Rodzaje i zadania sieci wodociągowych

1

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

Źródło: http://pl.fotolia.com/

KURS Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

MODUŁ Rodzaje i zadania sieci wodociągowych

http://pl.fotolia.com/

2


4 Rodzaje i zadania sieci wodociągowych

4.1 Układy i wyposażenie sieci wodociągowej1

4.1.1 Przewody sieci wodociągowej

Sieć wodociągowa to zespół przewodów i urządzeń, których zadaniem jest rozprowadzenie wody po obszarze miasta, osiedla lub zakładu przemysłowego.

Sieć wodociągowa przeznaczana jest na różne potrzeby, głównie gospodarcze. Składa się z następujących rodzajów przewodów:

przewody tranzytowe – ich zadaniem jest doprowadzenie wody z ujęcia lub stacji uzdatniania do początku magistrali miejskiej;

przewody magistralne – ich zadaniem jest doprowadzenie wody do poszczególnych dzielnic miasta i zakładów przemysłowych. Na ogół do przewodów magistralnych zalicza się przewody od Φ300 mm. Przewody te służą do zasilania przewodów rozdzielczych;

przewody rozdzielcze – ich średnica nie powinna być mniejsza od Φ100 mm w miastach i osiedlach oraz Φ80 mm w wodociągach wiejskich. Przewody rozdzielcze układa się wzdłuż większości ulic. Z nich odbiorcy pobierają wodę przez połączenia domowe;

połączenie domowe (przyłącze).

Przewód magistralny umieszcza się przeważnie wzdłuż głównych ulic miasta i grzbietów nierówności terenowych, co pozwala uzyskać równomierne ciśnienie.

Połączenie wodociągowe – jest to odcinek przewodu łączący sieć wodociągową lub lokalne źródło wody z instalacją w budynku. Połączenie wodociągowe powinno być ułożone z 3% spadkiem w kierunku przewodu wodociągowego i zagłębione poniżej głębokości przemarzania gruntu (1,5 – 1,7 m). Przewody przechodzące przez ściany zewnętrzne budynku należy układać w rurze ochronne j (rysunek 4.1). Zakończeniem połączenia wodociągowego jest zestaw wodomierzowy. Zarówno połączenie wodociągowe, jak i zestaw wodomierzowy są własnością dostawcy wody.

1 Popek M., Wapińska B., O instalacjach sanitarnych najkrócej, WSiP, Warszawa 2001

3


Schemat połączenia wodociągowego z instalacją domową

Rysunek 4.1 Schemat połączenia wodociągowego z instalacją domową

Źródło: Popek M., Wapińska B. , O instalacjach sanitarnych najkrócej, WSiP, Warszawa 2001

Oznaczenia do rysunku 4.1:

l – przewód uliczny, 2 – opaska z siodełkiem, 3 – kurek nawiertny, 4 – zasuwa domowa, 5 – podejście wodomierzowe, 6 – wodomierz, 7 – obejście przeciwporażeniowe z płaskownika, 8 – przewód rozdzielczy (poziom), 9 – przewody pionowe (piony), 10 – odgałęzienie, 11 – punkty czerpania.

4.1.2 Układy sieci wodociągowej

Aby zapoznać się ze szczegółowymi informacjami dotyczącymi tej części treści, przejdź do prezentacji pt. „Układy sieci wodociągowej”.

4


Podstawą układu sieci wodociągowej jest sieć przewodów magistralnych, która stanowi szkielet projektowanej sieci wodociągowej. Na etapie projektowania istotne jest ustalenie przewodów magistralnych i rozdzielczych. Rozróżnia się trzy główne rodzaje sieci wodociągowej:

układ rozgałęziony, tzw. promienisty;

układ pierścieniowy, tzw. obwodowy;

układ mieszany.

