Система водоснабжения

 

Главный критерий качества воды —  ее чистота; она не должна содержать  организмов и вредных веществ, опасных  для жизни людей и животных. В городских системах требования к чистоте составляют часть соглашения между поставщиком и потребителем (имеются в виду частные водопроводные  фирмы). В частных системах забота о сохранности воды лежит на владельцах, которые действуют в соответствии с законодательством, а за обработкой ее следят специальные контролеры. Главный вид обработки заключается в небольшом хлорировании воды, чтобы убить опасные организмы, однако количество добавляемого хлора должно быть минимальным, чтобы не образовался неприятный привкус воды.

Другой химической добавкой к воде служит фтор. Случайно было обнаружено, что у жителей юго-западных районов  США наблюдается феноменально небольшое  гниение зубов. Проведенные анализы  воды из местных источников показали в ней высокое содержание фтора. Это позволило авторитетам в  области стоматологии установить взаимозависимость между данными явлениями. В связи с таким открытием многие специалисты коммунального хозяйства начали добавлять в воду фтор, хотя против него имеются некоторые возражения религиозного характера, а также связанные с опасностью возникновения побочных явлений, которые в настоящее время остаются неизученными.

Содержание в воде ряда химических веществ придает ей свойство, называемое «жесткостью». Хотя это и не влияет на жизнь или здоровье людей, однако «жесткость» становится нежелательной по двум причинам. Во-первых, она препятствует образованию мыльной пены. Во-вторых, при нагревании воды эти вещества активно выделяются и отлагаются на греющих поверхностях в виде осадка, который обладает теплоизолирующим свойством и может в лучшем случае снизить эффективность работы нагревателя, а в худшем случае привести к его поломке. Не весь осадок остается в нагревателе. Некоторая его часть оседает на трубах и за время многолетней работы может их полностью закупорить.

Жесткость воды выражается в процентах содержания накипеобразующих компонентов в единице объема воды. Удобным показателем являются также миллионные доли содержания компонента, т. е. когда одна молекула или один грамм компонента приходится на миллион молекул или граммов воды. По этой шкале жесткость воды находится в пределах от 75 до 700 единиц. Процесс «умягчения» (или стабилизации) состоит в обработке воды, жесткость которой выше нормы. А какая же жесткость считается достаточно большой? Практикой установлено, что вода с жесткостью 140 единиц не нуждается в умягчении; при жесткости от 140 до 350 единиц хотя бы часть воды, подлежащей нагреванию, следует умягчить, а при жесткости более 350 единиц вся вода должна быть подвергнута умягчению.

Умягчение достигается путем добавления к воде солей, которые удерживают накипеобразующие компоненты в растворенном состоянии и тем самым препятствуют их осаждению. Чаны или сосуды для  этих солей требуют места и  их монтажа, о чем не следует забывать при проектировании жилых зданий. О степени жесткости воды можно  узнать из сведений, поставляемых работниками  коммунального хозяйства, а если источник индивидуальный, то путем  анализа пробы воды.

Процесс умягчения следует контролировать, чтобы жесткость воды находилась в пределах 50—75 единиц, меньшая жесткость  приводит к тому, что мыльную пену трудно смыть, и усиливаются коррозионные свойства воды.

В жилых зданиях имеется еще  и другая статья расхода воды —  поливка газонов, мытье лестниц, окон и т.д. Жесткость воды, используемой для этих целей, несущественна, поэтому  не нужно тратить деньги на ее умягчение  и очистку. Но следует помнить, что  такую воду нельзя смешивать с  чистой водой, предназначенной для  питья.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Давление воды.

Проектировщик обязан изучить не только качество воды, которая предназначена  для употребления, но также знать, при каком давлении она должна поступать к потребителям. Подача воды под давлением необходима в  трех целях. Прежде всего для удобства. Давление в конечной точке потребления должно быть строго определенным, чтобы обеспечивалось быстрое вытекание воды. Во-вторых, давление должно быть достаточным, чтобы преодолеть гидравлическое сопротивление, которое испытывает вода при прохождении по трубам, через водомеры, нагревательные приборы и другие устройства.

Третьим фактором, регламентирующим давление воды, является высота здания. Вода обладает собственным весом, и  для того, чтобы поднять ее на самый верх, в нижней точке трубы  необходимо создать достаточно большое  давление. Чтобы поднять воду на высоту одного этажа обычного жилого дома, необходимо иметь давление 0,27 кг/см². Рассмотрим в качестве примера 20-этажный дом.

