Расчет и проектирование внутреннего водопровода

Типовые решения

обычный диаметр трубопровода — 10 и 15 мм;
стояк потребует чуть большего — 25.

Необходимо знать: приобретенные изделия создаются не ювелирами, и трубы «10 мм» легко окажутся на пару миллиметров побольше. Обязательно руководствуйтесь таким параметром, как толщина стеночек: нужно так подобрать диаметр именно внутри (для этого нужно вычесть из общего толщину стенок), чтоб все фитинги подошли!

Чем выше уровень сложности будущих сантехнических работ в домовладении, тем больше должен быть диаметр всех труб, и длинных, и коротких. Когда предполагается «сложносочиненный» водопровод со многими поворотными точками, стыками и предполагаемыми скачками давления, стоит подстраховаться с помощью увеличения диаметра. Следует также непременно учесть максимальные значения как давления, так и температуры в вашем водопроводе, чтобы он не лопнул от первого же гидроудара.

Экономия здесь неоправданна. Дополнительный совет: чтоб водопроводная система отличалась безупречной работой и надежностью в эксплуатации, нужно подбирать изделия высокого качества. Это касается и труб, и мелких элементов (фитинги и муфты). Обидно будет «угробить» выверенную систему дешевой арматурой.

Коттедж, в котором отсутствует водоснабжение, назвать современным и комфортным для проживания сложно. Ходить с ведром до колодца или колонки – сегодня это что-то из сказок или старых бабушкиных историй. Водопровод в частном доме должен быть обязательно. И сделать его вполне можно своими руками, организовав подачу воды из той же скважины. Еще проще ситуация, когда есть возможность произвести подключение к поселковой централизованной сети. В этом случае достаточно смонтировать лишь внутридомовую часть водопроводной системы.

Напор

Начнем с нескольких неспециализированных замечаний:

Обычное давление в магистрали холодного водоснабжения образовывает от 2 до 4 атмосфер (кгс/см2). Оно зависит от расстояния до ближайшей насосной станции либо водонапорной башни, от рельефа местности, состояния магистрали, типа запорной арматуры на магистральном водопроводе и последовательности других факторов.
Полный минимум напора, который разрешает работать всем современным сантехническим устройствам и применяющей воду бытовой технике – 3 метра. Инструкция к проточным водонагревателям Атмор, например, прямо говорит, что нижний порог срабатывания включающего нагрев датчика давления равен 0,3 кгс/см2.

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

Нам необходимо вычислить падение напора в трубопроводе известной протяженности и диаметра. В случае если разность напора, соответствующего давлению в магистрали, и падения напора в водопроводе больше 5 метров – наша система водоснабжения будет функционировать без нареканий. В случае если меньше – необходимо или увеличивать диаметр трубы, или размыкать ее подкачкой (цена которой, к слову, очевидно превысит рост затрат на трубы из-за повышения их диаметра на один ход).

Гидравлический расчет водопроводной сети: методика, примеры и таблица расчета

Водопроводные системы жилых зданий представляют собой тупиковые трубопроводные системы, в состав которых входят: пункты водозабора на входе в здание (вводные ответвления магистральных трубопроводов); водомерный узел, регулирующее и насосное оборудование; внутридомовые разводящие трубопроводы и стояки системы водораспределения; водоразборные устройства и технологические подводки к системам водообеспечения здания.

Гидравлический расчет водопроводной сети может производиться в двух вариантах: проектном и поверочном. Цель гидравлического расчета системы водоснабжения здания на проектно-конструкторском этапе состоит в определении оптимальных сечений разводящих внутренних трубопроводов, расчете необходимого расхода и давления воды на входе в систему и расчетном обосновании нормативных показателей водопотребления на наиболее удаленных водоразборных узлах сети.

Методика гидравлического расчета предусматривает несколько этапов.

1. Строится аксонометрический план водопроводной системы дома с поэтажной разводкой системы водоснабжения ко всем водоразборным узлам (санитарно-техническим устройствам) здания, включая системы технического и противопожарного обеспечения.

2. На аксонометрической схеме определяются длины прямолинейных расчетных участков одного диаметра. Деление системы на участки при гидравлическом расчете водоснабжения следует производить, начиная с диктующего (самого удаленного и высоко расположенного) узла водоразбора.

