Определение величины отбора воды потребителями жилого дома

автор Илья Аверкеев 10.11.2011

Определение расчётных параметров трубопроводов при проектировании внутренних систем водоснабжения и канализации зданий является весьма неоднозначной и непростой задачей, как может показаться на первый взгляд.

Определившись с потребителями воды в здании, будущие хозяева дома зачастую задаются вопросами: ”А сколько воды я буду потреблять? Как определить необходимый диаметр трубопроводов?”.

В рамках данной статьи хотелось бы понятным незамысловатым языком изложить и пояснить ту теорию определения расчётного водопотребления и водоотведения здания, а так же определения параметров требуемых для этого трубопроводов, которая заложена в текущей применяемой нормативной документации и в методических расчётных материалах, посвященных рассмотрению внутренних систем водоснабжения и канализации сооружений.

Первая часть данной статьи будет посвящена исследованию внутренних систем холодного и горячего водоснабжения дома. В дальнейшем мы уделим не меньшее внимание внутренней системе канализации дома, а так же рассмотрим базовые принципы расчёта трубопроводов рециркуляции ГВС.

Системы холодного и горячего водоснабжения дома

Первым делом необходимо определиться с нормой расхода воды потребителями. В первую очередь зависеть данный параметр будет от назначения здания и степени его санитарно-технической благоустроенности (наличие душа, ванн и т.д.).

В нашей ситуации рассмотрим жилой дом с повышенными требованиями к санитарно-технической благоустроенности здания (наличие умывальников, душа, ванны, стиральной и посудомоечной машины). Приложение 3 СНиПа 2.04.01-85* предлагает нам в качестве начального расчётного параметра принять расход общей воды (ГВС+ХВС) 400 л/чел*сут.


Сделаем небольшое отступление – вообще расчёт системы внутреннего водоснабжения и канализации ведется с учетом максимально возможных требований к данным системам. Таким образом в качестве начальных расходных параметров принимаются расходы воды в сутки (а далее и в час) максимального водопотребления.

Возвращаясь к величине нормы водопотребления, стоит отметить, что в целом по Москве на текущий момент данная норма снизилась примерно до 300 л/чел*сут. Способствует этому ряд причин, в числе которых и применение новой высокотехнологичной водоразборной арматуры и установка поквартирных водосчётчиков. В качестве примера можно привести тот факт, что обычный аэратор, смонтированный на изливе смесителя, способен сэкономить до 10% потребного расхода воды.

Всё же, в домах с высокой санитарно-технической обеспеченностью (множество водопотребителей различного назначения) будем придерживаться СНиПовских нормативов потребления воды и представим их ниже по порядку (согласно Приложению 3 СНиПа 2.04.01-85*):

- Норма расхода холодной воды в сутки наибольшего водопотребления: 270 л/чел*сут;

- Норма расхода горячей воды в сутки наибольшего водопотребления: 130 л/чел*сут;

- Норма расхода общей воды в час максимального водопотребления: 20 м3/час;

- Норма расхода холодной воды в час максимального водопотребления: 9,1 м3/час;

- Норма расхода горячей воды в час максимального водопотребления: 10,9 м3/час;

- Норма расхода общей воды водоразборным прибором 0,3 л/с (300 л/ч);

- Норма расхода холодной воды водоразборным прибором 0,2 л/с (200 л/ч);

- Норма расхода горячей воды водоразборным прибором 0,2 л/с (200 л/ч).

Затем, нам необходимо определить количество и состав (сколько горячих и холодных точек) санитарно-технических приборов, а так же количество пользователей (людей, проживающих в доме постоянно).

Представим, что в нашем доме два санузла и кухня, тогда в  состав нашего санитарно-технического оборудования будут входить: два умывальника, душ, ванна, два унитаза, мойка, стиральная машина, посудомоечная машина.

Таким образом, получим число приборов:

N общ. = 9 шт.

Nхвс = 9 шт.

Nгвс = 5 шт.

Число пользователей условно примем U = 5 чел.

Методика нахождения расчётных расходов предоставляет нам возможность нахождения различных потребных величин воды:

- Суточный расход в сутки максимального водопотребления;

- Максимальный часовой расход в сутки максимального водопотребления;

- Максимальный секундный расход.

Общий принцип определения диаметров внутренней водопроводной сети базируется на определении наиболее неблагоприятного направления распределения воды (самый дальний и самый высокий стояк, при желании можно рассмотреть все направления) и подбор диаметров трубопровода в соответствии с максимальным секундным расходом приборов, подключенных к  данной ветке трубопровода.

