Противопожарное водоснабжение

q¢5 = q5 + Qпож.рас. – qдуш .

В нашем случае расход воды на душ отсутствует. 

Поэтому при гидравлическом расчете сети при пожаре:

=Q'пос.пр

                             Q''пос.пр = Q'пос.пр + Qпож.рас;                                             (37)

                      Q''пос.пр = 191,29 + 116,25 = 307,54 л/с.

Так как Q''пос.пр ≠ Q'пос.пр, то узловые расходы при пожаре будут другие,

чем в час максимального водопотребления без пожара. Определим узловые расходы так, как это делалось без пожара. При этом следует учитывать, что сосредоточенными расходами будут:

Q'пр = 24,566 л/с,         Q'об.зд = 1,736 л/с,          Qпож.рас = 116,25 л/с.

Равномерно распределенный расход будет равен:

Qпос.рас = Q''пос.пр – (Q'пр + Q'об.зд + Qпож.рас);    (38) 

Qпос.рас = 307,54- (24,566 + 1,736 + 116,25) = 164,988 л/с.

7) Произведем повторный расчет, расходов воды без расхода на душ.

 qуд = 164,988 / 10000 = 0,0164988 л/(см);

8)  к узловым расходам добавляются соответствующие пожарные расходы:                      

               Q3 = q3+ ,                                      (39)

Q3 = 22,3595 + 26,25 = 48,6095 л/с;

Q5 = q5+ ,                                       (40)

Q5 = 49,3142 + 90=139,3142 л/с;

Qпос.пр = + Qпож.рас,                                       (41)

Qпос.пр = 191,29 + 116,25 = 307,54 л/с.

Рисунок 2.5 – Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при пожаре

 

9) выполним  предварительное  распределение  расходов   воды  по  участкам  сети. Сделаем  это для  водопроводной   сети   при   максимальном   хозяйственно – производственном   водопотреблении (с пожаром).  Выберем   диктующую  точку,  т.е.  конечную  точку  подачи  воды.  В  данном примере   за диктующую точку  примем точку  5.  Предварительно наметим  направления  движения воды  от точки 1 к точке 5 (направления  показаны   на  рисунке 2.5).  Потоки  воды  могут  подойти  к  точке  5   по  трем  направлениям: первое  –1–2–3–4–5 ,  второе  –1–7–4–5, третье –1–7–6–5.  Для  узла 1 должно  выполняться  соотношение  q1+q1-2+q1-7 = Qпос.пр. Величины  q1 = 16,4988л/с и Qпoc.пp. =307,54 л/с  известны , a  q1-2 и  q1-7 – неизвестны. Задаемся   произвольно  одной   из   этих   величин.  Возьмем,  например, q1-2 = 145,5206 л/с. Тогда q1-7 = Qпoc.пp. – (q1 + q1-2)  = 307,54 – (16,4988 + 145,5206) = 145,5206 л/с.

Для точки  7  должно соблюдаться следующее   соотношение : значения  q1-7 = 145,5206 л/с и q7 =28,8729 л/с известны, a q7-4 и  q7-6 – неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин и принимаем, например,

q7-4 =58,32385 л/с.  Тогда  q7-6 = q1-7 – (q7 + q7-4) = 145,5206 – (28,8729+ 58,32385) = 58,32385 л/с. Расходы  воды  по  другим  участкам   сети   можно   определить   из   следующих  соотношений:

q2-3 = q1-2 –q2 = 145,5206 – 20,6235= 124,8971 л/с;

q3-4 = q2-3 – q3 = 124,8971 – 48,609576,2876 л/с;

q4-5 = q7-4 + q3-4 - q4 = 58,32385 + 76,2876 – 37,1223= 97,48915 л/с;

q6-5 = q7-6 – q6 = 58,32385 – 16,4988 = 41,82505 л/с.

Проверка: q5 = q4-5 + q6-5 = 97,48915 + 41,82505 = 139,3142 л/с. 

10) Определим диаметры труб участков сети. Для Чугуна с полимерным покрытием, нанесенным методом центрифугирования Э = 1. По экономическому фактору и предварительно распределенным расходам воды на участках сети при пожаре по приложение II определяются внутренние диаметры труб участков водопроводной сети:

d1-2 = 0,4014 м; d2-3 = 0,4506 м; d3-4 = 0,3044 м;   d4-5 = 0,4014 м;

d5-6 = 0,3044 м;  d6-7 = 0,253 м;  d7-1 = 0,4506м;   d7-4 = 0,3524 м.

Соответствующие расчетные внешние диаметры определяются по ГОСТ539–80 и равны:

d1-2 = 0,450 м; d2-3 = 0,500 м;            d3-4 = 0,315 м;          d4-5 = 0,450 м;

d5-6 = 0,315 м;  d6-7 = 0,280 м;        d7-1 = 0,500 м;           d7-4 = 0,400 м.

