, а также при отсутствии соответствующих неметаллических труб. Применение стальных труб допускается: • на участках при рабочем давлении более Па; • для переходов под железными и автомобильными дорогами, через водные преграды и овраги; • при прокладке трубопроводов по опорам эстакад и в туннелях; • при прокладке в труднодоступных местах строительства, в вечномерзлых, просадочных, набухающих и заторфованных грунтах и др. Для железобетонных и асбестоцементных трубопроводов допускается применение металлических фасонных частей, с помощью которых к трубам крепится оборудование и арматура. На водоводах и линиях водопроводной сети необходимо предусматривать остановку: задвижек для выделения ремонтных участков, клапанов для впуска воздуха, выпуска для сброса воды, вантузов для выпуска воздуха, компрессоров, обратных клапанов или клапанов других типов автоматического действия для предубеждения недопустимого повышения давления при гидроударах. На водоводах следует предусматривать устройство разгрузочных камер или установку аппаратуры, предохраняющей водоводы при всех возможных режимах работы от повышения давления выше предела, допускаемого для принятого типа труб. При устройстве водопроводных сетей применяются следующие основные типы арматуры: • запорная и регулирующая — задвижки и вентили; • водоразборная — водоразборные колонки, краны, пожарные гидранты; • защитная и измерительная — предохранительные клапаны, воздушные вантузы, водомеры и т. п. Задвижки (рис. 4.4) предназначаются для отключения отдельных участков сети в случае аварии и ремонта и для регулирования расходов. Задвижки могут быть с ручным приводом, устанавливаемые на трубопроводах диаметром до 350 мм и с электроприводом для трубопроводов диаметрам 300 мм и более. Вантузы служат для автоматического впуска и выпуска воздуха из трубопроводов. Вантузы устанавливаются на трубопроводах диаметром 400 мм и более на возвышенных точках профиля на расстоянии 250—2500 м друг от друга. Если воздух не будет удален из трубопровода, то образуются воздушные подушки, уменьшающие площадь живого сечения трубопровода. Рис. 4.5 Вантуз Вантуз (рис. 4.5) состоит из чугунного корпуса 1, в котором помещены пустотелые шары 2. Шары через кольца 3 и шток 4 жестко соединены с клапаном 5. При отсутствии воздуха шары 2 под давлением воды снизу всплывают, клапаны 5 плотно прилегают к своим седлам. При скоплении воздуха в верхней части вантуза вода отжимается, вместе с водой опускаются шары, плавающие в воде. Вместе с шарами опускаются клапаны, и через образовавшиеся отверстия воздух выходит наружу. Обратные клапаны (рис. 4.6) предназначаются для пропуска воды только в одном направлении. Они устанавливаются на напорных линиях около центробежных насосов, на линиях для отключения водонапорных башен и в ряде других случаев. Рис. 4.6. Обратный клапан Рис. 4.7. Установка пожарного гидранта в колодце Арматура наружной водопроводной сети размещается в специальных колодцах. На рис. 4.7 показан колодец с пожарным гидрантом. Водопроводные колодцы устраивают из сборного железобетона, но допускается их устройство и из местных материалов. В случаях расположения грунтовых вод выше дна колодца следует предусматривать гидроизоляцию дна и стен колодца на 0,5 м выше уровня грунтовых вод. Высота рабочей части колодца должна быть не менее 1,5 м. При создании водопроводной сети выполняется ее деталировка. Деталировкой сети называют схему сети с нанесенными на нее в условных обозначениях фасонными частями, а также размерами сети. При прокладке трубопроводов в зоне отрицательных температур материал труб и элементы стыковых соединений должны удовлетворять требованиям морозоустойчивости. Для предупреждения нагревания воды в летнее время глубину заложения трубопровода хозяйственно-питьевого назначения надлежит, как правило, принимать не менее 0,5 м, считая до верха труб. Допускается принимать меньшую глубину заложения при условии обоснования теплотехническими расчетами. При определении глубины заложения труб следует учитывать внешние нагрузки от транспорта и условия пересечения с другими подземными сооружениями и коммуникациями. Пожарные гидранты предназначаются для отбора воды на пожаротушение. Пожарные гидранты выполняют наземными и подземными. Наибольшее распространение в нашей стране получил подземный гидрант московского типа ПГ-5 , изобретателем которого является замечательный русский инженер Н. П. Зимин. Гидрант устанавливается на фланец пожарной подставки наружной водопроводной сети. В настоящее время промышленность выпускает подземный пожарный гидрант московского типа с клапаном обтекаемой формы ГОСТ 8220-62 (рис. 4.8). Этот гидрант имеет ряд преимуществ: уменьшен шаг резьбы шпинделя, что снизило усилие при открывании гидранта; нет опасности замерзания воды; более устойчив к появлению гидравлического удара. Рис. 4.9 Пожарная колонка В настоящее время выпускается колонка ГОСТ 7499-71 (рис. 4.9). Пожарная колонка состоит из корпуса и головки. В нижней части корпуса имеется резьбовое кольцо для присоединения колонки к гидранту. В верхней части расположены управление колонкой и два напорных патрубка с соединительными головками для присоединения пожарных рукавов. Напорные патрубки перекрыты вентилями. Клапан гидранта открывают с помощью рукоятки пожарной колонки. Рукоятку можно вращать только при закрытых вентилях напорных патрубков, так как при открытом вентиле его маховичок поднимается и попадает в поле вращения рукоятки. Таким образом, пожарная колонка имеет блокировку, исключающую поворот центрального ключа при открытых клапанах. Снимать пожарную колонку с гидранта можно только при закрытом клапане гидранта. Сопротивление пожарной колонки: S=0,35•104 с2/м5. Наземные гидранты в отличие от подземных доступны в любое время года, и для их использования не требуется устанавливать пожарную колонку. Наземные пожарные гидранты могут применяться в основном в южных районах нашей страны. В средней и северной части России в зимних условиях требуется их утеплять. На рис. 4.10 показан бесколодезный наземный гидрант с двумя патрубками диаметром 77 мм и одним — диаметром 125 мм. При вращении гайки штанга, соединенная со шпинделем, опускается вниз, открывая затвор для подачи воды. В момент закрывания гидранта затвор поднимается вверх и уплотнительное кольцо плотно садится на седло, перекрывая воду. Нижняя часть корпуса гидранта расположена в грунте и фланцем прикреплена к стандартной пожарной подставке водопровода. Для уменьшения усилий, возникающих при открывании и закрывании гидранта, в верхней части корпуса расположен опорный шариковый подшипник, который закрыт крышкой. Для предотвращения попадания воды из корпуса гидранта в резьбовое Рис. 4.10. Пожарный гидрант Рис. 4.11. Гидрант, совмещенный наземный с водоразборной колонкой соединение гайки и шпинделя в крышке установлены два уплотнительных кольца. Для сельской местности и поселков разработана конструкция гидранта-колонки. Гидрант-колонка ГОСТ 13816-68 (рис. 4.11) предназначена для отбора воды из водопроводной сети на хозяйственно-питьевые цели и на пожаротушение и представляет собой гидрант, совмещенный с водоразборной колонкой. Гидрант-колонку монтируют на пожарных подставках, устанавливаемых на наружной водопроводной сети без устройства колодца. Гидрант-колонка пригодна для установки на всей территории страны, за исключением районов вечной мерзлоты. При подъеме рукоятки 2 водоразборная трубка 7 опускается вниз и отжимает пружину 14. Клапан 13 эжектора 11 открывается и вода поступает в хозяйственный отвод. После выключения колонки вода сливается в нижнюю часть корпуса 1 и отсасывается эжектором в подающую трубу 6 при следующем отборе. При пожаротушении открывание и закрывание гидранта производится специальным ключом. При открывании гидранта рукояткой ключа вращается гайка 3 шпинделя 4 и трубчатая штанга 8 с клапаном гидранта 10 опускается вниз. Вода заполняет корпус колонки и поступает в отвод 5. Отбирать воду из гидранта можно через рукава диаметром 77 м.м. Оставшаяся после работы гидранта вода отсасывается с помощью эжектора колонки. При необходимости выполнения ремонта гидранта-колонки имеется возможность извлечения ее деталей без раскопки траншеи. Для этого используется металлическое кольцо 9 с двумя выступами, которые входят в пазы седла 12. 