23-25 октября 2018 г. в Москве прошла 17-я международная выставка промышленных насосов, компрессоров, трубопроводной арматуры, приводов и двигателей PCVExpo.
Информационным партнером мероприятия в очередной раз выступил научно-технический журнал «Инженерные системы». Стенд издания пользовался большим успехом. Посетители и экспоненты выставки пополнили свою библиотеку очередным новым номером журнала.
Стоит отметить, что в этом году в PCVExpo приняли участие более 140 компаний, 50 из них — впервые. Производители и поставщики из 9 стран мира – России, Беларуси, Германии, Италии, Китая, Кореи, Словении, Турции и Тайваня – представили современное оборудование на площади более 4300 кв.метров. Также выставка сопровождалась мероприятиями деловой программы.
Напомним, что PCVExpo — единственная в России выставка промышленных насосов, компрессорной техники, трубопроводной арматуры, приводов и двигателей, на которой масштабно представлено оборудование для комплексного решения разнообразных задач на предприятиях нефтегазовой промышленности, энергетики, металлургии, машиностроения, химии и нефтехимии, строительного комплекса и ЖКХ.
Доктор технических наук Виктор Михайлович Эльтерман (1913–1983) обладал колоссальным творческим потенциалом, который он лишь частично реализовал в своих книгах [1, 2, 3]. Его профессиональным «коньком» были «интегральные методы», такие как уравнение сохранения импульса в выделенном контуре, расчет средних параметров воздуха в помещении как следствие диссипации кинетической энергии турбулентного потока, и другие.
Благодаря В. М. Эльтерману в вентиляционной науке стали применяться следствия законов однородной изотропной турбулентности академиков А. Н. Колмогорова и А. М. Обухова, понятия критериев Ричардсона и Кармана, что позволило перейти на новый качественный уровень исследований.
Зависимости В. М. Эльтермана для оценки диффузии примесей навстречу потоку, применяются как для расчета местных отсосов, так и для организации тушения возгораний токсических материалов. Большой практический интерес представляют его разработки в области охраны атмосферного воздуха, а также специальных воздушных завес.
В. М. Эльтерман был одним из моих первых научных наставников. Наша совместная работа в институте ЦНИИПромзданий продолжалась с 1976 по 1983 год. В последние годы жизни В. М. Эльтерман часто болел, но продолжал плодотворно работать. Поскольку мне поручалась тематика по охране атмосферного воздуха и воздушным завесам, мы неоднократно обсуждали все аспекты выполняемых в лаборатории работ. Поражали фундаментальные знания и эрудиция В. М. Эльтермана, которые сочетались с практическими инженерными решениями. После его смерти я редактировал и готовил к изданию монографию [3]. К сожалению, многие интересные идеи, намеченные им в черновиках рукописи, остались незавершенными и в монографию их включить не удалось.
Далее кратко изложены некоторые оригинальные работы В. М. Эльтермана, большинство из которых получили дальнейшее развитие у других авторов, например, в [4].
Турбулентный тепло- и массоперенос
Для описания турбулентного переноса в вентилируемом помещении В. М. Эльтерман использовал основные положения теории локальной изотропной турбулентности, разработанной академиками А. Н. Колмогоровым и А. М. Обуховым.
Согласно этой теории, существенной характеристикой турбулентного потока является количество кинетической энергии Ԑ, м2/с3, переходящей от главного движения к турбулентным пульсациям и диссипируемой в единице массы среды в единицу времени.
Определив коэффициенты пропорциональности опытным путем, В. М. Эльтерман получил расчетные формулы [2].
Коэффициент турбулентной диффузии:
А = 0,25 Ԑ 1/3 l 4/3, м2/с, (1)
где Ԑ — количество кинетической энергии, диссипируемой в единице массы в единицу времени, м2/с3;
l — характерный размер, м.
Диссипируемая в помещении энергия приточных струй рассчитывается по формуле:
Величина энергии, вносимой приточными струями, пропорциональна кратности воздухообмена и квадрату скорости выхода воздуха из приточных насадков.