3. Определяются условные расходы воды для каждого участка, исходя из количества водоразборной арматуры, включенной в ветвь сети. Количество узлов водопотребления определяется по проектной схеме.

4. По нормативной скорости потока V_н от 0,7 до 1,5 м/с вычисляются допустимые диаметры участков водопроводной сети. На основании полученных результатов составляется сводная таблица гидравлического расчета водопроводных труб. Расчеты диаметров производятся по методическим рекомендациям СНиП. Расход воды на каждом из участков определяется по формуле:

q = 5 q_o a ,

где q_o – максимальный расход водоразборных устройств, л/с;

а=PN — коэффициент, определяемый произведением вероятности одновременного включения водоразборных приборов системы водоснабжения (Р) на количество приборов на данном участке (N).

5. Определяются потери напора на участках трубопровода по формуле:

где i – гидравлический уклон участка;

l – длина участка;

k_l– коэффициент, значение которого зависит от назначения сети. При гидравлическом расчете системы водоснабжения хозяйственно — питьевых сетей жилых и общественных зданий k_l = 0,3.

В случае секционного объединения стояков узловые потери напора при гидравлическом расчете внутреннего водопровода следует определять по формуле:

где f – коэффициент, величина которого зависит от вида водоразбора (для сетей хозяйственного водопользования f = 0,5; для систем противопожарного водопровода f = 0,3);

m – число стояков в водопроводной сети.

6. По таблицам гидравлического расчета водопроводных труб находятся общие потери напора в сети. Данные, полученные для каждого выделенного участка, суммируются и дают искомый результат:

Н_общ = Н₁ + Н₂ + …+ Н_n,

на основание которого и определяется величина требуемого напора на входе водопроводной системы здания. Сравнение Н_тр с напором, поставляемым магистральными водоподводящими сетями, позволяет сделать вывод о необходимости установки дополнительного насосного оборудования. Порядок гидравлического расчета горячего водоснабжения соответствует приведенной выше методике.

Требования к пожарному водопроводу внутреннего типа

Противопожарная внутренняя сеть водоснабжения должна соответствовать ППБ. Требования касаются давления, материала и размещения элементов, насосов, резервных баков, контрольных узлов, разводки.

Источники внутреннего водоснабжения

Вид водоисточника выбирают исходя из возможностей и уместности применения. За чертой города, если отсутствует централизованное водоснабжение, пользуются водоемами.

Куда подключается противопожарная разводка:

водопровод: общий (питьевой, технический), специальный (раздельный). Подключение, как правило, через задвижку на обводке водомера на вводе хозяйственно-питьевой магистрали или наружного противопожарного водовода;
резервуары, водоемы.

Требования к трубам

Материал труб:

металл (сталь, чугун);
композитные, полимерные материалы, металлопластик с сертификатами по ППБ:

Требования:

при рабочем давлении магистрали до 1,2 Мпа и выше 1,2 Мпа трубы должны выдерживать пробное давление, соответственно, в 1,5 и 1,25 раза больше;
теплоизоляция:

Не допускается кольцевание ВПВ наружным водоснабжением. В агрессивной среде стальной профиль – от 1,5 мм. Сеть проектируется с возможностью беспрепятственного обслуживания.

Требования к насосной станции

Наличие насосной повысительной системы обязательное там, где отсутствует, недостаточное или периодически пропадает давление. Должна быть функция всасывания воды с внешнего водоисточника.

Насос(ы) размещают в обособленном отапливаемом помещении снаружи или в защищенном месте внутри охраняемого строения с отдельным выходом (бойлерные, котельные, подвалы).

Требования (по СП 10.13130.2009):

основные элементы:
электропитание;
автоматика;
подводка;
высота помещения – от 3 м., не ниже первого подземного этажа;
для подземных установок – обязательное оборудование для эвакуации пролитой воды;
автоматический и ручной запуск, манометр;
допускается использовать хозяйственные насосы, погружные агрегаты;
при давлении до 0,05 Мпа перед станцией должен быть резервный бак с 2 или больше всасывающими линиями;
время с включения до подачи воды – до 30 сек;
дублирование сигнала срабатывания на пожарный пост;
наличие не менее 3 электрических фонарей, документации со схемой, прямой телефонной связи с диспетчером.