System promienisty odznacza się tym, że przewód magistralny o dużej średnicy dzieli się na przewody o średnicach stopniowo zmniejszających się i ślepo zakończonych. System ten ma wiele wad, z których najważniejsza to konieczność wyłączenia wody dla całej dzielnicy czy całego osiedla w przypadku uszkodzenia jednego z początkowych odcinków sieci. Charakteryzuje się dużo większą zawodnością w dostawie wody. Zasilenie tylko z jednej strony może być niebezpieczne ze względów przeciwpożarowych w godzinach największego zużycia wody. Sieci rozdzielcze stosuje się w ograniczonym zakresie m.in. dla dostawy wody do oddzielnych, oddalonych od siebie obiektów, w niektórych zakładach przemysłowych, w małych jednostkach osadniczych, w wodociągach tymczasowych na budowie lub w małych wodociągach komunalnych. Układ promienisty może stanowić również etap przejściowy do budowy układu pierścieniowego. Sieć promienista jest z reguły tańsza w budowie i eksploatacji niż sieć pierścieniowa.

Rysunek 4.2 Schemat układu sieci promienistej

Źródło: http://www.instsani.webd.pl/sieciwod.htm


1 – przewody tranzytowe, 2 – przewody magistralne, 3 – przewody rozdzielcze.

http://www.instsani.webd.pl/sieciwod.htm

5


System pierścieniowy składa się z przewodów magistralnych i rozdzielczych, których sposób połączenia umożliwia dopływ wody do każdego miejsca z dwóch stron. Gwarantuje on dużą niezawodność w dostawie wody oraz – większą niż w przypadku sieci rozgałęzionej – stabilność ciśnienia. W przypadku uszkodzenia odcinka sieci woda dopływa w sieci z innych kierunków. Również względy pożarowe przemawiają za układem pierścieniowym. W dodatku lepiej znosi on uderzenia hydrauliczne przy gwałtownym zatrzymaniu przepływu wody. Wadą sieci pierścieniowej jest to, że jest dłuższa i kosztowniejsza od promienistej.

Rysunek 4.3 Schemat układu obwodowego



1 – przewody tranzytowe, 2 – przewody magistralne, 3 – przewody rozdzielcze.

Sieć mieszana jest najczęściej spotykanym układem. Polega na objęciu pierścieniami możliwie największego obszaru jednostki osadniczej przy jednoczesnym zasilaniu pojedynczymi odcinkami przewodów jedynie najdalszych rejonów tej jednostki.

Sieci wodociągowe w miastach układa się z reguły w systemie pierścieniowym. System promienisty najczęściej spotyka się w zakładach przemysłowych i małych sieciach wodociągowych. Na terenach zakładów przemysłowych układa się niekiedy kilka niezależnych sieci wodociągowych, np. wody pitnej, technologicznej, chłodniczej i przeciwpożarowej. Wykonanie oddzielnych sieci jest niezbędne ze względu na różne wymagania stawiane poszczególnym rodzajom wody.


6


Rysunek 4.4 Schemat układu mieszanego



1 – przewód tranzytowy, 2 – przewody magistralne, 3 – przewody rozdzielcze.

4.1.3 Przykładowe schematy sieci wodociągowej2

Sieć wodociągowa należy do jednego z najważniejszych i najkosztowniejszych elementów systemu wodociągowego. Dobrze zaprojektowana decyduje o kosztach eksploatacji systemu wodociągowego. Projektując sieć, należy dążyć do zapewnienia dostawy wody w wymaganej ilości, odpowiedniej jakości oraz pod pożądanym ciśnieniem dla wszystkich użytkowników objętych działaniem wodociągu. Niezawodność dostawy wody, możliwie najniższy koszt budowy i eksploatacji oraz trwałość wodociągu to podstawowe wymagania, które należy spełnić przy wykonywaniu sieci wodociągowej.

Spełnienie powyższych wymagań można osiągnąć poprzez:

właściwy wybór układu sieci przewodów;

odpowiedni dobór materiałów, rur i ich połączeń;

właściwe zwymiarowanie przewodów (dobór średnic, prędkości i określenie strat ciśnienia);

odpowiedni dobór uzbrojenia sieci;

zapewnienie dobrej jakości wykonania sieci;

właściwą eksploatację, która obejmuje naprawy awaryjne, przeglądy i konserwacje, remonty sieci, sygnalizacje i sterowanie pracą sieci.

