Противопожарное водоснабжение

5 Расчет водонапорной башни

 

Водонапорная башня предназначена для регулирования неравномерности водопотребления, хранения неприкосновенного противопожарного запаса воды и создания требуемого напора в водопроводной сети.

 

5.1 Определение высоты водонапорной башни

         Высота водонапорной башни определяется по формуле:

Hвб = 1,1 ∙ hс + Hсв + zдт – zвб , (49)

где 1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях (п.4, приложения 10 СНиП 2.04.02–84*; hс – потери напора водопроводной сети при работе ее в обычное время; zд.т., zвб – геодезические отметки соответственно в диктующей точке и в месте установки башни. Минимальный напор Hсв в диктующей точке сети при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении на вводе в здание, согласно п. 2.26 СНиП 2.04.02–84* должен быть равен:

Hсв = 10 + 4 ∙ (n –1) , (50)

где n – число этажей.

В рассматриваемом примере:

Hсв = 10 + 4 ∙ (5 – 1) = 26 м и zд.т. – zвб = 92 - 100 = – 8 м, 

hс = (h1 + h2 + h3) / 3,

где                                  h1 = h1-2 + h2-3 + h3-4 + h4-5;

h1 = 6,73+ 4,176+ 7,378+ 3,823=22,107;

 h2 = h1-7 + h7-4 + h4-5;

                             h2 = 3,775 + 4,142 + 3,823=11,74;

 h3 = h1-7 + h7-6 + h6-5;

                             h3 = 3,775+ 5,436+ 3,325=12,536;

    hс = (22,107 + 11,74 + 12,536) / 3=15,461;

                             Hвб = 1,1 ∙ 15,461 + 26 – 8 = 35,007 м

 

5.2.Определение  емкости бака водонапорной башни

 

Емкость бака водонапорной башни должна быть равна (п.9.1 СНиП 2.04.02–84*):

Wб = Wрег + Wнз , (51)

где Wрег - регулирующая емкость бака; Wнз - объем неприкосновенного запаса воды, величина которого определяется в соответствии с п.9.5 СНиП 2.04.02–84* из выражения:

                              (52)

где – запас воды, необходимый на 10 минутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожара;

где – запас воды на 10 минуту, определяемый по максимальному расходу воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды.

Регулирующий объем воды  в емкостях (резервуарах, баках водонапорных башен) должен определяется на основании графиков поступления и отбора воды, а при их отсутствии – по формуле, приведенной в п.9.2 СНиП 2.04.02–84*. В нашем примере определен график водопотребления и предложен режим работы HC–II, для которого регулирующий объем бака водонапорной башни составил К = 5,179454 % от суточного расхода воды в поселке (раздел 3).

                                     (53)

где = 12543 м3/сутки (таблица 1.1).

Wрег = (5,179454 12543) / 100 = 649,66 м3.

Так как наибольший расчетный расход воды требуется на тушении одного пожара на предприятии и половины расхода в поселке, то

                                    (54)

 

 

Согласно таблицы 1.1:

                                    (55)

 

Таким образом:

Wн.з = ;

69,75 + 184,524 = 254,27 м3.

 

;

Wб = 649,66 + 121,01= 904,4 м3.

По приложению III принимаем 2 типовые водонапорные башни высотой 37,5 м, с баком емкостью Wб = 500 м3.

Зная емкость бака, определим его диаметр и высоту:

Дб = 1,24 ∙ 3Ö Wб                   (56)

                                           Дб = 1,24 = 9,8 м.

Нб = Дб /1,5   (57)

Нб = 11,5/1,5 = 6,5 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Расчет резервуаров чистой воды

 

Резервуары чистой воды предназначены для регулирования неравномерности работы насосных станций I и II подъемов и хранения неприкосновенного запаса воды на весь период пожаротушения:

Wр.ч.в. = Wрег + Wнз (58)

Регулирующая емкость резервуаров чистой воды может быть определена на основе анализа работы насосных станций I и II подъемов.