Неравномерность водопотребления во внутренних системах такова, что метод определения расчетных максимальных секундных расходов сводиться к вероятности использования прибора, группы приборов. Та же методика распространяется и на максимальный часовой расход. Суточный же расход в сутки максимального водопотребления рассчитывается без учета вероятности использования санитарно-технических приборов.

Приведем расчётные формулы для каждого типа расходов (согласно СНиП 2.04.01-85*)  и подробно рассмотрим определение максимальных секундных расходов (которые будут определяющими при подборе диаметров труб) для различных веток нашей системы водопровода дома.

Суточный расход в сутки максимального водопотребления:

qсут =q0сут · U

Где q0сут – норма водопотребления общей (а так же холодной и горячей в отдельности) воды на человека в сутки.

Максимальный часовой расход в сутки максимального водопотребления:

P с - секундная вероятность использования водоразборного прибора.

Где:

q о.ч. – норма расхода воды в час максимального водопотребления;

U – число пользователей в доме;

N – число водоразборных точек;

q о.с. пр. – секундная норма расхода воды прибором (л/с).

P ч - часовая вероятность использования водоразборного прибора.

Где:

q о.пр. ч. – часовая норма расхода воды прибором (л/час).

a = ¦ ( P ч· N ) – параметр, зависящий от вероятности использования приборов (часовой или секундной, в зависимости от расчётного случая). Подбирается по Приложению 4 СНиПа 2.04.01-85*.

qmax .час =0,005· a · q 0.пр.ч.

Максимальный секундный расход:

Произведем расчёт максимального секундного расхода для всего дома с учётом наших исходных условий:

P с = 0,0103

Pc · N = 0,0103*9=0,0926

Для ГВС:

P с = 0,0151

Pc · N = 0,0151*5=0,0755

Тогда:  a = ¦ ( P с· N )=0,311

Тогда: qmax.сек. = 5·0,311·0,2=0,311 л/с

Таким образом, мы получили максимальные секундные вводные расходы в дом.

Подбор трубопроводов, смонтированных непосредственно перед разветвлениями на стояки и приборы необходимо подбирать именно по данному расходу.

Вообще большинство оборудования (и естественно трубопроводы) в рамках внутренних систем водоснабжения дома подбираются именно по максимальному секундному расходу как расходу, наиболее обеспечивающему бесперебойный, комфортный, требуемый отбор воды на нужды жизнедеятельности. В определенных моментах можно применять максимальный часовой или суточный расход, но данные расходы специфичны и применяются, как правило, в отношении подбора какого-то конкретного типа оборудования (обычно присутствующего в единственном числе в системе – скажем резервуар чистой воды с запасом воды на микрорайон и т.п.).

В качестве примера, согласно описанным ранее приборам, представим простейшую схему системы водоснабжения небольшого дома и произведем её гидравлический расчёт (поиск секундных расходов на участке и определение требуемых диаметров труб):

На схеме указаны длины участков трубопроводов, а так же проставлена нумерация узлов (ответвлений на сан.-тех. приборы) водопроводной сети. В качестве наиболее неблагоприятного направления движения воды, по которому будет производиться расчёт, для ХВС – выбрано направление до стиральной машины, расположенной на 2 этаже; для ГВС – направление до умывальника на 2 этаже.

Небольшое отступление: определение расчётных направлений в данном случае достаточно очевидно, исходя из конфигурации сети. Если возникают спорные моменты относительно выбора расчётного направления (что бывает достаточно редко), необходимо рассмотреть все предполагаемые неблагоприятные направления движения воды к водоразборной арматуре.

В нашем примере рассмотрим стальные водогазопроводные трубы ГОСТ 3262-75

Допустимая скорость движения в системе водоснабжения 0,5 - 1,5 м/с. Для труб малого диаметра допускается увеличение скорости до 2 м/с. Нижняя граница скорости объясняется застаиванием воды при малых скоростях, и, как следствие, биологическое зарастание трубопроводов. Верхняя граница обусловлена факторами шумовых эффектов, а так же существенного увеличения потерь по длине трубопроводов при скоростях потока свыше 1,5 – 2 м/с.

Итак, приступим к гидравлическому расчёту и для удобства составим две расчётные таблицы (для холодной и горячей воды) в которые для наглядности и сведем все результаты:

Для холодной воды:

Для горячей воды:

По материалам сайта: http://megapipe.ru