2 http://www.instsani.webd.pl/sieciwod.htm



7


4.2 Uzbrojenie sieci wodociągowej3

Prawidłowe działanie i eksploatacja przewodów wodociągowych są zapewnione przez uzbrojenie sieci. Uzbrojenie sieci można podzielić na następujące grupy:

regulujące przepływ wody – zasuwy: kielichowe, kołnierzowe, klapy zwrotne (rysunek 4.5), spusty (odwodnienia).

Zasuwy służą do otwierania i zamykania przepływu wody w rurociągu. Można stosować zasuwy kołnierzowe w pompowniach i zbiornikach lub kielichowe w rurociągach podziemnych. Zasuwy o średnicach powyżej 500 mm umieszcza się w studzienkach. Montuje się je w węzłach na dłuższych odcinkach magistrali co 500 – 700 m oraz na przewodzie rozdzielczym przy oddzieleniu go od przewodu magistralnego. Odnalezienie zasuwy w terenie jest możliwe za pomocą tabliczki orientacyjnej.

Przykład zasuwy

Rysunek 4.5 Zasuwa nożowa dwustronnie szczelna

Źródło: http://www.saga.info.pl/files/fotob/product-1227.jpg

3 Hoffmann Z. Lisicki K., Instalacje budowlane, WSIP, Warszawa

http://www.saga.info.pl/files/fotob/product-1227.jpg

8


W miejscach, w których trzeba zapewnić jednokierunkowy przepływ wody, montuje się klapy zwrotne. Umieszczane są one w pompowniach, na rurociągach tłocznych i na przewodach wodociągowych przed wodomierzem sieciowym.

Przykład zaworu zwrotnego

Rysunek 4.6 Zawór zwrotny klapowy kołnierzowy

Źródło: http://static.medium.opole.pl/towar-zdjecie/694/link.jpeg

Rysunek 4.7 Zawór zwrotny grzybkowy kołnierzowy

Źródło: http://www.saga.info.pl/files/fotob/product-467. jpg

http://static.medium.opole.pl/towar-zdjecie/694/link.jpeg

http://www.saga.info.pl/files/fotob/product-467.jpg

9


czerpalne – zdroje uliczne, hydranty pożarowe (nadziemne, podziemne).

Na obszarach, gdzie w budynkach nie ma instalacji wodociągowej, ustawia się zdroje uliczne na przewodach rozdzielczych sieci wodociągowej (rysunek 4.8). Kolumna zdroju montowana jest w studzience, w której umieszcza się zasuwę i wodomierz.

Przykład zdroju ulicznego

Rysunek 4.8 Zdrój uliczny standardowy, przyłącze gwintowane

Źródło: http://www.akwa.com.pl/images/oferta/oferta-hydranty-zdroj-uliczny-pn10-main.jpg

Na przewodach sieci wodociągowych instalowane są hydranty . Do celów przeciwpożarowych służą hydranty nadziemne (rysunek 4.9) i podziemne (rysunek 4.10). Hydrat powinien być ustawiony na kolanie ze stopką, na podmurówce z cegły, do którego za pomocą kołnierza przyłączony jest korpus hydrantu. W jego dolnej części znajduje się zawór zamykający/otwierający przepływ wody. W górnej części hydrant ma zakończenie typu momentalnego do podłączania rury stojakowej, za pomocą której możemy podłączyć wąż przeciwpożarowy. Hydrant podziemny osłonięty jest żeliwną skrzynką, umożliwiającą dostęp do niego. Górna część znajduje się na poziomie terenu.

