Материалы и технологии века

Справочные материалы

Добромыслов А.Я., Санкова Н.В.

Пластмассовые трубы и современные технологии для строительства и ремонта трубопроводов

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ, МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ КАнаЛИЗАЦИИ ИЗ ПЛАСТМАССОВЫХ ТРУБ ДЛЯ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ

Рекомендации

Москва 2004

ПРЕДИСЛОВИЕ

Глава 1. ТРУБЫ И ФАСОННЫЕ ЧАСТИ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МОНТАЖА ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ КАНАЛИЗАЦИИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ

1.1. Внутренняя канализация

1.2. Микрорайонная сеть канализации

1.3. Компенсация линейных удлинений и крепление трубопроводов

Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ СТОЧНЫХ ВОД

2.1. Методические основы определения расчетных расходов стоков

2.2. Выбор исходных данных для определения расчетных расходов воды и стоков

2.3. Определение расчетных расходов стоков

2.4. Примеры определения расчетных расходов сточных вод

Глава 3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ БЕЗНАПОРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

3.1. Методические основы гидравлического расчета безнапорных вертикальных и горизонтальных трубопроводов

3.1.1. Вертикальные трубопроводы.

3.1.2. Горизонтальные трубопроводы.

3.2. Расчет канализационных стояков

3.3. Расчет безнапорных трубопроводов

Глава 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ВЫТЯЖНЫХ ЧАСТЕЙ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СТОЯКОВ

4.1. Причины обмерзания вытяжных частей канализационных стояков

4.2. Рекомендации по устройству вытяжных частей канализационных стояков

Глава 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ КАНАЛИЗАЦИИ ИЗ ПЛАСТМАССОВЫХ ТРУБ ДЛЯ ЗДАНИЙ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ И МИКРОРАЙОНОВ

5.1. Проектирование систем внутренней канализации

5.2. Проектирование микрорайонной канализационной сети

Глава 6. МОНТАЖ ТРУБОПРОВОДОНЫХ СИСТЕМ КАНАЛИЗАЦИИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ

6.1. Технология сборки соединений

6.2. Изделия индустриальной подготовки, используемые при монтаже трубопроводов систем внутренней канализации

6.3. Монтаж трубопроводов систем внутренней канализации

6.4. Монтаж трубопроводов систем канализации микрорайонов

6.5. Основные правила техники безопасности при монтаже

Глава 7. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ БЕЗНАПОРНЫХ СИСТЕМ КАНАЛИЗАЦИИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ

7.1. Методические основы эксплуатации безнапорных систем канализации зданий и микрорайонов

7.2. Правила эксплуатации и ремонта канализационных трубопроводов

Приложение 1 Расчетные удельные средние за год суточные расходы воды (стоков) для жилых зданий в I и II климатических районах

Приложение 2 Расчетные удельные средние за год суточные расходы воды (стоков) для жилых зданий в III и IV климатических районах

Приложение 3. Расчетные удельные средние за год суточные расходы воды (стоков) для различных типов потребителей

Приложение 4. Средние удельные часовые расходы воды,  л/ч, отнесенные к одному прибору, в зависимости от средней заселенности квартир (только для жилых зданий)

Приложение 5. Коэффициенты суточной неравномерности Kd

Приложение 6. Расчетные расходы горячей/общий и холодной воды секундные, л/с, и часовые, м3/ч, в зависимости от удельных расходов, л/ч, и числа приборов N (обеспеченность расходов 0,997 в час максимального водопотребления)

Приложение 7 Удельные часовые расходы воды и расчетные расходы стоков санитарно-технического оборудования

Приложение 8 Таблицы для гидравлического расчета безнапорных трубопроводов из полипропилена

Приложение 9 Таблицы для гидравлического расчета безнапорных трубопроводов из поливинилхлоридных труб

Приложение 10 Таблицы для гидравлического расчета безнапорных трубопроводов из полиэтилена низкого давления

Приложение 11 Таблицы для гидравлического расчета безнапорных трубопроводов из полиэтилена высокого давления

Список литературы

Подготовлены к изданию Учебно-методическим центром по подготовке специалистов в области пластмассовых трубопроводных систем МИПК МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве пособия к СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий»; СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения»; СНиП 3.05.01-85 «Внутренние санитарно-технические системы»; СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования», СП 40-107-2003 «Проектирование, монтаж и эксплуатация систем внутренней канализации из полипропиленовых труб».

Рассмотрены основные вопросы проектирования систем канализации из поливинилхлоридных (ПВХ), полиэтиленовых (ПЭ) и полипропиленовых (ПП) труб. Приведены конкретные примеры выполнения гидравлических расчетов для систем канализации зданий различного назначения. Для облегчения и удобства проведения расчетов в книге даны соответствующие номограммы и таблицы. Приведен сортамент применяемых пластмассовых труб и фасонных частей, подробно изложена технология монтажа и ремонта трубопроводных систем канализации, учитывающая компенсацию линейных удлинений и особенности крепления труб. Изложены методические основы эксплуатации безнапорных систем, канализации, рассмотрены причины обмерзания вытяжных частей канализационных стояков и даны рекомендации по устройству незамерзающих вытяжек. Приведены необходимые данные по применению вентиляционных клапанов канализационных стояков.

Для работников проектных, строительных и эксплуатационных организаций, преподавателей и студентов строительных вузов, техникумов и училищ, слушателей учебных центров и курсов по повышению квалификации.

А.Я. Добромыслов, Н.В. Санкова

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие «Рекомендации по проектированию, монтажу и эксплуатации систем канализации из пластмассовых труб для зданий и микрорайонов» разработаны в помощь организациям, проектирующим, монтирующим и эксплуатирующим безнапорные системы канализации зданий и микрорайонов городской и сельской застройки, т.е. начальные участки канализационной сети из пластмассовых труб диаметром до 200 мм. Системы водостоков в данных рекомендациях не рассматриваются.

Практика эксплуатации безнапорных канализационных сетей отмечает тревожный симптом: образование засоров трубопроводов на начальных участках носит настолько массовый характер, что проблема ликвидации засоров и их последствий перерастает в социальную. Статистика свидетельствует о том, что засорам подвержены в основном (свыше 90 %) безнапорные трубопроводы диаметром до 200 мм, т.е. внутридомовая, дворовая и микрорайонная, а также поселковая сети.

Очевидно, что требования надежной работы, предъявляемые к системам инженерного оборудования вообще и к системам канализации в частности, в условиях рыночной экономики продолжают ужесточаться, а необходимость снижения стоимости строительства при этом становится все актуальней. Применительно к безнапорным трубопроводам канализации это означает отказ от волевых решений при проектировании, а также обоснованный расчет систем внутридомовой канализации, дворовой, микрорайонной и поселковой сетей.

На современном этапе оптимальным материалом для канализационных трубопроводов является пластмасса, трубы из которой - технически гладкие, легкие, удобные в монтаже - уже сами по себе во многом отвечают требованиям времени. Тем не менее, приходится констатировать, что их внедрение во многом сдерживается несовершенством соответствующей нормативно-технической базы Российской Федерации. Так, до настоящего времени СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения» вообще не содержат регламентов по гидравлическому расчету пластмассовых труб; СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» рекомендуют рассчитывать их по формулам квадратичного сопротивления; СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов» трактует пластмассовые трубы как шероховатые, а СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» - как гидравлически гладкие.

Сложившееся положение вызывает массу вопросов у проектных организаций страны. Отсутствие у них вспомогательных материалов приводит к ненормальному положению, когда гидравлический расчет пластмассовых трубопроводов выполняется по таблицам для чугунных или железобетонных труб, в результате чего уклоны трубопроводов завышаются в 3-4 раза. В этом случае наряду с увеличением объемов земляных работ образуется «сухое» течение (течение с высокой скоростью, но с малым наполнением трубопровода), при котором в осадок выпадают крупногабаритные предметы, в результате чего трубопроводы диаметрами даже 300 и 400 мм засоряются в течение трех-четырех месяцев. По нашим данным, в 95% случаев причина образования засоров на начальных участках канализационной сети - именно крупногабаритные предметы, не являющиеся компонентами сточной жидкости (пищевые отходы, тряпье, вата, строительный мусор, банки, игрушки и т.п.).

При определении диаметра и уклона отводного трубопровода основным параметром является расчетный (секундный или кратковременный) расход стоков. Режим водоотведения, хотя и является производным от режима водопотребления, тем не менее, резко от него отличается. Это объясняется большой вместимостью безнапорных канализационных трубопроводов, вследствие чего исключается возможность определения расчетного расхода стоков по числу одновременно действующих приборов, как это регламентировано СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Кроме того, одним из важных параметров, определяющих расход, является интервал осреднения расходов, что также игнорируется действующими нормами. Например, смывной бачок унитаза вместимостью 7 л опорожняется за 7 с. Если измеренный расход жидкости этого смывного бачка осреднять на интервале 7 с, то кратковременный расход составит 1 л/с. Однако в процессе измерения расхода жидкости от этого смывного бачка зафиксировано, что на второй секунде опорожнения расход составил 1,6 л (затем он резко уменьшается). Следовательно, осредненный на интервале в 1 с максимальный расход равен 1,6 л/с. Тот же самый смывной бачок заполняется с расходом 0,1 л/с в течение 70 с.

Если расход жидкости от смывного бачка вместимостью 7 л осреднить на интервале в 70 с, то кратковременный расход стоков составит 0,1 л/с, т.е. будет равен кратковременному расходу воды.

При определении диаметра канализационного стояка следует исключить возможность срыва хотя бы одного из гидравлических затворов, присоединенных к этому стояку. Поэтому представляется очевидным, что интервалы осреднения расходов жидкости в этом случае должны быть минимальными, вплоть до 1 с, а расчетные расходы - максимальными. Например, если речь идет о жилых домах, то максимальным расходом стоков от одного прибора является секундный расход от смывного бачка унитаза - 1,6 л/с. Превышение расчетного расхода недопустимо, так как приводит к срыву гидравлических затворов и открывает беспрепятственный доступ канализационным газам (чрезвычайно токсичным и взрывоопасным) из наружных сетей канализации в помещения, где находятся люди. Таким образом, ошибка в определении расчетного расхода стоков в буквальном смысле угрожает здоровью человека.

При расчете горизонтальных отводных трубопроводов следует учитывать протяженность и вместимость этих трубопроводов и ориентироваться на приборы с максимальной продолжительностью водоотведения. В жилом доме - это ванна: ее вместимость равна 150-170 л, а продолжительность опорожнения - 150-180 с. Секундный расход стоков от ванны, осредненный на интервале 150 с, равен 1 -1,1 л/с (при расчетах принимается равным 1,1 л/с).

Ошибки в определении расчетных расходов приводят к образованию засоров трубопроводов, а также к увеличению объема земляных работ и материалоемкости систем, т.е. к удорожанию строительства при одновременном снижении, как надежности трубопроводной системы, так и комфортности объекта.

Не менее серьезными являются вопросы монтажа систем внутренней канализации из пластмассовых труб. Высокие коэффициенты теплового расширения труб (у поливинилхлоридных - в 5 раз, у полипропиленовых - в 15 раз, а у полиэтиленовых - в 20 раз больше, чем у металлических) диктуют необходимость тщательных расчетов компенсации линейных изменений длины трубопроводов и соблюдения всех требований технологии их монтажа.

