Расчёт системы противопожарного водоснабжения объекта

 

 

 

       Увязанная водопроводная сеть  на пропуск хозяйственно-питьевого, производственного расхода и расхода на пожаротушение представлена  на рис. 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3    Увязанная схема водопроводной сети

на пропуск  расхода на пожаротушение.

 

 

Вывод: данная водопроводная сеть обеспечит пропуск необходимых расходов воды для пожаротушения, так как скорость движения воды на всех участках меньше  V_доп = 2,5 м/с, что удовлетворяет требованиям норм.

Определяем  потери напора в сети по направлениям питания (от ввода к диктующей точке №5):

 

                           h _I = h _1-2 + h _2-6 + h _6-5  = 2,76+7,424+1,084 = 11,27 м

h _II = h _1-2 + h _2-3 + h _3-4 + h _4-5 = 2,76+4,046+3,66+0,467 = 10,93 м

                           h _III = h _1-7 + h _7-6 + h _6-5 = 4,82+5,325+1,084= 11,23 м

 

Средние потери напора в сети определяются:

 

 

 

 

 

 

 

6. Расчет водонапорной башни

 

      Водонапорные башни предназначаются  для регулирования неравномерности  водопотребления, хранения неприкосновенного запаса воды и создания требуемого напора в водопроводной сети.

      Емкость бака водопроводной башни,  согласно должна быть равна:

 

V_бака = V _рег. + V _{н.з.  ,}

 

          где:   V_рег - регулирующий объем бака (п. 14.4 [1]);

                   V_н.з. - неприкосновенный запас воды (п. 14.5 [1]).

 

 

 

6.1 Определение регулирующего объема (V_рег.)

 

         Общий отбор воды на хозяйственно-питьевые  и производственные цели (т.к.  предприятие работает по условию  круглосуточно) из водопроводной сети города в течение суток производится неравномерно, колебания расхода по часам суток определяются графиком водопотребления, который рассчитывается в зависимости от коэффициента часовой неравномерности водопотребления, К_ч.мах=1,48 (см.раздел2).                                                               Если установить на насосной станции II подъема насосы, по производительности обеспечивающие расход в часы максимального водопотребления, то все оставшееся время насосная станция будет работать с нагрузкой, что экономически не выгодно.

Ниже рассматриваем  два варианта совместной работы насосной станции и водопроводной сети: I - равномерный; II - неравномерный (ступенчатый).

 

I - Равномерный режим работы.

         График подачи воды в сеть не совпадает с графиком её отбора из сети.                                  Это значит, что при подаче воды насосами в отдельные часы суток количество поданной воды в сеть будет меньше того количества воды, которое отбирается из сети. Восполнение недостающего количества воды происходит в часы, когда расход воды на сеть меньше подачи её насосами.

         Предполагаем, что насосная станция  имеет равномерный режим подачи  воды, подавая за час 4,16 ¸ 4,17 % суточного расхода. При помощи совмещенных графиков водопотребления в сети и водоотдачи насосов определяем расчётную регулирующую ёмкость бака водонапорной башни. Результаты вычислений сводим в таблицу 6, где значения расходов даны в процентах от суточного расхода.

Данные для  заполнения  графы 2 определяем методом  линейной интерполяции для                    К_{ч. мах} =1,48 по приложению 2 [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение регулирующего  объема бака водонапорной башни при  равномерном режиме            (К_{ч. мах} = 1,48).