Автоматический контроль системы

Мониторинг осуществляют:

дистанционный пульт управления;
датчики;
сигнализация (световые, звуковые сигналы);
пневмобаки.

Пример действия автоматики (блока управления):

обводная задвижка открывается (пуск насосов задерживается до этого действия);
о срабатывании оповещается пожарный пост, депо;
включаются оповещатели;
на пульте обозначается, в какой зоне сработали датчики;
сигнал активации поступает на станцию после автоматической проверки давления. Нагнетатель запускается при снижении Мпа до заданного уровня. До этого времени работают водонапорные баки, «жокей» насосы;
если в наружной магистрали больше 0,6 Мпа, то краны нижних этажей берут напор из этой сети до 10 мин. – затем включаются пожарные насосы.

Используемые огнетушащие вещества

В обычных противопожарных водопроводах внутреннего типа используется техническая или питьевая вода с водовода (источника), которым обеспечивается помещение.

Сложные системы проектируют и для использования пены: схема включает резервуары с пенообразователем, дополнительными насосами, калибровщиками, пеногенераторами. В водозаполненной магистрали допускается использование антифризных (незамерзающих) добавок.

Подключение насосной станции

Насос или насосная станция устанавливаются в кессоне над скважиной, подвале либо подсобной пристройке рядом с колодцем. Это оборудование чувствительно к сильным морозам, поэтому должно находиться в утепленном, а еще лучше в обогреваемом месте.

В противном случае есть риск, что вода внутри него и расположенных рядом трубах просто замерзнет. Возможен также вариант с установкой погружного насоса прямо в скважину.

Однако для реле давления и иной автоматики все равно потребуется какое-то утепленное пространство в скважном оголовке или помещении в доме, чтобы они работали правильным образом

Принципиальная схема подключения насосной станции

Определение водопотребления предприятия

В соответствии п.2.4 , приложения 3 и согласно задания, норму водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды на одного человека в смену принимаем qн.х-п

= 25 л/(см. чел) (приложение 3 ). Водопотребление в смену

Суточное водопотребление

Расход воды на душевые в смену

Количество душевых сеток

в сутки

Расход воды на производственные нужды в смену

(по заданию), в час

Суточное водопотребление на производственные нужды

Таким образом, расчетный суточный расход воды по предприятию составит

Суммарный расход воды за сутки по поселку и предприятию равен

Составляем таблицу суммарного водопотребления по часам суток (табл. 1.3).

Пояснение к табл. 1.3. В графе 1 приведены часовые промежутки от 0 до 24 ч. В графе 2 — расход воды поселком по часам суток в процентах от суточного водопотребления согласно приложению 1 при Кч= 1.45. В графе 3 — расход воды поселком на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток в м3 (например, с 10 до 11 ч. расходуется 5,8% от

В графе 4 — расход воды на хозяйственно-питьевые нужды общественного здания (в нашем примере — больница) по часам суток в процентах от суточного расхода. Распределение расходов воды по часам суток принято по приложению 1 для больницы.

В графе 5 — количество воды в м3, расходуемое больницей на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток (например, с 10 до 11ч. расходуется 6 % суточного расхода воды больней)

В графе 6 — расход на хозяйственно-питьевые нужды предприятия по часам смены в процентах от сменного расхода воды. Распределение расхода воды по часам смены принято по приложению 1 при Кч = 3.

В табл. 1.3 дано распределение расходов на хозяйственно-питьевые нужды предприятия для трехсменной работы. Для двухсменной работы в графе 6 с 0 до 1 ч записывается 12,5 % от Qсм, с 1 до 9 ч. — ноль и с 9 ч. записываются в %, как в табл. 1.3.

В графе 7 — количество воды в м3, расходуемое предприятием на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час смены (например, с 10 до 11 ч. расходуется 6,25 % сменного расхода предприятия)

В графе 8 — расход воды на работу душа, который учитывается в течение часа после работы каждой смены (например, первая смена заканчивается в 16 ч., душ работает с 16 до 17 ч.).

