Основные инженерные системы зданий

Основные инженерные системы зданий
система
водоснабжения
система
канализации
система
система
отопления
вентиляции
(кондиционирования)
Комфортное проживание человека в своем жилом помещении зависит от
множества факторов. Одним из таких факторов является обеспечение жилого
помещения необходимыми для жизнедеятельности человека ресурсами
(холодная и горячая вода, газ) а также создание комфортных условий
микроклимата в помещениях (свежий и чистый воздух, тепло).
Все эти условия создаются благодаря устройству внутри зданий различных
инженерно-технических систем. (схема)
Одной из важнейших систем является система водоснабжения.
Система водоснабжения – это комплекс инженерных сооружений для
обеспечения зданий водой для различных нужд.
Различают систему водоснабжения населенных пунктов и систему
водоснабжения отдельных зданий.
Система водоснабжения населенных пунктов включает в себя:
1. Источники воды (подземные и поверхностные)
2. Насосные станции
3. Станции очистки и обработки воды
4. Вспомогательное оборудование (баки, насосы и др.)
5. Сети трубопроводов.
В некоторых случаях некоторые перечисленные элементы системы
водоснабжения могут отсутствовать, поскольку их устройства не требуется
(например, когда здание подключается к уже существующей сети городского
водопровод, нет необходимости устраивать водозаборные и очистные
сооружения).
Выбор схемы и системы водоснабжения зависит от особенностей
объекта, требуемых расходов воды, источников водоснабжения, требований
к напорам, качеству воды и обеспеченности ее подачи.
Под схемой системы водоснабжения понимают генеральный план
объекта водоснабжения с указанными на нем всеми водопроводными
сооружениями.
Схема водоснабжения зависит от многих факторов: расположение, мощность
и качество воды источника водоснабжения, рельеф местности и кратность
использования воды на промышленных предприятиях.
Схема водоснабжения города состоит из следующих основных
элементов (рис): 1) водоприемных сооружений; 2) водоподъемных
сооружений, т.е. насосных станций, подающих воду к очистным
сооружениям (насосная станция I подъема) или потребителям (насосная
станция II подъема); 3) очистных сооружений; 4) башен и резервуаров,
накапливающих запасы воды или регулирующих напоры и расходы; 5)
водоводов и сети трубопроводов, предназначенных для транспортирования
воды от сооружения к сооружению или к потребителям.
На рис. 1 показана схема водоснабжения города с поверхностным
источником. Из источника вода забирается водоприемным сооружением и
подается насосами насосной станции I подъема на очистные сооружения.
После очистки и обеззараживания вода собирается в резервуарах чистой
воды. Затем насосами насосной станции II подъема вода подается по
водоводам 6 в сеть трубопроводов 8, разводящую воду потребителям.
Рисунок 1. Схема водоснабжения с поверхностным источником: 1 водоприемник; 2 - насосная станция I подъема; 3 - очистные
сооружения; 4 – запасной резервуар чистой воды; 5 - насосная станция II
подъема; 6 - водоводы; 7 - водонапорная башня; 8 - магистральная
водопроводная сеть; 9 - пьезометрические линии в период
максимального водопотребления
Водозаборные сооружения - инженерные сооружения для отбора воды из
подземных
и
поверхностных
источников.
Насосная станция - комплексная система для перекачки жидкостей из
одного места в другое, включает в себя насосные агрегаты - насосы (рабочие
и резервные), трубопроводы и вспомогательные устройства. В системе
водопровода насосные станции часто используются для повышения давления
воды в системе т.к. при больших расстояниях давление может падать.
Насосная станция I подъема подаёт воду из водоисточника на очистные
сооружения.
Насосная станция II подъема подает воду из резервуара чистой воды в
водонапрную башню или к потребителям.
Очистные сооружения – комплекс систем для очистки и обработки воды до
нормативных
параметров.
Классификации систем водоснабжения:
Системы водоснабжения классифицируют по множеству признаков.
По виду обслуживаемого объекта:
-городские
-поселковые
-промышленные
-железнодорожные
-сельскохязяйственные.
По назначению:
-хозяйственно-питьевые
-производственные (технологические)
-противопожарные
-объединённые.
По принципу расходования воды:
-прямоточные (вода от точек потребления(раковин, умывальников,
душевых и т.д.) идет в канализацию)
-последовательно-повторные (после использования воду сохранившую
качественные показатели без промежуточной обработки подают для
повторного применения)
-оборотная (воду используют многократно после соответствующей
обработки).
ВОДОИСТОЧНИКИ И ВОДОЗАБОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Источники для забора воды в систему водоснабжения бывают
поверхностные и подземные.
Поверхностные источники – озера, реки, водохранилища.
Подземные источники – безнапорные и напорные (артезианские) воды,
находящиеся в толще земли.
Безнапорные воды скапливаются во впадинах водонапорных пластов земли
и находятся в первом водоносном слое поверхности земли.
Артезианские воды находятся в водоносном слое между водоупорными
слоями земли. Они заполняют водоносный слой полностью. Они обычно
отличаются хорошими бактериологическими качествами, но имеют высокую
жесткость и железистость.