2.1 Обеспечение надежности работы наружной водопроводной сети. Особенности эксплуатации водопроводных сетей и арматуры в зимнее время. Гидравлический расчет водопроводных сетей. Способы увязки сети Чтобы обеспечить надежность подачи воды при пожаре, следует прокладывать не менее двух параллельных линий водоводов с соответствующими переключениями между ними (рис. 4.12), позволяющими отключить тот или иной участок при аварии. При этом диаметры водоводов и число переключений на них должны обеспечить аварийную подачу воды на хозяйственно-питьевые нужды в размере 70% от расчетных, на производственные нужды в объеме, установленном при работе предприятия по аварийному графику, и для целей пожаротушения — в соответствии с расчетным расходом: где - расход воды при аварии водоводов; - расход воды на хозяйственно-питьевые нужды; - расход воды на производственные нужды при работе предприятия по аварийному графику; - расход воды для целей пожаротушения. Не менее двух линий водоводов обязательно прокладывается в сейсмических районах, в местах с просадочными грунтами, в зонах вечной мерзлоты. Количество ремонтных участков, заключенных между переключениями, должно быть таким, чтобы обеспечивалась подача аварийного расхода воды. В любом случае оно не должно превышать 5 км при прокладке водоводов в две и более линии, 3 км — в одну линию. При прокладке одного водовода предусматриваются емкости для хранения запаса воды, который должен соответствовать потребности при работе по аварийному графику — на все время ликвидации аварии, а также для хранения противопожарного запаса воды из условия подачи полного расчетного расхода ее для целей пожаротушения в течение 3 ч при расчетном расходе 25 л/с или в течение 6 ч при 25 л/с. Для зданий I и II степени огнестойкости с производствами категорий Г и Д время тушения может быть уменьшено до 2 ч при 25 л/с и до 4 ч—при >25 л/с. Рис. 4.12. Схема узлов переключений на вводах а—два водовода с одной задвижкой между ними; б—два водовода с двумя задвижками между ними; в—установка выпуска; г — установка вантуза; 1 — выпуск; 2 — вантуз Водопроводная сеть, как правило, должна быть кольцевой. Тупиковые линии водопровода разрешается применять для подачи воды: • на производственные нужды при перерыве в подаче воды на время ликвидации аварии; • хозяйственно-питьевые нужды при диаметре труб не более 100 мм; • пожарные нужды—при длине линий не более 200 м„ Линии длиной более 200 м допускаются в населенных пунктах с числом жителей 3000 чел. и с расходом воды на наружное пожаротушение до 10 л/с при наличии пожарных резервуаров в конце тупика и по согласованию с органами госпожнадзора. Особенно часто эти вопросы поднимаются при строительстве водопровода в несколько очередей. В случае выключения одной линии кольцевой сети общая подача воды на хозяйственно-питьевые нужды не должна снижаться более чем на 30%. Допустимое снижение подачи воды на производственные нужды следует определять из расчета их работы по аварийному графику, выключение линий кольцевых сетей при этом не учитывается. Рис. 4.13. Схема установки гидранта на сопроводительных линиях 1 - водопроводная сеть; 2 - сопроводительная линия; 3 - пожарный гидрант Водопроводная сеть разделяется на ремонтные участки таким образом, чтобы при выключении одного из них отключалось не более 5 пожарных гидрантов, и не прекращалась подача воды тем потребителям, перерыв в водоснабжении которых не допустим. Пожарные гидранты устанавливаются вдоль проездов и автомобильных дорог на расстоянии не более 150 м друг от друга, не ближе 5 м от стен зданий и не далее 2,5 м от края проезжей части. Наибольшее расстояние от гидрантов до обслуживаемых ими зданий не должно превышать для водопроводов высокого давления 120 м, низкого давления - 150 м. На водопроводных линиях диаметром 500 мм и более гидранты не устанавливают, так как это снижает надежность работы линий (учитывая возможность выхода из строя гидрантов), а также ввиду сложности устройства колодцев в местах установки гидрантов и их монтажа на трубах большого диаметра. В этом случае прокладывают так называемые сопроводительные линии меньшего диаметра, на которых и устанавливают гидранты (рис. 4.13). При ширине проездов более 20 м допускается прокладка дублирующих линий, исключающих пересечение проездов водопроводными линиями. К системам водоснабжения в особых природных и климатических условиях предъявляются дополнительные требования. К районам с особыми условиями относятся сейсмические районы, местности с просадочными грунтами, подрабатываемые территории (с подземными горными разработками), вечномерзлые грунты. При проектировании водоводов и сетей в вечномерзлых грунтах следует предусматривать: • обеспечение устойчивости трубопроводов на вечномерзлых грунтах; • влияние на трубопроводы температуры окружающей среды; • предохранение транспортируемой жидкости от замерзания; • механическое воздействие оттаивающих и промерзающих грунтов на трубопроводы и сооружения на сетях и водоводах; • необходимость защиты вечномерзлых грунтов в качестве оснований от воздействия на них воды при авариях трубопроводов. Способ прокладки трубопроводов следует принимать наземный, надземный, подземный. При всех способах прокладки трубопроводов должно предусматриваться предотвращение замерзания в них воды путем применения: тепловой изоляции трубопроводов; подогрева воды; подогрева трубопроводов; непрерывного движения воды в трубопроводах; повышения тепловой инерции трубопроводов. Температура подогрева воды должна определяться расчетами. Минимальная температура воды в концевых участках сети и водоводах должна быть не менее: для труб диаметром до 300 мм + 5° С, более 300 мм + 3° С. Подогрев воды следует осуществлять: • подмешиванием теплой воды из системы охлаждения технологического оборудования промышленных предприятий и ТЭЦ; • подогревом в специальных котельных и бойлерных установках. Подогрев трубопроводов следует предусматривать с помощью теплового сопровождения или греющего электрокабеля. Греющий электрокабель при подземной бесканальной прокладке следует располагать над трубопроводом. Гидравлический расчет водопроводных сетей. Способы увязки сети Расчет водопроводных сетей производят для того, чтобы выбрать наиболее экономичные диаметры труб, обеспечивающих пропуск расчетных расходов, а также определить потери напора в них, величину которых необходимо знать при расчетах водонапорных башен и насосных станций. Гидравлический расчет сети объединенного водопровода проводится на два режима: а) в обычное время, т. е. при подаче расчетного расхода воды на хозяйственно-питьевые , производственные и душевые нужды, тогда б) при пожаре, когда водопроводная сеть должна обеспечить пропуск расчетного расхода воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды, а также на пожаротушение (расход воды на душ не учитывается), тогда Увязка сети производится путем ввода поправочного расхода. Производится перераспределение расходов на каждом участке сети, с последующим определением невязки сети . Тема № 4.1 ”Внутренний противопожарный водопровод” Назначение, классификация и основные элементы внутреннего водопровода Внутренний водопровод – это инженерно-техническое сооружение, предназначенное для подачи воды потребителям под требуемым напором от наружных водоисточников. Внутренние водопроводы, как и наружные, подразделяются по назначению на: хозяйственно-питьевые, производственные, противопожарные и объединённые. Внутренний противопожарный водопровод предназначен для тушения пожаров в их начальной стадии возникновения, а в некоторых случаях, особенно в многоэтажных зданиях, и для тушения развившихся пожаров как вспомогательное средство в дополнение к струям подаваемых от пожарных автомобилей. Система внутреннего водопровода (хозяйственного, производственного, пожарного) включает: вводы, водомерные узлы, магистральные трубопроводы, стояки, разводящую сеть с подводками к санитарным приборам или технологическим установкам, водозаборную запорную и регулирующую арматуру (рис.1). Ввод в здание – ответвление от наружной сети до внутренней магистральной сети, для подачи воды в здание. Водомерный узел – для учёта количества потребляемой воды. Магистральный трубопровод – для подачи воды к распределительным трубопроводам (стоякам). Распределительный трубопровод (стояк) – для распределения воды по этажам здания к водоразборным точкам. Водоразборная арматура – элементом которой является пожарный кран. В зависимости от назначения здания, местных условий и технологии производства в систему внутреннего водопровода могут входить насосные установки, водопроводные баки и резервуары, расположенные внутри здания. После водомера вода разводится по водонапорным линиям. Существуют два типа трассировки труб: с нижней и верхней разводкой. При нижней разводке кольцевая магистральная сеть прокладывается по подвальным помещениям (или в каналах первого этажа), к ней подсоединяются вертикальные трубы – пожарные или хозяйственные стояки с установленными на них пожарными кранами или санитарными приборами. Верхняя разводка кольцевой магистральной сети (по чердачным или верхним отапливаемым помещениям) для пожарного водоснабжения не рекомендуется вследствие возможности выхода из строя водопровода при частичном обрушении конструкций во время пожара. Внутренние водопроводы в целях снижения строительной и эксплуатационной стоимости устраивают, как правило, объединенные – хозяйственно-пожарные, а иногда производственно-пожарные. Устройство отдельных самостоятельных пожарных водопроводов допускается только при наличии соответствующих технико-экономических обоснований (например, при значительной разнице в расходах воды и напорах на хозяйственные, производственные и пожарные нужды). Самостоятельный внутренний противопожарный водопровод устраивают в многоэтажных зданиях высотой более 50м, в театрах, в зданиях с взрывопожароопасными производствами и на ряде других ответственных объектов. Рис.1 Элементы внутреннего водопровода 1.Магистральный трубопровод. 