http://www.akwa.com.pl/images/oferta/oferta-hydranty-zdroj-uliczny-pn10-main.jpg

10


Przykład hydrantu pożarowego

Rysunek 4.9 Hydrant nadziemny kołnierzowy

Źródło: http://www.norson.pl/upload/pics/hydrantn.jpg

Rysunek 4.10 Hydrant podziemny z pojedynczym zamknięciem

Źródło: http://www.centrumwodomierzy.pl/images/products/originals/zetkama_hydrant_p_dn80.jpg

http://www.norson.pl/upload/pics/hydrantn.jpg

http://www.centrumwodomierzy.pl/images/products/originals/zetkama_hydrant_p_dn80.jpg

11


Hydranty nadziemne mają taką samą konstrukcję jak podziemne, ale w hydrantach nadziemnych cały żeliwny korpus hydrantu znajduje się ponad powierzchnią terenu. Uruchomienie następuje poprzez obrócenie czapki połączeniowej z przedłużonym wrzecionem. Zarówno hydranty nadziemne, jak i podziemne produkowane są do połączeń średnicy DN 50, 80, 100 mm. Hydranty można także wykorzystać jako źródło wody dla celów budowy.

zabezpieczające – odpowietrzniki, napowietrzniki (rysunek 4.11), kompensatory, zawory redukcyjne, zawory bezpieczeństwa.

Przykład zaworu odpowietrzającego i napowietrzającego

Rysunek 4.11 Zawór odpowietrzający i napowietrzajacy

Źródło: http://www.emet-impex.com.pl/jafar/gfx/zawor_od_i_napowietrzajacy_7010_jafar.jpg

W celu zabezpieczenia sieci wodociągowej przed powstawaniem korków powietrznych w miejscach najwyżej położonych montowane są odpowietrzniki, które umieszcza się na przewodach magistralnych w studzienkach betonowych lub murowanych. Zawór odpowietrzający może również być stosowany do napowietrzania rurociągu. Zawory napowietrzające stosowane są w celu szybkiego napowietrzenia przewodu wodociągowego w czasie opróżniania go z wody, aby zabezpieczyć przewód przed powstaniem w nim podciśnienia.

http://www.emet-impex.com.pl/jafar/gfx/zawor_od_i_napowietrzajacy_7010_jafar.jpg

12


Zawory redukcyjne stosowane są na przewodach wodociągowych w miejscach granicznych między strefą wysokiego i niskiego ciśnienia w celu utrzymania jego wartości w granicach określonych za dopuszczalne. Natomiast zawory bezpieczeństwa chronią przewody przed powstaniem w nich nadmiernego ciśnienia i montowane są m.in. na przewodach transportujących wodę z pompowni.

Przewody wodociągowe magistralne narażone są na powstawanie naprężeń rozrywających w ścianach rurociągu (wywołanych zjawiskiem uderzenia hydraulicznego), których wartość jest większa od wartości krytycznej . Przewody powinny być wyposażone w odpowiednie urządzenia techniczne, które spowodują stłumienie uderzenia hydraulicznego, czyli nie dopuszczą do osiągnięcia ciśnienia krytycznego, wywołującego naprężenia krytyczne. Doboru odpowiedniego typu urządzeń tłumiących uderzenia hydrauliczne należy dokonywać indywidualnie , po przeprowadzeniu analizy występowania uderzenia hydraulicznych, o kreśleniu jego wielkości oraz opracowaniu odpowiedniej metody tłumienia skutków uderzenia hydraulicznego. Kompensatory służą do tłumienia drgań, redukcji hałasu oraz niewielkiej kompensacji długości. Stosowane są do podłączania do rurociągu pomp i innych urządzeń wywołujących drgania.

kontrolno-pomiarowe – wodomierze, manometry;

Wodomierze to przyrządy służące do pomiaru i rejestracji objętości wody przepływającej w instalacji. Można wyróżnić wodomierze silnikowe, manometryczne, sprzężone i upustowe. W zależności od zasady działania wodomierze można podzielić na:

− silnikowe – w których przepływająca woda napędza bezpośrednio ruchomy element (np. tłok, wirnik, tarczę itp.),

− wirnikowe – w których element ruchomy w postaci wirnika turbinowego lub śrubowego wprawiany jest w ruch bezpośrednio prędkością przepływającej wody,

− skrzydełkowe,

− śrubowe,

− objętościowe – w których komory o znanej objętości są napełniane i opróżniane wodą przepływającą przed wodomierz za pośrednictwem specjalnego mechanizmu (np. tłoka),

− wodomierze zwężkowe (manometryczne) i przepływomierze (rzadziej stosowane konstrukcje).