В водозаборах подземных вод применяются следующие водоприемные
сооружения: водозаборные скважины, шахтные колодцы, горизонтальные
водозаборы, комбинированные водозаборы, каптажи родников.
Одним из самых распространенных видов водоприемного сооружения
являются водозаборные скважины т.е. сооружения для забора воды из
подземных источников.
Их также называют буровые скважины или трубчатые колодцы.
Забор воды такой скважиной возможен на глубине до 500 м. Их диаметр от
150 -400 мм. Они представляют собой телескопическую конструкцию из
последовательно опущенных друг в друга стальных обсадных труб (колон) с
дополнительными устройствами, которые обеспечивают бесперебойную
работу скважины.
Сооружают такие скважины путем бурения специальными устройствами.
Способ бурения определяется согласно Приложению 1 СНиП 2.04.02.- 84*
«Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».
Отверстия для устройства труб выполняют роторным или ударным (при
большой глубине) способами.
При бурении стенки скважин закрепляют трубами (в основном обсадными
стальными муфтовыми и электросварными), которые соединяются
резьбовыми муфтами в колонны. Вслед за буром в скважину опускают
обсадные трубы диаметром D1 до тех пор пока колонна не перестанет
углубляться. Бур вынимают и погружают вторую колонну (трубу) меньшего
диаметра D2. Через вторую колонну бурение продолжают буром меньшего
диаметра и так далее до проектной глубины скважины.
Далее через водоносный слой вставляют фильтр (роторный или
центробежный). Фильтры представляют собой трубу, в верхней части
которой расположен замок (для извлечения фильтра из скважины). Нижняя
его часть представляет собой отстойник длиной 2-10 м для накопления
оседающих из воды частиц.
Зазоры между трубами в смежных участках колонн заливают цементным
раствором. Верхний конец шахты должен выступать над поверхностью
земли. Защищается скважина небольшой надстройкой.
После выполнения работ по бурению водозаборной скважины заводиться
паспорт индивидуальной скважины. В нем отображено следующее: кто
является владельцем скважины (при продаже участка может повысить на
него цену), технические и проектные данные, химич. и биологич. анализ
воды, результаты прокачки, рекомендации по эксплуатации.
Шахтные колодцы— надежные водозаборные сооружения, с
помощью которых забирают грунтовые воды с глубины не более 30 м. Они
доступны для чистки, изолированы от поверхностных ливневых стоков,
просты в эксплуатации, легко ремонтируются. Воду из них можно забирать с
помощью ведер и электронасосов, устанавливаемых на поверхности или
опускаемых в колодцы.
Шахтный колодец состоит (рис. 1.3) из оголовка 1, ствола 3, ограниченного
боковыми стенками 4, водоприемника 5 и фильтра 6. Вокруг оголовка
устраивается изоляционный пояс 2 из глины для предохранения от попадания
поверхностных вод в колодец. Сверху пояс покрывается асф.альтом 7. Дно
колодца располагается в водоносном пласте '9 и может не доходить до
водоупора 10. Вода в колодце устанавливается на уровне грунтовых вод 8.
При этом колодец должен располагаться как можно дальше от туалетов, мест
содержания животных т. е. тех мест, где происходит проникновение
загрязнений в грунтовые воды.
Шахтные колодцы роют на глубину до первого водоносного горизонта
и в нем устраивают водоприемную часть. Если водоносный горизонт
отсутствует, а вода содержится в тонких пропластках песка, суглинках,
супесях, , то делают колодец с учетом проникания воды через стенки колодца
и скапивания ее на дне. Для этого стенки колодца крепят бревнами или
прямоугольным брусом размером 12 — 18 см. Обычно сечение колодца
принимается размером не менее 1на1 м. В качестве древесины используют
дуб, вяз, ольху. Ствол крепят последовательно сверху вниз. На поверхности
заготовляют венцы, подгоняют их и спускают на тросе в шахту. Колодец
копают постепенно, на глубину одного венца во избежание обвалов стенок.
Рисунок 1.3 - Шахтный колодец
При устройстве колодцев из бетонных колец работы выполняют в
следующем порядке. Отрывают котлован на глубину, равную высоте одного
кольца, и свободно опускают кольцо на дно шурфа. Затем устанавливают на
него второе кольцо и скрепляют их скобами. Углубляют дно и подкапывают
породы под торцом кольца. Последнее под собственным весом постепенно
опускается. Затем наращивают новое кольцо и повторяют описанные
операции по копке ствола. Обычно используют кольца диаметром 1; 1,25, 1,5
м. Породу из колодца извлекают с помощью бадьи на стальном тросе,
который через ролик, закрепленный на треноге, наматывается на лебедку.
Горизонтальные
водозаборы
устраивают
у
поверхности
водоисточников. Они представляют собой водосборную траншею,
оборудованную для приема воды из источника и его отвода в место
расположения водосборных устройств. Они позволяют эксплуатировать
маломощные (ненапорные) водоносные пласты. Горизонтальные водозаборы
особенно эффективны при расположении вблизи рек, озер и водохранилищ.
