Противопожарное водоснабжение

     3. Определим объем воды на хозяйственно-питьевые нужды 

     W_х.п = (Q^хп._сек·t_туш·60)/1000 =(143,3·10·60)/1000 = 86 м³, (5.19) 

где Q^хп._сек – секундный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды, л/с; t_туш – расчетное время тушения пожара, мин.

     4. Определим объем воды на производственные нужды: 

     W_пр = (Q^пр._сек·t_туш·60)/1000=(35·10·60)/1000=21 м³, (5.20) 

где Q^пр._сек – секундный расход воды на производственном предприятии, л/с; t_туш – расчетное время тушения пожара, мин.

     Таким  образом, неприкосновенный объем бака водонапорной башни составит: 

     W_н.з = 21+8+86+21=136 м³ (5.21) 

     5.2.3. Определить объем бака водонапорной башни 

     Подставив в формуле (5.14) найденные значения регулирующего и неприкосновенного  запаса воды, найдем минимальный требуемый  объем бака водонапорной башни: 

     W_б =  339,1 + 136 = 475,1 м³ (5.22) 
 

     5.2.4. Выбрать типовой бак 

     Согласно  приложения 11 [4], выбираем башню со стальными баками на кирпичной опоре емкостью 500 м³. 
 

     5.2.5. Определить диаметр и высоту бака 

, (5.23) 

где W_бака – емкость бака водонапорной башни, м³; D_бака – диаметр бака водонапорной башни, м. 

     5.2.6. Определить высоту башни 

     Н_башни = 1,05· h_сети + Z_д.т - Z_6ашни + Н_св, (5.24) 

где h_сети  - потери напора в водопроводной сети при работе ее в обычное время, м; Z_д.т, Z_6ашни – геодезические отметки земли в диктующей точке и в месте установки водонапорной башни, м; Н_св – свободный напор в диктующей точке при заданной застройке, м; 1,05 - коэффициент, учитывающий потери напора.

     Согласно  п. 6.3 [2], гидростатическое давление наружной сети должно обеспечивать высоту компактной части струи не менее 10 м при расположении пожарного ствола в наивысшей точке здания. Так как преобладающая этажность застройки населенного пункта 5 этажей, то: 

     Н_св = 10 + 4 (n-1) =  10 + 4(22-1)=94 м, (5.25) 

где n – количество этажей.

     Тогда высота водонапорной башни, согласно формуле (5.24): 

Н_башни = 1,05· h_сети + Z_д.т - Z_6ашни + Н_св = 1,05·5,44+80–70 + 94 = 110 м    (5.26) 

     Таким образом, получаем, что требуемая  минимальная высота водонапорной башни 110 м. Согласно приложения 11 [4], выбираем высоту водонапорной башни - 42 м, со стальными баками на кирпичной опоре с емкостью бака 500 м³. 
 

     5.2.5. Сделать выводы 

     Согласно  п. 6.4 [2], максимальное гидростатическое давление в указанной наружной сети хозяйственно-противопожарного водопровода у потребителей не должно превышать 0,6 МПа (60 м), т.е.: 

     Н _бака + Н _башни < Н_{max. доп}  (5.27) 

     5,42 + 42=47,42 м < 60 м (5.28) 

     Таким образом, для обеспечения требуемого напора в водопроводной сети используем водонапорную башню с высотой бака 5,42 м и высотой башни 42 м. Диаметр бака водонапорной башни 10,84 м. Водонапорную башню располагаем в узле №1 имеющий высотную геодезическую отметку 70 м.  Для обеспечения необходимого давления устанавлеваем насосы-повысители у входов к водопотребителям.

 

      6. РАСЧЕТ НАСОСНОЙ  СТАНЦИИ ВТОРОГО  ПОДЪЕМА 

     В проекте принято, что НС-2 работает в три ступени, благодаря чему обеспечивается уменьшение объема бака водонапорной башни; увеличение  размеров  резервуаров чистой воды   за  счет  необходимости регулирующего объема; увеличения количества насосов за счет ступенчатой работы и площади насосной станции.

     Централизованные  системы водоснабжения по степени  обеспеченности подачи воды подразделяются на три категории (п. 1.3 [1]). Согласно заданию объединенный хозяйственно-питьевой водопровод обслуживает населенный пункт с численностью жителей 35 тыс. человек. Таким образом, согласно п. 1.3 [1], проектируемую систему водоснабжения относим к II категории. Для систем водоснабжения относящихся ко II категории допускается снижение не более 30 % расчетного расхода подаваемой питьевой воды на срок не более 10 сут, при этом разрешается не более чем на 6 ч перерыв в подаче воды или снижение расхода ниже указанного предела для выключения вышедших из строя и включения резервных элементов системы водоснабжения (оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов) (п. 5.3 [1]).

     Насосные  станции по степени обеспеченности подачи воды следует подразделять на три категории, принимаемые в соответствии с п.4.4 (п. 7.1 [1]). В данном случае принимаем насосные станции по степени обеспеченности подачи воды I категории

     Категории надежности электроснабжения электроприемников  сооружений систем водоснабжения следует  определять по ПУЭ (п. 10.1 [1]).

     Электроприемники  I категории -электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания (п. 1.2.18 [5]).

 

      6.1. Рассчитать режим работы НС-2 в обычное время 
 

     6.2.1. Определить подачу первой ступени 

     Определим подачу первой ступени за период времени один час выразив ее в процентах от максимального расхода воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды. 

