Ламинарный режим движения жидкости

Движение жидкости, при котором отсутствуют изменения (пульсации) местных скоростей, приводящие к перемешиванию жидкости, называют ламинарным (от латинского слова lamina - слой).

Жидкость движется отдельными, не перемешивающимися между собой слоями. Линии тока при этом прямолинейны и устойчивы.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО ВОДОПРОВОДА

3.1. Выбор схемы водопровода

Выбор схемы водопровода определяется экономическими соображениями с учетом противопожарных, санитарных и технологических требований. Следует выбирать простые, экономичные и удобные в монтаже и эксплуатации схемы. Для внутреннего водопровода жилых зданий предусматриваются следующие системы водоснабжения: хозяйственно-питьевая, противопожарная или объединенная [1]. Противопожарный водопровод можно не предусматривать в зданиях высотой до 12 этажей. Объединенный водопровод устраивают при высоте зданий 12...15 этажей, а раздельные — противопожарный и хозяйственно-питьевой (для более высоких зданий).

В зависимости от напора уличной сети на вводе в здание различают системы, работающие под достаточным давлением, и системы с местными водонапорными установками. Во втором случае необходимо повышение напора или создание запаса воды. С этой целью реализуют следующие схемы:

– водонапорные баки, заполняемые во время суток наименьшего водопотребления;

– постоянно действующие насосы при относительно равномерном потреблении;

– периодически действующие насосы при неравномерном потреблении (обычно действуют совместно с водонапорными баками).

По конструктивному исполнению различают схему с нижней и верхней разводкой, кольцевые (рис. 2) или тупиковые.

Рис. 2. Кольцевая схема водопровода с нижней разводкой:
1 — отводной трубопровод в квартиру; 2 — запорный вентиль;
3 — водопроводный стояк; 4 — магистральный трубопровод;
5 — ввод водопровода в здание

Для жилых зданий предпочтительнее тупиковые (рис. 3), допускающие перерыв в подаче воды, с нижней разводкой магистралей. Такие схемы наиболее экономичны. Магистральные трубопроводы этих систем прокладывают в подвале или непроходных каналах первого этажа высотой 0,3...0,7 м. Возможна открытая и скрытая в шахтах прокладка труб. Скрытая прокладка обязательна для пластмассовых труб, которые не расположены в санитарных узлах. Верхняя разводка применяется только в высотных зданиях с зонной системой водопровода. В этом случае магистраль выполняется на чердаке или под потолком верхнего этажа.

При проектировании кольцевых сетей предусматривают не менее двух вводов от уличной сети.

Рис. 3. Тупиковая схема водопровода с нижней разводкой:
1 — отводной трубопровод в квартиру; 2 —  запорный вентиль;
3 — водопроводный стояк; 4 — магистральный трубопровод;
5 — ввод водопровода в здание

3.2. Требования к трассировке внутреннего водопровода

Водопровод жилого здания включает следующие элементы: ввод и водомерный узел, водопроводную сеть, запорную, водоразборную, регулирующую и предохранительную арматуру.

2.2.1. Ввод. Водомерный узел

Ввод и водомерный счетчик, которые обычно объединяют в один узел, состоит из следующих элементов:

– узла подключения к уличной сети, выполняемого в колодце с размещением запорного вентиля или задвижки;

– трубопровода, соединяющего колодец и водомерный узел;

– водомерного счетчика для определения количества потребляемой воды жилым домом или его частью.

К перечисленным узлам предъявляют следующие требования:

– трубопровод от колодца к зданию следует прокладывать по кратчайшему пути, желательно перпендикулярно внешней стене здания;

– глубина заложения трубы равна глубине заложения уличной сети, которая в свою очередь прокладывается ниже глубины промерзания на 0,5 м [2]. При отсутствии промерзания грунта глубина заложения не менее 1 м от верхнего края трубы;

– уклон при прокладке выбирается от 0,002 до 0,005 в сторону уличной сети;

– расстояние по горизонтали между вводом водопровода и выпуском канализации должно составлять не менее 1,5 м при диаметре ввода до 200 мм и не менее 3 м при больших диаметрах;

– водомерный узел желательно размещать в отдельном помещении, в центре нагрузки, чтобы на всех ответвлениях расходы воды были примерно одинаковы, желательно возле лестничных площадок;

– в состав водомерного узла включают запорные вентили до и после счетчика, обводную линию с опломбированной задвижкой (при диаметре трубопровода > 50 мм) или запорным вентилем (при диаметре трубопровода < 50 мм), а также контрольно-спускной кран (кран проходной), устанавливаемый за счетчиком по ходу движения воды для опорожнения сети при ремонте, проверке точности или замене счетчика; обводная линия используется при ремонте или необходимости пропуска пожарных расходов, счетчики воды устанавливаются на высоте от 300 до 1 000 мм от уровня чистого пола, ось водомерного узла должна быть горизонтальной;

– диаметры труб на вводах водопровода в здание независимо от расчета следует принимать не менее 50 мм [1].