Горизонтальные водозаборы устраивают при глубине залегания
водоносных пород до 8 м, при большей глубине их устраивают
бестраншейным способом.
Современные горизонтальные водозаборы выполняют на любой
глубине в виде водосборных штолен.
При заборе небольшого количества воды для мелких потребителей и
временного водоснабжения, а также при глубине залегания подземных вод 23 м от поверхности земли применяют траншейные водозаборы. Каменнощебеночный водозабор выполняют в траншее, укладывая фильтрующие
материалы, размер которых увеличивается к середине траншеи.
Рис. 15. Каменно-щебеночный водозабор
1 - каменно-щебеночная призма; 2 - первый слой обратного фильтра из
гравия средней крупности; 3 - обсыпка из крупнозернистого песка; 4 экран из утрамбованной глины; 5 - обратная засыпка местным грунтом;
6 - бетонная подготовка; 7 - водонепроницаемые слои; 8 - депрессионная
кривая грунтовых вод
Трубчатые горизонтальные водозаборы устраивают при глубине
залегания подземных вод до 4-5 м. Конструктивно они представляют собой
водоприемную трубу, уложенную в траншею и окруженную фильтрующей
обсыпкой (обратным фильтром).
Водозаборные галереи используют при глубинах залегания подземных
вод до 6-8 м от поверхности при любых геологических и гидрогеологических
условиях для крупных потребителей в ответственных системах
водоснабжения. Галерею водозабора выполняют из сборных оваловидных
или прямоугольных железобетонных звеньев, имеющих ширину 0,8-1 м и
высоту 1,2-2 м с учетом возможности прохода по галерее. Лоток в нижней
части при глубине не более 0,5 м и ширине 0,2-0,4 м обеспечивает сток
собранной воды к месту ее сбора при при скоростях, исключающих
выпадение взвешенных частиц.
При глубинах более 8 м возможно применение горизонтального
водозабора в виде водосборной штольни прямоугольной или круглой
конфигурации. В отличие от галерей штольни строят подземным
(тоннельным) способом проходки. Оборудование штольни аналогично
галереи. При необходимости повышения водопритока в стенах штольни
бурят радиальные шурфы или скважины с фильтром.
Кяриз (канат, фоггарта) представляет собой ряд шахтных колодцевшурфов, пройденных до водоносных пород, между которыми подземным
способом проходят водосборные галереи непосредственно в водоносном
слое. Колодцы располагают на расстоянии 50 м один от другого. Они
одновременно служат для вентиляции.
Рис. 9. Кяриз:
1 - водосборная штольня; 2 водоотводящая галерея; 3 водоприемный канал (водоем); 4
- смотровые колодцы; 5 водоносный пласт
Каптажные камеры (водосборные камеры или неглубокие опускные
колодцы) используют для захвата подземных вод из родников. Под каптажом
родниковых вод понимают оборудование естественного места выхода
подземных вод на поверхность земли с целью использования их для
небольших объектов водоснабжения. При этом осуществляют две основные
операции:
- расчищают место выхода родника и устраняют препятствия, которые
мешают выходу воды на поверхность;
- оборудуют этот выход специальными колодцами или водоприемными
камерами, предохраняющими родник от загрязнений с поверхность земли и
из атмосферы.
Конструкция каптажных сооружений должна обеспечивать наиболее
благоприятный гидравлический режим поступления воды из водоисточника в
приемный колодец, сохранять родник от истощения, заиления и подпора,
быть простой и прочной, не ухудшать качества воды. Различают каптажи
восходящих и нисходящих родников.
В заключение стоит отметить, что все водозаборные сооружения
(водозаборы) должны:
-обеспечивать забор из водоисточника расчетного расхода воды и подачу
его потребителю;
-защищать систему водоснабжения от биологических обрастаний и от
попадания в нее наносов, сора, планктона, шугольда и др.
Для защиты от внешних загрязнений около водоисточников и
водозаборных сооружений создают трёхпоясную санитарную зону. На
территории первого пояса запрещается всякая хозяйственная деятельность и
купание. В зоне второго пояса все виды строительства должны быть
согласованы с органами СЭС. Запрещается сброс загрязненных веществ в
водоем и на поверхность почвы. В третьем поясе организуют наблюдение за
инфекционными заболеваниями.
Границы санитарных зон устанавливают в зависимости от местных
гидрологических и топографических условий.
Вопросы:
1. Что называют системой водоснабжения. Её основные составляющие.
2. Каковы основные элементы системы водоснабжения.
3. Назовите классификации систем водоснабжения.
4. В чем заключается необходимость повторного и оборотного
водоснабжения.
5. Назовите и охарактеризуйте основные виды водоисточников.
6. Какие существуют сооружения для забора воды.
7. Принцип устройства и функционирования буровых скважин.
8. Принцип устройства и функционирования шахтных колодцев.
9. Горизонтальные водозаборы. Сущность и виды.
10.Что называется каптажом родниковых вод.
11.Мероприятия по защите водоисточников и водозаборных сооружений.