В графе 9 — расход воды на производственные нужды, равномерно распределен по часам смены (

, продолжительность смены 8 ч.)

В графе 10 — сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в м3, например, расходуется с 8 до 9 ч.

В графе 11, сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в процентах от суммарного суточного расхода, например, суммарный суточный расход воды 12762м3, а суммарный расход с 8 до 9 ч. — 769,62 м3/ч, что составляет

. При составлении таблицы необходимо для контроля суммировать числа стоящие в столбцах, например, сумма чисел в столбце 3 должна быть равна Q

и т.д.

Из табл. 1.3 видно, что по поселку и предприятию наибольшее водопотребление происходит с 8 до 9 ч., в это время на все нужды воды расходуется 749,62 м3/ч или

По предприятию расчетный расход

Расчетный расход общественного здания (больницы)

Собственно поселок расходует

Диаметральные размеры труб водоснабжения частного дома

Выбирая диаметр труб для монтирования водопровода в частном доме, рекомендуется учитывать следующие характеристики:

силу водяного напора. Когда он слаб, диаметр труб должен превышать стандартный. Слабость напора+узенькие трубы= слабая струя из кранов;
общая длина водопроводной системы;
сколько в доме водоразборных точек: диаметр труб находится в прямой зависимости от их количества;
то же самое относится к поворотным точкам трубопровода — вообще любая из них немного способствует понижению давления. У вас там «Критский лабиринт»? Значит, диаметр — на любом отрезке трубопровода — водопроводной трубы для частного дома должен быть с некоторым запасом.

Следует учесть также температуру воды — трубы для ХВС и ГВС можно приобрести одинаковые по диаметру, но вот стенки «горячих» непременно должны быть толще.

Как длина водопровода влияет на диаметр труб

Общее правило: чем длинней, тем больше! Итак, как грамотно выбрать диаметр трубы для домашнего водопровода, не вдаваясь в головоломные вычисления? В большинстве случаев оправдывают себя стандартные рекомендации:

короткий трубопровод меньше 10 м — 20 мм;
меньше 30 м — минимум 25 мм;
если трубопровод длинный — больше 30 м — оптимальным решением будет 32 мм.

Какой длины нужны сами отрезки труб для монтирования? Обычно она составляет от 4 до 15 м, смотря какая у вас схема прокладки.

Почему диаметр труб определяет пропускную способность водопровода

Здесь все просто: чем более узка труба, тем меньше жидкости в ней прогоняется за некий временной промежуток. Примеры:

25-миллиметровые прогоняют через себя до 30 л/мин;
32-миллиметровые — до 50 л/мин.

Учтите также пропускную способность кранов: стандартный в ванной комнате или кухонный способен прогнать не более 5 л/мин. Следовательно, величина диаметра прямо зависит от расхода воды.

Скорость потока

Предположим, что наша задача – гидравлический расчет тупиковой водопроводной сети с известным пиковым расходом через нее. Нам нужно определить диаметр, который обеспечит приемлемую скорость движения потока через трубопровод (напомним, 0,7-1,5 м/с).

Большая скорость потока вызывает появление гидравлических шумов.

Формулы

Расход воды, скорость ее потока и размер трубопровода увязываются друг с другом следующей последовательностью формул:

S = π r ^2, где:

S – площадь сечения трубы в квадратных метрах;
π – число “пи”, принимаемой равным 3,1415;
r – радиус внутреннего сечения в метрах.

Условный проход примерно соответствует внутреннему диаметру стальной трубы.

Q = VS, где:

Q – расход воды (м3);
V – скорость водяного потока (м/с) ;
S – площадь сечения в квадратных метрах.

Пример

Давайте выполним гидравлический расчет пожарного водопровода для одной струи с расходом 2,5 л/с.

Как мы уже выяснили, в этом случае скорость водяного потока ограничена м/с.

Пересчитываем расход в единицы СИ: 2,5 л/с = 0,0025 м3/с.
Вычисляем по второй формуле минимальную площадь сечения. При скорости в 3 м/с она равна 0,0025/3=0,00083 м3.
Рассчитываем радиус внутреннего сечения трубы: r^2 = 0,00083/3,1415 = 0,000264; r = 0,016 м.
Внутренний диаметр трубопровода, таким образом, должен быть равен как минимум 0,016 х 2 = 0,032 м, или 32 миллиметра. Это соответствует параметрам стальной трубы ДУ32.