Режим работы НС–I обычно принимается равномерным, так как такой режим наиболее благоприятен для оборудования НС–I и сооружений для обработки воды. При этом НС–I, так же как и НС–II, должна подать все 100 % суточного расхода воды в поселке. Следовательно, часовая подача воды НС–I составит 100/24 = 4,167 % от суточного расхода воды в поселке. Режим работы НС–II приведен в разделе 3.

Для определения Wрег  воспользуемся графоаналитическим способом. Для этого совместим графики работы НС–I и НС–II (рисунок 6.1). Регулирующий объем в процентах от суточного расхода воды равен площади “а” или равновеликой ей сумме площади “б”.

 

Wрег = ( 5 – 4,167) 16 = 13,3 % или

Wрег = ( 4,167 – 2,5 ) ∙ 5 + (4,167 – 2,5 ) ∙ 3 = 13,3 % .

 

Суточный расход воды составляет 12543 м3 и регулирующий объем резервуара чистой воды будет равен:

                                   Wрег=(*13,3 )/100                                     (59)

Wрег = (12543 ∙ 13,3 )/100 = 1668,22 м3

Рисунок 6.1– Режим работы НС–II и НС–I:

а – поступление воды в резервуар; б – убыль воды из резервуара

 

Неприкосновенный запас воды Wн.з. в соответствии с п.9.4 СНиП 2.04.02–84* определяется из условия обеспечения пожаротушения из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов (пп.2.12 –2.17, 2.20,2.22–2.24 СНиП 2.04.02–84* и пп. 6.1–6.4 СНиП 2.04.01–85*), а также обеспечение максимальных хозяйственно–питьевых и производственных нужд на весь период пожаротушения с учетом требований п 2.21 СНиП 2.04.02–84*.

Таким образом:

Wн.з. = Wн.з.пож + Wн.з.х-п. (60)

При определении объема неприкосновенного запаса воды в резервуарах допускается учитывать пополнение их водой во время тушения пожара, если подача воды в резервуар осуществляются системами водоснабжения I и II категории по степени обеспеченности подачи воды, т.е.

Wн.з. = (Wн.з.пож + Wн.з.х-п) – Wн.с-1. (61)

В нашем примере:

                            (62)

Wн.з.пож = 116,25 3 3600 /1000 = 1255,5 м3 ,

где tт = 3 ч – расчетная продолжительность тушения пожара (п 2.24 СНиП 2.04.02–84*).

При определении Qпос.пр не учитываются расходы воды на поливку территории, прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования на промышленном предприятии, а также расходы воды на поливку растений в теплицах, т. е. если эти расходы воды попали в час максимального водопотребления, то их следует вычесть из общего расхода воды (п. 2.21 СНиП 2.04.02–84*).

В данном примере Qпос.пр = 307,54*3,6=1107,144 м3, следовательно:

                                 (63)

Wн.з.х-п  = 1107,144 ∙ 3 = 3321,432 м3.

Во время тушения пожара насосы НС–I подают в час 4,167 % суточного расхода воды, а за время   будет равен:

                                  (64)                                               

 

Таким образом, объем неприкосновенного запаса воды будет равен:

                     (65)

Wн.з. = (1255,5+ 3321,432) – = 3008,93 м3.

Полный объем резервуаров чистой воды:

                                (66)

Wр.ч.в.=  1668,22 + 3008,93= 4677,152 м3.

 Согласно  п.9.21 СНиП 2.04.02–84* общее количество резервуаров должно быть не менее двух, причем уровни НЗ должны быть на одинаковых отметках, при включении одного резервуара в остальных должно храниться не менее 50 % НЗ, а оборудование резервуаров должно обеспечивать возможность независимого включения и опорожнения каждого резервуара.

Принимаем  два резервуара объемом 2400 м3 каждый (приложение IV).

Номер–901-4-60.83, длина–30, ширина–18, глубина–4,64.