Зависимости для расчета коэффициента турбулентного обмена (1, 2) позволили создать замкнутую систему уравнений для многих вентиляционных процессов. Удалось рассчитать концентрации вредных веществ на рабочих местах у открытых проемов вентиляционных укрытий и найти оптимальные конструктивные решения вентиляционных устройств.
В результате решения уравнения турбулентной диффузии для плоскопараллельного потока получена формула для концентрации примеси с наветренной стороны источника (диффузия навстречу потоку воздуха):
где qо, qa— соответственно концентрация вредных веществ в плоскости проема и на расстоянии a от укрытия, мг/м3;
a — расстояние от плоскости проема до контрольной точки в рабочей зоне, м;
V — скорость потока, м/с.
Поле концентрации во встречном потоке определяется экспоненциальным законом (рис. 1, 2).
Требуемая скорость потока в проеме вентиляционного укрытия, в котором выделяются вредные вещества, может быть рассчитана по формуле:
Зависимости, описывающие турбулентный перенос, положены в основу расчетов для следующих задач:
— определение количества вредных веществ, выделяющихся из оборудования, среда в котором находится под разряжением;
— определение производительности местных отсосов от укрытий источников вредных выделений;
— расчет общеобменной вентиляции при неравномерном распределении температур и концентраций в помещении;
— оценка теплообмена через границы контура замкнутой циркуляции (при отсутствии осредненного течения);
— оценка поля концентрации примеси в приземном слое атмосферы;
— определение безопасного расстояния от источника горения токсичных веществ при его тушении с наветренной стороны.
Шиберующая воздушная завеса
В книге «Воздушные завесы» [1], вышедшей в 1961 году, В. М. Эльтерман предложил оценивать эффективность действия ВЗ по дополнительному сопротивлению проходу воздуха через проем, создаваемому воздушной завесой. Эффективность ВЗ оценивалась коэффициентом расхода проема ворот μпр при действии завесы.
Для определения значения коэффициента μпр В. М. Эльтерман применил закон сохранения количества движения для контура, выходящего за пределы проема ворот с тем, чтобы учесть силы реакции наружных ограждений (рис. 3).
Из закона сохранения количества движения для выделенного контура, составленного в проекции на ось x и уравнения Бернулли, им получена следующая формула для μпр:
μо — коэффициент расхода воздуха через ворота без воздушной завесы;
G3 — начальный массовый расход воздуха завесы;
Gпр — массовый расход воздуха через проем ворот;
ρсм, ρ3 — соответственно плотности смеси воздуха, поступающего в проем, и плотность воздуха на выходе из завесы;
FВ, FЩ — соответственно площади ворот и воздуховыпускных щелей завесы;
α — угол выпуска струи завесы к плоскости ворот.
Приведенная зависимость проверена экспериментально и в отличие от кинематических методов расчета показала хорошее совпадение с опытными данными.
Воздушная завеса в канале
Принцип «воздушной завесы в канале» проиллюстрирован на рис. 4. В такой завесе воздух из щели выходит под углом 5–10º к оси канала навстречу врывающемуся потоку. Подобный выпуск воздуха возможен только при устройстве завесы в канале определенной длины. Развиваясь в канале, струя завесы тормозится и у конца канала поворачивает в противоположную сторону, запирая его для поступления воздуха из окружающей атмосферы. Воздуховыпускные патрубки отнесены внутрь канала на расстояние, достаточное для перехода импульса струи в противодавление и отсутствия неорганизованного перетекания воздуха через проем. Тепло- и массоперенос в проеме происходит только за счет турбулентного обмена через границу замкнутой циркуляционной зоны.
Динамическая эффективность «завесы в канале» в среднем в 2 ÷ 2,5 раза выше, чем для традиционных шиберующих завес.
Такие завесы могут быть применены для притворов крупногабаритных ворот, в технологических установках, тоннелях и др. [4].
Течение струи в турбулизированной среде
В турбулизированной среде струя вовлекает больше воздуха, чем при движении в спокойной среде [3].