Каждый из перечисленных вопросов (определение расчетных расходов стоков, расчет и конструирование канализационных стояков, гидравлический расчет пластмассовых отводных трубопроводов, монтаж трубопроводных систем) представляет собой конкретную задачу, решение которой влияет на надежность и стоимость трубопроводной системы канализации, поэтому в настоящих рекомендациях они рассматриваются достаточно подробно и изложены в виде, удобном для использования в проектной практике.

Кроме положений по расчету, конструированию и монтажу этих систем, в данную работу включены общие сведения о пластмассовых трубах, рекомендуемых для строительства как наземной, так и подземной частей канализации, и требования по их эксплуатации и ремонту.

Настоящее издание является третьей редакцией «Рекомендаций по проектированию, монтажу и эксплуатации систем канализации из пластмассовых труб для зданий и микрорайонов», исправленной и дополненной. Так, значительно переработаны главы 1, 6 и 7, внесены дополнения в главу 5. Глава 2 написана совместно с канд. техн. наук А.С. Вербицким.

Все замечания и предложения просим присылать по адресу: Москва, ул. 2 Бауманская, 5, МИПК МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Глава 1. ТРУБЫ И ФАСОННЫЕ ЧАСТИ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МОНТАЖА ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ КАНАЛИЗАЦИИ ЗДАНИЙ И МИКРОРАЙОНОВ

1.1. Внутренняя канализация

В соответствии со СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» для монтажа трубопроводов систем внутренней канализации строящихся и реконструируемых зданий предусматривается применение пластмассовых труб, которые имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с канализационными трубами из чугуна.

Обоснованием технологической целесообразности использования труб и фасонных частей из полимерных материалов являются такие специфические свойства этой продукции, как достаточная прочность, высокая коррозионная стойкость, нетоксичность, малая масса, низкая теплопроводность и др. Благодаря этим свойствам обеспечиваются надежность и долговременная эксплуатация канализационных трубопроводов, снижение трудоемкости монтажных работ и уменьшение транспортных затрат. В то же время пластмассовые трубы и фасонные части обладают рядом особенностей, которые необходимо учитывать при выполнении проектных и монтажных работ. Так, канализационные трубные изделия отличаются повышенной чувствительностью к механическим и ударным нагрузкам, относительно невысокой теплостойкостью, большим коэффициентом линейного теплового расширения, что является причиной заметного удлинения трубопроводов из полимерных материалов при повышении температуры и укорочения - при ее снижении.

При хранении на открытом воздухе под воздействием прямых солнечных лучей происходит постепенное ухудшение свойств полимеров, изменение их химической структуры, увеличение хрупкости и снижение эластичности.

Системы внутренней бытовой канализации с трубами из полимерных материалов монтируются в домах массового и индивидуального жилищного строительства, в типовых зданиях общественного назначения (детские дошкольные учреждения, школы, магазины, поликлиники и др.).

Пластмассовые трубы и фасонные части используются в системах внутренней канализации для монтажа стояков, отводных трубопроводов от санитарных приборов, в санитарно-технических кабинах, шахт-пакетах и при монтаже «россыпью», для вытяжных трубопроводов, прокладываемых в чердачных помещениях, для монтажа трубопроводов в подземной части здания.

С 1985 г. в массовом жилищном строительстве при монтаже канализационных трубопроводов в зданиях с санитарно-техническими кабинами широкое применение получили трубы из поливинилхлорида (ПВХ) диаметрами 110 и 50 мм и фасонные части к ним.

В последние годы, с освоением отечественными предприятиями производства канализационных труб и фасонных частей из полипропилена (ПП) диаметрами 110 и 50 мм, осуществляется переход к использованию трубных изделий из этого материала в санитарно-технических кабинах, шахт-пакетах, при монтаже трубопроводов в зданиях индивидуальной застройки и др.

Канализационная трубная продукция из полиэтилена (ПЭ), уступающая по монтажным и эксплуатационным характеристикам трубам из ПВХ и ПП, в настоящее время используется в небольших объемах. Для систем внутренней канализации применяются трубы и фасонные части из полиэтилена низкого давления (ГШД) и полиэтилена высокого давления (ПВД) диаметрами 110, 90 и 50 мм.

При выборе материала трубных изделий следует принимать во внимание назначение строящегося здания, необходимый срок эксплуатации канализационных трубопроводов, значения температурных параметров отводимых стоков, требования к надежности, противопожарные требования и другие факторы. Трубы из ПП и ПВХ по сравнению с полиэтиленовыми трубами не подвержены растрескиванию под влиянием поверхностно-активных веществ, отличаются большей устойчивостью к воздействию химических веществ при повышенных температурах, высокой точностью метрологических характеристик.

Существенным преимуществом канализационных систем из ПП является возможность отведения постоянных стоков с более высокой температурой. Кроме этого, при монтаже раструбных соединений труб и фасонных частей из ПП применяются резиновые уплотнители улучшенной конструкции, что позволяет стабильно выполнять качественную сборку соединений трубопроводов с приложением меньших усилий.

Перечень нормативных документов (НД) на канализационные трубы и фасонные части к ним из ПВХ, ПП и ПЭ приведен в табл. 1.1.1.

Таблица 1.1.1.

Нормативные документы на канализационные трубы и фасонные части к ним из ПВХ, ПП и ПЭ

Обозначение НД

Наименование НД

ТУ 6-19-307-86

Трубы и патрубки из непластифицированного поливинилхлорида для канализации

ТУ 6-49-33-92

Части фасонные из непластифицированного поливинилхлорида для канализационных труб

ТУ 4926-005-41989945-97

Трубы и патрубки из полипропилена для канализации

ТУ 4926-010-42943419-97

Трубы канализационные раструбные из полипропилена

ТУ 4926-010-41989945-98

Части фасонные из полипропилена для канализационных труб

ГОСТ 22689.0-89 - ГОСТ 22689.2-89

Трубы полиэтиленовые канализационные и фасонные части к ним

ТУ 10 РФ 13.02-92

Трубы из полиэтилена для систем внутренней канализации зданий

ТУ 10 РФ 13.01-92

Детали соединительные из полиэтилена для канализационных трубопроводов

Монтаж труб, патрубков и фасонных частей из ПВХ, ПП и ПЭ на строительных объектах выполняется с использованием раструбных соединений, уплотняемых резиновыми кольцами. Такие соединения удобны при сборке, обладают способностью воспринимать температурные изменения длины трубопровода, обеспечивают легкую разборку и ремонт стыков.

Конструкция раструбного соединения (рис. 1.1.1) включает гладкий конец одной трубной детали (с предварительно снятой фаской) и раструб другой детали, имеющей по окружности кольцевой паз (желобок), в который устанавливается резиновое кольцо.

Рис. 1.1.1. Раструбное соединение с резиновым уплотнительным кольцом

1 - гладкий конец трубы; 2 - резиновое уплотнительное кольцо; 3 - раструб

Трубы из ПВХ и ПД изготавливаемые по ТУ 6-19-307-86 (ПВХ), ТУ 4926-005-41989945-97 и ТУ 4926-010-42943419-97, имеют на одном конце раструб, формование которого производится на заводах-изготовителях трубной продукции. Трубы из ПНД и ГОД диаметрами 110, 90 и 50 мм (ГОСТ 22689.0-89 - ГОСТ 22689.2-89) выпускаются без раструбов. Для них предусмотрены патрубки с раструбами, предназначенные для соединения с трубами при помощи раструбно-стыковой сварки, которая выполняется в условиях трубозаготовительного производства. По ТУ 10 РФ 13.02-92 изготавливаются гладкие трубы диаметрами 90 и 50 мм из ПНД. Монтаж этих труб осуществляется в сочетании с фасонными частями из ПНД (ТУ 10 РФ 13.01-92), в номенклатуру которых включен ряд деталей диаметрами 90 и 50 мм, имеющих раструбы с обеих сторон (компенсационный патрубок, ревизия, двухраструбная муфта и др.). Размеры канализационных труб и патрубков отечественного производства, изготавливаемых по ТУ 6-19-307-86 (ПВХ), ТУ 4926-005-41989945-97 и ТУ 4926-010-42943419-97 (ПП), ГОСТ 22689.0-89 - ГОСТ 22689.2-89 (ПНД и ПВД), приведены в табл. 1.1.2 и 1.1.3.

Таблица 1.1.2.

Длина, мм, труб и патрубков из ПВХ, ПП, ПНД и ПВД

 

Материал труб

Диаметр

Длина патрубков

Длина труб

ПВХ

50

345

2650

360

370

410

450

457

465

515

535

870

970

110

345

2000

1125

2485

1215

2605

1255

2650

1315

4000

1500

 

ПП

50, 110

150

1000

250

1500

500

2000

750

3000

ПНД, ПВД

50, 90, 110

-

2000

3000

5500

6000

8000

Примечание. По согласованию с потребителем допускается изготовление и поставка труб и патрубков другой длины.

Таблица 1.1.3.

Размеры, мм, канализационных труб и патрубков из ПВХ, ПП, ПНД и ПВД (см. рис.1.1.1.)

Материал труб

Обозначение НД

Наружный диаметр гладкого конца d

Внутренний диаметр раструба D

Внутренний диаметр желобка, D1

Толщина стенки, S

Длина фаски, b

ПВХ

ТУ 6-19-307-86,

50+0,2

50,3+0,8

59,6+1,0

3,2+0,5

6

110+0,3

110,4+0,5

3,2+0,5

6

ПП

ТУ 4926-005-41989945-97, ТУ 4926-010-42943419-97

40+0,3

40,3+0,8

49,6+1,0

1,8+0,4

3,5

50+0,3

50,3+0,8

59,6+1,0

1,8+0, 4

3,5

110+0,4

110,4+0,9

120,6+1,8

2,7+0,5

4,5

ПНД, ПВД

ГОСТ 22689.0-89 - ГОСТ 22689.2-89

50+0,5

-

-

3+0,6

6

90+0,9

-

-

3+0,6

7

110+1,0

-

-

3,5+0,6

7

Для монтажа трубопроводов используются фасонные части (рис 1.1.2 - 1.1.15), номенклатура и основные размеры которых представлены в табл. 1.1.4 и 1.1.5.

Рис. 1.1.2. Отвод 87°30'

Рис. 1.1.3. Отвода α = 30°, 45°

Рис. 1.1.4. Тройник 87°30'

Рис. 1.1.5. Тройник α = 45°

Рис. 1.1.6. Муфта надвижная

Рис. 1.1.7. Патрубок компенсационный

Рис. 1.1.8. Переход

Рис. 1.1.9. Крестовина 45°

Рис. 1.1.10. Крестовина 87°30'

Рис. 1.1.11. Крестовина двухплоскостная

Рис. 1.1.12. Ревизия

Рис. 1.1.13. Заглушка

Рис. 1.1.14. Приборный патрубок

Рис. 1.1.15. Отвод приборный

Таблица 1.1.4.