     Q _1ст = (Q_{сут. max} · 1000) / (3600 · 100) · П₁, (6.1) 

где Q_{сут. max} - максимальный суточный расход воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды, м³/сут; П₁-подача первой ступени, выраженная в процентах от максимального суточного расхода воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды. 

     П_min < П₁ < 4,17 %, (6.2) 

1,5% < П₁ < 4,17 %  (6.3) 

     Исходя из неравенства (6.3) выбираем значение П₁=2. Тогда по формуле (6.1) найдем подачу первой ступени. 

Q _1ст = (11304 · 1000) / (3600 · 100) · 2 = 62,8 л/с (6.4) 
 

     6.2.2. Определить подачу  последней ступени 

     Определяем  подачу последней (третей) ступени за период времени один час выразив ее в процентах от максимального суточного расхода воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды П_п 

     Q _п.ст = (Q_{сут. max} · 1000) / (3600 · 100) · П_п, (6.5) 

где Q_{сут. max} - максимальный суточный расход воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды, м³/сут; П_п - подача последней ступени, выраженная в процентах от максимального суточного расхода воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды. 

     4,17 % < П_п < П_max (6.6) 

4,17 % < П_п < 6,25 %  (6.7) 

     Исходя из неравенства (6.7) выбираем значение П_п=6. Тогда по формуле (6.5) найдем подачу последней ступени. 

Q _п.ст = (11304 · 1000) / (3600 · 100) · 6 = 188,4 л/с (6.8) 
 

     6.1.3. Определить напор в обычное время 

     Н_хоз=1,05 · h_вод + Н_бака + Н_башни + (Z_башни – Z_н), (6.9) 

     где h_вод – потери  напора в водоводе, м; H_бака – высота бака водонапорной башни, м; H_башни – высота водонапорной башни, м; Z_башни – геодезическая отметка в месте установки башни, м; Z_н – геодезическая отметка оси насоса, м.

     Проектируем две всасывающих линий к насосной станции, а также две напорных линий от насосной станции. (п. 9.7 [2]).

     В аварийном случае, при отключении одной из всасывающих или одной  из напорных линий НС-2, другие должны обеспечить пропуск расхода равного 70 % максимального расчетного расхода  воды на хозяйственно-питьевые нужды, на нужды предприятия по аварийному графику (п. 8.2 [6]). 

     Q_вод = Q_п.ст · 0,7=188,4·0,7=131,88 л/с , (6.10) 

где Q_п.ст - подача последней ступени НС-2, л/с.

     Учитывая  диапазон экономически выгодных скоростей  движения воды в водоводах (0,8…2 л/с) определим диаметр ввода, согласно [3]. Выбираем диаметр ввода d=450 мм со следующими параметрами: коэффициент Шевелева 1000i = 2,18, скорость движения воды V =0,83 м/с.

     Определяем  потери напора в водоводе: 

     h_вод = 1000i · l / 1000  = 2,18 · 1240 / 1000 = 2,7 м (6.11) 

     Определим требуемый напор в водопроводной сети, подставив найденные величины в формулу (6.9): 

     Н_хоз = 1,05 · 2,7+ 42 + 5,42 + (70 – 67,5) = 52,8 м (6.12) 
 

     6.2. Рассчитать режим работы НС-2 во время пожара 

     НС-2 во время пожара обеспечивает подачу воды на пожарные, хозяйственно-питьевые и производственные нужды в час максимального водопотребления.

 

      6.2.1. Рассчитать требуемую подачу НС-2 во время пожара 

     Q^НС-2_пож = Q_п.ст + Q _пож =188,4 + 80 = 268,4 л/с, (6.13) 

где Q_п.ст –подача последней ступени НС-2, л/с; Q_пож -расход воды на пожаротушение, л/с. 
 

     6.2.2. Рассчитать требуемый напор 

     Н_пож=1,05 × (h^пож_вод + h^пож_сети) + Н_св + (Z_д.т. – Z_н), (6.14) 

где h^пож_вод – потери напора в водоводе во время пожара, м;

h^пож_сети – средние потери напора в сети во время пожара, м; H_св – свободный напор у пожарного гидранта в диктующей точке, м; Z_д.т.  – геодезическая отметка земли в диктующей точке, м; Z_н – геодезическая отметка оси насоса, м. 

     Q ^пож_вод = Q _п.ст + Q _пож=188,4 + 80=268,4 л/с, (6.15) 

     При диаметре ввода d=500 мм, получаем следующие параметры: коэффициент Шевелева 1000i = 5,01, скорость движения воды V =1,38 м/с.

     Определяем  потери напора в водоводе при пожаре: 

     h^пож_вод = 1000i · l / 1000  = 5,01 · 1240 / 1000 = 6,2 м (6.16) 

     Определим требуемый напор в водопроводной  сети при пожаре, подставив найденные величины в формулу (6.14): 

Н_пож= 1,05 × (6,2 + 29,55) +10 + (80 – 67,5) =60 м  (6.17) 

Проверим  выполнение условия: рассчитанный в  проете максимальный свободный напор  в сети объединенного противопожарного водопровода (в точке ввода) должен быть не больше максимального допустимого – 60 м. 

     Н_пож - 1,05 × h^пож_вод - (Z_башни – Z_н) < H_МАХ (6.18) 

     60- 1,05 × 6,2 - (70 – 67,5) = 51 < 60, (6.19)