2. Водомерный узел. 3. Ввод в здание. 4. Распределительный пожарный трубопровод (стояк). 5. Пожарный кран. 6. Бытовые приборы. 7. Распределительный хозяйственно-питьевой трубопровод (стояк). Различают следующие схемы внутренних водопроводов: а) Внутренний водопровод без повысительных установок устраивается в тех случаях, когда давление в наружной водопроводной сети (гарантированный напор) всегда больше чем напор, необходимый для нормальной работы всех, как хозяйственных кранов, так и пожарных (рис.2). Н тр.хоз. < Н г > Н тр.пож. 2. Рис.2: Схема водопровода без повысительных установок 1. Хозяйственно-питьевые краны. 2. Пожарные краны. 3. Водомер. 4. Задвижка. б) Водопровод с пожарным насосом – повысителем (рис.3) устраивают в тех случаях, когда: Н тр.хоз. < Н г.< Н тр.пож. 2.1. Рис.3: Схема водопровода с пожарными насосами-повысителями 1. Пожарный насос. 2, 3. Обратные клапаны. 4. Электрозадвижки. В обычное время вода поступает из наружной сети во внутреннюю сеть через водомер, минуя пожарный насос, т.к. электрозадвижки 4 закрыты. В случае пожара приводится в действие пожарный насос 1. Пуск насоса осуществляется дистанционно от кнопки, установленной в шкафчике каждого пожарного крана. Одновременно с включением электродвигателя открываются электрозадвижки 4. При пожаре работает только пожарный насос, обеспечивая подачу расчётного расхода воды, равного сумме максимального хозяйственного и пожарного расхода. Обратный клапан 2 исключает работу насосов на себя, а обратный клапан 3 предохраняет от гидравлического удара при остановке. в) Водопровод с водонапорным баком и насосами (рис.4), как и внутренний водопровод с пневматической установкой, применяют при постоянном недостатке напора в наружной сети. Н тр.хоз. > Н г. < Н тр.пож. Рис.4: Схема водопровода с водонапорным баком и насосами 1. Хозяйственный насос. 2, 3. Обратные клапаны. 4. Водонапорный бак. 5. Пожарный насос. 6. Обводная линия. 7. Водомер. В этом случае водонапорный бак играет роль напорно-регулирующей емкости, кроме того, он может использоваться для автоматического пуска пожарных насосов. В обычное время работы водопровода при действии хозяйственного насоса 1 и подаче воды в объёме, большем водопотребления, избыток её идёт в водонапорный бак, при увеличении водопотребления вода из водопроводного бака поступает в сеть. При этом пожарные краны постоянно находятся под давлением водонапорного бака. При пожаре, за счет увеличения расхода воды, ее уровень в баке понизится, когда он опустится ниже уровня неприкосновенного запаса, срабатывает реле, включая пожарный насос 5 и одновременно открывая электрозадвижку 6. При этом обратный клапан 3 автоматически отключает водонапорный бак 4. Пожарный насос обеспечивает подачу расчетного количества воды на тушение пожара и хозяйственно-питьевые нужды. Обратный клапан 2 предотвращает поступление воды из внутренней водопроводной сети к насосам при питании ее от водонапорного бака. Недостатком этой схемы является: застаивание воды, установка баков на требуемой высоте, что иногда затруднительно. г) Водопровод с пневматической установкой (рис.5) возможно использовать в тех случаях, если устройство водонапорного бака невозможно или нецелесообразно. 3. Рис.5: Схема водопровода с пневматической установкой 1. Пневмобак. 2. Компрессор. 3. Хозяйственный насос. 4. Водомер. 5. Обводная линия с электрозадвижкой. 6. Пожарный насос. Составной частью такой системы являются воздушно-водяной бак 1, выполняющий роль напорно-регулирующей емкости и компрессор 2, служащий для периодической подачи сжатого воздуха. Включение пожарного насоса осуществляется от реле давления, величина которого уменьшается при работе пожарных кранов до минимального расчётного значения. д) Водопровод с запасным резервуаром (рис.6) предпочтителен тогда, когда в наружном водопроводе величина гарантированного напора 5м и менее. Рис.6: Схема водопровода с запасным резервуаром 1. Пневмобак. 2. Компрессор. 3. Хозяйственный насос. 4. Запасной резервуар. 5. Пожарный насос. Наиболее часто по такой схеме монтируют внутренние водопроводы в театрах, цехах повышенной пожарной опасности, в зданиях повышенной этажности Основная задача внутреннего противопожарного водопровода является подача под необходимым напором требуемого расхода воды на пожаротушение в любое время суток в самой высокой и удаленной от ввода части здания. Для понимания данной задачи целесообразно рассмотреть требования СНиП 2.04.01-85* к расходам воды на внутреннее пожаротушение и свободным напорам во внутренних противопожарных водопроводах. Необходимость устройства внутреннего противопожарного противопожарного водопровода, а также минимальный расход воды на внутреннее пожаротушение Q вн. и число струй одновременно подаваемых от пожарных кранов определяется в зависимости от назначения, этажности, объема, степени огнестойкости и категории производства здания и представлено в таблицах 1 и 2. Расход воды на внутреннее пожаротушение в зависимости от высоты компактной части струи и диаметра спрыска следует уточнять по таблице 3. Таблица 1. (СНиП 2.04.01-85*). Нормы водопотребления на внутреннее пожаротушение жилых, общественных и административно – бытовых зданий. Жилые, общественные и административно-бытовые здания и помещения Число струй Минимальный расход воды на внутреннее пожаротушение, л/с, на одну струю • Жилые здания: при числе этажей от 12 до 16 1 2,5 то же, при общей длине коридора св. 10 м 2 2,5 при числе этажей св. 16 до 25 2 2,5 то же, при общей длине коридора св. 10 м 3 2,5 2. Здания управлений: высотой от 6 до 10 этажей и объемом до 25 000 м3 1 2,5 то же, объемом св. 25 000 м3 2 2,5 при числе этажей св. 10 и объемом до 25 000 м3 2 2,5 то же, объемом 25 000 м3 3 2,5 3. Клубы с эстрадой, театры, кинотеатры, актовые и конференц-залы, оборудованные киноаппаратурой Согласно СниП 2.08.02-89* 4. Общежития и общественные здания, неуказанные в поз. 2: при числе этажей до 10 и объемом от 5000 до 25 000 м3 1 2,5 то же, объемом св. 25 000 м3 2 2,5 при числе этажей св. 10 и объемом до 25 000 м3 2 2,5 то же, объемом св. 25 000 м3 3 2,5 5. Административно-бытовые здания промышленных предприятий объемом, м3: от 5000 до 25 000 1 2,5 св. 25 000 2 2,5 Примечания: 1. Минимальный расход воды для жилых зданий допускается принимать равным 1,5 л./с. при наличии пожарных стволов, рукавов и другого оборудования диаметром 38 мм. 2. За объем здания принимается строительный объем, определяемый в соответствии с СНиП 2.08.02-89* или СНиП 31-05-2003. Таблица 2. (СниП 2.04.01-85*). Нормы водопотребления на внутреннее пожаротушение производственных зданий. Степень огнестой-кости зданий Категория зданий по пожарной опасности Число струй и минимальный расход воды, л/с на одну струю, на внутреннее пожаротушение в производственных и складских зданиях высотой до 50 м и объемом, тыс. м3 от 0,5 до 5 св. 5 до 50 св. 50 до 200 св. 200 до 400 св. 400 до 800 I и II А, Б, В 2  2,5 2  5 2  5 3  5 4  5 III В 2  2,5 2  5 2  5 — — III Г, Д — 2  2,5 2  2,5 — — IV и V В 2  2,5 2  5 — — — IV и V Г, Д — 2  2,5 — — — Примечание: 1. Для фабрик-прачечных пожаротушение следует предусматривать в помещениях обработки и хранения сухого белья. 2. Расход воды на внутреннее пожаротушение в зданиях или помещениях объемом свыше величин, указанных в таблице 2, следует согласовывать в каждом конкретном случае с территориальными органами пожарного надзора. 3. Количество струй и расход воды одной струи для зданий степени огнестойкости: IIIа – здания преимущественно каркасной конструкции. Элементы каркаса из цельной или клееной древесины и другие горючие материалы ограждающих конструкций (преимущественно из древесины), подвергнутые огнезащитной обработке; IIIа – здания преимущественно с незащищенным металлическим каркасом и ограждениями конструкциями из несгораемых листовых материалов с трудногорючим утеплителем; Ivа – здания преимущественно одноэтажные с металлическим незащищенным каркасом и ограждающими конструкциями из листовых несгораемых материалов с горючим утеплителем, принимаются по указанной таблице в зависимости от размещения в них категорий производств как для зданий II и IV степеней огнестойкости с учетом требований пункта 6.3 СниП 2.04.01-85* (приравнивая степени огнестойкости IIIа к II, IIIа и Ivа к IV). Расход воды и число струй на внутреннее пожаротушение в общественных и производственных зданиях (независимо от категории) высотой свыше 50 м и объемом до 50 000 м3 следует принимать 4 струи по 5 л/с каждая; при большем объеме зданий — 8 струй по 5 л/c каждая (п.6.2). В производственных и складских зданиях, для которых в соответствии c табл. 2 установлена необходимость устройства внутреннего противопожарного водопровода, минимальный расход воды на внутреннее пожаротушение, определенный по табл. 2, следует увеличивать (п.6.3): • при применении элементов каркаса из незащищенных стальных конструкций в зданиях IIIa и Iva степеней огнестойкости, а также из цельной или клееной древесины (в том числе подвергнутой огнезащитной обработке) — на 5 л/с (одна струя): • при применении в ограждающих конструкциях зданий Iva степени огнестойкости утеплителей из горючих материалов — на 5 л/с (одна струя) для