Номенклатура канализационных фасонных частей из ПВХ (ТУ 6-49-33-92), ПП (ТУ 4926-010-41989945-98), ПНД и ПВД (ГОСТ 22689.0-89 - ГОСТ 22689.2-89)

Фасонные части

Наружный диаметр ответных труб, мм

Материал фасонных частей

ПВХ

ПП

ПНД,

ПВД

Отвод 87°30'

40

50

90

110

-

+

-

+

-

+

-

+

+

+

+

+

Отвод 45°

40

50

90

110

-

+

-

+

-

+

-

+

+

+

+

+

Отвод 30°

50

90

110

+

-

+

+

-

+

-

+

+

Тройник 87°30'

50×50

90×50

90×90

110×50

110×110

+

-

-

+

+

+

-

-

+

+

+

+

+

+

+

Тройник 60°

110×110

-

-

+

Тройник 45°

50×50

90×50

90×90

110×50

110×110

+

-

-

-

+

+

-

-

-

+

+

+

+

+

+

Муфта надвижная

50

90

110

-

+

+

+

-

+

+

+

+

Патрубок компенсационный

50

90

110

+

-

+

+

-

+

+

+

+

Переход

90×50

110×50

110×90

-

+

-

-

+

-

+

+

+

Крестовина 45°

110×110×110

+

+

-

Крестовина 60°

110×50×50

110×110×110

-

-

-

-

+

+

Крестовина 87°30'

110×50×50

110×110×110

-

-

-

-

+

+

Крестовина двухплоскостная правая

90×90×50

110×110×50

-

+

-

+*

+*

+*

Крестовина двухплоскостная левая

90×90×50

110×110×50

-

+

-

+*

+*

+*

Ревизия

50

90

110

+

-

+

+

-

+

+

+

+

Заглушка

40

50

90

110

-

+

-

+

-

+

-

+

+

+

+

+

Приборный патрубок

50

90

110

-

-

-

-

-

+

+

+

+

Отвод приборный

90

110

-

+

-

-

+

+

Примечания. 1. В таблице приняты условные обозначения: «+» - вид фасонных частей, предусмотренный нормативной документацией; «-» - вид фасонных частей, не предусмотренный нормативной документацией.

2. Для изделий, отмеченных звездочкой, присоединение бокового отвода диаметром 50 мм к фасонной части выполняется при помощи сварки

Таблица 1.1.5.

Размеры, мм, канализационных фасонных частей из ПВХ, ПП, ПНД и ПВД

Материал

Обозначение НД

Наружный диаметр хвостовика d

Внутренний диаметр раструба D

Внутренний диаметр желобка D1

Толщина стенки S

Длина фаски b

ПВХ

ТУ 6-49-33-92

50+0,2

110+0,3

50+0,8

110,4+0,5

59,6+1,0

мin 3,2

мin 3,2

6

6

ПП

ТУ 4926-010-41989945-98

40+0,3

50+0,3

110+0,4

40,3+0,8

50,3+0,8

110,4+0,9

49,6+1,0

59,6+1,0

120,6+1,8

1,8+0,4

1,8+0,4

2,7+0,5

3,5

3,5

4,5

ПНД

ГОСТ 22689.0-89 -ГОСТ 22689.2-89

50+0,5

90+0,9 110+1,0

50,8+0,6

91,2+0,9

114+1,0

60+0,6

101,6+0,9

121,7+1,0

3+0,6

3+0,6

3,5+0,6

6

7

7

ПВД

ГОСТ 22689.0-89 -ГОСТ 22689.2-89

50+0,5

90+0,9 110+1,0

50,8+0,6

91,2+0,9

114+1,0

60+0,6

101,6+0,9

121,7+1,0

3+0,6

4,3+0,9

5,2+1,0

6

7

7

Для фасонных частей из ПД выпускаемых ЗАО НПО «Стройполимер» (ТУ 492601041989945-98) и используемых в сочетании с трубами и патрубками из ПП (ТУ 4926-00-541989945-97 и ТУ 492601042943419-97), предусмотрена сборная конструкция раструбов, состоящая из раструбной части и крышки. Соединение раструба с крышкой обеспечивался при помощи кольцевых выступов, образующих замок, благодаря которому обе детали не могут разъединиться непроизвольно (рис. 1.1.16). Разборка элементов такого замкового соединения в случае необходимости производится вручную при приложении некоторого усилия и не вызывает затруднений.

Основные физико-механические свойства труб из ПНД, ПВД, ПВХ и ПП представлены в табл. 1.1.6.

Рис. 1.1.16. Сборная конструкция раструба канализационных фасонных частей из ПП

1 - крышка; 2 - резиновое кольцо; 3 - раструб; 4 –хвостовик

Таблица 1.1.6.

Основные физико-механические свойства труб при температуре окружающего воздуха (23±5)°С

Параметры 120

Значения параметров для труб

ПНД

ПВД

ПВХ

ПП

Плотность, г/см3

0,94-0,96

0,91-0,93

1,38-1,43

0,9-0,91

Коэффициент линейного теплового расширения, 1/°С·10-4 (мм/м °С)

2

(0,2)

2

(0,2)

0,8

(0,08)

1,5

(0,15)

Теплопроводность, Вт/м °С

0,42

0,35

0,17

0,26

Предел текучести при растяжении, МПа, не менее

19,0

9,3

44,1

25 (28)

Относительное удлинение при разрыве, %, не менее

210

250

25

100

Сопротивление удару, количество разрушившихся образцов, %, не более

-

-

10

10

Изменение длины после прогрева, %, не более

3

3

5

2

Для систем внутренней канализации допускается применение труб и фасонных частей импортного производства, не уступающих по показателям свойств требованиям соответствующих нормативных документов, указанных в табл. 1.1.1.

Основными производителями отечественной канализационной трубной продукции из пластмасс являются:

ЗАО НПО «Стройполимер» (трубы и фасонные части из полипропилена);

ОАО НПО «Пластик» (трубы и фасонные части из поливинилхлорида);

ООО «Синикон» (трубы и фасонные части из полипропилена);

А/О «Компания Рострубпласт» (трубы и фасонные части из полиэтилена);

ЗАО Думиничский чугунолитейный завод (трубы и фасонные части из полиэтилена).

Для уплотнения раструбных соединений канализационных труб (ТУ 6-19-307-86) и фасонных частей (ТУ 6-49-33-92) из ПВХ, применяемых в системах хозяйственно-бытовой канализации с максимальной температурой постоянных стоков 60°С и кратковременных стоков (не более 1 мин) 95°С, используются резиновые уплотнительные кольца круглого поперечного сечения, изготавливаемые по ТУ 38.105.1818-88 (рис. 1.1.17,а) из резиновой смеси 51-5016. Физико-механические показатели этих колец приведены в табл. 1.1.7, размерные характеристики - в табл. 1.1.8.

Рис. 1.1.17. Конструкции резиновых колец, используемых для уплотнения раструбных соединений труб и фасонных частей:

а) кольцо круглого поперечного сечения; б) кольцо манжетного типа с одним выступом; в) кольцо манжетного типа с двумя выступами и распорным вкладышем

Таблица 1.1.7.

Физико-механические показатели резиновых колец, предназначенных для уплотнения раструбных соединений труб и фасонных частей из ПВХ

Показатели

Нормативное значение для колец, используемых в соединениях трубной продукции из:

ПВХ

ПНД, ПВД

Твердость, единицы Шор А

32-46

30-45

Изменение твердости после старения в воздухе при температуре 70° С в течение 168 ч, единицы Шор А, не более

+8

-

Относительная остаточная деформация после старения в воздушной среде при сжатии на 40% и температуре 70° С в течение 24 ч, %, не более

25

25

Трубы и фасонные части из ПНД и ПВД, температурные параметры, эксплуатации которых аналогичны приведенным выше для ПВХ, уплотняются кольцами круглого поперечного сечения (ГОСТ 22689.0-89 - ГОСТ 22689.2-89), размеры которых представлены в табл. 1.1.8.

Таблица 1.1.8.

Размеры, мм, резиновых колец, предназначенных для уплотнения раструбных соединений труб и фасонных частей из ПВХ, ПНД и ПВД (см. рис. 1.1.17, а)

Материал трубных изделий

Диаметр трубных изделий

Внутренний диаметр кольца D

Диаметр сечения кольца d

ПВХ

50

49+1,0

6+0,4

ПВХ

110

109+1,4

7+0,4

ПНД, ПВД

50

6+0,4

ПНД, ПВД

90

7+0,4

ПНД, ПВД

110

7+0,4

В целом раструбные соединения, при монтаже которых полностью выполняются все требуемые технологические операции, отличаются достаточной степенью эксплуатационной надежности. Однако, как показал опыт монтажа канализационных трубопроводов диаметром 110 мм из ПВХ, ПНД и ПВД, при сборке таких соединений кольцо круглого поперечного сечения под действием сил трения иногда может неравномерно скручиваться и выталкиваться из желобка в раструбную щель между двумя соединяемыми деталями, что приводит к нарушению герметичности стыка при эксплуатации.

Эффект скручивания резиновых колец проявляется чаще всего при отношении d/D<0,07 (где d и D - соответственно диаметр сечения и внутренний диаметр кольца). Для используемых с трубами из ПВХ, ПНД и ПВД колец круглого поперечного сечения диаметром 110 мм отношение d/D (в зависимости от величины допусков на размеры) составляет 0,063 - 0,068, что свидетельствует о некоторых конструктивных недостатках уплотнителей.

Отношение d/D для колец диаметром 50 мм круглого сечения находится в пределах 0,12-0,13, вследствие чего при монтаже раструбных соединений труб и фасонных частей из ПВХ, ПНД и ПВД диаметром 50 мм выталкивание колец, как правило, не происходит.

Точное выполнение технологических требований сборки раструбных соединений канализационных трубопроводов (наличие фаски на гладком конце трубы, предварительная очистка поверхности изделий, обязательное нанесение смазки, соосная сборка с последующим контрольным проворотом соединенных деталей относительно друг друга) позволяет избегать получения некачественных соединений.

Опыт применения резиновых колец более сложного профиля поперечного сечения, так называемых, колец манжетного типа (рис. 1.1.17 б, в), свидетельствует об отсутствии их выталкивания при сборке раструбных соединений. Манжетные кольца имеют на внутренней поверхности один или два клиновидных выступа («язычка») с небольшой толщиной уплотнительной кромки, благодаря чему достигается уменьшение трения при вводе гладкого конца одной трубы в раструб другой. Для таких колец характерна большая, чем для уплотнителей круглого поперечного сечения того же типоразмера, абсолютная величина деформации, что способствует повышению надежности соединений.

Для двухъязычковой конструкции колец манжетного типа предусматривается установка пластмассового распорного вкладыша (см. рис. 1.1.17, в), позволяющего дополнительно фиксировать положение уплотнителя в желобке раструба при сборке соединения. Такими кольцами, изготовляемыми по DIN 4060 фирмами «M.O.L» и «Bode» (Германия) и отвечающими требованиям ТУ 4926-005-41989945-97, комплектуются канализационные трубные изделия из ПП производства ЗАО НПО «Стройполимер» (трубы, патрубки и фасонные части) и ООО «Синикон» (трубы), предназначенные для пропуска постоянных стоков с температурой до 80°С и кратковременных - до 95°С (табл. 1.1.9)

Таблица 1.1.9.

Размеры, мм, колец манжетного типа с распорными вкладышами, предназначенных для уплотнения раструбных соединений труб и фасонных частей из ПП (см. рис.1.1.17 в)

 

Диаметр трубных изделий

Наружный диаметр кольца D

Размеры поперечного сечения кольца

а

h

40

51,9±0,5

6,7±0,2

7,1±0,2

8,1±0,2

50

61,9±0,5

6,7±0,2

7,1±0,2

8,1±0,2

110

123,2±0,7

7,8±0,3

9,1±0,2

10,1±0,2

Кроме раструбных стыков с резиновыми кольцами, для сборки труб и фасонных частей из ПВХ могут использоваться клеевые соединения, а для трубных изделий из полиэтилена - соединения, выполненные контактно-раструбной сваркой.

В настоящее время при строительстве зданий массовых серий технологией монтажа канализационных трубопроводов в построечных условиях не предусматриваются склеивание и сварка, являющиеся более сложными и трудоемкими процессами по сравнению со сборкой разъемных соединений с резиновыми кольцами.

