Третьим фактором, регламентирующим давление воды, является высота здания. Вода обладает собственным весом, и для того, чтобы поднять ее на самый верх, в нижней точке трубы необходимо создать достаточно большое давление. Чтобы поднять воду на высоту одного этажа обычного жилого дома, необходимо иметь давление 0,27 кг/см2. Рассмотрим в качестве примера 20-этажный дом.

 

Для хорошей работы душевых и уборных на последнем этаже давление воды должно быть, по рекомендации изготовителей сантехнических устройств, 1 кг/см2. После того как трассировка трубопроводов намечена, необходимо определить гидравлические потери. Допустим, они составили 1,4 кг/см2. Тогда очень просто подсчитать суммарное давление, кг/см2:

 

 

Такое давление имеется в немногих магистралях городского водопровода. Поэтому необходимое давление должно быть дополнительно создано повысительной (водоподъемной) установкой.

 

Представим себе коммунальную водопроводную систему, в которой давление на вводе (гарантийный напор) не падает ниже 3,9 кгс/см2. Какое давление должно создаваться установкой?

 

 

 

Для повышения давления служат центробежные насосы, непосредственно соединенные с электродвигателями, хотя в редких случаях приводом может быть газовый двигатель или турбина. Обычно применяют системы трех типов: с водонапорными баками, с воздушными (гидропневматическими) баками и насосные.

 

СИСТЕМЫ С ВОДОНАПОРНЫМИ БАКАМИ. Один или более баков, емкость которых примерно обеспечивает суточное потребление воды в здании, располагают на крыше достаточно высоко, чтобы создать необходимое давление в квартирах, расположенных на верхнем этаже. Насосы со сравнительно небольшой подачей наполняют эти баки ночью или в середине дня, когда разбор воды минимальный, и поддерживают там заданный уровень. Стальные баки покрывают изнутри коррозионно-стойким слоем и периодически контролируют качество покрытия. Иногда баки изготовляют из дерева, что исключает коррозию, но требует принятия мер против протечки воды.

 

Преимущество данной системы — небольшой размер насоса и соответственно маленькая пиковая потребность в электроэнергии, а также достаточный запас воды на случай ремонта насоса. Недостатки — пространственные и строительные. Чтобы создать необходимое давление, большой бак должен быть установлен достаточно высоко над верхним этажом, т. е. чтобы обеспечить на верхнем этаже давление 1 кгс/см2, необходимо поднять этот бак выше последнего этажа на 10м. Принимая во внимание массу бака с водой и надстройки, понятна та дополнительная нагрузка, которая должна передаваться на фундаменты дома.

 

СИСТЕМА С ВОДОВОЗДУШНЫМИ (ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИМИ) БАКАМИ создана для того, чтобы избежать необходимости в надстройке, упомянутой выше. Прерывисто работающие насосы, производительность которых равна максимальному потреблению воды, накачивают воду в бак достаточно умеренных размеров. Бак наполовину наполнен водой, а наполовину — воздухом под давлением, необходимым для обслуживания здания. Воздушная «подушка» заставляет часть воды выйти из бака, прежде чем давление упадет достаточно низко, чтобы снова включить насосы. Размеры воздушной подушки и бака выбирают таким образом, чтобы насосы включались не чаще 12 раз в 1 ч при пиковой нагрузке и только 2 раза за 6 ч работы ночью. Через какой-то период часть воздуха поглотится водой, поэтому для поддержания необходимого давления следует предусмотреть установку небольшого воздушного компрессора.

 

НАСОСНАЯ СИСТЕМА. Стремясь еще больше уменьшить место для установки гидропневматического бака, инженеры усовершенствовали конструкции насосов, вентилей и приборов автоматики, необходимых для создания насосной системы постоянного давления. Один маленький насос, называемый «командным», производительностью 25% максимально ожидаемого потребления, работает непрерывно или почти непрерывно. Другие два насоса одинаковой производительности рассчитаны на 55—75% ожидаемого потребления. Приборы автоматики включают и выключают насосы в соответствии с объемом потребляемой воды, а регулирующие вентили изменяют подачу в зависимости от количества работающих насосов. Например, если фактическое потребление составляет 10% расчетного, «командный» насос может работать один, а его регулирующий вентиль будет дросселировать поток воды на напорной линии таким образом, чтобы подача уменьшилась с 25 до 10% от полной производительности установки. В периоды, когда вода почти не потребляется, например ночью, насосы могут быть выключены.