При этом в соответствии с п.2.30 СНиП 2.04.02–84* максимальный свободный напор в сети объединенного водопровода не должен превышать 60 м.

Увязку удобно выполнять в виде таблицы (таблица 2.5).

При увязке потери напора в чугунных трубах определяем по формуле:

                                      (42)

где = 0,04 для чугуна, .

Данные для расчета взяты из таблицы 2.5 и приложения 10 СНиП 2.04.02–84*.

 

Таблица 2.5 – Увязка водопроводной сети при максимальном хозяйственно - производственном водопотреблении

Номер кольца	Участок сети	Расход воды q, л/с	Расчетный внутренний диаметр d, м	Длина l, м	Скорость V, м/с	H	Гидравлический уклон
	1-2	145,5206	0,4014	1000	1,1505	6,73	2,19
	2-3	124,8971	0,4500	1500	0,784	4,176	3,285
I	3-4	76,2876	0,3044	1000	1,049	7,378	2,19
	4-7	58,32385	0,3524	2000	0,598	4,142	4,38
	7-1	145,5206	0,4506	1000	0,913	3,775	2,18
	4-5	97,48915	0,4014	1500	0,708	3,823	3,285
II	5-6	41,82505	0,3044	1500	0,575	3,325	3,285
	7-6	58,32385	0,253	500	1,161	5,436	1,095
	7-4	58,32385	0,3524	2000	0,598	4,142	4,38

 

3 Определение режима работы насосной станции НС–II

 

Выбор режима работы насосной станции второго подъема (НС–II) определяется графиком водопотребления (рисунок 3.1). В те часы, когда подача НС–II больше водопотребления поселка, избыток воды поступает в бак водонапорной башни, а в часы, когда подача НС–II меньше водопотребления поселка, недостаток воды восполняется за счет воды из бака водонапорной башни. Для обеспечения минимальной емкости бака график подачи воды насосами стремятся максимально приблизить к графику водопотребления. Однако частое включение и выключение насосов усложняет эксплуатацию насосной станции и отрицательно сказывается на электрической аппаратуре управления насосными агрегатами. Установка большой группы насосов с малой подачей приводит к увеличению площади HC–II и КПД насосов с меньшей подачей ниже, чем КПД насосов с большей подачей. Поэтому обычно принимают двух или трехступенчатый режим работы НС–II. При любом режиме работы НС–II подача насосов должна обеспечить полностью (100 %) потребление воды поселком.

Часы суток

1 – график водопотребления;  2, 3 – двухступенчатый режим работы НС–II с подачей каждым насосом соответственно 2,5% и 3% в час от суточного водопотребления

Рисунок 3.1 – Режим работы НС–II и график водопотребления

1 вариант. Примем двухступенчатый режим  работы НС–II с подачей каждым насосом 2,5 % в час от суточного водопотребления. Тогда один насос за сутки подаст 2,5 24 = 60% суточного расхода воды. Второй насос должен подать 40% суточного расхода воды и надо его включать на 40/2,5 = 16 ч. В соответствии с графиком водопотребления (рисунок 3.1) предлагается второй насос включать в 6 ч. и выключать в 22 ч. Этот режим работы НС–II нанесен на рисунке 3.1 пунктирной линией.

2 вариант. Примем двухступенчатый режим  работы НС–II с подачей каждым насосом 3 % в час от суточного водопотребления. Тогда один насос за сутки подаст 3 24 = 72 % суточного расхода воды. Второй насос должен подать 28 % суточного расхода воды и надо его включать на 28/3 = 9,33 ч. Второй насос предлагается включать с 8 ч. до 17 часов 20 минут. В соответствии с графиком водопотребления (рисунок 3.1) Этот режим работы НС–II нанесен на рисунке 3.1 штрихпунктирной линией.

Для определения регулирующей емкости бака водонапорной башни составим таблицу 3.1. В столбце 1 проставлены часовые промежутки, а в столбце 2 часовое водопотребление в % от суточного водопотребления в соответствии со столбцом 11 таблице 1.1. В столбце 3 и 7 подача насосов в соответствии с предложенным режимом работы НС–II (рисунок 3.1).

Если подача насосов, выше чем водопотребление поселка, то разность этих величин записывается в столбец 4 и 8 (поступление в бак), а если ниже - в столбец 5 и 9 (расход из бака). Остаток воды в баке (столбец 6 и 10) к концу некоторого часового промежутка определяется как алгебраическая сумма данных столбцов 4 и 5 (положительных при поступлении воды в бак и отрицательных при расходе из него).

Например, к концу первого часа в баке -0,621064 % от суточного расхода воды, а к четвертому часу -0,990249 % от суточного расхода воды. В четыре часа водопотребление в поселке стало выше подачи насосов и к седьмому часу в баке осталось -3,206079+0,648429= -2,55765 % суточного расхода воды.

Регулирующая емкость бака будет равна сумме абсолютных значений наибольшей положительной и наименьшей отрицательной величины столбца 6 и 10.