Сварка полиэтиленовых труб с раструбными патрубками, приварка боковых отводов к двухплоскостным крестовинам из ПЭ и ПП, а также работы по склеиванию трубных деталей из ПВХ выполняются на заводах-изготовителях, трубозаготовительных предприятиях, в специализированных цехах и мастерских.

В отдельных случаях на строительных объектах при проведении работ в небольших объемах допускается применение клеевой технологии для соединений канализационных труб и фасонных частей из ПВХ при обязательном соблюдении необходимых мер по безопасности труда и требований пожарной безопасности.

1.2. Микрорайонная сеть канализации

Для строительства микрорайонных сетей канализации следует применять трубы из полипропилена (ТУ 4926-012-41989945-99), ПВХ (ГОСТ Р 51613-2000), а также полиэтилена высокого и низкого давления (ГОСТ 18599-83).

Сортамент труб из ПП приведен в табл. 1.2.1. Трубы серии S16 предназначены для укладки в землю на глубину 3 м, серии S11,2 - 6 м.

Сортамент труб из ПНД приведен в табл. 1.2.2, из ПВД - в табл. 1.2.3, из ПВХ - в табл. 1.2.4.

Таблица 1.2.1.

Размеры, мм, и масса, кг, труб из ПП

Средний наружный диаметр

Толщина стенки и масса 1 м для труб классов (серий)

номинальное значение

предельное отклонение

SN4 (S16)

SN8 (S11,2)

номинальное значение

предельное отклонение

масса

номинальное значение

предельное отклонение

масса

110

+0,4

3,4

+0,6

1,126

4,7

+0,7

1,518

160

+0,5

4,9

+0,7

2,327

6,9

+0,8

3,213

200

+0,6

6,2

+0,9

3,682

8,6

+1,1

4,425

250

+0,8

7,7

+1,0

5,678

10,7

+1,3

7,758

Таблица 1.2.2.

Размеры, мм, и масса, кг труб из ПНД 

Средний наружный диаметр

Толщина стенки и масса 1 м для труб типов

Л

СЛ

С

Т

номинальное значение

предельное отклонение

номинальное значение

предельное отклонение

масса

номинальное значение

предельное отклонение

масса

номинальное значение

предельное отклонение

масса

номинальное значение

предельное отклонение

масса

90

+0,9

2,2

+0,5

0,643

3,5

+0,6

0,98

+0,8

1,39

8,2

+1,1

2,13

100

+1,0

2,7

+0,5

0,946

4,3

+0,7

1,47

6,3

+0,9

2,09

10,0

+1,2

3,16

125

+1,2

3,1

+0,6

1,24

4,9

+0,7

1,89

7,1

+1,0

2,69

11,4

+1,4

4,10

140

+1,3

3,5

+0,6

1,55

5,4

+0,8

2,33

8,0

+1,0

3,35

12,8

+1,5

5,14

160

+1,5

3,9

+0,6

1,96

6,2

+0,9

3,06

9,1

+1,2

4,37

14,6

+1,7

6,70

180

+1,7

4,4

+0,7

2,50

7,0

+0,9

3,85

10,2

+1,3

5,50

16,4

+1,9

8,46

200

+1,8

4,9

+0,7

3,26

7,7

+1,0

4,71

11,4

+1,4

6,81

18,2

+2,1

10,4

Таблица 1.2.3.

Размеры, мм, и масса, кг, труб из ПВД 

Средний наружный диаметр

Толщина стенки, мм, и масса 1 м для труб типов

Л

СЛ

С

Т

номинальное значение

предельное отклонение

номинальное значение

предельное отклонение

масса

номинальное значение

предельное отклонение

масса

номинальное значение

предельное отклонение

масса

номинальное значение

предельное отклонение

масса

110

+ 1,0

5,3

+0,8

1,73

8,1

+ 1,1

2,54

11,8

+1,4

3,54

18,4

+2,1

5,11

125

-1,2

6,0

+0,8

2,20

9,3

+1,2

3,31

13,4

+1,6

4,56

20,9

+2,3

6,71

140

+1,3

6,7

+0,9

2,76

10,4

+1,3

4,14

-

-

-

-

-

-

160

+1,5

7,7

+1,0

3,61

11,9

+1,4

5,39

-

-

-

-

-

-

Таблица 1.2.4.

Размеры, мм, труб из ПВХ 

d

d1

d2

s1, не менее, для труб типа

l, не менее

L

l1, не менее

s, не менее, для труб типа

номинальное значение

предельное отклонение

номинальное значение

предельное отклонение

С

Т

С

Т

63

63,6

+0,7

80,0

+0,8

-

3,4

13

99,5

6

1,9

3,0

75

75,6

+0,7

93,9

+0,8

-

4,0

14

102,5

7

2,2

3,6

90

90,7

+0,8

110,7

+0,8

-

4,8

15

110,5

8

2,7

4,3

110

110,8

+0,9

132,5

+0,9

3,5

5,9

17

116,0

10

3,2

5,3

160

161,0

+1,1

186,0

+1,0

5,1

8,5

22

134,5

14

4,7

7,7

225

226,4

+1,1

254,5

+1,2

7,1

12,0

27

154,0

20

6,6

10,8

Для соединения пластмассовых труб между собой и присоединения к металлической арматуре и оборудованию следует применять разъемные конструкции.

Трубы из ПНД, ПВД и ПВХ с гладкими концами соединяются с помощью стальных свободных фланцев (рис. 1.2.1). Предварительно на гладкий конец трубы надевается фланец, затем в торец трубы из полиэтилена приваривается специальная фасонная деталь - «втулка (бурт) под фланец», а к гладкому концу трубы из ПВХ приклеивается втулка под фланец (см. рис. 1.2.1)

Для соединения раструбных труб из ПВХ применяются специальные соединительные детали из чугуна (рис. 1.2.2 и 1.2.3). Номенклатура, размеры и масса этих деталей приведены в табл. 1.2.5.

Трубы из жесткого ПВХ и трубы из ПНД и ПВД диаметрами 90 и 110 мм с гладкими концами могут соединяться также с помощью двухраструбных муфт и резиновых уплотнительных колец

Рис. 1.2.1. Узлы для разъемного подсоединения пластмассовых труб с помощью свободных фланцев

1 - труба; 2, 3 - втулки, соответственно, приклеенная и приваренная встык; 4 - свободные фланцы; 5 – прокладка

Рис. 1.2.2. Детали соединительные из чугуна

a - тройник с двумя раструбами и фланцами; б - переход двухраструбный; в - тройник трехраструбный; г -патрубок фланец-раструб; д - патрубок фланец-гладкий конец

Рис.1.2.3. Узел для разъемного присоединения пластмассовых труб с помощью чугунных соединительных деталей

1 - труба; 2 - раструб; 3 - резиновое кольцо; 4 - прокладка; 5 - раструб-фланец; 6- фланец-гладкий конец

Таблица 1.2.5.

Размеры, мм, и масса, кг, деталей соединительных из чугуна 

Деталь

Марка

Условный проход

Масса

Тройник с двумя раструбами и фланцем

MMA-KS

200×200

250×250

300×300

53,2

65,0

80,0

Переход двухраструбный

MMP-KS

150×150

10,3

Тройник трехраструбный

MMB-KS

100×100

125×100

125×125

150×100

150×125

150×150

200×100

200×125

200×150

200×200

10,2

18,4

20,8

22,0

23,0

26,8

36,8

39,0

41,9

8,8

Патрубок фланец - раструб

E-KS

100

125

150

200

250

300

6,2

9,8

12,3

22,0

29,7

32,7

Патрубок фланец - гладкий конец

F-KS

100

125

150

200

250

6,6

9,1

11,6

16,9

23,1

1.3. Компенсация линейных удлинений и крепление трубопроводов

Компенсация линейных изменений длины пластмассовых трубопроводов внутренней канализации осуществляется за счет раструбных соединений на резиновых уплотнительных кольцах.

На стадии проектирования и монтажа следует обращать внимание на соединение трубных изделий до монтажной метки, определяющей глубину установки одной трубы в раструб другой. Такая сборка обеспечивает между торцом гладкого конца трубы и упорной поверхностью раструба зазор, используемый для компенсации температурного удлинения трубопровода. Особая ответственность при этом связана с тем, что у пластмассовых труб коэффициент линейного теплового расширения значительно выше, чем у труб из металла.

Удлинение или укорочение трубопровода А1, мм, при изменении температуры вычисляют по формуле:

где:

α- коэффициент линейного теплового расширения материала трубы, мм/м °С;

∆t - температурный перепад, °С;

l - первоначальная длина трубопровода, м.

Температурный перепад определяется как максимальная разность температур стенок трубопровода в условиях его эксплуатации и монтажа. Если температура при эксплуатации выше, чем при монтаже, то трубопровод удлиняется, если ниже - укорачивается.

При проектировании надлежит выполнять расчет необходимого количества компенсаторов. Например, требуется определить количество раструбных соединений, обеспечивающих компенсацию удлинения участка длиной 3 м трубопроводов из ПВХ, ПЭ и ПП при ∆t = 50 °С.

Коэффициент линейного теплового расширения для ПВХ равен 0,08 мм/м °С. Удлинение участка трубопровода длиной 3 м из ПВХ, составит 12 мм. При тех же условиях этажестояк из полиэтиленовых труб удлиняется на 30 мм (α = 0,2 мм/м·°С), а из полипропиленовых - на 23 мм (α = 0,15 мм/м·°С).

При сборке деталей до монтажной метки в раструбных соединениях труб из ПЭ и ПП обеспечивается зазор 14 - 12 мм, из ПВХ - 10 мм. Следовательно, для компенсации тепловых удлинений стояк из ПВХ должен иметь одно раструбное соединение с резиновым кольцом, стояк из ПЭ - три, а из ПП - два соединения.

В случае применения неразъемных соединений (клеевых для труб ПВХ или сварных в раструб для труб ПНД и ПВД) компенсацию линейных удлинений следует осуществлять с помощью обычных или компенсационных (удлиненных) раструбов с резиновыми уплотнительными кольцами.

Для канализационных трубопроводов применяют подвижные крепления, допускающие перемещение труб в осевом направлении, и неподвижные, - не допускающие таких перемещений.

Места установки креплений на канализационных трубопроводах предусматриваются проектом.

При расстановке креплений необходимо соблюдать следующие положения:

- количество раструбных соединений на участке трубопровода, ограниченном неподвижными креплениями, должно обеспечивать компенсацию температурных изменений длины этого участка;

- крепления, установленные на стояках, должны обеспечивать сносность деталей и вертикальность трубопровода; крепления, установленные на горизонтальных трубопроводах, прокладку труб с необходимым уклоном;

- неподвижные крепления должны направлять удлинение трубопроводов в сторону соединений, используемых в качестве компенсаторов;

- крепления целесообразно устанавливать у раструбов соединений с резиновым кольцом; при такой расстановке креплений увеличивается жесткость смонтированного трубопровода в направлении, перпендикулярном его оси; отсутствие креплений уменьшает его жесткость;

- установку неподвижных креплений на раструбах труб (посредством плотной затяжки) следует избегать, так как такая фиксация может уменьшить способность раструбных соединений воспринимать температурные удлинения;

- для горизонтальных и вертикальных участков трубопроводов с обычными раструбными соединениями на резиновых кольцах максимальное расстояние между неподвижными креплениями должно приниматься в соответствии с приведенными в таблице значениями.