 

Большое преимущество системы постоянного давления, называемой также системой мгновенного действия, состоит в том, что для ее размещения требуется значительно меньше места и она стоит дешевле, так как отпадает надобность в баке. Экономия может быть еще больше, если отказаться от установки «командного» насоса, оставив два насоса. Применение этой упрощенной системы, менее чувствительной к колебаниям водопотребления, способствует более продолжительной работе одного из насосов при сильно задросселированном вентиле, что приводит к некоторому перерасходу электроэнергии. Недостатки системы мгновенного действия — значительные затраты на электроэнергию вследствие почти непрерывной работы насосов и большая первоначальная стоимость из-за применения относительно сложных и точных приборов автоматики. В очень высоких зданиях серьезной проблемой является давление в системе. Вспомним, что при высоте здания 20 этажей давление в нижней части системы было 7,8 кгс/см2. Это приближается к максимальному пробному давлению, равному 8,5 кг/см2, на которое рассчитаны вентили, трубы, фитинги и другие элементы системы. Фактически же законами США в качестве максимального пробного давления принято 5,5 кгс/см2, что усложняет проблему, но это не особенно страшно, поскольку в продаже имеются сверхпрочные трубы, вентили, фитинги (за дополнительную плату). Поэтому, если высота дома превышает 22 жилых этажа над нижним жилым этажом (это часто может быть второй этаж здания), нужно принять меры по защите арматуры нижних этажей. Если здание превышает максимальную высоту только на несколько этажей, эти меры предосторожности могут заключаться в установке редукционных клапанов на линиях холодной и горячей воды, обслуживающих опасные нижние этажи. Если же число этажей значительно больше максимально допустимого, то потребуется слишком много редукционных клапанов. В этом случае предпочитают зонирование системы. Например, в 40-этажном здании верхних 20 можно обслуживать одной повысительной установкой, а 20 нижних этажей — другой. Если используются напорные баки, то один бак можно установить в надстройке и обслуживать им все этажи до 21-го, а на 24-м этаже найти место для установки второго напорного бака и обслуживать им нижние этажи. Если применяются гидропневматические баки или система мгновенного действия, нижняя зона может питаться от одной установки, расположенной в подвале, а верхняя зона — от второй установки, работающей при повышенном давлении. Трубопроводы, обслуживающие верхнюю зону, проходят по нижним этажам транзитом, без ответвлений в эти этажи. Трубы и фитинги подбирают в соответствии с давлением в зональной системе, и это экономичнее, чем в упомянутом ранее примере.

 

В высоких зданиях особое внимание следует уделять поддержанию напора воды в общественных прачечных. Стиральные машины рассчитаны на значительно меньшее давление, чем санитарная арматура, и не существует другой схемы, кроме как выделить их в отдельную зону с установкой своего редукционного вентиля, если только прачечная не расположена наверху здания или зоны.

 

Другое требование — соблюдение в высоких зданиях заданного напора на первом (наземном) этаже. Очень много воды требуется для поливки газонов и мойки автомашин; кроме того, на первом этаже часто располагают прачечные. Чтобы избежать ненужных затрат на повышение напора воды, необходимого для подачи в верхние этажи (с последующим уменьшением его до величин, допустимых для прачечных), может оказаться целесообразным использовать воду из магистрали, хотя для этого и понадобится смонтировать отдельный трубопровод.

 

Автор: Harry S. Nachman / Гарри Нахман. Источник: "Housing". John Wiley & Sons. New York. 1976 / «Проектирование жилых зданий». Стройиздат. Москва. 1979