13


Przykład wodomierza

Rysunek 4.12 Wodomierz skrzydełkowy jednostrumieniowy

Źródło: http://www.centrumwodomierzy.pl/images/products/originals/powogaz_jssnplus.jpg

Wodomierze skrzydełkowe produkowane są dla średnic przewodów od DN 15 – 40 mm i mogą mieć wykonanie np.:

− JS – jednostrumieniowe suchobieżne,

− WS – wielostrumieniowe suchobieżne.

Wodomierze śrubowe produkowane są dla średnic przewodów DN 50 – 500 mm i mogą mieć wykonanie np.:

− MW – z poziomą osią wirnika,

− MP – z pionową osią wirnika.

Wodomierze do pomiaru wody zimnej mają kolor niebieski (maksymalna temperatura wody to 50°C), do pomiaru wody gorącej – kolor czerwony (maksymalna temperatura wody to 90°C).

4.3 Systemy rozprowadzenia wody w sieciach

System zaopatrzenia w wodę to układ współdziałających elementów. Ich zadaniem jest zaopatrzenie w wodę odbiorców. W tym systemie wyróżnić można następujące elementy:

ujęcia wody;

pompownie I stopnia (przepompowanie z ujęcia do stacji uzdatniania);

zakłady uzdatniania wody (stacje uzdatniania wody);

http://www.centrumwodomierzy.pl/images/products/originals/powogaz_jssnplus.jpg

14


zbiorniki wody czystej uzdatnionej;

pompownie II stopnia (przepompowanie ze zbiornika do sieci);

zbiorniki wyrównawcze sieciowe;

sieci przewodów wodociągowych.

Najprostszy schemat układu wodociągowego przedstawia rysunek 4.13. W układzie ujęcie wody – stacja uzdatniania wody – przepompownia wody – sieć wodociągowa – zbiornik wyrównawczy.

Schemat ogólny wodociągu

Rysunek 4.13 Schemat ogólny wodociągu


Można wyróżnić następujące warianty w zależności od usytuowania zbiornika:

ze zbiornikiem początkowym – przepływowym lub bocznym (rysunek 4.14);

ze zbiornikiem końcowym (rysunek 4.15).

Przykład sieci rozdzielczej

Rysunek 4.14 Położenie zbiornika górnego względem ujęcia i sieci rozdzielczej




15


Przykład sieci rozdzielczej

Rysunek 4.15 Schemat wodociągu bez stacji uzdatniania wody


Części składowe systemu mogą się zmieniać w zależności od miejscowych warunków naturalnych, rodzaju potrzeb odbiorców oraz czynników ekonomicznych. Pod względem współpracy części składowych wodociągu i systemów hydraulicznych wyróżnia się:

system grawitacyjny (rysunek 4.16);

system pompowy;

system mieszany;

system jednostrefowy i wielostrefowy (rysunek 4.17);

system z jednym źródłem zasilania lub z wieloma źródłami zasilania.

Przykład sieci grawitacyjnej

Rysunek 4.16 Schemat wodociągu grawitacyjnego




16


4.3.1 Strefowanie sieci wodociągowej

Strefowanie sieci wykonuje się w przypadku terenu, w którym występują bardzo duże różnice wysokości.

Standardowe ciśnienie w sieci wynosi 3÷4 barów (30÷40 m słupa wody). Wystarcza ono na pokrycie zapotrzebowania przy zabudowie 5 kondygnacji. Maksymalne ciśnienie sieci wodociągowej nie powinno przekraczać 5÷6 barów (50÷60 m słupa wody).

