Author: Михеев О.П.
Tags: санитарно-техническое оборудование зданий и его монтаж отдельные виды строительства строительство инженерия
Year: 1982
Text
О. П. МИХЕЕВ, канд. техн, наук
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
САНИТАРНО-
ТЕХНИЧЕСКИХ
ПРИБОРОВ
И УСТРОЙСТВ
ЗДАНИЙ
t
МОСКВА
СТРОИИЗДАТ
1982
ББК 38.761
М 69
УДК 696.14.001,2
Печатается по решению секции литературы по инженерному
оборудованию редакционного совета Стройиздата.
Рецензент: доц. Е. Н. Ловцов
Михеев О. П.
М 69 Проектирование санитарно-технических прибо-
ров и устройств зданий. — М.: Стройиздат, 1982.—
224 с., ил.
В книге приведены рациональные конструктивные схемы и техни-
ческие параметры санитарно-технических приборов и приемников
сточной воды (ванн, моек, унитазов, бидэ, душевых поддонов, сифо-
нов, трапов, водосточных воронок и др ), выпускных, переливных и
смывных устройств для этих приборов, канализационных сюяков и
отводящих трубопроводов, внутренних водостоков, автоматизированных
насосных установок различных типов для местного водоснабжения или
для повышения напора в водопроводах зданий. Рассмотрены новые
методы расчета этих приборов
Книга предназначена для инженерно-технических работников про-
ектных, строительных и эксплуатационных организаций.
3206000000—485 ББК 38.761
М---------------- 190-82
047(01)—82 6С9.3
© Стройиздат, 1982
ПРЕДИСЛОВИЕ
В соответствии с Программой КПСС, решениями XXVI съезда
КПСС, в нашей стране в огромных масштабах осуществляется стро-
ительство жилых, общественных и промышленных зданий.
Решение июльского (1978 г.) Пленума ЦК КПСС способствовало
дальнейшему размаху сельского строительства, улучшению жилищ*
ных, культурно-бытовых условий сельского населения. Еще больше
возрастет объем сельского строительства в одиннадцатой пяти-
летке.
Составной частью Продовольственной программы, принятой май-
ским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, являются комплексные меро-
приятия по дальнейшему преобразованию сельских населенных пунк-
тов в благоустроенные поселки, значительному увеличению объема
жилищного, коммунального и культурно-бытового строительства,
развитию кооперативного и индивидуального жилищного строитель-
ства. В одиннадцатой пятилетке определены задания по строитель-
ству и вводу в эксплуатацию в колхозах, совхозах и других сель-
скохозяйственных предприятиях и организациях жилых домов об-
щей площадью 176 млн. м2.
В двенадцатой пятилетке объем жилищного строительства на
селе намечено увеличить на 15—18 процентов. При этом предусмот-
рено осуществить разработку новых и корректировку действующих
строительных норм и имеющихся типовых проектов зданий для стро-
ительства на селе с целью существенного улучшения их конструк-
ций и повышения уровня инженерного оборудования.
В решениях XXVI съезда КПСС, ноябрьского (1981 г.) Пленума
ЦК КПСС, выступлениях товарища Л. И. Брежнева неоднократно
подчеркивалась важность строжайшей экономии и бережливости,
рационального использования всего, чем располагает страна, повы-
шения эффективности и качества оборудования и систем. В поста-
новлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР «Об усилении рабо-
ты по экономии и рациональному использованию сырьевых, топлив-
но-энергетических и других материальных ресурсов» отмечается, что
для выполнения широкой программы экономического и социально-
го развития страны, намеченной на одиннадцатую пятилетку и на
период до 1990 г., особое народнохозяйственное значение приобре-
тает наиболее экономное и рациональное использование всех видов
материальных ресурсов. Это в полной мере относится к санитарно-
техническим приборам и устройствам, от эффективности, качества
и уровня эксплуатации которых в значительной степени зависит
экономное расходование воды и тепла в коммунальном хозяйстве и
промышленности.
Выполнение заданий в области строительства и повышение ком-
фортабельности жилищ на ближайшие годы, обеспечение экономич-
ности эксплуатации построенных зданий и снижение при этом рас-
хода воды и топливно-энергетических ресурсов требует значитель-
ного расширения ассортимента, а также создания и внедрения в
промышленность и строительство в больших объемах новых, более
совершенных, эффективных и надежных санитарно-технических при-
боров, арматуры, водопроводно-канализационных систем и устройств
зданий, что связано с большими финансовыми и материальными за-
тратами. Для эффективного их использования необходимо при
совершенствовании и создании нового санитарно-технического обору-
дования и проектировании экономичных водопроводно-канализаци-
1*
3
онных систем и устройств опираться на достаточно точные и науч-
но обоснованные методы расчета, нормы и правила проектирования.
Это особенно важно в настоящее время, когда большое внимание
уделяется постоянному обновлению и расширению ассортимента са-
нитарно-технических изделий, а также разнообразию типов и кон-
струкций строящихся зданий и их инженерного оборудования.
Несмотря на значительные успехи, достигнутые в области про-
ектирования санитарно-технических приборов и водопроводно-кана-
лизационных систем и устройств зданий, методы их расчета разра-
ботаны еще не в полной мере, а рекомендации по их проектированию
требуют корректировки.
В настоящее время в отечественной и зарубежной практике не-
достаточно разработаны теоретические основы расчета санитарно-
технических приборов (ванн, умывальников, моек, душевых поддо-
нов, унитазов, смывных устройств, бидэ, сифонов, трапов, водосточ-
ных воронок и др.), систем внутренней канализации и водостоков
зданий, режимов водопотребления и водоподачи и связанных с ни-
ми элементов систем внутреннего водоснабжения зданий (напор-
но-регулирующих баков, насосных установок и др.). Их проектиро-
вание осуществляется часто на основании индивидуальных экспери-
ментальных исследований либо на основании приближенных расче-
тов, что приводит к значительному перерасходу средств и увели-
чению сроков разработки, а также повышению материалоемкости
и снижению эксплуатационных и технико-экономических показате-
лей приборов, систем и устройств. В связи с этим обобщение накоп-
ленных экспериментальных данных, разработка теоретических основ
и расчетных зависимостей, связывающих основные технические и
эксплуатационные параметры санитарно-технических приборов, во-
допроводно-канализационных систем и устройств зданий, а также
рекомендаций по их проектированию являются весьма актуальной
задачей. Решение такой задачи позволит значительно сократить
затраты и сроки разработки, оптимизировать конструкции, снизить
материалоемкость, повысить эффективность и надежность работы
указанных приборов, систем и устройств.
Малоизученными и недостаточно теоретически и эксперимен-
тально исследованными являются эксплуатационные и гидравличес-
кие режимы работы санитарно-технических приборов и систем внут-
ренней канализации и водостоков зданий.
Анализ отечественных и зарубежных исследований и опыта про-
ектирования систем внутреннего и местного водоснабжения показы-
вает, что наиболее отработанными являются методы определения
расчетных расходов воды и гидравлического расчета водопровод-
ных сетей. Однако возможности снижения металлоемкости систем,
которые в настоящее время имеют решающее значение при проекти-
ровании современных систем водоснабжения зданий, в том
числе повышенной этажности, а также повышение их эксплуатаци-
онной надежности и эффективности недостаточно исследованы, что
существенно затрудняет проектирование рациональных конструкций
систем и приводит к значительному перерасходу средств, металла
и электроэнергии.
Поэтому необходимо провести исследования и получить анали-
тические зависимости:
параметров режимов водопотребления и водоподачи от коэффи-
циента неравномерности водопотребления объекта, значения которо-
4
го могут быть вычислены по известной методике определения рас-
четных расходов воды;
КПД различных режимов водоподачи от параметров, характери-
зующих режимы водопотребления объектов;
основных параметров элементов систем (регулирующая, пол-
ная вместимость и давление напорно-регулирующих баков, произво-
дительность, напор, мощность, частота включений и количество на-
сосных агрегатов и др.) от параметров, характеризующих режим®
водопотребления и водоподачи;
технико-экономических показателей систем от параметров ре-
жимов водопотребления и водоподачи.
Для дальнейшего совершенствования конструкций, снижения ма-
териалоемкости и стоимости, повышения эффективности и эксплуа-
тационной надежности систем внутреннего водоснабжения, канали-
зации и водостоков зданий автором в НИИСантехники выполнены
теоретические и экспериментальные исследования эксплуатационных
и гидравлических режимов работы санитарно-технических приборов
и систем водоснабжения, канализации и водостоков зданий, а так-
же исследования эффективности различных режимов водоподачи н
водопотребления. На основании исследований получены аналитичес-
кие зависимости, связывающие основные эксплуатационные и тех-
нические показатели санитарно-технических приборов и систем при
различных режимах их работы. Разработаны методы расчета и ре-
комендации по проектированию оптимальных и эффективных кон-
струкций приборов и систем.
Разработаны также аналитические методы оценки эффектив-
ности режимов водоподачи и водопотребления для любых встречаю-
щихся в практике условий водоснабжения зданий и других объек-
тов, а также методы расчета эффективных систем внутреннего водо-
снабжения зданий с автоматизированными насосными установками,
работающими при различных режимах водоподачи и водопогребле-
ния, и рекомендации по проектированию указанных систем; насос-
ных установок и их элементов.
Результаты этих исследований изложены в настоящей работе.
Автор выражает искреннюю благодарность доц. Е. Н. Ловце-
в у за ценные замечания, сделанные при рецензировании рукописи.
I. САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
I. 1. РЕЖИМЫ РАБОТЫ,
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ
ПРИБОРОВ
Санитарно-технические приборы предназначены обе-
спечивать:
подачу воды для выполнения хозяйственных, санитар-
но-гигиенических и других процедур или промывки при-
боров (водоразборная арматура, смывные, водораспре-
делительные и промывные устройства);
выпуск и отвод сточных вод в канализационную сеть
(переливы и выпуски с сифоном).
В тех случаях, когда устройства для подачи хозяйст-
венно-питьевой воды отсутствуют и прибор служит
лишь для приемки и отвода сточной воды, он является
приемником сточной воды (трапы, водосточные воронки
и т. п.).
Технические параметры санитарно-технических при-
боров (расход и напор воды из водоподающих устройств,
размеры и вместимость прибора, размеры переливных и
спускных устройств и т.п.) определяются их назначени-
ем и эксплуатационным режимом работы.
В зависимости от режима эксплуатации санитарно-
технические приборы можно разделить на две группы:
с аккумулирующей емкостью, которые в процессе
пользования заполняются водой из водоподающих уст-
ройств (ванны, мойки, унитазы и пр.);
проточные (без аккумулирующей емкости) в которых
поступающая из водоподающих устройств вода или сбра-
сываемая сточная вода без накопления в приборе отво-
дится через выпускные устройства в канализацию (умы-
вальники, раковины, души, сливы, трапы, водосточные
воронки и т. п.).
В зависимости от назначения приборов возможны
следующие эксплуатационные режимы их работы.
В приборах с аккумулирующей емкостью:
подача воды — наполнение и опорожнение емкости
(ванны, мойки и пр.);
6
подача воды — наполнение емкости, прием стоков,
смыв и отвод стоков опорожнением емкости (унитазы
и пр.).
В проточных приборах:
подача воды — отвод сточной воды без наполнения
емкости (умывальники, рукомойники, раковины, душе-
вые поддоны, трапы, водосточные воронки и пр.);
прием стоков — их смыв и отвод без наполнения ем-
кости промывочной водой (смывные краны, писсуары,
сливы и пр.).
Назначение санитарно-технических приборов и указанные эксплуа-
тационные режимы работы обусловливают следующие их техниче-
ские параметры:
расход воды из водоразборной арматуры <7ва;
расход воды из смывных устройств qc.y\
полезная (аккумулирующая) вместимость прибора №п;
время заполнения и опорожнения полезной (аккумулирующей)
вместимости /3 и /0; расход воды из выпускного устройства (выпуск
с сифоном) q3 и переливного q^ устройства;
площадь сечения выпускного сов и переливного <оп устройств;
скорость движения воды в выпускном устройстве ув.
Эти параметры являются основными при расчете и
проектировании санитарно-технических приборов. Одна-
ко для тою чтобы обеспечить расчет и проектирование
оптимальных конструкций приборов необходимо:
установить расчетные зависимости, отражающие со-
отношения основных технических параметров;
обосновать оптимальные значения показателей, кото-
рые обусловливаются эргономическими и эстетичес-
кими требованиями, а также требованиями надежности,
долговечности, технологичности и экономичности.
К этим техническим показателям санитарно-техничес-
ких приборов относятся:
габаритные размеры, форма прибора и его рабочей
вместимости;
установочные размеры прибора (высота от пола, вы-
лет от сгены и пр.);
размеры взаимного расположения элементов прибо-
ра (водоразборной арматуры, прибора, выпуска, пере-
лива и т. д.);
форма и параметры струи из водоподающих уст-
ройств;
усилия для включения прибора в работу;
акустические показатели (уровень и частота произ-
водимого шума);
7
показатели надежности и долговечности (вероятность
безотказной работы, наработка на отказ, срок службы,
ресурс и т. д.);
механическая прочность;
термостойкость и химическая стойкость.
1.2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ приборов
Расчет приборов с аккумулирующей емкостью. Эти
приборы работают в двух режимах.
Первый режим, характерный для работы ванн, умы-
вальников (с переливом), моек, бидэ и др., включает
следующие этапы: подачу воды, заполнение полезной
вместимости опорожнение емкости.
Продолжительность полного цикла работы прибора в
этом случае будет равна:
/ц = /3 + ^п.з + k + ^П.О + бз.О» 0-0
где продолжительность: /ц — цикла работы прибора; /3 — заполне-
ния полезной вместимости; tn з — процедуры при заполненной по-
лезной вместимости; /0 — опорожнения полезной вместимости;
tn о — процедуры при опорожненном приборе; /Во — вспомогатель-
ных операций (регулировка арматуры, промывка прибора и пр.).
Продолжительность заполнения в приборе полезной
вместимости определяется из выражения
^з = ^в.а. (1.2)
При конструировании прибора, в зависимости от
предъявляемых к нему требований и характера процеду-
ры, заданными могут быть значения /3, Wn или По
формуле (1.2) можно вычислить один из параметров при
заданных значениях других.
Продолжительность опорожнения прибора tQ зави-
сит от уровня воды в приборе, его полезной вместимо-
Рис. 1. Расчетная схема опорожне-
ния санитарно-технических прибо-
ров
сти, а также от конструк-
ции, размеров и расположе-
ния выпускного устройства
(выпуск с сифоном). При
опорожнении прибора наб-
людается истечение воды че-
рез выпускное устройство
(выпуск, сифон) при перемен-
8
ном напоре. Расчетная схема опорожнения прибора при-
ведена на рис. 1, где Н, S — переменные значения высо-
ты и площади поперечного сечения прибора (ванны,
мойки, умывальника и т. д.).
Для бесконечно малого промежутка времени d( мож-
но записать
SAH = Qdt
или
S d Н = цсовых VigH At, (1.3)
где d Н — снижение высоты уровня воды в приборе за время d /;
Н—высота уровня воды в приборе, отсчитываемая от оси выход-
ного патрубка сифона; «вых— площадь сечения выходного отвер-
стия сифона; р, — коэффициент расхода:
n = fl/' l + sgM -вых Y+SX-yf—у) ; (1.4)
\г \ со / а \ со ; /
— сумма коэффициентов местного сопротивления по тракту
выпускного устройства (выпуск-сифон); X — коэффициент сопротив-
ления трения; /, d, со — длина, диаметр и площадь сечения участков
тракта выпускного устройства.
Из уравнения (1.3) определим время полного опо-
рожнения прибора (при p=const):
to = (р^вых • (^*5)
Hi
В этом уравнении S — переменная величина, поэто-
му чтобы вычислить интеграл, необходимо установить
зависимость S от Н. Не допуская большой ошибки, мо-
жно любой из санитарно-технических приборов с регу-
лирующей емкостью представить в виде перевернутой
усеченной пирамиды с постоянной по высоте шириной,
равной b (см. рис. 1), тогда имеем:
S = 52 + 2д(Я —Я2) tga, (1.6)
где S2 — площадь поверхности дна прибора условной формы; Н2 —
превышение дна прибора над осью выходного патрубка сифона.
Подставив значение S из формулы (1.6) в уравнение
(1.5), получим
, ( Г S2 + 2b(H-H2) tga
to — ьР^вых r 2g ) I — d H
J V H
Hl
или
to = (цо)вых K2g ) 1 [(2S2-4//2&tga)(Kw1 - Vh2) +
+ 4-^8«(/Я1-Кя!)|. (1-7)
О J
Полезная вместимость прибора
/ S, 4- S, \
я W^u= — 7"2 U, (1.8)
d у Z /
S2 = Sj — 2hMga. (1.9)
Решая совместно уравнения (1.8) и (1.9), получим
&tga=(s1--^-')4’• (IJ°)
\ h ) h
Подставив в формулу (L7) значения S2 из формулы
(1.9) и значения fctga из формулы (1.10), получим
/ 1/-—х—1 Н 4Гп / Н9 \ [ 2Н2
/о = Р+^Г" “2S1 1+~Г~ Х
Ц h \ Л / \ h /1
х(КяГ-КяГ) + у )},(!.П)
где S( — площадь сечения прибора на уровне, соответствующем его
полезной вместимости; h — глубина воды над выпуском при запол-
ненной полезной вместимости прибора.
Для прибора призматической формы (с вертикаль-
ными стенками), т. е. когда tga=0; Wn/h=Si=S2'>
t0 = —zfKwT-KwT). (i.i2)
Р^вых У 2g
По формулам (1.11) и (1.12) можно по заданным зна-
чениям полезной вместимости и размерам прибора и
выпускного устройства определить время опорожнения
/о, а также решить обратную задачу — по заданному ус-
ловиями эксплуатации значению /0 определить полез-
ную вместимость, основные размеры прибора и выпуск-
ного устройства.
Для расчета систем внутренней канализации зданий
необходимо знать зависимости, характеризующие изме-
нение расхода воды в процессе опорожнения санитарно-
технических приборов. В настоящее время эти зависи-
мости определяют экспериментально, что довольно тру-
доемко и требует громоздкой измерительной аппаратуры.
Однако по формуле (1.12) можно получить теорети-
10
ческпе зависимости изменения расхода воды в процессе
опорожнения прибора.
Формула (1.12) записывается в следующем виде:
t 2S(Hl-H2)
М“вых W + /Я?)
ИЛИ
t0 = Sh/q = Wn/q,
где — полезная вместимость прибора; q — средний расход воды
при опорожнении прибора.
Разделив прибор по высоте на определенное число
объемов (слоев) и применяя последовательно для каж-
дого из них формулу (1.13), получим время полного
опорожнения прибора непризматической формы:
= (1.14)
/0 = 2 ___ __ _______
Цйвых (К// + V Н — hc
где Н — высота верхнего уровня соответствующего слоя воды в
приборе, отсчитываемого от оси выходного патрубка сифона; Sc;
hc — средняя площадь и глубина слоя воды; IV7 — объем слоя во-
ды; q — средний расход при о’порожнении соответствующего слоя
воды в приборе.
На рис. 2 представлены зависимости изменения рас-
хода воды от времени при опорожнении различных са-
нитарно-технических приборов, построенные по формуле
(1-М).
Приборы с аккумулирующей емкостью могут эксплу-
атироваться и как проточные, т. е. без заполнения полез-
ной вместимости. При этом выпускное устройство долж-
но обеспечивать пропуск заданного расхода воды из ус-
тановленной на приборе водоразборной арматуры при
заданной глубине слоя воды перед выпуском. В этом
случае будет иметь место безнапорный режим работы
выпускного устройства, а расход воды по гидравлическо-
му тракту выпуск-сифон определится расходом воды че-
рез выпуск, значение которого можно получить по фор-
муле кольцевого водослива:
Q = "К2g h/2t (1.5)
где Q — расход воды через выпуск; h — напор перед гребнем ворон-
ки выпуска, значение которого можно принимать равным глубине
слоя воды перед гребнем выпуска; D3 — диаметр воронки выпуска;
w — коэффициент расхода; g — ускорение свободного падения.
11
Рис. 2. Графические зависимости изменения расхода воды от времени при
опорожнении санитарно-технических приборов
а — при расходе q и времени /: / — ванны длиной 1700 мм; 2 — то же,
1500 мм; 3 — то же, 1200 мм (сидячие); 4 — душевые поддоны глубокие; 5 —
мойки; б — в относительных единицах: 1 — ванны; 2 — мойки
Рис. 3. Расчетная схема выпуска
Расчетная схема выпуска
приведена на рис. 3. Эта
формула справедлива до оп-
ределенной, так называемой
критической глубины слоя
воды над гребнем выпуска—
йИр. При значениях h>h4p
выпуск будет работать в не-
устойчивом переходном (от безнапорного к напорному)
режиме, характеризующемся резкими колебаниями слоя
воды перед выпуском, образованием вихревой воронки
и повышенным уровнем шума. Такой режим работы вы-
пуска снижает санитарно-гигиенические показатели при-
бора (частичное заполнение сточной водой чаши прибо-
ра, наличие брызг, повышенный уровень шума и т. д.),
поэтому его не следует допускать. В связи с этим кон-
струкцию и основные размеры выпуска следует выби-
рать из условия его работы при глубине слоя воды пе-
ред гребнем выпуска, не превышающей ЛКр, и соответ-
ствующем ей критическом расходе воды через выпуск
QKp. При этом необходимо, чтобы заданный расход во-
доразборной арматуры прибора qB.a не превышал QKp*
На основании экспериментальных исследований авто-
ра [15] основные параметры выпуска можно определить
по следующим формулам:
(1.16)
12
<?в.а = mnDB V2g (0,36 Рвып)3/2; (1.17)
tn = 0,62 — O,46h/£>Bbin,
(1.18)
где Двып — внутренний диаметр выпуска в месте сопряжения его с
воронкой. При расчете выпуска с решеткой, расположенной внутри
его, и площадью живого сечения сор вместо Рвып следует принимать
/)р=И 4«р/л.
По формулам (1.15) — (1.18) можно рассчитать сле-
дующее:
по заданным конструкции и размерам выпуска опре-
делить расход водоразборной арматуры и выбрать ее
конструкцию для данного прибора. Для этого по форму-
лам (1.16) и (1.17) находят значения ЛКр, т, а затем по
формуле (1.17) расход водоразборной арматуры;
по заданным конструкции и параметрам водоразбор-
ной арматуры, т. е. при известных значениях дв.а, опре-
делить конструкцию и оп-
тимальные размеры вы-
пуска;
при любом значении
глубины слоя воды h в
пределах Оч-Лкр по фор-
мулам (1.15), (1.18) вы-
числить расход воды че-
рез выпуск.
В приборах с аккуму-
лирующей емкостью, как
правило, предусматрива"
ется переливное устрой-
ство, включающее при-
емное отверстие( пере-
лив) , приемный патрубок,
сливную трубу и сифон.
Переливное устройство
предохраняет прибор от
перенаполнения при за-
крытом выпуске и вклю-
ченной водоразборной ар-
матуре. В связи с этим
оно должно рассчиты-
ваться на пропуск макси-
мального расхода воды из
водоразборной арматуры
Рис. 4. Расчетная схема безнапорного
перелива
1 — приемное отверстие; 2 — приемный
патрубок; 3 — переливная труба; 4 —
сифон
Рис. 5. Расчетная схема приемного от-
верстия перелива
13
при заданном уровне воды в приборе. Переливное уст-
ройство может работать в безнапорном и напорном (си-
фонирующем) режимах, что обеспечивается соответству-
ющей конструкцией приемного патрубка. Пропускная
способность безнапорного переливного устройства будет
в общем случае определяться напором воды перед при-
емным отверстием. Расчетная схема безнапорного пере-
лива приведена на рис. 4.
Для прямоугольного приемного отверстия, схема ко-
торого представлена на рис. 5, элементарный расход во-
ды d Q через заштрихованную площадь bdH равен:
d Q = |х06 d Н VigH, (1.19)
где Цо — коэффициент расхода истечения из отверстия; Н — пере-
менный напор воды перед рассматриваемой элементарной пло-
щадью, который ввиду малости скорости движения воды можно
принять равным глубине слоя воды перед элементарной площадью
отверстия; b — ширина отверстия.
Допуская, что ц0 = const, получим
/Л
Q = ц0Ь J У^Н &Н = -^р0Ь У^ (н3'* - Н3'2). (1.20)
Переливное устройство должно обеспечивать быстрое
увеличение его пропускной способности до расчетной
при относительно незначительном повышении напора во-
ды перед приемным отверстием, поэтому переливное уст-
ройство следует рассчитывать так, чтобы пропуск мак-
симального расхода обеспечивался при напорах воды
перед приемным отверстием, не превышающих его вы-
соты. В этом случае //2=0, тогда
Q = Wh3/2
или
Q =. (1.21)
□
Приемное отверстие переливного устройства санитар-
но-технических приборов часто оборудуется решеткой
площадью поверхности сор. Обозначив отношение площа-
ди живого сечения отверстия и площади поверхности ре-
шетки и без нее через е и приняв коэффициент расхода
цо=^О,65 [10], получим
Q = 0,43eWi (I-22)
14
Для круглого отверстия диаметром d можно принять
b = Vnd2/4, тогда
Q = 0(43eZ>2K2gT,
или
Q = 0,32ed2 V2gd. (1.23)
Формулы (1.19) — (1.23) справедливы в том случае,
когда переливное устройство работает полным сечением
по всему тракту. При этом площадь поперечного сече-
ния переливной трубы следует определять по формуле
<йп.т = Q^n b2g//n), (1.24)
где q — расход воды через переливное устройство, определяемый
по формулам (1.22), (1.23); цп — коэффициент расхода перелива по
тракту переливная труба — выходное сечение сифона:
(1 f / Т I / Т
1/ i + sd-^т- +^-т- —77- ;
V \ со / а \ со ) /
На — разность отметок нижней кромки приемного отверстия и
центра выходного отверстия сифона.
В том случае, когда площадь поперечного сечения
переливной трубы больше вычисленной по формуле
(1.24) (например, если диаметр трубы выбирается с не-
которым запасом), переливное устройство частично или
полностью будет работать неполным сечением. При этом
для устойчивой и бесшумной работы переливного уст-
ройства необходимо обеспечить поступление вместе с во-
дой в приемное отверстие небольшого количества возду-
ха. В связи с этим максимальный напор воды перед пе-
реливом необходимо принимать на 10 % меньше высоты
отверстия. Учитывая это обстоятельство, а также то, что
максимальный расход водоразборной арматуры
не должен превышать пропускной способности Q пере-
ливного устройства, последнее следует рассчитывать по
следующим формулам:
при прямоугольном отверстии
или
^,аакс г=0,37е^У2^Г;
при круглом отверстии
<#аакс = 0,37еЬ2 У
15
Рис. 6. Расчетная схема сифонирующе-
го (напорного) перелива
1 — приемное отверстие; 2 — приемный
патрубок; 3 — переливная труба; 4 —
сифон
ИЛИ
^макс ==0,28ed2]/’2^Z. (I.?5)
Пропускная способ-
ность напорного (сифони-
рующего) переливного
устройства, расчетная
схема которого приведена
на рис. 6, определяется
напором воды перед вы-
пускным патрубком сифо-
на и может быть вычис-
лена по формуле
Q = Нс.П Wn.T » (I *26)
где ton т — площадь поперечного сечения переливной трубы; 7/Сп —
превышение уровня воды в приборе над центром выходного отвер-
стия сифона; рс и — коэффициент расхода сифонирующего пере-
ливного устройства по тракту приемное отверстие — выходное от-
верстие сифона:
Работа переливного устройства в сифонирующем ре-
жиме обеспечивается заглублением приемного отверстия
ниже переливной кромки приемного патрубка. При рас-
чете сифонирующего переливного устройства максималь-
ный уровень воды в приборе также не следует прини-
мать выше верхней кромки переливного отверстия при-
емного патрубка. За расчетный целесообразно принимать
уровень воды в приборе на отметке центра переливного
отверстия приемного патрубка. С учетом этого сифони-
рующее переливное устройство следует рассчитывать по
формулам:
„макс У 2^77 • Ю =Ю /8, (1.27)
а ^сп п.т V s с п* п.о п.т' * ' '
где ton о — площадь сечения приемного отверстия; 8 — о1ношение
площадей сечения приемного отверстия без решетки и с решеткой.
По заданным условиями эксплуатации, максималь-
ным значениям уровня воды в приборе и расхода воды
из водоразборной арматуры можно по формулам
(1.22) — (1-27) определить размеры проточной части
всех элементов безнапорного или сифонирующего пере-
16
дивного устройства. При обратном решении задачи для
данной конструкции прибора с переливным устройством
определяют максимальный расход водоразборной арма-
туры, но которому устанавливают максимальный уро-
вень1 воды в приборе. Анализ расчетных формул пока-
зывает, что при одинаковой пропускной способности Q
и размерах проточной части безнапорное и сифонирую-
щее переливные устройства будут отличаться лишь раз-
мерами приемного отверстия и приемного патрубка, ко-
торые в сифонирующем переливе будут иметь значи-
тельно меньший размер. Это обусловливает и лучшую
гидравлическую характеристику сифонирующего пере-
ливного устройства — меньший диапазон колебаний уров-
ня воды в приборе при изменениях расхода воды через
перелив.
Формула (1.1) характеризует режим одного цикла
работы санитарно-технических приборов, т. е. продолжи-
тельности цикла и отдельных операций, а также расхода
' воды при выполнении отдельных операций. Определен-
ные режимы работы санитарно-технических приборов и
Jhx анализ позволяют более обоснованно и точно рассчи-
тывать и проектировать системы канализации зданий,
продолжительность заполнения t3 и опорожнения С
i приборов определяют по приведенным выше зависимо-
стям (1.2) и (1.11) — (Ы4). Значения /п.з, 6ю, tno уста-
4 навливают в зависимости от назначения приборов и экс-
плуатационных требований к ним в соответствии с сани-
тарно-гигиеническими нормами и статистическими дан-
ными по эксплуатации приборов.
Работа выпусков и переливов гидравлически связана
с работой сифона, который является необходимым эле-
ментом выпускных и переливных устройств всех сани-
тарно-технических приборов, подключаемых к системе
внутренней канализации здания. Основное назначение
сифона — создать гидравлический затвор, препятствую-
щий прониканию газов из системы внутренней канали-
зации здания через выпуск или перелив санитарно-тех-
нического прибора в помещения, где он установлен и
когда он не используется. Во время работы прибора си-
фон должен обеспечить пропуск расчетного расхода сто-
ков, не допуская при этом засорения его загрязнениями,
содержащимися в сбрасываемой сточной воде.
Сифон в общем случае состоит из входного и выход-
ного вертикально или наклонно расположенных кана-
101 Lmi
17
лов, соединенных внизу и заполненных водой до нижней
кромки выходного отверстия (рис. 7). Максимальная
высота гидравлического затвора й^а3кс (столба воды)
сифона определяется вертикальным расстоянием от вер-
хней кромки соединяющего каналы отверстия до нижней
кромки выходного отверстия (см. рис. 7). Значение
необходимо принимать таким, чтобы обеспечить
ное запирание сифона, когда
надеж-
не пользуются санитарно-
техническим прибором.
При этом учитываются
потери воды из гидрав-
лического затвора. Поте-
ри воды происходят за
счет испарения воды и ее
отсасывания при появле-
нии разрежений в кана-
лизационном трубопро-
воде, к которому присое-
динен прибор, вызывае-
мых сбросом сточных вод
из других приборов, так-
же присоединенных к это-
му трубопроводу. Следует
отметить, что при давле-
нии в канализационном
Рис. 7. Расчетная схема сифона (гид-
розатвора)
1 — санитарно-технический прибор; 2 —
выпуск; 3— входной канал; 4 — соеди-
нительный канал; 5 — выходной каналу
6 — отводящий трубопровод
трубопроводе, превыша-
ющем атмосферное, возможно вытеснение воды из гид-
равлического затвора в санитарно-технический прибор.
Однако вытесненная вода не теряется, поскольку при
снижении давления она возвращается из прибора в си-
фон.
Рассмотрим влияние разрежения в канализационном
трубопроводе на потери воды в гидравлическом затво-
ре сифона (см. рис. 7). При разрежении на выходе из
сифона, равном рвх — рвых, потери воды из него Й7р, ког-
да он полностью заполнен водой, составят
р = (рвх РвЫх) WBx/? = ^ВЫХ ^вх» (1.28)
где рвх — давление на входе в сифон (атмосферное); рВых — дав-
ление на выходе из сифона; /гВых — разрежение на выходе из си-
фона в линейных единицах (вакуумметрическая высота столба во-
ды); (Овх — площадь живого сечения входного канала сифона.
При снятии разрежения (/гЕых=0) высота гидравли-
ческого затвора йг.з, с учетом потерь воды, определится
из выражения:
18
(^г.з ^Г.з C ~Ь ^ВЫ1) й)вых 0 29)
sin а
или после простейших преобразований
. _ Г. макс .‘Двых, /ймакс _ft \ ш /С _^вых\ (1.30)
Пг.Э — 1"г.з sina “ \пг.з “вых/ вых'^вх sin a /
где /<газС —максимальная высота гидравлического затвора;
совых — площадь живого сечения выходного канала сифона; a —
угол наклона выходного канала сифона.
Из рис. 7 и формулы (1.28) очевидно, что максималь-
ные потери воды из гидравлического затвора, не нару-
шающие нормальной его работы, при /гВых=«г.з , соста-
вят
1Гмакс = лмакс(Вв1# (1.31)
При этом высота гидравлического затвора, согласно
формулам (1.29) — (1.31), будет
hr, = азкс/1 + sin a • 0 • 32>
г-3 О)вых
В частности, для сифона, у которого площади живого
сечения входного и выходного каналов равны, т. е. соПх =
= <овых:
ftr.3=/,rMa3KC/l+sina- f.33)
Для сифона с вертикальными каналами (sina=l) и
равными площадями их живого сечения высота гидрав-
лического затвора
= лг.зКС/2- (1-34)
Чтобы обеспечить надежную работу сифона, при рас-
чете максимальной высоты гидравлического затвора
Л"а3кс следует рассмотреть случай, когда за расчетное
время Т при бездействии санитарно-технического прибо-
ра возможны потери высоты гидравлического затвора как
за счет максимальных разрежений на выходе йВых из си-
фона, так и за счет испарения /ги. В связи с этим высота
гидравлического затвора йг.з> вычисленная по формулам
(1.32) (1.34), должна быть не менее высоты столба во-
ды, теряемой на испарение за время Т, т. е. Лг.з^Ли. На-
19
пример, при заданных Т, ha, hRWT по формуле (1.32) мож-
но определить, что
ftr зКС = (1 + sin “) • 0 • 35)
\ WEbIX /
Если полученные значения ftra3KC меньше Лвых, то не-
обходимо принять Лг.зКС =Лвых- В зарубежной практике
на основании выполненных экспериментальных исследо-
ваний [48] максимальную продолжительность Т бездейст-
вия приборов принимают равной месяцу, а потери высоты
гидравлического затвора на испарение за этот период —
25 мм. Для примера приводим значения максимальной
высоты гидравлического затвора, вычисленные для этих
условий по формуле (1.36) (для сифонов с одинаковым
сечением каналов):
^маке = 25 (1 +sina). (1.36)
au . . .................. 90 60 45 30
Й“а3кс,мм................. 50 46,5 42,7 37,5
В нашей стране не проводились экспериментальные
исследования по испарению воды из гидравлических за-
творов сифонов. Однако при расчетах сифонов можно
использовать приведенные выше значения Т и Ли по дан-
ным зарубежных исследований. Следует отметить так-
же, что при появлении разрежений на выходе из сифона
гидравлический затвор в нем раскачивается. При этом
появляются силы инерции, которые обусловливают
большие по сравнению с расчетными потери воды из
гидравлического затвора при максимальных разрежени-
ях на выходе из сифона. В связи с этим вычисленное по
приведенным зависимостям значение h^z следует уве-
личить на 20—25 % или рассчитать систему канализации
таким образом, чтобы максимальное значение разреже-
ния на выходе из сифона йВЫх не превышало 0,75—1
0,8/т^азкс. Определением оптимальной высоты гидравли-
ческого затвора расчет сифона не заканчивается, так как
конструкция и размеры его определяются также гидрав-
лическим режимом при эксплуатации санитарно-техни-
ческого прибора. В этом случае, как уже было указано,
сифон должен обеспечивать пропуск расчетного расхода
сточной воды из прибора, а также «самоочищаемость».
20
т. е. транспортирование содержащихся в сточной воде
загрязнений, не допуская их осаждений в сифоне. Сброс
сточной воды из санитарно-технического прибора чер<ч
выпуск, как отмечалось выше, может происходить в на-
порном (при заполненной аккумулирующей вместимости)
и безнапорном (без заполнения вместимости) режимах.
Расчетным для сифона следует считать безнапорный ре-
жим, поскольку расход и скорость движения сточной во-
ды через сифон в этом случае будут минимальными. При
этом они должны быть достаточными для транспорти-
рования взвешенных веществ, содержащихся в сточной
воде без их осаждения в сифоне.
Расход сточной воды, протекающей через сифон, оп-
ределяется по формуле
<2=НО®выхК2^ (1.37)
где Н — полный напор сточной воды в сифоне:
Н = Нс + ~^--, (1.38)
2g
Нс — геометрический напор, равный превышению уровня воды во
входном канале сифона над центром сечения выходного отверстия
сифона; — скорость входа сточной воды в сифон; (Овых — пло-
щадь живого сечения выходного отверстия сифона; рс — коэффи-
циент расхода:
нс = + ; а-зэ)
\ г \ (в / а \ со / /
— сумма коэффициентов местного сопротивления по тракту си-
фона; к—коэффициент сопротивления трения; /, d, со —длина,
диаметр и площадь сечения участков тракта сифона.
Из рис. 7 видно, что основные конструктивные разме-
ры сифона определяются значениями соВых и Нс. Вместе
с тем (Овых и Нс должны быть рассчитаны так, чтобы при
нормативном расходе воды из водоразборной арматуры
<7в.а прибора обеспечить такую скорость движения сточ-
ной воды vc в каналах сифона, при которой не происхо-
дило бы выпадения загрязнений. Наиболее опасными в
отношении выпадения взвешенных веществ являются со-
единительный и выходной каналы сифона, поэтому пло-
щади их живого сечения не должны превышать <оВых.
Отсюда следует также, что площадь живого сечения
выходного канала не должна превышать площади сеч*-
21
ния входного канала, щВых^о)вх. Формулу (1.37) можно
представить в виде
<7в.а — ^вх Нс (1.40)
ИЛИ
<7в.а = wbx ус> (1-41)
где q3 а — нормативный расход из водоразборной арматуры; vc —
скорость движения сточной воды в выходном сечении сифона:
(1.42)
В зависимости от характера загрязнений, содержа-
щихся в сточной воде, значения vc следует принимать
такими, чтобы обеспечить самоочищаемость сифона. На-
пример, СНиП 11-32-74 рекомендует для фекально-хозяй-
ственной канализации принимать vc не менее 0,7 м/с.
Скорость входа иВх сточной воды в сифон с достаточ-
ной степенью точности можно определить по формуле
^вх — <7в.а/wbx > U • 43)
где Швх — площадь живого сечения входного отверстия сифона.
При расчете сифонов унитазов и напольных чаш в
формулах (1.40) — (1.43) вместо qB.a следует принимать
среднюю интенсивность смыва (средний расход воды из
смывного устройства), а при расчете трапов — норма-
тивный расход стекающей в него сточной воды. Таким
образом, формулы (1.40) — (1.43) позволяют по заданным
значениям ис, qB,a определить соВых, Нс, а затем вычислить
необходимые размеры и выбрать оптимальную конструк-
цию сифона.
Для примера в табл. 1 приведены вычисленные по
формулам (1.40) — (1.43) гидравлические параметры си-
Рис. 8. Схемы рациональных конструк-
ций сифонов
а — для умывальников, моек, ванн, ду-
шевых поддонов; б — для унитазов, на-
польных чаш, трапов
фонов, применяемых в
настоящее время в сани-
тарно-технических при-
борах. Данные табл. 1
показывают, что боль-
шинство применяемых в
настоящее время сифонов
из-за несовершенства
конструкций имеют не-
удовлетворительные гид-
22
ТАБЛИЦА 1. РАСЧЕТНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
СИФОНОВ, СЕРИЙНО ВЫПУСКАЕМЫХ ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ
Тип сифон: ^в.а, Л/С °вых. см2 Яс, СМ VC' м/с °вх/2й' СМ ^вых. см
Чугунный ДЛЯ 0,15 0,25 19,7 19,7
умывальников и моек по 1 ОС 1 6924-73 Латунный буты-
0,15 7,06
лочный для умы- вальников по ГОСТ 23412—79 Пластмассовый 0,15 11,3
бутылочный для 0,25 и,з
умывальников и моек по ГОСТ 23412—79 Напольный для 0,3 7,53
ванн по ГОСТ 23412—79 Для унитазов по 1,6 56,5
ГОСТ 22847—77 Для трапов чугун- ных по ГОСТ 1811—73: £>у 50 мм 0,4 21
£>у 100 мм 0,8 77,5
0,44 0,44 0,153 0,42 0,076 0,127 0,03 0,08 5 5
0,35 1,87 0,212 0,23 3
0,35 0,73 0,133 0,09 3,8
0,35 2,04 0,221 0,25 3,8
0,75 1,44 0,398 0,8 3,1
0,38 2,83 0,284 0,41 8,5
0,4 1,15 0,19 5,16
0,4 0,338 0,103 — 9,9
равлические параметры: низкие коэффициенты расхода
Цс, завышенные проходные сечения и малые скорости
движения сточной воды, которые не обеспечивают само-
очищаемость сифонов.
На рис. 8 приведены варианты схем рациональных
конструкций сифонов, а в табл. 2 — расчетные гидравли-
ческие параметры этих сифонов. Расчетные значения ско-
рости движения сточной воды приняты для сифонов диа-
метром до 50 мм — 0,5 м/с, диаметром до 100 мм—
0,6 м/с, т. е. ниже значений скорости (0,7 м/с), рекомен-
дуемой СНиП 11-32-74 для труб диаметром 150—250 мм,
что вполне допустимо, поскольку с уменьшением диамет-
ра транспортирующая способность потока возрастает.
Данные табл. 2 показывают, что за счет увеличения
скорости движения сточной воды и рациональных форм
каналов сифонов можно значительно уменьшить их габа-
риты, вес, материалоемкость, а также возможность за-
сорения и повысить надежность их работы.
23
ТАБЛИЦА 2. РАСЧЕТНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СИФОНОВ
Тип сифона 9в а, л/с “выг см2 Нс, см VC’ м/с ^х-2г. см ^выь С
(рис. 8, а) Для умываль- 0,15 3 0,79 2,08 0,5 1,27 1,95
ников Для моек 0,25 5 0,79 2,08 0,5 1,27 2,52
Для ванн, под- донов 0,3 6 0,79 2,08 0,5 1,27 2,77
(рис. 8, б) Для унитазов 1,6 25,6* 0,5 7,7 0,6 1,84 5,75
Для трапов Dy 0,4 8 0,5 5,4 0,5 — 3,2
50 мм Для трапов Dy 100 мм 0,8 13,3 0,5 7,7 0,6 — 4,1
* Расчетную площадь живого сечения выходного отверстия сифона
унитаза необходимо увеличить в 2 раза для пропуска фекалий.
При определенных условиях возможно самоопорож-
нение сифона, т. е. отсасывание содержащейся в нем во-
ды, образующей гидрозатвор, которое нарушает нормаль-
ную его работу, поэтому конструкция сифона и отводя-
щий трубопровод должны быть рассчитаны таким обра-
зом, чтобы исключить самоопорожнение сифона.
Самоопорожнение сифона возможно в том случае, ес-
ли отводящий трубопровод будет работать полным сече-
нием. При этом расход воды в момент опорожнения оп-
ределится по формуле
<2 = ^.от “о.т V 2е (Яо.т - лгмазкс - dBMX)> а-44>
где С0о. т — площадь живого сечения выходного отверстия отводя-
щего трубопровода; dBbix— диаметр выходного отверстия сифона;
Яо т — расстояние по вертикали между центрами входного и выход-
ного отверстий отводящего трубопровода; |1с.от — коэффициент рас-
хода по тракту сифон — отводящий трубопровод:
Рс.от=(]//'1+2£(^Г+2^4(—Г) *•
\ V \ / а \ со / /
Из формулы (1.44) видно, что самоопорожнение си-
фона возможно лишь при //о.т>(ЛгазКС + ^вых). В этом
случае отводящий трубопровод следует рассчитывать на
24
пропуск максимального расхода при неполном его запол-
нении по известной формуле:
Смаке = gG)o.t б ^£'о.т ~ С VR ^о.т/> 0 *45)
где Смаке — максимальный расход сточной воды, поступающей из
санитарно-технического прибора. Для приборов с аккумулирующей
вместимостью Смаке следует определять по формуле (1.14) или по
графику рис. 2. Для приборов проточного типа Омакс^вТ >
а__коэффициент заполнения трубопровода; С—коэффициент Ше-
зи который следует определять по формуле акад. Н. Н. Павловско-
r0J r — гидравлический радиус; t0 т — уклон отводящего трубопро-
вода; / — расстояние по юризонтали между центрами входного и
выходного отверстий отводящего трубопровода.
Допускаемые значения уклонов и наибольших расчет-
ных наполнений отводящих трубопроводов систем внут-
ренней канализации регламентированы СНиП П-30-76.
Следует отметить, что при /о.т, значительно превыша-
ющих критическое, движение сточной воды в отводящем
трубопроводе, будет бурным и сильно аэрированным, по-
этому расчеты по формуле (1.45) дадут заниженные диа-
метры трубопровода. Кроме того, будет повышенный вы-
нос водой воздуха из надводного пространства трубопро-
вода, что может вызвать разрежение в трубопроводе и
опорожнение сифона. В связи с этим диаметр отводящего
трубопровода, прокладываемого с большим уклоном или
вертикально, следует принимать не менее рассчитанного
по формуле (1.45) при максимальных f0.T, регламентиро-
ванных СНиП, или при критических уклонах, вычислен-
ных по формуле:
‘кр“ аСг В ’ (L46)
где % смоченный периметр живого сечения отводящего трубопро-
вода; а коэффициент кинетической энергии, который можно при-
трубопроНЫМ 1’1*’ &— ширина поверху живого сечения отводящего
В частности, для отводящих трубопроводов круглого
сечения и наибольшем их наполнении, равном 0,5, фор-
мулу (1.46) можно представить в виде:
д л &
р аС2 2 С2
Второй режим работы санитарно-технических прибо-
ров с аккумулирующей емкостью характерен для туалет-
Ных пРиборов (унитазов, напольных чаш), оборудован-
25
ных смывными бачками. Этот режим включает следую-
щие этапы: подачу воды — наполнение емкости — прием
стоков — смыв и отвод стоков водой, поступающей из ем-
кости. Продолжительность полного цикла работы прибо-
ра при этом режиме будет равна:
*ц = *з + *о, (1.48)
где — продолжительность цикла работы прибора; t3 — продолжи-
тельность заполнения полезной вместимости смывного бачка; t0 —
продолжительность опорожнения полезной вместимости смывного
бачка.
Заполнение водой смывных бачков обычно осуществ-
ляется с помощью наполнительных клапанов, открываю-
щихся и закрывающихся в зависимости от уровня воды
в бачке (например, поплавковых клапанов).
На рис. 9 приведены принципиальные схемы наибо-
лее распространенных типов наполнительных клапанов
смывных бачков: противодавления и попутного давления.
Продолжительность заполнения смывного бачка во-
дой /3 зависит от расхода воды через клапан qK и полез-
ной вместимости бачка №п.
Расход воды через клапан определится по формуле
?К — Нк WK
Нт-Нк +
v2T \
V/’
(1-49)
где Нт — пьезометрический напор воды в подводящем трубопрово-
де перед клапаном; vT — скорость движения воды в подводящем
трубопроводе перед клапаном; (Ок — площадь живого сечения вы-
ходного отверстия клапана; Нк—пьезометрический напор воды в
камере клапана за выходным отверстием:
ц2
Нц= " т йвып’> ' (1.50)
НвыП ^ВЫП % 8
Рис. 9. Принципиальные схемы наполнительных поплавковых клапанов смыв*
ных бачков: противодавления (а) и попутного давления (б)
1 — подводящий трубопровод, 2 — насадок; 3 — закрывающий элемент; 4 —
корпус; 5 - рычажно-поплавковая система; 6 —выпуск
26
h - превышение уровня воды в камере клапана над центром
выходного отверстия выпуска; Цвып, (Овыи — соответственно коэф-
фициент расхода и площадь живого сечения выпуска корпуса кла-
пана; цнкоэффициент расхода клапана:
Нк = 8/1/ (1.51)
Г \ СО /
2g__сумма коэффициентов местных сопротивлений по тракту кла-
пана; (о — площадь живого сечения тракта клапана, расположенно-
го за местным сопротивлением; е — коэффициент сжатия струи на
выходе из клапана.
Скорость движения воды в подводящем трубопроводе
перед клапаном можно определить из выражения
= (1.52)
где От — площадь живого сечения подводящего трубопровода
Решив совместно уравнения (1.49) — (1.52), получим:
= Рк шк 1- (нк—У • (1-53)
Эту формулу, подставив в нее значения из форму-
лы (1.51), можно представить также в следующем виде:
т /-----------» ' / tow \2 / \2
= V 2g(HT-1 + SH—- е —
У \ СО / \ С0т /
или
<7К -= Нк (tfT- tfK) ’ 0 • 55>
где
♦ / I /~ 1 । V?- / \2 I \2
Нк “ е/ |/ 1 4" 2? I I I е I •
F \ to / \ COji J
Работу клапана можно разделить на два этапа: с по-
стоянным расходом при полном его открытии и с пере-
менным расходом в периоды его закрытия или открытия.
При полном открытии выходным отверстием клапана
может быть либо кольцевая щель площадью сечений сощ
между выходной кромкой насадка клапана и закрываю-
щим элементом, либо выходное отверстие насадка пло-
щадью сечения сон. В этом случае (ок = сон при о)щ>сон и
«к —сощ при сощ^сон. Очевидно, что при закрытии или
открытии клапана сощ<о)н, поэтому сок:=(Ощ. Коэффици-
ент сжатия струи е на выходе из клапана, а также £ сле-
дует ^принимать по данным экспериментальных исследо-
ании в зависимости от конструкции выходного канала
27
g Т АВ Л И Ц A 3. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ I, е, ц. ПРИ ИСТЕЧЕНИИ ВОДЫ ИЗ ОТВЕРСТИИ И НАСАДКОВ
В НАПОЛНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНАХ (ЗНАЧЕНИЯ £ и е ПРИНЯТЫ ПО А. Д. АЛЬТШУЛЮ)
Гидравлическая схема клапанов Пара- метры При й>н/СОг
ОД 0,2 0,4 0,6 0,8 1
1 < 2dH 0,054 0,048 0,036 0,024 0,012 0
8 0,612 0,616 0,633 0,662 0,722 1
Сйк > Шн И 0,596 0,602 0,622 0,654 0,718 1
1 0,209 0,201 0,186 0,16 0,12 0,06
г-1 п С- п 8 0,61 0,61 0,61 0,61 0,61 0,61
< (0Н И 0,554 0,557 0,56 0,566 0,576 0,592
44 1 = (24-3) dv 0,4 0,38 0,34 0,27 0,16 0
8 1 1 1 1 1 1
(Ок > Р 0,845 0,851 0,864 0,884 0,928 1
1 = (24-3) dB юС 0,209 0,201 0,186 0,16 0,12 0,06
8 0,61 0,61 0,61 0,61 0,61 0,61
(Ок < *<>н И 0,554 0,557 0,56 0,566 0,576 0,592
$ 1 fa < г ®к > <»и 2$ е И 0,054 1 0,974
(Ок < (йн 2S е И 0,08 0,61 0,586
<ок > <он t1 Д' 1 < 2dH К е И 0,057 0,612 0,595
/ 0)к < 0)н 1 < 2dH 2С 8 И 0,054 0,612 0,596
16 fh (Ок> (Он а=40—60° 1 < 2dH 8 И 0,01 0,612 0,609
СОк < (Он а=40—60° Z <Z2cfH 2$ Е И 0,09 0,61 О,584 (
0,048 0,036 0,024 0,012 0
1 1 1 1 1
0,977 0,982 0,988 0,994 1
0,078 0,073 0,069 0,064 0,06
0,61 0,61 0,61 0,61 0,61
0,588 0,589 0,59 0,591 0,592
0,0115
0,616 — — _—
0,583 — — — —
0,048
0,616 — — —
0,602 — — — —
0,01 0,007 0,005 0,0024 0
0,616 0,633 0,662 0,722 1
0,613 0,63 0,66 0,721 1
0,088 0,085 0,08 0,072 0,06
0,61 0,61 , 0,61 0,61 i 0, 61
0,585 0,586 0,587 0,589 0,592
клапана. В табл. 3 приведены значения е и р при истече-
нии из отверстий и насадков различных конструкций.
Время заполнения t\ бачка при работе наполнитель-
ного клапана с постоянным расходом (до начала его за-
крытия) определится по формуле
< = (1.56)
где Wq — вместимость бачка при уровне воды в нем, соответствую-
щем началу закрытия клапана, т. е. когда расход воды через кла-
пан начнет уменьшаться (при й)щ^соп).
При закрытии клапан будет работать с переменным
расходом воды, определяемым значениями о)к и рк в
данный момент времени, поэтому время работы клапана
от начала до полного его закрытия, а также вместимость
бачка W'6, заполняемая в период закрытия клапана, бу-
дут зависеть не только от гидравлических параметров,
но и от конструкции клапана. Для известной конструкции
клапана время Г3 от начала до полного его закрытия с
необходимой точностью можно определить по формуле
(1.57)
где —вместимость бачка, заполняемая водой от начала до
полного закрытия клапана; п — целое положительное число, выби-
раемое в зависимости от необходимой точности вычисления.
Следовательно, продолжительность заполнения полез-
ной вместимости бачка
<3 = ^+^ =
Як
(1.58)
При расчете конструкции клапана необходимо также
знать силу Р, с которой действует вытекающая из насад-
ка струя воды на закрывающий элемент клапана. В об-
щем случае для неполностью открытого клапана
<Со)н (см. рис. 9, а) эта сила определится из выражения:
р= /7Т-ЯК +
2 2
V-
2g J V““ +
+ ----т (1 — COS а),
g
(1.59)
30
сон —площадь живого сечения насадка клапана; ин — скорость
движения воды в насадке, которая определится по Формуле
U»60)
Y —удельный вес воды; а —угол отклонения струи закрывающим
элементом клапана (см. рис. 9).
В частности, при закрытом клапане ((ощ=0), когда
Ун = 0, Як = 0 и 0т = О:
^з = ^н, (1.61)
а при полностью открытом (сощ^сон), когда
ЯТ-/7К+— =(,+^—;
Л) = V (1 — cos а) (1.62)
ё
ИЛИ
Ро=------ y(1 — cos а). (1.63)
ё“>Н
Сила действия потока воды на закрывающий элемент
клапана при противодавлении и неполном его открытии
определится из формулы
Г 1
? = Н? — Нк Ч---------Z — (I + SC) —— 7<он 4~
L ^ё 2g _
,2
2g '
+ Сй)з.э”^“Т-
(1-64)
При закрытом клапане
Р3 — Нт yG)a*t
При полностью открытом
VT
^0 = С(03.э —(1.65)
31
где ут —скорость движения воды в подводящем трубопроводе пе- 1
ред закрывающим элементом клапана: 3
— <7к/
(1.66)
С — коэффициент сопротивления, определяемый экспериментально
[4]; (Оз э — площадь проекции закрывающего элемента клапана на 4
плоскость, перпендикулярную движению воды. 1
При наполнении бачка необходимо сделать расчет пе-
реливного устройства (перелива), обеспечивающего под-
держание определенного (максимального) уровня воды :
в бачке при протечках воды через поплавковый клапан.
Пропускную способность (расход) перелива следует оп-{
ределить по формуле водослива: -
Qn — Нп । (I *67)
где Qn — расход воды через перелив; — коэффициент расхода
на входе в перелив, который рекомендуется принимать = 0,38—
000; L — длина входной кромки перелива; ha — глубина слоя воды
над уровнем перелива. 1
Для переливов круглого сечения на входе 1
Qn = Нп haV, (I.68)1
где Da — диаметр входного отверстия перелива.
В конусных переливах, применяемых в отечественных
конструкциях бачков типа «Компакт», следует также
рассчитать пропускную способность перелива на выходе
по формуле
(1.69)
где соп — площадь поперечного сечения на выходе перелива; hp —4
рабочая глубина воды в бачке, соответствующая его полезному
объему; цп — коэффициент расхода на выходе перелива, рекомен-1
дуется принимать цп= 0,62. 1
Продолжительность опорожнения to смывного бачка
при смыве стоков из туалетного прибора зависит от по-
лезной вместимости бачка, высоты его расположения над
прибором и конструкций смывной арматуры бачка, смыв-
ной трубы и водораспределительного устройства прибо-
ра, определяющих гидравлические сопротивления и ко-
эффициент расхода при истечении воды из бачка.
32
В настоящее время
применяют высоко- или
низкорасполагаемые смы-
вные бачка или бачки
типа «Компакт», которые
устанавливают непосред-
ственно на туалетном
приборе.
Опорожнение бачка
Происходит в три этапа:
заполнение смывной тру-
бы, опорожнение бачка и
смывной трубы. На всех
этапах истечение воды из
отверстия происходит при
переменном напоре неза-
висимо от конструкции
бачка (с сифоном, без си-
фона и т. д.), которая,
однако, влияет на коэф-
фициент расхода воды.
Схема для гидравли-
ческого расчета смывного
бачка представлена на
рис. 10. Обозначив пере-
Рис. 10. Расчетная схема смывного
бачка
/—смывной бачок; 2 — смывная труба;
3 — водораспределительное устройство
менную высоту уровня
воды в бачке, отсчитыва-
емую от его дна, через
Л, площадь поперечного
сечения бачка через S, а площадь поперечного сечения
смывной трубы через <оТр, можно записать для бесконеч-
но малого времени ctt:
Sdh = Qdt
ИЛИ
Sdh = РхСОтр 2gh d t, (1.70)
коэгЬгЬ снижение высоты уровня воды в бачке за время d^; р,!—
Ффициент расхода при истечении воды из бачка в смывную тру-
F4 — V,О.
тец^тсюда вРемя заполнения смывной трубы водой, в
соты11!6 К0Т0Р0Г0 уровень воды в бачке снизится до вы-
^2, определится из уравнения (считая p,i = const):
3—101
33
^2
1 Г* „ d/i
Z3.T— — I 5 . (1.71)
Hi wTp V 2g J V h
Для заполнения смывной трубы расходуется относи-
тельно небольшая часть полезной вместимости бачка,
поэтому можно принять S = = const. Тогда
Н1®тр
или
/З.т =----~,7=~ - ^**7 • (’-73)
Mi wTp V 2g
Поскольку объем смывной трубы длиной /тр равен
уТр = соТр Трр = (hi h2) Si, (1.74)
ТО
Sj = <0jp /тр/^i h2*
Решая совместно уравнения (1.73) и (1.74) и проведя
простейшие преобразования, получим:
<з.т = 2/Тр/н /зГ (VhT + КлТ). (1.75)
Так как из уравнения (1.74):
/i2=ftl_^zp_5 :
*^1
то уравнение (1.75) можно представить также в виде;
<з.т = 2/тр/щVig (~К/Й~+ л/ hi-—1)1,1 Р- ) . (I.76J
После заполнения смывной трубы водой начинается
следующий этап — опорожнение бачка в туалетной при-
бор, смыв фекалий и ополаскивание чаши прибора. Опо-
рожнение бачка на этом этапе происходит под напором,
изменяющимся от Н2 до Н3 (см. рис. 10).
Следовательно, по аналогии с уравнением (1.70) s
можно записать
SdH = Qdt
или
5<1Я = |л2<ов.у VtgH At, (1.77)1
34
Н__высота уровня воды в бачке, отсчитываемая от оси вы-
пека смывной трубы в туалетный прибор; d/7 — снижение высоты
П10вня воды в бачке за время d/; 3 — площадь поперечного сече-
ния бачка; сов у — площадь живого сечения водораспределительного
устройства на выходе смывной трубы; ц2 — коэффициент расхода:
где S — сумма коэффициентов местных сопротивлений смывной
трубы, А — коэффициент сопротивления трения; co, d, I — площадь
сечения, диаметр и длина участков смывной трубы.
Из уравнения (1.77) время полного опорожнения
бачка (при ц2 = const):
/О.б=--------(1.78)
р2 wB.y V 2g J У Я
Я>
В этом уравнении S в общем случае переменная вели-
чина, поэтому, чтобы вычислить интеграл, необходимо
установить зависимость площади S от высоты //.
Для бачка, представленного на рис. 10 и имеющего
постоянную по высоте ширину Ь, имеем:
5 = 33+ 2д(Я-Я3) tga,
где З3 — площадь поперечного сечения бачка на уровне, устанавли-
вающемся после опорожнения полезного объема; Я3— высота уров-
ня воды в бачке площадью 53, отсчитываемая от оси выпуска
смывной трубы.
Подставляя полученную зависимость S от Н в урав-
нение (1.78), получим:
, 1 *о.б — У 2^ Н. с S3 + 2b(H — Н3) tg а 3_Z L S йН (1 79) J Ун н,
или
<0.6 = (ц2 <aB.y K2g ) 1 [(2S, - 4Я3 b tg а) (УНг - УН3 } +
+ -£-Мба(К^-Клз)] • (1.80)
tga—бачка призматической формы, когда а = 0 и
/о.б =-----------{УН2 - У н3 )•
Мг мв.у У 2g
(1-81)
3*
35
Опорожнение смывной трубы можно рассматривать
как истечение из сосуда постоянного сечения (S = coTp =
= const) при переменном напоре. Следовательно, на ос-
новании уравнения (1.77) (полагая, что p3==const)
сотр_____ с АН
Рз^в.у^2^ J У
(1.82)
или
^о.т — 2 У^тр/Рз У 2g ^в.у> (1.82)
где t0 т — время полного опорожнения смывной трубы; ц3— коэф-
фициент расхода распределительного устройства, через которое
вода поступает в туалетный прибор, можно принимать |^3 — 0,62->
ч-0,7.
Суммарное время опорожнения бачка tQ на основании
уравнений (1.76), (1.80) — (1.82) будет:
= ^з.т Н” ^о.б ^о.т 0 *83)
ИЛИ
_____2^тр р
(2S3 - 4Н3 b tg а) - Кя?) +
Ь «В.у У 2g .
4-yMga(K^2 ~
/0 —
1
'.у
, (Е84)
Из У2ё «в.
Для бачка призматической формы (S = const)
/0= ——----------------2/тр =Т +
+------(/ нг - УЩ} + , (1.85)
Р2 ^в.у У 2g Из V 2g сОв.у
При расчете бачков типа «Компакт» временем £з.т 11
/о.т можно пренебречь, ввиду малости значений /тр и Из*
Тогда для бачков типа «Компакт» в форме перевернутой
усеченной пирамиды:
36
io —
1
Иг “в.у У2S
(2S3 - 4Я3 6 tg а) (Ун2-Ун3 } +
+ 4"Mga(/Я|-К^з)
D
(1.86)
а для призматического бачка
t0 =-----—_Г (Кя? - У Th). (1.87)
р2 ©в.у V 2g
Важным техническим показателем смывных устройств
является расход воды на выходе из водораспределитель-
ного устройства туалетного прибора qB,y. Поскольку ис-
течение воды в туалетный прибор происходит в течение
времени /о.б и /о.т, то характер изменения qB,y за это
время можно определить, например, для призматическо-
го бачка из уравнения (1.85):
<о.б = 2S (К Я? - УТТТ)1 |Л2 ©в.у У 2g ;
Z0.T 2 Н3 <отр/Цз 2g ©в.у*
Эти уравнения можно также представить в виде:
/о.б = 2Гб (КЙГ - шв.у У2g (Н2 - Н3) =
- 2Гб/р2 ©в.у VW (КК + (1.88)
^о.т 2сотр Н3 /Ид ©в.у 2g = 2(отр Н3 /цз ©в.у ^/^2gff3 , (1.89)
где 1Гб—вместимость бачка.
Нетрудно заметить, что выражения
М2 «в.у У V (УTh + УТТТ)12
Щ ®в у У 2gHз /2
в уравнениях (1.88) и (1.89) представляют собой сред-
ние значения q соответственно за время /о.б и /о.т.
Следовательно:
^о.б ~ ^б/^о.б.ср» ^о.т = ^тр ^з/^о.т.ср>
а Для бачка типа «Компакт»
~ <7о.ср*
смьРаЗДеЛНВ вместимость бачка и вертикальной части
мов1В?°И ТРУ^Ь1 по высоте на определенное число объе-
из *слоев) и применяя последовательно для каждого
них соответственно формулы (1.88) и (1.89), полу-
37
чим для бачков непризматической формы следующие
формулы, по которым можно построить зависимости о =
=/(0:
io б = yi 2Sh =
Из “в.у V^g (V~H + VH-h)
tv,T ~ 2сотр Я3/р.з<ов.у = со^р ^з/^о.т.ср» (1.91)
. (1.90)
для бачка типа «Компакт»
_____2Sh_______
/Д' (/я + Ун-h )
где Н — высота верхнего уровня соответствующего слоя воды в
бачке, отсчитываемая от оси выпуска смывной трубы в прибор;
S, h — средняя площадь и глубина слоя воды; V/ — объем слоя
воды; q — средние значения расхода воды из водораспределитель-
ного устройства для соответствующего слоя воды.
На рис. 11 представлены зависимости расхода q от
времени (с момента пуска бачка в работу) для высоко-
располагаемого бачка и бачка типа «Компакт», постро-
енные по формулам (1.90), (1.91), (1.92).
Вода с расходом qB.y, поступающая за время /в.у че-
рез водораспределительное устройство в туалетный при-
бор, прежде всего должна обеспечить смыв фекалий и
ополаскивание чаши прибора.
Сила удара струи воды, смывающей фекалии из ту-
алетного прибора, в общем случае определится из выра-
жения:
у
Рс = — ?с »с (• — COS а)
g
Рис. 11. Графические зависимости рас-
хода воды q из смывных бачков от вре-
мени t
1 — высокорасполагаемого бачка;
2 — бачка типа «Компакт»
(1.93)
ИЛИ
Рс =------(1 — cos а), (1.94)
где Qc, fc,(0c — соответственно
расход, скорость и площадь жи-
вого сечения струи, смываю-
щей фекалии; а — угол откло-
нения струи.
Поскольку фекалии
легкодеформируемая пре-
града, то угол отклоне-
ния а при действии струи
38
изменЯется от острого до тупого, поэтому с достаточной
степенью точности можно принять среднее значение
а=90°.
Тогда
рс = WcMv <L95)
Движение фекалий по наклонной плоскости, состав-
ляющей с горизонтом угол ф, начнется тогда, когда сум-
ма сдвигающей составляющей веса фекалий Gc и силы
давления струи Рс будет равна максимальной силе тре-
ния покоя фекалий о чашу прибора, т. е.
бс 4“ Рс = Рт.п
ИЛИ
Gc + Рс = 0н Кт.п, (1.96)
где Кт п — коэффициент трения покоя, зависящий от соприкасаю-
щихся поверхностей; Ga — нормальная составляющая веса фекалий,
или сила нормального давления фекалий на чашу прибора.
Так как
0с/0н = tg ф, a бп = G cos
ТО
Рс = G cos ф (Кт.п — tg ф) (1.97)
или
Рс = Мф g (Л'г.п — tg ф) cos ф, (1.98)
где Мф — масса фекалий.
Решая совместно уравнения (1.95) и (1.98) и подстав-
ляя вместо y/g плотность сточной воды р, получаем
Р<7с2/со с = Мф g (Кт.п — tg ф) COS ф, (1.99)
откуда
(1.100)
Мф g(oc (Кт.п — tg ф) cos ф .
<7с =
Расход струи, смывающей фекалии qc, можно также
выразить через расход воды из водораспределительного
устройства туалетного прибора qBy.
Яс — Qn.y асм flc> (1.101)
волп^0” ~ а)см/°)в у—коэффициент использования расхода воды из
ФииираСПреДеЛИТельного УстР°йства на смыв; ас = сос/(оСм — коэф-
площаНТ использования струи воды, поступающей на смыв; соСм —
ройствДЬ живого сечения отверстия водораспределительного уст-
щадь ж ЧеРез К0Т0Р°е поступает вода на смыв; toD у — общая пло-
живого сечения водораспределительного устройства.
39
Коэффициенты Лем и Ле зависят от эксплуатационных
требований, предъявляемых к туалетным приборам, а
также от их конструкции. Так, коэффициент асм опре-
деляется соотношением расходов воды, поступающей из
водораспределительного устройства, на смыв и ополас-
кивание чаши, а коэффициент ас — отношением фрон-
тальной проекции площади фекалий, на которую дейст-
вует струя воды, к площади живого сечения всей струи
в плоскости смыва. Например, в применяемых в настоя-
щее время конструкциях туалетных приборов эти коэф-
фициенты составляют: асм=0,5—0,65; ас=0,6—0,7.
Решая совместно уравнения (1.100) и (1.101) и при-
нимая во внимание, что (ос = лс^см(Ов.у, получим
<7в.у = У ёЩ wB.y (Кт.п — tg ф) cos Ф/расм ас .
(1.102)
Вода, поступающая на смыв из водораспределитель-
ного устройства с расходом дСм, подается по открытому
подводящему каналу чаши туалетного прибора к месту
смыва, поэтому эффективность смыва в значительной
степени зависит от конструктивных параметров подводя-
щего канала чаши. Скорость струи в месте смыва дол-
жна быть не менее <?см/(0см. Следовательно,
ЯсМ — WCM С /?СМ * *СМ » (!• ЮЗ)
где С — коэффициент Шези, определяемый по формуле акад.
Н. Н. Павловского; /?см — гидравлический радиус струи в месте
смыва; гСм — минимальный уклон чаши туалетного прибора в месте
смыва.
Для свободно растекающейся по подводящему кана-
лу струи можно принять (Осм=ХсмЛсм; /?см=ЛСм, где
Хсм — смоченный периметр, a hCM — глубина струи.
Тогда;
или
<7см — б(0см У ^см^см/Хсм 1
*см ~ ^СМ Хсм/б* WCM
*'см ^в.у Хсм/^* WB.y йсм '
(1.Ю4)
(1.105)
(1.106)
Значения %см определяются эксплуатационными тре-
бованиями и принятой шириной зоны смыва. В плоско-
сти смыва
Ос == Юс/(Осм == Хф ^см/Хсм ^СМI
40
отсюда ,
ACM — Лф/aC>
где %ф ' периметр чаши прибора в плоскости смыва, занятой фе-
калиями.
Следовательно:
‘см = ^с.у “в.у °см аС’
Минимальный уклон ополаскиваемых стенок чаши
прибора i0 определится по формуле
«о = хХ “в.у О ~ %м)’ (1.Ю8)
где ___смоченный периметр ополаскиваемых стенок чаши прибора.
Расход воды из водораспределительного устройства
должен обеспечить не только ополаскиваие чаши, смыв
стоков, но и транспортирование последних от места смы-
ва через сифон и отводящий трубопровод до места сбро-
са их в канализационный стояк. В связи с этим вычис-
ленный по формуле (1.102) расход воды должен быть не
менее расхода, определенного по формулам (1.37) —
(1.43), и обеспечивать транспортирование стоков с не-
обходимой скоростью. Время, необходимое для транспор-
тирования стояков от места смыва до места сброса их
в стояк, которое должно быть равно времени действия
смывного устройства, определится по формуле
^тр " ^/^ср>
где vCp — средняя скорость движения стоков от места смыва до
сброса их в стояк; / — длина пути движения стоков.
Отсюда общее количество поступающей из смывного
устройства воды И7С.У, необходимое для смыва и транс-
портирования фекалий в канализацию, должно быть не
менее
w
— ^В.у ^тр — ^В.у^/^ср* (1 • 109)
На основании определенных из условия обеспечения
смыва и транспортирования фекалий значений t?B.y, /тр и
wzcy можно по формулам (1.83) — (1.92) рассчитать оп-
тимальные режимы и основные конструктивные парамет-
ры смывных устройств.
/ асчет приборов без аккумулирующей емкости.
eMH^OT°4HbIM са™тарно-техническим приборам или при-
воль^^1 СТ0ЧН0Й воды’ работающим в режиме подача
емко1 пР°цеДУРа — отвод сточной воды без наполнения
-И> относятся умывальники (без перелива), руко-
ки» раковины, мелкие душевые поддоны, трапы,
41
Рис. 12. Схемы выпусков с коноидал^
ной (а) и конической (б) воронкой
/ — воронка; 2 — выпуск
Рис. 13. Схема, иллюстрирующая
гидравлические режимы работы
выпусков и водосточных воронок
/ — решетка; 2—выпуск (воронка)-
3 — отводящий трубопровод (водо*
сточный стояк)
водосточные воронки и т. п. Кроме того, как уже отме-
чалось, в этом режиме могут эксплуатироваться прибо-
ры с аккумулирующей емкостью (мойки, ванны, глу-
бокие душевые поддоны и т. п.). При этом режиме
вся вода, поступающая в прибор или к приемнику сточ-
ной воды, свободно сливается через выпускное устрой-
ство в канализацию, не перекрывая его приемное отвер-
стие. Приемная часть выпускного устройства обычно вы-
полняется в виде воронки конической (рис. 12, а) или
коноидальной формы (рис. 12,6).
При относительно небольшой глубине воды перед
приемным отверстием характерно истечение воды с об-
разованием жидкостной воронки. В зависимости от
конструкции приемной части выпускного устройства иуС'
ловий притекания к нему воды воронка у выпуска обра-
зуется без вращения или с вихревым вращением. В по-
следнем случае часть напора воды над приемным отвер;
стием затрачивается на создание окружных скоростей
и трения между слоями воды и о стенки выпуска. Пр11
этом пропускная способность выпускного устройства сн’Д'
жается. В связи с этим приемную часть (воронку) вЫ-
42
н0Г0 устройства необходимо конструировать таким
Аразом, чтобы исключить или уменьшить вихреобразо-
вания при истечении воды.
Как уже указывалось, расход воды через выпускное
устройство при относительно небольшой глубине воды
У перед ним (безнапорный режим) определяется расхо-
дом воды через приемную воронку. При истечении воды
без вихреобразования этот расход определится по фор-
муле (1.15). Работу выпуска в безнапорном режиме ха-
рактеризует кривая Оа на рис. 13, построенная по фор-
муле При безнапорном режиме воздух свободно
поступает через жидкостную воронку в выпуск. При уве-
личении глубины воды h перед выпуском до ее крити-
ческого значения ЛКр жидкостная воронка сокращается
до минимума, выпуск начинает работать полным сече-
нием и доступ воздуха в воронку прекращается. На этом
этапе возможны устойчивый (с постоянным расходом
воды) и неустойчивый (с переменным расходом) режи-
мы работы выпуска (приемной воронки с выходным пат-
рубком). Выпуск будет работать устойчиво в том случае,
если остальная часть выпускного устройства (отводящий
трубопровод, сифон и пр.) будет работать полным сече-
нием, а ее пропускная способность будет равна расходу
воды через выпуск, т. е. когда кривая О^в (см. рис. 13)
будет пересекать кривую Оа, вблизи точки а.
Положение кривой Oibd на рис. 13 обусловливает
неустойчивую работу выпуска, характеризуемую кривой
ab, так как в точке, соответствующей максимальному
расходу воды при безнапорном режиме работы выпуска,
уровень воды (напор Н) в отводящем трубопроводе ус-
танавливается намного ниже выпуска и, следовательно,
часть трубопровода работает неполным сечением.
Ь этом случае поступающая через приемную воронку
в отводящий трубопровод вода, свободно падая, захва-
тывает содержащийся в трубопроводе воздух и создает
ние^еЖеКИе ПОД вых°Дьтым патрубком воронки. Разреже-
жип?ВеЛИЧНВает расход через выпуск, а также глубину
атмо<(гЬТН0И оВ0Р0НКИ» поэтому в определенный момент
вод воздух внезапно прорывается в трубопро-
Ды Ч7°,СНИмает РазРежение, снова снижает расход во-
сту’пУвпКшиаеТ ЖИДКОСТНУЮ воронку и прекращает до-
или пеп3^*3’ ?атем Цикл повторяется. Неустойчивый
РаботыРеД°АНЫЙ (°Т безнапоРного к напорному) режим
I ривая ab) сопровождается вибрацией выпус-
43
ка и колебаниями уровня воды перед ним. Интенсив-
ность вибрации, колебаний уровня и расхода воды зави-
сит от разрежения под выпуском.
При глубине воды над выпуском, достаточной для
работы всего выпускного устройства полным сечением
переходный режим перейдет в напорный, характеризуе-
мый кривой Oibd на рис. 13.
Границей безнапорного и переходного режимов, оче-
видно, следует считать расход воды, определяемый по
формуле (1.15), когда выходной патрубок выпуска в пло-
скости его входной кромки работает полным сечением
(см. рис. 12) (при этом h=hKP). Тогда
mnDB hHP = нвып + 2е1в. (I • 110)
где Цвып — коэффициент расхода выходного патрубка выпуска при
работе его полным сечением; DBbnL — диаметр выходного патрубка
выпуска в месте сопряжения его с воронкой; v3 — скорость движе-
ния воды при входе в воронку выпуска; /в — высота воронки вы-
пуска.
Формулу (1.15) можно представить в виде:
<?в = ^в^в‘> сов = елПв Д; vB = Ф "7“
о
где сов — площадь живого сечения потока воды при входе в ворон-
ку; е — коэффициент сжатия потока; <р — коэффициент скорости по-
тока.
Принимая <р=0)97, получим:
ив = 0,65 Vlgft, (МП)
тогда
л^вып /
mtiDn hup V 2g/iKp = Цвып (0,42/iKp 4“ /в)
ИЛИ
2---------------------------------------
ЙКР =-в"п-^-П V 0,42 + _~— . (I-
4/ц DB у /iKp
Для коноидальных воронок с профилем приемной ча-
сти, описываемым радиусом г (/в=г):
= _НВЫп2°Ь1П_ j / 0>42+ _Г_ . (1.113)
4m DB V ’ hBp
рис. 14. Схема стен-
да для испытаний
водосточных воронок
/ — бак с треуголь-
ным водосливом; 2 —
водосточный стояк;
3 — водосточная во-
ронка; 4—средний
бак; 5 — из иеритель
уровня; 6 — задвиж-
ка; 7 — верхний бак;
8 — обратный кла-
пан; 9 — насос; 10 —
нижний бак
Для выпусков без воронки (/в=0; DB=DBbin)
Л Нвып^вып. ]/0>42 = —Щып^ып. (1.И4)
р 4/72 m
кром-
расхода Цвып,
Для выпусков без воронки (с острой входной
кой) следует принимать коэффициент ~ - •-------------
равным 0,82; с конической воронкой-—0,94; с коноидаль-
ной воронкой 0,954-0,97.
Коэффициент расхода tn зависит от конструкции и
профиля приемкой части воронки выпуска. Для экспери-
ментальной проверки выведенных теоретических зависи-
мостей (1.1Ю)— (1.114) и определения значений коэф-
фициента расхода m автор выполнил эксперименТаль-
ные гидравлические исследования различных конструкций
водосточных воронок* Исследования проводились
43
Рис. 15. Зависимость пропускной спо-
собности Q водосточных воронок от
глубины слоя воды h перед воронкой
(см. табл. 4)
а — варианты воронок с ^вып в1Ю см;
б — варианты воронок с ^вь111 *=147 мм
на вертикальнохМ гидрав^
лическом стенде в НйЦ-
сантехники. Схема стен'
да показана на рис. 14
Вода из нижнего ба-
ка центробежным насо-
сом подается в верхний
бак, оборудованный пер^
ливной трубой. Из верх-
него бака вода поступает
в средний бак, затем че-
рез установленную в нем
экспериментальную во-
ронку и вертикальный
трубопровод сливается в
нижний бак. Последний
имеет треугольный водо-
слив, с помощью которо-
го замерялся расход во-
ды, поступающей через
воронку и вертикальный
трубопровод. Глубина
слоя воды перед ворон-
кой замерялась по шка-
ле, установленной на прозрачной стенке среднего бака.
Конструкция стенда обеспечивала возможность опреде-
лять в стационарном режиме пропускную способность
(расход воды) различных моделей воронок в зависимо-
сти от глубины слоя воды перед воронкой.
Испытания моделей водосточных воронок прово-
дили с разными диаметрами сливного патрубка — ПО
и 147 мм в различных вариантах, отличающихся диа-
метром и формой воронки, а также конструкцией уст-
ройств (струевыпрямителей), обеспечивающих безвихре-
вое поступление воды в воронку и вертикальный трубо-
провод.
В табл. 4 приведены основные конструктивные пара-
метры испытанных моделей воронок. Результаты испы-
таний представлены на рис. 15 в виде графиков, отра-
жающих зависимость пропускной способности Q воро-
нок от глубины слоя воды перед воронкой h.
На основании полученных гидравлических характе-
ристик воронок Q—f (h) (см. рис. 15) построена графи-
ческая зависимость m=f(Ji/D вып), представленная
46
о п л 4 ПАРАМЕТРЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ т А Б Л И U А во рО но К
Варианты воронок Диаметр, мм Радиус профиля воронки г, мм Наличие струевы- прямителя
выпуска ^вып воронки £>в
1 111 122 5,5 Нет
П 111 122 5,5 Есть
III НО 210 50 Нет
IV ПО 210 50 Есть
V 147 147 0 Нет
VI 147 147 0 Есть
VII 147 191 22 Нет
VIII 147 191 22 Есть
рис. 16. Эта зависимость аппроксимируется также при-
веденной ранее эмпирической формулой (1.18).
В табл. 5 даны вычисленные по формулам (1.15),
(1.18), (1.313) значения QKp, mKp и /iKp, а также экспе-
риментальные значения QKp для исследованных конст-
рукций воронок.
Данные табл. 5 свидетельствуют о достаточно хоро-
шем совпадении расчетных и экспериментальных зна-
чений основных параметров воронок. Это подтверждает
справедливость предлагаемых зависимостей [формулы
(1.15) и (1.112) — (1.114)] для расчета воронок и вы-
пусков. По данным табл. 5 построена зависимость Лкр =
^/(^вып), показанная на рис. 16. Эта зависимость ана-
литически выражается формулой (1.16). На основании
16 Графические зависимости
а''"“/(',/£’вЬ1п); 6-hKp=/(oBbin)
47
ТАБЛИЦА 5 РАСЧЕТНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
ВОРОНОК
Варианты воронок т Лкр. сч СКр- лс ^кр’ Л С спериментальнуа данные) е
II 0,45 4 6,2 1 6,5
IV 0,45 3,96 10,2 10,5
VI 0,45 5,32 10,8 11 Jgl
VIII 0,45 5,3 14,6 1
этой формулы и формулы (1.15) получим также завися*
мость
Qnp — 2g Da (0,36Овып)
или при /77 = 0,45
Скр = 4>27°в°вып л/с. 0-115)
где DB и £>вып в дм.
Решая совместно уравнения (1.15) и (1.112), (1.113),
(1.114), получим:
QKp = JOT (Ы16)
8 Ут Ков ' * Цр '
Q,t= "]/уУ^-ЧУ О.«+-^Г; (1.117)
8 У т V DB \ г "кр /
= (!. 118)
При значениях и Q>QKp создаются условия
для переходного (неустойчивого) режима работы вы-
пуска. Расход воды через выпуск в этом случае опред6'
лится по формуле
л .1 Л^вып 1 Л Л I РвЫП \
Q = Нвып ~ |/ 2g Н----------—j,
где Рвып — разрежение в трубопроводе под выпуском; ^в":гЛ£
бина воды над выпускным отверстием воронки; у — удельный в .
жидкости. J
48 1
Диапазон колебаний расхода воды, а следовательно,
интенсивность вибрации выпуска при переходном ре-
И име его работы будут зависеть от величины разреже-
ния* в отводящем трубопроводе под выпуском рВып/у.
Расход воды при переходном режиме изменится от ми-
нимального значения (при рВып/у=0):
л^вып ------
Фмин= Нвып г 2g/lB
ДО максимального (при Лв=0, т.е. когда воздух через
воронку прорвется в трубопровод под выпуск):
Z4 ГС^ВЫП 1 Г Рвып
Чмакс — Рвып |/ •
Работа выпуска в переходном режиме на рис. 13 ха-
рактеризуется зоной ab.
Максимальное разрежение под выпуском определит-
ся из условия:
nDyp ,----- -|<---
Нтр У Рвып У = Р'вып X
х^1/2g
4 Г у
или
Рвып___Нтр ^тр п
У ц2 D*
Гвып вып
где DTp — диаметр выходного отверстия отводящего трубопровода;
расстояние по вертикали от уровня воды в воронке до центра
выходного отверстия трубопровода; цТр — коэффициент расхода по
ракту воронка — выходное отверстие отводящего трубопровода:
Филины ~~ СуММа коэффициентов местных сопротивлений; X — коэф-
тРакта сопротивления трению; D, / — диаметр и длина участков
напеки выпуск будет работать в устойчивом
Ко п0Г°М Режиме- Это возможно при истечении через
Р кии выпуск в атмосферу или при значении /гв, до-
4—101
49
!• <
статочном для работы выпуска и отводящего трубопро-й
вода полным сечением, когда ]
= ^тр ^тр -^/Ввып ^вып*
1
Основные параметры выпуска, работающего в напора 1
ном режиме с незатопленной воронкой, определятся из
формулы (1.15):
Q = mnDB 2gh,
а с затопленной воронкой по формуле
<2 = Ив^Г2^,
где Цв — коэффициент расхода воды при входе в воронку.
1.3 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
ПРИБОРОВ
Форма, тип, основные размеры и технические пара-
метры санитарно-технического прибора определяются
антропометрическими, эстетическими, эксплуатационными
и технологическими показателями. Приведенные в п. 1.2
расчетные зависимости позволяют на основании задан-
ных эксплуатационных требований определять основные
технические параметры, типы и оптимальные конструк-
тивные схемы приборов, что даст возможность с учетом
эстетических и технологических требований разработать
их конструкции.
Ниже приведены расчеты и основанные на них ре-
комендации по основным техническим параметрам, ти-
пам и оптимальным схемам санитарно-технических при-
боров. j
Ванны. Одним из основных параметров ванн являет-
ся полезная вместимость, которая обусловливает их ос- ।
новные габаритные размеры. Полезная вместимость и раз- '
меры ванн определяются на основании антропометриче-
ских и эксплуатационных требований. В отечественной
и зарубежной практике полезная вместимость принима-
ется для купальных ванн равной примерно двум объемам
тела человека, т. е. 120—140 л; для лечебных ванн —
трем объемам тела человека—180—210 л. Основные раз-
меры отечественных и зарубежных ванн приведены в
табл. 6,
50
Время наполнения полезного объема купальных ванн
принимают не более 7—8 мин, время опорожнения — не
более 3—4 мин. Для лечебных ванн время наполнение
принимают не более 4—5 мин, а время опорожнения —
2 мин.
На основании приведенных данных значения макси-
мального расчетного расхода ^в.аакС из водоразборной ар-
матуры при наполнении ванны следует принимать для
купальных—0,34-0,35, а для лечебных—0,64-0,7 л/с.
Средняя пропускная способность выпусков ванн qc
при их опорожнении для купальных должна быть 0,74-
—0,75; для лебечных—1,54-1,7 л/с.
Максимальный расход воды из водоразборной арма-
туры ванны обычно используется при ее наполнении.
При других процедурах над ванной (умывание, душ,
стирка белья, обмыв ванны и др.) расход два из водо-
разборной арматуры для купальных составит 0,154-0,25;
для лечебных—0,254-0,5 л/с.
На основании приведенных значений эксплуатацион-
ных параметров по формуле (1.11) определим размеры
выпускного устройства ванн. Формулу (1.11) можно
представить в виде:
где А — параметр, зависящий от полезной вместимости, размеров в
формы ванны; для отечественных конструкций и зарубежных ку-
пальных ванн 7^-8, для лечебных ванн —10,54-11; ц— коэффици-
ент расхода, определяемый по формуле (14); для выпускных уст-
ройств с сифоном, выполненным по рекомендуемым рациональным
схемам (см. рис. 8), р, = 0,624-0,65; /0 —время опорожнения по-
лезного объема ванн, с.
Следовательно, минимальные значения площади и
диаметра проходного сечения выпускного устройства бу-
дут соответственно равны:
для купальных ванн:
7 5
®вых =0^4И80” = 0,065 A"S;
<*вых = |/^-°'005 — = 0,288 дм;
для лечебных ванн:
10.7
(Опыт =------= 0,139 дм2;
вых 0,64420
4*
51
й т А Б Л И Ц A 6 ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ВАНН
Страна Размер ванны, мм Размер чаши (по верху), мм Глубина чаши от выпуска, мм Высота от уровня пола, мм Вместимость, л
длина ширина длина ширина до борта до Пере- лива до уров- ня полез- ного объема полезная полная
СССР 1200 700 1090 600 483 423 343 650 120 165
1500 700 (750) 1390 600 445 385 305 607 140 200
1700 750 1530 620 445 385 310 622 190 250
1700 750 1530 620/450 445 385 ЗЮ 607 140 200
1800 750 1630 620 445 385 310 622 220 280
1800 800 1670 660 480 405 335 662 250 310
НРБ 1500 700 1370 570 445 370 290 580 130 190
1600 700 1470 570 445 370 292 580 140 200
1700 750 1550 600 445 370 295 580 180 240
ПНР 1500 750 1350 600 450 375 295 610 130 190
1700 750 1550 600 450 375 300 610 180 240
ВНР 1510 715 1370 575 430 340 260 545 120 180
1710 1 705 1560 555 435 345 265 560 150 210
Англия 1676 711 1508 578 381 317,5 240 521—559 ! 130 i 190
1676 736 1524 584 432 323 268 571—609 140 200
1829 711 1660 578 381 317,5 248 520—559 140 200
1829 711 1660 578 444 343 273 584—662 180 240
1300 700 1135 585 433 360 270 580 120 165
Франция 1400 700 1235 585 433 360 270 580 130 190
1530 700 1365 585 433 360 270 580 140 200
1600 700 1435 585 433 360 275 580 140 200
1700 700 1585 585 433 360 280 580 140 200
ФРГ 1600 700 1470 570 420 350 305 575 140 200
1700 750 1550 600 420 350 310 575 140 200
1050 650 936 536 512 437 357 650 120 165
Италия 1400 650 1246 536 412 337 257 550 110 170
1600 700 1445 570 412 337 257 550 120 180
1700 700 1515 570 412 337 262 550 140 200
^вых —
°-139'4 Л
-------= 0,42 дм.
л
Принимая минимальную площадь живого сечения вьь
пуска совып — совых» определим по формуле (1.115) диа-
метр приемной воронки выпуска Ов- При этом в форму,
ле (1.115) следует принимать DBbln = dBblx,
При наличии в выпуске решетки площадь ее живого
сечения должна быть не менее (оВых- Решетку можно
располагать в любом сечении выпуска при обязатель
ном соблюдении условия: отношение (Ор/совып в плоскости
данного сечения должно быть не менее е = совых/совып.
Отсюда диаметр выпуска с решеткой будет:
^вып = ^вых/V
Коэффициент в следует принимать не менее 0,65.
Следовательно:
для купальных ванн:
0,288
^вып —_______= 0,36 дм;
У 0,65
0,25
= -- QhP, т- =-----w = 0,38 дм;
4>27б(вых 4,27]/о,2882
для лечебных ванн:
0,42
^вып = =0,52 дм;
И 0,65
0,5
=-------~~~ " = 0,44 дм.
4,27 V 0,423
В этом случае DB следует принять не менее Овып=
= 0,52 дм. Минимальное расстояние по вертикали от ре-
шетки выпуска до центра выходного отверстия сифона
Нс определим по формулам (1.38), (1.40), (1.43):
ис_^к|'—!—
(1.119)
так как в нашем случае (йВых = «»вх, то
о _ а /____1 .
" с — , I ; — 1
2«%ых Рс
(1.120)
54
Следовательно, для купальных ванн
и __ -°’2----(— ------1^=0,111 дм=11,1 мм, а для
196-0,065?
лечебных ванн
0,52________________________,
Яс= 19 - 0,1393 0,642 ‘
Размеры безнапорного переливного
0,096 дм = 9,6
мм.
4.0,35
--------------= 0,18 дм,
лО,5-14 Кз,9
^П.т
_________ устройства
круглого'сечения следует определять по формулам
(124), (1.25). При этом для применяемых конструкций
переливных устройств можно принять: р.п=0,5; Нп —
=390 мм; 8=0,7. Следовательно, для купальных ванн
диаметр приемного отверстия и переливной трубы:
/ Скс Y/5 / 0,35 \2/5
“° \0,28eJ^2g/ \0,28-0,7-14;
КТ
К 2gHa
а для лечебных ванн соответственно:
/ 0,7 \2/5
da-° = (о,28-0,7-14 ) = 0 -582 Дм:
4-0,7
_____________~ 0,254 дм.
л-0,50-14И 3,9
Площадь живого сечения переливной трубы и пере-
ливного отверстия сифонирующего напорного перелив-
ного устройства можно принять равными и определить
по формулам (1.27),
откуда
dn.T = /СаКС-4/ярс.пГ2gHс п ; dn 0 = da Xе-
ГДе Ис- п = °.5; е = 0,7; Яс. п = 405 мм.