– пересечение ввода со стенами подвала следует выполнять в сухих грунтах с зазором 0,2 м между трубопроводом и строительными конструкциями с заделкой отверстия в стене водонепроницаемыми эластичными материалами, в мокрых грунтах с установкой сальников. На вводах трубопроводов следует предусматривать упоры в местах поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях [1].

2.2.2. Водопроводная сеть

Водопроводная сеть состоит из магистрали, водопроводных стояков, разводящих трубопроводов и водоразборных приборов. Основные требования к водопроводной сети заключаются в следующем [1, 3, 6]:

– магистральный трубопровод, соединяющий водомерный узел со стояками, прокладывается по наикратчайшему пути, минуя помещения, где температура может быть ниже 2 °С, с уклоном не менее 0,002 в сторону ввода;

– водопроводные стояки, подающие воду вверх в квартиры, размещают, как правило, в местах наибольшего водоразбора, то есть в местах скопления водоразборной арматуры: туалет, ванная, кухня;

– в целях экономии желательно располагать водопроводные и канализационные стояки рядом;

– разводящие трубопроводы прокладываются из условия минимальной длины по одному из трех вариантов:

а) над полом на высоте 0,2...0,3 м с вертикальным подъемом труб к водоразборной арматуре;

б) на уровне водоразборной арматуры, на высоте около 1 м от пола;

в) под потолком с вертикальным опусканием труб к водоразборной арматуре. Предпочтительнее применение первых двух вариантов;

– прокладка разводящих трубопроводов ведется с уклоном 0,002...0,005 в сторону стояков для возможности выпуска воды из них.

2.2.3. Запорная, водоразборная,
регулирующая и предохранительная арматура

К запорной арматуре относятся задвижки, вентили и пробковые краны. Основная ее функция заключается в отключении отдельных участков сети для ремонта, профилактики или в случае аварии. При достаточном напоре на входе в здание устанавливается только запорная арматура. Ее установку предусматривают в следующих местах (кроме мест, обозначенных ранее для ввода):

– у основания стояков в зданиях высотой 3 этажа и более;

– на ответвлениях, питающих пять и более водоразборных точек;

– на разветвлениях магистральных линий водопровода;

– на ответвлениях в каждую квартиру;

– на подводках к смывным бачкам, водонагревателям;

– перед наружными поливочными кранами.

Водоразборная арматура (в жилом здании это смесители или краны в кухне и в ванной, смывной бачок в туалете, водогрейная колонка, душевая сетка и поливочные краны) располагается согласно плану этажа.

Допускается изменять размещение санитарных приборов без перепланировки зданий с целью уменьшения количества стояков, разводящих трубопроводов и более удобного пользования ими.

Водоразборная арматура устанавливается на строго нормированной высоте над полом:

По периметру здания через 60...70 м располагают поливочные краны диаметром 25 мм, к которым прокладывают отводки непосредственно от магистрали.

К регулирующей арматуре относятся регуляторы давления и регулировочные вентили. Их применяют для регулирования напора воды во внутренних сетях водопровода, как правило, в схемах с повысительными установками.

К предохранительной арматуре относятся обратные и предохранительные клапаны, диафрагмы.

3.3. Выбор труб для внутреннего водопровода

Для монтажа внутренних водопроводов применяют стальные и пластмассовые трубы [5, 6].

Стальные трубы наиболее распространены при монтаже внутреннего водопровода, благодаря высокой прочности, небольшой стоимости, значительной длине (до 6 м), простоты и прочности соединения и т.д. Во внутренних сетях чаще всего используют стальные водогазопроводные и стальные электросварные прямошовные трубы диаметрами условного прохода от 10 до 400 мм (ГОСТ 3262—75*, ГОСТ 10704—76*).

Пластмассовые трубы имеют ряд существенных преимуществ. Это большая коррозионная стойкость, малый вес, минимальные потери при движении жидкости, простота соединения. Промышленностью выпускаются трубы из полиэтилена высокой плотности (ГОСТ 18599—83*) с диаметрами условного прохода от 10 до 150 мм.

3.4. Гидравлический расчет внутреннего водопровода.

Расчет водопроводной сети жилого здания производится с целью определения наиболее экономичных диаметров труб и необходимого напора на входе в здание, который бы обеспечил бесперебойное снабжение водой всех водоразборных узлов, а также необходимый расход и свободный напор у наиболее удаленных из них. Ниже проводится порядок расчета согласно СНиП [1].