                                                                                                                                                 Таблица 6

Часы суток	Расход  воды городом в % от  суточного	Подача насосами  в сеть в % от  суточного	Поступление воды в бак, в %	Расход  воды из бака, в %	Остаток воды в баке, в %
1	2	3	4	5	6
0-1	1,74	4,17	2,43		2,43
1-2	1,5	4,17	2,67		5,10
2-3	1,3	4,16	2,86		7,96
3-4	1,3	4,17	2,87		10,83
4-5	1,94	4,17	2,23		13,06
5-6	3,18	4,16	0,98		14,04
6-7	4,30	4,17		0,13	13,91
7-8	5,22	4,17		1,05	12,86
8-9	5,91	4,16		1,75	11,11
9-10	5,95	4,17		1,78	9,33
10-11	5,87	4,17		1,70	7,63
11-12	5,79	4,16		1,63	6,00
12-13	4,92	4,17		0,75	5,25
13-14	4,88	4,17		0,71	4,54
14-15	5,18	4,16		1,02	3,52
15-16	5,44	4,17		1,27	2,25
16-17	5,52	4,17		1,35	0,90
17-18	5,66	4,16		1,50	-0,60
18-19	4,8	4,17		0,63	-1,23
19-20	4,94	4,17		0,77	-2,00
20-21	4,8	4,16		0,64	-2,64
21-22	4,2	4,17		0,03	-2,67
22-23	3,44	4,17	0,73		-1,94
23-24	2,22	4,16	1,94		0,00
Всего	100,0	100,0	16,71	16,71	А1=16,71

 

 

Регулирующий  объем воды в баке водонапорной башни при равномерном режиме составит:

 

V_рег= Q_{сут.мах} ∙ А1/100=(5343,8 × 16,71) /100 = 892,9 м³,

 

     где: Q_{сут.мах.} – максимальный суммарный суточный расход воды на хозяйственно-питьевые  и производственные нужды, (Q_{сут. max} = Q^пр._max + Q^х.п._max), м³;

              А1 – разность между максимальным  и минимальным значениями   остатка воды в      водонапорной  башне при равномерном режиме  работы (14,04+/-2,67/=16,71).

 

 

 

 

 

 

II-неравномерный режим работы НС-II.

 

                                                                                                                                            Таблица 7

Часы суток	Расход  воды городом  в %    от суточного	Подача насосами  воды в сеть в % от суточного	Поступление воды в бак, %	Расход воды  из бака, %	Остаток воды в баке, %
1	2	3	4	5	6
0-1	1,74	3,00	1,26		1,26
1-2	1,5	3,00	1,50		2,76
2-3	1,3	3,00	1,70		4,46
3-4	1,3	3,00	1,70		6,16
4-5	1,94	3,00	1,06		7,22
5-6	3,18	3,00		0,18	7,04
6-7	4,30	3,00		1,30	5,74
7-8	5,22	3,00		2,22	3,52
8-9	5,91	6,00	0,09		3,61
9-10	5,95	6,00	0,05		3,66
10-11	5,87	6,00	0,13		3,79
11-12	5,79	6,00	0,21		4,00
12-13	4,92	6,00	1,08		5,08
13-14	4,88	6,00	1,12		6,20
14-15	5,18	6,00	0,82		7,02
15-16	5,44	6,00	0,56		7,58
16-17	5,52	6,00	0,48		8,06
17-18	5,66	4,00		1,66	6,40
18-19	4,8	3,00		1,80	4,60
19-20	4,94	3,00		1,94	2,66
20-21	4,8	3,00		1,80	0,86
21-22	4,2	3,00		1,20	-0,34
22-23	3,44	3,00		0,44	-0,78
23-24	2,22	3,00	0,78		0,00
Всего	100,0	100,0	12,54	12,54	А2 =12,54

 

 

В этом случае регулирующей объем воды составит:

 

V_рег= Q_{сут.мах} ∙ А2/100= (5343,8  × 12,54)/100 = 670,1 м³,

 

Расчёт показывает, что использование даже простейшего  графика ступенчатой работы насосов  позволяет уменьшить регулирующий объём бака.

 

 

 

 

 

 

 

                   

 

Совмещенный график

водопотребления в сети и водоотдачи насосов

при равномерном  режиме работы насосов.

 

 

 

 

 

 

 

Совмещенный график

водопотребления в сети и водоотдачи насосов

при неравномерном (ступенчатом) режиме работы насосов.

 

 

 

 

 

 

 

6.2 Определение неприкосновенного  запаса воды (V_н.з.)