зданий объемом до 10 тыс. м3', при объеме более 10 тыс. м3 дополнительно на 5 л/ с (одна струя) на каждые последующие полные или неполные 100 тыс. м3 объема. Требования п. 6.3 СниП 2.04.01-85* не распространяются на здания, для которых в соответствии с табл. 2 внутренний противопожарный водопровод не требуется предусматривать. В помещениях залов с большим пребыванием людей при наличии сгораемой отделки число струй на внутреннее пожаротушение следует принимать на одну больше, чем указано в табл. 1 (п.6.4). Внутренний противопожарный водопровод не требуется предусматривать (п.6.5): а) в зданиях и помещениях, объемом или высотой менее указанных в табл. 1 и 2. Причём п.7.4.4. СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные» гласит, что в зданиях высотой до 50м допускается вместо внутреннего противопожарного водопровода предусматривать устройство сухотрубов с выведенными наружу патрубками с вентилями и соединительными головками для подключения пожарных автомобилей; б) в зданиях общеобразовательных школ, кроме школ-интернатов, в том числе школ, имеющих актовые залы, оборудованные стационарной киноаппаратурой, а также в банях; в) в зданиях кинотеатров сезонного действия на любое число мест; г) в производственных зданиях, в которых применение воды может вызвать взрыв, пожар, распространение огня; д) в производственных зданиях I и II степеней огнестойкости категорий Г и Д независимо от их объема и в производственных зданиях III— V степеней огнестойкости объемом не более 5000 м3 категорий Г, Д; е) в производственных и административно-бытовых зданиях промышленных предприятий, а также в помещениях для хранения овощей и фруктов и в холодильниках, не оборудованных хозяйственно-питьевым или производственным водопроводом, для которых предусмотрено тушение пожаров из емкостей (резервуаров, водоемов); ж) в зданиях складов грубых кормов, пестицидов и минеральных удобрений. Допускается не предусматривать внутренний противопожарный водопровод в производственных зданиях по переработке сельскохозяйственной продукции категории В, I и II степеней огнестойкости, объемом до 5000 м3 ( Примечание п.6.5). Для частей зданий различной этажности или помещений различного назначения необходимость устройства внутреннего противопожарного водопровода и расхода воды на пожаротушение надлежит принимать отдельно для каждой части здания согласно пп. 6.1 и 6.2 СниП 2.04.01-85* (п.6.6). При этом расход воды на внутреннее пожаротушение следует принимать: для зданий, не имеющих противопожарных стен, — по общему объему здания; для зданий, разделенных на части противопожарными стенами I и II типов, — по объему той части здания, где требуется наибольший расход воды. При соединении зданий I и II степеней огнестойкости переходами из несгораемых материалов и установке противопожарных дверей объем здания считается по каждому зданию отдельно; при отсутствии противопожарных дверей — по общему объему зданий и более опасной категории. 3. Требования к вводам в здания, водомерным узлам, внутренним сетям, насосным и пневматическим установкам, водонапорным бакам Вводы в здание проектируют из чугунных труб диаметром 50 мм и более; для ввода меньшего диаметра применяют стальные трубы. Внутри здания ввод заканчивается водомерным узлом. Водомерный узел объединенных и пожарных водопроводов включает следующие основные элементы (рис.7): Рис.7. Водомерный узел 1 – водомер; 2, 4 - запорные задвижки до и после водомера; 3 - обводная линия с запломбированной электрозадвижкой в закрытом состоянии; 5 - контрольно-спускной кран, устанавливаемый между водомером и запорным устройством. В системах внутреннего водопровода применяют крыльчатые или турбинные водомеры. Водомеры необходимо подбирать на максимальный расчетный расход воды (с учетом пожарного расхода). В том случае, если даже водомер обеспечивает пропуск максимального хозяйственно-питьевого и пожарного расхода, но водопроводная сеть имеет один ввод или же водомер не рассчитан на пропуск пожарного расхода, водомерный узел оборудуется обводной линией с электрозадвижкой, открываемой автоматически одновременно с пуском пожарных насосов. Задвижка с электроприводом должна открываться автоматически от кнопок, установленных у пожарных кранов, или от устройств противопожарной автоматики. Открытие задвижки должно быть сблокировано с пуском пожарных насосов при недостаточном давлении в водопроводной сети. Обводная линия предназначается для пропуска увеличенного расхода воды при пожаре, а также для пропуска воды в здание при ремонте или замене водомера. Поэтому диаметр обводной линии определяется из условия обеспечения пропуска максимального хозяйственно-питьевого (производственного) расхода воды и расхода воды для внутреннего пожаротушения (п.11.7). Водомерный узел должен размещаться в легко доступных для осмотра местах, непосредственно за наружной стеной зданий, имеющих температуру зимой не ниже 2 о С. Чаще всего водомерные узлы монтируются в подвальных помещениях, в приемниках под лестничной клеткой и других подобных местах. Два и более ввода следует предусматривать для (п.9.1): - зданий, в которых установлено более 12 пожарных кранов; - жилых зданий с числом квартир более 400, клубов с эстрадой, кинотеатров с числом мест более 300; - театров и клубов со сценой независимо от числа мест; - зданий, оборудованных спринклерными и дренчерными системами при числе узлов управления более трех; - бань при числе мест 200 и более; - прачечных на 2 т и более белья в смену. При устройстве двух и более вводов следует предусматривать присоединение их, как правило, к различным участкам наружной кольцевой сети водопровода. Между вводами в здание на наружной сети следует устанавливать задвижки или вентили для обеспечения подачи воды в здание при аварии на одном из участков сети (п.9.2). При необходимости установки в здании насосов для повышения давления во внутренней сети водопровода вводы должны быть объединены перед насосами с установкой задвижки на соединительном трубопроводе для обеспечения подачи воды каждым насосом из любого ввода. При устройстве на каждом вводе самостоятельных насосных установок объединения вводов не требуется (п.9.3). На вводах водопровода необходимо предусматривать установку обратных клапанов, если на внутренней водопроводной сети устанавливается несколько вводов, имеющих измерительные устройства и соединенных между собой трубопроводами внутри здания. Насосные установки Насосные установки внутри зданий надлежит предусматривать при постоянном или периодическом недостатке напора в системе водоснабжения. Эти установки могут работать в неравномерном, равномерном и повторно-кратковременном режиме. Неравномерный режим характерен для насосной установки без регулирующей емкости, работающей на объекте с неравномерным режимом водопотребления. В этом случае насос работает в режиме саморегулирования, а его производительность и напор изменяются в больших пределах, обусловленных колебанием водопотребления, т.е. установка работает с неравномерной нагрузкой. При равномерном режиме работы насосных установок их производительность и напор постоянны. Подача всего суточного расхода обеспечивается бесперебойной работой насоса в течение определенного времени суток совместно с напорно-регулирующей емкостью (чаще всего с открытым водонапорным баком). Повторно-кратковременный режим характеризуется периодической работой насоса, частота включения которого изменяется в зависимости от водопотребления. Такой режим работы возможен и обеспечивается при полной автоматизации насосной установки, для чего используются напорно-регулирующие емкости (чаще гидропневмобаки). Насосная состоит из одного или несколько рабочих хозяйственно-питьевых и пожарных насосов. Пожарные насосы включаются только в случае возникновения пожара внутри здания, тогда хозяйственно-питьевые насосы могут работать беспрерывно или периодически. Кроме рабочих насосов, для внутренних хозяйственно-питьевых производственных и противопожарных водопроводов, должны предусматриваться резервные агрегаты, количество которых устанавливается в соответствии с данными таблицы 32 СНиП 2.04.02-84*. Насосные установки, подающие воду на хозяйственно-питьевые, противопожарные и циркуляционные нужды, следует, как правило, располагать в помещениях тепловых пунктов, бойлерных и котельных (п.12.3). Располагать насосные установки (кроме пожарных) непосредственно под жилыми квартирами, детскими или групповыми комнатами детских садов и яслей, классами общеобразовательных школ, больничными помещениями, рабочими комнатами административных зданий, аудиториями учебных заведений и другими подобными помещениями не допускается. Насосные установки с противопожарными насосами и гидропневматические баки для внутреннего пожаротушения допускается располагать в первых и подвальных этажах зданий I и II степеней огнестойкости из несгораемых материалов. При этом помещения насосных установок и гидропневматических баков должны быть отапливаемыми, выгорожены противопожарными стенами (перегородками) и перекрытиями и иметь отдельный выход наружу или на лестничную клетку (п.12.4). Не допускается располагать противопожарные насосные установки в зданиях, в которых прекращается подача электроэнергии во время отсутствия обслуживающего персонала (примечание 3 п.12.4). Пожарные насосы, перерыв в работе которых недопустим, должны иметь бесперебойное питание электроэнергией от двух независимых источников. При одном источнике электроэнергии допускается установка резервных пожарных насосов с приводами от двигателей внутреннего сгорания. Размещение двигателя в подвальном помещении не допустимо (п.12.23). Насосные установки для противопожарных целей следует проектировать с ручным или дистанционным управлением, а для зданий высотой свыше 50 м, домов культуры, конференц-залов, актовых залов и для зданий, оборудованных спринклерными и дренчерными установками, —с ручным, автоматическим и дистанционным управлением (п.2.21). Примечания: 1. Сигнал автоматического или дистанционного пуска должен поступать на насосные агрегаты после автоматической проверки давления воды в системе. При достаточном давлении в системе пуск насоса должен автоматически отменяться до момента снижения давления, требующего включения насосного агрегата. 