1 вариант: 1,686584+6,98574– 3,49287=5,179454 % от суточного расхода воды.

2 вариант: 6,639333+6,78964–3,39482=10,034153 % от суточного расхода воды.

Выбираем режим работы НС–II по первому варианту.

 

 

Время суток	Часовое потребление, %	I вариант				II вариант
		Подача насосов, %	Поступление в бак, %	Расход из бака, %	Остаток в баке, %	Подача насосов, %	Поступление в бак, %	Расход из бака, %	Остаток в баке, %
0-1	3,121064	2,5		0,621064	-0,621064	3		0,121064	-0,121064
1-2	2,852456	2,5		0,352456	-0,97352	3	0,147544		0,02648
2-3	2,487806	2,5	0,012194		-0,961326	3	0,512194		0,538674
3-4	2,528323	2,5		0,028923	-0,990249	3	0,471677		1,010351
4-5	3,313087	2,5		0,813087	-1,803336	3		0,313087	0,697264
5-6	3,902743	2,5		1,402743	-3,206079	3		0,902743	-0,205479
6-7	4,351571	5	0,648429		-2,55765	3		1,351571	-1,55705
7-8	4,83777	5	0,16223		-2,39542	3		1,83777	-3,39482
8-9	5,475357	5		0,475357	-2,869557	6	0,524643		-2,870177
9-10	5,490365	5		0,490365	-3,359922	6	0,509635		-2,360542
10-11	5,085199	5		0,085199	-3,445121	6	0,914801		-1,445741
11-12	5,004166	5		0,004166	-3,449287	6	0,995834		-0,449907
12-13	4,492398	5	0,507602		-2,941685	6	1,507602		1,057695
13-14	4,352755	5	0,647245		-2,29444	6	1,647245		2,70494
14-15	4,47745	5	0,52255		-1,77189	6	1,52255		4,22749
15-16	4,47745	5	0,52255		-1,24934	6	1,52255		5,75004
16-17	5,110707	5		0,110707	-1,360047	6	0,889293		6,639333
17-18	4,47745	5	0,52255		-0,837497	4		0,47745	6,161883
18-19	4,558483	5	0,441517		-0,39598	3		1,558483	4,6034
19-20	4,396416	5	0, 603584		0,207604	3		1,396416	3,206984
20-21	4,330332	5	0,669668		0,877272	3		1,330332	1,876652
21-22	4,190688	5	0,809312		1,686584	3		1,190688	0,685964
22-23	3,74815	2,5		1,24815	0,438434	3		0,74815	-0,062186
23-24	2,937818	2,5		0,437818	0,000616	3	0,062182		-0,000004
Всего	100

 Таблица 3.1 – Водопотребление и режим работы насосов

 

4 Гидравлический расчет водоводов.

 

Цель гидравлического расчета водоводов – определить потери напора

при пропуске расчетных расходов воды. Водоводы, как и водопроводная сеть, рассчитываются на два режима работы: на пропуск хозяйственно – питьевых, производственных расходов воды в соответствии с режимом работы НС – II и на пропуск максимальных хозяйственно-питьевых, производственных расходов и расходов на пожаротушение с учетом требований п.2.21 СНиП 2.04.02–84*.

Методика определения диаметра труб водоводов такая же, как и диаметров труб водопроводной сети, изложенная в разделе 2. В рассматриваемом примере задано, что водоводы проложены из чугуна с полимерным покрытием, нанесенным методом центрифугирования и длина водоводов от НС – II до водонапорной башни lвод =700 м.

Учитывая, что в примере принят неравномерный режим работы НС – II с максимальной подачей насосов Р = 2,5 + 2,5 = 5 % в час от суточного водопотребления, расход воды, который пойдет по водоводам, будет равен:

                                        (43)

 

Так как водоводы следует прокладывать не менее чем в две линии, то расход воды по одному водоводу равен:

                                             (44)

 

При значении Э = 1 из приложения II методических указаний определяем диаметр водоводов:

dр = 0,4014 м; dвод = 0,450 м.

Скорость воды в водоводе определяется из выражения:

V = Q/w,                                      (45)

где w = p d2р /4 – площадь живого сечения водовода.

V = Q/w = Q/p d2р/4,

V = 0,087105/(0,785 0,40142)= 0,6886 м/с.

Потери напора определяются по формуле:

                                                   (46)

Для чугунных труб (приложение 10 СНиП 2.04.02–84*):

= 0,04.

Потери напора в водоводах составят:

 

Общий расход воды в условиях пожаротушения равен =307,54л/с.

Расход воды в одной линии водоводов в условиях пожаротушения:

                                        (47)

Qвод.пож =  307,5 /2 = 153,77 л/с.

При этом скорость движения воды в трубопроводе:

V = Qвод.пож /p d2р/4,                                     (48)

V = 0,15377/ 0,785 0,40142 = 1,216 м/с.

И потери напора в водоводах при пожаре: