Гидравлический расчет объединенного

ХОЗЯЙСТВЕННО-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО И ПРОТИВОПОЖАРНОГО

ВОДОПРОВОДА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

 

В этой части курсового проекта необходимо решить следующие задачи:

1. Обосновать необходимость устройства внутреннего противопожарного водоснабжения.

2. Определить минимальные расходы воды на внутреннее пожаротушение.

3. Выбрать диаметры внутренних пожарных кранов, насадков пожарных стволов.

4. Обосновать выбор тупиковой или кольцевой системы внутреннего водопровода (разводку магистралей принять нижнюю).

5. Произвести размещение внутренних пожарных кранов.

6. Выполнить гидравлический расчет внутреннего водопровода.

7. Выбрать тип пожарных насосов, если в результате расчета установлена необходимость использования таких насосов.

8. Выполнить чертеж формата А1, на котором показать в масштабе расчетную схему внутреннего водопровода, план здания с размещением внутренних пожарных кранов, аксонометрическую схему внутреннего водопровода, схему определения радиуса действия пожарного крана.

При выполнении курсового проекта следует принять:

1. Производственное здание I степени огнестойкости.

2. Категория здания по пожарной опасности A

3. Высота помещения – 8,5 м.

4.Элементы каркаса выполнены из незащищенных стальных конструкций.

Другие исходные данные принимаются по табл. 8.1.

Таблица 8.1

Исходные данные для внутреннего водопровода

Последняя цифра номера зачетной книжки
Расход воды на хозяйственно-производственные цели, л/с
Гарантированный напор в наружном водопроводе, м
Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
Количество этажей
Ширина здания, м
Длина здания, м

 

Методика гидравлического расчета внутреннего водопровода

Производственного здания

Системы внутреннего водопровода (хозяйственно-питьевого, производственного, противопожарного) проектируют в целях обеспечения водой производственных, вспомогательных, жилых и общественных зданий, оборудуемых соответствующими системами канализации. Системы внутреннего водопровода включают: вводы, водомерные узлы, стояки, магистральную и разводящую сеть с подводками к санитарным приборам или технологическим установкам, водоразборную и регулирующую арматуру.

В зависимости от назначения, местных условий и технологии производства в систему внутреннего водопровода могут входить насосные установки и водонапорные баки, резервуары и другие сооружения, расположенные как внутри здания, так и около него. Выбор системы внутреннего водопровода следует производить в зависимости от технико-экономической целесообразности, санитарно-гигиенических и противопожарных требований, а также с учетом принятой системы наружного водопровода и требований технологии производства.

 

-39-

Гидравлический расчет внутренних водопроводов проводят в следующем порядке:

1. Определяют минимальные расходы воды Q_min и число струй на пожаротушение по табл. 1 и 2 [5] или другим нормативным документам.

2. Определяют напоры у внутренних пожарных кранов Н _пк, которые должны обеспечить получение компактных пожарных струй высотой, необходимой для тушения пожара в любое время суток в самой высокой и удаленной части здания. Наименьшую высоту и радиус действия компактной части пожарной струи R_к следует принимать равными высоте помещений, считая от пола до наивысшей точки перекрытия (покрытия), но не менее нормативных величин (п. 6.8 [5]).

Требуемый радиус компактной части струи R_K (рис. 8.1)

где

Т - высота помещения;

α - угол наклона радиуса действия компактной части струи (практика тушения пожаров внутри зданий показывает, что в большинстве случаев α = 45 70°).

По величине радиуса действия компактной струи R_к для выбранного диаметра пожарного крана и насадка по табл. 3 [5] находят действительный расход (он не должен быть менее нормативного) пожарной струи Q_д и требуемый напор у пожарного крана Н_пк при соответствующей длине пожарного рукава l _р.

 

8.1. Определение радиуса компактной части струи R к и радиуса действия пожарного крана R кр.

 

3. Выполняют размещение пожарных кранов и их оборудования. Внутренние пожарные краны устанавливают на высоте 1,35 м над полом помещения преимущественно у входов, на площадках отапливаемых лестничных клеток, в вестибюлях, коридорах и других наиболее доступных местах. Каждый пожарный кран должен быть снабжен пожарным рукавом одинакового с ним диаметра длиной 10, 15 или 20 м, пожарным стволом и размещаться в опломбированном шкафчике. В одном здании следует применять стволы с насадками одного диаметра и пожарные рукава одного диаметра.

Если расход пожарной струи 4 л/с, принимают пожарные краны диаметром 50 мм, при расходе более 4 л/с – 65 мм.

Для обеспечения условий орошения помещения пожарные краны должны устанавливаться на расстоянии (рис. 8.3), равном

, Где: l _кр - расстояние между пожарными кранами; -40-

k - коэффициент, учитывающий условия орошения и принимаемый равным: k - 1 – при орошении каждой точки помещения двумя струями; k = 2 – при орошении каждой точки помещения одной струёй;

R_к - радиус действия компактной части струи;

l_р - длина пожарного рукава;

В - ширина здания;

Т- высота помещения;

1,35 - высота расположения пожарного ствола.

Зная необходимое расстояние между пожарными кранами, определяют их количество.

 

4. Составляют аксонометрическую схему. Трассировка водопроводной сети может осуществляться по схеме с нижней и верхней разводкой магистралей при вертикально расположенных стояках. Наиболее распространенными являются схемы с нижней разводкой (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Водопроводная сеть с нижней разводкой магистралей

 

 

Такую трассировку сети применяют в жилых, общественных зданиях и промышленных цехах. В этом случае магистраль прокладывается под потолком подвала или под полом первого этажа в специальных каналах. Стояки прокладывают открыто или скрыто по стенам, в панелях и т. д. Системы внутренних водопроводов холодной воды следует принимать тупиковыми, если допускается перерыв в подаче воды при числе пожарных кранов до 12. Кольцевые сети (число пожарных кранов 12 и более) должны быть присоединены к наружной водопроводной сети не менее чем двумя вводами.

В соответствии с трассировкой трубопроводов (места установки пожарных кранов и стояков хозяйственно-питьевого и производственного водопотребления) составляют аксонометрическую схему водопроводной сети и намечают на ней расчетные участки, а также расчетные направления движения воды (рис. 8.4). При этом за расчетный участок принимают отрезок сети, в пределах которого величина расхода и диаметр трубопровода не изменяются. Каждый стояк (распределительная сеть) считается одним расчетным участком. За расчетное направление принимают направление движения воды от ввода до самого удаленного и высокорасположенного пожарного крана (диктующая точка).

5. Определяют расходы воды по расчетным участкам с приборами хозяйственно-питьевого или производственного назначения по формулам, сосредотачивая эти расходы в точках присоединения распределительной сети к магистрали.

6. Производят предварительное распределение сосредоточенных расходов по участкам магистральной сети.

7. Задаются диаметрами труб для пропуска расчетных расходов воды с учетом допустимых экономических скоростей.

В водопроводных сетях скорости движения воды V не должны превышать 1,5 - 2,0 м/с. Диаметры труб могут быть определены по формуле

8. Выполняют расчет магистральной сети. Кольцевую сеть рассчитывают по обычным правилам при условии отключения одного из вводов. Потери напора подсчитываются по формуле

9. Подбирают водомер (счетчик холодной воды). Водомеры необходимо подбирать на максимальный расчетный расход воды (с учетом пожарного расхода), который не должен превышать эксплуатационный. Водомер считается подобранным правильно, если потери напора при пропуске расходов воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды не превышают в крыльчатых счетчиках холодной воды 2,5 м, турбинных - 1 м и при пожаре – 5 и 2,5 м соответственно. Потери напора в водомерах определяются по формуле

где

S - гидравлическое сопротивление счетчика [м (с/л)² ], принимаемое по табл. 4 [5];

Q - расчетный расход(л/с).

 

10. Определяют потери напора в пожарном стояке, на вводе и по
всей длине расчетного направления.

11. Вычисляют требуемый напор у ввода по формуле

где

h _с - потери напора в сети внутреннего водопровода;

h _вв - потери напора на вводе;

h _вод - потери напора на водомере;

Н _св - свободный напор в диктующей точке водопроводной сети;

Δ z - разность отметок наиболее высокорасположенного водоразборного устройства (пожарного крана) и ввода;

k - коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления п. 7.7 [5].

 

Сравнивают величину требуемого напора Н _тр.пож с величиной гарантированного напора Н _г в наружной водопроводной сети, а если выясняется недостаток гарантированного напора Н_тр._пож > Н_г, то предусматривают установку пожарных насосов. Насосы подбираются по каталогу (по расчетному расходу и напору).

 

Пример гидравлического расчета внутреннего объединенного хозяйственно-производственного и противопожарного водопровода производственного здания.

 

Рассчитать объединенный хозяйственно-производственный противопожарный водопровод двухэтажного производственного здания II степени огнестойкости с категорией здания В с высотой помещений 8,2 м и размерами в плане 24×60 м (объем 11808 м³). На хозяйственно-питьевые и производственные нужды вода подается по двум стоякам с расходом q = 4 л/с. Гарантированный напор в наружной сети 20 м.

1. Определяем нормативный расход и число пожарных струй по табл. 2.

СП 10.13130.2009.. На внутреннее пожаротушение в производственном здании высотой до 50 м требуется 2 струи по 5 л/с:

Q _вн. = 2×5×10^-3= 10×10^-3 м³/с.

2. Определим требуемый радиус компактной части струи при угле
наклона струи α = 60°: -42-

Так как расход пожарной струи больше 4×10^-3 м³/с, то водопроводная сеть должна оборудоваться пожарными кранами диаметром 65 мм со стволами, имеющими насадки 19 мм, и рукавами длиной 20 м. При этом в соответствии с табл. 3 СП 10.13130.2009, действительный расход струи будет равен 5,2×10^-3 м³/с, напор у пожарного крана 19,9 м, а компактная часть струи R _к,= 12 м.

Рис. 8. Размещение пожарных кранов из условий орошения каждой точки помещения двумя струами.

 

3. Определим расстояние между пожарными кранами из условия орошения каждой точки помещения двумя струями:

При таком расстоянии требуется установить на каждом этаже по 8 пожарных кранов (рис. 8.3). Так как общее количество пожарных кранов более 12, то магистральная сеть должна быть кольцевой и питаться двумя вводами.

4. Составим аксонометрическую схему водопроводной сети (рис. 8.4), наметив на ней расчетные участки. Как видно, за расчетное направление следует принять направление от точки 0 до ПК-16 (расчет проводится при отключении второго ввода).

5. Сосредоточиваем полученные величины расходов воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды в точках присоединения хозяйственных стояков к магистральной сети, т.е. в точках 1 и 4:

 

q

л/с

N

Ключ

1 этаж

этаж

ПК

-

22; 80; 0,5

1,44; 1,26

22; 80; 5,7

1,44; 1,26

22; 80; 4,7

1,44; 1,26

22; 80; 7,7

1,44; 1,26

22; 80; 6,7

1,44; 1,26

l

м

=

м

2,5

5,2

5 2

2,0

2,0

-43-

8.4. Расчетная схема внутреннего водопровода

6. Распределим сосредоточенные расходы по участкам магистральной сети, как показано на рис. 8.4, принимая за точку схода точку 3.

7. Определим диаметры труб. Для определения диаметров труб магистральной сети воспользуемся формулой , где v = 1,5 м/с Диаметр труб на участке 0-1 с максимальным расходом 7,7×10^-3 м³/с.

Диаметр труб для вводов

Принимаем трубы стальные диаметром 80 мм для магистральной сети и трубы чугунные диаметром 100 мм для вводов.

8. Производим расчет кольцевой магистральной сети. Потери напора определяем по формуле , где δ - поправочный коэффициент, учитывающий неквадратичность зависимости потерь напора от средней скорости движения воды (табл. 1 и 2 прил. 2 СНиП 2.04.01-85*); А - удельное сопротивление труб (с/м³)²; l - длина участка водопровода, м; Q - расход воды, м³/с.

Значения А и δ приведены в табл. 1,2 прил. 7.

Результаты вычислений сводим в табл. 8.2.

Таблица 8.2

Направления	Участки	l, м	d, мм	А		Q ×10^3, м^3/с	V, м/с	δ
I	0-1			965,6	1,26	7,7	1,44	1,00	1,26
1-2			965,6	1,63	5,7	1,07	1,02	1,66
2-3			965,6	0,05	0,5	0,1	1,42	0,07
= 2,99 м
II	3 4			965,6	2,69	6,7	1,26	1,00	2,69
4-3			965,6	0,26	4,7	0,88	1,04	0,27
= 2,96 м

 

 

Как следует из табл. 8.2, средние потери напора в сети равны

.

9. Подбираем водомер на пропуск расчетного расхода (с учетом пожарного) Q _расч = 14,4×10^-3 м³/с = 14,4 л/с = 51,8 м³/ч. Принимаем водомер ВВ-100. Потери напора в нем будут равны

= ×0,000766×14,4² = 0,1588 м,

что меньше допустимой величины 2,5 м.

9. Определим потери напора в пожарном стояке и на вводе:

Тогда потери напора в сети на расчетном направлении 0 - ПК-16:

h_c = h _ср + h _ст = 2,98 + 0,62 = 3,6 м.

Определим требуемый напор на вводе:

Н тр.пож = 1,2hc +hвв +hвод + Нсв + ΔZ

 

 

где ΔZ = 2,5 + 8,2 + 1,35 = 12,05 м;

H _тр.пож = 1,2 × 3,6 + 2,83 +0,1588 + 19,9 + 12,05 = 39,2588м.

Так как величина гарантированного напора, равная 20 м, меньше величины требуемого напора, то необходимо установить насос, обеспечивающий создание напора:

Н _н= H _тр.пож - Н _г = 39,26- 20 = 19,26м,

при подаче Q_расч = 14,4×10^-3 м³/с.

Принимаем по каталогу или по прил. 8 насосы марки К-100-80-160 (Q = 27,8 л/с; Н =32 м) с рабочими параметрами (исходя из характеристики насоса (Q - Н):

Q _н = 14,4 л/с; Н _н =19,26м.

 

Следовательно, водопровод должен быть устроен по схеме с пожарными насосами-повысителями.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

 

Таблица

 

Распределение суточного расхода воды по часам суток, %

 

Часы суток	Расходы по населенным пунктам при коэффициенте часовой неравномерности водопотребления
1,2	1,25	1,3	1,35	1,4	1,45	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0	2,5
0- 1	3,5	3,35	3,32	3,0	2,5	2,0	1,5	1,0	0,9	0,85	0,75	0,6
1-2	3,45	3,25	3,25	3,2	2,65	2,1	1,5	1,0	0,9	0,85	0,85	0,75
2-3	3,45	3,3	2,9	2,5	2,2	1,85	1,5	1,0	0,9	0,85	1,0	1,2
3-4	3,4	3,2	2,9	2,6	2,25	1,9	1,5	1,0	1,0	1,0	1,0	2,0
4-5	3,4	3,25	3,35	3,5	3,2	2,85	2,5	2,0	1,35	2,7	3,0	3,5
5-6	3,55	3,4	3,75	4,1	3,9	3,7:	3,5	3,0	3,85	4,7	5,5	3,5
6-7	4,0	3,85	4,15	4,5	4,5	4,5	4,5	5,0	5,2	5,35	5,5	4,5
7-8	4,4	4,45	4,65	4,9	5,1	5,3	5,5	6,5	6,2	5,85	5,5	10,2
8-9	5,0	5,2	5,05	4,9	5,35	5,8	6,25	6,5	5,5	4,5	3,5	8,8
9-10	4,8	5,05	5,4	5,6	5,85	6,05	6,25	5,5	5,85	4,2	3,5	6,5
10-11	4,7	4,85	4,85	4,9	5,35	5,8	6,25	4,5	5,0	5,5	6,0	4,1
11-12	4,55	4,6	4,6	4,7	5,25	5,7	6,25	5,5	6,5-	7,5	8,5	4,1
12-13	4,55	4,6	4,5	4,4	4,6	4,8	5,0	7,0	7,5	7,9	8,5	3,5
13-14	4,45	4,55	4,3	4,1	4,4	4,7	5,0	7,0	6,7	6,35	6,0	3,5
14-15	4,6	4,75	4,4	4,1	4,6	5,05	5,5	5,5	5,35	5,2	5,0	4,7
15-16	4,6	4,7	4,55	4,4	4,6	5,3	6,0	4,5	4,65	4,8	5,0	6,2
16-17	4,6	4,65	4,5	4,3	4,9	5,45	6,0	5,0	4,5	4,0	3,5	10,4
17-18	4,3	4,35	4,25	4,1	4,6	5,05	5,5	6,5	5,5	4,5	3,5	9,4
18-19	4,35	4,4	4,45	4,5	4,7	4,85	5,0	6,5	6,3	6,2	6,6	7,3
19-20	4,25	4,3	4,4	4,5	4,5	4,5	4,5	5,0	5,35	5,7	6,0	1,6
20-21	4,25	4,3	4,4	4,5	4,4	4,2	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	1,6
21-22	4,15	4,2	4,5	4,8	4,2	3,6	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	1,0
22-23	3,9	3,75	4,2	4,6	3,7	2,85	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	0,6
23-24	3,8	3,7	3,5	3,3	2,7	2,1	1,5	1,0	1,0	1,0	1,0	0,6
Итого

 

-46-

 

 

Окончание таблицы