 

Диаметр труб, мм

Максимальное расстояние между неподвижными креплениями, м, для трубопроводов из:

ПЭ

ПВХ

ПП (при наличии не менее одного раструбного соединения)

ПП (при наличии двух раструбных соединений)

50

0,4

1,5

0,8

1,6

110

0,8

2,0

1,0

2,0

- расстояние между подвижными креплениями не должно превышать следующих значении:

 

 

ПЭ

ПВХ

ПП

для горизонтальных трубопроводов:

8D

10D

10D

для вертикальных трубопроводов:

16D

20D

20D

- при невозможности обеспечить компенсацию температурных деформаций из-за недостаточного количества раструбных соединений на участке трубопровода между двумя неподвижными креплениями используется компенсационный патрубок с удлиненным раструбом;

- между неподвижными креплениями допускается установка только одного компенсационного патрубка;

- при использовании компенсационного патрубка на горизонтальном трубопроводе расстояние между неподвижными креплениями может превышать указанные выше значения, при этом должна быть обеспечена расстановка промежуточных подвижных креплений на расстоянии 8D (для ПЭ) и 10D (для ПВХ и ПП) друг от друга; в этом случае расстояние между неподвижными креплениями определяется расчетным путем с учетом длины раструба монтируемого компенсационного патрубка;

- на вертикальных трубопроводах трубы, расположенные непосредственно над компенсационными патрубками, следует жестко закреплять;

- при невозможности установки крепления на фасонной части соседние детали закрепляются хомутами на расстояниях, обеспечивающих компенсацию удлинения фасонной части.

Установка креплений не требуется на приборных патрубках, используемых для присоединения к сети выпусков унитазов и трапов, а также на отводных трубах D = 40 или 32 мм от пластмассовых сифонов.

Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ СТОЧНЫХ ВОД

2.1. Методические основы определения расчетных расходов стоков

В настоящее время, после многолетних исследований, признано, что процесс водоотведения является производным от процесса водопотребления, случайным и для его описания (математического моделирования) должны использоваться методы теории вероятности, математической статистики и теории случайных процессов.

В любой момент времени общий расход воды и стоков на объекте (жилое здание, коммунально-бытовое или промышленное предприятие, любая группа различных объектов) является суммой случайных расходов через различные санитарно-технические приборы и, следовательно, этот общий расход также является случайной величиной. Указанные случайные величины (расходы каждого прибора и общий расход) формируются под воздействием различных факторов - климатических, демографических, технических (например, температура воды и ее давление перед водоразборными приборами), оснащенности жилищ холодильниками, стиральными, посудомоечными машинами и др. Значения некоторых факторов могут быть измерены (установлены) при экспериментальном изучении процессов водопотребления (водоотведения ), их влияние может быть учтено в создаваемой модели процесса. Однако практическая значимость учета большого числа факторов невелика, а в ряде случаев такой учет нежелателен, так как при проектировании систем канализации невозможно дать достоверный прогноз значений многих факторов в период эксплуатации объекта. Поэтому при создании методов математического моделирования процесса водопотребления всегда выбирают в качестве влияющих на расходы воды (стоков) только те факторы, значения которых наиболее существенны и известны при проектировании.

Расходы воды могут быть представлены в виде функций распределения случайных величин. Для того чтобы такие распределения, полученные по результатам экспериментальных измерений или по данным расчетов по той или иной математической модели, можно было бы сопоставлять, для каждого распределения следует указывать:

период, к которому относится распределение (Т, сут, ч и т.п.);

продолжительность расходов, которые описываются каждым распределением (t, ч, мин и т.п.).

Кроме того, если необходимо сопоставить значения расходов из различных распределений, то для сравниваемых величин необходимо указывать и обеспеченность G, которая понимается как вероятность того, что данный расход не будет превышен в течение периода Т.

Все известные к настоящему времени методики определения расчетных расходов воды построены с таким расчетом, чтобы по небольшому числу исходных данных можно было прогнозировать ожидаемую в системе водопровода функцию распределения расходов воды (для заданного периода Т и продолжительности расходов г) и найти в этом распределении расход с требуемой величиной G. Именно такой расход  считается расчетным; для практического применения различных методик расчетные расходы представляются в виде таблиц расходов или таблиц вспомогательных величин, которые позволяют достаточно просто определять расходы для различных сочетаний исходных данных.

Различия методик определения расчетных расходов состоят, в основном, в принципах, положенных в основу выбора исходных данных для построения функций распределения. Еще в 30 -е годы С.А. Курсин предложил заменить все многообразие водоразборных приборов на объекте одним эквивалентным прибором. Число таких эквивалентных приборов принимается равным общему числу реальных приборов (иногда число приборов корректируется за счет приведения расходов реальных приборов к единому значению расхода эквивалентного прибора), а режим работы принимается достаточно простым - прибор либо включен с постоянным расходом q0, либо выключен (такой режим, конечно, достаточно сильно отличается от реального). Общее время включения эквивалентного прибора tb в течение периода Т, определяет вероятность действия этого прибора, которая находится по формуле:

                                                                                                                       (2.1.1)

Расходы воды, которые определяют при проектировании, являются лишь величинами, необходимыми для определения (расчета) тех или иных параметров элементов систем водопровода и канализации: диаметров трубопроводов, объемов емкостей, типов и марок насосных агрегатов. Именно поэтому в практике проектирования принят термин "расчетные расходы". Поэтому и при сопоставлении различных методов определения расчетных расходов воды недостаточно сравнивать только отдельные значения расчетных расходов, но следует сравнивать обоснованность и результаты расчета параметров элементов систем водопровода.

Исходя из гипотезы С.А. Курсина об эквивалентном приборе (аналогичная гипотеза была предложена в 1940 г. Хантером в США для такой схемы работы эквивалентного прибора), расчетный расход воды (его продолжительность принимается равной 1-2 мин, а период, для которого ищется функция распределения, составляет 1 ч) можно определить по весьма простой формуле:

                                                                                                                        (2.1.2)

где:

m - число одновременно включенных эквивалентных приборов из общего их числа N в системе водоснабжения;

q0 - принятый для данной системы расход эквивалентного прибора.

Величина m определяется на основе биномиального закона распределения вероятности числа одновременно действующих эквивалентных приборов либо на основе формул других законов распределений, достаточно хорошо аппроксимирующих биномиальный закон при различных сочетаниях Р и N, которые являются параметрами принятого закона распределения вероятности (точнее, параметрами распределения являются его математическое ожидание и дисперсия, но в случае биномиального закона эти параметры полностью определяются величинами Р и N). Значение величины G, гарантирующей принятие достаточно высокой обеспеченности расчетных расходов воды, составляет обычно 0,97-0,99.

При всей кажущейся простоте определения расчетного кратковременного расхода q по формуле (2.1.2) задача все же является весьма сложной из-за необходимости достоверного определения вероятности одновременного действия Р и расхода эквивалентного прибора q0. Проблемы здесь связаны, в частности, с тем, что эквивалентный прибор реально не существует и определить для него требуемые параметры из результатов экспериментального изучения водопотребления весьма сложно.

В работах С.А. Курсина и Хантера величины Р и q0 определялись на основе логических рассуждений о режимах работы систем внутреннего водоснабжения зданий (в основном, жилых домов), что, конечно, не могло обеспечить высокой достоверности расчетов при появлении в 50-х годах крупных жилых массивов, где системы водопровода обслуживали большое число разнородных потребителей и санитарно-технических приборов.

Для повышения достоверности расчетов по формуле (2.1.2) в 60-х годах Л.А. Шопенским был начат комплекс исследований, основная цель которых состояла в разработке новых подходов к определению величин q0 и Р для различных сочетаний исходных данных, числа и назначения санитарно-технических приборов, различного назначения объектов водоснабжения, различных давлений в системах и пр. При этом основная гипотеза С.А. Курсина и Хантера о существовании эквивалентного прибора не подвергалась сомнению, и вычисление расчетного расхода также производилось по формуле (2.1.2). Именно поэтому методика определения расчетных расходов на базе этой формулы в дальнейшем называется методикой Курсина-Хантера-Шопенского (методика КХШ).

Л.А. Шопенский предложил для случая установки на водопроводной сети реальных приборов одного типа (работающих с различными секундными расходами и различной продолжительностью включения) определять вероятность действия эквивалентного им прибора в час максимального водоразбора Р как отношение среднего удельного (для одного прибора или потребителя) расхода в указанный период (qhr, л/ч) к величине 3600q (в расчете может быть учтено и различие между числом приборов N и числом потребителей U). Результат такого определения вероятности действия приборов при определенных условиях совпадает с расчетом этой вероятности по формуле (2.1.1).

Если вероятность действия эквивалентного прибора в час максимального водоразбора установлена по имеющимся исходным данным (в их число, кроме N и U, входят величины qhr,i и q0,i, где i - индекс, указывающий на тип приборов или потребителей, для которых ведется расчет), то расход эквивалентного прибора при наличии различных реальных приборов (потребителей) вычисляется как средневзвешенная величина (из величин q0,i).

Весовыми коэффициентами при вычислениях q0 для сети водопровода в целом или ее отдельного участка Л.А. Шопенский предложил считать произведение величин Рi,- и Ni.

В описанном виде методика КХШ с 1976 г. была включена в СНиП "Внутренний водопровод и канализация зданий", при этом общие идеи о возможности расчетов на базе параметров эквивалентного прибора были распространены и на случай определения расчетных (максимальных) часовых расходов воды. Это потребовало введения в состав обязательных исходных данных для проектирования еще одного показателя - количества воды, используемой в течение часа санитарно-техническим прибором, - q0,hr. В зависимости от заданных исходных величин по методике КХШ определяется и вероятность использования санитарно-технических приборов в течение часа максимального водоразбора - Phr.

В СНиП, утвержденные в 1985 г., также вошла методика КХШ с некоторыми упрощениями (по сравнению с 1976 г.) для облегчения ее использования на практике.

При оценке методики КХШ следует иметь в виду, что при всей гибкости (возможность определения расчетных расходов воды для любых сочетаний приборов и потребителей) она имеет и существенные недостатки.

Прежде всего, следует указать на то, что методика КХШ требует, чтобы значения величины qhr не изменялись в зависимости от величины объекта водоснабжения (т.е. числа приборов или потребителей). К сожалению, это не подтверждается практикой изучения фактического водопотребления на различных объектах (см. работы НИИ КВОВ АКХ им. К.Д. Памфилова). Кроме того, имитационное моделирование режимов водопотребления в сетях систем внутреннего водоснабжения, выполненное с использованием ЭВМ, показывает, что и величина q0 не может не быть функцией числа приборов (потребителей) для того, чтобы можно было получить достаточно хорошее совпадение функций распределения расходов воды, построенных по модели КХШ и по данным экспериментальных измерений. Во многих случаях расхождение между экспериментальными (измеренными или смоделированными на ЭВМ) расходами воды с требуемой обеспеченностью G может доходить до 30-40 %.

В связи с этим данные таблиц Прил. 2 и 3 к СНиП 2.04.01-85* следует рассматривать как весьма приближенные, условные значения необходимых исходных данных; экспериментальное определение этих величин отсутствует, нет и приемлемой методики их получения на базе экспериментальных данных.

Кроме того, в работах А.Я. Добромыслова (ЦНИИЭП ИО) было показано, что идея эквивалентного прибора, как и числа, одновременно действующих приборов, не может быть использована в качестве базы для вычисления расчетных расходов в системах канализации зданий. Здесь, кроме одновременности включения водоразборных приборов, следует учитывать и то, что работающие приборы подключены в различных местах системы канализации, и в том сечении, для которого ведется определение диаметра трубопровода, необходимо учитывать и различия во времени добегания (движения) расходов от отдельных приборов до данного сечения системы.