Выбор расчетного участка

На аксонометрической схеме водопровода выбирается расчетное направление. Это участок от точки присоединения к наружному водопроводу до диктующего прибора. Диктующий прибор выбирается на самом удаленном от ввода стояке с наибольшим свободным напором Н_f (Н_р) и секундным расходом воды . Если существует несколько стояков, удаленных примерно на одинаковое расстояние, с одинаковыми приборами, то необходимо рассчитать все направления, от точки ввода до вершины этих стояков. Направление с наибольшими потерями следует считать диктующим. Из расчета этого направления определяют требуемый напор на вводе в здание. Подача воды по другим стоякам будет гарантирована, так как сопротивление перемещению жидкости на этих участках будет меньше. Выбранное расчетное направление разбивается на расчетные участки. Участок — это часть сети между двумя последовательными ответвлениями. Участки и точки ответвлений нумеруются арабскими цифрами от диктующего прибора против движения воды до места ввода от уличной сети.

2.4.2. Нормы водопотребления и расчетные расходы
воды на участках

До начала расчета необходимо информацию о потребителях и установленных приборах оформить в виде таблиц 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1

Характеристики потребителей

Наименование объекта	Количество потребителей U, чел.	Нормы расхода воды потребителями на 1 человека, л
		в сутки максимального водопотребления,	в час максимального водопотребления
			холодной	общий

Примечание. Количество потребителей равняется количеству жильцов дома, поэтому их расчет ведется по формуле: U = SS_ЖИЛ/12, где SS_ЖИЛ — общая жилая площадь всего дома, м²; 12 — норма жилой площади на 1 человека, м² (9 м² — Кострома, 18 м² — Москва).

Таблица 2.2

Характеристики установленных приборов

Наименование санитарно-технического прибора	Количество приборов N, шт.	Расход воды, л/с		Часовой расход воды прибором , л/час	Свободный (рабочий) напор Hf (Hр)
		холодной	общий
1. Умывальник, рукомойник со смесителем
	S N =…

Примечание. Количество приборов N находится по заданию для проектирования (типового проекта).

Заполнение таблиц происходит на основании данных источника [1, приложение 2] или таблиц 2.3 и 2.4.

Таблица 2.3

Нормы водопотребления для жилых и общественных зданий

Водопотребители	Измеритель	Расход, л
		общий (хол. и гор. вода) в сутки максимального водопотребления	в час максимального водопотребления
			хол. воды	общий
Жилые здания с водопроводом и канализацией без ванн	1 житель	110	6,5	6,5
То же, и ваннами с газовыми водонагревателями	1 житель	190	10,5	10,5
То же, с централизованным снабжением горячей водой (души)	1 житель	230	4,6	12,5
То же, с сидячими ваннами	1 житель	275	5,1	14,3
То же, с ваннами длиной 1500-1700 мм и душем	1 житель	300-400	5,6-9,1	15,6-20,0
Общежития с душевыми	1 житель	100	4,1	10,4
Гостиницы, пансионаты, мотели	1 житель	120-300	4,3-14,0	12,5-30,0

Таблица 2.4

Расходы воды и стоков санитарными приборами

Расходы воды в жилом здании изменяются непрерывно, подчиняясь закономерностям случайных процессов. В основу определения расчетных расходов положены законы теории вероятности. Поэтому не обязательно назначать в качестве расчетного максимальный расход, соответствующий суммарному расходу всех приборов. Это приведет к значительному увеличению диаметра труб. Вероятность одновременного действия всех приборов ничтожно мала. Кроме этого для тупиковых сетей допускается перерыв в подаче воды. Поэтому расчетным расходом является не максимально возможный, а меньший, определяемый по эмпирической зависимости:

,

Секундный расход q₀ выбирается по СНиП [1, приложение 2] или по таблице 2.4 для прибора с максимальным водопотреблением. Величина коэффициента a определяется по источнику [1, приложение 4] или по таблице 2.5 и зависит от произведения вероятности одновременного действия всех приборов P и количества приборов на участке N, для чего предварительно рассчитывают вероятность действия приборов:

                         P =  =                      

,

где Р	— вероятность действия всех приборов сети одновременно;
	— норма расхода холодной воды в час наибольшего водопотребления
U	— количество потребителей воды, чел.;
N	— общее количество приборов, находящихся в здании, шт.;
q0	— нормативный расход диктующего прибора, л/с.

Таблица 2.5

Значения коэффициента a  при Р £ 0,1 и любом числе
санитарно-технических приборов N, а также при P > 0,1 и числе N > 200

При централизованном горячем водоснабжении расчетной величиной является расход прибором холодной воды . При наличии в квартирах водогрейных колонок расчетным является общий секундный расход .