Пропускная способность первой и третьей труб различается вчетверо.

Расход воды

Нормативы расхода воды отдельными сантехническими приборами можно обнаружить в одном из приложений к СНиП 2.04.01-85, регламентирующему сооружение внутренних водопроводов и канализационных сетей. Приведем часть соответствующей таблицы.

Прибор	Расход ХВС, л/с	Общий расход (ХВС и ГВС), л/с
Умывальник (водоразборный кран)	0,10	0,10
Умывальник (смеситель)	0,08	0,12
Мойка (смеситель)	0,08	0,12
Ванна (смеситель)	0,17	0,25
Душевая кабинка (смеситель)	0,08	0,12
Унитаз со сливным бачком	0,10	0,10
Унитаз с краном прямой подачи воды	1,4	1,4
Кран для полива	0,3	0,3

В случае предполагаемого одновременного использования нескольких сантехнических приборов расход суммируется. Так, если одновременно с использованием туалета на первом этаже предполагается работа душевой кабинки на втором – будет вполне логичным сложить расход воды через оба сантехнических прибора: 0,10+0,12=0,22 л/с.

При последовательном подключении приборов расход воды суммируется.

Особый случай

Для пожарных водопроводов действует норма расхода в 2,5 л/сна одну струю. При этом расчетное количество струй на один пожарный гидрант при пожаротушении вполне предсказуемо определяется типом здания и его площадью.

На фото – пожарный гидрант.

Параметры здания	Количество струй при тушении пожара
Жилое здание в 12 – 16 этажей	1
То же, при длине коридора более 10 метров	2
Жилое здание в 16 – 25 этажей	2
То же, при длине коридора более 10 метров	3
Здания управления (6 – 10 этажей)	1
То же, при объеме более 25 тыс. м3	2
Здания управления (10 и более этажей, объем до 25000 м3)	2
То же, объем больше 25 тыс. м3	3
Общественные здания (до 10 этажей, объем 5 – 25 тыс. м3)	1
То же, объем больше 25 тыс. м3	2
Общественные здания (более 10 этажей, объем до 25 тыс. м3)	2
То же, объем больше 25 тыс. м3	3
Администрации предприятий (объем 5 – 25 тыс. м3)	1
То же, объем более 25000 м3	2

Системы водоснабжения

Водоснабжение загородных домов бывает:

В первом варианте источником воды служит общая на весь поселок водопроводная сеть. Для подключения к ней частного дома необходимо обратиться в ресурсоснабжающую организацию и получить ТУ на подсоединение. Последующую врезку в централизованный трубопровод будут осуществлять монтажники этой компании, а разводку водопровода по жилому строению можно выполнить уже самостоятельно.

Варианты водоснабжения дома

При втором варианте вода в дом поступает из колодца, скважины или реки. Если такой водозабор делается на своем придомовом участке для себя, то получать разрешения и согласовывать что-либо с госорганами не потребуются. Однако все вопросы качества и соответствия поступающей в коттедж живительной влаги здесь ложатся на плечи собственника жилища.

Варианты гидравлического расчета водопроводных сетей

В зависимости от целей различают два вида гидравлического расчета водопроводных сетей — проектный и поверочный (наладочный).

Проектный

Данный вид гидравлического расчета производится при проектировании системы водоснабжения здания. С его помощью определяют вид трубопроводов для различных участков сети, скорость потока в них.

Кроме вычислений данный вид расчета включает в себя схематическое расположение элементов внутреннего водопровода — узла ввода, подвальных коммуникаций, стояков, узлов водоразбора.

Поверочный

Основными целями данного вида гидравлического расчета является определение распределения потоков в системе водоснабжения, вычисление напора источников при заранее вычисленных внутренних диаметрах труб и отборах воды в узловых точках.

Результатами поверочного расчета являются:

водопотребление и потери напора на всех участках системы водоснабжения;
объем подачи воды от источника (магистрального водопровода, водонапорной башни или контррезервуара);
пьезометрические напоры в различных точках водоразбора.