Рисунок 6.2–План камеры переключения резервуара чистой воды для HC–II низкого давления

Рисунок 6.3– План камеры переключения РЧВ для НС–II высокого давления

 

 

 

 

7 Подбор насосов для насосной станции второго подъема

 

Из расчета следует, что НС–II работает в неравномерном режиме  с установкой в ней двух основных хозяйственных насосов, подача которых будет равна:

                                   (67)

Qхоз.нас = 12543 2,5 /100 = 313,575 м3/ч = 87,104 л/с.

Необходимый напор хозяйственных насосов определяем по формуле:

Нхоз.нас = 1,1 ∙ hвод + Нвб + Нб + (zвб – zнс) ,  (68)

где hвод – потери напора в водоводах, м; Нвб – высота водонапорной башни, м; Нб – высота бака водонапорной башни, м; zвб и zнс – геодезические отметки, соответственно, места установки башни и НС–II; 1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления (п. 4. приложения 10 СНиП 2.04.02–84*).

Тогда:  Нхоз.нас = 1,1 ∙ hвод + Нвб + Нб + (zвб – zнс);

Нхоз.нас = 1,1 ∙ 1,688 + 37,5 + 6,5 + (100 – 96) = 49,8568 м.

Напор насосов при работе во время пожара определяем по формуле:

Нпож.нас = 1,1 ∙ (hвод.пож + hс.пож ) + Нсв + (zд.т – zнс), (69)

где hвод.пож и hс.пож – соответственно потери напора в водоводах и водопроводной сети при пожаротушении, м; Нсв – свободный напор у гидранта, расположенного в диктующей точке, м. Для водопроводов низкого давления Нсв =10м; zд.т – геодезическая отметка в диктующей точке, м.

Тогда:       Нпож.нас = 1,1 ∙ (hвод.пож + hс.пож )+ Нсв + (zд.т – zнс),            (70)

 где                                             hс.пож = (2…3) ∙ hc                                   (71)

hс.пож = 3 ∙ 15,461 = 46,686 м.

Нпож.нас = 1,1∙ (5,262 + 46,383) + 26 + (92 – 96) = 78,8095 м.

Нпож.нас – Нхоз.нас =  78,8095 – 49,8568 = 28,9527 > 10 м.

Значит, насосную станцию нужно строить по принципу высокого  давления.

От типа насосной станции зависит устройство камер переключения (рисунок 6.3)

Подбираем марку насоса по сводному графику полей Q–H (приложение VI и VIII). Категорию насосной станции по степени обеспеченности подачи воды принимаем по п 7.1, а количество резервных агрегатов по таблице 32, п 7.3 СНиП 2.04.02–84*.

Расчетные значения подачи и напора, принятые марки и количество насосов, категория насосной станции приводится в таблице 7.1

Тип насоса	Расчетная подача насоса,  м3/ч	Расчетный напор насоса, м	Принятая марка насоса	Категория НС - II	Количество насосов
					рабочих	резервных
Хозяйственный	313,575	49,8568	К 90/55	Обоснование НС-II	3 (параллельно)	2
Пожарный	418,5	78,8095	К 90/85	Подает воду непосредственно в сеть объединенного противопожарного водопровода	4 (параллельно)	2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. СНиП 2.04.02–84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. –М.:Стройиздат, 1985.
2. СНиП 2.04.01–85* Внутренний водопровод и канализация зданий. –М.:ЦИТП Гостроя СССР, 1986.
3. Учебник “Гидравлика и противопожарное водоснабжение” Под редакцией Ю.А.Кошмарова. – М.:ВИПТШ МВД СССР, 1985.
4. Учебник “Противопожарное водоснабжение”. А.А.Качалов и др. – М.: Стройиздат,1985.
5. Задание на выполнение курсового проекта по гидравлике и противопожарному водоснабжению.
6. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине “Гидравлика и противопожарное водоснабжение”. – М.:ВИПТШ МВД СССР, 1987.