2. Допускается для пожаротушения использовать хозяйственные насосы при условии подачи расчетного расхода и автоматической проверки давления воды. Хозяйственные насосы при этом должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к пожарным насосам. При снижении давления ниже допустимого автоматически должен включаться пожарный насос. 3. Одновременно с сигналом автоматического или дистанционного пуска насосов для противопожарных целей, открытием пожарного крана, вскрытием спринклерного оросителя или включением (ручным или автоматическим) дренчерной системы должен поступать сигнал для открытия электрифицированной задвижки на обводной линии водомера на вводе водопровода. При дистанционном пуске пожарных насосных установок пусковые кнопки следует устанавливать в шкафах у пожарных кранов. При автоматическом и дистанционном включении пожарных насосов необходимо одновременно подать сигнал (световой и звуковой) в помещение пожарного поста или другое помещение с круглосуточным пребыванием обслуживающего персонала (п.12.22). При давлении в наружной сети водопровода менее 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) следует перед насосной установкой предусматривать устройство приемного резервуара, емкость которого следует определять согласно разд. 13 СНиП 2.04.01-85* (п.12.13). При заборе воды насосами из резервуаров следует предусматривать не менее двух всасывающих линий. Расчет каждой из них следует производить на пропуск расчетного расхода воды, включая противопожарный. Устройство одной всасывающей линии допускается при установке насосов без резервных агрегатов (п.12.26). Требуемые напоры для внутренних водопроводов Гидростатический напор в системе хозяйственно-питьевого или хозяйственно-противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора не должен превышать 45 м. Гидростатический напор в системе раздельного противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного пожарного крана не должен превышать 90 м. При расчетном давлении в сети противопожарного водопровода, превышающем 0,45 МПа, необходимо предусматривать устройство раздельной сети противопожарного водопровода (п.6.7). Примечание. При напорах у пожарных кранов более 40 м между пожарным краном и соединительной головкой следует предусматривать установку диафрагм, снижающих избыточный напор. Допускается устанавливать диафрагмы с одинаковым диаметром отверстий на 3—4 этажа здания (см. номограмму 5 рекомендуемого приложения 4 СНиП 2.04.01-85*). Свободные напоры у внутренних пожарных кранов должны обеспечивать получение компактных пожарных струй высотой, необходимой для тушения пожара в любое время суток в самой высокой и удаленной части здания. Наименьшую высоту и радиус действия компактной части пожарной струи следует принимать равными высоте помещения, считая от пола до наивысшей точки перекрытия (покрытия), но не менее, м (п.6.8): 6 — в жилых, общественных, производственных и вспомогательных зданиях промышленных предприятий высотой до 50 м; 8 — в жилых зданиях высотой свыше 50 м; 16—в общественных, производственных и вспомогательных зданиях промышленных предприятий высотой свыше 50 м. Примечания:1. Напор у пожарных кранов следует определять с учетом потерь напора в пожарных рукавах длиной 10, 15 или 20 м. 2. Для получения пожарных струй с расходом воды до 4 л/с следует применять пожарные краны и рукава диаметром 50 мм, для получения пожарных струй большей производительности—диаметром 65 мм. При технико-экономическом обосновании допускается применять пожарные краны диаметром 50 мм производительностью свыше 4 л/с. Расположение и вместимость водонапорных баков здания должны обеспечивать получение в любое время суток компактной струи высотой не менее 4 м на верхнем этаже или этаже, расположенном непосредственно под баком, и не менее 6 м—на остальных этажах; при этом число струй следует принимать: две производительностью 2,5 л/с каждая в течение 10 мин при общем расчетном числе струй две и более, одну — в остальных случаях. При установке на пожарных кранах датчиков положения пожарных кранов для автоматического пуска пожарных насосов водонапорные баки допускается не предусматривать (п.6.9). Время работы пожарных кранов следует принимать 3 ч. При установке пожарных кранов на системах автоматического пожаротушения время их работы следует принимать равным времени работы систем автоматического пожаротушения (п.6.10). Внутренние водопроводы высотных зданий Схемы противопожарных водопроводов. К зданиям повышенной этажности относят здания 17 этажей и более. При такой (более 50 м) высоте подача стволов на верхние этажи затруднительна, а надежная работа насосно-рукавных систем при пожаре не гарантируется, так как для создания струй с радиусом компактной части 17 м на насосах необходимо поддерживать напор 100 м и более, тогда как рукава, бывшие в употреблении, выдерживают напор 70-90 м. Поэтому в таких зданиях устраивают специальные противопожарные водопроводы со своими насосными станциями, водонапорными и гидропневмобаками, обеспечивающими создание полного расчетного напора воды для целей пожаротушения. Для уменьшения напора во внутренних водопроводных сетях высотное здание разбивают на зоны, в каждой из которых устраиваются самостоятельные сети противопожарного и хозяйственно-питьевого водопровода. Водопроводы, расположенные в зонах, называют зонными. Высота зоны не должна превышать величины где - высота зоны, т.е. разность отметок между зонами; - максимальный гидродинамический напор на отметке нижних пожарных кранов, величина которого в противопожарном водопроводе не должна быть более 90 м; Нпк - требуемый свободный напор у самого высокорасположенного пожарного крана; hс - потери напора в сети. Кроме того, число зон должно быть обосновано экономически. Заметим, что с увеличением числа зон возрастают строительные затраты, но уменьшается количество энергии, необходимой для подъема воды. Поэтому число зон должно быть таким, чтобы, во-первых, выполнялось техническое требование эксплуатации пожарного водопровода (= 90 м), обеспечивающее надежность подачи воды, во-вторых, строительные и эксплуатационные затраты были минимальными. Зонное водоснабжение осуществляется по двум основным схемам: параллельной и последовательной. При параллельной схеме (рис. 1а) вода подается в каждую зону насосами, установленными внизу здания, при последовательной схеме (рис. 16) вода подается из зоны в зону. Рис. 1. Схемы подачи воды в зданиях повышенной этажности: а - параллельная; б - последовательная; в - общая; 1 - насосы зоны I; 2 - насосы зоны II; 3 - резервуары Как при последовательной, так и при параллельной схемах каждая зона имеет свои хозяйственные и пожарные насосы и водонапорные баки (или пневмобаки). При понижении уровня воды в водонапорном баке от реле уровня включаются хозяйственно-питьевые насосы, которые дополняют запас воды. При работе пожарных кранов уровень воды в водонапорном баке резко падает, и тогда от реле уровня (неприкосновенного запаса) или струйного реле включается пожарный насос зоны, в которой произошел пожар. От наружной водопроводной сети воду подают во внутреннюю зонную систему по двум вводам. Если в наружной водопроводной сети недостаточен расход воды, то у здания предусматривают устройство запасного резервуара. В водонапорные баки вода подается хозяйственными насосами, а из них - к водоразборным устройствам хозяйственной сети данной зоны. Кроме того, водонапорный бак через специальный трубопровод питает сеть зонного пожарного водопровода, т.