Для хорошей работы душевых и уборных на последнем этаже давление воды должно быть, по рекомендации изготовителей сантехнических устройств, 1 кг/см². После того как трассировка трубопроводов намечена, необходимо определить гидравлические потери. Допустим, они составили 1,4 кг/см². Тогда очень просто подсчитать суммарное давление, кг/см²:

Давление в верхней точке системы	1
Потери давления на трение	1,4
Давление, необходимое для подъема  на 10-й этаж	5,4
Итого	7,8

Такое давление имеется в немногих магистралях городского водопровода. Поэтому необходимое давление должно быть дополнительно создано повысительной (водоподъемной) установкой.

Представим себе коммунальную водопроводную  систему, в которой давление на вводе (гарантийный напор) не падает ниже 3,9 кгс/см². Какое давление должно создаваться установкой?

Требуемое, кгс /см2	7,8
Располагаемое, кгс/см2	3,4
Необходимое повышение давления, игс/см2	4,4

Для повышения давления служат центробежные насосы, непосредственно соединенные с электродвигателями, хотя в редких случаях приводом может быть газовый двигатель или турбина. Обычно применяют системы трех типов: с водонапорными баками, с воздушными (гидропневматическими) баками и насосные.

СИСТЕМЫ С ВОДОНАПОРНЫМИ БАКАМИ. Один или более баков, емкость  которых примерно обеспечивает суточное потребление воды в здании, располагают  на крыше достаточно высоко, чтобы  создать необходимое давление в  квартирах, расположенных на верхнем  этаже. Насосы со сравнительно небольшой  подачей наполняют эти баки ночью  или в середине дня, когда разбор воды минимальный, и поддерживают там  заданный уровень. Стальные баки покрывают  изнутри коррозионно-стойким слоем  и периодически контролируют качество покрытия. Иногда баки изготовляют  из дерева, что исключает коррозию, но требует принятия мер против протечки воды,

Преимущество данной системы —  небольшой размер насоса и соответственно маленькая пиковая потребность  в электроэнергии, а также достаточный  запас воды на случай ремонта насоса. Недостатки — пространственные и  строительные. Чтобы создать необходимое  давление, большой бак должен быть установлен достаточно высоко над верхним  этажом, т. е. чтобы обеспечить на верхнем  этаже давление 1 кгс/см², необходимо поднять этот бак выше последнего этажа на 10м. Принимая во внимание массу бака с водой и надстройки, понятна та дополнительная нагрузка, которая должна передаваться на фундаменты дома.

СИСТЕМА С ВОДОВОЗДУШНЫМИ (ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИМИ) БАКАМИ создана для того, чтобы  избежать необходимости в надстройке, упомянутой выше. Прерывисто работающие насосы, производительность которых  равна максимальному потреблению  воды, накачивают воду в бак достаточно умеренных размеров. Бак наполовину наполнен водой, а наполовину—воздухом  под давлением, необходимым для  обслуживания здания. Воздушная «подушка»  заставляет часть воды выйти из бака, прежде чем давление упадет достаточно низко, чтобы снова включить насосы. Размеры воздушной подушки и  бака выбирают таким образом, чтобы  насосы включались не чаще 12 раз в 1 ч при пиковой нагрузке и только 2 раза за 6 ч работы ночью. Через какой-то период часть воздуха поглотится водой, поэтому для поддержания необходимого давления следует предусмотреть установку небольшого воздушного компрессора.

НАСОСНАЯ СИСТЕМА. Стремясь еще  больше уменьшить место для установки  гидропневматического бака, инженеры усовершенствовали конструкции  насосов, вентилей и приборов автоматики, необходимых для создания насосной системы постоянного давления. Один маленький насос, называемый «командным», производительностью 25% максимально ожидаемого потребления, работает непрерывно или почти непрерывно. Другие два насоса одинаковой производительности рассчитаны на 55—75% ожидаемого потребления. Приборы автоматики включают и выключают насосы в соответствии с объемом потребляемой воды, а регулирующие вентили изменяют подачу в зависимости от количества работающих насосов. Например, если фактическое потребление составляет 10% расчетного, «командный» насос может работать один, а его регулирующий вентиль будет дросселировать поток воды на напорной линии таким образом, чтобы подача уменьшилась с 25 до 10% от полной производительности установки. В периоды, когда вода почти не потребляется, например ночью, насосы могут быть выключены.