Все полученные в результате данного расчета значения используют для проектирования расположения точек водоразбора – сантехнических приборов – внутри проектируемого здания.

Нюансы организации ГВС частного дома

Проживание в загородном коттедже будет комфортным, только если организована система горячего водоснабжения. Для этого устанавливают электробойлеры, газовые колонки. Также вода может нагреваться в котле, работающем на газу, на твердом либо жидком топливе.

У всех этих способов нагрева воды есть как преимущества, так и недостатки. Сегодня многие домовладельцы выбирают твердотопливные котлы, работающие на пеллетах, шелухе, опилках и других отходах, остающихся при обработке древесины и при производстве бумаги.

Новое Место. Отзыв Егора Кончаловского о монтаже септика:

Главный плюс такого вариант — возможность совместить отопление коттеджа и нагрев воды, для этого применяются двухконтурные котлы. У них повышенный коэффициент полезного действия, их легко обслуживать, они экономичные, используемое топливо бюджетное, срок службы оборудования большой. Чтобы организовать горячее водоснабжение, используют буферные емкости — теплоаккумуляторы.

Правила и нормы монтажа

Для монтажа ВПВ создается исполнительная документация (проекты, отчеты) с данными о противопожарной сети, ее схемой. Работы производят с учетом:

диаметр труб – DN50, при расходе до 4 л/сек. и DN65 – больше 4л/сек.;
ВПВ соединяется с другими водопроводами через перемычки;
запорную арматуру ставят на верхнем и нижнем этаже пожарного столба, предусматривают промежуточные задвижки;
запорные узлы размещают в отапливаемых местах;
для зданий выше 50 м и массового скопления народа, а также, если есть системы противопожарной защиты, предусматривают одновременно дистанционный, ручной и автоматический пуск;
ПК монтируют у входов, на лестничных площадках, вестибюлях, не создавая препятствий эвакуации:
спаренные краны устанавливают друг над другом, нижний располагается не меньше чем на высоте 1 м от пола;
если ВПВ объединен с хозяйственной или питьевой магистралью на вводе устанавливают водомерный узел с электрозадвижкой;
минимальное количество стволов:

Расчет системы ВПВ: пример

Определяют количество ПК, стояков по расчетным таблицам сборника правил 10.13130.2009 (основной нормативный документ регламентирует проектирование сети). Каждая точка охраняемой зоны должна орошаться от минимум 2 кранов, разнесенных друг от друга.

Длина компактной струи:

от 6 м – здания высотой до 50 м;
8 м – для сооружений от 50 м;
16 м – для хозяйственных и производственных строений от 50 м.

Расход воды:

помещения от 50 м и до 50 тыс. куб. м – 4 струи по 5 л/сек.;
при больших параметрах – 8 струй по 5 л/сек.;
до 5 тыс. м. куб. – 2,5 л/сек;
при малом сечении труб и рукава (38 мм) норма расхода – от 1,5 л/сек.

Отдельно делают гидравлический расчет. Расчеты проводят по самому отдаленному стояку сети. Формула: Н = Нвг (высота подачи) + Нп (расчетные потери в стояке) + Нпп (потери в режиме тушения) + Нпк (требуемая водоотдача).

Исчисления, как и проектировка системы, проводятся специалистами. Пример расчета (ссылки на свод правил 10.13130.2009):

строения от 50 м и до 50 тыс. куб. м.: от 4 струй по 5 л/с каждая (п. 4.1.2);
далее, необходимо рассчитать давление:

Насосы

Основной элемент системы водозабора – это насос. Существует два типа насосов: поверхностные и погруженные. Поверхностные насосы устанавливают соответственно на поверхности. Для соединения насоса с источником вводы прокладывают трубопровод. При выборе такого насоса следует учитывать, что при работе он издает сильный шум, вследствие чего его рекомендуют располагать на некотором расстоянии от жилых помещений.

Для скважин используют погруженные насосы, которые устанавливают на дно скважины. Высота подъема воды, на которую рассчитаны такие насосы, достигает 200 метров. Единственный минус использования таких насосов в том, что ремонтные работы с ними весьма затруднительны. Поэтому лучше не экономить и выбирать качественное изделие.

Рисунок 3: Виды насосов

Рисунок 4: Виды электрических насосов