Rysunek 4.17 Podział wodociągu na strefy a) równoległy b) szeregowy


W terenach o powierzchni zróżnicowanej pod względem wysokościowym często występuje konieczność przekraczania ciśnienia maksymalnego. W takich przypadkach projektant dzieli miasto na strefy ciśnienia (dolną lub górną). Podział może być równoległy (rysunek 4.17a) lub szeregowy (rysunek 4.17b). W podziale równoległym ze wspólnej pompowni prowadzi się osobne przewody do obu stref. Każda ma swój własny zespół pomp. W podziale szeregowym cała ilość wody tłoczona jest do strefy I i do pompowni, którą buduje się specjalnie do tłoczenia wody z przewodów I strefy do II.


17


4.4 Literatura

4.4.1 Literatura obowiązkowa

Heidrich Z., Wodociągi i kanalizacja, cz. 1, WSiP, Warszawa 2008;

Praca zbiorowa pod redakcją Żuchowicki W., Wodociągi i kanalizacja, Wydawnictwo Verlag Dashofer, Warszawa 2011.

4.4.2 Literatura uzupełniająca

Hoffmann Z., Lisicki K., Instalacje budowlane, WSiP, Warszawa 1995;

Popek M., Wapińska B., O instalacjach sanitarnych najkrócej, WSiP, Warszawa 2001.

4.4.3 Netografia

http://www.instsani.webd.pl/sieciwod.htm.

4.5 Spis rysunków

Rysunek 4.1 Schemat połączenia wodociągowego z instalacją domową.......................................3 Rysunek 4.2 Schemat kładu sieci promienistej ..............................................................................................4

Rysunek 4.3 Schemat układu obwodowego.....................................................................................................5

Rysunek 4.4 Schemat układu mieszanego ........................................................................................................6

Rysunek 4.5 Zasuwa nożowa dwustronnie szczelna ..................................................................................7 Rysunek 4.6 Zawór zwrotny klapowy kołnierzowy....................................................................................8

Rysunek 4.7 Zawór zwrotny grzybkowy kołnierzowy..............................................................................8

Rysunek 4.8 Zdrój uliczny standardowy przyłącze gwintowane........................................................9

Rysunek 4.9 Hydrant nadziemny kołnierzowy ...........................................................................................10 Rysunek 4.10 Hydrant podziemny z pojedynczym zamknięciem ...................................................10

Rysunek 4.11 Zawór odpowietrzający i napowietrzajacy....................................................................11

Rysunek 4.12 Wodomierz skrzydełkowy jednostrumieniowy .........................................................13

Rysunek 4.13 Schemat ogólny wodociągu .....................................................................................................14 Rysunek 4.14 Położenie zbiornika górnego względem ujęcia i sieci rozdzielczej ................14

Rysunek 4.15 Schemat wodociągu bez stacji uzdatniania wody......................................................15

Rysunek 4.16 Schemat wodociągu grawitacyjnego..................................................................................15

Rysunek 4.17 Podział wodociągu na strefy a) równoległy b) szeregowy ..................................16

4.6 Spis treści

4 Rodzaje i zadania sieci wodociągowych ..................................................................................................2

4.1 Układy i wyposażenie sieci wodociągowej ............................................................................................. 2 4.1.1 Przewody sieci wodociągowej ........................................................................................................................ 2 4.1.2 Układy sieci wodociągowej ............................................................................................................................. 3 4.1.3 Przykładowe schematy sieci wodociągowej ............................................................................................... 6

4.2 Uzbrojenie sieci wodociągowej .................................................................................................................... 7 4.3 Systemy rozprowadzenia wody w sieciach ......................................................................................... 13

4.3.1 Strefowanie sieci wodociągowej .................................................................................................................. 16 4.4 Literatura ............................................................................................................................................................ 17


18


4.4.1 Literatura obowiązkowa ................................................................................................................................ 17 4.4.2 Literatura uzupełniająca ................................................................................................................................ 17 4.4.3 Netografia........................................................................................................................................................... 17

4.5 Spis rysunków................................................................................................................................................... 17

Education

Rodzaje i zadania sieci wodociągowych