Следовательно, для купальных ванн:
. 1 / Го?35 „ „
“п.т = I/----------------- = 0,178 дм;
V л-0,5-14-2,01 ’ '
. 0,178
“п.о — ~~— = 0,213 дм = 21,3 мм;
ГО,7
55
л-2132
и>п.о = —~— = 0,0357 дм2;
для лечебных ванн:
/ 4-0,7
V „.0.514 2,01 =°.246 "
0,246
^л.о = ' ' 7— = 0,295 дм;
V 0,7
л-0,2952
юп.о =---------= 0,0684 дм2.
Вычисленные минимальные размеры приемного от
верстия сифонирующего переливного устройства в про
цессе конструирования могут быть несколько увеличень
за счет придания его форме более плавных очертаний
для снижения сопротивления при входе в него жидко-
сти, а также вероятности его засорения.
Зависимость расхода воды q при опорожнении ванн
ст времени t и глубины воды в ванне определим по фор-
муле (1.14). При этом на основании анализа форм и
размеров современных конструкций ванн (см. табл. 6)
можно принять
(SB-Sc)/(hB-A) = 10
или
5c = SB-10(/iB-/i),
где Sc—средняя площадь выбранного слоя воды в ванне, дм2;
SB — площадь чаши ванны по верху, дм2; hR — глубина чаши ванны
от выпуска до борта, дм; h — глубина чаши ванны от выпуска до
отметки сечения площадью Sc, дм.
На рис. 2, а приведены графические зависимости
q=f(t, h), построенные по формулам (1.14) и (1.119),
для ванн современной формы с выпускными устройства-
ми рекомендуемых размеров и форм.
Душевые поддоны применяются глубокие (с аккуму-
лирующей вместимостью) и мелкие. Глубокие поддоны
помимо приема и отвода сточной воды при пользовании
душем предназначены также для мытья или стирки
белья, купания детей и т. п., поэтому они имеют доста*
точную для этого аккумулирующую вместимость, а так-*
же оборудуются водоразборным смесителем с изливом и
душевой сеткой, спускным и переливным устройством.
Поскольку характер пользования глубоким душевым
поддоном мало отличается от пользования ванной, а
56
т дБ л И ц А 7. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ
й ЗАРУБЕЖНЫХ конструкции душевых поддонов
Размер чаши Глубин а чаши «: 2 ьО
назмер под- (по верху), от выпуска,
дона, мм мм О С Т О Ч S -
Страна К о ГЛ 1 о s в: Н
длина шири- длина шири- до бор- до пе- 2 § ° О д
на на та релива 3 0.0 «х Ч S О
И CQ К
СССР 800 800 700 700 150 310 58
800 800 720 720 150 — 310 62
800 800 700 700 365 320 510 100
900 900 800 800 150 — 310 76
900 900 820 820 150 —. 310 80
1100 700 1020 620 150 — 310 75
ГДР 780 780 700 700 160 — 185 63
Румыния 880 880 760 760 160 — 185 75
Югсс павия 800 800 720 720 115 130 46
800 800 720 720 160 — 175 67
ФРГ 800 800 720 720 150 165 62
800 800 700 700 250 220 265 94
900 900 820 820 150 — 165 80
900 900 800 800 250 220 265 120
900 750 800 650 250 220 265 100
900 800 800 700 235 210 250 100
Франция 800 700 610 610 135 154 40
Бельгия 700 700 620 620 130 — 145 38
800 800 720 720 135 — 150 57
900 900 820 820 140 — 155 73
912 912 832 832 210 180 235 108
Италия 700 700 620 620 65 — 80 20
800 800 720 720 90 — 105 36
800 800 720 720 160 — 175 67
также с целью унификации, следует применять для глу-
бокого душевого поддона ту же водоразборную армату-
РУ, спускные и переливные устройства, что и для купаль-
ных ванн.
Мелкие душевые поддоны устанавливают лишь для
приема и отвода сточных вод при пользовании душем.
Они не имеют аккумулирующей вместимости и оборуду-
ются выпускным устройством без перелива. При этом
Для унификации для мелкого поддона также рекоменду-
ется применять выпуск и сифон от купальных ванн.
57
Рис. 17. Конструктив,
ные схемы унифици-
рованных выпуск-
ных и переливных
устройств для ванн,
душевых поддонов,
моек, умывальников
и бидэ
а — с безнапорным
переливом; б — с сн*
фонирующим перели-
вом; /—крышка (ре-
шетка); 2 —корпус;
3—труба; 4 — сани-
тарно-технический
прибор; 5 — выпуск;
6 — сифон
Габаритные размеры, форма и глубина чаши душе-
вых поддонов зависят от планировочных решений и кон-
струкции перекрытий санитарных узлов.
В табл. 7 приведены размеры наиболее часто приме-
няемых конструкций душевых поддонов. Графическая
характеристика q=f(t, h) при опорожнении глубокого
душевого поддона дана на рис. 2, а.
Конструктивные схемы унифицированных выпускных
и переливных устройств ванн и душевых поддонов при-
ведены на рис. 17.
Мойки. Эти санитарно-технические приборы предна-
значены для мытья посуды, овощей и фруктов, а водо-
разборная арматура моек, кроме того, служит для за-
полнения водой различного рода емкостей, используе-
мых для приготовления пищи и других хозяйственно-бы-
товых целей.
Указанные процедуры могут выполняться под про-
точной струей (без заполнения аккумулирующей вмести-
мости) или при заполненной аккумулирующей вмести-
мости мойки. Размеры и форма чаши мойки, размещение
на ней арматуры в плане и по высоте определяются раз-
мерами и удобством расположения в ней посуды при
мытье, а также удобством при разборе воды из армату-
ры. Габаритные размеры и форма мойки, кроме того, вы-
бираются исходя из условий ее монтажа, размера и фор-
53
ТАБЛИЦА 8. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ МОЕК
Страна Размер моек, мм Размер чаши (по верху), мм Глубина чаши от выпуска, мм Высота от уровня пола до борта, мм Вместимость полная, м
длина ши- рина длина ширина до бор- та До пе- релива
СССР 450 505 390 390 170 — 850 23
500 500 430 360 170 — 850 23
500 600 430 430 170 850 28
500 600 420 405 180 — 850 27
600 600 520 405 200 850 38
800 600 390 390 170 — 850 23
900 600 390 390 170 — 850 23
800* 600 334 405 200 — 850 24X2
Югославия 800* 620 340 400 160 — 850 19X2
ЧССР 516 450 430 364 170 850 22
1004* 450 430 364 170 — 850 22X2
ПНР 800 600 330 405 160 850 18
800* 600 330 405 160 — 850 18X2
800 600 335 360 160 — 850 17
800* 600 335 360 160 — 850 17X2
1400* 600 335 360 160 — 850 17X2
Франция 800 600 385 (340) 385 (400) 160 140 850 21 (19)
900 600 385 (340) 385 (400) 160 140 850 21 (19)
1200 600 385 (340) 385 (400) 160 140 850 21 (19)
1200* 600 340 400 160 140 850 19X2
1400* 600 340 400 160 140 850 19X2
1500* 600 385 385 160 140 850 21 Х2
Австрия 440 440 400 400 160 140 850 22
800 500 340 340 160 140 850 16
800 550 340 400 160 140 850 19
800 600 340 400 160 140 850 19
900 500 , 400 340 160 140 850 19
900 600 400 340 160 140 850 19
900* 500 365 365 160 140 850 19X2
900* 600 365 365 160 140 850 19X2
-
ФРГ 900 600 340 370 160 140 850 18
1000 600 340 370 160 140 850 18
900* 600 370 370 160 140 850 19X2
1000* 600 370 370 160 140 850 19X2
1200* 600 340 370 160 140 850 18X2
США 920* 520 366 394 180 900 23X2
975 520 366 394 180 — 900 23X2
1050* 520 482 394 180 — 900 30X2
1150* 520 533 394 180 — 900 33X2
* Мойки с ' двумя чашами.
59
мы кухонного стола. Основные размеры современных
конструкций моек приведены в табл. 8.
Максимального значения расход воды из водоразбор^
ной арматуры мойки достигает при заполнении водой
посуды или аккумулирующей вместимости мойки. При
этом максимальный расход воды =0,24-0,25 л/с,
обеспечивающий заполнение емкости вместимостью 1 л
в течение 4—5 с, следует считать вполне достаточным
для водоразборной арматуры мойки. Для мытья посуды,
фруктов и овощей и для других процедур под проточной
струей требуется меньший расход воды, т. е. ^ва-
= 0,1—0,2 л/с. Очевидно, что переливное устройство
мойки (если оно предусматривается), предохраняющее
ее от переполнения при закрытом выпуске, следует рас-
считывать на максимальный расход ^аакс, а выпускное
устройство на средний расход
Сточные воды, поступающие в выпуск и сифон мойки,
содержат значительное количество органических и мине-
ральных загрязнений, поэтому, чтобы исключить засоре-
ние сифона и зарастание его внутренней поверхности
жировыми и другими отложениями, следует применять
скорость течения сточной воды через сифон vc не менее
0,5 л/с. Тогда по формуле (1.41) определим площадь и
диаметр живого сечения выходного канала сифона-’
а 0,15
о)вых =—— ---= 0,03 дм2;
с/с 5
-> Г4-0,Ъз
^вых— |/ —0,195 дм.
Принимая совып = совых, 6 = 0,65, a QKP=0,2 л/с, полу-
чим: 1
б/рктт 0,195 *
Явып = - 0,242 дм; 1
Уе У 0,65
°,2
Ов =------- - = 0,55 дм.
4,27 И 0, 1953
Минимальное расстояние по вертикали от решетки
выпуска до центра выходного отверстия сифона опреде-
лим по формуле (1.120) • при цс=0,66
0,2 / 1 \
Я°= 196-0,03» \ 0,66» ~ 0,151 АМ’
Диаметр и площадь живого сечения переливного от-
верстия и переливной трубы, если они предусматривают-
ся в мойке, при рп=0,65; Нп = 2 дм соответственно со-
ставят-
для безнапорного, переливного устройства
/ о 25 \2/5
dn п = ———-------- = 0,38 дм; (0п о = 11 дм2;
п'° \0,28-0,7-14 / п,°
/ 0 25-4
ЛПт = 1/ ----’-----— = 0,157 дм; сопт =0,0195 дм2;
У л.0,65-14 И 2
для сифонирующего переливного устройства:
^п.т — 0,157 дм; шп.т = 0,0195 дм2;
0.157
^п.о = “уу" =0,188 дм; соп.о = 0,0277 дм2.
Графическая характеристика q=f (t, h) при опорож-
нении моек приведена на рис. 2, а.
Умывальники. Назначение умывальников—умывание
(под проточной струей или из заполненной водой чаши),
а также заполнение водой посуды, используемой для
хозяйственно-бытовых целей, — обусловливает такие же
по величине расходы воды из водоразборной арматуры,
как и для моек. В связи с этим, а также учитывая целе-
сообразность унификации для умывальников, следует
применять ту же водоразборную и выпускную арматуру,
что и для моек. Эту же унифицированную водоразборную
и выпускную арматуру рекомендуется использовать и
для бидэ.
Конструктивные схемы унифицированных выпускных
и переливных устройств для ванн моек, умывальников и
бидэ приведены на рис. 17.
Туалетные приборы (унитазы, напольные чаши).
Предназначены для приема, смыва и отвода фекалий в
канализацию. Они включают в себя приемное (унитаз,
напольная чаша) и смывное (смывной бачок или кран)
устройства. При проектировании должны быть известны
габаритные размеры приборов, зависящие от антропо-
метрических данных и условий эксплуатации, характе-
ристика фекалий и зона их приема. На основании этих
Данных необходимо установить количество и расход во-
61
ды для смыва, форму и размеры смывного и водорасц
делительного устройств, чаши и сифона прибора. рас?е'
воды, необходимый для смыва фекалий и ополаскиван^
чаши прибора дв.у, следует определять по фопмипп*
(1.100) —(1.102). Р УЛам
Из этих формул видно, что расход воды для СМЫВ
фекалий с чаши прибора qc будет максимальным ПЛ
<p=O(tg <р = 0; cosqp=l) и минимальным при tgq>^
^Ктп. В последнем случае фекалии сбрасываются щ)
наклонной стенке чаши прибора за счет собственного ве.
са, а вода, поступающая из водораспределительного уст.
ройства, используется на ополаскивание чаши прибора и
транспортирование фекалий через сифон в канализаци-
онный стояк. В связи с этим в практике находят приме^
нение следующие типы туалетных приборов: тарельча-
тые с горизонтальным дном чаши прибора (<р=0) и
воронкообразные (или козырьковые) с наклонными стен-
ками чаши в приемной части прибора (tg ф^Кт.п). Фе-
калии обладают адгезионными свойствами. Попадание
их на сухие поверхности чаши прибора затрудняет ка-
чественный смыв фекалий и ополаскивание чаши, а так-
же требует большого расхода воды на смыв, поэтому в
тарельчатых туалетных приборах дно чаши следует про-
ектировать так, чтобы ее приемная зона была всегда по-
крыта небольшим слоем воды, выполняющей роль смаз-
ки, что значительно снизит коэффициент трения Кт.п и.
следовательно, снизит расход воды на смыв.
Расход воды из водораспределительного устройства
для тарельчатых приборов определяют по формуле
(1.102), которую при ф=0 можно представить в виде
1 / g
Яв.у ~ ' I/ “Г” Мф/Ст.п
Ясм Яс V Р
На основании опыта эксплуатации приборов можно
принять: Л4ф=0,6 кг; Кт.п==0,1—0,2; асм = 0,6; ширину
приемной зоны дна чаши в месте смыва—160—170; среД
нюю глубину—5—6; среднюю ширину фекалий по ФРОН
ту в зоне смыва—1204-130 мм. Тогда:
сос = 1,25-0,055 = 0,0687 дм2;
<осм = 1,65-0,055 = 0,0906 дм2;
0,0687
ас =-------= 0.76;
с 0,0906
62
___J------1/ -^0,6-0,15-0,0687= 1,7 л/с.
Чв.у — 0,6-0,76 V 1
Расход воды из водораспределительного устройства
г должен обеспечивать также транспортирование фе-
^ВУий через сифон с необходимой самоочищающей ско-
ка" величина которой, как указывалось в п. 1.2,
принимается не менее 0,6 м/с. Диаметр живого сечения
сифона ©вых исходя из условия пропуска фекалий ука-
занной массы должен быть не менее 0,85—1 дм, причем
при расчете следует принимать, что 50—60 % его живого
сечения занято фекалиями.
Тогда необходимый расход воды исходя из условий
транспортирования фекалий через сифон будет равен
л-0,852
?в.у = 6--~---0,5 =1,7 л/с.
Следовательно, для смывного устройства следует
принять расчетный расход воды <7Ву= 1,7 л/с, обеспечи-
вающий как смыв, так и транспортирование фекалий че-
рез сифон. Минимальное расстояние от центра входного
отверстия сифона до центра его выходного отверстия оп-
ределим по формуле (1.120), при цс=0,5:
1 72 /j \
"1)= °’55 дм>
Минимальный уклон чаши туалетного прибора в мес-
те смыва tCM найдем по формуле (1.105), а уклон опо-
ласкиваемых стенок чаши i0—по формуле (1.108).
Ори расчете следует принимать: соом=0,000906 м2;
Хсм 0,165 м. Тогда:
хсм
0,000906
0,165
= 0,0055 м;
п = 0,009;
Ссм= 111, l/?^15 = 50,5:
<7см = 0,0017-0,6 = 0,00102 м3/с; ?в.у = 0,0017 м3/см;
^в.у = 0,0015 м2;
*0 — 0,0006 м»; хо = 0,6; Rg = 0,001; CQ = 111,1; ^’15=39,4.
Отсюда:
0,001022-0,165
50,52-0.0009063
0,0017’2.0,6
io =------1------1------=0,83.
0 39,42.0,00153 (1 — 0,6)
Количество воды, необходимое для смыва фекалий и
транспортирования их в канализационный стояк, необхо-
димо определять по формуле (1.109). В практике проек^
тирования длина пути I движения фекалий от места и^
смыва до канализационного стояка для одиночного при4
соединения приборов обычно не превышает 1,2—1,5 м)
Среднюю скорость движения фекалий уср следует при-
нимать 0,3—0,35 л/с. Следовательно, количество воды,'
подаваемое смывным устройством и необходимое для
смыва фекалий и транспортирования их в канализацию,
должно быть в пределах 6,54-8,5 л.
Воронкообразные туалетные приборы отличаются от
тарельчатыых тем, что фекалии попадают непосредст-
венно на поверхность воды в сифоне, поэтому вода из
смывного устройства расходуется лишь на равномерный
обмыв чаши прибора и транспортирование фекалий в
канализацию. Поскольку условия транспортирования
фекалий в тарельчатом и воронкообразном приборах
аналогичны, то расход воды из смывного устройства |
?в.у, уклоны ополаскиваемых стенок чаши и воронки'
прибора, а также основные параметры сифона соВых,
для воронкообразного прибора следует принимать таки-
ми же, как и для тарельчатого. Необходимо отметить
также, что конструкция водораспределительного устрой-
ства воронкообразного прибора должна обеспечивать
равномерное ополаскивание всей поверхности чаши и*
воронки прибора.
В козырьковых туалетных приборах фекалии попа-
дают на наклонную заднюю стенку чаши, уклон которой
определяется по формуле
‘см = ^.n/Vl+<n.
где Кт. п — коэффициент трения покоя фекалий о стенку прибора.
Значения Кт.п следует принимать не менее 0,9—1,’
поэтому уклон задней (приемной) стенки чаши прибора
fCM=0,674-0,71. Необходимо отметить, что вследствие
адгезионных свойств фекалий часть их прилипает к су-
хой стенке прибора, поэтому обмыв задней стенки при-
бора из-за больших значений /Ст.п требует даже боль-
ший, чем в тарельчатых приборах, расход воды на смыв,
64
который определяется по формуле (1.102). Это относит-
сЯ к недостаткам козырьковых приборов.
Расход воды на смыв qcit и ополаскивание чаши qg,
уклон ополаскиваемой стенки чаши 10, а также парамет-
ры сифона ©вых, Но следует принимать для козырько-
вых приборов такими же, как и для тарельчатых.
Смывные устройства (смывные бачки или краны)
подсоединяются с помощью подводящего трубопровода
к водораспределительному устройству туалетного при-
бора и служат для подачи требуемого количества воды
с необходимым расходом.
В смывных бачках количество расходуемой на одну
процедуру воды определяется их полезной вместимо-
стью, а расход воды —высотой их расположения над
центром выходного отверстия водораспределительного
устройства туалетного прибора.
Следовательно, на основании приведенных выше рас-
четов полезную вместимость смывных бачков следует
принимать в пределах 6,54-8,5 л, а минимально необхо-
димая высота расположения смывного бачка над цент-
ром выпускного отверстия водораспределительного уст-
ройства туалетного прибора определится по формуле
(1.77), которую можно представить в виде:
?в.у = Нс,у ®с.у V2g Нср, (1.12!)
где НСр — высота расположения среднего уровня воды в бачке над
центром выпускного отверстия водораспределительного устройства;
Мс.у — коэффициент расхода смывного устройства, т. е. гидравли-
ческого тракта от выходного отверстия в бачке до выпускного от-
верстия водораспределительного устройства туалетного прибора:
/ _ /" / й)в v I I <0„ v 1
Нс = V 1 + +а— —Ы. .
у \ю/ d \ & ) )
В зависимости от значений НСр в настоящее время в
отечественной и зарубежной практике применяются
смывные бачки высокорасполагаемые при /7ср=1504-
4-160 см, среднерасполагаемые—604-70 см и низкорас-
полагаемые —17—25 см.
В соответствии с приведенными выше рекомендация-
ми, исходя из условий эксплуатации туалетных приборов
следует принимать: ^в.у=1,7 л/с; (ов.у=0,15 дм2.
Тогда необходимые значения коэффициентов расхода
Нс.у по формуле (1-121) составят: для высокорасполага-
смых бачков—0,2—0,21; для среднерасполагаемых —
5—101 65
0,3—0,33; для низкорасполагаемых —0,52—0,62. Однако
фактические значения коэффициентов расхода для прц.
меняемых конструкций смывных бачков составляют;
для высокорасполагаемых—0,25—0,35; для среднераь
полагаемых 0,4—0,45 и для низкорасполагаемых-^
0,62—0,7.
В связи с этим при эксплуатации смывных бачков
расход qB,y и скорость движения воды ив.у из водорас-
пределительного устройства превышают требуемые. Это
ухудшает эксплуатационные показатели туалетных при-
боров, так как снижается коэффициент использования
струи на смыв ас (из-за большого растекания струи),
сокращается время действия смывного устройства, а
также повышается уровень шума и появляются брызги.
Поэтому при проектировании смывного устройства ель
дует стремиться к тому, чтобы коэффициент расхода
|1с.у был близок к расчетному. Приведенные расчетные
значения рс.у свидетельствуют о том, что наиболее эф-
фективными являются низкорасполагаемые смывные
бачки, имеющие наибольшие значения цс,у.
Действительно, эффективность смывных устройств
можно оценить гидравлическим КПД, который опреде-
лится из выражения
2 / 2
„ , и Рв.у/"в.у 1 2
Чс.у — <7в.у #в.у/?в.у #ср — 2 / 2 2 ~ Рс.у
® / * Нс.у
Следовательно, для высокорасполагаемых смывных
бачков т|су=0,04; среднерасполагаемых —0,1; низкорас-
полагаемых—0,32. Если учесть при этом, что с увеличе-
нием Нср повышается расход труб, то станет очевидной
нецелесообразность применения высоко- и среднераспо-
лагаемых смывных бачков.
В низкораслолагаемых бачках значение qB,y в значи-
тельно большей степени зависит от колебаний уровня
воды в них (см. п. 1.2), поэтому в формуле (1.121) вмес-
то /7Ср следует принимать //мин, т.е. высоту расположе-
ния минимального уровня воды в бачке над центром вЫ4
пускного отверстия водораспределительного устройства.
Значение ЯМИп> вычисленное по формуле (1.121), реко-
мендуется принимать'- для низкораслолагаемых бачков
с донным клапаном (цс.у=0,7) в пределах 1,05-?1,1 дм;
для бачков с сифонным спускным устройством (Ucy225
= 0,62) —1,154-1,2.
66
Наполнение смывных бачков, согласно формулам*
/1 57), (1-58), происходит в два этапа. Сначала за время
/' заполняется большая часть полезной вместимости
бачка при постоянном расходе воды из наполнительного
клапана Затем в период закрытия клапана оставша-
яся часть W'6 полезной вместимости бачка заполняется
за время t”3 при переменном расходе воды из клапана.
Величина W'6 для большинства отечественных и зару-
бежных конструкций бачков обычно составляет 85—
90 % их полезной вместимости, поэтому расчет наполни-
тельных клапанов необходимо производить из условия
заполнения вместимости за время, которое, на осно-
вании опыта эксплуатации, следует принимать не более
2 мин. Следовательно, расход воды из наполнительных
клапанов смывных бачков должен быть не менее
0,9(6,5 — 8,5)
120—~ = °’054-0 >065 л/с*
Минимальную площадь живого сечения выходного
отверстия насадка наполнительного клапана определим
по формулам (1.53)— (1.55). При этом минимальный
напор воды перед клапаном (77т—Нк) следует прини-
мать не менее 5 м, а коэффициент расхода для клапа-
нов противодавления (см. рис. 9, а)—0,85-4-0,95; для
клапанов попутного давления (см. рис. 9,6)—0,754-0,8.
Значения ц' вычисляются по формуле (1.55), а также
подтверждаются экспериментальными исследованиями
Г. С. Власова (6). На основании этих данных минималь-
ная площадь живого сечения выходного отверстия <он
составит: для клапанов противодавления — 0,0534-
Н-0,077 см2; для клапанов попутного давления — 0,0634-
“^0,088 см2. Диаметры этих отверстий du соответственно
будут 0,23—0,28 и 0,25—0,3 см (эквивалентный диаметр).
Минимальное расстояние от плоскости выходного от-
верстия насадка до поверхности закрывающего элемен-
та клапана должно быть не менее лйн/4лб/н=^н/4, т. е.
0,06—0,08 см.
Согласно формулам (1.59)—(1.63), сила струи, дей-
ствующая на закрывающий элемент клапана противо-
давления, будет изменяться от Р3=/7туй)н до Ро—Ц|-2Х
Х(/7Т—77к)уй)н. При средних рекомендуемых значениях
И1=0,7 (Р0~2р/Р3== 1,62 Р3); (он=0,065 и колебаниях
5*
67
напора воды перед клапаном Н—Нк — 5—60 м сила|
действующая на закрывающий элемент клапана проти*
водавления, будет колебаться в пределах Ро=33-?390г,
а в клапанах попутного давления, согласно формулам
(1.64) — (1.66), составит наибольшие значения при за-
крытом клапане, когда Р3=//Ту(он, или при юн“0,075 см3;
Нт = 5-4-60 м; Р3=38ч-450 г.
Смывные краны относятся к смывным устройствам
без регулирующей емкости, поэтому расход воды из
смывного крана зависит от напора воды в подводящем
трубопроводе. Так, в применяемых в настоящее время
отечественных и зарубежных конструкциях рекоменду-
емый расчетный расход воды (?в.у= 1,7 л/с обеспечивает-
ся лишь при напоре воды в подводящем трубопроводе не
менее 8 м. При повышении напора в подводящем трубо-
проводе расход воды из смывного крана резко возраста-
ет, что значительно снижает эксплуатационные показа*
тели туалетных приборов по указанным выше причинам.
Смывные краны целесообразно применять при незначи-
тельных колебаниях давления в подводящих трубопро-
водах или при наличии на них стабилизаторов напора.
Основные оптимальные технические параметры
приборов и смывных устройств
Расход воды QB.y, л/с............... . 1,7
Время действия /с.у, с................. 4—5
Количество воды на процедуру (полезная
вместимость бачка) №с.у, л............. 6,5—8,5
Напор смывного бачка Ямин, см ... . 10—12
Коэффициент расхода бачка Цб . . « » . 0,6—0,7
Расход воды из поплавкового клапана
л/с.................................... ^0,06
Коэффициент расхода поплавкового клапа-
на цк: 1
при противодавлении............. . 0,85—0,95 *
при попутном давлении..............0,75—0,85
Площадь живого сечения насадка клапана
(Он, см2:
при противодавлении ................... 0,05—0,077
при попутном давлении.............. 0,063—0,088 >
Усилие на закрывающий элемент клапана
Рк, г: =
при противодавлении . ....... 33—390
при попутном давлении.............. 38—450
Площадь выходного отверстия водораспре-
делительного устройства со в у, см2 .... 15
Коэффициент распределения струи в прибо-
pax de м(Вс м/(Вв,у:
тарельчатых 0,6
68
козырьковых
воронкообразных................. . .
Уклон дна (приемной стенки) чаши прибо-
ра, 1см»
тарельчатых.............. . * . •
воронкообразных . . « .............
Уклон ополаскиваемых стенок чаши прибо-
ра io'
тарельчатых......................«
козырьковых и воронкообразных . . .
Высота гидравлического затвора сифона
hr з, см...............................
Диаметр проходного сечения г/с, см . . .
Диаметр входной воронки £>в.с, см . . .
Минимальный напор Яс, см...............
Угол раствора каналов <р° .
Коэффициент расхода сифона цс « . . .
Продолжение
0,5
0,4
0,1
0,67—0,71
0,8—0,85
0,7—0,85
5,5—6
8,5
10-12
5-5,5
35—45
0,5—0,55
Указанным параметром в наибольшей степени удов<
летворяют тарельчатые туалетные приборы с низкорас*
полагаемыми (типа «Компакт») смывными бачками.
Рекомендуемые конструктивные схемы туалетных
приборов со смывными устройствами приведены на рис.
18.
Трапы предназначены для приема и отвода сточных
вод с пола помещений. Максимальная пропускная спо-
собность трапов qT должна соответствовать пропускной
Рис. 19. Конструктивная схема трапа
1 — решетка; 2 — корпус; 3 — прочист-
ка; 4 —сифон; 5—выпускной патру-
бок; 6 — отводной трубопровод
Рис. 18. Конструктивные схемы та-
рельчатых (а) и воронкообразных
(б) унитазов со смывными бачками
/ — унитаз; 2 —чаша; 3 — водорас-
пределительное устройство; 4 —
смывной бачок; 5 — выпускное уст-
ройство; 6 — сифон
69
ТАБЛИЦА 9. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТРАПОВ
Условный диаметр трапа dy л/с М/с ®вых, см* “реш, СМ2 w вх, СМ2 % "с. СМ .макс л г. з > см ЛВХ’
50 0,7 0,5 14 52 104 0,5 5,1 5 1
75 2,1 0,55 38 154 308 0,5 6,2 5 1
100 3,7 0,6 62 274 548 0,5 7,2 5 1
125 4,6 0,7 66 340 680 0,5 1 5 1
150 7,5 0,7 107 554 1108 0,5 1 5 1
способности отводящих канализационных трубопрово-
дов. Канализационные трубы в стандартах большинства
стран имеют условные диаметры 50,75, 100, 125 и 150 мм.
Пропускная способность отводящих трубопроводов ука-
занных диаметров при наполнениях 0,5 и уклонах, реко-
мендованных СНиП, соответственно составят 0,7; 2,1;-
3,7; 4,6; 7,5 л/с.
Рекомендуемые параметры трапов для указанных
диаметров отводящих труб и расходов сточной воды при-
ведены в табл. 9.
Значения юВых определены по формуле (1.41), а (орип
по формуле
Юреш
— <7т/я|1реш 2g^Bx,
где <0реш — площадь живого сечения решетки трапа; а — коэффи-
циент запаса живого сечения решетки трапа, учитывающий ее за-
сорение; Цреш — коэффициент расхода при истечении воды через
отверстия решетки, принятый равным 0,6—0,62; Лвх — максимальная
глубина воды над решеткой, принятая из условий эксплуатации
равной 1 см.
Отношение площади живого сечения входного отвер^
стия трапа (оВх к площади живого сечения решетки coped
принято равным 2. Значения Нс вычислены по формул^
(1.119), а —по формуле (1.35).
Рекомендуемая конструктивная схема трапа привел
дена на рис. 19.
Водосточные воронки предназначены для приема
дождевых вод с крыш зданий и отвода их в водосточ-
70
ТАБЛИЦА 10. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВОДОСТОЧНЫХ
ВОРОНОК ______________________________________
Внутренний диаметр вы- пуска ворон- ки РВЬ1П. мм ^кр’ л с йкр’ мм г, мм Ов, мм ткр ^ВЫП QKp "PH ^вып °в. Л/С
50 1,3 18 18 86 0,45 0,95 0,75
75 3,6 27 27 130 0,45 0,95 2,1
100 7,3 36 36 172 0,45 0,95 4,27
125 12,9 45 45 216 0,45 0,95 7,5
150 20,2 54 54 258 0,45 0,95 11,8
200 41,5 72 72 344 0,45 0,95 24,2
ную сеть. Типоразмер водосточной воронки определяет-
ся внутренним диаметром выпуска Овып, который дол-
жен соответствовать диаметру отводящей трубы водо-
сточной сети здания: 50, 75, 100, 125, 150, 200 мм. Для
устойчивого, безвибрационного и надежного режима ра-
боты водосточной воронки расход воды и глубина ее
перед воронкой не должны превышать критических зна-
чений QKp и йкр, определяемых по формулам (1.16),
(1.113), (1.115) — (1.118). При этом следует принимать
r^hKP, что обеспечивает высокую пропускную способ-
ность воронки, обусловливаемую плавным входом воды,
высоким коэффициентом расхода р,Вып и неподтопляе-
мостью жидкостной воронки.
Рекомендуемые параметры водосточных воронок при-
ведены в табл.10.
На рис. 20 даны графические характеристики Q—f(h)
водосточных воронок с рекомендуемыми параметрами
(см. табл. 10). Характеристики построены по формулам
(1.15) — (1.18). Конструктивные схемы рекомендуемых
водосточных воронок приведены на рис. 21. В конструк-
циях воронок следует предусматривать устройства, обес-
Рис. 20. Графические зависимости
^f(h) водосточных воронок параметра-
ми по табл. 10
^—5 — зависимости Q=f(h) для воронок
соответственно с Эвыц =50-ь150 мм;<
6 — зависимость Q=H^Kp)
71
Рис. 21. Конструктивные схемы водосточных воронок конодальной (а) и ко-
нической (б)
/ — колпак (решетка); 2 — воронка; 3 — выпуск; 4 — патрубок; 5 — фланец
печивающие безвихревое движение воды в воронке, на-
пример вертикальные перегородки во входной части во-
ронки или решетке (колпаке). Решетка (колпак), пере-
крывающая воронку, должна иметь отверстия по всей
площади, в том числе в центральной ее части, чтобы
обеспечить свободное поступление атмосферного возду-
ха через центральную часть гидравлической воронки в
отводящий трубопровод.
II. СИСТЕМЫ ВНУТРЕННЕЙ
КАНАЛИЗАЦИИ И ВОДОСТОКОВ ЗДАНИЙ
II. 1. РАСЧЕТ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СИСТЕМ КАНАЛИЗАЦИИ
ЗДАНИЙ
Система внутренней канализации зданий включает:
санитарно-технические приборы (или приемники сточных
вод), гидравлические затворы, канализационную сеть, а
также устройства для перекачки и очистки сточных вод
(при необходимости), расположенные внутри здания или
вблизи от него. Система должна обеспечивать отвод
сточных вод и содержащихся в ней загрязнений от сани-
тарных приборов или приемников сточной воды в на-
ружную канализационную сеть. Надежная работа си-
72
стемы канализации, т. е. ее незасоряемость и устойчи-
вость гидравлических затворов, зависит от конструкции
ее элементов и режимов движения сточной воды.
Незасоряемость системы обеспечивается тем, что ка-
нализационная сеть прокладывается прямолинейно с
соответствующим уклоном, внутренняя поверхность ее
элементов выполняется гладкой, без выступов. Особенно
важно, чтобы не было выступов, направленных против
течения сточной жидкости.
Устойчивость гидравлических затворов возможна
лишь в том случае, если давление в системе не будет
отличаться от атмосферного более чем на величину гид-
ростатического давления, создаваемого столбом воды в
гидравлическом затворе, высота которого обычно не пре-
вышает 50—70 мм. Следовательно, режим движения
сточной воды в системе внутренней канализации практи-
чески должен быть безнапорным (самотечным).
Внутренняя канализационная сеть состоит из отвод-
ных трубопроводов, канализационных стояков и выпус-
ков. Режим течения сточной воды в отводных трубопро-
водах, отводящих воду от санитарно-технических прибо-
ров в стояки, является безнапорным неравномерным и
неустановившимся, поскольку расход воды изменяется
во время пользования прибором.
Однако при безнапорном режиме расход воды при
прочих равных условиях зависит от заполнения трубо-
провода, поэтому можно рассчитывать трубопровод на
наиболее вероятный (нормативный) расход сточной воды
от прибора, считая режим ее течения равномерным при
определенном заполнении, и выбрать при этом сечение
трубопровода, обеспечивающее также пропуск макси-
мальных и минимальных расходов при соответствующих
заполнениях и скоростях течения, достаточных для само-
очищения трубопровода.
В связи с этим рассчитывать отводные трубопрово-
ды целесообразно по формулам безнапорного равномер-
ного режима течения сточной жидкости (1.45) — (1.47)
или по таблицам, составленным на их основе. При этом
в формуле (1.45) вместо фмакс следует подставлять рас-
четный расход сточной воды от приборов ^р, а коэффи-
циент наполнения трубопровода а принимать равным
0,5—-0,6.
Расчетный расход qp трубопровода, отводящего воду
от одиночных приборов без аккумулирующей вместимо-
73
сти, следует принимать равным нормативному расходу
водоразборной арматуры ^в.а» а для приборов с аккуму-
лирующей вместимостью — среднему расходу воды при
опорожнении последней. При расчете трубопровода, от-
водящего воду от группы приборов,
(Ii.1)
где ?ракс —расчетный расход прибора с максимальным водоот-
ведением в данной группе; tn — число одновременно действующих
приборов, определяемое по нормативным данным, либо вычисляемое
по методике, разработанной Л. А. Шопенским.
Рис. 22. Схема истечения сточной
воды из отводного трубопровода в
стояк
/ — стояк; 2 — трубопровод
растекания по внутренней
Тогда, согласно рис. 22,
cos q
Поступающая из отвод-
ного трубопровода в стояк
сточная вода растекается по
его внутренней поверхности
и движется в виде безнапор-
ного кольцевого потока,
внутри которого перемеща-
ется увлекаемый им атмос-
ферный воздух. Начальный
участок этого потока, счи-
тая от места поступления
сточной воды будет иметь
неравномерный режим дви-
жения, переходящий затем
в равномерный, если позво-
ляет длина стояка.
Среднюю скорость дви-
жения сточной воды в нача-
ле кольцевого потока
можно принять равной вер-
тикальной составляющей
скорости движения цент-
ральной струйки, поступаю-
щей в стояк воды в месте ее
поверхности стояка,
получим
Dc
+ g-------, (и.2)
sin q>
где vBx — скорость движения сточной воды при входе в стояк,
Do — внутренний диаметр стояка; q? — угол входа сточной воды
в стояк, который можно принять равным углу присоединения вход-
ного патрубка к стояку; g— ускорение свободного падения.
74
Пренебрегая потерями энергии в коротком входном
патрубке, можно принять
рвх= K«o+2gZo,
а формулу (П.2) представить в виде
% = + 2ё1о cos *₽ + &DJ + 2S'/o sin Ч> i 01.3)
где Vo — скорость движения сточной воды в отводном трубопрово-
де; /о — превышение низа выходного отверстия отводного трубопро-
вода над низом входного отверстия в стояке.
Расстояние от места входа центральной струйки сточ-
ной воды до места растекания ее в стояке (начало коль-
цевого потока) определится из выражения
/вх = De ctg ф Н-------— , (II .4)
2увх sin ф
а площадь живого сечения в начале кольцевого потока
сон по формуле
wh ?р.о/уя> (И’5)
где q? о — расчетный расход сточной воды, поступающей из отвод-
ного трубопровода.
На некотором расстоянии 1Я от начала кольцевого
потока наступит равномерный режим его движения, обу-
словленный тем, что вся удельная энергия потока будет
затрачиваться на трение о стенки стояка.
Основные параметры кольцевого потока при равно-
мерном движении сточной воды определятся по формуле
Шези: _____
Vp — Ср /?р
*7р.о = Фр Ср (И *6)
где ир — средняя скорость кольцевого потока при равномерном ре-
жиме, м/с; о)р — площадь живого сечения кольцевого потока, м2;
Ср — коэффициент Шези, который следует определять по формуле
акад. Павловского Н. Н.:
Яр=фр/л1*с> м;
— гидравлический радиус:
U — уклон стенок стояка: ic — L
75
Рис. 24. Графические зависимости
скорости движения сточной во-
ды ПО стояку ОТ CDp/<i>c и
Рис. 23. Графические зависимости
расхода сточной воды, движу-
щейся по стояку от toD/©c и
VDo
Следовательно:
Рр = — £1-5/п+°.6. (П.7)
п и
Принимая для канализационных чугунных труб ко-
эффициент шероховатости стенок п=0,013, получим:
?p.o = 241Dc^p'67; % = 77^-67. (Н.8)
В частности, для стояков, работающих полным сече-
нием, когда R.p=Dc/4;-.
ор = 30,4D®'67. (II.9)
На рис. 23,24 приведены графические зависимости
q — и o = f (/?,/), со), вычисленные по формулам
(II.8), (II.9). По этим зависимостям при заданных рас-
ходах сточных вод и диаметре стояка можно определить
гидравлический радиус /?р или площадь живого сечения
(Ор = л/>с/?р.
Длину /н кольцевого потока с неравномерным движе-
нием сточной воды определим из дифференциального
уравнения безнапорного неравномерного плавно изме-
няющегося движения жидкости:
76
~ = ic — hpf (H • Ю)
al
где э —удельная энергия потока. Для вертикального трубопровода
3=au2/2g; iTP —уклон трения, который для участка бесконечно ма-
лой длины определится по формуле Шези: iTp = a2/c2tf.
Следовательно:
V2
С2 R
или
V2
(11.11)
av dv j
g dl = ~ C2R ’
Разделяя переменные и преобразуя уравнения (11.11),
получим:
aC2/?v J
-----------da = а/.
g(C2R — v2)
(11.12)
Учитывая относительно незначительное изменение
С и R по длине /н, с целью упрощения интегрирования в
уравнении (ИЛ2) можно принять, не допуская большой
погрешности, средние значения Си/?, считая закон их
изменения по длине /н линейным. Тогда С и 2? = const.
Интегрируя уравнение (11.12), получим:
vp
__ аС2 R С vdv .
н~ g J C2R — v2'
vh
(11.13)
/в = — ln(C2R — v2),
или
olCP R
' - -Vе-[ln (c~ _ -ln (c» -”»)](n-1,1
где a — коэффициент кинетической энергии (коэффициент Кориоли-
са), который следует принимать по формуле В. Н. Евреинова:
. . 21°
a = 1 Н--— ;
С2
С* п
ер; Rep — средние значения коэффициента Шези и гидравличес-
кого радиуса:
Сср = (Сн + Ср)/2; ЯСр = (Ян + Яр)/2;
77
он и vp — средняя скорость ‘движения сточной воды, соответствен-
но в начале кольцевого потока, определяемая по формулам (II.2),
(П.З), и при равномерном режиме кольцевого потока, определяе-
мая по формуле (11.8).
При ориентировочных расчетах в формуле (11.11),
можно принять v2/C2R=const, тогда
/н = “Н-1’н)/2в И—V (П.15)
\ Сср %Р /
В середине кольцевого потока сточной воды движется
увлекаемый ею за счет сил трения атмосферный воздух.
Очевидно, что скорость движения и расход атмосферно-
го воздуха в кольцевом потоке будут иметь максималь-
ные значения при равномерном движении воды. Соглас-
но принципу относительности движения, средняя ско-
рость воздуха v'B, движущегося равномерно относительно
покоящегося кольцевого потока сточной жидкости, бу-
дет равна средней скорости движения сточной воды
при ее равномерном движении относительно воздуха.
Следовательно, ав = иж.
На основании известных законов распределения ско-
ростей в сечении движущегося потока воздуха можно
также определить распределение скоростей и среднюю
скорость потока воздуха при движении сточной воды от-
носительно воздуха. Используем для этой цели известные
зависимости А. Д. Альтшуля, действительные при тур-
булентном движении, что правомерно, так как движение
в стояке сточной воды и атмосферного воздуха с приве-
денными на рис. 23—24 скоростями будет турбулент-
ным с числом Рейнольдса в пределах ReB = 3-103~4* 104;
Re» = 4* 104-f9* 105. Тогда при движении воздуха отно-
сительно движения сточной воды:
“/ымакс = (^)0,9|<х: “макХ = 1 + 1>3)/’£ (П.16)
где и — скорость движения воздуха на расстоянии у от внутрен-
ней поверхности сточной воды кольцевого потока; Ымакс — макси-
мальная скорость движения воздуха на оси стояка; г — внутренний
радиус кольцевого потока сточной воды; X — коэффициент гидрав-
лического трения.
Так как при движении сточной воды относительно
воздуха «Макс = Ув4-Уж, то формулы (11.16) можно пред-
ставить в виде:
78
Рис 25 Графические зависимости:
ReB=f(bc; о>р/“с>
Рис. 26. Графические зависимости:
Я-/(ОС; а>р/®с)
U/WM8HC — 1 — »
(»в + »ж)/»ж=1+ 1,3/Г (11.17)
ИЛИ
^=1,3/1«Ж» (II 18)
где 1)в — средняя скорость движения воздуха, увлекаемого сточной
водой.
Коэффициент гидравлического трения воздуха о
сточную воду А при указанных значениях числа Рей-
нольдса можно определить по формуле Блязиуса для
гидравлически гладких труб:
& = 0,316/Re0,25 = 0,316/f ^£Р^вУ’25
\ vB 1
(11.19)
где Vcp — средняя скорость движения кольцевого потока сточной
воды; dB — внутренний диаметр кольцевого потока сточной воды:
Г ©с
vB — кинетическая вязкость воздуха (при f = 20° vB = 0,15lX
Х10“4 м2/с).
На рис. 25,26 представлены графические зависимости
Re=/(wp/(oc) и X = f(сор/(ос), построенные по формуле
(при vB = 0,151 • 10~4 м2/с)
(И. 20)
79
Подставляя значение % из формулы (11.19) в форму,
лу (11.18), получим:
П 1 dn \0Д25
с»в = О,73уж/Кво’125 = О,73уж/Н2-2- (11.21)
\ vB /
или
На рис. 27 представлена графическая зависимость
ив/ит = 1 (ReB), построенная по формуле (11.22).
Отношение расхода воздуха qB к расходу сточной во*
ды qm, движущейся в виде кольцевого потока по стояку,
определим по формуле
?в/?Ж = VB ®в/^Ж ®Ж = (ув/°ж) 1(®С — ®ж/®ж)1 (Н-23)
ИЛИ
где qP — расход сточной воды в равномерно движущемся кольцевом
потоке (qp = <?р о).
Графическая зависимость
?в/<7р = 1 (С0р/й>с)>
построенная по формуле (11.24), представлена на рис. 28.
На рис. 29,30 приведены графические зависимости:
?в/<7в .макс — /(?р/7р.макс)*»
7в/7в.макс = f (©p/wc)>
Яр/9р.макс = f (^р/^с) •
Поступающая из отводного трубопровода в стояк
сточная вода одновременно с формированием кольцево-
го потока перекрывает сечение стояка в месте ее входа
и создает местное сопротивление движению асмосферно-
го воздуха. В связи с этим ниже сжатого сечения стояка
создается разрежение, которое может вызвать срыв гид-
розатворов санитарно-технических приборов, подклю-
ченных к отводному трубопроводу, подсоединенному к
стояку ниже и вблизи сжатого сечения.
80
Рис. 29. Графическая зависимость!
^в^в.макс^^р/^р.мако)
Рис. 30. Графические зависимости
^в^в.макс от 2~
^р/^р.макс от wP/(dc
Определим зависимость величины разрежения от
параметров потоков сточной воды в отводном трубопро-
воде и стояке. Для потока атмосферного воздуха в сжа-
том сечении можно записать:
<7в —
или
ДРв
Тв
(11.25)
дрв = ?В Тв/иМж 2§= [<7р.о f (“~)Г Ув/^Мж2^ (п-26)
L \ ШС / J
И —коэффициент расхода; р = е/V 1+£; о)сж — площадь сжа-
0 сечения стояка; е — коэффициент сжатия потока воздуха в
84
в—101
сжатом сечении; 5 — коэффициент местного сопротивления; Лрв —
разрежение в стояке ниже сжатого сечения; ув — удельный вес воз-
духа.
Поскольку форма отверстия оказывает слабое влия-
ние на величину коэффициента сжатия потока [4], то, не
допуская большой ошибки, можно воспользоваться из-
вестными зависимостями, применяемыми для определе-
ния коэффициентов местного сопротивления диафрагм,
установленных на трубопроводе в месте изменения его
диаметра:
е = 0,57
0,043
1,1—
(11.27)
где
п = йсж/сос; т = сов/й)с = 1---— .
й)с
Площадь сжатого сечения стояка соСж определим из
выражения:
®СЖ = -^вх.ср £>С J(II .28)
где dBX ср —средний диаметр входной струи сточной воды:
<*вх.ср = /©вх.ср/1/ — = ^1У .
Тогда
(11.29)
где 1>и ср — средняя скорость входной струи сточной воды:
"вх.ср = Gbx + V ”вх sin2 Ф + и)/2 • (И .30)
Формулу (11.29) можно также представить в виде:
/sin q> = Dc 10,785£>с —
(11.31)
Величину разрежения Ар в стояке заданного диамет-
ра Dc в зависимости от расхода сточной воды <7ро(<7ро=5
82
Рис. 31. Графические зависимости: Ap=f(£>c; ©р/®с:
= <7р) в отводном трубопроводе диаметром d0 следует
определять в следующем порядке:
по формуле (II.8) или рис. 23 определяют отношение
шр/<йс;
по формуле (П.24) или рис. 28 находят
<7в = <?Pf (<ор/«»с);
по формуле (11.31) вычисляют ©сж, а по формуле
(11.27) — £, е и ц;
по формуле (11.26) определяют Др.
Можно решить и обратную задачу. По заданному
значению Др найти соответствующее ему значение рас-
хода сточной воды, поступающей из отводного трубопро-
вода.
J4a рис. 31 и 32 приведены графические зависимости
&Р~1 (ир/<±>с) и Др=Д<7р), вычисленные по рекомендо-
ванной методике для канализационных систем, выдел-
енных из стандартных чугунных труб и фасонных частей.
Из рис. 32 нетрудно определить значение критических
зЫСХОДОв сточн°й воды рр.Кр, превышение которых Бы-
вает резкое возрастание разрежений в канализациоп-
6*
83
Рис. 32. Графические зависимости раз-
режения Др в стояке от расхода сточ-
ной воды Рр
а —при угле входа <р«90э; б — при
угле входа <р«=60°; в — при угле
входа ф-45°
ных стояках, а также найти соответствующие им значе-
ния разряжений Дркр.
В табл. 11 приведены значения 9Р.кр, определенные
на основании рис. 32, а также рекомендуемые допустимые
(расчетные) значения ?РРасч=0,9 #р,кр.
ТАБЛИЦА 11. КРИТИЧЕСКИЕ q кр И ДОПУСТИМЫЕ (РАСЧЕТНЫЕ)
^р.расч РАСХОДЫ СТОЧНОЙ ВОДЫ ДЛЯ ЧУГУННЫХ
КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СТОЯКОВ
Диаметр стояка D мм Расход сточной воды, л с, при угле ф° присоединения отводного трубопровода к стояку
90 60 45
^Р-кр 1 ^р расч ^Р.кр | ^р.расч ^р.кр ^р.расч.
50 0,85 0,76 1,8 1,6 2,2 2
80 2,8 2,5 4,8 4,3 6,8 6,1
100 5,1 4,6 7,9 7,1 11,2 10
125 7,8 7 12 10,8 17,2 15,5
150 12 10,8 17 15,3 23,6 21,2
175 15,6 14 22,2 20 31 28
200 20,4 18,4 28 25,2 42 37,8
84
Рис 33. Графические зависимости
критического расхода Qp.Kp сточ“
ной воды от диаметра DQ стояка и
угла входа Ф (по данным табл. 11)
На рис. 33 приведены гра
фические зависимости (?Ркр =
=f(Dc, ф), построенные по
данным табл. 11. Эти зави-
симости с достаточной степенью точности аппроксимиру-
ются уравнением
<?р.Кр = ЛОс. (П-32)
где при значениях угла ср:
ф°...................
А, дм/с ............
90 60 45
5 7,5 10,5
В связи с этим допустимый (расчетный) расход сточ-
ной воды, л/с, или диаметр стояка, можно определить
также по формуле
?р.расч = °>9^.
(II. 33)
Приведенные в табл. 11, а также вычисленные по
формулам (11.32), (11.33) критические и расчетные рас-
ходы сточной воды в канализационных стояках согла-
суются с экспериментальными исследованиями, выпол-
ненными в нашей стране А. И. Карпинской, С. П. Каза-
ковым, А. Я. Добромысловым [7], а также за рубежом
W.Mohr [48], F. Pollman [52,53], К. Bosch [29], Н. Schel-
lenberg [59].
Из рис. 32 видно, что при критических расходах сточ-
ной воды разрежение ДрКр в стояках не превышает 4гПа.
Определим максимальную высоту гидравлических
затворов (сифонов) санитарно-технических приборов.
Формулу (1.30) можно представить в виде
hrTc = ftr.3+ /1выхсовх/<овх
в>ВЫХ
sin а
Принимая а»вх = совых и подставляя Лркр/ув вместо
h г-•‘““«‘“л швх
вых и па вместо hr3, получим
л“азкс = ли + [дркр/у0/(1 + —)].
И [ кр/ ’ОЦ sin а д
Следовательно, при Ли = 25 мм и 20%-ном запасе вы-
соты гидравлического затвора максимальные его значе-
ния составят при различных значениях угла а:
а°........................... 90 60 45 30
Лгмазкс- мм.................. 54 52 50 46
Анализ режимов работы и метод расчета системы
канализации зданий обусловливают следующие основные
рекомендации по проектированию систем.
1. Отводные трубопроводы следует, как правило, рас-
считывать на безнапорный (самотечный) режим движе-
ния сточной воды, чтобы исключить самоопорожнение
гидравлических затворов (сифонов) санитарно-техниче-
ских приборов. Напорный режим движения (при полном
заполнении) сточной воды допустим лишь для отводных
трубопроводов, отводящих воду от одиночных санитарно-
технических приборов При условии Но.т^ (ЛгазС + ^вых)
(см. п. 1.2) или при наличии в конструкции сифонов,
устройств, предотвращающих опорожнение гидравличес-
кого затвора.
Рекомендуемые расчетные параметры отводных тру-
бопроводов от одиночных санитарно-технических прибо-
ров, подсоединенных непосредственно к стояку, приведены
в табл. 12. При этом минимальные средние скорости дви-
жения сточной воды приняты 0,6—0,7 м/с; i0.T и /о.т в
таблице обозначают соответственно уклон и длину от-
водного трубопровода; dBux— диаметр выходного от-
верстия сифона.
Нецелесообразно проектировать и прокладывать от-
водные трубопроводы с уклонами, близкими к 1 (верти-
кальных), так как в этих случаях образуется кольцевой
поток сточной воды, перекрывающий доступ воздуха из
горизонтального в вертикальный отводной трубопровод
и одновременно интенсивно отсасывающий воздух из
замкнутого пространства кольцевого потока. В связи с
этим отводной трубопровод начинает работать полным
сечением, что вызовет самоопорожнение гидравлического
затвора санитарного прибора. Избежать самоопорожне-
ния сифонов в этих случаях возможно лишь при условии
Яо.т^СТЧ^вых или устройстве вентиляционной тру-
бы, соединяющей выходные патрубки сифонов с атмос-
ферным воздухом в горизонтальном трубопроводе, стоя-
ке и пр.
86
ТАБЛИЦА 12. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОТВОДНЫХ
ТРУБОПРОВОДОВ _________________________
Прибор Расход воды из водораз- борной арма- туры, л/с Расход сточ- ной воды, л/с Параметры
средний максимальный средний максимальный Уклон минимальный Диаметр, мм
при i т 1 г О.Т о.т макс . . г 3 +dBMX п₽и 'о.т 'о.т> .макс . г.з ^"^вых
Умывальник: 0,05 30
без пробки с пробкой 0,15 0,2 0,15 0,2 25
0,15 0,2 0,5 0,6 0,04 30 40
Мойка 0,15 0,2 0,6 0,7 0,04 30 40
Душ Ванна: 0,15 0,2 0,15 0,2 0,05 25 30
купальная 0,2 0,35 0,75 1,1 0,03 40 50
лечебная Унитаз: 0,35 0,65 1,6 1,2 0,02 50 75
со смывным бачком 0,06 0,1 1,6 1,7 0,02 75 75
со смывным краном 1,5 1,6 1,5 1,6 0,02 75 75
Бидэ 0,15 0,2 0,15 0,2 0,05 25 30
Писсуар 0,06 0,1 0,1 0,15 0,07 20 25
2. При разработке конструкций фасонных частей,
проектировании и монтаже канализационных трубопро-
водов следует обеспечивать вход сточной воды в стояк
компактной струей под углом 60—45°, что повышает
пропускную способность стояков в 1,5—2 раза. При этом
необходимо учитывать, что применение на стояках ко-
сых тройников и крестовин может вызвать самоопорож-
нение сифонов у санитарных приборов при Ho^>h™a*c+
4-^вых. Поэтому целесообразно также устанавливать
прямые крестовины и тройники с входными патрубками,
Дно которых сопрягается с вертикальным патрубком под
углом или по кривой соответствующего радиуса.
На рис. 34 приведены конструктивные схемы рекомен-
дуемых тройников и крестовин. Размеры dy, Dy, I и тип
87
Рис. 34. Конструктивные схемы ре-
комендуемых прямых крестовин (а)
и тройников (б)
раструба следует принимать
по ГОСТ 6942.17 — 80-
6942.24—80, a R =404-50 мм.
3. Скорость течения сточ-
ной воды зависит от ее рас-
хода и диаметра стояка, но
не зависит от его высоты.
В связи с этим в системах
канализации многоэтаж-
ных зданий не следует пре-
дусматривать устройства
для гашения скорости, в ча-
стности отступы, которые
лишь нарушают нормаль-
ный гидравлический режим
работы стояка и поступле-
ние в него атмосферного
воздуха. Нецелесообразно
также зонирование систем
канализации высотных зда-
ний.
4. Расчетные расходы
сточной воды в канализаци-
онных стояках не должны
превышать значений, вычис-
ленных по приведенной методике, в частности указанных
в табл. 12. При прочих равных условиях пропускная спо-
собность канализационного стояка может быть увеличе-
на устройством вентиляционного стояка, по которому
подается дополнительное количество атмосферного воз-
духа в различные точки канализационного стояка по всей
его высоте. Однако этот способ увеличения пропускной
способности стояка нельзя признать целесообразным,
так как при этом нарушается нормальный гидравличес-
кий режим безнапорного кольцевого потока из-за по-
ступления воздуха не во внутреннюю, а в наружную его
часть. Кроме того, устройство вентиляционных стояков
усложняет и удорожает монтаж, повышает материалоем-
кость и стоимость систем канализации, поэтому, если не-
обходимо увеличить пропускную способность канализа-
ционных стояков, следует увеличить их диаметр, что по-
вышает лишь материалоемкость системы, но 0
меньшей степени, чем при устройстве вентиляцион-
ных стояков.
88
5 Высоту гидравлических затворов в сифонах сани-
таоно-технических приборов целесообразно принимать
равной 50—55 мм. Большая высота гидравлических за-
творов практически не дает никаких преимуществ, по-
скольку это позволяет лишь незначительно повысить
расход сточной воды в стояке, но существенно увеличи-
ваются габариты, вес и материалоемкость сифонов и си-
стем канализации в целом.
6. Диаметр канализационного выпуска О!Ып следует
определять по формуле (II.6) или по таблицам, состав-
ленным на ее основе. При этом он должен быть не менее
диаметра наибольшего из стояков, присоединяемых к
данному выпуску.
Минимальный уклон iBbtn прокладки выпуска вычис-
ляется из условия, что при заполнении его, равном 0,5,
скорость движения сточной воды будет не менее 0,7 м/с.
Тогда, принимая и = 0,013, формулу (П.6) можно пред-
ставить в виде
'Еып = 0>00053/£)вып. (П.34)
по которой рекомендуем определить минимальный уклон
выпуска /вып при заданном его диаметре Рвып.
II. 2. РАСЧЕТ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ВНУТРЕННИХ
ВОДОСТОКОВ ЗДАНИИ
Системы внутренних водостоков зданий предназна-
чены для отвода дождевых и талых вод с кровель и со-
стоят из водосточных воронок, стояков, отводных трубо-
проводов и выпусков. Расчет и рекомендации по проек-
тированию водосточных воронок приведены в гл. I. Во-
досточные стояки следует рассчитывать на пропуск
критических расходов воды через воронку QKp, значения
которых приведены в табл. 10 и на рис. 20. При этом сле-
дует максимально использовать пропускную способность
стояков, поскольку разрежение в водосточных стояках,
в отличие от канализационных, не оказывает отрицатель-
ного влияния на надежность работы системы из-за от-
сутствия в ней гидравлических затворов. Учитывая неко-
торый запас в пропускной способности водосточных стон-
ов, а также целесообразность их работы в безнапорном
режиме, при пропуске максимальных расходов воды
89
следует принимать заполнение стояков водой: сор/(ос =
‘«=0,8. Расходы воды в водосточных стояках различных
диаметров при (оР/(ос=0,8 приведены на рис. 23.
Сопоставление расходов показывает, что пропускная
способность водосточных стояков значительно превосхо-
дит пропускную способность воронок тех же диаметров.
Вместе с тем максимальное использование пропускной
способности стояков, а следовательно, и наиболее эф-
фективная работа системы внутренних водостоков воз-
можны ЛИШЬ при условии Фкр = <7р.макс. В СВЯЗИ С ЭТИМ
при проектировании водостоков с одной водосточной во-
ронкой на стояке следует соответственно уменьшать его
диаметр или присоединять к стояку несколько водосточ-
ных воронок, суммарная пропускная способность кото-
рых равна пропускной способности стояка. При проек-
тировании стояка с одной или группой водосточных во-
ронок необходимо предусматривать переходной участок
между воронками и стояком, обеспечивающий постепен-
ное уменьшение сечения трубопровода в соответствии с
увеличением скорости потока. Длину /н переходного
участка стояка можно определить по формуле (11.15).
При этом начальную скорость потока воды ан следует
найти из выражения
~ Фкр/^вып»
где QKp; (Овып — критический расход и площадь живого сечения вы-
пуска воронки.
Скорость кольцевого потока воды ор в стояке опре-
деляется по формулам (П.7), (II.8) или по рис. 23 и 24
при (ор/(ос = 0,8.
При присоединении к стояку группы воронок число
водосточных воронок z следует определять из условия:
г^9Р.макс/Скр. Наиболее целесообразна следующая схе-
ма присоединения группы воронок к стояку: одна из во-
ронок присоединяется непосредственно к переходному
участку стояка, а остальные на некотором расстоянии от
нее последовательно присоединяются к стояку с по-
мощью отводных трубопроводов, диаметр которых равен
диаметру выпуска воронки. При этом вертикальное рас-
стояние от выпусков воронок до места присоединения от-
водных трубопроводов к стояку следует определять по
формуле (11.15), подставив в нее значение vp = SQKp/°)p;
Рекомендуемые основные параметры конструкции
90
ТАБЛИЦА 13. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВНУТРЕННИХ ВОДОСТОКОВ
Диаметр стояка Dc, мм При числе воронок на стояке z
1 2 3
^вып» мм ^кр’ л/с 'н> м ?р, л/с °ВЬ.П’ мм % л/= 1Н' м 1от м «р. Л/с ^вып’ мм ^кр’ л/с /а, М 9 ^ОТ* м с м Qp. Л/С
60 75 3,6 0,7 3,6 75/50 3,6/1,3 0,7 0,9 5 50 1,3 *— 0,6 0,9 4,6
80 125 13 1,2 13 100 7,3 0,9 1,2 14,6 100 7,3 049 1*2 1*6 21,9
80 150 20 1,6 20 125/100 13/7,3 Ь2 1,6 20,3 — — — — — —
100 150 20 1,4 20 125 13 1,2 1,6 26 125 13 1,2 1,6 2 36
100 200 40 2,2 40 150/125 20/13 1,4 2 33 — —- — — — —
100 — — — — 150 20 1,4 2,2 40 — — —• — — —>
125 ; 200 42 2 42 200/150 42/20 2 2,6 62 150 20 Ь,4 2 2,6 60
150 — — — 200 42 2 2,7 84 200 42 2 2,7 4 126
Рис. 35. Рекомендуемые конструктивные схемы внутренних водостоков зда-
ний с одной (а), двумя (б) и тремя (в) водосточными воронками на стояке
Z — воронка; 2 — переходный участок; 5 —переходный патрубок; 4 —стояк;
5 — отводной трубопровод
внутренних водостоков, вычисленные по предлагаемой
методике, приведены в табл. 13, а их схемы — на рис. 35<
Диаметр водосточного выпуска от одного стояка сле-
дует принимать равным диаметру последнего. Минималь-
ный уклон выпуска определяется по формуле (11.34) <
Расчет выпуска, к которому присоединены несколько сто-
яков, следует производить в соответствии с рекоменда-
циями, приведенными в п. II.1.
III. СИСТЕМЫ ВНУТРЕННЕГО
И МЕСТНОГО
ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ
Система внутреннего водоснабжения зданий пред-
назначена для подачи воды (холодной и горячей) и рас^
пределения ее непосредственно между потребителями
(жители, животные, технологические установки) в доста-
точном количестве и с необходимым напором. В общем
случае система внутреннего водопровода включает: вво-
ды с водомерными узлами; магистральные и распреде-
лительные водопроводные сети с подводками к санитар-
ным приборам или технологическим установкам;
92
водопроводные стояки; водоразборную, запорную и регу-
лирующую арматуру; насосные установки для повыше-
ния напора в водопроводе или обеспечения циркуляции
горячей воды; водонагреватели; аккумуляторы холод-
ной и горячей воды.
Системы местного водоснабжения аналогичны по на-
значению внутренним, но отличаются от них тем,-что
насосные установки и водонагреватели обслуживают
группу преимущественно однотипных по назначению
зданий. При этом насосные установки подают воду из
централизованной наружной водопроводной сети для по-
вышения напора в водопроводе зданий или питают си-
стему непосредственно из местного природного водоис-
точника (шахтного или трубчатого колодца, открытого
водоема).
Потребность в воде систем внутреннего и местного во-
доснабжения сравнительно невелика (до 1500 м3/сут),
но вместе с тем для них характерна значительная нерав-
номерность водопотребления. Например, коэффициент
часовой неравномерности водопотребления К колеблется
в пределах 1,54-7. Это объясняется прежде всего отно-
сительно небольшим числом потребителей с одинаковым
режимом водопотребления.
Расчет и проектирование оптимальных и эффектив-
ных систем водоснабжения и их элементов в значитель-
ной степени зависят от правильного определения и учета
режимов подачи и потребления воды в зданиях.
Ш. 1. РЕЖИМЫ ПОДАЧИ
И ПОТРЕБЛЕНИЯ ВОДЫ
При подаче воды непосредственно из наружной водо-
проводной сети, напор и расход воды в которой доста-
точны для нормальной работы системы внутреннего во-
доснабжения зданий, оптимальный режим подачи воды
обеспечивается с помощью регуляторов или стабилиза-
торов напора, установленных на вводах или подводках
водопровода и отрегулированных в соответствии с режи-
мом водопотребления зданий.
В тех случаях, когда напор в наружной водопровод-
и сети недостаточен для нормальной работы системы
одоснабжения зданий или вода подается в систему из
стных водоисточников, режимы подачи воды зависят
режимов работы насосной установки и водопотребле-
93
йия. Очевидно, что при проектировании эффективных
систем водоснабжения необходимо обеспечить наиболее
близкое совпадение режима подачи и потребления воды,
т. е. совпадение значений расхода и напора воды в лю-
бой рассматриваемый промежуток времени. При этом
необходимо обеспечить незначительное колебание КПД
насосных установок, который зависит от режима их ра-
боты и определяет их эффективность.
Режим работы насосной установки в условиях нерав-
номерного водопотребления будет экономичным в том
случае, когда при данном режиме водопотребления ра-
бота насоса характеризуется максимальным КПД. Сдвиг
рабочей точки насоса с экономически наивыгоднейшего
участка характеристики или работа насоса в широкой
области характеристики вызывает значительный пере-
расход электроэнергии вследствие снижения КПД насос-
ной установки, удорожает эксплуатацию систем. Извест-
ны следующие режимы работы насосных установок: не-
равномерный, равномерный, повторно кратковремен-
ный.
Неравномерный режим характерен для насосной
установки без регулирующей емкости, работающей на
объекте с неравномерным режимом водопотребления.
В этом случае насосы установки работают с неравномер-
ной нагрузкой, поскольку подача насосов, а следователь-
но, их напор, мощность и КПД изменяются в широких
пределах, обусловленных колебаниями расхода воды
потребителем.
В отечественной и зарубежной практике местного
водоснабжения известны следующие типы насосных уста-
новок, работающих в неравномерном режиме: а) с бес-
прерывно действующими насосами с постоянной или
переменной частотой вращения; б) с периодически дей-
ствующими насосами.
Насосные установки с беспрерывно действующими
насосами с постоянной частотой вращения наиболее
просты по конструкции, но имеют существенные недо-
статки, поэтому в зарубежной практике их применяют
крайне редко. Одним из основных недостатков этих уста-
новок является их неэкономичность, что объясняется
следующим. Из-за отсутствия регулирующей емкости
насос такой установки работает в режиме саморегулиро-
вания, т. е. его подача в каждый момент времени соот-
ветствует расходу воды,
94
Однако расходно-напорная характеристика Q—Н наи-
более часто применяемых в местном водоснабжении
центробежных насосов значительно отличается от ха-
рактеристики водопроводной сети объекта, так как пер-
вая выражается аналитической зависимостью вида // =
==д__BQ2. а вторая — вида H=C + DQ2. При этом опти-
мальный режим работы насоса соответствует точке пе-
ресечения (или прилегающей к ней относительно узкой
области) этих кривых, соответствующих максимальным
значениям КПД насоса (рабочая точка или область
характеристики насоса).
Подача насосной установки без регулирующей емко-
сти, соответствующая рабочей точке характеристики на-
соса, принимается не менее максимального секундного
расхода воды фмакс.с. Но так как вероятность максималь-
ного секундного расхода относительно небольшая, то
при характерных для местного водоснабжения колеба-
ниях расхода воды в широких пределах от 0 до (Змакс.с
большую часть времени насос установки будет работать
в точках характеристики, соответствующих относительно
низким КПД, что значительно снижает средний КПД
установки, намного увеличивает потребление электро-
энергии и повышает стоимость эксплуатации систем.
Кроме того, к существенным недостаткам таких уста-
новок относится следующее: большой диапазон колеба-
ний давления в водопроводной сети; возможность кави-
тации и повреждения насоса в часы максимального
водопотребления при давлениях на вводе водопровода,
превышающих проектный минимум; повышенный уро-
вень шума и возможность повреждения насоса в часы
минимального водопотребления, когда он работает в
неустойчивой области характеристики; повышенный из-
нос насосных агрегатов и малый срок их службы.
В связи с этим насосные установки с беспрерывно
действующими насосами с постоянной частотой враще-
ния применяются за рубежом лишь на объектах с круг-
лосуточным водопотреблением при относительно малой
^равномерности, небольших потребных напорах и не-
значительном диапазоне его колебаний.
В нашей стране эти установки, несмотря на их неэф-
ранТИВН°^Ь’ К сожалению> получили широкое распрост-
€ледНИе* ^Т° является следствием того, что вопросам ис-
тexн0BaHИЯ, разработки, проектирования и внедрения
ически совершенных и экономичных насосных уста-
95
новок для местного водоснабжения уделяется недоста*
точное внимание.
Плавное регулирование частоты вращения насосов
является весьма выгодным в отношении использования
мощности, так как в любой момент времени переменная
характеристика насоса Q—Н проходит через рабочую
точку, лежащую на характеристике трубопровода. Кроме
того, экономичность такого режима обусловливается со-
хранением в процессе работы насосов высокого КПД,
так как отклонение характеристики трубопровода (со-
вокупности рабочих точек) от параболы наивысшего
КПД весьма незначительно.
Регулировать частоту вращения насосов с приводом
от электродвигателей переменного тока, преимуществен-
но используемых для насосных установок, можно двумя
способами:
1) изменением частоты вращения электродвигателя
с помощью электрических устройств — введением со-
противления (реостата) в цепь ротора; переключением
обмотки на различное число пар полюсов; изменением
частоты питающего тока; применением коллекторных
электродвигателей, электромеханического или электри-
ческого каскадных соединений приводного асинхронного
электродвигателя с машинами, обеспечивающими воз-
вращение энергии скольжения на вал приводного элект-
родвигателя или непосредственно в сеть; 2) изменением
частоты вращения вала насоса (при неизменной частоте
вращения электродвигателя) с помощью гидравлических
или электромагнитных муфт скольжения.
Первый из указанных выше способов имеет сущест-
венные недостатки, ограничивающие область его приме-
нения; либо снижается КПД и ухудшается характера*
стика электродвигателя, либо усложняется конструкция
и удорожаются электродвигатель, пусковые устройства
и системы регулирования. Поэтому для установок мест-
ного водоснабжения этот способ регулирования пока не
может конкурировать с другими способами.
При регулировании частоты вращения насоса с по-
мощью электромагнитных или гидравлических муфт
скольжения можно применить обычные асинхронные
электродвигатели переменного тока, благодаря чему этот
способ начинают использовать в системах местного во-
доснабжения относительно крупных объектов (крупные
многоэтажные здания, микрорайоны) ,
96
В Советском Союзе Б. С. Лезнов и В. С. Попов про-
водили исследования эффективности применения насос-
ных установок с переменной частотой вращения для
крупных городских насосных станций. Эти исследования
показали, что в большинстве крупных городских насос-
ных станций технически возможно и экономически це-
лесообразно использовать насосные агрегаты с перемен-
ной частотой вращения. При этом авторы указывают,
что при выборе метода регулирования числа частоты
вращения насоса необходимо учитывать стоимость уст-
ройств для изменения частоты вращения, а также их
КПД, зависящий от глубины регулирования. В зависи-
мости от этих условий рекомендуется применять либо
электромагнитные муфты скольжения индукторного ти-
па (Б. С. Лезнов), либо электрический машинно-вен-
тильный каскад (В. С. Попов). Для систем местного
водоснабжения аналогичные исследования в нашей стра-
не не проводились. Однако первая попытка применить
электромагнитные муфты скольжения индукторного
типа для местного водоснабжения осуществлена Мос-
проектом при проектировании системы местного водо-
снабжения группы многоэтажных зданий на проспекте
Калинина в Москве.
Автоматические установки с постоянно действующи-
ми насосами с переменной частотой вращения примерно
с середины 50-х годов получили довольно широкое рас-
пространение в США для повышения напора в водопро-
водах больших многоэтажных зданий. Ряд американс-
ких фирм разработал и осноил производство нескольких
типов комплектов автоматических устройств для таких
установок, которые в основном включают гидравличес-
кие или электромагнитные муфты, датчики давления и
аппаратуру управления, обеспечивающую плавное изме-
нение частоты вращения насоса (при постоянном числе
оборотов электродвигателя) в зависимости от водопо-
требления и связанного с ним давления в водопроводной
сети.
Однако до настоящего времени в США отсутствует
единое мнение относительно эффективности и целесооб-
разности применения такого типа установок для мест-
ого водоснабжения. Некоторые авторы считают, что
асосные установки с переменной частотой вращения
еисЯЮТСЯ весьма эффективными и перспективными для
тем местного водоснабжения больших многоэтажных
7—101
97
зданий, и полагают, что они заменят в будущем широ-
ко используемые в настоящее время установки с открьь
тыми возвышенными или гидропневматическими баками.
При этом указывается на следующие преимущества
этих установок: можно использовать меньшее число на-
сосных агрегатов за бчет увеличения их мощности;
сократить объем и площадь помещения за счет исклю-
чения баков, уменьшения числа насосных агрегатов и
компактности установок; получить высокий КПД; повы-
сить гигиеничность; исключить большие колебания
давления и гидравлические удары в водопроводной
сети.
Отмечая преимущества этих установок, авторы вместе
с тем указывают, что в связи с большой первоначальной
стоимостью их применение экономически оправдывается
лишь в системах местного водоснабжения многоэтажных
зданий или группы зданий, имеющих разветвленную сеть
большой протяженности и значительный объем водопо-
требления. Указывается также, что на экономичность
установок существенное влияние оказывает правильный
выбор насосного оборудования в соответствии с усло-
виями водопотребления.
В последнее время в американской технической лите-
ратуре появились статьи, критически оценивающие при-
менение автоматических насосных установок с перемен-
ной частотой вращения для повышения напора в мно-
гоэтажных зданиях. Отмечая, что первоначальная
стоимость этих установок в основном повышается, авто-
ры указывают также на следующие недостатки, выявлен-
ные при эксплуатации ряда установок:
медленную реакцию на быстро изменяющееся давле-
ние в водопроводах зданий, что приводит в большинстве
случаев к колебаниям давления, сравнимым по величи-
не с колебаниями давления в системах, оборудованных
гидропневматическими баками (0,12—0,14 МПа), но
имеющим более высокую частоту вращения;
сложность конструкции, системы управления и их
эксплуатации;
незначительный предел изменения частоты вращения
насосов (до 15 %) по сравнению с диапазоном изменения
нагрузки (в 20 раз), что дает возможность лишь немно-
го снизить потребляемую мощность и незначительно по-
высить КПД по сравнению с беспрерывно действующими
насосами при постоянной частоте вращения;
98
пополнительный расход воды на охлаждение гидро-
муфт (около 1500 м3/год),
М опасность кавитации и повреждения насоса при дав-
пениях на вводе водопровода, превышающих проектный
минимум;
повышенный уровень шума в системе;
повышенный износ насосного оборудования, что со-
кращает срок службы и увеличивает стоимость его экс-
плуатации; повышенное потребление электроэнергии во
время работы насосного агрегата при малых нагрузках,
так как установленная мощность его больше, чем в дру-
гих системах при прочих равных условиях.
В связи с этим в настоящее время в США продолжа-
ются научно-исследовательские и экспериментальные ра-
боты с целью устранения отмеченных недостатков и раз-
работки более эффективных насосных установок для
местного водоснабжения.
В системах местного водоснабжения сельскохозяйст-
венных объектов и населенных пунктов, а также для по-
вышения напора в водопроводах небольших зданий
насосные установки с переменной частотой вращения
в США не получили распространения. В европейских
странах такие установки не применяются для местного
водоснабжения.
Для устранения некоторых недостатков установок
с беспрерывно действующими насосами (с постоянной
или переменной частотой вращения) и повышения их эф-
фективности применяют установки с периодически дей-
ствующими насосами. Известны два типа таких устано-
вок: с одним насосом и с группой насосов.
Установки с одним периодически действующим насо-
сом применяют для повышения напора в водопроводах
зданий при периодически недостаточном давлении в на-
ружной водопроводной сети. Автоматическая установка
такого типа обычно состоит из одного насосного агрегата
(второй резервный) и системы автоматики (датчик дав-
ления и шкаф управления), обеспечивающей включение
в работу насосного агрегата при снижении давления
(обычно в дневное время) и отключение его при повыше-
нии давления в наружной водопроводной сети (в ночное
^ремя). Такие установки более экономичны по сравнению
еспрерывно действующими насосами, так как нерав-
^еРНОСТЬ водопотребления за сравнительно короткий
риод недостаточного напора (работы насоса), обычно
7*
99
совпадающий с максимальным водопотреблением, оказы-
вает незначительное влияние на снижение КПД насоса.
Однако область их применения ограничена, поскольку
условия, для которых они предназначены, встречаются
довольно редко.
В последние годы в США, а также в ряде европей-
ских стран — Франции, ФРГ, Австрии, Англии и др.—
для повышения напора в водопроводах зданий при по-
стоянно недостаточном напоре в наружной водопровод-
ной сети получают распространение насосные установки
с группой периодически действующих насосов. Эти уста-
новки представляют собой группу из двух-трех парал-
лельно включенных периодически работающих насосных
агрегатов и систему автоматики (датчики давления или
расхода, программно-временные устройства), обеспечи-
вающую поочередное включение в работу и отключение
насосных агрегатов в зависимости от нагрузки (расхода
воды). При этом подача каждого из насосов (в процен-
тах от максимального расхода воды в здании) рекомен-
дуется принимать: при двух насосах — 65—70, при трех
насосах — 40—50, или первый — 25, второй и третий—
55 %. На напорных патрубках насосов устанавливают
регуляторы давления, обеспечивающие относительно по-
стоянный напор в системе внутреннего водопровода, а
также одновременно выполняющие функции обратных
клапанов.
В американских работах, анализирующих опыт при-
менения таких установок, указывается, что их эффектив-
ность значительно выше эффективности установок с
беспрерывно работающими насосами вследствие пооче-
редной работы насосов в зависимости от нагрузки (рас-
хода воды) и уменьшения в связи с этим влияния нерав-
номерности водопотребления на КПД установки, а
также снижения потребления электроэнергии при малых
расходах (в ночное время).
В то же время отмечается, что, в отличие от устано-
вок с регулирующей емкостью, их эффективность в зна-
чительной степени зависит от режима водопотребления
объекта, правильного выбора подачи насосных агрега-
тов и режима их работы, связанной с водопотреблением.
Указывается также, что существующая в США прибли-
женная методика расчета систем внутреннего водопро-
вода и отсутствие точных данных о режиме водопотреб-
ления зданий различной категории не дают пока возмоЖ-
100
правильно проектировать и широко применять
Н°гпсные установки с группой поочередно работающих
насосов, как и другие установки без регулирующей ем-
К°СВИэтих установках не устраняются полностью сле-
дующие недостатки, которые присущи установкам без
регулирующей емкости, работающим в неравномерном
режиме: повышенное потребление электроэнергии, шум
и возможность повреждения насоса при малых расходах
или прекращении водопотребления; возможность пере-
грузки, кавитации и повреждения насосов при больших
расходах и одновременном повышении давления в на-
ружной водопроводной сети; повышенный износ беспре-
рывно работающего насосного агрегата; большой диа-
пазон колебаний давления в водопроводной сети объекта.
Кроме того, когда трудно учесть значительные коле-
бания расхода и напора в системе внутреннего водопро-
вода, а также давления в наружной водопроводной сети,
довольно сложно осуществить необходимый экономичный
режим автоматической работы насосной установки без
регулирующей емкости с помощью датчиков давления,
устанавливаемых на напорной линии насосов.
В связи с этим американские специалисты считают,
что указанные недостатки могут быть устранены исполь-
зованием в установках многоступенчатых полуосевых на-
сосов, поочередно включаемых с помощью датчиков рас-
хода, которые устанавливаются на напорной линии на-
сосов (после регуляторов давления). Такие насосы по
сравнению с одноступенчатыми центробежными насоса-
ми создают меньший шум и более устойчивы к повреж-
дениям^ при малых расходах, а также, обладая дроссели-
рующей способностью, более стойки к перегрузкам и
кавитации при больших расходах и одновременном по-
вышении давления на вводе (перед насосом).
Опыт применения таких насосных установок для по-
вышения напора в водопроводах многоэтажных зданий
в Чикаго, запроектированных по указанным рекоменда-
циям и на основании точных данных о водопотреблении,
оказал их значительно большую эффективность по
Равнению с беспрерывно действующими насосами с по-
янной или переменной частотой вращения.
Ш нашей стране установки с периодически действую-
объок Нас°сами запроектированы и построены на ряде
ктов Москвы, Ленинграда и других городов. Авто-
101
матическое управление насосными агрегатами осущест-
вляется с помощью электроконтактных манометров. Од,
нако эти установки удовлетворительно работают лишь
при периодически недостаточном напоре, когда насосные
агрегаты включаются и выключаются в зависимости от
колебаний давления в наружной водопроводной сети с
помощью электроконтактного манометра, установленно-
го на вводе перед насосом.
Установки с группой периодически действующих на-
сосов, обслуживающие объекты с постоянно недостаточ-
ным напором и управляемые электроконтактными мано-
метрами, которые устанавливаются на напорной линии
насосов, либо не работают в расчетном режиме (недопу-
стимо большая частота включения), либо по эффектив-
ности приближаются к установкам с беспрерывно дей-
ствующими насосами. Поэтому в большинстве случаев
эти установки переводятся в процессе эксплуатации на
ручное управление или беспрерывную работу.
В системах местного водоснабжения сельских насе-
ленных пунктов установки с периодически действующи-
ми насосами, работающими в неравномерном режиме,
пока не находят применения ни в отечественной, ни в
зарубежной практике.
Равномерный режим работы насосных установок ха-
рактеризуется относительно постоянными подачей и на-
пором насоса, а также беспрерывной работой его в те-
чение определенного времени суток, достаточного для
подачи всего суточного расхода.
На рис. 36 приведен совмещенный интегральный гра-
фик неравномерного водопотребления и подачи воды на-
сосом, работающим в равномерном режиме. При нерав-
номерном водопотреблении такой режим работы насоса
обеспечивается включением в установку напорно-регули-
рующего бака большой вместимости. Регулирующая
вместимость баков при равномерном режиме работы на-
соса, как известно, определяется путем совмещения сту-
пенчатого или интегрального графика водопотребления
и графика подачи воды насосом.
Ввиду того, что водопотребление в системах местно-
го водоснабжения отличается большой неравномер-
ностью, в большинстве случаев графики водопотребле-
ния значительно отличаются от графиков подачи равно-
мерно работающих насосов, а регилирующая вместимость
баков при этом имеет довольно большую величину Ю"*
102
РЯС 36. Совмещеи-
»ий интегральн “й
График водопотреб-
ления и подачи воды
Гасосом, работающим
в равномерном режи-
ме
1 — интегральный
график подачи воды
насосом при кругло-
суточной работе: 2 —
то же, при работе от
4 до 20 ч; <3 —интег-
ральная кривая водо-
потребления
50%-ног° суточного расхода. В насосных установках,
работающих в равномерном режиме, преимущественно
применяют открытые возвышенные напорно-регулирую-
щие баки, устанавливаемые в верхних точках зданий,
или водонапорные башни, поскольку при большой регу-
лирующей вместимости пневматические баки громоздки
и дороги. При таком режиме насос постоянно работает
в оптимальных условиях, установка имеет максимальный
КПД (г]Уст~Пн) и ее мощность используется наиболее
экономично. Однако из-за большой вместимости напор-
но-регулирующих баков значительно возрастают капи-
тальные затраты и расход металла на их устройство, что
сильно удорожает стоимость установки.
Равномерный режим работы целесообразно приме-
нять для неавтоматизированных насосных установок
(с ручным управлением). Для автоматических насосных
установок устанавливать равномерный режим нецелесо-
образно и неэкономично, поскольку автоматизация уста-
новок в этом случае сводится лишь к автоматическому
пуску и остановке насоса один-два раза в сутки и ее
возможности используются далеко не полностью. Кроме
того, большая вместимость напорно-регулирующих ба-
ков ^зависимость ее от режимов водопотребления, чрез-
вычайно разнообразных в местном водоснабжении, со-
^ак>т определенные трудности в отношении нормализа-
Ц и и массового выпуска насосных установок в комплекте
напорно-регулирующими баками, которые в авто-
тических установках являются элементом автоматики.
103
Рис. 37. Совмещен-
ный интегральный
график водопотреб-
ления и подачи воды
насосом, работающим
в повторно-кратко-
временном режиме
1 — интегральная
кривая водопотребле-
ния; 2 и 3 — интег-
ральные графики по-
дачи воды насосны-
ми установками, обо-
рудованными водона-
порными баками с
регулирующим объе-
мом,
Т2-1
соответственно
и ^3-1
Повторно-кратковременный режим, который обеспе*
чивается с помощью напорно-регулирующей емкости, и
характеризуется периодической работой насоса с часто-
той, изменяющейся в зависимости от водопотребления,
но не превышающей заранее выбранную расчетную вели-
чину, дает возможность значительно полнее использовать
автоматизацию установок. Особенностью этого режима
является то, что насос работает в заранее заданной отно-
сительно узкой области его характеристики
[т|уст= (0,754-1)т]Уст], изменяя в широких пределах (от
0 до Qmhkc) подачу воды за счет переменной частоты
включений и изменяющейся в связи с этим в зависимо-
сти от водопотребления продолжительности работы на-
соса в единицу времени.
На рис. 37 представлен совмещенный интегральный
график водопотребления и подачи воды насосом, работа-
ющим в повторно кратковременном режиме. При таком
режиме график подачи насоса приближается к графику
водопотребления. Чем больше частота включений насоса,
тем ближе график его подачи подходит к графику водо-
потребления и тем меньше регулирующая вместимость
бака. В таких установках максимальную частоту вклю-
чений насоса в течение часа принимают от 4 до 10, а ре-
гулирующая вместимость баков при этом составляет
0,1—0,5 % от QcyT, т. е. в среднем в 100 раз меньше, чем
в установках, работающих в равномерном режиме.
104
Кроме того, существенным преимуществом повторно
кратковременного режима является то, что регулирую-
щая вместимость бака зависит лишь от подачи и расчет-
ной частоты включений насоса и не зависит от режима
водопотребления, что создает благоприятные условия для
нормализации конструкций автоматических насосных
установок и выпуска их в комплекте с напорно-регулиру-
ющим баком. Повторно кратковременный режим работы
насосных установок может быть надежно обеспечен
только путем их автомаизации и является наиболее целе-
сообразным для этой цели.
Известны следующие два типа автоматических на-
сосных установок, работающих в поворно кратковремен-
ном режиме: с открытым возвышенным водонапорным
баком или водонапорной башней; с гидропневматическим
баком. Характерной особенностью этих установок явля-
ется то, что их напорно-регулирующий бак (открытый
водонапорный или гидропневматический бак) в основ-
ном выполняет функцию элемента автоматики, обеспечи-
вающего вместе с другой управляющей аппаратурой
необходимый расчетный повторно кратковременный ре-
жим работы насосов. Иногда напорно-регулирующие
баки одновременно используются также для хранения
запаса воды для противопожарных и других нужд.
Необходимый повторно кратковременный режим ра-
боты насоса или их группы автоматически обеспечивает-
ся управляющей аппаратурой (датчик уровня или реле
давления) в зависимости от уровня или давления в на-
порно-регулирующем баке, которая включает насосы при
понижении уровня воды или давления в баке до заданных
пределов и выключает их из работы при достижении ими
верхних пределов.
Установка с открытым возвышенным водонапорным
баком является одной из наиболее распространенных в
прошлом типов автоматических установок для систем
местного водоснабжения. Их широко применяли в оте-
чественной и зарубежной практике для повышения напо-
ра в водопроводах зданий повышенной этажности, а так-
же для местного водоснабжения сельских населенных
пунктов. Основными преимуществами этих установок яв-
ляются относительно постоянный напор в системе водо-
снабжения, высокий КПД и хорошее использование вме-
стимости бака, что дает возможность помимо регулиру-
ющего запаса хранить в нем запас воды для
105
противопожарных целей или других нужд (например, на
случай аварии или прекращения подачи электроэнергии)
Вместе с тем эти установки имеют ряд существенных
недостатков, основные из которых следующие: большая
первоначальная стоимость установки в связи со строи-
тельством водонапорной башни или усилением конст-
рукций здания и оборудования в верхней части здания
отапливаемого и вентилируемого помещения для разме-
щения бака; опасность заражения воды из-за ее застоя
или попадания в бак пыли, грязи, живых организмов и др.;
необходимость в периодической чистке бака и постоян-
ном контроле за его санитарным состоянием, что повыша-
ет эксплуатационную стоимость установки и снижает эф-
фект от автоматизации; отдаленность бака и комплекта
автоматики, установленного на нем, от насосного обору-
дования, что усложняет и удорожает систему автоматики
и затрудняет ее эксплуатацию.
В связи с этим установки с открытыми водонапорны-
ми баками (или водонапорной башней) в последние го-
годы постепенно вытесняются более совершенными и эко-
номичными автоматическими установками с гидропнев-
матическими баками или другими типами установок, о
которых было сказано выше. В настоящее время установ-
ки с открытыми водонапорными баками применяются
лишь в тех случаях, когда необходимо иметь в баке за-
пас воды на противопожарные или другие нужды (напри-
мер, в населенных пунктах с периодическим в течение
суток электроснабжением).
Гидропневматические баки надежны в санитарно-ги-
гиеническом отношении, нет необходимости устанавли-
вать их на возвышении (строительство дорогостоящей и
металлоемкой башни или усиление конструкций зданий)
и можно размещать в любом месте, удобном для их мон-
тажа, обслуживания и ремонта. Установки с гидропнев-
матическими баками имеют более простую, надежную
и удобную для обслуживания автоматику. Все оборудо-
вание, включая бак, сосредоточено в одном месте, зани-
мает относительно небольшую площадь и удобно для
обслуживания.
Приведенный краткий обзор показывает, что для си-
стем местного водоснабжения применяют принципиально
различные способы автоматизации и конструкции насос-
ных установок. Наряду с этим высказываются противо-
речивые мнения относительно эффективности известных
106
установок. Это является результатом того, что
ТИ™тствуют достаточно четкие критерии для технико-
ономической оценки эффективности различных типов
Становой в зависимости от местных условий. Кроме то-
о методы расчета, проектирования и экономической
опенки, а также конструкции установок, в частности с
гидропневматическими баками, в определенной степени
устарели, что не позволяет полностью использовать воз-
можности некоторых типов установок и правильно оп-
ределять целесообразность и область применения их в
дальнейшем.
В связи с этим теоретическое и технико-экономичес-
кое обоснование различных типов автоматических насос-
ных установок, совершенствование методов расчета,
улучшение конструкций, а также разработка рекоменда-
ции по их проектированию и применению являются весь-
ма актуальными задачами.
Основными факторами, определяющими экономичес-
кую эффективность насосной установки, являются ее
КПД, а также тип и вместимость напорно-регулирую-
щего бака, от которых в значительной степени зависят
эксплуатационные и капитальные затраты. Существен-
ное влияние на эти факторы оказывает режим водопо-
требления объекта и режим работы установки. Насос-
ные установки без регулирующей емкости, представля-
ющие собой беспрерывно или периодически действую-
щие насосные агрегаты с постоянной или переменной
частотой вращения, работают в неравномерном режиме.
Рассмотрим режим работы и КПД простейшей уста-
новки с насосом, действующим беспрерывно с постоян-
ной частотой вращения. В этом случае характер изме-
нения^ КПД установки зависит от конструкции и техни-
ческой характеристики насоса и определяется кривой
У—Пн.
Для наиболе часто применяемых в системах водо-
снабжения лопастных (центробежных и вихревых) на-
сосов кривая Q—т]н представляет собой кривую второго
порядка, близкую к параболе, которую можно описать
следующим уравнением:
Пн = а<Э — bQ2, (Ш.1)
коэффициенты, зависящие от технической характеристи-
ки насоса; Q - расход воды потребителем
вой Т коэФФициенты можно найти по двум точкам кри-
Пн и уточнить по другим ее точкам. Выражая
107
расход воды в относительных единицах Qi=Q/QCyT, по-
лучим в результате преобразования формулы (1II.1);
Чн^сут^-^сут# (HI. 2)
Для заданного (графиком или кривой распределения
часовых расходов) режима водопотребления КПД насос-
ной установки, работающей в неравномерном режиме,
будет равен среднему за сутки КПД насоса, а именно:
24
’1у= ЗКут^-^сутО?) /24.
(Ш.3)
или
24
= _0сут./а_^
•у 24 ^сут
(Ш.4)
24J 2
В формуле (III.4) представляет собой пара-
1 *
метр, значения которого зависят от формы суточного
графика или кривой распределения часовых расходов,
характеризующих режим водопотребления. Назовем этот
параметр коэффициентом режима водопотребления и
обозначим его т. Так как суточный график или кривую
распределения часовых расходов можно рассматривать
как совокупность значений случайной величины (?,,
имеющей в каждый рассматриваемый час равную веро-
ятность 1/24, то коэффициент режима водопотребления
т есть отношение момента второго порядка M2Q к ма~
тематическому ожиданию MQ.
Действительно, в нашем случае:
момент второго порядка
24 24
Ad = V.Q.—= 4 y.Q|;
Q 'S 24 24 1
1 1
математическое ожидание
24
коэффициент режима водопотребления
24
« = ^ = 2$.
1
108
к 9(Ь(Ьициент режима водопотреоления т изменяет-
' 1Ч° 1/24 при равномерном круглосуточном водопотре-
сЯ от т —-1/24- Л = 1) до 1 при максимально нерав-
XhoL(«><=; К=24).
Н При равномерном режиме водопотребления
24
/n=Q2PS=Q2P/Qp = Qp, (IIL5>
т е коэффициент режима водопотребления равен рас-
ходу воды в относительных единицах.
Коэффициент т при равномерном режиме можно вы-
разить также через коэффициент часовой неравномерно-
сти К.
Так как K=Qp/Qcp.4, Qcp.n= —
24
то
m = Qp = K/24. (III.6)
Очевидно также, что для неравномерных режимов
водопотребления, характеризуемых коэффициентом ча-
совой неравномерности К, коэффициент т будет нахо-
диться в пределах:
1/24 < т < К/24. (III.7)
Коэффициенты часовой неравномерности и режи-
ма водопотребления т для различных объектов местно-
го водоснабжения приведены в табл. 14.
Выразив в формуле (Ш.4) максимальный суточный
расход QcyT через максимальный часовой расход фмакс.ч
и коэффициент часовой неравномерности К, а также
сумму у Q? через коэффициент т, получим
1
_ Смакс.ч I , Фмакс.ч'24 \
Пу =--------la —b------------т. (III.8)
А \ А /
Подачу насоса при неравномерном режиме работы
установки ввиду отсутствия регулирующей емкости не-
обходимо выбирать равной максимальному секундному
расходу воды QMaKc.c, поэтому формулу (Ш.8) можно
видах*аВИТЬ та.кже в следующих удобных для расчета
24-3600 (шд)
АЛс \ ААс /
109
^ТАБЛИЦА М ПРИМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ (% ОТ СУТОЧНОГО РАСХОДА).
° КОЭФФИЦИЕНТЫ НЕРАВНОМЕРНОСТИ К И РЕЖИМ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ Т ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОБЪЕКТОВ
Часы суток Города и поселки Сельские населенные пункты
К =1,25: пг =0,0426 К =1,35; tn =0,043 К =1,5: m =0,049 К =1,7; tn =0,052 К =2; m =0,054 К=1,3; пг =0,045 К=1,5; m =0,046 К =2; tn =0,057 К =3; пг =0,065
0—1 3,35 3 1,5 1 0,75 2 2,7 0,7 0,5
1—2 3,25 3,2 1,5 1 0,75 3 2,7 0,7 0,5
2—3 3,3 2,5 1,5 1 1 3,3 2,7 0,7 1,2
3—4 3,2 2,6 1,5 1 1 3,3 2,7 1,2 2
4—5 4 3,25 3,5 2,5 2 3 з,з 2,7 1,8 3,5
5—6 3,4 4,1 3,5 3 5,5 4,5 3 2,3 3,5
6—7 3,85 4,5 4,5 5 5,5 5 4 2,3 4,5
7—8 4,45 4,9 5,5 6,5 5,5 5 5,7 5,6 10,2
8—9 5,2 4,9 6,25 6,5 3,5 5,5 6,3 8,3 8,8
9—10 5,05 5,6 6,25 5,5 3,5 5,5 5,7 7 6
10—11 4,85 4,9 6,25 4,5 6 5,5 5,7 6 3,6
11—12 4,6 4,7 6,25 5,5 8,5 5 5,7 4,5 3,6
12—13 4,6 4,4 5 7 8,5 5 5 4 3
13-14 4,55 4,1 5 7 6 4,2 4 5,7 3
14—15 4,75 4,1 5,5 5,5 5 5,5 4,5 5,7 4,2
15—16 4,7 4,4 6 4,5 5 5,5 5,7 7,5 6,2
16—17 4,65 4,3 6 5 3,5 5 6,3 8,3 12,4
17—18 4,35 4,4 5,5 6,5 3,5 4,5 5,7 6,8 11
18—19 4,4 4,5 5 6,5 6 4,5 4 5,5 7,3
19—20 4,3 4,5 4,5 5 6 4,5 3,2 5,5 1,5
20—21 4,3 4,5 4 4,5 6 3,5 3,2 5 1,5
21—22 4,2 4,8 3 3 3 3 3,2 2,4 1
22—23 3,75 4,6 2 2 2 2 2,8 1,5 0,5
23—24 3,7 3,3 1,5 2 2 2 2,8 1 0,5
Продолжение табл 14
Газифицированные жилые здания и микрорайоны с централизованным горячим водоснабжением
Часы суток К =1,2; m =0,043 К =1,3; m =0,044 К =1,4; m =0,045 II ll К =1.8, m =0,052 К =2; tn =0,056
0—1 3,56 3,25 2,95 2,39 1,9 1,49
1—2 2,88 2,4 1,99 1,37 0,94 0,64
2—3 2,89 2,39 1,99 1,37 0,94 0,64
3—4 2,88 2,4 2 1,37 0,94 0,64
4—5 2,88 2,4 2 1,37 0,94 0,64
5—6 3,71 3,48 3,21 2,71 2,24 1,83
6—7 4,46 4,56 4,64 4,72 4,73 4,67
7—8 4,92 5,28 5,63 6,32 6,98 7,59
8—9 4,81 5,12 5,4 5,94 6,43 6,86
9—10 4,71 4,94 5,17 5,55 5,88 6,13
10—11 4,59 4,76 4,91 5,15 5,3 5,39
11—12 4,39 4,46 4,5 4,5 4,44 4,31
12—13 4,32 3,34 4,34 4,27 4,14 3,95
13—14 4,06 3,96 3,83 3,54 3,22 2,88
14—15 3,95 3,81 3,64 3,28 2,9 2,53
15—16 4,15 4,1 4,01 3,8 3,53 3,24
16—17 4,24 4,22 4,18 4,04 3,84 3,59
17—18 4,54 4,67 4,78 4,94 5,02 5,03
18—19 4,64 4,85 5,04 5,35 5,59 5,75
19—20 4,87 5,19 5,51 6,12 6,69 7,23
20—21 4,99 5,42 5,83 6,67 7,49 8,34
21—22 4,97 5,35 5,74 6,49 7,23 7,96
22—23 4,76 5,03 5,28 5,74 6,14 6,49
23-24 3,84 3,64 3,43 3 2,37 2,18
Продолжение табл 14
to
Больницы, гости- Амбулатории
Часы суток НИНЫ К—2,4, К =п,
m =0,06 tn =0,248
0—1 0,2
1—2 0,2 —
2—3 0,2 —
3—4 0,2 —
4-5 0,5 —
5—6 0,5 —
6—7 3 —
7—8 5 —
8-9 8 6,5
9—10 10 6,5
10—11 6 7
11—12 10 7
12—13 10 7
13—14 6 6,5
14—15 5 6,5
15—16 8,5 7
16—17 5,5 46
17—18 5 —
18—19 5 —
19—20 5 —
20—21 2 —
21—22 0,7 —
22—23 3 —
23—24 0,5 —
Общежития, ин- тернаты К =7,2, m =0,144 Бани, прачечные К =4,8, tn =0,142 Столовые К =4,3, tn =0,109 Детские сады, ясли К =5; пг=0 ,113
0,15
0,15 — —
0,15 —
0,15 —
0,15 —
0,25 — —
о,3 — 12 5
30 20 3 3
6,8 20 1 15
4,6 12 18 5,5
3,6 12 18 3,4
2 10 2 7,4
3 8 1 21
3 8 1 2,8
3 10 4 2,4
3 — 4 4,5
4 — 4 4
3,6 — 6 16
3,3 —- 3 3
5 — 6 2
2,6 — 7 2
18,6 — 10 3
1,6 — —
1 — — । —
или
Qh-3600 / QH-24-3600 \
______—------a — b-----—------m , (III. 10)
ПУ ~ tpKKc \ <pKKc I
— отношение оптимальной секундной подачи выбранного на-
ГДе максимальному секундному расходу; Кс — коэффициент се-
кундной неравномерности водопотребления.
Формула (III.Ю) показывает, что эффективность ра-
боты насосной установки, работающей в неравномерном
режиме, зависит от режима водопотребления (парамет-
ров т К, Ко) и отношения оптимальной подачи насоса
к максимальному расходу (коэффициента ср).
Степень влияния коэффициента ср на КПД насосной
установки определяется точностью и надежностью дан-
ных о режиме водопотребления (Фмакс.ч и К), на осно-
вании которых подбирается типоразмер насоса, и номен-
клатурой выпускаемого насосного оборудования. Чем
шире номенклатура выпускаемого насосного оборудова-
ния, тем легче подобрать насос, близкий по параметрам
к условиям водопотребления. Это позволяет уменьшить
значение коэффициента (р и повысить КПД установки.
Надежные и точные данные о режиме водопотребления
объекта и широкая номенклатура насосного оборудова-
ния являются важнейшими условиями для обеспечения
эффективной работы насосной установки в неравномер-
ном режиме.
При равномерном режиме водопотребления m = Qp
и, следовательно, по формуле (III.4):
Пу = QcyT (а — ^QcyT Qp)/24. (Ill. 11)
Приравняв правые части формул (Ш.4) и (III.11),
определим условие, при котором неравномерный режим
при прочих равных условиях будет эквивалентен по
КПД равномерному:
24
1
tn = Q3.
же связи с этим КПД насосной установки можно так-
бом слеДУЮ1Дим графоаналитическим спосо-
хаоакт Юб°й неравномерный режим водопотребления,
пости |рИЗ>емЬ1Й коэффициентами часовой неравномер-
к такол И Режима водопотребления /и, можно привести
эквивалентному равномерному режиму, кото-
8-101
или
(III 12)
113
рый по влиянию на снижение КПД установки будет ана-
логичен первому. Часовой расход при таком режиме Q*
(в относительных единицах), согласно формуле (111.12?
будет равен т. ’
Следовательно:
Оэ = Омакс.сут (III.13)
ИЛИ
Оэ = Омакс.ч /Й.24//С, (III. 14)
а также:
Оэ = Омаке.с tfi’24*3600/K7(c; (III. 15)
Оэ = 0н^-24-3600/фККс. (III. 16)
Эквивалентному равномерному расходу Q3 будет со-
ответствовать определенный эквивалентный КПД насо-
са который можно определить по характеристике
Q Цн-
В течение суток при эквивалентном равномерном ре-
жиме водопотребления с расходом Q3 насосная установ-
ка будет работать 1/т часов с эквивалентным КПД т|э,
а остальное время — с расходом, равным нулю.
Следовательно, КПД насосной установки, работаю-
щей кругосуточно при неравномерном режиме,
4y = n9/zn-24. (III.17)
Предлагаемые аналитический [по формуле (ШЛО)]
и графоаналитический [по формулам (III.13) — (ШЛ7)]
способы определения КПД насосной установки при вы-
числении дают близкие результаты, однако второй спо-
соб проще, поскольку не требует вычисления коэффици-
ентов а и Ъ характеристики насоса Q—т]н.
Пример 1. Определить эффективность работы установки без
регулирующей емкости с насосом 2К-6 в системе водоснабже-
ния жилого дома или группы зданий с числом жителей до 500 че-
ловек и максимальным суточным водопотреблением 100 м3 (л* —
= 0,082, Л = 2,9; Лс = 2,1).
Решение, I способ. 1. Определяем максимальный секундный
расход:
_ _ Осут КК______100-2,9-2,1
Омаке.с— 24-3600 “ 24-3600
= 0,00706 м3/с.
2. Рассчитываем оптимальную подачу Qa и значение K03?png
циентов а и b по характеристике Q—т]н насоса 2К-6 Он == °"
м3/с; а = 6,1; b = 0,14.
114
3. Устанавливаем коэффициент <р:
__ QH___________0,008
Смаке.с 0,00706 1>13.
4 Вычисляем КПД установки по формуле (ШЛО):
О 008-3600 / 0,008-24-3600
"1У ==МЗ-2,9.’2Дк ’ 1,13-2,9-2,1
0,082 = 20,7%.
Так как оптимальный КПД насоса т|н « 65 %, то т]у = 0,32 1}н.
II способ. 1. Определяем эквивалентный расход по формуле
(III 16):
0э —
0,008-0,082-24-3600
1,13-2,9-2,1
8,22 м3/ч.
2 Находим КПД, соответствующий Q3, по характеристике О—
т|н насоса 2К-6, т. е. Т|э = 44 %.
3. Вычисляем КПД установки по формуле (111,17):
Пу = 0,082-27 = 22,3%’ ИЛИ 117 = °’34Т,К'
Незначительное расхождение в вычисленных значе-
ниях объясняется тем, что по способу II расчет основан
на данных фактической кривой Q—рн, а по способу I —
на данных условной кривой T]n=aQ—bQ2, близкой к
фактической.
Из сказанного очевидно, что коэффициенты К и т
полностью определяют неравномерный режим водопо-
требления и, как будет показано ниже, позволяют ана-
литически рассчитать КПД установок, частоту включе-
ний насосов, работающих в повторно-кратковременном
режиме, а также вместимость водонапорной башни или
ско°Н)аП°РНОГО бака (открытого или гидропневматиче-
Одни и те же значения коэффициента часовой нерав-
номерности Л’ могут иметь несколько режимов водопо-
реоления, характеризуемых соответствующими коэффи-
запНТаУИ т' ПОЭТОМУ целесообразно установить общую
ный СИМ0СТЬ межДУ коэффициентами К и т. Максималь-
ния коэФФициент /п» как это следует из его определе-
ния* С00тветствУет равномерному режиму водопотребле-
его п Расходом К/24 (в относительных единицах) при
йР/о'50ЛЖительн0сти» равной 24//G В этих случаях
п—К/24 или m-24/K=I.
8*
115
Минимальный коэффициент т и т*24!К в зависимо-
сти от величины К определяется из выражений:
К ?1 1 ( 1 Y71 - К 1V —__Д2-Д + 24
24 / * ~ \ 24 / \ 24 /I 24 ” 242
т - 24/К = (К2 — К + 24) /24Д.
(III .18)
(III. 19)
На рис. 38 и 39 представлены зависимости предель-
ных значений т и т-24!К от величины А, построенные
по формулам (III.18) и (III.19).
Наименьшее значение т-24! К получим из условия
d(-^)/dtf = O; -^---^-=0; к =/24 = 4,9
или
т-24/К= (24 — /24 + 24 )/24 V2A = 0,366.
На основании анализа известных режимов водопо-
требления различных объектов Л. А. Шопенским уста-
новлена следующая зависимость:
Q = TK, (III. 20)
где Q — суммарный расход воды в долях от максимального суточ-
ного, принятого за единицу; Т — время с момента начала отсчета
в долях от максимального интервала времени (сутки), принятого
за единицу; Д — коэффициент часовой неравномерности.
Рис. 38. Графическая зависимость ко-
эффициента режима водопотребления
т от коэффициента часовой неравно-
мерности К
1 — максимальное значение zn-X/24;
2 — расчетные значения; 3 — мининаль-
ные значения т по ф-ле (III.18)
Формула (III.20) до-
статочно точно определя-
ет режим водопотребле-
ния в зависимости от зна-
чения 12.
При больших коэффи-
циентах часовой неравно-
мерности (см. рис. 38 и
39) формула (III.20) да-
ет значительную погреш-
ность, поскольку коэффи-
циенты т и ТП-24//С, вы-
численные по этой фор-
муле при А>12, получа-
ются меньше минимально
возможных и стремятся
соответственно к 0,5, а не
к 1, как это должно быть.
116
На основании формул
(III.18) — (III.20) на рис.
38 и 39 построены уточ-
ненные зависимости т и
т-24/К от К, позволяю-
щие определять их значе-
ния при /<=14-24.
При вычислении КПД
насосных установок без
регулирующей емкости
необходимо иметь зави-
симость т-24//(/<с от К.
которая по характеру,
очевидно, аналогична за-
висимости от К.
На основании зависимо-
сти m-24/K от К (см.
рис. 39), а также вычис-
ленных по методике
Л. А. Шопенского значе-
ний Кс для различных
режимов водопотребления
на этом же рисунке по-
строена зависимость тХ
Х24/Л/<с от К.
На основании графи-
ческой расчетной зависи-
мости m=f(A) (см. рис.
38) и зависимости, по-
строенной по имеющимся
Рис. 39. Графическая зависимость па-
раметров режима водопотребления
m-24/Д и /П’24/ККС от коэффициента К
1—4 — расчетные начения (/ — <?г-24//С;
2— по формуле (III 20) zn-24/К; 3 —
минимальные по формуле (III 19)
m-24/K; 4 — ш-24/ККс)
| (24-Ш \&
Рис. 40. Условный расчетный график
водопотребления
Ч
данным о режимах водо-
потребления различных объектов, суточный режим во-
допотребления любого объекта можно представить в ви-
де условного графика (рис. 40), который отражает зави-
симость изменений часовых расходов воды Q4.
Параметры, характеризующие этот условный график
водопотребления, следующие:
14-24;
Осут — 1 > Оср.сут *-24 1;
24
Омаке.ч = /</24; tn = У 0ч*> tn ~ 24 14-1.
Определим аналитическую зависимость т от К для
представленного на рис. 40 условного графика водопо-
требления:
117
t — продолжительность работы насосов в рассматриваемой зоне*
<р — отношение оптимальной секундной подачи насосов к макси*
мальному секундному расходу воды в рассматриваемой зоне гра1
фика водопотребления; К — коэффициент часовой неравномерности
в рассматриваемой зоне графика водопотребления; Кс — коэффи,
циент секундной неравномерности водопотребления.
4. Определить эквивалентные КПД насосов т]э дЛя
каждой зоны по характеристикам Q—т]н.
5. Вычислить КПД установки т)н для каждой зоны
по формуле
(Ш.24)
Так как ^Qi/m— эквивалентная продолжительность
работы насосов /э в данной зоне, то формулу (III.24)
можно также представить в виде
Пу = Пэ (П1.25)
6. Определить средний КПД установки
Пу = (Пу1 + Пу2 + — +Иуп)М- (III.26)
Расчеты по приведенной методике показывают, что
при наличии достаточно точных данных о режиме водо-
потребления и обеспечении автоматического режима ра<
боты насосов, близкого к режиму водопотребления в со-
ответствующих зонах, установки без регулирующей ем-
кости с периодически действующими насосами будут
достаточно эффективными, КПД на относительно крупных
объектах могут достигать (0,8—0,9) т)н.
Далее рассмотрим эффективность работы установки
без регулирующей емкости, оборудованной насосом с пе-
ременной частотой вращения. Для регулирования часто-
ты вращения насосов в этих установках в основном при-
меняются гидравлические или электромагнитные муфты
скольжения. В этом случае КПД насосной установки
Пу = ПмПю (Ш-27)
где т]м — КПД муфты; т|н — КПД насосного агрегата (насоса с
электродвигателем).
При регулировании муфтой происходит потеря энер-
гии от скольжения, составляющая при полной нагрузив
3—5 % и увеличивающаяся по мере уменьшения числ^
оборотов. КПД муфты и насосной установки опреДеЛЯ
ют соответственно из выражений:
-п =-пмакс—• (III-28)
*м *м п 9
120
п,= чГ'-^ч
(III. 29)
n —частота вращения соответственно вала насоса и элек-
ГДе ^игателя* т]„аКС —КПД муфты при полной на1рузке, равный
0/95-0,97.
Установка с регулируемой частотой вращения насо-
обычно работает беспрерывно в неравномерном ре-
жиме из-за отсутствия регулирующей емкости и необхо-
димости поддерживать требуемый напор в водопровод-
ной сети при прекращении водопотребления. Это также
сния-ает КПД установки и ее экономичность. В соответ-
ствии с формулами (III.17) и (III.29), КПД насосной
установки будет:
макс
Чм Пэ
Лу = Лн>
/л-24 п
(III.30)
где пэ — эквивалентная частота вращения насоса, соответствующая
характеристике Q0—H3, пересекающей характеристику водопровод-
ной сети в рабочей точке с расходом Q3. определяемым по форму-
ле (III 16).
С уменьшением частоты вращения снижается также
КПД насоса т]н, значение которого для данного случая
можно определить по формуле
/ п W
Т)э= 1 — (1 —Ли) — (Ш.31)
\ /
Следовательно:
^макс
Чм
Пу = т-24
«Э
— Пэ»
п
(III.32)
(Ш зГ) эквивалентный КПД насоса, определяемый по формуле
Так как насосы для установок без регулирующей.ем-
расходуЛеА^еТ ВЫбИраТЬ П° максимальномУ секундному
Лд/л— Qd.c/Qii.c* (III.33)
Согласно формуле (III.16)
_ Сэ.с/Qh.c = т-24/фДКс. (III.34)
Тогда:
nBln= m'24/<fKKc; (III.35)
ЧЙакс П,/фККс, (Ш.36)
121
Рис. 43. Графическая зависимость Q
и tK от коэффициента часовой нерав-
номерности водопотребления К
Рис. 44. Графическая зависимость пре-
дельных значений регулирующей вме-
стимости водонапорного бака от коэф-
фициента часовой неравномерности во-
допотребления К при круглосуточной
равномерной работе насоса
/ — максимальные Wp макс по ф-ле
(III 41); 2 — минимальные ^р,мин по
ф-ле (III 39); 3 —наименьшие по
ф-ле (Ш.39) при /к=1
характерной особенностью н<
щих в равномерном режиме, является наличие водона-
порного бака большой вместимости.
Рассмотрим более подробно вопрос об определении на
основании приведенных на рис. 38 и 39 зависимостей ре-
гулирующей вместимости водонапорных баков (или ба-
шен). При равномерной работе насоса в течение опреде-
ленного времени суток и заданных значениях Кит
регулирующая вместимость водонапорного бака зависит
от подачи насоса, режима его работы и формы графика
или
Пу = 0,96т]э/фЛ7Сс . (П1.37)
Поскольку, согласно
формуле (III.31), при
уменьшении частоты обо-
ротов от п до пэ КПД на-
соса снижается сравни-
тельно мало, то в расче-
тах можно принимать
Пн-
Зависимость, постро-
енная по формуле (III.37)
и приведенная на рис. 42
(кривая 2), показывает,
что КПД таких установок
для одних и тех же усло-
вий ниже, чем у устано-
вок с беспрерывно дейст-
вующими насосами с по-
стоянной частотой враще-
ния. Если учесть при этом
сложность и значитель-
ную стоимость регулируе-
мого привода и системы
автоматики, то примене-
ние насосных установок
с беспрерывно действую-
щими насосами с пере-
менной частотой враще-
ния нельзя признать целе-
сообразным для местного
водоснабжения.
1 Как уже отмечалось,
эсных установок, работаю-
122
водопотребления. При отсутствии поо
ным значениям Кит можно опреде еднего по задан-
расчетные значения регулирующей '71ить предельные и
следующим образом. Минимальное зн вместимости бака
щей вместимости бака при равномеп(Л»ение РегУлиРУЮ-
работе насоса будет соответствоват кРУгл°суточной
требления, имеющему следующий m РежимУ водопо-
ный расход (в относительных единица ^ик: максималь-
tK часов, в остальное время ( 1-А/24 в течение
- 1/ол ' 24 ”) 24 ч среднетуточ-
ныи расход—1/24. 7 г }
При заданных значениях К и щ вп
из следующего выражения: Р^мя tK определится
т -
2Г^24,
ZK = 24 (24m-l)/X(X_lk
Следовательно, минимальная регу
мость бака при данном режиме работы асоса^аЯ
И'р.мин = (— - = (24щ _ ] )/АГ.
Максимальная регулирующая —
откуда
(III.38)
вмести-
ЦП.39)
таьсимальная регулирующая вместимость бака при
том же режиме работы насоса будет дрИ расходе воды
Q в течение 4 и максималЬцом расходе К/24
в течение 1 ч.
При этом величина Q определится из выражений:
т = + o' ’ = (III.40)
а максимальная регулирующая вместимость по формуле
w 1-*_______________LWq_JJ|/ 24-Х \
"р.макс- ^ 24 24 / \ 24
ИЛИ
24Q
nz , 24~*/ 1 X
р.макс — n, "1 ~ 1 1 \
24 24
В частности, при величине Л?/24
^р.макс — I--------
т-24
(III. 42)
На рис. 43 и 44 представлены завися п
Дельных значений регулирующей вмес^мос к’ И П^е"
123
Рис. 45. Графическая зависимость
дельных значений регулирующей нм**
стимости водонапорного бака Й7 От
эффициента часовой неравномерно^
водопотребления К при некруглосуто
ной равномерной работе насоса
/ - максимальные По ф.ле
(III.43); 2 — минимальные IF
. /ттг о г»? < т*миц п<>
ф-ле (Ш.44). 3 — U7K по ф-лам (111,47)
и (III.48); 4 — максимальные IF
по ф-ле (111.49) Макс
порного бака от коэффициента К при круглосуточной
работе насоса, построенные по формулам (III.38) —
(III.42). Коэффициент т представляет собой наиболее
вероятный часовой расход воды (в относительных еди-
ницах) для заданного режима водопотребления, поэто-
му оптимальное значение регулирующей вместимости
бака будет соответствовать режиму работы насоса пода-
чей т в течение времени 1/т ч.
Следовательно, при оптимальном режиме работы на-
соса регулирующая вместимость будет:
максимальная
Wт.мин — — Q) f I
\ т
(III. 43)
минимальная
(III.44)
где tK и Q определяются по формулам (III.38) и (III.40). .
В общем случае предельные значения регулируют^
вместимости бака при равномерной работе насоса по
дачей q (в относительных единицах) в течение времен
1/q будут равны:
(III.45)
W фмакс —
^<?.мин — (? — д О*
(Ц1.46)
124
частНости, при К/24 (максимальный расход воды) 5
и7н.макс = ^ 24 ** 24 / \ К /’ (Ш.47)
<Гк.Мин=(-^--<?)(-7—1). (П1.48)
При ЭТОМ ДОк.макс—^к.мин.
Зависимости величин Wm и WK от коэффициента К,
построенные по формулам (III.43) — (III.48), представ-
лены на рис. 45.
При равномерной работе двух насосов и заданном
коэффициентами К и т режиме водопотребления мини-
мальная регулирующая вместимость бака будет равна
нулю в двух случаях: первый—один из насосов подачей
Q работает в течение (24—/Q/24Q ч, а второй—подачей
Л/24 в течение 1 ч; второй—один из насосов подачей
1/24 работает в течение^—ч> а ВТ0Р°й—пода-
чей К/24 в течение tK часов.
В том случае, когда насосы будут работать в одном
из приведенных режимов на объекте, характер водопо-
требления которого соответствует другому режиму, ре-
гулирующая вместимость бака будет максимальной и
определится по формуле
(111.49)
На рис. 45 представлена также зависимость регули-
рующей вместимости №"ыакС от коэффициента К.
Сопоставляя возможные режимы работы насосных
установок с условным графиком водопотребления,
представленным на рис. 40, определим расчетные зависи-
те™ регулирующей вместимости баков W от парамет-
Р в режима водопотребления К и т реальных объектов.
н • Насосная установка работает круглосуточно, рав-
СледРН° & ЭТом случае подача установки QH=l/24.
IF- I а(24-К>
24 ' 2
125
Q</,3affU?3
f/m
- I
1 I
'/ ' 124 M/2 j. (24-Ю/2 \gjT’lf
Рис. 46. Условный расчетный график
водопотребления при т<а-{-----
24
Рис. 47. Условный расчетный график
водопотребления при tn>a-{---
Рис. 48. Графические зависимости
=f(K) при различных режимах работы
насосной установки
/ — при круглосуточной равномерной
работе [по ф-ле (III 50)]; 2—при равно-
мерной работе с подачей т в течение
времени 1//п [по ф лам (III 51)
(III52)]; 3—при равномерной работе
пропускной способностью К/24 (макси-
мальный часовой расход) в течение
времени 24/Х [по ф-ле (III 53)], 4 —
при двухступенчатом режиме работы
2. Насосная установка с подачей Qn=m работает
равномерно в течение времени 1/т ч, что соответствует
оптимальному режиму ее работы.
Расчеты по формуле (III.21) показывают, что при
Совмещенный график режима водопо-
требления и насосной установки для указанных условии
предсхавлен на рис. 46. На основании этого графика
регулирующая вместимость бака
24 ‘ \ m 2 /
При • Совмещенный график для это-
24
го случая приведен на рис. 47, на основании которого
3. Насосная установка подачей QH=7</24 (ма е
мальный расход воды) работает равномерно в теч
времени 24/Д'.
126
в этом случае регулирующая вместимость бака:
° /К 1 \ / 24 \
Г = а-— — -1 . (Ш.53)
ГоаФические зависимости регулирующей вместимости
от Л, построенные по формулам (III.50) —
НП°53) приведены на рис. 48. Анализ этих кривых по-
зывает, что при равномерной работе насосной установ-
ив ее подачу целесообразно принимать равной т, а вре-
мя работы /н=1/ш, так как в этом случае требуется
наименьшая регулирующая, а следовательно, и полная
вместимость бака.
Очевидно также, что ступенчатый режим работы на-
сосной установки позволит значительно уменьшить регу-
лирующую вместимость баков. Условные графики водо-
лотребления (рис. 40, 46, 47) при заданных параметрах
К, т, а дают возможность ориентировочно определить
ступенчатый режим работы насосной установки и вы-
брать необходимое насосное оборудование.
Так, при двухступенчатом режиме работы насосной
установки целесообразно
рис. 47):
принимать при Л>3 (см.
Q' у = Л/24;
л. . 1
QHy~a+ 24 ;
при К<.3 (см. рис. 46):
у — 1 ч>
л 24 — К
24а +1 Ч;
24 —X
2
— я ;
у
24 —л
Q’ =/a+J_Y f “
У к 24 )’ “У \ 24а + 1 ' 2 )
РегУлнРУющая вместимость бака для этого режима
Р оты определится соответственно по формулам:
при /(>3
при /(<3
24а 4-1 2 ,
(III.54)
w ( К 1 '
Ц/ = -------— а —--------
\ 24 24 4
1V, * - 1
или 1F =--------
24
(III.55)
а.
127
Графические зависимости W=f(K), построенные
формулам (III. 54) и (III. 55), приведены на рис. 4g 1
Условный график водопотребления (см. рис. 40) д
возможность выбрать насосное оборудование при tdV*
ступенчатом режиме работы насосной установки. В это*'
случае: м
<г'н.у = к/24; /н.у = 1;
„ / , 1 \ , 24 — К
Сн.у“(^а+ 24 /’ ^ну— 2 ’
„ /1 । т 24 — К
°'НУ ~ 24 2
При этом теоретически регулирующая вместимость
бака будет равна нулю, а практически составит незна-
чительную величину, обусловленную некоторым отличи-
ем реальных режимов водопотребления (при одинаковых
значениях Д’ и т) от условного. В связи с этим при трех-
ступенчатом режиме целесообразно применять насосную
установку без регулирующей емкости с автоматическим
включением и выключением поочередно работающих на-
сосов. Отсутствие регулирующей емкости вызовет лишь
незначительное снижение КПД установки за счет неравно,
мерного режима работы насосов.
Рекомендуемые аналитические и графические зависи-
мости дают возможность относительно просто и с доста-
точной точностью вычислить регулирующую емкость на-
сосных установок при известном значении коэффициента
неравномерности водопотребления объекта. Кроме того,
предлагаемый метод расчета позволяет выбрать опти-
мальное насосное оборудование установок с регулирую-
щей емкостью и без нее, а также производит другие рас-
четы, связанные с проектированием насосных установок.
На основании зависимостей, приведенных на рис. 44--
46, нетрудно определить, что вместимость водонапорны
баков в установках, работающих в равномерном режим >
составляет 20—60% суточного расхода. Применен!
дорогостоящих напорно-регулирующих баков болыл
вместимости совершенно неоправдано в автоматичес
установках, где, используя в полной мере возможно
автоматизации, можно уменьшить вместимость и ме
лоемкость баков в десятки раз (см. ниже рис. 53), зН ь
тельно снизить их стоимость и повысить эффективн
установок.
128
’ энные возможности автоматизации наиболее пол-
^КЭЗ ьзуются в автоматических насосных установках,
но исп0Л иХ в повторно кратковременном режиме,
работаю ановках можно применять открытые возвы-
шенные и гидропневмэтические баки.
Ш В повторно-кратковременном режиме установки рабо-
с переменным напором, изменяющимся от до Н2,
та обусловливается колебаниями давления в гидропнев-
матическом баке или уровня воды в открытом возвышен-
ном баке. В связи с этим средний напор этих установок
будет выше минимально необходимого Н\ на величину
(Нъ—Это обстоятельство, а также уменьшение
КПД насоса при работе с переменным напором снижают
КПД этих установок по сравнению с установками, рабо-
тающими в равномерном режиме.
КПД установки, работающей в повторно-кратковре-
менном режиме, равен:
Т1у = <?/Л/1О2МУ, (III.56)
где Q — подача установки, л/с; Н, — минимально необходимый на-
пор установки, м; — потребляемая установкой мощность, кВт.
Так как
tfy = <2Яу/102ця.ср( (III.57)
где Hj — средний напор установки, м; riB 0₽ — средний КПД на-
соса, то:
Цу = 7/1"Пн.ср/77у> (III.58)
Ъ = Н1г\Я'Ср/(н1 + -^^\. (III.59)
по Ф°РмУле (III- 59) КПД установки, работающей в
*тоРно'кРатковРеменн°м режиме, не зависит от харак-
ств в°Д°потребления. Это является важным достоин-
бат РассматРиваемого режима, позволяющим разра-
<ЬектВаТЬ типовые конструкции установок, одинаково эф-
ВВн° Работающие на различных объектах местного
в°Доснабжения.
Цом п Я Установок с гидропневматическим баком, в кото-
МожиПаВЛение изменяется от Pi до Р2, формула (III. 59)
U1° представить в виде
*)у Т|н.ср/ /71 Ч
Pl~Pl
2
(7/расч — Pi) •
9-101
129
Обозначив pilp2 через а, а Ярасч/Pi через ц и проведя
простейшие преобразования, получим дя
2a//j [ , 2аНг 1 1
11у= Пн.ср/[1-«(2ц-1)+ J— ф1ф? Пн» (111.60)
где a—отношение абсолютного минимального давления в гидро,
пневматическом баке (давление включения) р\ к максимальному
(давлению выключения) р2\ Н\ — полное избыточное давление усга-
новки, т)н — номинальный КПД насосного агрегата; Ча Ср — сред*
ний КПД насосного агрегата за цикл работы установки;
I 2а/7г / <2аН1
<₽! = 1 — а (2ц — 1) +--- /----- ;
L Pi J/ Pi
Фг ~ Лн/Чн.ср>
ц—отношение расчетного абсолютного давления в водопроводной
сети у места расположения гидропневматического бака Нрасч к ми-
нимальному абсолютному давлению в баке р\.
Учитывая кратковременность действия давления р{
при повторно-кратковременном режиме работы установ-
ки, а также то, что при этом давлении вероятность появ-
ления расходов воды, близких к максимальному (рас-
четному) расходу, весьма мала, значение рх можно при-
нимать на 15% меньше расчетного в водопроводной се-
ти у гидропневматического бака /7расч, т. е. ц=1,15.
Согласно формуле (III.60), на величину коэффициен-
та epi существенное влияние оказывают коэффициент a
и отношение HJp^ которые зависят от назначения и
конструкции установки, ее схемы и местных условий.
Снижение среднего КПД насоса установки Ср, а сле‘
довательно, увеличение коэффициента <р2 зависит от пол-
ного напора установки, типа и конструкции насоса.
На основании теоретических и экспериментальных
исследований автора, а также опыта проектирования и
анализа характеристик серийных отечественных насосов
коэффициенты <р2 и Чу составляют для установок-
малонапорных (/7i<50 м):
ф1= 1,154-1,25 и ф2= 1,024-1,06;
Чу= (0,84-0,85) Чю
высоконапорных (//>50 м):
Ф1== 1,054-1,15 и <р2 = 1,02-М,1;
Чу = (0,854-0,95) Чн-
В установках с открытым возвышенным баком
водонапорной башней) величина Н2—Н\, обусловлен
разностью уровней воды в баке, обычно небольшая
130
Г пасчетным напором Ни поэтому коэффици-
сраВНе Ф2 близки к единице, а
еН п ако несмотря на относительно меньшие КПД,
Одн ’нас0Сные установки с гидропневматическими
2Ки наиболее целесообразно и экономично. По срав-
6aKaS с резервуарами, располагаемыми в верхних точ-
НеуИобслуживаемых зданий, или водонапорными башня-
и автоматика при таких баках более проста и надежна.
Баки безупречны в санитарно-гигиеническом отношении,
занимают небольшую площадь и не требуют больших
капитальных затрат. Все оборудование и управляющая
аппаратура расположены в одном месте, что удобно
для наблюдения и обслуживания. Применение открытых
баков или водонапорных башен в автоматических уста-
новках, работающих в повторно-кратковременном режи-
ме, целесообразно лишь в тех случаях, когда в них (кро-
ме’ регулирующего объема) необходимо хранить запас
воды для снабжения водой объектов во время перебоев
в подаче электроэнергии, а также для противопожарных
или други:: целей.
На основании изложенного можно сделать следую-
щие выводы. Наиболее эффективным и целесообразным
режимом работы автоматических насосных установок
для систем местного водоснабжения является повторно-
кратковременный , позволяющий при относительно высо-
ких КПД [ (0,8-4-1)г]н] разработать серию типовых кон-
струкций установок с применением простых, надежных
и сравнительно недорогих средств автоматики.
При этом в большинстве случаев следует применять
установки с гидропневматическими баками, которые
тапСТЫ П° КОНСТРУКЦИИ> удобны и гигиеничны в эксплуа-
дии> исключают строительство дорогостоящих и ме-
ш Лоемких ВОДОнапорных башен или открытых возвы-
^ых напорно-регулирующих баков.
ды J* объектах, где требуется хранить в баке запас во-
пРимен пр0ТИв0П0жаРных или других нужд, следует
но-запяЯТЬ Установки с открытым возвышенным напор-
устаСНЫМ бак°м или водонапорной башней.
в неравн°ВКИ без РегУлиРУЮщей емкости, работающие
Следующ°Ме«НОМ Режиме, целесообразно использовать в
при 0Их ^агоприятных для этого случаях:
Ленин (тН°пИпеЛЬН0 РавнОмеРном режиме водопотреб-
Л<1,4)—установки с беспрерывно
уклцими насосами;
131
при периодическом недостатке напора на вводе водо<
проводной сети здания или объекта—установки с период
дически действующими насосами, автоматически управ-
ляемые в зависимости от колебаний давления на вводе;
при наличии достаточно точных данных о режиме во-
допотребления объекта и возможности обеспечить не-
обходимый автоматический режим работы установки с
помощью простых и надежных средств автоматики—ус*
тановки с группой периодически действующих насосов;
при относительно равномерном (т<0,047; К<1,4),
не круглосуточном водопотреблении — установки с одним
периодически действующим насосом.
Установки с регулируемой частотой вращения насо-
са, а также установки, работающие в равномерном ре-
жиме, не следует применять в системах местного водо-
снабжения.
III. 2. РАСЧЕТ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
АВТОМАТИЧЕСКИХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК,
РАБОТАЮЩИХ В ПОВТОРНО-
КРАТКОВРЕМЕННОМ РЕЖИМЕ
Наиболее эффективными для систем внутреннего и
местного водоснабжения являются автоматические ус-
тановки, работающие в повторно-кратковременном ре-
жиме (рис. 49). Такие установки имеют следующие ос-
новные элементы: насос с электродвигателем, напорно-
регулирующий бак (гидропневматический или открытый
возвышенный), регулирующую и управляющую аппара-
туру.
Подача таких установок (при сохранении достаточно
высокого КПД) в соответствии с расходом воды потре-
бителем регулируется периодическим включением и вы-
ключением, с помощью автоматически действующих
устройств, насосного агрегата, который то подает, то
прекращает подачу воды в напорно-регулирующий бак,
повышая или понижая в нем уровень или давление до
заданных пределов. Частота включений насоса (число
циклов в единицу времени), характеризующая режим
работы установки, зависит от регулирующей вместимос-
ти бака, подачи насоса и режима водопотребления.
132
Рис. 49. Принципиальные схемы автоматических насосных установок
а —с гидропневматическим водонапорным баком; б —с открытым водона-
порным баком, / — насос; 2 — гидропневматический бак; 3 — реле давления,
4 — шкаф управления, 5 — подающий трубопровод; 6 — открытый бак, 7 —
поплавковый клапан, 8 — поплавковые реле уровня
Введем следующие обозначения:
(/ — средняя за цикл подача насоса, м3/ч; Q — текущий расход воды
потребителем, м3/ч; W — регулирующая вместимость бака, т. е. ко-
личество воды, аккумулированное в баке в течение цикла работы
установки, м3, t — продолжителность рабочего цикла, те. времени
между двумя последовательными включениями или выключениями
насоса, ч, tx и t2— продолжительность соответственно заполнения и
опорожнения регулирующей вместимости бака, ч; п —частота вклю-
чений насоса, т. е, число включений, ч.
Из определения рабочего цикла следует:
= + n = l/t. (III.61)
При постоянном в течение цикла расходе воды про-
должительность заполнения и опорожнения регулирую-
щей вместимости бака будет равна
tr = w/(q - Q) и t<> = ir/Q, (III.62)
а продолжительность рабочего цикла и частота вклю-
чений
I Q \ Q I Q \
t = W7Q 1 - — ; п = -тг 1 - — . (Ш.63)
\ Q / И7 \ Q /
Следовательно, частота включений при постоянных
подаче насоса и регулирующей вместимости бака зави-
сит от расхода воды, изменяющегося в соответствии с
режимом водопотребления.
При Q = 0 или Q=q частота включений обращается
в нуль. Это значит, что при отсутствии расхода воды ус-
тановка отключена, а при расходе воды, равном подаче
насоса, она будет работать в равномерном режиме. При
расходе воды от 0 до q (обычно б/^Фмаксч) установка
133
будет работать в повторно-кратковременном режиме с
переменной частотой включений, достигая в определен-
ные моменты максимума.
Условия максимума частоты включений насоса опре-
делятся, если приравнять нулю первую производную ог
п по Q.
2Q
1 — — ==0,
Я
откуда
Q = <?/2, (111.64)
а максимальная частота включений, соответствующая
этому расходу воды,
Пмакс = <7/4Г. (111,65)
Расчет установки, работающей в повторно-кратко-
временном режиме, должен быть подчинен одной зада-
че—обеспечить условия, при которых максимальная час-
тота включений установки никогда не превышала бы до-
пустимого предела. Максимальную расчетную частоту
включений установки необходимо принимать на осно-
вании допустимого полного числа включений (цикличес-
кого ресурса) насосного агрегата, управляющей аппа-
ратуры и регулирующей арматуры с учетом режима
водопотребления и режима работы насосного оборудова-
ния.
Определим зависимость расчетной максимальной
частоты включений от полного числа включений уста-
новки, режима водопотребления и режима работы на-
сосов. Число включений установки AfT за время Т при
неравномерном водопотреблении, согласно формуле
(III.63), определится из выражения
т
1
где АТ — принятое время, в течение которого неравномерность во-
допотребления не учитывается, расход воды осредняется и прини-
мается постоянным.
При постоянных W и q число включений будет изме-
няться в соответствии с колебаниями расхода воды, ха-
134
пактеризуемыми режимом водопотребления за время Т
Выразив в формуле (III.66) расход в относительных
единицах Q = Q;Qt, получим:
1
или
т
= (III.67)
W \ q ' /
1
/ где Qt — расход воды потребителем за время Т.
Так как, согласно ранее данному определению,
т
ДТ есть коэффициент режима водопотребления
1
т> то
ЛГт = -^-(1--^т). (III.68)
Очевидно, что максимально возможное число вклю-
чений установки за время Т будет при т=\1Т и Q=
=qT)2. Следовательно,
Ломакс-977W. (Ш.69)
Применительно к суточным графикам или кривым
распределения часовых расходов (АГ =1 ч), которыми
принято характеризовать режим водопотребления, фор-
мулы (111.67)— (III.69) можно представить в виде:
24
*сУТ = 2 Q’); (in. 70)
^--^-(‘—^4
^макс.сут = ^’24/4Г = &?/№, (III.72)
где Усут и Умакс. сут — соответственно фактическое и максимальное
суточные числа включений установки.
Выражая в формуле (III.71) QcyT через максималь-
ный часовой расход Фмакоч и коэффициент часовой не-
равномерности Л, а также полагая, что д/фмакс.ч—£,
получим
<7*24 I 24m \
135
Для автоматических насосных установок, работаю
щих в повторно-кратковременном режиме, часовая по"
дача насоса должна быть равна или несколько превы"
шать максимальный часовой расход QMaiiC.4 (рекомен-
дуется принимать С= 1,14-1,3).
Автоматические насосные установки необходимо рас-
считывать из условия их работы в самом невыгодном
режиме с максимально возможным суточным числом
включений. Максимальное суточное число включений ус-
тановки Амакс.сут, в соответствии с формулой (III.73)
будет при равномерном круглосуточном режиме водопот-
ребления (А=1; т = 1/24) и подаче насоса в 2 раза
меньшей среднечасового расхода (С—2). В этом случае
в течение суток насос будет работать в повторно-кратко-
временном режиме с максимальной часовой частотой
включений Пмакс. Следовательно;
Умвкс.сут = 24пмакс. (П1.74)
По формуле (III.72) регулирующая вместимость на-
порно-регулирующего бака
W = б9/ЛГмакс.сут, (И1.75)
который зависит лишь от средней подачи насоса и мак-
симального суточного числа включений установки. Если
установить пределы последнего, то это дает возможность
наряду с нормализацией насосов для местного водоснаб-
жения нормализовать по вместимости напорно-регули-
рующие баки, а также управляющую и регулирующую
аппаратуру и разработать оптимальные типоразмеры
автоматических насосных установок, удовлетворяющих
по своим параметрам самым разнообразным местным
условиям.
Типоразмер автоматической установки подбирается
по основным параметрам, характеризующим водопотре -
ление,—QcyT, Смэкс.ч и К. Режим водопотребления и
оказывает влияния на выбор установки, что значитель
упрощает процесс подбора последней, приближая ег°с0.
характеру к процессу подбора насоса. Указанные
бенности являются существенными достоинствами У
новок, работающих в повторно-кратковременном Р^ъ
ме. При применении таких типовых установок на ное
ектах с различным режимом водопотребления сут
число включений будет соответственно изменять >
136
не превысит максимального расчетного значения для
данного типа установок.
Фактическое суточное число включений типовой ус-
тановки на объекте с суточным расходом QcyT и режи-
мом водопотребления, характеризуемым коэффициен-
тами К и т, в соответствии с формулами (III.73) —
(III. 75), будет
/V = _4УмакС.сут /J _ _24т_\ (Ш. 76)
у СК \ СК }
На рис. 50 представлен график, отражающий зави-
симость отношения фактического суточного числа вклю-
чений к его максимальному числу включений от режима
«Употребления, характеризуемого коэффициентами
хапа₽а^ИК постРоен по формуле (III. 76) для наиболее
C==]KTR)HbIX ДЛя местного водоснабжения К и т при
Рис 50° соответствии с графиками, приведенными на
включе' и.Данными табл. 14 фактическое суточное число
лые здНИИ ТИПовых установок, снабжающих водой жи-
лет (оА51ия’ микР°Районы или населенные пункты, бу-
BiecTBewuL ^макс.сут, а при обслуживании ими об-
СозДает опп зданий составит (0,3-?0,6) Ммакс-сут. Это
Тановок и Ределенный запас в циклическом ресурсе ус-
ДЛя о П0Вышает надежность их работы.
ДолжныРлДеЛеНИЯ РегУлиРУюЩей вместимости бака
оыть установлены значения q и #макс.с>т. В
137
формуле (III.75) q представляет собой среднюю под
насоса за цикл работы установки. Колебания подач у
напора насоса за цикл, как было указано выше, долж* а
происходить в пределах оптимальной рабочей облас^
характеристики насоса, следовательно, q представля^
собой подачу насоса в рабочей точке его характеристГ
ки (номинальная производительность).
При выборе максимального расчетного числа вклю
чений необходимо учитывать следующее: уменьшение
вместимости и стоимости напорно-регулирующего бака
с увеличением числа включений; увеличение износа на-
сосного агрегата, регулирующей арматуры и управляю-
щей электроаппаратуры при большом числе включений-
потери энергии при частых включениях; экономическую
целесообразность чрезмерного увеличения числа вклю-
чений.
Современные автоматические насосные установки
оборудуются, как правило, насосами с вращающимся
рабочим органом (центробежными, вихревыми, винто-
выми). В таких установках частые включения увеличи-
вают износ главньш образом управляющей аппаратуры
(магнитные пускатели, реле давления, датчики уровня,
промежуточные реле и пр.) и регулирующей арматуры
(приемные и обратные клапаны, регуляторы запаса воз-
духа и пр.). Межремонтный период работы указанных
типов насосов составляет 2—3 года. Следовательно, по
условию равнопрочности отдельных узлов установки
управляющая электроаппаратура и регулирующая ар-
матура также должны проработать без ремонта или за-
мены указанный срок. Если учесть, что циклический ре-
суре, применяемый в установках отечественной элект-
рической аппаратуры и регулирующей арматуры, со-
ставляет в среднем 150—200 тыс. циклов, то макс
мальное допустимое число включений оэ’иентировоч
составит 150—270 в сутки.
Практика эксплуатации насосов с вращающимся
бочим органом, применяемых для систем местного
доснабжения, показывает, что время от вклЮченИ^оМи-
соса до того момента, когда его подача достигнет
нального значения, приблизительно равно 1 с. В те
этого времени полезно расходуется в среднем око хоте
ловины энергии, соответствующей нормальной Р^оЛее
насоса. В центробежных и вихревых насосах, на я
часто применяемых в последнее время, эта энер
138
а подъем воды, а расходуется на сообще-
рабочим органам насоса и перемещаемой
воде. вательно, при каждом включении происходит
СлеД°неогии, соответствующая 0,5-секундному ее ра-
потеря а нормальной работе насосов. При невыгодней-
сходу прF боты насосов, соответствующем макси-
шеМ РДгг числу включений, когда, согласно формуле
а ЗсУт/<7=24/2=12, потеря энергии
при различных числах включений составит:
А = 0,5ЯмаКс.сут-ЮО/12-3600 = 0,00116^1акс.сут %. (III.77)
Потери энергии А, % от общего ее расхода на подъем
воды при различных значениях максимального суточ-
ного числа включений Аймаке. сут, вычисленные по форму-
ле (111.77), следующие:
Умакс. сут. ... 25 50 100 150 250 500 1000
А, %.......... 0,029 0,058 0,116 0,174 0,29 0,58 1,16
Потери энергии при числе включений до 250 состав-
ляют относительно небольшую величину. При дальней-
шем возрастании числа включений увеличиваются как
потери энергии, так и изнашиваемость узлов установки
и вместе с тем практически получается малоощутимая
экономическая выгода. Действительно, в соответствии
с формулой (III.75), регулирующая вместимость бака
w и суточное число включений А/Макс.сут связаны зако-
ном обратной пропорциональности, графически выражае-
мым гиперболой, асимптотами которой являются оси ко-
ординат.
Суточный расход воды на объекте с режимом водо-
й|Л^бления’ соответствующим максимальному числу
6S” Р“”еН Q»'=,2’'a регулирующая
Или
— @сут/2Л^макс.сут»
(III. 78)
Ни ^<?сут = ’/^макс.сут (Ш-79)
нИя пегупа также„на Рис- 51 приведен характер измене-
м°сти пт иРУЮЩей вместимости бака, %, QcyT в зависи-
(П1.79). числа включений (по формулам (III. 78),
£/<? Сут о/
л'МаКс,сут • • 50 ю 2 1 0,250,2 0,1 0,05 0,025 0,001
‘ • 1 5 25 50 200 250 500 1000 2000 5000
139
tO\
h/м ty ₽ис. 51. Графическая за-
zf вис им ость регулирующей
Г вместимости бака (в %
от QCyT) от максималь-
_. Ного числа включений
П Установки *макс.сут
250 .500 7Х Щ)
#7
а
Из этих данных
видно, что регулирую,
щая вместимость в ус-
тановках, работающих
в повторно-кратковре-
менном режиме, резко
возрастает при суточ-
них числах включений,
меньших 50, прибли-
жаясь по величине к
значениям его в уста-
новках, работающих в
равномерном режиме
(20—60 %). С другой стороны, ощутимое сокращение
регулирующей вместимости бака происходит лишь при
увеличении суточного числа включений до 250. Дальней-
шее увеличение числа включений становится экономи-
чески невыгодным, так как вместимость бака и его сто-
имость сокращаются незначительно, а напряженность
работы установки и износ ее узлов сильно возрастают.
В связи с этим при расчете автоматических насосных
установок, работающих в повторно-кратковременном
режиме, следует принимать максимальное суточное рас-
четное число включений iVMaKC. Сут в пределах 50-т-2ои.
При выборе Л/макс* сут в указанных пределах необходи-
мо принимать во внимание тип напорно-регулирующеи
емкости установки, мощность насосного оборудования и
совершенство регулирующей и управляющей аппарату-
ры .
В автоматических установках с открытым возвышен-
ным баком или водонапорной башней управляющая ап-
паратура более сложна, громоздка и менее надежна (с
меньшим циклическим ресурсом), чем в установках с
гидропневматическим баком, поэтому максимальное
расчетное суточное число включений N макс- сут Для Ус’
тановок с открытым возвышенным баком (или водона-
порной башней) следует принимать 50—150, для устано-
вок с гидропневматическш баком—150—250.
Большие значения N макс, сут необходимо принимать
для установок относительно небольшой мощности (Д
5 кВт), меньшие—для более мощных установок. Это объ-
ясняется тем, что установки большой мощности имею
более сложное и дорогостоящее насосное оборудование,
управляющую и регулирующую аппаратуру. Следова-
4
140
тельно, в данном случае, чтобы не создавать излишней
напряженности работы установки и не увеличивать ее
износа, целесообразно увеличить вместимость бака.
Это’ обстоятельство необходимо также учитывать при
выборе расчетного числа включений для установок с
различными типами насосов. Так, например, для доро-
гостоящих и менее устойчивых к износу при повторно-
кратковременном режиме погружных насосов следует
принимать при прочих равных условиях меньшее число
включений, чем для относительно дешевых и легко до-
ступных для обслуживания насосов непогружного типа—
горизонтальных центробежных, вихревых, водоструйных
и т. п.
Регулирующая вместимость W, а следовательно, и
полная вместимость напорно-регулирующего бака су-
щественно сокращаются при оборудовании установки
группой насосов, управляемых отдельными реле давле-
ния или датчиками уровня и отрегулированных так, что-
бы насосы включались и выключались из работы пооче-
редно в зависимости от изменения расхода воды потре-
бителем и связанных с ним давления или уровня воды
в баке. Схема установки с гидропневматическим баком
и группой поочередно включаемых в работу насосов при-
ведена на рис. 52.
Действительно, максимальное суточное число вклю-
чений установки, оборудованной группой насосов пода-
чей соответственно будет наблюдаться
при равномерном режиме водопотребления и среднеча-
совом расходе <71+^2+.и составит:
рис. 52. Принци-
пиальная схема
автоматической
насосной установ-
ки с группой поо-
чередно работаю-
щих насосов
—насосы; 2 —
струйный регуля-
тор запаса возду-
ха; 3— гидропнев-
^атический бак;
’ — шкаф управ-
ления; 5 — реле
Давления
141
Ломакс,сут — (Hl.gQj
W = Ч^макс.сут- (Ш.81)
Следовательно, установка подачей q, оборудованная
числом насосов i при одном и том же Л^макс.сут, будет
иметь регулирующую вместимость бака в qjqi раз мень-
шую, чем при оборудовании одним насосом подачей q.
В частности, при q\ —q2 = „, = qj
^макс.сут = §Я! iW
ИЛИ
1^—6^/ гамаке .сут- (III.82)
При применении установок с группой насосов на
крупных объектах с круглосуточным неравномерным во-
допотреблением целесообразно, чтобы один из рабочих
насосов работал беспрерывно. Это уменьшит вмести-
мость бака и упростит систему автоматики (исключит
один датчик давления или уровня и аппаратуру управ-
ления для одного насоса).
Фактическое суточное число включений установки с
группой насосов равно сумме суточных чисел включений
каждого из поочг ,едно работающих насосов, поэтому су-
точное число вклк щний каждого из насосов такой уста-
новки при прочих равных условиях (одном и том же
режиме водопотребления) намного меньше, чем у уста-
новки с одним насосом. Это является существенным пре-
имуществом установок с группой насосов, так как со-
ответственно уменьшается износ насосного оборудования
и управляющей аппаратуры. Кроме того, в установках
с гидропневматическими баками для пополнения запаса
воздуха в нем с помощью бескомпрессорных устройств
(струйный или другие регуляторы запаса воздуха)
можно использовать один из насосов. Благодаря этому
сокращаются затраты энергии на пополнение запаса
воздуха и повышается КПД установки.
В установке с группой насосов подачей q\, qz, ..., qj
каждый из них будет поочередно работать в повторно-
кратковременном режиме в соответствующих зонах гра-
фика или кривой распределения часовых расходов. На-
сос подачей qi— при расходах от 0 до подачей qz —
при расходах от qx до q2\ подачей q3 — при расходах от
qj-x до Q макс.ч-
Следовательно, фактическое суточное число включе-
ний такой установки определится как сумма чисел вклю-
142
ний насосов, определяемых по формуле (III.76) для
соответствующих зон графика водопотребления:
Г 1 / 24т^ \ 1 / 24/п2
^ут.у = ^макс-сУт[ V Ki Г кА Кг
, 1 Л 24тг
Ct Kt \ С, К;
(III.83)
^/^макс.ч’
K^qt-24/Si,
К 2 = ?2*24/^2»
24
mi = V(Q/S1)2.
1
24
m2 = £(Q/S2)2;
i
24
mt = 2 <Q/Si)a.
(III. 84)
(III.85)
(Hl.86)
Здесь Ki и mb K2 и m2, Ki и m{ — коэффициенты часовой неравно-
мерности и режима водопотребления соответственно для 1-й и
2-й, ьй зон графика водопотребления; qx и <?2— подача насосов в
относительных единицах, или, % суточного расхода; Si; S2; ...; S»—
площади соответствующих зон графиков водопотребления, доли ед.,
или % суточного расхода; QlMaKC.4 — максимальный часовой рас-
ход для i-й зоны графика водопотребления, доли ед., или % суточ-
ного расхода; Q — текущие часовые расходы в соответствующих зо-
нах графика водопотребления, доли ед.
На основании формул (III.73) и (III.82) регулирую-
щая вместимость бака в относительных единицах равна:
1
CNcy^ i
1
24m \
С/Г /
(III.87)
На рис. 53 представлены зависимости предельных
значений регулирующей вместимости (в относительных
единицах) бака установок, работающих в повторно-крат-
ковременном режиме. Зависимости построены по фор-
муле (III.87) для установок, оборудованных одним или
Двумя насосами (i=1H-2) при С=1. При этом на осно-
вании зависимости, приведенной на рис. 50, принято
Л/Сут = 0,6 Nмакс.сут*
143
Рис. 53. Графические зависимости ре-
гулирующей вместимости водонапорно-
го бака W от коэффициента часовой
неравномерности К при повторно-крат-
ковременном режиме работы насосов
/ — для установок с открытым баком,
оборудованных одним рабочим насосом
(по ф-ле (III 87) при С=1 и 1 = 1), 2 —
для установок с гидропневматическим
баком, оборудованных одним рабочим
насосом (при С=1 и :=1), или с откры-
тым баком и двумя рабошми накосами
(при С= 1 и 1 = 2); 3 — для установок с
гидропневматическим баком, оборудо-
ванных двумя рабочими насосами
(при С—1 и г = 2)
Зависимости (см. рис. 45, 48 и 53) показывают, что
регулирующая вместимость баков, установок, работаю-
щих в повторно-кратковременном режиме, в среднем в
100 раз меньше, чем в установках, работающих в равно-
мерном режиме. В связи с этим значительно сокраща-
ются капитальные затраты и расход металла на изготов-
ление водонапорных баков.
Полную вместимость открытого возвышенного напор-
но-регулирующего бака или водонапорной башни авто-
матической насосной установки, работающей в повтор-
но-кратковременном режиме, следует определять по
формуле
(Ш. 88"
где Р — коэффициент запаса вместимости бака, зависящий от конст-
рукции и оборудования бака, типа датчика уровня и величины
«мертвого объема».
При обслуживании установкой объектов, требующих
внутреннего пожаротушения, напорно-регулирующий бак
должен включать также необходимый запас воды Упож
для тушения пожара.
В системах водоснабжения объектов, не допускаю-
щих даже кратковременного перерыва в подаче воды,
напорно-регулирующий бак должен содержать также за-
пас воды V3an, достаточный для обеспечения водой объ-
ектов во время перебоев в снабжении электроэнергией
или при ремонте насосного оборудования и т. д.
Таким образом, в общем случае полная вместимость
открытого напорно-регулирующего бака
1/=Р(й7 + КЦ0Ж + Гзап). (111.89)
Регулирующая вместимость W в зависимости от при-
нятой схемы установки и насосного оборудования опре-
деляется по формулам (III.75), (III.81) и (IIL82). Не-
144
обходимо отметить, что в автоматических установках,
работающих в повторно-кратковременном режиме, око-
ло 95 % полезной вместимости бака используется для
хранения пожарного и хозяйственного запасов воды и
лишь незначительная часть его (около 5%)— для раз-
мещения регулирующего объема воды. В установках
с равномерным режимом работы насосов регулирующая
вместимость водонапорного бака при условии хранения
в нем пожарного и хозяйственного запасов воды соста-
вит до 95 % полезной вместимости бака. Определить
полную вместимость гидропневматического бака слож-
нее, так как она зависит от абсолютных значений и со-
отношения давлений воздуха в баке.
Работа автоматической насосной установки с гидро-
пневматическим баком протекает следующим образом.
При расходе воды, меньшем подачи насоса, или во время
прекращения расходования воды насос подает воду в
гидропневматический бак. Давление в последнем повы-
шается, и когда оно достигнет верхнего предела, на ко-
торое отрегулировано реле давления, происходит разрыв
электрической цепи и выключение насоса. В дальней-
шем вода подается к местам потребления под действием
давления воздуха в баке. По мере опорожнения бака дав-
ление в нем падает, и когда оно достигает нижнего пре-
дела, на которое отрегулировано реле давления, послед-
нее включает насос в работу; насос вновь подает воду в
бак, возобновляя израсходованный запас воды (регули-
рующий объем).
Полагая, что изменение объема воздушной подушки
в баке протекает изотермически, имеем.
Уро = У1Р1 = У2Р2,
откуда:
У1 = Ур2/ръ У2=Ур<>/р2, (П1.99)
г^е полный объем гидропневматического бака, м3, Vt и У2—
объемы воздушной подушки в баке, соответствующие минимальному
Pi и максимальному р2 давлению воздуха в баке, м3; р0 — абсолют-
е давление воздуха в опорожненном баке; pi и р2 — абсолютное
давление воздуха в баке в момент соответственно включения (мини-
льное) и выключения (максимальное) насоса
В соответствии с принятыми обозначениями и схемой
(см. рис. 49) получим:
W = vt - v2.
(III.91)
145
10—101
Решая совместно уравнения (III.90) и (III.91) и про-
ведя простейшие преобразования, получим
V = w-Si— Л—(ill.92)
Ро \ Р% /
Следовательно, полная вместимость гидропневмати-
ческого бака зависит от регулирующей вместимости IF,
определяемой по формулам (III.75), (III.81), (III.82), и
соотношений давлений pi/po и Р1/Р2.
По формуле (III 91) и схеме (см. рис. 49) минималь-
но необходимый объем бака равен Отношение pi/p0
обусловливает величину нерегулирующей вместимости
бака (V—Vi), так называемого «мертвого объема».
Действительно, по уравнению (III.90)
V=VlPl/Po-
Вычитая из левой и правой частей равенства объем
Vi, получим
V — V1 = V1(-£1-11 (III.93)
\ Ро 1
Наличие в баке небольшого нерегулирующего запаса
воды необходимо для предупреждения образования во-
ронки в слое воды и прорыва воздуха в водоразборный
трубопровод при запаздывании срабатывания регули-
рующей и управляющей аппаратуры установки. Числен-
ное отношение px/p0=V/Уь которое, по существу, явля-
ется коэффициентом запаса вместимости бака, зависит от
конструкций гидропневматического бака (вертикальный,
горизонтальный, отношения его диаметра к высоте
и т. д.), а также регулирующей и управляющей аппара-
туры. Отношение р\!р0 следует принимать в пределах
1,2-4-1,3.
Для получения отношения pi/p0, соответствующего
оптимальному запасу вместимости бака, необходимо по-
высить давление воздуха в опорожненном баке pQ до со-
ответствующей величины (ро>0,1 МПа) путем подачи
в него дополнительного количества воздуха, что можно
осуществить с помощью ручных или приводимых комп-
рессоров либо автоматических регуляторов запаса воз-
духа. Величину ро следует определять при этом в зави-
симости от принятого отношения p\lpQ и рь заданного
условиями водопотребления.
146
Обозначив отношение
Р1/Ро = Э> а Р^2=а “
подставив их в уравнени
(III.92), получим:
V = гр/(1 —«)• (1П ^4)
По формуле (Ш.94) с
уменьшением коэффици-
ента а полная вместимость
бака, а следовательно, и
его стоимость уменьша-
ются, но вместе с тем, со-
гласно формуле (III.60),
снижается КПД уста-
новки.
На рис. 54 приведены
графики зависимости от-
ношения V/W от а и (3, по-
строенные по формуле
(III.94). Из графика вид-
но, что особенно резкое
увеличение полной вме-
стимости бака по сравне-
нию с его регулирующей
вместимостью и возраста-
ние его стоимости проис-
ходят при а>0,85, что ог-
раничивает возможность
применения больших зна-
чений а.
Г рафик зависимости
КПД установки от а при
различных отношениях
^i/pi и построенный по
формуле (III.60) приве-
ден на рис. 55. Из анали-
Рис. 54 Графическая зависимость от-
ношения полной вместимости V к регу-
лирующей вместимости W' от коэффи-
циентов аир
Рис. 55. Графическая зависимость от-
ношения КПД установки т)у к КПД
насоса лнот коэффициента а при раз-
личных значениях отношения H^pt
за графика вытекает, что для малонапорных установок,
подающих воду из мелких колодцев или открытых во-
доемов, а также установок, работающих с подпором, в
частности, предназначенных для повышения напора в во-
допроводах зданий (/71/р1==0,5н-1), относительно высо-
кие коэффициенты = (0,84-0,9) г]н соответствуют а =
=0,754-0,85. Для высоконапорных установок, оборудо-
ванных глубинными погружными или водоструйными на-
10*
147
сосами, подающими воду из глубоких скважин или шахт-
ных колодцев (//i/pi = 1-=-5 и более), эти же КПД будут
соответствовать а=0,64-0,75.
На основании приведенного анализа формулы (III.94)
и графиков, приведенных на рис. 54 и 55, следует, что
коэффициент а в зависимости от напора установок це-
лесообразно принимать в пределах 0,64-0,85.
Рекомендуется для установок принимать следующие
коэффициенты а:
для работающих с подпором . . (Я1/р1=0,5)—0,854-0,8
для малонапорных(//х<50 м; 771/р1=0,54-1)—0,84-0,75
для средненапор-
ных .............(Я1=504-100 м; 754-0,65
для высоконапор-
ных .............(/71>100м;/71/р1>3)—0,654-0,6
В связи с относительно большими значениями а
установки, работающие с подпором, и малонапорные
установки необходимо оборудовать гидропневматически-
ми баками в 1,5—2 раза большего объема, поэтому эти
установки следует проектировать с группой поочередно
работающих насосов (2—3 насоса), что дает возмож-
ность при прочих равных условиях не увеличивать объем
бака по сравнению со средненапорными и высоконапор-
ными установками.
Подставляя в формулу (III.94) значения регулирую-
щей вместимости из формул (III.75), (IIL81) и (III.82),
получим следующие расчетные формулы:
для установок с одним насосом
V = —-------------2----; (Ш. 95)
'*макс.сут 1 а
для установок с группой поочередно работающих на-
сосов для разной подачи
v = -^~—---------------• (111.96)
^макс.сут 1 а
Здесь qi — номинальная подача наибольшего типоразмера насоса
в данной группе; а — отношение абсолютного давления включения
pj к абсолютному давлению выключения р12 насоса, имеющего
наибольшую подачу q^ значения а выбираются в соответствии с при-
веденными рекомендациями; £ — коэффициент запаса вместимости
бака, который определяется при уровне воды в баке, соответствую-
щем минимальному давлению включения, р = Р|ИН/р0 = 1,2-е-1,3.
148
(III. 97)
Для установок с группой поочередно работающих на-
сосов равной подачи
V._______ч--------А-
Ломакс.сут 1 а
— номинальная подача установки; t —число насосов в уста-
~ - отношение среднего абсолютного давления включения
к среднему абсолютному давлению выключения значе-
коэффициент запаса вместимости бака, который определяется
где q
новке; ct
Р? 1 >
НИЯ а выбираются в соответствии с приведенными рекомендациями;
прТ уровне воды в баке, соответствующем среднему значению дав-
ления включения:
₽ = рЖ = 1’2-1Д
Расчет автоматических насосных установок рекомен-
дуется производить в следующем порядке.
1. Вычислить максимальный часовой расход воды и
расчетный напор у места расположения гидропневмати-
ческого бака Ярасч.
2. Определить подачу установки, которую следует
принимать:
Qy = (1-г 1,2) Смакс.ч* (III.98)
3. Определить минимально необходимый напор уста-
новки Ну, м по формуле
Яу = ЯР + 2/1п+Ярасч, (III. 99)
где Нг — геодезическая высота подъема воды, м, т. е. разность от-
меток места расположения гидропневматического бака и динами-
ческого уровня воды в колодце (скважине) или уровня воды в во-
доприемном резервуаре; S/in — потери напора в трубопроводах и
арматуре, м, при движении воды от уровня ее в водоисточнике до
гидропневматического бака.
Для насосных установок, работающих с подпором,
в частности при работе их «из сети в сеть»:
у = ^расч - #св + Zha, (III. 100)
где Нсз — свободный напор в питающей водопроводной сети у места
расположения гидропневматического бака, м.
4. Определить напоры включения и выключения на-
сосов, м. В общем случае для установок, оборудованных
группой насосов, при поочередной их работе минималь-
ные напоры включения и выключения (для насоса, вклю-
чающегося последним) следует принимать:
п «МИН I | Q
рМчн = расч . р„ин =-------!------- —10,(111.101)
1,10 ОС
149
Напоры включения и выключения остальных насосов
необходимо принимать соответственно на 2—3 м больше,
чем в предыдущих. Так, для второго насоса:
р; = рГн + (2-з); р; = р2мин + (2-3); (Ш.102)
для третьего насоса:
Pi = Р1 + (2 3); Р2 = ?2 + (2 -а- 3) и т. д.
5. Рассчитать подачу и напор насосов установки.
Оборудовать установки более чем тремя насосами неце-
лесообразно, так как при этом снижается КПД установ-
ки вследствие чрезмерного увеличения разности между
максимальным давлением выключения и минимальным
давлением включения насосов. Подача установки равна
суммарной подаче насосного оборудования.
Так, при оборудовании установки тремя насосами
= + + (III. 103)
где ^2, <7з — номинальные подачи насосов; рекомендуем при-
нимать qi = q2 = q$.
Напоры насосов Нн определяются соответственно из
следующих выражений (в м):
_мип Лмин
, Р1 — р\
Я Н = ------- 0,1 5рГ н ;
//>^ + (2 4-3);
+ (2 4-3).
(III. 104)
Напор насоса, который одновременно пополняет за-
пас воздуха в баке с помощью струйного аппарата, не-
обходимо принимать большим на величину потерь напо-
ра в струйном аппарате. Для этой цели рекомендуется
насос, включающийся первым и имеющий наименьшую
подачу. Следовательно,
НН = + (2 4-3) + 2Лс.а, (III. 105)
где S/ic.a — потери напора в струйном аппарате.
Проточную часть струйного аппарата следует рассчи-
тывать на расход Q=q3 и напор
Р1 + р2
=---------+ 2Лс.а.
150
а Вычислить необходимую вместимость гидропневма-
«ирского бака установки по формулам (III.95) —(III.97).
соответствии с вычисленными значениями напоров
кпюченйя и выключения и мощностью насосных агрега-
ов выбирать соответственно тип реле давления и элек-
троаппаратуру шкафа управления.
Ш 3 АВТОМАТИЧЕСКИЕ НАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ
С ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИМИ БАКАМИ
Автоматические насосные установки с гидропневма-
тическими баками из-за своих особенностей и преиму-
ществ являются наиболее совершенными, экономичными
и целесообразными для систем местного водоснабжения.
Система местного водоснабжения, оборудованная таки-
ми установками, по эксплуатационным качествам и в са-
нитарном отношении не уступает централизованным си-
стемам; установки просты и удобны в эксплуатации и не
требуют постоянного обслуживающего персонала; они
компактны, для их размещения не нужны большие поме-
щения. Их можно монтировать в шахтах колодцев или в
обслуживаемых зданиях. Малая металлоемкость и ком-
плектность установок позволяют организовать их массо-
вый выпуск.
Кроме того, существенными характеристиками таких
установок являются: возможность нормализации их и
простота выбора для потребителя; простота и надеж-
ность автоматики; небольшая стоимость, простота и
короткие сроки их монтажа; относительно небольшие ка-
питальные затраты при устройстве систем с применени-
ем таких установок; низкая эксплуатационная стои-
мость; небольшой расход труб при сооружении систем в
связи с отсутствием крупных водоводов и разветвленной
наружной сети.
Учитывая актуальность расширения производства
автоматических насосных установок с гидропневматиче-
скими баками, в НИИ санитарной техники под руковод-
ством автора выполнен комплекс научно-исследователь-
ских и конструкторских работ по созданию и внедрению
серии новых типовых установок для различных условий
местного водоснабжения. В общем случае такая уста-
новка включает в себя насосный агрегат (или группу их)
и комплект оборудования для автоматического управле-
151
ния его работой в зависимости от расходования воды по-
требителем.
В комплект автоматики входят гидропневматический
бак, реле давления, регулятор запаса воздуха, предохра-
нительный клапан, манометр и шкаф с пусковой элек-
троаппаратурой.
Автоматические насосные установки могут быть обо-
рудованы насосами различных типов, выпускаемыми оте-
чественной промышленностью для целей водоснабжения.
Однако в связи с тем, что насосы в установках с гидро-
пневматическими баками работают с переменным напо-
ром, они должны иметь характеристику, позволяющую
им при изменениях давления в баке в заданных преде-
лах работатх в оптимальном режиме, т. е. с относитель-
но высоким КПД. В этом отношении наиболее целесо-
образными являются многоступенчатые центробежные,
вихревые и водоструйные насосы. Такие насосы удобны
още и потому, что не могут развить давление, значитель-
но превышающее расчетное для гидропневматического
бака и горозящее разрывом последнему, а также водо-
проводной сети.
Как уже указывалось, основным элементом комплек-
та автоматики является гидропневматический бак, опре-
деляющий режим работы установки. При этом объем
гидропневматического бака, согласно формулам (11.95) —
(III.97), и параметры других элементов автоматики в ос-
новном зависят от подачи насосного агрегата и его мощ-
ности, что дает возможность независимо от многообра-
зия типов насосов нормализовать автоматические насос-
ные установки с гидропневматическими баками.
В данном случае нормализация установок для задан-
ного диапазона подач, по существу, сводится к опреде-
лению оптимального числа типовых унифицированных
комплектов оборудования для их автоматизации. При-
нимая средние значения коэффициентов р=1,25 и а=
=0,75, формулу (III.95) можно представить в виде
V = 30№aKC.cyT. (III. 106)
Выбирая различные значения вместимости гидропнев-
матического бака и принимая максимальное суточное
число включений в соответствии с приведенными рекомен-
дациями, по формуле (III.106) можно определить диапа-
зоны номинальных подач насосов, которыми могут быть
152
оборудованы установки с
гидропневматическими ба-
ками соответствующей
вместимости. Увязывая
между собой диапазоны
подач насосов для вы-
бранного ряда вместимо-
стей баков, с учетом до-
пустимого суточного чис-
ла включений, что удобно
сделать графически (рис.
56), можно определить
оптимальные вместимости
баков в пределах задан-
ного общего диапазона
подач насосов.
По этой методике оп-
ределен нормальный ряд
(типаж) установок пода-
чей 1—40 м3/ч, т. е. графически на рис. 56 определены
вместимости гидропневматических баков, их оптималь-
ное число в пределах указанного диапазона производи-
тельностей и пределы подачи для каждого типоразмера
установки.
При подаче свыше 40 м3/ч следует в зависимости от
местных условий проектировать и применять установки:
1) с двумя соединенными вместе гидропневматически-
ми баками, что повышает подачу установки вдвое; 2) с
группой поочередно работающих насосов (два-три на-
соса), что соответственно увеличивает подачу установок
в 2—3 раза.
Например, установка, оборудованная двумя баками
вместимостью 5 м3 (максимальный размер ряда) и тре-
мя поочередно работающими насосами, будет иметь по-
дачу 240 м3/ч. Следовательно, разработанный нормаль-
ный ряд дает возможность проектировать установки по-
дачей от 1 до 240 м3/ч, что значительно перекрывает
диапазон подачей установок, характерных для местного
водоснабжения, — 1 — 150 м3/ч.
Основные параметры установок нормального ряда
подачей 1—150 м3/ч приведены в табл. 15; предусмотре-
но десять типоразмеров комплектов автоматики, обуслов-
ливающих типоразмеры установок.
1ип установки (ее модификация) определяется типо-
Рис. 56. График для выбора оптималь-
ных значений вместимостей гидропнев-
матйческих баков и соответствующих
им подач автоматических насосных
установок нормальною ряда
153
М ТАБЛИЦА 15. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
£ АВТОМАТИЧЕСКИХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК НОРМАЛЬНОГО РЯДА
Типораз- мер ус- тановки Подача, м}/ч Максималь- ный напор над уровнем бака, м Гидропневматический бак Максимальное число включе- ний в 1 ч
при одном на- сосном агре- гате при двух на- сосных агре- гатах (ра- бочих) вместимость, л рабочее дав* ление, МПа диаметр, мм высота, мм
1 1—2,5 — 25 160 0,4 478 1125 8-16
II 2,6—3,5 — 25 320 0,4 608 1313 8-14
III 3,6—5,5 7,5-10 25-45 500 0,4—0,6 708 1589 8—14
IV 6—9 11—19 45—65 800 0,6-0,8 812 1926 8—12
V 10-14 20—29 45—65 1250 0,6—0,8 1012 1956 8—12
VI 15—20 30—40 45—65 2000 0,6—0,8 1216 2258 7—10
VII 22—30 41-60 45—75 3200 0,6—1 1416 2498 7—10
VIII 32-45 61—90 45—75 5000 0,6—1 1620 3074 6—9
IX 46—60 91—120 45—75 2X3200 0,6—1 1416 2498 6—9
X 62—80 1 121—160 45—75 2 X 5000 0,6—1 1620 3074 6—8
г П U1I A 17 ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
автоматических насосных установок (БЕЗ НАСОСОВ)
Вместимость, ба- ка. л Размеры установок, мм Масс, бака, кг
Н Hi н2 D 3 Si
однока- мерного 1 двухка- мерного
160 1000 1125 1181 478 4 4 69,3
320 1238 1359 1415 608 4 4 89,9
500 1428 1589 1669 708 4 4 119
500 1488 1654 1714 708 4 4 221
800 1752 1926 1966 812 6 6 250
1250 1772 1956 2028 1008 6 6 262
2000 2008 2258 2350 1216 10 10 750
2000 2008 2258 2350 1216 10 10 1300
3200 — 2198 2498 2550 1416 10 10 950
5000 — 2775 3075 3165 1620 10 10 1435
размерами комплекта автоматики и насоса или группы
насосов соответствующей подачи. За главный параметр
приняты подача установки и связанная с ней вмести-
мость гидропневматического бака. В табл. 15 установки
классифицированы по этим параметрам в соответствии
с нормальным числовым рядом.
Основными параметрами являются подача, полный
напор и мощность электродвигателя (или их группы)
установки.
В соответствии с основными техническими данными
нормального ряда, НИИ санитарной техники разработа-
ны типовые унифицированные конструкции автоматиче-
ских насосных установок подачей 1 —150 м3/ч для раз-
личных условий местного водоснабжения на базе серий-
ных отечественных насосов различных типов.
Технические характеристики этих установок приведе-
ны в табл. 16, а размеры и вес гидропневматических ба-
hqB~~)B Та^л* (см- далее габаритные чертежи уста-
Автоматические водоподъемные установки типа ВУ
серийно выпускаются промышленностью и предназначе-
ны для механизации и автоматизации водоснабжения
жилых, общественных и коммунальных зданий, животно-
одческих ферм, небольших предприятий сельскохозяй-
ственного производства и других электрифицированных
ъектов с суточным расходом воды до 150 м3.
155
921
ТАБЛИЦА 16 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМАТИЧЕСКИХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК, РАЗРАБОТАННЫХ
НИИ САНИТАРНОЙ ТЕХНИКИ
Тип установки Подача, м3/ч Полный напор, м Вместимость гидропневма- тического ба- ка, л Насосный arpi марка насоса егат мощность электродвига теля, кВт Источник водоснаб- жения
С погружными насосами
ВУ-2-20 2 20 160 ЭЦВ4-2Х25 0,4 Скважины диамет- ром 4'
ВУ-1,0-60 1,6 60 160 ЭЦВ4-1,6X65 0,75 То же
ВУ-2-35 2 35 160 ЭЦВ4-2Х40 0,75
ВУ-4,5-170- 4,5 170 500 ЭЦВ6-4,5X180 4,5 Скважины диамет- ром 6"
ВУ-7-65 7,2 65 800 ЭЦВ6-7,2Х75 2,5. То же
ВУ-7-115 7,2 115 800 ЭЦВ6-7,2X120 4,5
ВУ-10-75 10 75 1250 ЭЦВ6-10X85 4,5 »
ВУ-10-180 10 180 1250 ЭЦВ6-10X185 8
С водоструйными насосами
ВУ-3-35 2—5 45—30 320 ВН-2-Ш
ВУ-6-50 1 2,5—8,5 35—75 500 ВН-2-Ш
ВУ-8-90 1 7—10 85—105 800 ВН-2Ц-6
1,7 Шахтные колодцы
2,8 I То же
10 1 Скважины диамет-
I ром 6"
С горизонтальными лопастными насосами
ВУ-2-25 ВУ-5-30 ВУ-10-30 ВУ-16-30 АНУ-20Х30 АНУ-35Х40 АНУ-35X60 АНУ-50X40 АНУ-90Х35 АНУ-110X45 АНУ-150 Х45 2 5 10 16 20 35 35 50 70—100 100—120 150—180 25 30 30 30 30 40 60 40 "35 45 45 100 500 500 800 2000* 3200* 3200* 5000* 5000 5000 2 X 5000 1 В-0,9м 1,5В-1,Зм 1,5В-1,Зм 1,5В-1,Зм 2В-1,6м 2В-1,6м 2В-1,8м ЗМС-10/ЗКМ-6а ЗМС-10 ЗМК-6 ЗМС-10 ЗМК-6а ЗМС-10 ЗМК-6 4МС-Ю 4КМ-8 1—1,7 2,8 2,8 2,8 4,5 4,5 10 10 14 14 14 10 14 14 28 28 Шахтные колод- цы, открытые во- доемы или резер- вуары, а также наружная водо- проводная сеть при постоянном недостатке напора у потребителя
АНУ-70 X18 АНУ-150Х20 50—90 110—180 15—20 18—25 Без регули- рующей вместимости То же 1КМ-18а 6К-86 7 20 Наружная водо- проводная сеть при периодическом недостатке напора у потребителя
♦ Двухкамерный гидропневматический баю
1 — погружной насос; 2 — муфта с калиброван-
ным отверстием; 3 — напорный трубопровод:
4 — обратный и воздушный клапаны; 5 — шкаф
управления; 6 — реле давления; 7—гидропнев-
матический бак; 5 — регулятор запаса воздуха;
9 — задвижка; /0 — предохранительный кла-
пан; // — водоразборный трубопровод; 12 —
трехходовой кран с манометром
Установка с погружным (рис. 57) и водоструйными
(рис. 58) насосами предназначена для подъема воды из
глубоких шахтных колодцев и скважин, а установка с
вихревыми насосами (рис. 59 и 60) — для подъема воды
из неглубоких шахтных колодцев и открытых водоемов.
Принципиальная схема автоматического управления во-
доподъемной установки типа ВУ приведена на рис. 61-
Нередки случаи, когда качество воды в водоисточни-
ках не удовлетворяет требованиям ГОСТа на питьевую
158
Рис. 58. Автоматическая водоподъемная установка
с водоструйным насосом
/ — водоструйный насос; 2 — водоподъемный тру-
бопровод; 3 — рабочий трубопровод; 4 — центро-
бежный насос; 5 — шкаф управления; 6 — реле
давления; 7 — гидропневм этический бак; 8 —
струйный регулятор запаса воздуха; 9 — задвиж-
ка; 10 — водоразборный трубопровод; // — предохранительный кла-
пан; 12 — трехходовой кран с манометрам
воду в части бактериального загрязнения, что ограничи-
вает возможность применения установок с гидропневма-
тическими баками. В связи с этим НИИ санитарной тех-
ники разработаны также автоматические водоподъемные
установки^ гидропневматическими баками, оборудован-
ные устройством для обеззараживания воды бактерицид-
ными лучами (бактерицидной лампой). Одна из таких
установок подачей до 2,5 м3/ч приведена на рис. 62,
принципиальная схема автоматического управления
Установкой - на рис. 63.
щем пНЦИП девствня установки заключается в следую-
(нас Расходе В°ДЬ1 из гидропневматического бака
Давл°С И бактерицидная лампа отключены) и снижении
ения в нем до некоторого установленного предела
159
Рис 59. Автоматическая водоподъ-
емкая \становка с вихревым насо-
сом
/ — приемный клапан с сеткой; 2 —
насос с электродвигателем; 3 —вса-
сывающий трубопровод; 4 — шкаф
управления; 5 — реле давления;
6 — гидропневматический бак; 7 —
мембранный ре'улятор запаса воз-
духа; 3 — задвижка; Р — водораз-
борный трубопровод; 10 — предо-
хранительный клапан; // — треххо-
довой кран с манометром
срабатывает реле давления бактерицидной лампы РДЛ
и с помощью пускового устройства включает ее. Через
1 —1,5 мин, когда лампа обеспечит номинальный бакте-
рицидный поток, при дальнейшем снижении давления от
реле давления насоса РДН включится насос. Вода из
источника подается последним по напорному трубопро-
воду в обеззараживающее устройство, а затем через гид-
ропневматический бак поступает потребителю.
В тех случаях, когда расход воды меньше пропускной
способности насоса или во время прекращения волораз-
бора давление в гидропневматическом баке повышается.
При повышении давления до некоторого установленного
предела р'2 вторично срабатывает реле бактерицидной
лампы РДЛ и его контакты возвращаются в прежнее по-
ложение. Однако отключение лампы из работы не про-
исходит в связи с тем, что контакты РДЛ шунтируются
замкнутыми блок-контактами магнитного пускателя, ка-
тушка которого включена в цепь управления насосом. ПР11
160
5
Рис. 60. Автоматическая водоподъем-
ная установка с двумя вихревыми на-
сосами
1 — приемный клапан с сеткой; 2 —
всасывающий трубопровод; 3 — насосы
с электродвигателями; 4 — напорные
трубопроводы; 5 — шкаф управления; 6 — реле давления
пневматический бак; 8 — струйный регулятор запаса воздуха,
ка; 10 — водоразборный трубопровод;// —предохранительный
трехходовой кран с манометром
(2 шт.); 7 —гидро-
9 — задвиж-
клапан; 12 —
Рис. 61. Принципиальная схема авто-
матического управления водоподъемной
установки типа ВУ
электродвигатель; МП — магнит-
ный пускатель; АП — автоматический
выключатель с тепловой и максималь-
ной защитой; РД — реле давления;
ипг«Тумблер: ОШ — катушка магнит-
ол пУскателя; Л — фазы электросети
Дальнейшем повышении давления в баке и достижении
им верхнего предела р2 срабатывает реле давления на-
соса РДН и отключает насос и бактерицидную лампу.
Затем цикл повторяется.
Чтобы исключить поступление необработанной воды
потребителю при перегорании лампы или несработке ее
стартера^, предусматривается промежуточное реле бакте-
рицидной лампы РП, катушка которого включается в
Цепь управления лампы, а контакты — в цепь управле-
ия насоса. Установка этого реле делает невозможным
Рис. 62. Автоматическая установка с устройством для обеззараживания воды
а —общий вид; б — схема установки; / — приемный клапан с сеткой; 2 — на-
сос; 3— электродвигатель; 4—шкаф управления; 5 — устройство для обезза-
раживания воды бактерицидными лучами; 6 — гидропневматический бак; 7 —
реле давления; 8 — трехходовой кран с манометром; 9 — предохранительный
клапан; 10 — мембранный регулятор запаса воздуха; // — водоразборный
трубопровод
включение насоса при аварии в цепи бактерицидной
лампы.
Автоматические насосные установки типа АНУ пред-
назначены для повышения напора в водопроводах зда-
ний или микрорайонов с суточным водопотреблением до
2500 м3. Они могут быть также применены для водоснаб-
жения различных электрифицированных объектов из от-
крытых водоемов или в качестве насосных станций П
подъема. Установки АНУ состоят из группы поочередно
работающих насосов с электродвигателями и комплекта
автоматики с одним или двумя гидропневматическими
баками.
Пополнение и регулирование запаса воздуха в гид-
ропневматических баках установок АНУ-ЭОХ^о,
АНУ-110X45 и АНУ-150X45 осуществляется так же,
как и в установках типа ВУ, бескомпрессорными автома-
тическими действующими устройствами — регуляторами
163
360/2?О В
Рис. 63. Принципиальная схема автоматического управления водоподъемной
установкой с устройством для обеззараживания воды
С V
клт~~ стан1*ия Управления; ЭД — электродвигатель; АП — автоматический пере-
_а«ель с тепловой и максимальной защитой; МП — магнитный пускатель;
РПн __ЛОК Управления бактерицидной лампой; РП— промежуточное реле;
ная ля РеЛе лавления насоса; РДЛ— реле давления лампы; Л — бактерицид-
Л —гтпрПа’ и — дроссели; СТ — стартер зажигания; В/С—тумблер;
от радиоохранитель» ЯМ ~~ клеммный набор; С — конденсатор для защиты
запаса воздуха, упрощающими автоматизацию и экс-
луатацию установок и повышающими гигиеничность и
надежность их работы.
р ™ Установки оборудованы двумя рабочими и одним
насо ВНЫМ насосными агрегатами (рис. 64). Один из
п сов ПОМИМо подачи воды потребителю одновременно
лняет запас воздуха в баке с помощью струйного
П*
163
Рис. 64. Автоматическая насосная установка АНУ-90Х35 (АНУ-110Х45)
/ — рабочие насосные агрегаты; 2 — резервный насосный агрегат; 3 —задвиж*
ка; 4 —обратный клапан; 5 — шкаф управления; 6 — реле давления (3 шт.);
7 — трехходовой кран с манометром; 3 —струйный регулятор запаса воздуха;
9 — гидропневмэтический бак
устройства. Управление насосными агрегатами осуществ-
ляется раздельно с помощью трех реле давления, отрегу-
лированных так, чтобы включать и выключать насосы
поочередно в зависимости от изменения расхода воды
потребителем.