 

Пожарный объём  воды в баке водонапорной башни рассчитываем согласно п.12.5[2] на десятиминутную продолжительность  тушения пожаров при одновременном наибольшем расходе на другие нужды:

 

V_н.з = V_пож + V_х.п. + V_пр.,

 

        где: V_пож  – пожарный запас, м³;

                V_х.п.  –  хозяйственно-питьевой запас, м³;

                Vпр. – производственный запас, м³.

 

► Объем воды на пожаротушение:

 

V_пож= Q_пож. ∙ t_туш.∙ 60/1000 = 80∙10∙60/1000 = 48м³,

 

        где:  Q_пож. – расход воды на пожаротушение, л/с,

                 t_туш.    – расчетное время тушения пожара, мин.

 

► Объем воды на хозяйственно-питьевые нужды:

 

V_х.п.= Q_{сек. (х.п.)} ∙ t_туш. ∙ 60/1000 = 70,8∙10∙60/1000 = 42,5м³,

 

        где: Q^х.п._сек. - секундный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды, л/с,

                    t_туш. – расчетное время тушения пожара, мин.

 

► Объем воды на производственные нужды:

 

V_пр= Q_{сек. (пр.)} ∙ t_туш. ∙ 60/1000 = 14,0 ∙10∙60 / 1000 = 8,4м³,

 

    где: Q^пр. _сек.– секундный расход воды на производственном предприятии, л/с,

                t_туш. – расчетное время тушения пожара, мин.

 

Объем неприкосновенного  запаса водонапорной башни должен составить:

 

V_н.з.= 48+42,5+8,4 = 98,9м³.

 

Таким образом, суммарный объем воды в баке водонапорной башни будет  равен:

 

Vб = Vрег. + Vн.з.= 670,1+98,9 = 769,0 м³

 

Исходя из емкости  бака для воды, выбираем водонапорную железобетонную башню с железобетонным баком объемом на 800 м³ (приложение 3 [5]).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.3 Определение основных параметров  водонапорной башни

 

 

Зная ёмкость  бака, определяем его диаметр и  высоту по следующим расчетным формулам:

 

Д_б=1,2 ׳√V_б=1,2 ׳√800 = 11,1 м

 

Н_б = Д_б / 1,5 = 11,1 / 1,5= 7,4 м

 

Высоту водонапорной башни определяем по формуле:

 

Н_ВБ = 1,05∙h_сети + H_св,

 

         где:  h_сети – потери напора в водопроводной сети при работе ее в обычное время

                           (см. раздел 4);

                    Н_св – свободный напор в диктующей точке при 2-х этажной застройке,         

                                                      Н_св = 10 + 4×(n-1) = 10 + 4 ∙ (2-1) = 14 м;

                   1,05 – коэффициент, учитывающий  потери напора на местные сопротивления.

        

Н_ВБ = 1,05 × 6,74 + 14 = 21 м,

 

 

принимаем водонапорную железобетонную башню с железобетонным баком  объемом на          800 м³  высотой Н_ВБ = 25 м (приложение 3 [5]).

     Водонапорная  башня, не входящая в зону  молниезащиты  других сооружений, должна быть оборудована собственной молниезащитой.

     Ствол  водонапорной башни допускается  использовать для размещения  производственных помещений системы  водоснабжения, исключающих образование  пыли, дыма и газовых выделений.

Давление в  водопроводной сети на вводе в  здание не должно превышать 0,6 МПа                    (Н_{мах.доп} - 60 м), согласно п.6.8[1].

Проверка выполнения условия:

 

 

                                                Н_бака + Н_башни < Н_{мах.доп.}

 

                                           7,4+25,0 =32,4м < Н_{мах.доп.}  = 60м. - условие выполняется.

 

 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Расчёт неприкосновенного запаса  в резервуарах чистой воды

 

     Резервуары  чистой воды выполняют роль  регулирующих емкостей и располагаются  между насосными станциями первого  и второго подъема.

     Неприкосновенный запас воды определяем как сумму пожарного, хозяйственно-питьевого и производственного расхода из расчёта 3-х часовой продолжительности тушения пожара, согласно п.5.2.3 [1] (производственное здание категории А, III C.О.):

 

V_н.з =  V _пож + V_х.п +V_{произв.}