Отмеченные недостатки методики КХШ явились предпосылкой для проведения теоретических работ по созданию другого метода определения расчетных расходов воды в институте МосводоканалНИИпроект (А.С. Вербицкий, А.Л. Лякмунд). В качестве экспериментальной базы этих работ были использованы эксперименты по изучению фактического водопотребления, проведенные в различных регионах бывшего СССР под руководством НИИ КВОВ (МЛ. Майзельс).

Идея методики института МосводоканалНИИпроект (в дальнейшем - методика МВКНИИП) состоит в том, что измеренные на любом объекте расходы воды можно рассматривать как реализацию случайного процесса разбора воды потребителями, сформированного из включений различных приборов со случайными значениями расходов воды через каждый из них. При этом не предполагается никаких ограничений на значения этих расходов или их функции распределения, а также на время включения каждого из приборов.

Суммарный случайный процесс водоразбора в течение суток в соответствии с теорией случайных процессов может быть представлен как простая сумма двух процессов - регулярного и случайного. Для первого из них основными характеристиками являются математическое ожидание (средний за год часовой расход воды на объекте, который легко определить как произведение числа приборов или потребителей на средний за год удельный часовой расход для каждого прибора или потребителя) и дисперсия часовых расходов воды. Регулярная составляющая суммарного случайного процесса водоразбора является простым графиком средних расходов воды за каждый час суток.

Для случайной составляющей суммарного процесса, которая получается, если из каждого значения часового расхода вычесть значение среднего для данного часа суток, - расхода воды, математическое ожидание получается равным нулю, а дисперсия этого процесса легко определяется по экспериментальным данным и обозначается  (r - от слова random, случайный). Если по данным о дисперсиях и математических ожиданиях указанных составляющих суммарного случайного процесса водоразбора найти функцию распределения случайных часовых расходов воды, то из этого распределения несложно найти то значение часового расхода, которое соответствует требованиям расчета. Для этого необходимо задать лишь значение обеспеченности искомого расхода воды - G (величина t при этом равна 1 ч, а T = 8760 ч, т.е. 1 году). В методике МВКНИИП значение G принято равным 0,9997, т.е. расчетный максимальный часовой расход воды может быть превышен лишь в течение приблизительно 3 ч в году (0,0003×8760).

Для расчетов систем водопровода и канализации, кроме максимальных часовых расходов, требуются и расходы с другой продолжительностью - t. При этом обработка данных экспериментов и теоретический анализ процесса водоразбора показывают, что функция распределения может быть построена для расходов любой продолжительности, а параметром такой функции является дисперсия , которую можно определить в зависимости от значений t и D¢hr Если дисперсия Dr найдена, то может быть определен и расчетный расход воды из ряда случайных расходов с продолжительностью t (для этого, как и ранее, требуется задать значения T и G).

В методике МВКНИИП (в таблицах расчетных расходов) принято, что G = 0,9997 для кратковременных расходов с t = 2 мин в течение часа максимального водоразбора. Это значит, что превышение расчетных расходов возможно в течение 6-7 мин за период максимального водоразбора. При этом размерность кратковременных расходов определена как л/с, хотя t = 2 мин. Следует отметить, что еще С.А. Курсин отмечал различие между размерностью расходов и их продолжительностью. Такие различия неизбежны, в частности, потому, что регистрация расходов с продолжительностью 1 с практически невозможна при существующих измерительных приборах (из-за их инерционности). В методике КХШ такие различия также присутствуют, но в скрытом виде.

Для практического использования методики МВКНИИП необходимо иметь возможность определять параметры функций распределения - математическое ожидание (для регулярной составляющей) и дисперсию для расходов с любым значением t. Такое определение стало возможным после статистической обработки данных экспериментальных замеров расходов воды на различных объектах (всего использованы данные по более, чем 100 объектам, представляющим собой отдельные жилые здания и их комплексы с числом жителей от 3 до 200 тыс. чел., при этом в состав крупных объектов входили и различные коммунально-бытовые предприятия - магазины, мастерские, а также школы, поликлиники и т.п.). Факторный анализ показал, что основными влияющими факторами, на 85-90 % определяющими величину дисперсий регулярной и случайной составляющих суммарного случайного процесса водопотребления, являются лишь два - число потребителей (приборов), а также средний за год удельный часовой расход воды для одного потребителя (прибора). Конечно, это не значит, что на расчетные расходы воды совсем не влияют другие факторы - социальные, демографические, технические. Полученный результат означает лишь то, что суммарное влияние других факторов достаточно мало и может в настоящее время не учитываться для практических целей. Следует, однако, иметь в виду, что влияние такого важного фактора, как давление в сети водопровода, учитывается в новой методике через влияние давления на расчетный удельный средний за год расход воды: изменяя проектными решениями, давление воды в системе водопровода, мы изменяем средние за год расходы и, следовательно, изменяем и расчетные часовые и кратковременные расходы.

Путь получения необходимых зависимостей изменения дисперсий составляющих случайного процесса водоразбора методически прост и понятен - стандартный статистический анализ данных измерений с выявлением влияния каждого из факторов (общее влияние всех факторов, не учтенных в модели МВКНИИП, составляет не более 10-15 %). Этот путь реально осуществим, что и отличает, в основном, методику МВКНИИП от методики КХШ. В настоящее время имеются водосчетчики и специальные регистраторы данных, которые позволяют весьма просто собирать и обрабатывать на ЭВМ фактические данные о водопотреблении на различных объектах по методике МВКНИИП.

Новая методика определения расчетных расходов стоков базируется на результатах исследований закономерностей формирования кратковременных расходов стоков в трубопроводах систем канализации зданий, проведенных А.Я. Добромысловым (ЦНИИЭП ИО) в 60-х - 80-х годах. В результате этих работ было установлено, что кратковременные расходы стоков являются функцией не только расходов воды через санитарно-технические приборы, которые подключены к соответствующему участку канализационной сети, но и компоновки этой сети, ее емкости. Главное отличие условий формирования расходов стоков состоит в том, что в этом случае не соблюдается условие неразрывности потока, которое действует в сетях, водопровода. Например, при одновременном сбросе в один отводной трубопровод стоков от нескольких приборов, расположенных в разных секциях одного здания, в расчетном сечении сети эти расходы могут никогда не встретиться. При этом, чем длиннее отводной трубопровод (т.е. чем дальше один от другого расположены приборы), тем меньше вероятность наложения этих расходов.

В то же время, как показывают исследования НИИ КВОВ АКХ (К.Г. Арутюнян), часовые расходы воды и стоков во внутренних санитарно-технических системах совпадают. Поэтому при определении расчетных кратковременных расходов стоков за базовую величину следует принимать расчетные часовые расходы воды, изменяя лишь их размерность - переходя от м3/ч к л/с.

Работы А.Я. Добромыслова показали, что подходы к определению расчетных расходов стоков для стояков и для отводных (горизонтальных) участков сети должны быть различны. При гидравлическом расчете стояков критерием является недопущение срыва гидравлического затвора у любого из приборов, присоединенных к стояку. Поэтому для такого случая суммируется расчетный секундный расход воды и секундный расход стоков прибора с максимальным водоотведением, как правило, - это смывной бачок унитаза.

При расчете горизонтальных трубопроводов, обычно не работающих полным сечением, что не влияет на условия срыва гидравлических затворов, следует ориентироваться на расходы воды с наибольшей продолжительностью - это расходы от приборов с наибольшей вместимостью (ванна объемом 140-180 л, время опорожнения 160-180 с).

Приведенное описание основных принципиальных положений методик определения расчетных расходов воды и стоков является кратким и упрощенным; для глубокого понимания специфики, достоинств и неизбежных недостатков каждой из них, для разработки новых методик или совершенствования существующих требуется глубокое изучение теоретических основ этих методов.

В настоящих рекомендациях приведена методика определения расчетных расходов воды в системах водоснабжения и стоков в системах канализации зданий. Приведены исходные данные, необходимые для выполнения расчетов, а также достаточное число примеров определения расчетных расходов воды и стоков, позволяющих весьма быстро и просто освоить технику вычислений для получения достоверных результатов и повышения качества проектных расчетов. Все расчеты могут быть автоматизированы, программы для построения необходимых таблиц и получения результатов с применением персональных компьютеров могут быть получены в МосводоканалНИИпроект.

2.2. Выбор исходных данных для определения расчетных расходов воды и стоков

2.2.1. Определение расчетных расходов воды и стоков следует производить на основании исходных данных заказчика, в составе которых должны быть указаны:

- средние удельные расходы воды (за год, сутки, смену и т.д.) для всех водопотребителей (единиц продукции) и/или санитарных приборов;

- число и типы санитарных приборов или потребителей воды (единиц продукции).

2.2.2. Расчетные удельные средние за год (сутки, смену) расходы воды следует принимать с учетом подставленных заказчиком данных о фактическом водопотреблении на объектах-аналогах, с учетом предусматриваемых проектом мероприятий и технических решений по предотвращению нерационального использования воды с целью сокращения ее потерь. Рекомендуется (допускается) использовать в качестве исходных данные материалов предпроектных изысканий по изучению фактического водопотребления на объектах-аналогах.

2.2.3. При отсутствии данных, предусмотренных п. 2.2.2, ориентировочные значения удельных средних за год суточных расходов воды следует определять для жилых зданий в соответствии с Прил. 1 и 2, а для некоторых других потребителей - в соответствии с Прил. З.

Корректировка любых исходных данных, приведенных в настоящих рекомендациях, допускается по результатам предпроектных изысканий или научных исследований, проведенных по программе, согласованной с МосводоканалНИИпроект. Корректировка допускается только по данным измерения фактического водопотребления на объектах

2.3. Определение расчетных расходов стоков

2.3.1. Для канализационных стояков расчетным расходом стоков qs является наибольший секундный расход, не вызывающий срыва гидравлических затворов санитарно-технических приборов, оборудования, приемников сточных вод, присоединенных к этому стояку.

Этот расход следует определять по формуле:

                                                                                                          (2.3.1)

где:

 - расчетный кратковременный (секундный) расход воды (холодной плюс горячей) для водоразборной арматуры санитарно-технических приборов, которые присоединены к рассчитываемому стояку системы канализации здания; определяется в соответствии с положениями пп. 2.3.3-2.3.19;

 - расчетный секундный расход стоков от прибора с максимальным водоотведением (обычно принимается равным 1,6 л/с - от смывного бачка унитаза), л/с.

2.3.2. Для отводных трубопроводов расчетным расходом стоков является расход qsL, значение и продолжительность которого обеспечивают вынос потоком из трубопровода предметов, выпавших в осадок.

Этот расход следует определять по формуле:

                                                                                                     (2.3.2)

где:

- расчетный часовой расход воды на расчетном участке (определяется в соответствии с положениями пп. 2.3.3-2.3.19), м3/ч;

 - расход стоков, л/с, от прибора с максимальной емкостью, установленного на расчетном участке сети (обычно принимается равным стоку от ванны длиной 1500-1700 мм - 1,1 л/с; при отсутствии ванны - от полностью заполненного умывальника или мойки - 1 л/с. При отсутствии на расчетном участке такого прибора за  следует принимать расход струи, работающей на проток, например, расход душевой сетки);

Кs - коэффициент, принимаемый по табл. 2.3.1 в зависимости от числа установленных на расчетном участке санитарно-технических приборов N и длины отводного трубопровода L, м. При этом за длину L следует принимать расстояние от последнего на расчетном участке стожа (объекта) до ближайшего присоединения следующего стояка (объекта) или, при отсутствии таких присоединений, до ближайшего канализационного колодца.