Работа установок типа АНУ заключается в следую-
щем. В подготовленной к работе установке все задвиж-
ки закрыты. При наличии водоразбора и постепенном
увеличении расхода уровень воды в гидропневматиче-
ском баке снижается, давление уменьшается до значений
рр р\ и р”, на которые отрегулированы соответствующие
реле давления, включающие поочередно насосы — пер-
вый, второй и третий. Отключение насосов происходит в
обратном порядке. При уменьшении расхода воды, а сле-
довательно, и повышении давления в баке до значений
р'^ pj и р*, на которые также отрегулированы реле дав-
ления, последние поочередно отключают насосы — тре-
тий, второй и первый — из работы. В зависимости от рас-
хода воды потребителем работать будут один, два или
три насоса. При этом в последних двух случаях один из
насосов будет работать в повторно-кратковременном, ос-
тальные насосы в равномерном режимах. Аналогично ра-
ботает также установка ВУ-10-30 (см. рис. 60).
Особенностью конструкции установок АНУ-20Х30,
АНУ-35Х40 (рис. 65), АНУ-35Х60, АНУ-50Х40 являет-
ся то, что они оборудованы двухкамерными мембранны-
ми гидропневматическими баками, в которых воздушная
подушка отделена от воды подвижной резиновой мем-
браной. В связи с этим гидропневматический бак, запол-
164
Р с 65. Автоматическая насосная установка АНУ-35Х40 с двухкамерным гид-
ропневматическим баком
1 агрегаты; 2 — задвижка; 3 — обратный клапан; 4 — трехходовой
кп7н с манометром; 5 -реле давления (2 шт.); 6 -шкаф управления; 7-
водоразборный трубопровод; 8 - двухкамерный гидропневматический бак; 9 —
угловой запорный вентиль
ненный перед пуском установки необходимым количест-
вом воздуха, длительное время сохраняет этот запас воз-
духа, обеспечивая расчетный режим работы установки
без помощи компрессорных устройств или регуляторов
запаса воздуха. Кроме того, объем двухкамерного гид-
ропневматического бака при тех же условиях меньше,
чем у однокамерного, на величину нерегулирующего
(«мертвого») объема, в котором при наличии мембраны
нет необходимости.
Принципиальная схема автоматического управления
насосными установками типа АНУ приведена на рис. 66.
Ниже приведено описание узлов типового комплекта
оборудования для автоматизации установок.
Однокамерный гидропневматический бак (рис. 67)
конструктивно оформлен в виде вертикального стального
цилиндра с эллиптическими днищами. Он устанавлива-
ется на стальных ножках, к которым приварены опорные
площадки для крепления к полу или специальному фун-
даменту. Бак имеет патрубки для присоединения реле
Давления, крана с манометром, предохранительного кла-
ана, подающей и водоразборной труб, а также люк для
смотра и очистки внутренней поверхности бака.
ба ТхкамеРНЬ1й (мембранный) гидропневматический
в к (РИС- 68) состоит из двух частей — верхней (для
ПриДУХа и нижне& (для воды). Внутри верхней части
Цент^и СТаЛЬН0Й глиптический экран с отверстиями в
ВВе Ре’ который служит для ограничения хода мембраны
Рх при наличии перепада давлений воды и воздуха.
165
Рис 66 Принципиальная схема автоматического управления насосными уста-
новками АНУ-90Х35, АНУ-П0Х45, АНУ-150Х45
Р — рубильник АП—автоматический переключатель с тепловой и максималь
ной защитой МП — магнитный пускатель, ЭД—электродвигатель, ПР — пре
дохранитель цепи управления КМП — катушка магнитного пускателя, ТП-~
тумблер переключатель, /СУ — кнопка управления, БК—блок контакт магнит-
ного пускателя ЛС — лампа сигнальная, ДС— добавочное сопротивление,
РД — реле давления
Резиновая подвижная мембрана закреплена в разъем-
ном фланцевом соединении бака, соединяющем верхнюю
и нижнюю его части Нижней частью бак присоединя-
ется к водопроводной сети на участке от насоса к точкам
водоразбора В верхней части имеется угловой вентиль
со штуцером для зарядки бака воздухом или выпуска
последнего и патрубок для присоединения манометра.
Вместимость мембранной камеры (часть вместимо-
сти бака, ограниченная нижним днищем и экраном) со-
ставляет 0,3—0,4 полной вместимости бака
При обеспечении достаточной герметичности всех со-
единений в верхней (воздушной) части двухкамерного
гидропневматического бака запас воздуха в нем длитель-
ное время практически остается неизменным, что исклю-
чает частое пополнение запаса воздуха В тех редких слу-
166
/один-два раза в год), когда требуется пополнить
ЧаЯХ воздуха, для этой цели можно использовать пере-
запаСной компрессор или баллон со сжатым воздухом
поэтом необходимость пополнения запаса воздуха в
*,1ри определяется по разности значений давления воды
воздуха в момент выключения установки
И Автоматическое включение и выключение насосов
установки в зависимости от давления в гидропневмати-
ческом баке осуществляются с помощью реле давления
вместе с пусковой электроаппаратурой шкафа управле-
ния, обеспечивающей одновременно защиту электродви-
гателя от технологических перегрузок, токов короткого
замыкания и токов, вызванных потерей напряжения на
фазе.
Реле давления (рис 69) состоит из металлической
сильфонной камеры, в которой закреплены сильфон и
цилиндрическая винтовая пружина, и металлического
корпуса с вмонтированными в нем системами рычагов,
регулировочных пружин и электрических контактов
В основании корпуса имеется клеммная колодка для при-
соединения кабеля от шкафа управления Сильфонная
камера крепится к основанию корпуса болтами и
имеет штуцер для присоединения реле к гидро-
пневматическому баку с помощью трубки с накид-
ными гайками.
Принцип действия реле давления основан на уравно-
вешивании давления, действующего на свободный конец
сильфона, силой уцругих деформаций цилиндрической
винтовой пружины и сильфона Перемещение свободного
конца сильфона вследствие изменения давления, дейст-
вующего на сильфон, вызывает переключение контактов
прибора^ На лицевой стороне прибора имеется шкала,
в правой части которой нанесены деления диапазона
(Давления включения или выключения), а в левой — де-
ление дифференциала (разность давлений выключения
включения) Необходимые значения диапазона и диф-
ференциала устанавливаются с помощью регулировоч-
х винтов, расположенных на панели корпуса прибора,
оответствующих указателей шкалы
и рдоСТановках применяются два реле давления РД-1м
BK7V?Реле Деления РД-1м имеет диапазон давлений
О25 мпИя 0Д5—0,4 МПа и дифференциал 0,04—
включения оТ1ТмпГ РД"2м - диапазон давлений
167
Рис. 67. Однокамерный гидропневма-
тический бак
/ — водоразборный патрубок; 2 — нож-
ка; 3 — фланец для присоединения ре-
гулятора запаса воздуха; 4 — патрубок
для манометра; 5 — люк; 6 — патру-
бок для реле давления; 7 — грузовой
винт; 8 — патрубок для соединительной
трубки
Рис. 68. Двухкамерный (мембранный)
гидропневматический бак
/ — водоразборный патрубок; 2 — нож-
ка; 3 — сетка; 4 — нижняя (водяная)
камера; 5 — фланцы; 6 — резиновая
мембрана; 7—эллиптический экран;
8 — верхняя (воздушная) камера; 9 —
грузовой винт; 10 — люк; // — патру-
бок для манометра; 12 — патрубок для
углового вентиля
Рис. 69. Реле давления РД-1м
/ — штуцер; 2 — сильфонная камера;
3 — корпус; 4 — шкала; 5 — регулиро-
вочные винты с рукояткой; 6 — клемм-
ная колодка контактов
Пусковая электроаппаратура (автоматические вы-
чатели, магнитные пускатели, тумблеры, сигнальные
кЛ1° и др.) размещаются в шкафу управления из лис-
ЛаМ й стали, укрепленном вертикально на стене. В дне
T°Ba°(ba и ' ются отверстия для подвода кабеля к зажи-
Шдм ^ектропитания и управления. Конструкция шкафа
Моедусматривает удобное и безопасное обслуживание
пусковой электроаппаратуры и обеспечивает защиту ее
от повреждений, а также от попадания пыли и влаги.
Пополнение и регулирование запаса воздуха в гидро-
пневматических баках установок осуществляется с по-
мощью автоматически действующих регуляторов различ-
ных типов: комбинированного, струйного и мембранного,
разработанных НИИ санитарной техники по предложе-
ниям автора.
Комбинированный регулятор запаса воздуха приме-
няется в установках с погружными насосами. Регулятор
состоит из двух узлов: обратного клапана 1 (рис. 70) с
вмонтированным в его кор-
пус воздушным клапаном 2
и комбинированного клапа-
на (рис. 71), включающего
в себя поплавковый и пру-
жинный клапаны. Обратный
клапан устанавливается на
напорном трубопроводе по-
гружного насоса на высоте
не менее 3—5 м от статиче-
ского уровня воды в скважи-
не. Комбинированный кла-
пан регулятора присоединя-
ется к гидропневматическо-
му баку так, чтобы начало
₽И51.70’ Обратный клапан с вмонтиро-
u пм В ег0 корпУсе воздушным кла-
дюймы Размеры, мм
Л д
1 128 100
1 186 но
V, 208 140
2 248 140
169
открытия его поплавкового клапана соответствовало ми-
нимальному уровню воды в баке. Пружинный клапан
регулируется на давление включения Работа регуля-
тора запаса воздуха заключается в следующем. При
остановке электронасоса обратный клапан закрывается.
Вода из участка напорной тру-
бы, расположенного ниже обрат-
ного клапана, выливается через
насос в скважину (обратный кла-
пан в корпусе насоса в этом слу-
ча не устанавливается). Одновре-
менно с опорожнением от воды
участок напорной трубы заполня-
ется воздухом через открываю-
щийся воздушный клапан. При
пуске насоса воздушный клапан
закрывается, и воздух из участка
Рис. 72. Муфта 1 с калиброванной вставкой 2
Оу. дюймы Размеры, мм
А Б В
1 89 48,3 44 5
95 56 47 5
11/2 96 56 18
2 ПО 73 55
170
ой трубы через открывшийся обратный клапан
наП°Рнняется вместе с водой в бак, пополняется в нем
пеРег воздуха, регулируемый комбинированным клапа-
за?,аСПри переполнении бака воздухом уровень воды в
Н°М при давлении включения pi устанавливается ниже
^нимально допустимого, поплавковый и пружинный
Мдапаны регулятора открываются, а излишки воздуха
через выпускное отверстие удаляются из бака. Пружин-
ный клапан с помощью регулировочного винта может
быть отрегулирован на необходимое давление включения
в соответствии с местными условиями.
Для установок, которые оборудованы глубинными
погружными насосами, поднимающими воду из скважин
глубиной более 50 м, разработан вариант комбинирован-
ного регулятора, отличающегося тем, что обратный и
воздушный клапаны устанавливаются у поверхности
земли, а слив воды из участка водоподъемной трубы,
расположенной ниже обратного клапана, осуществляется
через калиброванное отверстие в муфте (рис. 72), уста-
навливаемой на 5—6 м ниже обратного клапана. При
этом применяется погружной насос с вмонтированным
в его корпусе обратным клапаном. Это облегчает ремонт
и замену обратного и воздушного клапанов и улучшает
условия их работы. В процессе работы установки имеет-
ся незначительная утечка воды в скважину через калиб-
рованное отверстие в муфте, которая практически не
влияет на подачу и КПД установки.
Струйный регулятор запаса воздуха (рис. 73) приме-
няется в установках, оборудованных насосами непогруж-
ного типа (горизонтальными центробежными или вихре-
выми) или водоструйными насосами. Регулятор включа-
ет струйный аппарат, состоящий из корпуса 5, сопла 1,
Диффузора 7 и устанавливаемый с помощью фланца на
гидропневматическом баке, а также воздушный кла-
пан 2, регулирующую трубку 4 с втулкой, имеющую ка-
либрованное отверстие 6 и фильтр 5.
Работа регулятора заключается в следующем. При
Уменьшении запаса воздуха в баке уровень воды в нем
топЗНаВЛИВается выше расчетного уровня, на отметке ко-
ВодГ° Установлена втулка с калиброванным отверстием.
Ст а пеРекРывает это отверстие и предотвращает по-
бакаЛеНИе сжатого П°Д большим давлением воздуха из
аппа в КаМерУ всасывания струйного аппарата. Струйный
Рат в процессе работы насоса подсасывает через
Ш
Рис. 73. Струйный регулятор запаса воздуха
Dy, дюймы
Размеры, мм
1
1
1
2
3
165
170
165
226
350
22
24
24
35
75
260
259
279
378
470
5,2; 6,5; 8 9
8,5 9
7; 8,5; 11 И
9 12
18 22
воздушный клапан атмосферный воздух и перегоняет его
вместе с водой в бак, пополняя запас воздуха в нем. При
этом поступающая через калиброванную трубку в не-
большом количестве вода из бака не препятствует по-
ступлению атмосферного воздуха. Когда запас воздуха
в баке будет больше расчетного, уровень воды устанав^-
ливается ниже калиброванного отверстия регулирующей
трубки и даст возможность воздуху из бака под боль-
шим давлением поступать в камеру всасывания струйно-
го аппарата, создав в ней давление больше атмосферного.
В связи с этим в процессе работы насоса поступление ат-
мосферного воздуха через воздушный клапан и попол-
нение запаса воздуха в баке прекратятся до того момен-
та, пока запас воздуха снова не уменьшится и уровень
воды не перекроет калиброванное отверстие трубки
172
РИС. 74. Мембранный регулятор запаса воздуха
Вместимость камеры см* Размеры, мм
А Б В
100 69 140 125
200 82 150 125
В автоматических водоподъемных установка % неболь-
шой подачи (1—3 м3/ч), оборудованных центробежными
или вихревыми насосами непогружного типа или водо-
струйными насосами, применяется мембранный регуля-
тор запаса воздуха (рис. 74). Регулятор состоит из ме-
таллического корпуса /, резиновой мембраны пружи-
ны 4, диска 5 и воздушного клапана 3. В корпусе
регулятора предусмотрены патрубки для присоединения
его к гидропневматическому баку и всасываюихему пат-
рубку насоса. Регулятор присоединяется к гидр опневма-
тическому баку на отметке минимального уровня воды в
нем при давлении включения. При пуске насос# в рабо-
ту в камере регулятора, соединенной металлической труб-
кой со всасывающим патрубком насоса, создается разре-
шение. Атмосферный воздух, поступая через воздушный
клапан, давит на мембрану, сжимает пружину и запол-
няет полезный объем камеры регулятора. При отключе-
нии насоса давление по обе стороны мембрань?! регуля-
тора выравнивается, пружина отжимает мембрану в
ротивоположную сторону, и воздух из камерь»! регуля-
°Ра перегоняется в гидропневматический бак.
173
В случае переполнения бака воздухом уровень вод
в нем при давлении включения устанавливается ни>ке
калиброванного отверстия, соединяющего камеру регудя.
тора с баком, поэтому в момент включения насоса ка-
мера регулятора заполнится воздухом из бака, имеющим
давление больше атмосферного, и пополнение бака ат-
мосферным воздухом не происходит. Пружинный предо-
хранительный клапан, устанавливаемый в нижней части
бака или на водоразборном трубопроводе, предохраняет
бак и водопроводную сеть от разрыва в случае чрезмер-
ного повышения давления. Клапан может быть отрегу-
лирован на необходимое давление с помощью регулиро-
вочного винта. Для контроля давления в баке и мини-
мального уровня воды в нем в период регулировки и
эксплуатации установки служит трехходовой кран с ма-
нометром, имеющий также штуцер для присоединения
контрольного манометра.
Решающее значение при выборе типовой автомати-
ческой установки имеют схема системы местного водо-
снабжения, характер водопотребления объекта, тип водо-
источника и глубина залегания в нем динамического го-
ризонта воды (или давление в питающей водопроводной
сети). Схема системы местного водоснабжения зависит
от характера и планировки объекта, высоты зданий, рас-
положения их относительно водоприемного устройства и
дебита (расхода) водоисточника. При наличии водоис-
точника с дебитом, достаточным для обеспечения водой
объекта, следует проектировать систему водоснабжения
с применением одной установки соответствующего типо-
размера. На объектах с водопотреблением, превышаю-
щим подачу одной установки, необходимо применять
группу установок, работающих на одну сеть. При этом
целесообразно поочередное включение в работу и отклю-
чение установок в зависимости от водопотребления, что
достигается соответствующей регулировкой реле давле-
ния установок.
В тех случаях, когда для водоснабжения объектов ис-
пользуются малодебитные водоисточники, систему водо-
снабжения также следует оборудовать группой устано-
вок с распределением воды через внутреннюю водопро-
водную сеть или с помощью водоразборных колонок. При
подаче воды из наружной водопроводной сети напор,
развиваемый установкой, должен быть определен с уче;
том наименьшего напора воды, имеющегося в наружной
174
I <h
Дин !/д
___________________।
Рис. 75. Схема автоматизированной системы
местного водоснабжения из скважин с при-
менением водоподъемной установки, оборудо-
ванной гидропневматическим баком и погруж-
ным насосом
1 — погружной насос; 2 — обратный и воздуш-
ный клапаны; 3 — опорная плита; 4 — гидро-
пневматический бак; 5 — водоразборная ко-
лонка; 6 — водопроводная сеть
сети. Если этот напор у места расположения установки
составляет 5 м и менее, необходимо предусматривать
приемный резервуар перед насосами.
Автоматические насосные установки с гидропневма-
тпческими баками следует размещать в подвалах или
технических этажах обслуживаемых зданий, в централь-
Ь1х тепловых пунктах (ЦТП), заглубленных вентили-
гУемых и отепленных камерах, которые устраивают в
рхней части колодцев или непосредственно в шахтах
3да°Ацев- Размеш.ении установок в обслуживаемых
^обходимо предусматривать звукоизоляцион-
СоппУСТР°ЙСТВа: Резиновые эластичные патрубки на тру-
Р°водах, соединяющих насосные агрегаты с гидро-
175
Рис. 76. Схема автоматизированной системы
местного водоснабжения из скважин с приме-
нением водоподъемной установки, оборудован-
ной гидропневматическим баком и водоструй-
ным насосом
1 — водоструйный насос; 2 — центробежный
насос; 3 — гидропневматический бак; 4 — во-
допроводная сеть; 5 — водоразборная колонка
пневматическими баками и водопроводной сетью, а так-
же виброизоляторы под насосными агрегатами.
На водопроводном трубопроводе за установкой сле-
дует располагать регулятор давления «после себя», ста-
билизирующий напор в обслуживаемой водопроводной
сети. В тех случаях, когда установка подает воду непо-
средственно из наружной водопроводной сети, необходи-
мо предусматривать обводную линию в обход насосов и
располагать на ней задвижку и обратный клапан.
Типовые схемы систем местного водоснабжения, обо-
рудованные автоматическими насосными установками с
гидропневматическими баками, приведены на рис. 75—
80. Выбор типоразмера установки в основном аналогичен
выбору насоса и производится в следующем порядке.
176
Лин.!/. 6.
Рис. 77. Cxeik
системы местнл1 автоматизированной
глубоких шахт^г0 водоснабжения из
нением водопо/рых колодцев с приме-*
рудованной ги\Ъемной установки, обо-
ком и лопастньрропневматическим ба-
. ж. м насосом
1 — приемный
всасывающий ткКлапан с сеткой; 2 —
ной насос; 4 ^Ьубопровод; 3 — лопаст-
5 — гидропневм Запорный трубопровод;
допроводная с^тический бак; 6 — во-
колонка Yb; 7 “ водоразборная
В соответствии с местными условиям^ определяют тип
установки (с горизонтальным иентроб^^ или ви
вым, погружным или водоструйным насосом) и схему
системы водоснабжения. В соответств^ с рекОмендация-
иИ,’т изложенными в п. III.2, по Фор £ам (Ш.98)_
(III. 100) вычисляют подачу и напор /стаУновки а за^м
по табл. 16 выбирают ее типоразмер.
По формулам (III.101) и (Ш.102) определяют необ.
ходимые давления включения и выкд^/ а ф
муле (Ш.60) - КПД установки. Это дает в’ЗМОЖН^СРЬ
предварительно оценить ее эффективно^
В установках, оборудованных струцными регулятора.
ми запаса воздуха, в последних отм^чаютсяи 'опол£и.
тельные потери напора до 6-7 м, что оовышает значение
12—101
177
Рис 78. Схема автоматизированной системы
местного водоснабжения из неглубоких шахт*
ных колодцев с применением водоподъемной
установки, оборудованной гидропневматичес-
ким баком и лопастным насосом
1 — приемный клапан с сеткой; 2 — всасываю-
щий трубопровод; 3 — насос; 4 — гидропневма-
тический бак; 5 — водопроводная сеть
<Р1 в формуле (Ш.60) и снижает КПД установки. Вместе
с тем струйный аппарат, уменьшая в 2 раза диапазон
колебаний напора, стабилизирует работу насоса, снижа-
ет значение <р2 и повышает КПД установки. В связи с
этим общий КПД установки снижается незначительно.
В этом случае КПД установки определяется по фор-
муле
г)у = ——т)н/[1 — а (2р. — 1) + + (Ш.Ю7)
Pl Р1
где hc. а — потери напора в струйном аппарате регулятора запаса
воздуха.
Совершенствование конструкций и освоение произ-
водства новых типов установок связано с большим объ-
емом работ по испытанию их в заводских лабораториях
и натурных условиях. Эти испытания проводятся заво-
178
4
2
кН
РИС. 79. Схема,
внутреннего хо-
зяйственно-пить-
евого водопрово-
да, оборудован-
ного автомати-
ческой насосной
установкой с гид-
ропневматичес-
ким баком
/ — водомер; 2 —
рабочие насосы;
3 — резервный на-
сос; 4—гидро-
пневматический
бак; б —водопро-
водная сеть; б —
регулятор давле-
ния
Ввод
Рис. 80. Схемы автоматизированных систем водоснабжения зданий
нон этажности с применением насосных установок с гидропневматическим
баком
1 Ш — зоны водоснабжения; 1 — водомер; 2 — насосный агрегат; 3 гидро-
пневматический бак; 4 — обратные клапаны; б — регуляторы давления
12*
m
Рис 81. Схема экспериментальной
установки с погружным насосом
/ — погружной насос; 2— муфтз^ с ка-
либрованным отверстием; 3 —обратный
и воздушный клапаны; 4 — шкаф уп-
равления; 5 — реле давления; 6 — гид-
ропневматический бак; 7 предохрани-
тельный клапан; 8 — манометр; 9 —
электроизмерительные приборы; 10 —
регулятор запаса воздуха; // — водо-
мерное устройство, 12 — колодец
учэству^
К0Нст.
мащн.
стан.
дами-изготовителями
ганизациями,
щими в разработке
рукций установок,
ноиспытательными
днями а также на опы?’
них объектах. При этой
необходимо, чтобы йены-
тания проводились по еди.
ной типовой методике, что
позволит сопоставить," об-
общить и проанализиро-
вать результаты испита
ний и сделать правильные
выводы и рекомендации
Установки испытыва-
ются для определения со-
ответствия ее конструкции
требованиям техническо-
го задания, установления
технической характери-
стики, качества изготов-
ления основных узлов,
удобства монтажа и экс-
плуатации, технико-эко-
номических показателей,
пригодности к серийному выпуску.
Программа испытаний установок включает следую-
щие этапы: техническую экспертизу; сборку, наладку и
обкатку; лабораторные испытания; натурные испытания;
заключительную техническую экспертизу; обработку и
анализ результатов испытаний, подготовку заключений
и оформление протокола.
Образец установки устанавливают при лабораторных
испытаниях на испытательном стенде, а при натурных
испытаниях — непосредственно на объекте. Устанавлива-
ют дополнительные приборы, необходимые для замера
технических показателей установки, и составляют ее
схему. Типовые схемы экспериментальных установок по-
казаны на рис. 81 и 82. Монтаж и наладку установки
производят в соответствии с инструкцией по эксплуата-
ции и с помощью прилагаемого к установке инструмента
В процессе наладки проверяют действие комплектующе-
го оборудования, узлов и аппаратуры установки (насо-
180
ьТродвигателя, реле давления, станции управле-
са, эЛ гуляторов запаса воздуха, предохранительного
Р а л т. д ) и производят их регулировку.
кдаД0Сде завершения наладки установке задается ре-
1 работы, соответствующий максимальной частоте
^люченйй (устанавливается расход, примерно равный
вКтювине номинальной подачи насоса), и при этом режи-
п ‘ ее обкатывают в течение 2—4 ч. В это время с помо-
щью автоматических регуляторов запаса воздуха одно-
временно заполняют гидропневматический бак воздухом
в количестве, необходимом для нормальной работы уста-
новки.
При лабораторных испытаниях определяют и сопо-
ставляют с расчетными следующие основные технические
показатели водоподъемной установки: подачу насоса и
установки; полный напор насоса и установки; допусти-
мую вакуумметрическую высоту всасывания (для уста-
новок с насосам непогружного типа); максимальную
глубину подъема воды (для установок с погружными
или водоструйными насосами); оптимальные давления
включения и отключения и их отношение (коэффици-
ент а); максимальные часовые частоты включений и су-
точные числа включений; регулирующую вместимость
4 — электи11"^ КЛапан с сеткой, 2— колодец (бак); 3 — м ановакуумМетры,
ния, 7-^Измерительные приборы, 5 — шкафы управления, 6 — реле давле-
клапан ^асх°Домер с самопишущим устройством, 8 — предохранительный
ЛЯтоп гидропневматический бак, 10 — манометры, // — струйный регу-
аса воздуха, /2—насосы; 13 — сливной (мерный) бак
181
гидропневматического бака; потребляемую мощНОс
КПД насосного агрегата и установки. Ть>
Эти технические показатели должны определяться и
всех возможных для данного типа установки режимах паа
боты, характеризуемых давлением включения р{ и От'
ключения р2.
Режимы работы установки задаются с помощью реле
давления путём последовательного изменения значений
давлений включения и отключения так, чтобы давление
включений pi двух последовательных режимов отлича-
лись на 0,03—0,04 МПа, а отношение давления включе-
ния к давлению отключения для каждого режима нахо-
дилось в пределах, указанных в паспортной технической
характеристике. При каждом режиме, перед тем как
приступить к замеру технических параметров установки,
необходимо с помощью регуляторов запаса воздуха обес-
печить нормальный для данного режима запас воздуха
в баке.
Технические показатели установки определяют для
каждого режима работы при нескольких характерных
значениях расхода воды, соответствующих давлению
включения pi, среднему давлению в баке (р1+рг)/2, дав-
лению отключения р2 и максимальному числу включе-
ний (половине производительности насоса). В установ-
ках с группой поочередно работающих насосов техниче-
ские показатели (при указанных характерных расходах)
определяют при одиночной работе каждого из насосов и
их совместной работе.
При этом непосредственному замеру подлежат сле-
дующие параметры:
рх— давление включения, МПа;
р2— давление отключения, МПа;
^ман — давление в гидропневматическом баке, МПа;
^ман — давление в напорном трубопроводе насоса у места при-
соединения его к гидропневматическому баку, МПа,
Я“ак “ давление во всасывающем патрубке насоса, МПа;
q — подача установки (насоса), л/с;
t — минимальная продолжительность цикла работы уста-
новки (от включения до выключения), с;
W—регулирующая вместимость гидропневматического ба
ка, л;
Уз — запас воды в гидропневматическом баке при давлении
включения pi, л;
N — потребляемая мощность, кВт;
182
у— напряжение питания, В;
j__сила тока, А.
Подача установки (насоса) q, а также регулирующая
1 иМ0Сть W и запас воды в гидропневматическом ба-
вмеСаМеряют скоростным водомером (счетчиком холод-
ке» в'одЫ) или объемным способом с помощью мерного
яоИ а и секундомера. Давления в гидропневматическом
6°ке и трубопроводах насоса замеряют образцовыми ма-
пметрами и мановакуумметрами с классом точности 1
и допустимой погрешностью 0,003—0,006 МПа.
Минимальная продолжительность цикла работы уста-
новки определяется с помощью секундомера, а макси-
мальные часовое Пмакс и суточное Аймаке. сут числа вклю-
чений соответственно по формулам:
имакс = 3600//; Ломакс, су т = 24ггмакс.
Полный напор насоса и установки, м, подсчитывают:
с погружными насосами:
Я= 100Я^ан + Л + 2Л •
Н МаН 1 ’ Ц’
ну = 1,15-ioopi + ft+Sftn;
с водоструйными агрегатами:
^н=100^ан + Л + 2Лц;
Яу= 1,15-100Л + /1 + 2/1п;
с горизонтальными лопастными (центробежными или
вихревыми) насосами:
^=100КНаК + ^ан) + Л' + 2Лп;
Яу = 100 (я«ак +1,15Р1) + h’ + 2ЛП.
— полный напор насоса, м; Н? — полный напор установки,
’ Расстояние по вертикали от динамического уровня воды в
бакуАЦе а/ места присоединения напорного трубопровода насоса к
со ели М’ h —Расстояние по вертикали от оси насоса до места при-
ппи™ Ния его напорного патрубка к баку, м; S/in — потери напора
РИ жжении воды от насоса до бака, м.
Рпт,^олезнУю мощность и КПД насоса и установки под-
считывают по формулам:
N* = qHal\W- N" = qH у/102;
^a = N"/N-, n= Ny/N,
гДс AZ* а/п
новки п у полезная мощность соответственно насоса и уста-
к т, А/ потребляемая мощность, кВт; q — номинальная по-
183
дача насоса (установки), л/с; НВ) //у —полный напор соотве
но насоса и установки, м; т)н, т)у — КПД соответственно насТСТВен'
агрегата и установки. СОсНого
Натурные испытания производятся на объекте, к
рый по своей характеристике (тип и характер водоист*0'
ника, условия и режим водопотребления) соответствуй
расчетным условиям для данного типа установки. Д^Т
тельность натурных испытаний принимается не мене
шести месяцев при условии непрерывной эксплуатаций
В процессе натурных испытаний с помощью комплектую’
щих и дополнительных измерительных приборов опреде-
ляют следующие технические показатели установки и
объекта:
суточный график водопотребления (график часовых
расходов воды);
максимальный суточный и среднесуточный расход
воды;
максимальный часовой расход воды;
расход воды за период испытаний;
режим изменения часового числа включений установ-
ки в течение суток;
максимальную часовую частоту включений установки,
максимальное суточное и среднесуточное число вклю-
чений установки;
число включений установки за период испытаний;
полный напор насоса и установки;
максимальный суточный и среднесуточный расход
электроэнергии;
расход электроэнергии за период испытаний.
Кроме того, во время испытаний определяют мон-
тажные и эксплуатационные характеристики, а также
надежность работы установки, ее узлов и аппаратуры-
На основании этих данных вычисляют следующие техни-
ко-экономические показатели установки: КПД насосного
агрегата и установки; эксплуатационные затраты за пе-
риод испытаний; себестоимость 1 м3 воды, поданной по-
требителю установкой.
Автоматические насосные установки с гидропневма-
тическими баками широко применяются для систем внут'
реннего и местного водоснабжения зданий в зарубежны,
странах. В связи с этим большинство ведущих зарубе#'
ных насосостроительных фирм выпускают эти типы Уста
новок.
184
VrraHOBKH, предназначен-
лля подъема воды из
Жоких скважин, оборуду-
г*1' вертикальными, мно-
Ступенчатыми погружны-
ми насосными агрегатами
„ли водоструйными насоса-
ми. Для подачи воды из не-
глубоких скважин или шахт-
ных колодцев в установках
применяются горизонталь-
ные поршневые, многосту-
пенчатые центробежные или
вихревые насосные агрегаты.
По конструкции и систе-
ме автоматики современные
зарубежные насосные уста-
новки с гидропневматически-
ми баками аналогичны оте-
чественным установкам ти-
па ВУ и АНУ. Более того
Рис. 83. Установка фирмы «Sigma»
с однокамерным баком и погруж-
ным насосом для подъема воды из
глубоких скважин или колодцев
зарубежный опыт подтверждает правильность отечест-
венной тенденции совершенствования конструкций этих
установок, в частности, целесообразность и эффектив-
ность применения мембранных гидропневматических ба-
ков струйных и комбинированных регуляторов запаса
воздуха для погружных насосов (отечественные изо-
бретения), которые широко используются в зарубежных
установках.
Общие виды зарубежных установок для подъема во-
ды из глубоких скважин или колодцев приведены на
рис. 83, 84, а из неглубоких колодцев — на рис. 85, 86.
Для установок с погружными насосами подача
Уу = 0,64-15 м3/ч; полный напор Ну = 2'04-200 м; мощ-
ность электродвигателя N = 0,374-4 кВт; для установок
80ВОДостРУйными насосами Qy = 0,34-8 м3/ч; Ну = 204-
ТИпМ’ ^=0,374-4 кВт; для установок непогружного
— Л хдля мелких колодцев) Qy = 0,64-20 м3/ч; Ну =
~ '64-60 м; N = 0,374-6 кВт.
Ропн К0Мплект установок входят насосные агрегаты, гид-
лят0:ВМаТИЧеский бак, Реле давления, манометр, регу-
^идпопЗапаса В03Духа и шкаф с электроаппаратурой.
нокамрНеВМатические баки применяются двух типов: од-
Рные и двухкамерные (мембранные).
185
и водоструйным
Рис 84 Установка фирмы «Crundfos» с однокамерным баком
насосом для подъема воды из глубоких скважин или колодцев
Рис 85 Варианты установок фирмы «Juli-
en et m£ge> с вихревым насосом для подъ-
ема воды из неглубоких колодцев
Гидропневматические баки относительно большой
вместимости (от 100 до 1000 л) выполняются, как прави-
ло, однокамерными, в которых вода непосредственно со-
прикасается с воздухом и оборудуются автоматическими
бескомпрессорными устройствами различных типов ДЛЯ
186
ЧЪ6
86 Установка фирмы «Essa пнсо» с вихревым многоступенчатым насосом
для подъема воды из неглубоких колодцев
пополнения запаса воздуха в баке Для этих целей чаще
используют мембранные и комбинированные регуляторы
запаса воздуха Однокамерные баки внутри подвержены
усиленной коррозии, поэтому они имеют достаточно на-
дежное цинковое или полимерное защитное покрытие
Двухкамерные (мембранные) гидропневматические ба-
ки, в которых вода и воздух разделены подвижной эла-
стичной резиновой или пластмассовой мембраной, выпол-
няются относительно небольшой вместимости (12—300 л).
В установках большой подачи устанавливают не-
сколько мембранных гидропневматических баков Сле-
дует отметить, что установки с мембранными гидропнев-
матическими баками находят все большее применение за
Рубежом Эти установки при прочих равных условиях не
требуют регуляторов запаса воздуха (или компрессоров),
меют на 25 % меньшую вместимость бака, при этом
коло 70 % внутренней поверхности бака не требует за-
щитного антикоррозийного покрытия Мембранные баки
т Ут Устанавл11ваться в любой точке водопровода, что
НоВо^ ЯВляется существенным преимуществом этих уста-
тег)'^'Ля совРеменных конструкций этих установок, харак-
чаю ° пРИМенение группы из двух-трех поочередно вклю-
что ^Ихся параллельно работающих насосных агрегатов,
читеПРИ ПР°ЧИХ равных условиях дает возможность зна-
тичесЬН° снизить требуемую вместимость гидропневма-
Ких баков Часто также вместо одного бака боль-
187
Рис. 87. Установка фирмы «Salmson» для повышения напора в водопроводах
зданий с однокамерными баками
шой вместимости применяют группу параллельно вклю-
ченных в сеть гидропневматических баков. Указанные
особенности в конструкции установок позволяют значи-
тельно расширить область их применения в сторону
больших расходов воды, а также повысить надежность
их работы.
Следует отметить, что аналогичные конструктивные
схемы применены также в отечественных установках ти-
па АНУ, разработанных НИИсантехники. Существенным
преимуществом отечественных установок является то,
что вместо компрессора в них используются бескомпрес-
сорные устройства для пополнения и регулирования за-
паса воздуха в баках. В зарубежных установках в ос-
новном применяют многоступенчатые центробежные на-
сосные агрегаты. При малых расходах воды (в ночное
время) работает один насос. В дневное время, когда рас-
ход воды возрастает, включаются в работу второй и тре-
тий насосы. Автоматическое включение насосных агре-
гатов осуществляется с помощью шкафа управления и
реле давления или электроконтактных манометров, уста-
навливаемых на напорной линии насосов или на гидро-
188
пневматических баках. На
всасывающей линии насо-
сов находится предохра-
нительное реле давления,
отключающее насосную
установку при резком па-
дении давления или недо-
статке воды в наружной
питающей водопроводной
сети. В шкафу управления
установлена электроаппа-
ратура, обеспечивающая
автоматическое включе-
ние и отключение насос-
ных агрегатов, компрессо-
ра для пополнения, а так-
же предохранения элект-
родвигателей от техноло-
гических перегрузок и при
авариях в электросети.
Рис. 88. Установка фирмы «Essa-mico»
с однокамерным баком и двумя гори-
зонтальными многоступенчатыми на-
сосными агрегатами
Общий вид установки фирмы «Salmson» с однокамер-
ным баком представлен на рис. 87. Установка обеспечи-
вает повышение напора в водопроводе многоэтажного
230-квартирного здания и включает два моноблочных
многоступенчатых центробежных насосных агрегата и
два однокамерных гидропневматических бака вмести-
мостью 1500 л и максимальным давлением в них 0,8 МПа.
Подача установки 18 м3/ч, полный напор 36 м.
Интересно конструктивно решена установка японской
фирмы «Essa-mico» (рис. 88). Два горизонтальных мно-
гоступенчатых центробежных насосных агрегата, ком-
прессор, реле давления, шкаф управления и другое обо-
рудование смонтированы на горизонтально расположен-
ном однокамерном гидропневматическом баке вмести-
мостью 750 л и рабочим давлением до 1,2 МПа. Подача
установки 4-14 м3/ч, полный напор 20-70 м. Подача ком-
прессора 3,5 м3/ч.
На рис. 89 представлена схема установки с двухка-
мерным (мембранным) гидропневматическим баком.
Двухкамерный бак представляет собой стальной напор-
ный сосуд, внутри которого закреплен резиновый баллон,
соединенный с напорным трубопроводом насоса и водо-
проводной сетью здания. Пространство между стенками
189
Рис 89 Схема установки фирмы «Salmson» для повышения напора
проводах зданий с двухкамерным баком
в водо*
/ — задвижки, 2 — насосные агрегаты, 3 — реле давления, 4 —обратный кла
пан, 5 — шкаф управления, 6 — реле давления, 7 — манометр, 8 — шаровой
обратный клапан с запорным вентилем, 9 — водоуказательное стекло 10 —
предохранительная диафрагма, //—спускной кран, /2 — отводная трубка с
вентилем /Я — nnvvvo»/anuLi>l Аотл
вентилем, 13 — двухкамерный бак
Рис. 90. Установка фирмы «Essa-
mico» с двухкамерными унифици-
рованными баками. Пропускная
способность установки 5-15 м3/ч,
полный напор 20—40 м
бака и резиновым баллоном
перед пуском установки в
эксплуатацию заполняется
сжатым воздухом или азо-
том через специальный кла-
пан в стенке бака. Бак обо-
рудован оригинальным водо-
указательным устройством,
включающим водоуказа-
тельное стекло, два шаровых
предохранительных клапа-
на и один предохранитель-
ный мембранный клапан.
При случайном разрУ;
шении водоуказательнои
„„„„ стеклянной трубки шаровые
предохранительные клапаны препятствуют выходу воз;
Духа и воды из бака. Предохранительный мембранный
™а,Н обеспечивает работу водоуказательного устроИ'
ез непосредственного контакта воды в стеклянно
190
воды в баке, а также исключает контакт воз-
гР«Л водяной камеры бака.
4- личие от предыдущей, в этой установке отсутству-
8 °Jnpeccop и аппаратура управления его работой,
ют к° пОщает и удешевляет систему автоматизации уста-
что УПР крОме того, применение двухкамерного гидро-
статического бака дает еще ряд преимуществ, ука-
пнеВ [X выше На рис. 90 представлена установка фирмы
3pHsa-niico» с двухкамерными (мембранными) унифи-
цированными баками. В зависимости от подачи уста-
вки оборудуются соответствующим числом баков, об-
щая вместимость которых равна расчетной для данной
установки.
Эти установки отличаются компактностью и постав-
ляются фирмами комплектно в собранном виде, что зна-
чительно сокращает сроки их монтажа на объекте.
III. 4 АВТОМАТИЧЕСКИЕ НАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ
БЕЗ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ ЕМКОСТИ
Как уже указывалось ранее, при проектировании на-
сосных установок без регулирующей емкости, которые
по эффективности могли бы конкурировать с другими
типами установок, необходимо решить следующие за-
дачи, обеспечивающие работу насосов в оптимальной
области характеристики с относительно высоким КПД:
установить оптимальное число и параметры (подачу и
напор) насосов установки в зависимости от заданных
параметров режима водопотребления; подобрать наибо-
лее близкие по параметрам насосные агрегаты; устано-
вить в соответствии с их характеристиками оптимальные
Рабочие области и режимы работы; запроектировать
бтемУ автоматики, обеспечивающую работу насосных
Регатов в заданных режимах.
проектировании насосных установок без регули-
емкос™ обычно являются известными следую-
•Юви“ПаРаМетРЬ1’ зависящие от характера объекта и ус-
q и водопотребления: максимальные секундной
1'РУппС И Час?В0Й ^макс 4 Расх°Ды воды в здании или
эфф е ЗДаний в час наибольшего водопотребления, ко-
К, ^иент „часов°й неравномерности водопотребления
располЧеТНЫЙ напоР в водопроводе объекта у места
ожения установки Ярасч> а также максимальный
19|
Нмамс и минимальный Ямин напор в питающей насосную
установку сети.
Максимальную подачу установки Qy следует выби-
рать равной максимальному секундному расходу воды
Смаке, с, а минимальный напор установки, равным
Ну — Н расч — Н мин.
При разрежении Нвак в питающей установку сети,
например при заборе воды из резервуара, следует при-
нимать
Ну — Н расч + ^вак*
Очевидно, что при относительно неизменном напоре
установки Ну и изменяющейся в широких пределах, в
соответствии с режимом водопотребления, ее пода-
чи Qy в общем случае, наиболее целесообразно и
экономично оборудовать установку группой парал-
лельно работающих и поочередно включающихся насо-
сов. При этом средняя подача установки Qy.cp в час наи-
большего водопотребления следует принимать равной
максимальному часовому расходу (?макс. ч. Оптимальное
число и подачу насосов определим на основании услов-
ного графика водопотребления (см. рис. 40), из которо-
го видно, что экономичная работа установки может
быть обеспечена не более, чем тремя насосами. При
этом средняя подача установки будет:
с одним работающим насосом
= (III. 108)
с двумя насосами
Q’ycp = 24“1 + a; (III. 109)
с тремя насосами
Qy\p = /</24. : (III.110)
Соответственно средняя подача каждого насоса, обес-
печивающего при поочередном их включении заданный
режим работы установки, составят в относительных
единицах соответственно:
qn = 2^-a-t qa = 2a; q^-^^—a (III.Ill)
192
или в процентах от средней подачи установки:
?' = (!— 24а) 100/К; д’ = 48а- 100/К;
9н” = (К _ 1 — 24а) 100/К. (III. 112)
В табл. 18 приведены в относительных единицах
средние подачи установки Q'ср, Q" ср, Q" ср , вычислен-
ные по формулам (III.108) — (III.ПО) в зависимости от
коэффициента часовой неравномерности К в сутки наи-
большего водопотребления, а в табл. 19 — средние по-
дачи насосов 9^ср, g’cp, д"'ср; в процентах от средней
подачи установки Qy. сР=?нхр+?нхР+<7н.сР, вычислен-
ные на основании данных табл. 18.
Выбор насосов установки при известных значениях
Смаке, с, Смаке. ч’> Ну следует выполнять в следующем
порядке:
1. Вычислить максимальную и среднюю подачу уста-
новки Су. макс=== Смаке, с j Су. ср === Смаке, ч*
2. По табл. 19 установить число и средние подачи
насосов ?нхР, ?нхр> ?нхр в процентах от Qy. ср.
3. Определить значения подачи насосов в трех сле-
дующих точках их характеристик:
?н(1) = ^макс.с Зн(2) “ ^макс.4 ср^00;
*н(3) =(2Смакс.ч-^макс.е) W100’ <ШЛ13)
4. Выбрать насосы таким образом, чтобы подача в
рабочей области их характеристик (область наиболь-
ших КПД) была близка соответственно к вычисленным
значениям ?н(2), ?н<з). При этом напоры насосов при
максимальных значениях подачи ^H(i) должны быть не
менее Ну.
Пример 2. Выбрать оптимальное число и типоразмеры насосов
установки без регулирующей емкости, предназначенной для по-
вышения напора в водопроводе здания, водоупотребление в кото-
ром характеризуется следующими данными: фмакс с = 20 л/с;
Фмакс ч = 12 л/с; /С = 2,4; /Сс = 1,7; 7/расч = 50 м; Ямин = 33 м.
Решение. 1. Определяем параметры установки Q? = 20 л/с;
Qy. ср = 12 л/с; Яу = 50—33 = 17 м.
2. По табл. 19 при Л — 2,4 определяем ?нср= 16 %; qn ср =
= 52%; дн\р=32%.
3. Устанавливаем оптимальные области рабочих характеристик
насосов по формулам (III.111):
^н(1) = 20-0,16 = 3,2 л/с; = 20-0,52 = 10,4 л/с;
13—101
193
расходомеры, струйные реле) или давления в водопро-
воде (реле давления, контактные манометры). Однако
при выборе датчиков следует учитывать, что вследствие
определенной инерционности насосных установок, рабо-
тающих в системе водоснабжения без регулирующей
емкости и влияния вместимости самой системы циклы
колебаний давления в водопроводе относительно более
продолжительные, чем циклы колебаний расхода воды
при прочих равных условиях. Кроме того датчики дав-
ления по сравнению с датчиками расхода более просты
и надежны по конструкции.
В связи с этим наиболее целесообразно применять в
качестве датчиков для автоматического управления
данного типа насосных установок реле давления или
контактные манометры. При этом, чтобы исключить
влияние колебаний давления в водопроводе перед насо-
сами, датчики давления должны быть дифференциаль-
ного типа, т. е. управлять работой насосов в зависимо-
сти от перепада давления на выходе и входе насосной
установки, который определяет изменение полного на-
пора насосов установки. В этом случае одна из камер
чувствительного элемента (сильфона, мембраны и т. п.)