е. пожарный водопровод каждой зоны находится постоянно под давлением водонапорного бака. Вполне очевидно, что при последовательном зонировании насосы одной зоны должны подать такое количество воды, чтобы обеспечить водопотребление во всех зонах, расположенных выше. Следовательно, при аварии одного из элементов системы вышележащие этажи могут остаться без воды. Поэтому последовательная схема менее надежна, чем параллельная, и значительно реже применяется в практике строительства внутренних водопроводов. В случае устройства водопровода по принципу последовательного зонирования последовательная система должна быть дополнена общей системой (рис. 1в), при которой вода может подаваться в любой бак дополнительным насосом. К преимуществам параллельной системы следует отнести и удобство обслуживания насосной станции, так как все насосы расположены в одном (подвальном) помещении. Каждая зона работает независимо друг от друга. Но параллельная система требует больше труб, чем последовательная. В дальнейшем рассмотрим наиболее часто применяемые схемы внутренних водопроводов зданий повышенной этажности. На рис. 2 представлена схема двухзонного внутреннего противопожарного водопровода. По трубопроводам 1 вода хозяйственно-питьевыми насосами подается в баки 2 зоны II, а по трубопроводам 8 - в баки 9 зоны I. Вода из баков в хозяйственно-питьевую сеть поступает по трубопроводам б и. 10. Каждая зона имеет свои водопроводные сети 7 и 11 с пожарными кранами, в которые пожарными насосами вода подается по трубопроводам 12 и 15. Сеть противопожарного водопровода оборудована спаренными пожарными кранами (показано по одному пожарному крану). Включение пожарных насосов производится от струйных реле 4, установленных на питательных трубопроводах с обратными клапанами 3 и задвижками 5, которые соединяют водонапорные баки и сети зоны противопожарного водопровода. Для подачи воды автонасосами противопожарные сети каждой зоны оборудованы двумя патрубками диаметром 77 мм, выведенными наружу. Рис. 2. Схема двухзонного внутреннего противопожарного водопровода: 1 - трубопроводы подачи воды от хозяйственно-питьевых насосов в баки зоны II; 2 - баки зоны II; 3 - обратные клапаны; 4 - струйные реле; 5 - задвижки; 6 - трубопроводы подачи воды из баков в хозяйственно-питьевую сеть (на рисунке не показана); 7 - водопроводная сеть с пожарными кранами зоны II; 8 - трубопроводы для подачи воды от хозяйственно-питьевых насосов в баки зоны 1; 9 - баки зоны I; 10 - трубопроводы для подачи воды из баков в хозяйственно-питьевую сеть; 11 - водопроводная сеть с пожарными кранами I зоны; 12 - трубопровод для подачи воды от пожарных насосов II зоны; 13- трубопроводы для подачи воды в зону II; 14 - трубопроводы с соединительными головками на конце для подачи воды автонасосами в противопожарные сети зон; 15 - трубопроводы для подачи воды от пожарных насосов зоны I. На рис. 3 показана схема трехзонного водоснабжения 38-этажного здания. Внутренний пожарный водопровод имеет три зоны: зона I включает подвал и 1-12-й этажи; зона II - 13-25-й этажи; зона III - 26-38-й этажи. Рис. 3. Схема трехзонного водоснабжения 38-этажного здания: 1,2,3- пожарные насосы зон; 4 - трубопроводы, питающие хозяйственные насосы; 5,6,7 - водонапорные баки; 8,9,10- трубопроводы, питающие внутреннюю пожарную сеть зон; 11-вводы Сеть пожарного водопровода оборудована спаренными пожарными кранами (на рис. 3 показано по одному пожарному крану). Включение пожарных насосов производится от струйных реле, установленных на выводе сети из бака. Кроме того, автоматическое включение насосов может осуществляться также и от реле уровня при понижении уровня пожарного запаса воды в баке. Для надежности работы пожарного водопровода вода забирается насосами из магистрального кольца и подается по двум вводам во внутреннюю водопроводную сеть. Магистральное кольцо питается от городской сети также по двум вводам. На вводах и магистральном кольце установлены задвижки таким образом, чтобы при аварии можно было подавать и забирать воду любым насосом и из любого ввода. В жилых домах и гостиницах, когда водопотребление равномерно и возможна круглосуточная работа хозяйственно-питьевых насосов, для поддержания напора в противопожарной сети ее соединяют с внутренней хозяйственно-питьевой сетью (рис. 4). Рис. 4. Схема объединенного водопровода 22-этажного здания Хозяйственно-питьевая сеть питается следующим образом: зона I (сеть I) от городской наружной сети; зона II - (сеть 2) от хозяйственных насосов 4, подающих воду по пожарным стоякам 3. В случае пожара включаются пожарные насосы 5 и подают воду к пожарным кранам. Так как пожарные насосы создают давление гораздо большее, чем хозяйственные, при пожаре при помощи регулятора давления 6 сеть хозяйственно-питьевого водопровода отключается. К недостаткам такой схемы следует отнести трудность устройства автоматики включения пожарных насосов. Включение пожарных насосов может осуществляться от реле давления (электроконтактных манометров) и дистанционно от кнопок около внутренних пожарных кранов. Иногда гарантированный напор у ввода значительный. В этом случае пожарные краны нижних этажей могут находиться под напором наружной водопроводной сети (рис. 5). 7 8 9 10 Рис. 5. Схема объединенного водопровода 22-этажного здания В жилых зданиях-башнях высотой 17-20 этажей может быть применена упрощенная схема подачи воды без установки баков (рис. 6). Неравномерность водопотребления при этом регулируется "ступенчатой" работой хозяйственно-питьевых насосов, которые поддерживают также постоянные давления у внутренних пожарных кранов. Рис. 6 Схема водоснабжения без установки баков 18-этажного здания Вода из городской сети поступает через водомер к хозяйственным насосам и подается ими в хозяйственно-питьевую сеть 7 верхней зоны и 8 нижней зоны. К пожарным насосам 1 вода поступает непосредственно от городской сети. Напор пожарных насосов определяют для зоны II (верхней). Для снижения давления в нижней зоне до расчетного установлен регулятор давления 2. Пожарные водопроводы каждой зоны постоянно находятся под напором хозяйственно-питьевых водопроводов 7 и 8. При пожаре вследствие подачи воды через пожарные краны вода начинает поступать из хозяйственно-питьевого водопровода через обратные клапаны 4 и 6 и реле контроля протекания жидкости (РКПЖ-1) 3 или 5. При движении жидкости реле срабатывает и включает пожарный насос, а также открывает задвижки 9 и 10 на вводах (остальные задвижки постоянно открыты). В жилых кварталах, где имеется несколько высотных зданий, расположенных недалеко друг от друга, могут быть предусмотрены объединенные внутренние водопроводы (рис. 7). Каждое здание разбито на две зоны: зона I - включает подвал и 1-12-й этажи; зона II - 13-27-й этажи. В среднем здании на 15-м этаже установлен бак, обеспечивающий первоначальную работу внутренних пожарных кранов I зоны всех зданий. Зона II каждого здания имеет свой водонапорный бак. Пожарные и хозяйственные насосы устанавливаются в помещении центрального насосно-бойлерного пункта, Магистральная сеть, подающая воду к каждому зданию, кольцевая. В зданиях высотой 10 этажей и более применяют автоматические системы пожаротушения, которые нередко объединяют с внутренним противопожарным водопроводом. Одна из возможных схем такого водоснабжения показана на рис. 8. Для уменьшения магистральных спринклерных и дренчерных сетей в здании монтируется вертикальное напорное кольцо 2, от которого вода будет подаваться в автоматические системы пожаротушения и внутренние пожарные краны каждого, этажа. Для снижения напора в нижних этажах установлены регуляторы давления или дисковые диафрагмы 6. Если по расчету напор больше 90 м, необходимо всю систему автоматического пожаротушения разбить на две-три зоны. В каждой зоне должно быть магистральное кольцо с подачей воды в распределительную сеть через узел управления. В целях концентрации пожарных струй на пожарных стояках устанавливают спаренные пожарные краны, оборудованные рукавами диаметром 66 мм и стволами с насадками диаметром 19 мм. В том случае, если в высотных зданиях устраивают незадымляемые лестничные клетки (с подпором воздуха или с входом в них через воздушную зону по балконам или лоджиям) устанавливать в них пожарные краны не рекомендуется, так как при прокладке пожарных рукавов лестничные клетки через открытые двери могут быстро задымляться. На внутренней водопроводной сети должны быть установлены ремонтные задвижки с таким расчетом, чтобы отключалось не более одного пожарного стояка. Пожарные насосы должны иметь автоматическое, дистанционное и ручное управление. Причем автоматическое включение пожарных насосов должно осуществляться после израсходования 2-минутного пожарного запаса воды в баках. Оставшийся 8-минутный запас воды в баках предусматривается для тушения пожара при пуске пожарных насосов вручную (в случае выхода из строя автоматических пусковых устройств). Дистанционный пуск пожарных насосов осуществляется от кнопок, установленных у пожарных кранов. Кнопки дистанционного пуска должны быть обязательно установлены у верхних пожарных кранов, если высота установки водонапорных баков не обеспечивает создание у них необходимых напоров. Для надежной работы пожарные насосы рекомендуется подсоединять к магистральному кольцу, проложенному в помещении насосной (рис. 9). Сети противопожарных водопроводов каждой зоны должны иметь два патрубка диаметром 77 мм, выведенных наружу и оборудованных полугайками для присоединения рукавов пожарных автомобилей. Гидравлический расчет водопроводов высотных зданий проводится с учетом следующих обстоятельств. Если нормативный расход равен (3 струи по 5-10-3 м3/с каждая), то к расчету принимают два смежных, наиболее удаленных от насосной станции пожарных стояка с работой высокорасположенных пожарных кранов: двух пожарных кранов на одном стояке (один на верхнем этаже, другой на этаже ниже) и одного верхнего пожарного крана на другом, т.