Большое преимущество системы постоянного  давления, называемой также системой мгновенного действия, состоит в  том, что для ее размещения требуется  значительно меньше места и она  стоит дешевле, так как отпадает надобность в баке. Экономия может  быть еще больше, если отказаться от установки «командного» насоса, оставив  два насоса. Применение этой упрощенной системы, менее чувствительной к  колебаниям водопотребления, способствует более продолжительной работе одного из насосов при сильно задросселированном вентиле, что приводит к некоторому перерасходу электроэнергии. Недостатки системы мгновенного действия — значительные затраты на электроэнергию вследствие почти непрерывной работы насосов и большая первоначальная стоимость из-за применения относительно сложных и точных приборов автоматики. В очень высоких зданиях серьезной проблемой является давление в системе. Вспомним, что при высоте здания 20 этажей давление в нижней части системы было 7,8 кгс/см². Это приближается к максимальному пробному давлению, равному 8,5 кг/см², на которое рассчитаны вентили, трубы, фитинги и другие элементы системы. Фактически же законами США в качестве максимального пробного давления принято 5,5 кгс/см², что усложняет проблему, но это не особенно страшно, поскольку в продаже имеются сверхпрочные трубы, вентили, фитинги (за дополнительную плату). Поэтому, если высота дома превышает 22 жилых этажа над нижним жилым этажом (это часто может быть второй этаж здания), нужно принять меры по защите арматуры нижних этажей. Если здание превышает максимальную высоту только на несколько этажей, эти меры предосторожности могут заключаться в установке редукционных клапанов на линиях холодной и горячей воды, обслуживающих опасные нижние этажи. Если же число этажей значительно больше максимально допустимого, то потребуется слишком много редукционных клапанов. В этом случае предпочитают зонирование системы. Например, в 40-этажном здании верхних 20 можно обслуживать одной повысительной установкой, а 20 нижних этажей— другой. Если используются напорные баки, то один бак можно установить в надстройке и обслуживать им все этажи до 21-го, а на 24-м этаже найти место для установки второго напорного бака и обслуживать им нижние этажи. Если применяются гидропневматические баки или система мгновенного действия, нижняя зона может питаться от одной установки, расположенной в подвале, а верхняя зона—от второй установки, работающей при повышенном давлении. Трубопроводы, обслуживающие верхнюю зону, проходят по нижним этажам транзитом, без ответвлений в эти этажи. Трубы и фитинги подбирают в соответствии с давлением в зональной системе, и это экономичнее, чем в упомянутом ранее примере.

В высоких зданиях особое внимание следует уделять поддержанию  напора воды в общественных прачечных. Стиральные машины рассчитаны на значительно  меньшее давление, чем санитарная арматура, и не существует другой схемы, кроме как выделить их в отдельную  зону с установкой своего редукционного  вентиля, если только прачечная не расположена  наверху здания или зоны.

Другое требование—соблюдение  в высоких зданиях заданного  напора на первом (наземном) этаже. Очень  много воды требуется для поливки  газонов и мойки автомашин; кроме  того, на первом этаже часто располагают  прачечные. Чтобы избежать ненужных затрат на повышение напора воды, необходимого для подачи в верхние этажи (с  последующим уменьшением его  до величин, допустимых для прачечных), может оказаться целесообразным использовать воду из магистрали, хотя для этого и понадобится смонтировать отдельный трубопровод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Нагревание воды. 
   

Существует хорошее правило  для систем горячего водоснабжения  — поддержание температуры на самом нижнем уровне, какой только допустим для жильцов. Замечено, что  коррозия и отложение минеральных  солей ускоряются с повышением температуры. Температура 60°С рассматривается как  максимальная для обычного потребления. Если жильцы считают достаточно горячей  воду при температуре меньше указанной  на 5—8°С, то тем лучше. Для специальных  целей, когда требуется более  горячая вода, например для посудомоечных  машин в квартирах или в  ресторанах, находящихся в жилом  доме, необходимо пользоваться отдельными догревателями. Только из-за того, что  посудомоечные машины нуждаются  в воде с температурой 70°С, нет  необходимости всю горячую воду греть до этой температуры.

Догреватели в домашних посудомоечных  машинах обычно электрического типа. Системы горячего водоснабжения для общих целей аналогичны отопительным системам. Если, например, индивидуальная отопительно-охладительная установка в качестве «топлива» использует электричество, для системы горячего водоснабжения предусматривается этот же источник.

С другой стороны, если запроектирована  установка для центрального отопления, то и горячее водоснабжение часто  делают как часть этой системы. Предметом  обсуждения является выбор способа  нагревания воды: с применением котла, водонагревателя или комбинация обоих способов. Если проектом предусмотрен только один водогрейный котел, вода для горячего водоснабжения должна нагреваться отдельным устройством. Этот котел может быть остановлен летом для профилактического обслуживания. Поэтому применять установки с одним агрегатом допускается только в том случае, если лишение горячей воды на несколько дней в году не будет раздражать жильцов.