датчика давления подключается к водопроводу перед
насосами, а другая — после насосов установки.
Можно применять и датчики давления не дифферен-
циального типа. В этом случае на водопроводе перед
насосами необходимо обязательно устанавливать регу-
лятор давления, а датчик давления подсоединять к во-
допроводу после насосов. Возможен также и такой
вариант, когда датчик давления подсоединяется к на-
порному гидропневматическому баку небольшой вмести-
мости, соединенному циркуляционным трубопроводом с
водопроводом до и после насосов. Бак в этом случае вы-
полняет также положительную роль элемента, повышаю-
щего инерционность системы водоснабжения в отноше-
нии колебаний давления в ней и снижающего частоту
включений насосов установки.
При проектировании установок, предназначенных для
повышения напора в водопроводах зданий, расположен-
ных в районах, где напор в наружной водопроводной
сети периодически недостаточен (например, в часы мак-
симального водопотребления) и изменяется в широких
и стабильных пределах, целесообразно также, в частно-
сти, применять автоматические насосные установки без
196
Рис. 91. Схемы автоматических насосных установок без регулирующей ем-
кости
а—с дифференциальными реле давления; б —с реле давления недифферен-
циального типа; в — с уравнительным резервуаром и циркуляционной трубкой;
а — с реле давления, устанавливаемым на вводе перед насосами; 1 —насосные
агрегаты; 2 — реле давления; 3 — шкаф управления; 4 — манометр; 5 — обрат-
ный клапан; 6 — задвижка; 7 — регулятор давления; 8 — резервуар; Р—-цир-
куляционный трубопровод
регулирующей емкости, используя для управления
работой насосов датчики давления недифференциаль-
ного типа, устанавливаемые на вводе перед насосами.
Рекомендуемые принципиальные схемы насосных ус-
тановок без регулирующей емкости приведены на рис. 91.
В системах автоматики насосных установок, выпол-
ненных по схемам, представленным на рис. 91, а, б,
следует предусматривать установку реле времени, обес-
печивающего кратковременную (1—2 мин) задержку
отключения насосов после поступления сигнала на от-
ключение от датчика давления. Это необходимо для
того, чтобы исключить отключение насосов от кратко-
временных случайных неустойчивых колебаний давления
197
Таблица 20. напоры включения и выключения насосов
установки
Схема уста- новки (рис 91) 1-й насос 2-й насос 3-й насос
при вклю- чении, м при выклю- чении, м при вклю- чении, м при выклю- чении, м при вклю- чении, м при выключе- нии, м
а ЯН(1) Ян (3) (1)-2 *н (3)“2^|
б в Работает беспрерывно М (1) 7^мин“Ь (1) 2 ^мин4“Нн(3) Н 4-Ни (2) Пминп 2 #мин~Ь М(1Г2 ^минН" +^>-2 2 #мин+ +Ян (2) #мин+ V +Яи (3)_ Л 2 Я
г Т^МИН ^расч — — — —
в водопроводе и тем самым снизить частоту включения
и отключения насосов. Регуляторы давления «после се-
бя», установленные перед насосами, регулируют на
давление Ямин, а установленные после насосов — на дав-
ление //расч.
Значение напоров включения и выключения насосов
установки, на которые следует регулировать соответст- .
вующие датчики давления в зависимости от эксплуата-
ционных параметров системы водоснабжения, приведены^
в табл. 20, где Я'(1) и /7'(3)— напоры 1-го насоса соот-'
ветственно при
В табл. 21 приведены напоры включения и выклю-
чения насосов установки, рассчитанной для условий, из- ;
ложенных в примере 2. 1
Средний расход воды в циркуляционном трубопрово- ’
де и баке установки, выполненной по схеме рис. 91, в, i
следует принимать не более 0,07 л/с. При этом вмести-
мость гидропневматического бака, в соответствии с фор-
мулой (III.94), не превысит 100 л. Поскольку давление
циркуляционной воды, поступающей в бак, превышает
давление в баке, то растворенный в воде воздух частич-
но выделяется в воздушное пространство бака. В связи
с этим специальных устройств для пополнения запаса
198
-ЛИЦА 21. НАПОРЫ ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮцЕния НАСОСА Ltahobkh для условии примера 2
" Схем* Ус- тановки (рис. 91) 1-й насос (1.5К-6) 2-й насос (2К-9) 3-й насос (2К-66)
при вклю- чении, м при вы- ключении, м при вклю- чении, м при вы- ключении, м при вклю- чении, м при вы- ключении, м '
а работает беспре- 17 21 15 19
б рывно 50 54 48 52
в 42 44 40 42
г 33 | 50 — —— — —
воздуха в баке в данном случае не требуется. Излишки
воздуха периодически отсасываются насосами установ-
ки, когда уровень воды в баке устанавливается на от-
метке присоединения циркуляционного трубопровода.
Принципиальная схема управления Насосной установки
(см. рис. 91, в) аналогична схеме (см. рис. 66) для ус-
тановок типа АНУ. В системе автоматики установок,
выполненных по схемам на рис. 91, а, б, в цепи управ-
ления магнитными пускателями дополнительно подклю-
чаются реле времени, обеспечиваюц|Ие задержку вы-
ключения насосных агрегатов при размыкании контак-
тов датчиков давления в результате повышения давле-
ния в системе водоснабжения.
Работа установки, выполненной по схеме на рис.
91, г, заключается в следующем. При понижении напора
в наружной водопроводной сети до минимального зна-
чения, меньшего расчетного напора здания, контакты
реле давления, установленного на вводе перед насосом,
замыкаются и включают насосный агрегат. Когда в свя-
зи с резким уменьшением водопотребления напор в
наружной водопроводной сети снова повысится до мак-
симального значения, контакты реле давления ра-
зомкнутся и отключат насосный агрегат. В качестве на-
сосного оборудования следует применять в этих установ-
ках одноступенчатые центробежные насосы, имеющие
пологие характеристики Q—Н и Q—г|, т. е. при больших
колебаниях расхода воды относительно незначительно
изменяющиеся напоры и КПД. Например, насосы типа
К и КМ.
Экономичный режим работы насосной установки в
этом случае обеспечивается тем, что насос работает
лишь в чисы максимального водопотребления (в днев-
199
ное время), когда неравномерность относительно не-
большая и при пологих характеристиках Q—H и Q—
не вызывает большого снижения КПД установки.
В НИИсантехники под руководством автора разработа-
Рис. 92. Автоматическая насосная установка без регулирующей емкости
а —схема установок АНУ-7; АНУ 8; АНУ-9: / — рабочий насосный агрегат;
2 —реле давления рабочего насоса; 3 — задвижка, 4 — обратный клапан; 5 —
реле давления резервного насоса; 6 — шкаф управления; 7— резервный на-
сосный агрегат;
б — принципиальная схема автоматического управления насосной установкой
АНУ-7; 1ЭД — электродвигатель рабочего насоса; 2ЭД — электродвигатель
резервного насоса; АП — автоматические переключатели; МП — магнитные
пускатели; КУ — кнопки управления; РД — реле давления; ЛС — сигнальные
лампы; ТП — тумблер переключатель
200
ны три типовых комплекта автоматики установок:
ДНУ-7, АНУ-8, АНУ-9.
Комплекты автоматики АНУ-7 (рис. 92) и АНУ-8
(рис. 93) предназначены для насосных установок с
электродвигателями мощностью до 28 кВт. Комплект
автоматики АН-7 состоит из одного реле давления, ус-
танавливаемого на вводе перед насосом, и шкафа с
электроаппаратурой для управления рабочим и резерв-
ным насосными агрегатами. Включение резервного на-
сосного агрегата производится вручную с помощью
тумблера, переключающего контакты реле давления в
цепь управления резервного насоса.
В установке АНУ-8, в отличие от установки АНУ-7,
предусмотрено автоматическое включение резервного
насосного агрегата с помощью второго реле давления,
устанавливаемого на напорной линии насосов (после
насосов). При замыкании контактов первого реле давле-
новко4,АНуИ8НЦИ11ИаЛЬИаЯ схема автоматического управления насосной уста-
чени»Ь1клю'1атель цепн управления; Пр — предохранитель (остальные обоэна-
СМ. рис. 92)
201
ления работой одного из насосов, переключающийся
вручную на рабочий или резервный насосный агрегат.
Об эффективности автоматических насосных устано-
вок без регулирующей емкости свидетельствует все
большее применение их за рубежом. В рекламных про-
спектах фирм указывается на существенные преимуще-
ства этих установок: небольшие габаритные размеры и
компактность, простоту конструкции и монтажа, мень-
шие капитальные затраты и стоимость обслуживания.
Установки без регулирующей вместимости поставля-
ются фирмами комплектно, часто в виде блоков, пред-
^2
*3
_/!о.
Рис. 94. Принципиальная схема автоматического управления установкой ЛНУ-9
13 Д — электродвигатель рабочего насоса; 23Д — электродвигатель резервного
насоса; ПП — переключатель; МП —* магнитный пускатель; КУ — кнопки уп-
равления; Т — тумблер; РД — реле давления.
№
ния, устанавливаемого на всасывающей линии, включа-
ется рабочий насос и подготавливается цепь для вклю-
чения резервного насоса. В тех случаях, когда рабочий
насосный агрегат не обеспечивает подачу требуемого
расхода воды или выйдет из строя, давление в напорной
магистрали снижается до определенного значения, за-
мыкаются контакты второго реле давления и включают
резервный насосный агрегат. Отключение рабочего
(или резервного) насосного агрегата происходит при по-
вышении давления на вводе до максимального значения,
на которое отрегулировано реле давления рабочего на-
соса.
Типовые комплекты автоматики АНУ-7, АНУ-8 и
АНУ-9 могут быть применены для насосных установок
различной подачи и напора, выбираемых в зависимости
от местных условий. При этом необходимо в соответст-
вии с мощностью электродвигателя насоса выбрать по
таблице, приведенной в технической документации, пус-
ковую электроаппаратуру шкафа управления и тип реле
давления (РД-1м или РД-2м).
На напорной линии насосов (за местом присоедине-
ния реле давления резервного насоса) следует устанав-
ливать регуляторы давления «после себя». Давление
включения установки pit на которое должно быть отре-
гулировано реле давления рабочего насоса, следует при-
нимать равным р1==ЯРасч/1,1> а давление выключения
Р2=/^макс- Напор включения резервного насосного агре-
гата (в установках АНУ-8) следует принимать на 2—3 м
меньшим, чем для рабочего насоса.
Комплект автоматики АНУ-8 может быть также при-
менен на объектах с постоянно недостаточным напором
в наружной водопроводной сети при относительно не-
большом недостатке напора (до 20 м). В этом случае
насосная установка должна включать три насосных аг-
регата. Один из них должен работать беспрерывно,
поддерживая необходимый напор в водопроводной сети
объекта. Два других насосных агрегата (рабочий и ре-
зервный) работают в автоматическом режиме с по-
мощью комплекта автоматики АНУ-8.
Комплект автоматики АНУ-9 (см. рис. 94) предназ-
начен для автоматических насосных установок с элект-
родвигателями мощностью до 7 кВт. В этот комплект
входят одно реле давления, устанавливаемое на вводе
перед насосом, и шкаф с электроаппаратурой для управ-
202
кото£омЩсмон^^ раму или каркас, на
установки, аппаратура уппавп₽2‘силовое оборудование
Упаковки на обРЪек?е св^сяТШь\ПР
к водопроводной И электппгип^ К исключению ее
наладке и пуску в работу,₽ Л В0И сети' РегУлировке,
204
Подключение установок к водопроводной сети осуще-
ствляется посредством вибро- и шумопоглощающих
вставок, обеспечивающих относительно бесшумную ра-
боту установок, поэтому их чаще всего монтируют не-
посредственно в обслуживаемых зданиях. При монтаже
на водопроводной сети устанавливают также регулято-
ры давления, обеспечивающие снижение колебаний на-
пора в водопроводе, вызванных неравномерным режи-
мом работы насосных агрегатов установки. На рис. 95
представлен блок насосной установки без регулирую-
щей емкости фирмы «Julien et mege», смонтированной в
одном из многоэтажных зданий г. Парижа.
III.5. АВТОМАТИЧЕСКИЕ НАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ
С ОТКРЫТЫМ НАПОРНО-ЗАПАСНЫМ БАКОМ
ИЛИ ВОДОНАПОРНОЙ БАШНЕЙ
Автоматические насосные установки с открытым на-
порно-запасным баком или водонапорной башней целе-
сообразно применять на объектах, не обеспеченных на-
дежным круглосуточным электроснабжением, а также в
других случаях, когда невозможно использовать уста-
новки без регулирующей емкости или с гидропневмати-
ческими баками. В отличие от последних, где гидро-
пневматический бак является элементом автоматики
установки, напорно-запасной бак в основном (на 95 %)
используется для хранения хозяйственного запаса воды,
необходимого для обеспечения объектов водой во время
перебоев в снабжении электроэнергией. На объектах,
требующих внутреннего пожаротушения, в баке хранит-
ся также пожарный запас воды.
Такие установки по сравнению с пневматическими
требуют значительно больших капитальных затрат и в
отдельных случаях они должны иметь водоподъемное
оборудование с большей подачей, способное в периоды
снабжения объекта электроэнергией обеспечить потре-
бители водой и одновременно пополнить хозяйственный
запас воды в баке.
Основными элементами установки являются насос,
водонапорная башня или открытый напорно-запасной
бак, располагаемый в верхних точках обслуживаемых
зданий, реле уровня и пусковая электроаппаратура. Эле-
менты установки выбираются самостоятельно в зависи-
мости от местных условий, что является существенным
препятствием для нормализации и выпуска водоподъем-
ного оборудования в комплекте с напорно-запасным
баком.
Насос в установке с открытым напорно-запасным ба-
ком, в отличие от пневматических установок, работает
практически с постоянным напором и может быть вы-
бран таким образом, чтобы для заданных условий его
работа проходила в рабочей точке характеристики.
В связи с этим в таких установках могут экономично
работать насосы различных типов независимо от формы
их характеристики (пологая, крутопадающая и т. д.).
Подача установки в данном случае зависит от про-
должительности перерывов в подаче электроэнергии L
в течение суток и должна приниматься по формуле
где Z— время, ч, в течение которого обеспечено надежное электро-
снабжение объекта, равное Z = 24—L.
Вместимость напорно-запасного бака установки в
связи с относительно небольшой величиной регулирую-
щей вместимости определяется в основном величиной
хозяйственного и пожарного запасов воды и, в соответст-
вии с формулой (1П.89), будет равна:
у P.lw I . v
" — ₽I * т 24 ' *“0,кI •
Относительно небольшая регулирующая вместимость,
составляющая 2—5 % полной вместимости бака, обус-
ловливает и небольшой перепад между верхним и ниж-
ним уровнями воды в баке, составляющий в зависимости
от полной вместимости бака от 50 до 500 мм.
Напорно-запасные баки относительно небольшой вме-
стимости целесообразно в целях сокращения капиталь-
ных затрат располагать в верхних точках обслуживае-
мых зданий и сооружений. На объектах с большим су-
точным расходом и продолжительными перерывами в
подаче электроэнергии, требующих установки баков
большой вместимости, необходимо устанавливать водо-
напорную башню (за исключением тех случаев, когда
есть возможность установить бак на естественном воз-
вышении) .
206
Типовые схемы систем местного водоснабжения с от-
крытым возвышенным напорно-запасным баком приве-
дены на рис. 96 и 97. Открытые напорно-запасные баки
устанавливают на специальном поддоне в вентилируе-
мом и освещаемом помещении с положительной темпе-
ратурой. У баков предусматривают крышки с вентиля-
ционными отверстиями и фильтрами в них. Напорно-
запасные баки оборудуются расходно-подающей
переливной и спускной трубами.
Автоматическое управление установкой, включение и
выключение насоса в зависимости от изменения уровня
воды в напорно-запасном баке осуществляется распола-
гаемым на нем датчиком уровня вместе с пусковой
электроаппаратурой, размещенной в шкафу управления.
Последняя защищает также электродвигатель насоса от
перегрузок и коротких замыканий.
В настоящее время в практике местного водоснабже-
ния применяют следующие датчики уровня: поплавковые
207
Рис. 97, Схема автоматизированной системы местного водоснаб-
жения с водонапорной башней и погружным насосом
/ — погружной насос; 2 —опорная плита; 3 —напорный трубо-
провод; 4 — водонапорная башня; 5 — водопроводная сеть
реле уровня, электроконтактные манометры и беспо-
плавковые контактные датчики уровня. При выборе типа
датчика уровня необходимо учитывать местные условия,
вместимость и конструкцию напорно-запасного бака и
водонапорной башни, а также величину регулирующего
слоя воды, т. е. перепад между верхним и нижним уров-
нями воды в баке. Поплавковые реле уровня рассчитаны
для работы при положительных температурах окружаю-
щего воздуха (не ниже 5°C). В связи с этим их целесо-
образно применять в напорно-запасных баках, установ-
ленных в отапливаемых помещениях, в шатровых, утеп-
ленных и отапливаемых водонапорных башнях, в южных
районах страны и др.
В бесшатровых водонапорных башнях, широко рас-
пространенных в местном водоснабжении, или в баках,
расположенных в неотапливаемых помещениях, приме-
няют электроконтактные манометры или беспоплавковые
контактные датчики уровня. Датчик уровня с примене-
208
нием электроконтактного манометра представляет собой
гидравлический затвор, который устанавливают внутри
бака на высоте 0,5 м от его дна. У основания башни по-
мещают электроконтактный манометр и соединяют его
трубопроводом с гидравлическим затвором. В корпус
затвора заливают трансформаторное масло.
Датчик действует следующим образом. Давление
столба воды в баке через открытый конец изогнутой
трубы затвора и через масло передается чувствительно-
му элементу манометра. Его контакты устанавливаются
на таких значениях давления, которые соответствуют
выбранным величинам верхнего и нижнего уровней. При
достижении водой заданного уровня под ее давлением
срабатывают соответствующие контакты манометра и
включается или выключается электронасос водоподъем-
ной установки.
Беспоплавковый контактный датчик уровня представ-
ляет собой устанавливаемую в баке подвесную конст-
рукцию, снабженную двумя парами параллельных токо-
проводящих пластин или концентрично расположенных
труб, которые образуют электрические контакты.
Верхняя пара пластин (труб) образует контакт
верхнего уровня (КВУ), определяющий предельный
верхний уровень воды в напорно-запасном баке, а ниж-
няя— контакт нижнего уровня (КНУ), определяющий
нижний уровень воды.
В целях предотвращения обледенения контактов в
зимнее время датчик снабжен специальным обогреваю-
щим устройством. Нагревательное устройство мощно-
стью 115—125 Вт, обеспечивает положительную темпе-
ратуру на поверхности контактов при температуре ок-
ружающего воздуха —50 °C. Регулируемый перепад
уровней в напорно-запасном баке, поддерживаемый кон-
тактным датчиком, равен 500 мм.
Беспоплавковый контактный датчик уровня выпуска-
ется отечественной промышленностью вместе с унифи-
цированной станцией управления, представляющей со-
бой специальный шкаф защищенного исполнения, в ко-
тором смонтированы пусковая и защитная аппаратура,
приборы и аппаратура управления.
Насос в системе водоснабжения с открытым баком
работает практически с постоянным напором (а=
==р1/р2—1)- В связи с этим и в соответствии с формулой
(Ш-60) т]у^Пн-
14—101
209
Ш. 6. КОМБИНИРОВАННЫЕ НАСОСНЫЕ
УСТАНОВКИ
Установки с гидропневматическими баками подают
воду с переменным напором, средние значения которого
превышают потребный свободный напор в водопроводе
потребителя. Это обстоятельство в отдельных случаях
затрудняет применение таких установок; например, при
водоснабжении животноводческих ферм, оборудованных
автопоилками, нормальная работа которых возможна
Рис. 98. Схема комбинированной автоматической
системы местного водоснабжения
/ — погружной электронасос; 2 — обратный я
воздушный клапаны; 3 — опорная плита; 4 — гид-
рооневматическнй бак; 5 — водопроводная сеть;
6 — поплавковый клапан; 7 — водонапорный бак;
8 — переливная труба
210
при постоянном напоре в пределах 3—4 м. В подобных
случаях целесообразно применять комбинированную на-
сосную установку соответствующей подачи и открытый
бак небольшой вместимости, расположенный в верхней
точке обслуживаемого здания. Подающая труба откры-
того бака оборудуется поплавковым клапаном. Бак мо-
жет быть использован также для хранения небольшого
запаса воды на случай аварии или непродолжительного
ремонта водоподъемного оборудования. Схема комби-
нированной насосной установки представлена на рис. 98.
111.7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
АВТОМАТИЧЕСКИХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК
Разработанные конструкции автоматических насос-
ных установок рекомендуется применять вместо широко
распространенных пока в отечественной практике мест-
ного водоснабжения насосных установок с водонапорной
башней (или открытым возвышенным водонапорным ба-
ком), работающих в равномерном режиме, и установок
без регулирующей емкости, работающих в неравномер-
ном режиме. Установки с водонапорной башней (или
открытым возвышенным водонапорным баком) в основ-
ном используют в системах местного водоснабжения
сельских населенных мест, а установки без регулирую-
щей емкости для повышения напора в водопроводах зда-
ний и микрорайонов. Применение в электрифицированных
сельских населенных пунктах и хозяйствах автома-
тических водоподъемных установок с гидропневматиче-
скими баками дает значительную экономию капиталь-
ных затрат, уменьшает амортизационные отчисления со
строительной стоимости и расходы, связанные с обслу-
живанием систем, но незначительно увеличивает расход
электроэнергии.
Экономия капитальных затрат на строительство сис-
тем местного водоснабжения с использованием таких
установок получается вследствие сокращения затратна
сооружение дорогостоящей и металлоемкой водонапор-
ной башни, уменьшения габаритов помещения для раз-
мещения водоподъемного оборудования, уменьшения
вместимости напорно-регулирующих баков и сокраще-
ния расходов труб. Уменьшение габаритов помещений
связано с отсутствием постоянного обслуживающего
персонала, что дает возможность более плотно и ком-
14*
211
пактно расположить водоподъемное оборудование уста-
новок на производственных площадях и сократить высо-
ту помещений.
Оборудование установок, включая и гидропневмати-
ческий бак, можно располагать в подвалах или техни-
ческих этажах обслуживаемых зданий, а также в за-
глубленных или подземных камерах, что снижает расхо-
ды на отопление и освещение помещений.
Полная вместимость гидропневматического бака при
прочих равных условиях в 15—20 раз меньше вместимо-
сти водонапорной башни. Это наряду с сокращением
капитальных затрат снижает также примерно в 10—
12 раз металлоемкость установки. Сокращение расхода
труб и строительной стоимости водопроводной сети в
системах водоснабжения связано с возможностью зони-
рования систем, с отсутствием водонапорных башен, а
также с уменьшением диаметров трубопроводов, так как
системы с гидропневматическим баком работают с
большим среднием напором, чем системы с водонапор-
ной башней. Амортизационные отчисления, стоимость
электроэнергии и затраты, связанные с обслуживанием
систем (заработная плата обслуживающего персонала
и др.), являются составными элементами эксплуатаци-
онных расходов. Амортизационные отчисления сокраща-
ются в связи с уменьшением строительной стоимости
систем водоснабжения с гидропневматическими баками.
Незначительное увеличение расхода электроэнергии выз-
вано понижением КПД автоматических водоподъемных
установок с гидропневматическими баками (см. рис.
III.2). Однако, несмотря на некоторое увеличение стои-
мости электроэнергии, в целом эксплуатационные расхо-
ды снижаются вследствие сокращения амортизационных
отчислений и затрат, связанных с обслуживанием сис-
тем.
Применение автоматических насосных установок с
гидропневматическими баками вместо установок без ре-
гулирующей емкости беспрерывно работающих в нерав-
номерном режиме, сокращает расход электроэнергии в
1,5—2 раза, снижает затраты на обслуживание и теку-
щий ремонт насосного оборудования, но незначительно
увеличивает капитальные затраты и амортизационные
отчисления.
Сокращение расхода электроэнергии связано с тем,
что КПД насосных установок, с гидропневматическим
212
баком в 1,5—2 раза выше, чем у беспрерывно работаю-
щих установок без регулирующей емкости (см. п. Ш.2).
Насосные агрегаты установок без регулирующей емко-
сти подвергаются значительно большему износу в связи
с беспрерывной их работой, а также при работе в неу-
стойчивой области характеристики (при малых расхо-
дах) и в кавитационном режиме (при больших расходах
и повышении напора на вводе). Это в 1,5—2 раза умень-
шает срок службы насосного оборудования и соответст-
венно повышает строительные затраты на установку, а
также увеличивает затраты на текущий ремонт и обслу-
живание.
Стоимость системы автоматики, гидропневматиче-
ского бака и дополнительной площади для его разме-
щения повышает строительные затраты на установку с
гидропневматическим баком. Однако в связи с тем, что
срок службы насосного оборудования этих установок в
1,5—2 раза выше, строительные затраты в итоге незна-
чительно превышают или равны затратам на установку
без регулирующей емкости.
Экономическая оценка автоматических насосных
установок в системах местного водоснабжения может
быть произведена путем сравнения приведенных вели-
чин ежегодных затрат, определяемых по формуле
Г = у- + Э = 1>С+Э,
где С — строительная стоимость установки; Т — срок окупаемости
капитальных вложений; для систем водоснабжения Т обычно при-
нимается 6—10 лет, а величина коэффициента окупаемости ф со-
ответственно 0,17—0,1; Э — ежегодные эксплуатационные затраты.
Ежегодные эксплуатационные затраты определятся
из выражения
Э — Сэл + А + Соб = Свл + рС + Соб,
где СВл — годовая стоимость электроэнергии; А — сумма амортиза-
ционных отчислений; р — норма амортизации в относительных еди-
ницах; Сов — годовая стоимость обслуживания установки (зара-
ботная плата обслуживающего персонала, расходы на текущий ре-
монт и т. д.).
213
^ТАБЛИЦА 22. ТЕХНИКО ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОДОПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ
~ ТИПОВЫХ СИСТЕМ МЕСТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКИХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ И ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ
С ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕМ 30-100 м’/сут ПРИ ПОДАЧЕ ВОДЫ ИЗ ШАХТНЫХ КОЛОДЦЕВ
Затраты Стоимость установки, руб.
ВУ-5-30 с водонапор- ной башней и насосом 1,5В-1.3м ВУ-3-35 с водонапор- ной башней и насосом ВН-2-Ш ВУ.6-50 с водонапор- ной башней и насосом ВНШ-2-Ш ВУ-10-30 с водонапор- ной башней и двумя насоса- ми 1,5В-1,Зм
Строительные:
помещение на- сосной установ- 205 130 205 130 205 130 205 205
КН
оборудование насосной уста- 420 420 380 380 480 480 680 680
новки
водонапорная башня ИЗО — ИЗО — ИЗО — ИЗО
Всего 625 1680 585 1640 685 1740 885 2015
Годовые эксплуа- тационные:
амортизацион- ные отчисления 50 134 47 131 55 140 71 162
годовая зарпла- та с накладны- 120 242 120 242 120 242 120 242
ми расходами электроэнергия 188 143 92 80 192 167 341 273
смазка 4 4 4 4 4 4 4 4
текущий ремонт 19 50 17 49 20 52 27 60
Итого за год 381 ' 573 280 506 391 605 563 741
Неучтенные расхо- ды 5 % 19 29 14 25 20 30 28 37
Всего 400 602 294 531 411 635 591 778
Ежегодные приве- денные затраты (я|)=0,17) 506 888 394 811 527 931 742 1121
Годовое кол ячест- во воды, подавае- мое потребителям, 18 200 18200 10950 10950 18 200 18200 36500 36 500
Себестоимость 1 м3 воды, руб. 0,022 0.033 0,0268 0,0484 0,0226 0,0349 0,0162 0,0214
Т А Б Л И Ц A 23. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИИ РАСЧЕТ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОДОПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ
ТИПОВЫХ СИСТЕМ МЕСТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКИХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ И ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ
С ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕМ 50—100 м’/сут ПРИ ПОДАЧЕ ВОДЫ ИЗ ТРУБЧАТЫХ КОЛОДЦЕВ (СКВАЖИН)
Стоимость установки, руб.
Затраты ВУ-7-65 с водонапор- ной башней и насосом ЭЦВ6-7-75 ВУ-7-115 с водонапор- ной башней и насосом ЭЦВ6-7-120 ВУ-4,5-170 с водонапор- ной башней и насосом ЭЦВ6-4,5-100 ВУ« 10-75 с водона- порной башней и насосом ЭЦВ6-10-80»
Строительные: помещение насосной 150 130 150 130 150 130 205 130
установки оборудование насосной установки 1030 990 1200 1150 1300 1250 1200 1150
to
Затраты
ВУ-7-65 с водонапор- ной башней и насосом ЭЦВ6-7-75
водонапорная башня — ИЗО
Всего Годовые эксплуатацион- ные: 1180 2250
амортизационные от- числения 118 225
годовая зарплата с на- кладными расходами 120 242
электроэнергия 218 204
смазка 4 4
текущий ремонт 35 67
Итого за год 495 742
Неучтенные расходы 5 % 25 37
Всего 520 779
Ежегодные приведенные затраты Сф=0,17) 721 1162
Годовое количество во- ды, подаваемое потреби- 25 500 25 500
телям, м* Себестоимость 1 м3 во-
0,0204 0,0306
ды, руб.
Продолжение табл. 23
Стоимость установки, руб.
ВУ-7-И5 с водонапор- ной башней и насосом ЭЦВ6-7-120 ВУ-4,5-170 с водонапор- ной башней и насосом ЭЦВ6-4,5-100 ВУ-10-75 с водона- порной башней н насосом ЭЦВ6-10-80
— ИЗО — изо — ИЗО
1350 2410 1450 2510 1405 2410
135 241 145 251 140 241
120 242 120 242 120 242
350 335 373 365 341 320
4 4 4 4 4 4
40 72 43 75 42 72
649 894 685 937 647 879
32 45 34 47 32 44
681 939 719 984 679 923
910 1349 965 1411 917 1333
25 500 25 500 18200 18 200 36 500 36 500
0,0267 0,0368 0,0395 0,0541 0,0186 0,0253
Годовая стоимость электроэнергии составит
- 365Qcyr На Qcjr На
,л ~ 3,6-1021], ** Пу
где Qcyr — среднесуточный расход воды потребителем за год, м3;
Н— полный напор насосной установки, м; — КПД насосной
установки; а — стоимость электроэнергии за 1 кВт-ч, руб.
Следовательно, приведенная величина ежегодных
затрат на насосную установку определится по формуле
= (Ф + р) С 4—— а + Сов •
Пу
Показателем экономичности автоматической насос-
ной установки является также себестоимость подачи
Гм3 воды, определяемая по формуле
в = Э/& = (Ую— а + f>C + Соб W.
\ Ив I
где Qr — годовое количество воды, подаваемое потребителям на-
сосной установкой, м3.
Технико-экономические расчеты автоматических во-
доподъемных установок для типовых систем местного
водоснабжения сельских населенных пунктов и живот-
новодческих ферм с водопотреблением от 30 до 100 м3/сут
при подаче воды из шахтных колодцев приведены в
табл. 22, а из скважин — в табл. 23.
При расчетах принято: шахтный колодец сооружает-
ся из сборных железобетонных элементов диаметром
1000 мм, глубиной 10—20 м; трубчатый колодец имеет
диаметр 200 мм и глубину 50—150 м; помещение насос-
ной установки заглубленного типа выполнено из сборных
железобетонных элементов, водонапорная башня соору-
жена из сборных железобетонных элементов с металли-
ческим баком объемом 15 м3.
Для одних и тех же условий рассмотрены варианты
водоподъемных установок с гидропневматическим ба-
ком и с водонапорной башней. Стоимость элементов
установок и эксплуатационные затраты приняты по дан-
ным типовых проектов, разработанных институтом Гип-
роводхоз Госстроя СССР. Расчеты показывают, что при-
менение автоматических водоподъемных установок типа
ВУ вместо установок с водонапорной башней в системах
водоснабжения одних и тех же объектов дает экономию
приведенных ежегодных затрат в среднем 400 руб. и
снижает себестоимость подачи 1 м3 воды в 1,3—1,8 раза.
217
ТАБЛИЦА 24. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИИ РАСЧЕТ АВТОМАТИЧЕСКИХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ
« НАПОРА В ВОДОПРОВОДАХ ЗДАНИИ И МИКРОРАЙОНОВ С ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕМ 500—2500 м«/сут
Стоимость установки, руб»
Затраты АНУ-50Х40 с беспрерыв- но действу- ющим насосом ЗКМ-б АНУ-90Х35 с беспрерывно действующим насосом ЗКМ-ба АНУ-Н0Х Х45 с беспре- рывно дей- ствующим насосом ЗКМ-6 АНУ-150Х Х45 с беспре- рывно дей- ствующим насосом 4КМ-8
Строительные:
помещение насосной уста- новки 3750 2700 3750 2700 3750 2700 4500 2700
насосные агрегаты 970 1455 1450 1935 1450 1935 1450 1935
электроаппаратура и ав- томатика 250 206 375 309 375 309 375 309
гидропневм этический бак 600 — 600 — 600 — 1200 —
219
II II 1
Всего 5570 4361 6175 4944 6175 4944 7525 4944
Годовые эксплуатационные:
амортизационные отчис- ления 380 305 433 345 433 345 526 345
электроэнергия 500 1000 825 1400 1350 2160 2120 3000-
годовая зарплата с на- 240 480 240 480 240 480 240 480
кладиыми расходами смазка 25 25 25 25 25 25 25 25
текущий ремонт 165 150 185 168 185 168 235 189
Итого за год 1310 1960 1708 2418 2233 3178 3146 4039
Неучтенные расходы 5 % 65 98 83 121 111 159 157 202
Всего 1375 2058 1796 2539 2344 3337 3303 4241
Ежегодные приведенные за- траты (ф=0,17) 2320 2799 2846 3379 3444 4177 4583 5081
Годовое количество воды, подаваемое потребителям, м3 182500 182500 365 000 365 000 438000 438000 730 000 730 000
Себестоимость 1 м3 воды, руб. 0,00753 0,0113 0,00491 0,00696 0,00535 0,00772 0,00452 0,00582
В табл. 24 приведен технико-экономический расчет
автоматических насосных установок для повышения на-
пора в водопроводах зданий и микрорайонов с водопот-
реблением 500—2500 м3/сут.
Стоимость элементов установок принята по данным
типовых решений, разработанных институтом Моспро-
ект-1. Расчеты показывают, что применение автоматиче-
ских насосных установок типа АНУ с гидропневматиче-
скими баками вместо установок без регулирующей ем-
кости с беспрерывно работающими насосами уменьшает
ежегодные приведенные затраты в среднем на 500 руб.
и снижает себестоимость подачи 1 м3 воды в 1,3—1,6 ра-
за. Дополнительные строительные затраты в установках
типа АНУ на комплект автоматики с гидропневматиче-
ским баком и помещение для его расположения окупа-
ются в два года.
При достаточно точном выполнении приведенных в
данной работе рекомендаций и возможности выбора
оборудования установки в соответствии с этими реко-
мендациями ежегодные приведенные затраты на авто-
матические насосные установки без регулирующей ем-
кости с группой поочередно работающих насосов приб-
лижаются по величине к приведенным затратам на
установки с гидропневматическими баками.
СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ
1. Агроскин И. М., Дмитриев Г. Г., Пикалов Ф. И. Гидравлика.
М. — Л., Энергия, 1964.
2. Абрамов Н. Н. Водоснабжение. М., Стройиздат, 1974.
3. Альтшуль А. Д. Гидравлические сопротивления. М., Недра,
1970.
4. Альтшуль А. Д., Киселев П. Г. Гидравлика и аэродинамика.
М., Стройиздат, 1975.
5. Богомолов А, И., Михайлов К. А. Гидравлика. Изд. 2-е, М.,
Стройиздат, 1973.
6. Власов Г. С. Сравнительные гидравлические характеристики
поплавковых клапанов для водопроводных сетей. — Тр. ин-та/НИИ
санитарной техники, 1974, № 43.
7. Добромыслов А. Я- Расчет и конструирование систем кана-
лизации зданий. М., Стройиздат, 1978.
8. Идельчнк И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивле-
ниям. М.. Машиностроение, 1975.
9. Исаев В. Н., Куликова Л. В. Исследование энергетических
характеристик смывных устройств. —Тр. ин-та/НИИ санитарной тех-
ники, 1972, № 37.
10. Киселев П. Г., Альтшуль А. Д. и др. Справочник по гид-
равлическим расчетам. М., Энергия, 1974.
11. Курганов А. М., Федоров Н. Ф. Справочник по гидравличес-
ким расчетам систем водоснабжения и канализации. Л., Стройиз-
дат, 1978.
12. Лобачев П. В. Внутренние водостоки зданий. М., Стройиздат,
1967.
13. Михеев О. П. Местное водоснабжение зданий и населенных
пунктов. М., Стройиздат, 1970.
14. Михеев О. П., Гурвиц М. А. Экспериментальные исследова-
ния водосточных воронок. — Тр. ин-та/НИИ санитарной техники,
1973, № 41.
15. Михеев О. П. Гидравлический расчет спуско-переливных
устройств санитарно-технических приборов. — Тр. ин-та/НИИ сани-
тарной техники, 1973, К® 41.
16. Михеев О. П. Гидравлический расчет сифонов (гидрозатво-
ров) санитрано-технических приборов. — Тр. ии-та/НИИ санитар-
ной техники, 1974, № 43.
17. Михеев О. П. Гидравлический расчет туалетных приборов
со смывными устройствами. — Тр. ин-та/НИИ санитарной техники,
1975, № 45.
18. Михеев О. П. Гидравлический расчет водостоков зданий.-—
Водоснабжение и санитарная техника, 1976, № 9.
19. Михеев О. П. К вопросу гидравлического расчета поплав-
ковых клапанов смывных бачков. — Тр. ин-та/НИИ санитарной
техники, 1976, № 47.
20. Михеев О. П. Гидравлический расчет канализационных сто-
яков зданий. — Тр. ин-та/НИИ санитарной техники, 1976, № 47.
21. Михеев О. П. К вопросу проектирования внутренних водо-
стоков зданий.— Тр. ин-та/НИИ санитарной техники, 1977, №49.
22. Мойс П. П. Шахтные водосбросы. М., Энергия, 1970.
23. Репин Н. Н., Шопенскмй Л. А. Санитарно-технические уст-
ройства и газоснабжение зданий. М., Стройиздат, 1975.
221
24. Arnold C. L, Fluid Drives tor House Pumps. — Air Conditio-
ning Heating and Ventilating» 1959, № 7.
25. Air Conditioning, Heating and Ventilating, 1961, № 7; 1966,
№ 4,7.
26. Babitt H. E. Plumbing. New-York, Toronto, London, 1960.
27. Beyer W. Die moderne Hauswassenversorgung. — Installateur,
Klempner, Zentralheizungsbauer), 1963, № 20—22.
28. Braxton J. S. Design of Water Systems for High-Rise Buil-
dings. Journal American Water Works Association, 1966, № 7.
29. Bosch K. Stromingstechnik bei Abwasser-Falleitungen in Ge-
bauden.— Stadt ung Gebaudetechnik, 1968, Ns 9.
30. Clark G. Building Trades Journal, 1978, 26 May.
31. Chaud-Froid-Plomberie, 1963, № 9, 10; 1964, Ns 11; 1966,
Ns 12, 1968, № 3,10.
32. Drozdz J. Odliwzanie pojemnosci hydrofonu z unzglednieni
em zmiennisci wydatku pompy odsrodkowey. — Gaz, woda i technika
sanitarna, 1962, Ns 4.
33. Drozdz J. Hydrofory z automatyczna ragulacja cisnienia ste-
rujacego. —Gaz, woda i technika sanitarna, 1966, Ns 8.
34. Feurech H. Die Berechnung der Rohretze von Wasserleitungen,
Druckkesselanlagen in Haus und Betrib. — Sanitare Technik, 1954,
№ 10; 1956, № 5—8; Ns 1; 1959, Ns 1—3, 1959, Ns 5; 1969, Ns 12.
35. Grasmeier K. BZ, 1978, Ns 17.
36. Gruner H. Druckerhohungsanlagen. — Installation und Klemp-
nerei, 1959, Ns 6.
37. Gaz, woda i technika sanitarna, 1966, Ns 12; 1968, Ns 7; 1970,
Ns 2; 1973, Ns 6; 1974, № 12.
38. Knoblauch W.r Lindeke W. Handbuch der Gesundheitstechnik.
Berlin, 1963.
39. Hampton. Boosted water supplies for multistorey buildings.—
The Journal of the Institution of Heating and Ventilating Enginners,
1961, Ns 10.
40. Haustechnische Rundschau, 1965, Ns 8, 9; 1970, Ns 6; 1974,
Ns 12.
41. Janofsky B. Design of Hydro-Pneumatic Pressure Systems.—
Air Conditioning, Heating and Ventilating, 1963, Ns 4.
42. Janofsky B. Boosting water pressure for buildings distribu-
tion.— Air Conditioning, Heating and Ventilating, 1962, Ns 6.
43. Jankowski F. Ponpownie i urzadzenia hydroforowe. Arkady.
Warszawa, 1968.
44. Konen T. P. Plumbing engineer, 1978, III—IV.
45. Knoblauch H. Sanitar- und Heizungstechnik, 1979, 1.
46. Kubik A., Mcewan K. Adjustable speed pumps for utilites. —
Journal American Water Works Association, 1961, Ns 2.
47. Morck E. P. Byggeindustrie, 1963, Ns 15, 10 august.
48. Mohr W. Sanitare Technik, 1962, Ns 12; 1963, Ns 1.
49. Marczuk M. Projektowanie i eksploatacja urzadzen hydrofo-
rowych. Arkady. Warszawa, 1973.
50. McGuinness J. E. How to calculate the adventages of variable
speed house pumps. — Air Conditioning, Heating and Ventilating;
1962, № 9.
51. National Plumbing Code. Handbook. New-York — London,
1957.
52. Pollman Fr. Sanitare Technik, 1960, Ns 11.
222
53. Pollman Fr, Air Conditioning, Heating and Ventilating, 1961,
№ 8.
54. Plumbing in Multi-storey Buildings. — Plumbing Trade Jour-
nal, 1960, № 5, 1961, № 12.
55. The Plumber, Journal of Heating, 1959, № 12; 1962, № 1;
1969, № 1.
56. Sprenger. Automatische Drmckerhohungsanlagen. — Der Sani-
tar-Installateur, 1962, № 3.
57. Sanitir und- Helzungstechnik, 1964, № 3, 4, 5, 6, 11; 1965,
№ 7, 12; 1966, № 4, 12; 1967, № 3; 1969, № 3, 6, 7; 1970, № 2, 9;
1971, №3, 11; 1972, № 2, 6.
58. Sander H. Hauswasserversorgung und Abwasserbeseitiging.
Berlin — Charlotenburg, 1958.
59. Schellenberg H. Chaud-Froid-Plomberie, 1969, № 278, X.
60. Same Aspects of Services for Multi-Storey Buildings, —
Plumbing Trade Journal, 1959, № 5—6.
61. Sanitare Technik, 1959, Ke 6; 1961, № 1, 4, 6, 8, 9, 11, 12;
1962, № 4; 1963, № 2, 12.
62. Stadt und Gebaudetechnik, 1964, № 3, 6, 7; 1965, № 6,8;
1966, № 3; 1968, № 2,9,11; 1969, № 10; 1973, № 5.
63. Thews H. Wassenversorgung und Entwasserung in Hoch-
hausern. Deutsche Bauakademie. Berlin, 1967.
64. Thews H. Technische Baugebaudeausriistung. Deutschebauin-
formation, Berlin, 1967.
65. Voegeli H. E. Air Conditioning, Heating and Ventilating,
1964, № 12.
66. Voegeli H. E. Air Conditioning, Heating and Ventilating, 1963,
№ 8.
67. Water supplies to tall flats. —Water and Water Engineering,
1960, №11.
68. Water supplies to tall buildings.— Journal of the Institution
of Water Engineers, 1961, № 7.
69. Wise A. F. E. Britains single-stack drainage system. — Air
Conditioning, Heating and Ventilating, 1967, № 4.
70. Wise A. F. E. La recherche de meilleures installations sa ni-
taires. — Chaud-Froid—Plomberie, 1973, №5.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие......................................................... 3
I. Санитарно-технические приборы....................................... 6
1.1. Режимы работы, эксплуатационные и технические характери-
стики санитарно-технических приборов........................... б
1.2. Расчет основных технических показателей приборов ... 8
1.3. Рекомендации по проектированию приборов........................50
II. Системы внутренней канализации и водостоков зданий ... 72
П.1. Расчет и рекомендации по проектированию систем канализа-
ции зданий.................................................72
II.2 . Расчет и рекомендации по проектированию внутренних водо-
стоков зданий..................................................89
III. Системы внутреннего в местного водоснабжения.....................92
III. 1. Режимы подачи и потребления воды............................93
II 1.2. Расчет и рекомендации по проектированию автоматических
насосных установок, работающих в повторно-кратковремен-
ном режиме...............................................132
II 1.3. Автоматические насосные установки с гидропневматическими
баками...................................................151
П 1.4. Автоматические насосные установки без регулирующей емкости 191
II 1.5. Автоматические насосные установки с открытым напорно-
запасным баком или водонапорной башней .... 205
II 1.6. Комбинированные наоосяые установки.........................210
II 1.7. Экономическая оценка автоматических насосных установок 211
Список литературы . . ,.........................221
Олег Павлович Михеев
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ
ПРИБОРОВ И УСТРОЙСТВ
Редакция литературы по инженерному оборудованию
Зав. редакцией И. В. Соболева
Редактор К. Я. Долгова
Младший редактор А. А. Минаева
Внешнее оформление художника А. А. Гейнце
Технический редактор В, Д. Павлова
Корректоры О. В. Стигнеева, Н. П. Чугунова
ИБ Л 2911
Сдано в набор 21.04.82. Подписано в печать 28.07.82. Т-13283. Формат 84X1087».
Бумага тип. № 2. Гарнитура <Литературная». Печать высокая. Усл. печ. л.
11,76. Усл. кр.-отт. 11,97. Уч.-изд. л. 11,77. Тираж 20 000 экз. Изд. № AVI-9074.
Заказ 101. Цена 55 к.
Стройиздат, 101442, Москва, Каляевская, 23а
Владимирская типография <Союзполиграфпрома» при Государственном
комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
60Q000, г- Владимир, Октябрьский проспект, д. 7