е. пожарный стояк рассчитывается на пропуск не меннее 10-10-3 м3/с. При нормативном расходе 4-5-10-3 = 20-10-3 м3/с на каждом стояке берется по два пожарных крана: один на верхнем этаже и один на нижерасположенном этаже. Рис. 9. Насосная станция высотного здания с пневматическими установками: 1 - пожарные насосы зоны I; 2 - трубопроводы подачи воды в противопожарную сеть зоны I; 3-струйное реле; 4 - трубопроводы подачи воды в хозяйственно-питьевую сеть зоны I; 5-пневмобаки зоны I; 6-хозяйственно-питьсвые насосы зоны I; 7 - компрессоры, подающие воздух в пневматические баки зоны 1, 8 - трубопроводы подачи воды в хозяйственно-питьевую сеть зоны II; 9 - струйное реле; 10 - трубопроводы подачи воды в противопожарную сеть зоны И; 11- пневматические баки зоны II; 12 - хозяйственно-питьевые насосы зоны II; 13 - пожарные насосы зоны II; 14 - компрессоры, подающие воздух в пневматические баки зоны II; 15 - водомеры; 16 - злектрозадвижки на вводах Если нормативный расход равен 8·5·10-3 — 40·10-3 м3/с, то каждый стояк рассчитывают не менее чем на 5·2·2·10-3 = 20·10-3 мэ/с, где 2 - два спаренных пожарных крана и 2 - два этажа, т.е. на каждом этаже от одного стояка работают по 2 пожарных крана. В случае устройства внутреннего водопровода по схеме с подачей воды хозяйственными насосами по пожарным стоякам вводы следует рассчитывать на одновременный пропуск пожарного и максимального хозяйственного расходов. Как уже отмечалось, требуемый напор для тушения пожара определяется по наиболее удаленному и высоко расположенному крану. Пожарные краны, расположенные в нижних этажах, будут находиться под большим давлением, поэтому и расход воды из них будет больше, чем из верхних кранов. Следовательно, требуемый напор для насосов и высота установки водонапорных баков должны определяться по кранам, расположенным в верхних этажах, а подача насосов и объем баков - по кранам, расположенным в нижних этажах здания. Это приводит к увеличению емкости бака и, следовательно, к увеличению строительных затрат, а также требует установки насосов с большой подачей, что связано с увеличением эксплуатационных затрат. Для того чтобы исключить указанные недостатки, устанавливают диафрагмы у нижних пожарных кранов. Диафрагмы увеличивают сопротивление пожарного крана, вследствие чего расход воды из него уменьшается. Диаметр диафрагм подбирается таким, чтобы все пожарные краны пропускали только расчетное количество воды. Для определения диаметра диафрагмы используют известную из курса гидравлики формулу Дарси - Вейсбаха Тема № 6.1 ”Расчет наружного объединенного противопожарного водопровода ” 1. Основные инженерные и экономические принципы проектирования водопроводов. 3.1. При проектировании водопроводов в первую очередь следует определить то количество воды, которое водопровод должен подать. Подача объединённого водопровода должна обеспечить: • Хозяйственно питьевые нужды в жилых зданиях; водопотребление в общественных зданиях; расход воды на поливку улиц и зелёных насаждений; на работу фонтанов и т.д.; • хозяйственно-питьевое потребление на предприятиях; водопотребление на промышленные нужды предприятий; • расход воды на цели пожаротушения в населенном пункте и на предприятии. Объединенный хозяйственно-питьевой, производственный и противопожарный водопровод должен обеспечить расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта, хозяйственно-питьевые нужды предприятия, хозяйственно-бытовые нужды общественных зданий, производственные нужды предприятия, тушение возможных пожаров в поселке и на предприятии. 2. Цель, порядок расчета и выбора отдельных сооружений наружного противопожарного водопровода. 2.1. Расчёт требуемого расхода воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды для населенных пунктов определяются по СНиП 2.04.02-84, п. 2.1, табл. 1 примечание 4 и зависят от степени благоустройства районов жилой застройки. Расчетный (средний за год) суточный расход воды Qсут. м, м3/сут на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте следует определять по формуле: , где: qж – удельное водопотребление на одного жителя, принимаемое по табл. I СНиП 2.04.02-84; Nж – расчетное число жителей. Суточный расход с учетом водопотребления на нужды промышленности, обеспечивающей население продуктами, и неучтенные расходы увеличиваются на 10-20 % (п. 2.1, примечание 4) [4] Расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления Qсут мах, м3/сут определяется по формуле: где: Ксут мах – коэффициент суточной неравномерности водопотребления определяется по п. 2.2 [4] Ксут. мах = 1.1 – 1.3, Ксут мах учитывает уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели. Для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением, следует принимать Ксут мах =1.1; для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и ванными с местными водонагревателями, Ксут мах =1.2; для зданий, оборудованных внутренним водопроводом и канализацией без ванн Ксут мах =1.3. Расчетный часовой расход воды qч. мах определяется по формуле где: Кч.мах- коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяется из выражения: , где: мах- коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимается – по п. 2.2 [4]. Для зданий, оборудованных внутренним водопроводом и канализацией без ванн, следует принимать мах = 1,4; для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и ванными с местными водонагревателями, мах = 1,3; для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением, мах = 1,2. мах - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимается по табл.2, п. 2.2 [4]. Кч.мах - рассчитывается, а затем принимается ближайший табличный по приложению 3 методических указаний. Расход воды на хозяйственно питьевые нужды в общественных зданиях зависит от назначения здания и определяется по формуле: , где: qоб.зд. – норма расхода воды потребителями в сутки для общественных зданий принимается по приложению 3 [5]; Nиз - количество измерителей. Общий расход воды по населенному пункту: Предприятие. Расчетные величины хозяйственно-питьевого водопотребления в производственных и вспомогательных зданиях промышленных предприятий определяются по формулам: В соответствии п.2.4 [4], приложения 3 [5], норму водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды на одного человека в смену принимаем холодные цеха: , горячие- Водопотреблением в смену где: q’н.х-п - норма водопотребления на одного человека в смену, принимается согласно п.2.4 [4] и приложения 3 [5]; Nсм. - количество работающих в смену (по заданию); Суточное водопотребление где: nсм - количество смен (по заданию) Количество воды на пользование душем в бытовых помещениях промышленных предприятий определяется по формулам: Водопотребление в смену где: = 1ч продолжительность действия душа после смены (приложение 3 5 ); 0.5 м3/ч - норма расхода воды через одну душевую сетку (приложение 3 5) Nc – количество душевых сеток, шт. где: N’cm – количество рабочих, принимающих душ после смены (по заданию). Под одной душевой сеткой в течение часа, исходя из санитарных норм, моются 5 человек; Суточное водопотребление на душ где: nсм - количество смен (по заданию) Расход воды на производственные нужды предприятия принимается по заданию, который распределяется равномерно по часам смены (семичасовая смена с перерывом на обед 1 час, в течение которого производство не останавливается). Принимается работа семичасовых смен с 8 до 16 ч. – первая смена; с 16 до 24 – вторая смена; с 24 до 8 ч. – третья смена. Часовой расход воды: Суточное водопотребление на производственные нужды: Суммарный расход воды по предприятию за сутки: Общий расход воды по населенному пункту и предприятию за сутки: Для определения режима работы насосных станций, емкости баков водонапорных башен и резервуаров чистой воды составляется таблица почасового суточного водопотребления и строится график водопотребления по часам суток. 2.2. Определение расчётных расходов воды на пожаротушение Расчётные расходы воды для наружного пожаротушения в населённых пунктах и на промышленных предприятиях определяются по СНиП 2.04.02-84, пп. 2.12-2.23, а для внутреннего пожаротушения по СНиП 2.04.01-85, пп. 6.1-6.6. В населённых пунктах число одновременных пожаров и расход воды на один пожар зависят от количества жителей и этажности застройки. На промышленных предприятиях число одновременных пожаров зависит от площади территории предприятий, а расчётный расход воды на наружное пожаротушение от степени огнестойкости зданий, категорий производства пожаро и взрывоопасности, объёма зданий, наличия фонарей, ширины здания, наличия автоматических установок пожаротушения. Расчётное количество одновременных пожаров для объединённых водопроводов, обслуживающих населённые пункты и промышленные предприятия, зависит от площади территории предприятия и количества жителей в населённом пункте (п. 2.23 [4]) Расчётные расходы воды для внутреннего пожаротушения и расчетное количество струй в населённых пунктах зависит от назначения здания, высоты (этажности), объёма, а на промышленных предприятиях от степени огнестойкости зданий, категории производства по пожарной опасности объёма зданий. При определении расчетных расходов воды на цели пожаротушения необходимо внимательно изучить п.2.23 СНиП 2.04. 