Таблица 2.3.1.

Значения Ks в зависимости от числа приборов N и длины отводного трубопровода L

 

N

Значение Ks при L, м, равной

1

3

5

7

10

15

20

30

40

50

100

500

1000

4

0,61

0,51

0,46

0,43

0,40

0,36

0,34

0,31

0,27

0,25

0,23

0,15

0,13

8

0,63

0,53

0,48

0,45

0,41

0,37

0,35

0,32

0,28

0,26

0,24

0,16

0,13

12

0,64

0,54

0,49

0,46

0,42

0,39

0,36

0,33

0,29

0,26

0,24

0,16

0,14

16

0,65

0,55

0,50

0,47

0,43

0,39

0,37

0,33

0,30

0,27

0,25

0,17

0,14

20

0,66

0,56

0,51

0,48

0,44

0,40

0,38

0,34

0,30

0,28

0,25

0,17

0,14

24

0,67

0,57

0,52

0,48

0,45

0,41

0,38

0,35

0,31

0,28

0,26

0,17

0,15

28

0,68

0,58

0,53

0,49

0,46

0,42

0,39

0,36

0,31

0,29

0,27

0,18

0,15

32

0,68

0,59

0,53

0,50

0,47

0,43

0,40

0,36

0,32

0,30

0,27

0,18

0,15

36

0,69

0,59

0,54

0,51

0,47

0,43

0,40

0,37

0,33

0,30

0,28

0,19

0,16

40

0,70

0,60

0,55

0,52

0,48

0,44

0,41

0,37

0,33

0,31

0,28

0,19

0,16

100

0,77

0,69

0,64

0,60

0,56

0,52

0,49

0,45

0,40

0,37

0,34

0,23

0,20

500

0,95

0,92

0,89

0,88

0,86

0,83

0,81

0,77

0,73

0,70

0,66

0,5

0,44

1000

0,99

0,98

0,97

0,97

0,96

0,95

0,94

0,93

0,91

0,90

0,88

0,77

0,71

2.3.3. Для систем, подающих воду на нужды холодного и (или) горячего водоснабжения, в соответствии с положениями настоящего раздела определяются следующие расчетные расходы:

- средний за год суточный расход воды, м3/сут;

- максимальный суточный расход воды, м3/сут;

- максимальный часовой расход воды, м3/ч;

- максимальный кратковременный расход воды, л/с.

2.3.4. Средний за год суточный расход воды, м3/сут, определяется по формуле:

,                                                                      (2.3.3)

где:

 - средний удельный часовой расход воды потребителями i-го типа, принимаемый по Прил. 1-3;

ui, z - число, соответственно, потребителей i-ro типа и типов потребителей.

2.3.5. При определении расходов воды в средние сутки на объектах, имеющих групповые душевые установки, в случае отсутствия данных о продолжительности работы душей в течение суток необходимо принимать следующие продолжительности:

- для предприятий с многосменным режимом работы - по 1 ч после каждой смены;

- для других объектов - 1ч.

2.3.6. Средний за период водопотребления часовой расход для сети водопровода или отдельного ее участка определяется по формуле:

,                                                                              (2.3.4)

где:

ui z - число, соответственно, потребителей i-го типа и типов потребителей;

qui - удельный часовой расход потребителей 1-го типа, определяемый по Прил. 1-3, равен

В жилых зданиях для водопроводной сети или ее части средний за период водопотребления часовой расход допускается определять по формуле:

                                                                                                        (2.3.5)

где:

qni - средний удельный часовой расход воды, отнесенный к одному прибору, определяемый по Прил. 4 в зависимости от средней заселенности квартир и типа прибора;

Njz - число соответственно приборов i-го типа на сети или ее части и типов приборов.

2.3.7. Для участка водопроводной сети средние за период водопотребления удельные часовые расходы воды,  отнесенные к одному прибору, определяются по формуле:

                                                                                                                      (2.3.6)

где:

 - средний за период водопотребления часовой расход воды для рассматриваемого участка, определяемый по формуле (2.3.4) или (2.3.5);

N - суммарное число санитарно-технических приборов, к которым подается вода.

Примечание. При неизвестном числе водоразборных приборов допускается принимать число приборов равным числу потребителей, т. е. N = u.

2.3.8. Расчетный максимальный суточный расход воды qma×, м3/сут, определяется по формуле:

,                                                                                  (2.3.7)

где:

Kd - максимальный коэффициент суточной неравномерности, принимаемый по Прил. 5, в зависимости от числа приборов (потребителей) и удельного часового расхода, вычисленного по формуле (2.3.4) или (2.3.5) для объекта в целом;

qd - средний за год суточный расход воды (см. п. 2.3.4).

2.3.9. Расчетные расходы воды (часовые и кратковременные - секундные) определяются по Прил. 6 в зависимости от числа санитарно-технических приборов и устройств и удельного часового расхода воды, вычисленного по формуле (2.3.6).

Если на участке сети расчетный секундный расход воды, определенный из Прил. 6, меньше расчетного расхода прибора с максимальным расходом из числа приборов, присоединенных к участку, то расчетный расход на участке следует принимать равным секундному расходу такого прибора.

2.3.10. Средние удельные часовые расходы воды, вычисленные по формуле (2.3.6), допускается принимать постоянными для сети или части сети, обслуживающей одинаковых потребителей.

2.3.11. Для участков сети, по которым подается вода для смывных кранов, расчетный секундный расход определяется как сумма расхода, определенного согласно пункт 2.3.9, и секундного расхода смывного крана.

2.3.12. Расчетные максимальные расходы групповых душевых установок вычисляются по следующим формулам:

- часовые расходы, м3/ч:

                                                                                                                (2.3.8),

                                                                                                              (2.3.9),

                                                                                                              (2.3.10),

Секундные расходы, л/с:

                                                                                                                (2.3.11),

                                                                                                                (2.3.12),

                                                                                                                (2.3.13),

где: Nb число душевых сеток.

2.3.13. Расчетные часовые и секундные расходы на участках водопроводной сети, по которым подается вода к групповым душевым установкам, а также для объекта в целом определяются как сумма душевых расходов, определенных по формулам пункт 2.3.12, и рас четных расходов, вычисленных согласно пункту 2.3.9, при этом последние должны быть найдены без учета расходов душевых установок.

2.3.14. Число блюд и время работы на предприятиях общественного питания следует принимать по технологическим данным (по заданию на проектирование). При неизвестной производительности предприятий общественного питания среднее число блюд Uhr, изготавливаемых за 1 ч работы предприятия, допускается определять, согласно письму Госстроя СССР А423958-8 от 06.05.87, по формуле:

                                                                                                               (2.3.14),

где:

n - число посадочных мест;

m - число посадок в час, принимаемое для столовых открытого типа и кафе равным 2, для предприятий общественного питания при промышленных предприятиях и студенческих столовых - 3, для ресторанов -1,5.

Расчетную производительность предприятия общественного питания (Uhr -максимальное часовое число приготовляемых блюд) следует определять по формуле:

                                                                                                                (2.3.15)

2.3.15. Для больниц и санаториев при отсутствии других данных допускается принимать следующие продолжительности работы подразделений:

пищеблок

- 9ч

буфет обслуживающего персонал

- 2ч

буфет в отделениях больницы

- по 1 ч после приема пищи и следующее суточное количество потребляемых одним человеком блюд:

1 больной

- 5

1 работающий

- 2,2

2.3.16. При отсутствии других данных в задании на проектирование для общеобразовательных школ, профессионально-технических училищ и пионерских лагерей суточное количество потребляемых блюд допускается принимать по табл. 2.3.2.

Таблица 2.3.2.

Число блюд, потребляемых в сутки

 

Потребители

Измеритель

Число блюд

Общеобразовательные школы

То же, с группами продленного дня

Профессионально-технические училища

Пионерские лагеря

1 учащийся в смену

То же

То же

1 место в сутки

1,0

3,4

3,4

4,2

2.3.17. При определении расчетных расходов в зданиях цехов и административно - бытовых корпусов (АБК) в случае отсутствия других данных допускается принимать, что общее количество воды на бытовые нужды работников (исключая душевые расходы) используется в цехах и АБК поровну.

2.3.18. При проектировании жилых зданий с набором санитарно-технических при боров, существенно отличающимся от принятого при типовом проектировании (см. Прил. 1), допускается определять расчетный удельный средний за год расход воды путем суммирования расходов для отдельных приборов, приведенных в Прил. 4, с учетом их конкретных типов и числа.

2.3.19. При проектировании водопроводов, подающих воду одновременно на хозяйственно-питьевые нужды и на технологические цели, в тех случаях, когда технологические расходы не являются случайными величинами, допускается простое сложение определенных по настоящему разделу расчетных часовых и кратковременных расходов и расходов на технологические цели, определенных заданием на проектирование.

Если расходы воды на технологические цели являются случайными величинами, то допускается вводить дополнительно условное число санитарно-технических приборов, равное частному от деления заданного заданием на проектирование среднего за год часового расхода воды на технологические цели на средний за год расход одного из известных типов приборов (см. Прил. 4). Дальнейший расчет рекомендуется вести без разделения расходов на различные нужды.

2.3.20. В тех случаях, когда в задании на проектирование отсутствует информация о числе водопотребителей, допускается удельные часовые расходы воды и стоков определять по водоразборным приборам. Расчетные удельные часовые расходы воды и стоков одним санитарно-техническим прибором приведены в Прил. 7.

Удельный часовой расход, отнесенный к одному прибору, равен:

                                                   (2.3.16)

где:

 - удельный часовой расход воды прибором, соответственно, i1 и i2, типов, л/ч;

ni1, ni2- число приборов, соответственно, i1 и i2 типов.

В зависимости от значения и суммы ni, по Прил. 6 определяются секундный и часовой расходы воды (см. пример 7 в разделе 2.4 настоящих рекомендаций).

2.4. Примеры определения расчетных расходов сточных вод

Пример 1. Объект: 9-этажный жилой дом на 216 квартир, число жителей U = 886 чел., с централизованным горячим водоснабжением, оборудованный ваннами длиной 1500 мм, мойками, умывальниками и унитазами со смывными бачками вместимостью 6,5 л.

Определить расчетные расходы стоков в канализационном стояке, в секционном выпуске, объединяющем четыре канализационных стояка, на объекте в целом.

Решение. Согласно Прил. 1, удельные расходы составляют:

Число приборов: на объекте

в одной секции здания

на одном стояке

В соответствии с п. 2.3.7, удельный расход водоразборных приборов равен:

В соответствии с п. 2.3.10, принимаем ; то же при расчетах секционного выпуска и канализационного стояка.

Из Прил. 6 получаем следующие значения расходов воды: 

для всего объекта

для секционного выпуска

для одного стояка

По формуле (2.3.1) расход стоков, ожидаемый в канализационном стояке 9-этажного типового жилого дома, равен:

В соответствии с формулой (2.3.2) расход стоков в секционном выпуске зависит от его длины L, учитываемой коэффициентом Ks. Для сравнения рассмотрим три варианта, в соответствии с которыми L1 = 5 м; L2 = 10 м; L3 = 15 м.

По табл. 2.3.1 при N = 36 приборам: Ks(1)= 0,54; Ks(2)=0 ,47; Ks(3)= 0,43. По формуле (2.3.2):

Пример 2. Объект: жилой дом из примера 1 с унитазами, оборудованными смывными кранами.

Определить расчетный расход стоков на объекте в целом.