02-84. 2.3. Гидравлический расчет водопроводной сети Гидравлический расчет водопроводной сети выполняется два раза при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении (в обычное время «до пожара») и «при пожаре». Цель гидравлического расчета – определить потери напора в сети в этих двух случаях. Гидравлический расчет сети выполняется в следующей последовательности: 1. определяется равномерно распределенный расход вычитанием суммы сосредоточенных расходов из общего расхода в час максимального водопотребления: 3.1.1 где: n-количество сосредоточенных отборов воды; 2. определяется удельный расход воды; т.е. равномерно распределенный расход приходящийся на единицу длины водопроводной сети: 3.1.2 , где: lj – длина участка; m- кол-во участков; j- номер участка; 3. определяются равномерно распределенные расходы по длине участков (путевые отборы): Результаты записываем в таблицу № участка Длина участка Путевой отбор, л/с 1-2 1000 2-3 1500 3-4 1000 4-5 1500 5-6 1500 6-7 500 7-1 1000 7-4 2000 пут= 4. определяются узловые расходы воды, которыми заменяются путевые отборы: , где: Qпут j – сумма путевых отборов на участках, прилегающих к данному узлу; Результаты записываем в таблицу: Номер узла Узловой расход, л/с 1 2 3 4 5 6 7 ∑qузл= 5. к узловым расходам добавляются сосредоточенные расходы, а при пожаре к одному из узловых расходов добавляется еще расход воды на пожаротушение; 6. выполняется предварительное распределение расходов по участкам сети. При распределении для каждого узла должно выполняться следующее условие (1-й закон Кирхгофа: сумма расходов воды, подходящих к каждому узлу, равна сумме расходов воды, выходящих из узла). Распределение расходов можно начинать от диктующей точки, т.е. конечной точки подачи воды, а можно от начальной точки, т.е. точки подвода воды в сеть Перед распределением расходов необходимо наметить направление потоков воды в сети от точки ввода воды в сеть до диктующей точки. Предварительное распределение выполняется при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении и при пожаре; 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. точку встречи двух потоков (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. 4.2). 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 следующее условие: сумма расходов на участках 1-2, 1-7 и узлового расхода q1 должно быть равно общему расходу воды, поступающему в сеть. То есть соотношение q1+q1-2+q1-7=Qпос.пр. Величины q1 и Qпос.пр известны, а q1-2 и q1-7 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин. Возьмем, например,q1-2=. Тогда q1-7 = Qпос.пр-(q1+q1-2). Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение: q1-7 = q7+q7-4+q7-6 Значение q1-7 и q7 известны, а q7-4 и q7-6 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин и принимаем, например, q7-4. Тогда q7-6 = q1-7-(q7+q7-4) Расходы воды по другим участкам сети можно определить из следующих соотношений: q2-3 = q1-2-q2, q3-4 = q2-3-q3, q4-5 = q7-4+q3-4-q4, q6-5=q7-6-q6. Проверка. q5=q4-5+q6-5, q5 Начинаем предварительно распределять расходы воды от диктующей точке. Расходы воды будут уточняться в дальнейшем при выполнении увязки водопроводной сети. При пожаре водопроводная сеть должна обеспечивать подачу воды на пожаротушение при максимальном часовом расходе воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды за исключением расходов воды на душ, поливку территории и т.п. промышленного предприятия. (п.2.21 СНиП 2.04.02 – 84), если эти расходы вошли в расход в час максимального водопотребления. 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. q’5=q5+Qпож. рас-qдуш. 7. определяются диаметры труб участков сети по предварительно распределенным расходам «при пожаре» и значению экономического фактора с использованием таблиц экономичных предельных расходов (приложение 4). Экономический фактор учитывает стоимость электроэнергии, коэффициент полезного действия насосных установок, стоимость строительства водопроводной сети и сооружений и т.п. При современной стоимости электроэнергии (80 коп/(кВт*ч) – для всех районов страны за исключением Якутской Магаданской , Камчатской и Сахалинской областей) можно использовать следующие значения экономического фактора (табл.2.3.1). Таблица 2.3.1. Материал Труб Сталь Чугун Железобетон Асбестоцемент Пластмасса Экономич. Фактор 1 1 1 0,75 0,5 Предельным расходом для данного диаметра труб является такой расход, при котором этот диаметр экономически равноценен следующему сортаментному диаметру. При расходе, превышающем предельный, следует принимать следующий сортаментный диаметр. Предельные экономические расходы для труб из стали, чугуна, асбестоцемента и пластмассы при указанных значениях экономического фактора Э приведены в приложении 4 методических указаний. Следует иметь ввиду, что обычно рекомендуют определять диаметры по предварительно распределённым расходам без учёта 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 [4] максимальный свободный напор в сети объединённого водопровода не должен превышать 60 м 8. выполняется увязка сети. Увязка сети продолжается до тех пор, пока величина невязки в каждом кольце не будет менее 1 м. Следует иметь в виду, что для участка 4-7 который является общим для обоих колец, вводится две поправки - из первого кольца и из второго. Знак поправочного расхода при переносе из одного кольца в другое следует сохранять. Потоки воды от точки 1 к точке 5 (диктующей точке), как видно по направлениям стрелок на рис. 4.3, могут пойти по трем направлениям стрелок на рис. 2.4 , могут пойти по трем направлениям: первое – 1-2-3-4-5, второе – 1-7-4-5, третье – 1-7-6-5. Средние потери напора в сети можно определить по формуле: где: , , Для каждого кольца выбирается условно положительное направление, например, направление движения часовой стрелки. Если направление движения потока воды на участке совпадает с условно положительным направлением , то потери напора h на этом участке считаются положительными, а если не совпадают, то отрицательными (рис.2.3.1). Увязать сеть – значит добиться выполнения следующих соотношений: +h4 -h1 +h3 - h2 Рис. 2.3.1 Кольцевая водопроводная сеть – для узлов (первый закон Кирхгофа), – для колец (второй закон Кирхгофа). Здесь n- кол-во участков в кольце; m- кол-во расходов, подходящих к узлу и отходящих от него. Первое соотношение (для узлов) для найденных расходов воды должно соблюдаться, т.к. оно использовалась при предварительном распределении расходов по участкам. Выполнение второго соотношения (для колец) добиваются увязкой водопроводной сети, например, методом Лобачева-Кросса. Сущность метода состоит в следующем: Для кольца (рис.2.3.1) можно записать: , т.е. h3+h4-h1-h2=h. 3.2. Величина h называется невязкой сети. Если сумма условно положительных потерь напора больше суммы условно отрицательных потерь напора, то h>0. Значит, чтобы уменьшить величину h (приблизить ее к нулю), необходимо расходы на участках с условно положительными потерями напора уменьшить, а на участках с условно отрицательными потерями напора увеличить на величину некоторого поправочного расхода. Если h<0, то, наоборот, расходы на участках с условно положительными потерями напора надо увеличить, а на участках с условно отрицательными потерями напора уменьшить на величину поправочного расхода. Увязка сети (введение поправочного расхода) продолжается до тех пор, пока не будет выполняться соотношение: h  hдоп, где: hдоп – допустимая величина невязки. Можно принять hдоп  1м. Если сеть состоит из нескольких колец, то необходимо добиваться выполнения указанного соотношения для каждого кольца. Потери напора h на участке следует определять по формулам: , где: i – гидравлический уклон, т.е. потери напора на единицу длинны трубопровода; l – длина трубопровода, м;  - коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый по формуле: , где: dр расчетный внутренний диаметр труб, м; V – средняя по сечению скорость движения воды, м/с; g– ускорение свободного падения, м/с2. Значения показателя степени m и коэффициентов А0, А1 и С для стальных, чугунных, железобетонных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных труб должны приниматься по приложению 10 [4]. Расчетные внутренние диаметры металлических, асбестоцементных, пластмассовых (полиэтиленовых), стеклянных труб по данным соответствующих ГОСТов приведены в приложении 4. Расчетные внутренние диаметры железобетонных труб на основании ГОСТ 12586 –74, ГОСТ 16953 –78 следует принимать равными диаметрам условных проходов. Поправочный расход q для кольца можно определить по формуле: , где: hi – потери напора на участке; qi – расход воды по участку; n – кол-во участков в кольце. Для каждого кольца получается своя величина поправочного расхода. Если участок сети является общим для двух колец, то поправочный расход на таком участке определяется как сумма поправочных расходов (с учетом их знаков) для каждого кольца.