Решение. Согласно данным Прил. 1, удельные расходы получаются такими же, как в предыдущем примере. То же можно сказать и обо всех расчетных часовых расходах. Общий секундный расход воды увеличится на 1,4 л/с:

При установке смывных кранов расчетный часовой расход воды не изменяется по сравнению с вариантом использования смывных бачков; расчетный секундный расход стоков остается неизменным при расчете отводных трубопроводов, а при расчете стояков следует вместо qПР = l,6 л/с принять qПР = 1,4 л/с.

Пример 3. Объект: промышленное предприятие с обычными цехами, работающее в две смены. Всего на предприятии работает 951 чел., в том числе 112 чел. административного персонала. В максимальную смену работают 709 чел., в том числе 90 чел. административного персонала. В административно-бытовом корпусе (АБК) установлено 47 душевых сеток.

В АБК имеется столовая. В максимальный час готовится 1492 блюда.

Число остальных приборов приведено в табл. 2.4.1.

Таблица 2.4.1.

Число санитарно-технических приборов на объекте

 

Места расположения приборов

Число приборов

Цех

159

АБК

40

Пищеблок

45

Определить расчетные часовые и секундные расходы стоков на объекте, учитывая, что в соответствии со СНиП 2.04.01-85* не допускается объединение стоков хозяйственно-бытовых со стоками от пищеблока.

Решение. По исходным данным с использованием Прил. 3 составим табл. 2.4.2 с удельными расходами потребителей.

Таблица 2.4.2.

Удельные расходы  потребителей

 

Потребители

Число

Работающие:

в цехах

в АБК

 

619

90

 

3,125

1,875

Для приготовления блюд

1492

12,0

Определим, согласно п. 2.3.7, удельный расход воды на один прибор:

Из Прил. 6 при ближайших имеющихся значениях N и удельных расходах получаем:

;

К полученным расходам, согласно п. 2.3.13, прибавляем расходы 47 душевых сеток, которые определяются по формулам (2.3.8)- (2.3.13):

; .

Расход стоков определяется по формуле (2.3.2). Расход стоков от столовой определяем в соответствии с п. 2.3.14:

- среднее число блюд равно 1492;

- расчетная производительность предприятия:

- удельный часовой расход воды:

Далее по Прил. 6 определяем расчетные секундный и часовой расходы воды (в данной работе не приводятся), а затем - расход стоков.

Пример 4. Объект: общежитие на U = 864 проживающих, с общими кухнями и блоками душевых в каждой секции здания. Общее число приборов (без душей): .

Определить общий расчетный часовой и секундный расходы воды, а также общий расход воды в средние сутки и сутки максимального водопотребления (без учета душевых расходов).

Решение. Из Прил. 3 определяем удельный часовой расход воды на одного проживающего в общежитии:

Согласно п. .2.3.7, вычислим удельный расход, отнесенный к одному прибору:

Из Прил. 6 получаем расчетные расходы воды (без учета душевых расходов):

Определим расходы воды в средние сутки, принимая продолжительность суточного периода водопотребления для проживающих в общежитии 24 ч:

Используя те же данные, которыми мы пользовались при работе с Прил. 6, получим:

Из Прил. 5 определяем коэффициенты суточной неравномерности для общего водопотребления в общежитии: , после чего вычисляем расходы воды в сутки наибольшего водопотребления:

Учитывая, что в общежитии нет приборов с большой вместимостью (ванн), при определении расхода стоков в качестве принимаем расход от мойки или умывальника,

полагая, что они могут быть полностью заполнены ().

Пример 5. Объект: продовольственный магазин, в котором имеется 30 обычных рабочих мест (продавцы и прилавки), а также универсам с площадью торгового чала 600 м2. Продолжительность работы - 12 ч в сутки. Число установленных приборов:.

Примечание. Рабочее место в продовольственном магазине - место за прилавком, которому соответствует 20 м2 площади торгового зала. В данном случае для универсама (магазина без прилавков с продавцами) условное число рабочих мест составит:

рабочих мест в смену.

Определить расчетный расход стоков.

Решение. С учетом Прил. 3 определяем общий удельный расход воды на один прибор:

.

Из Прил. 6 определяем расчетные часовые и секундные расходы:

Расчетный расход стоков определяем по формуле (2.3.2), принимая  (расход от смесителя умывальника - струя, работающая на проток).

Пример 6. Объект: аптека с числом работающих в торговом зале и подсобных помещениях 18 чел.; в лаборатории приготовления лекарств - 4 чел. Число приборов:

- в зале и подсобных помещениях

Ntot = 7

- в лаборатории

Ntot = 42

Определить расчетные часовые и секундные расходы стоков в аптеке в целом и в лаборатории, учитывая, что продолжительность работы аптеки - 12ч.

Решение. С использованием Прил. 3 определяем удельные расходы на один прибор в лаборатории:

.

По таблице Прил. 6 определяем расчетные расходы в лаборатории:

Расход стоков от лаборатории определяем по формуле (2.3.2), принимая . Определяем удельные часовые расходы на один прибор в аптеке в целом с учетом данных об удельных суточных расходах воды по Прил. 3 и численности работающих в лаборатории и торговом зале:

По Прил. 6 определяем расчетные расходы воды для аптеки в целом:

Расход стоков от аптеки в целом определяем так же, как и от лаборатории.

Примечание. Поскольку полученные значения удельных расходов меньше минимальных, приведенных в Прил. 6, то расчетные значения расходов определяются линейной интерполяцией между нулевыми расходами и расходами при наименьших удельных расходах в Прил. 6 (4 л/ч).

Пример 7. Исходные данные те же, что в примере 1. Определить секундный и часовой расходы стоков для одного стояка.

Решение. По формуле (2.3.16) с использованием Прил. 7. получаем:

,

где:

10 - удельный часовой расход воды мойкой без аэратора, л/ч;

22 - то же, ванной длиной 1500-1700 мм, л/ч;

4 - то же, унитазом, л/ч;

5 - то же, умывальником, л/ч;

9 - число приборов каждого типа.

По Прил. 6 (при  и N = 36 приборов) получаем:

По формуле (2.3.1) расход стоков, ожидаемый в канализационном стояке 9 - этажного дома, равен:

.

Часовой расход стоков равен часовому расходу воды

Глава 3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ БЕЗНАПОРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

3.1. Методические основы гидравлического расчета безнапорных вертикальных и горизонтальных трубопроводов

Надежность систем канализации зданий характеризуется двумя параметрами: 1) устойчивость против срыва гидравлических затворов у санитарно-технических приборов и оборудования; 2) незасоряемость трубопроводов. При этом первый параметр обеспечивается, если величина разрежений, возникающих в канализационном стояке (вертикальный трубопровод), не превышает высоты расчетного гидравлического затвора (из присоединенных к стояку расчетным следует считать гидравлический затвор с минимальной высотой); второй - если при расчетном расходе стоков достигаются требуемые для самоочищения трубопровода значения скорости течения жидкости и наполнения трубопровода.

На стадии проектирования при известном расчетном расходе стоков оба параметра могут быть определены гидравлическими расчетами, методические основы и методы которых рассматриваются ниже.

3.1.1. Вертикальные трубопроводы.

С 1969 г. в нашей стране официально принята кратко излагаемая ниже концепция работы вертикальных трубопроводов в системах канализации зданий, позволившая обосновать и упорядочить методику их расчета, проектирования и конструирования. Эта концепция отражена в Строительных нормах и правилах СНиП П-Г.4-70, СНиП II-30-76, СНиП 2.04.01-85, СНиП 2.04.01-85* "Внутренний водопровод и канализация зданий", а также ряде рекомендательных, инструктивных и нормативных документов. Эти методики позволили рассчитать и запроектировать системы канализации на целом ряде уникальных объектов* (первый в стране 25-этажный жилой дом с одним стояком диаметром 100 мм, Центр международной торговли на Краснопресненской набережной, 30-этажный Олимпийский гостиничный комплекс в Измайлово, 40-этажное здание Академии внешней торговли, 29-этажные корпуса Академии общественных наук и т. д.).

В соответствии с этой концепцией, начиная с 1970 г., разрабатываются типовые и индивидуальные проекты зданий и сооружений. Более чем 20-летняя практика эксплуатации систем канализации уникальных и массовой застройки зданий и сооружений убедительно подтверждает достоверность, как самой концепции, так и разработанных на ее основе методов расчета, проектирования и конструирования этих систем. В соответствии с этой концепцией, жидкость, движущаяся сверху вниз в вертикальном трубопроводе, обладает эжектирующей способностью, т.е. способностью увлекать за собой воздух. Величина эжектирующей способности жидкости зависит от многих факторов, основными из которых являются ее расход, скорость входа (угол входа) в стояк. Максимальная скорость течения жидкости в вертикальном трубопроводе достигается через 90 его диаметров и при дальнейшем движении вниз не может быть превышена. При входе в стояк (рис. 3.1.1) жидкость создает местное сопротивление ("сжатое сечение" стояка) движущемуся сверху вниз воздуху, в результате чего в стояк поступает количество воздуха, меньшее величины эжектирующей способности жидкости.

Рис. 3.1.1. Схема истечения воды из поэтажного отвода в стояк (разрез по оси стояка)

1 - воздух;2 - вода

Поэтому ниже «сжатого сечения» стояка возникает дефицит воздуха и связанное с ним разрежение. Например, по экспериментальным данным, жидкость в количестве 1 л/с, поступающая под углом 90° из отвода диаметром 100 мм в стояк диаметром 100 мм, обладает эжектирующей способностью, равной 25 л/с воздуха. Поскольку при входе из отвода в стояк его сечение "сжато" самой же жидкостью, из атмосферы в стояк поступает только 14 л/с воздуха, так что ниже "сжатого сечения" возникает дефицит воздуха, равный 25 - 14 = 11 л/с, что эквивалент но величине разрежения в 10 мм вод. ст.

Каждый гидравлический затвор представляет собой U - образную трубку, одна ветвь которой постоянно находится под атмосферным давлением, а вторая, тем или иным образом присоединенная к стояку, - под давлением в стояке (рис. 3.1.2). Экспериментально ус тановлено, что срыв гидравлического затвора высотой 60 мм происходит, когда разрежение в стояке составляет 65 кгс/м2 (65 мм вод. ст.), высотой 80 мм - 90 кгс/м2 (90 мм вод. ст.). При таких значениях разрежения падает вниз уровень воды в правой ветви гидравлического затвора (см. рис. 3.1.2), безвозвратно уносится в стояк часть воды, заполняющей его левую ветвь, а через воду, перешедшую из правой ветви в левую, начинается проскок воздушных пузырей - вода "закипает".

Рис 3.1.2. Заполнение гидравлического затвора при различном давлении в стояке

а - давление в стояке равно атмосферному; б - разрежение в стояке меньше критического; в - срыв затвора при критическом разрежении в стояке

Три-четыре таких пузыря выплескивают в стояк всю воду из левой ветви, в результате - гидрозатвор сорван, и канализационные газы из наружных сетей канализации получают беспрепятственный доступ в помещения, где находятся люди. Через сорванный гидрозатвор в стояк поступает дополнительное количество воздуха, так что затворы у других приборов, присоединенных к данному стояку, остаются в неприкосновенности.

На коротком участке от точки входа в стояк движение воды стабилизируется: вода в виде пленки движется по внутренней поверхности трубопровода, а внутри потока воды в виде стержня движется воздух. В гидравлике газожидкостных систем такое движение носит название «стержне вое». При таком движении максимальное разрежение возникает, прежде всего, неп