Профиль поперечных скоростей в струе становится более пологим и экспериментальная константа С становится переменной, увеличиваясь по мере удаления от сопла и от оси струи. Соответственно, с увеличением расстояния от сопла уменьшается аэродинамическая характеристика струи m. Такая струя не безгранична по длине, и на определенном расстоянии от сопла она распадается. Первоначально распад струи происходит по ее периферии (рис. 5). В. М. Эльтерман предположил, что воздействие турбулентной среды определяется отношением удельной величины энергии, диссипируемой в единице массы в единицу времени в струе (Ԑстр) к соответствующей величине в окружающей среде (Ԑсреды).\\\\\\\\
Начало участка полного распада струи определяется им из условия Ԑстр= Ԑсреды по формуле:
где V0 — начальная скорость струи, м/с;
F0 — площадь воздухораспределителя.
К сожалению, В. М. Эльтерман не успел получить зависимости, описывающие изменение параметров струи по ее длине, хотя сделал качественную оценку явления и наметил подходы к теоретическому решению [3].
Литература
Эльтерман В. М. Воздушные завесы. — М.: Машгиз, 1961 г.
Эльтерман В. М. Вентиляция химических производств. – 3-е изд. М.: Химия, 1980 г.
Эльтерман В. М. Охрана воздушной среды на химических и нефтехимических предприятиях. — М.: Химия, 1985 г.
Гримитлин А. М., Дацюк Т. А, Крупкин Г. Я, Стронгин А. С., Шилькрот Е. О. Отопление и вентиляция производственных помещений. — Санкт-Петербург.: «АВОК Северо-Запад», 2007 г.
В. И. Воронова, руководитель отдела проектирования ООО «НВК-Холдинг» (ГК «ГорКапстрой»)
— С чего начинает проект любой проектировщик систем водоснабжения и водоотведения?
— С подсчета требуемого напора на систему водоснабжения.
Согласно Постановлению РФ № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию», в пункте «е» в проектной документации на раздел внутренних систем водоснабжения в текстовой части пояснительной записки необходимо предоставить сведения о фактическом и требуемом напоре во внутренней сети водоснабжения, проектных решениях и инженерном оборудовании, обеспечивающих создание требуемого напора воды.
Основной документ, по которому в настоящее время производится расчет систем ВК в нашей стране, это СП 30.13330.2012 (2016) Внутренние системы водоснабжения и канализации. Причем СП 30.13330.2012 все еще внесен в список обязательных к исполнению документов (см. Постановление РФ № 1521), а СП 30.13330.2016 является действующим и присутствует в списке добровольных к применению документов (см. Приказ Росстандарта № 365 «Об утверждении перечня документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»).
Нормативная нестыковка на данный момент решается проектными организациями следующим образом: обязательный список — выполнить обязательно, а вот добровольный, при необходимости, записывается в техническое задание и/или задание на проектирование заказчиком, после чего проектировщики имеют право им пользоваться без страха и риска, не пренебрегая обязательным к исполнению документом.
Зная все технологические элементы и санитарные приборы своей системы, проектировщик начинает расчет строго по нормативным документам. Как уже говорилось ранее, один из пунктов пояснительной записки должен содержать сведения о напорах, для этого нужно выполнить гидравлический расчет. Гидравлический расчет водопроводов холодной и горячей воды включает подбор диаметров подающих (циркуляционных/обратных) трубопроводов, кольцующих перемычек, тупиковых сетей и стояков, потерь давления и установления свободного напора у точек водоразбора.
Требуемый напор повысительной насосной установки , м, следует вычислять по формуле из СП 30.13330.2016 (при условии его внесения в ТЗ заказчиком):
где Hgeom — геометрическая высота подачи воды, от оси насоса до наиболее высоко расположенного водоразборного прибора, м;
— сумма потерь давления в сети водопровода холодной или горячей воды (в узле ввода, счетчиках, оборудовании, арматуре трубопроводов) по диктующему направлению до наиболее высоко расположенного водоразборного прибора, м вод. ст.;
Hf — — свободный напор (давление на изливе) санитарно-технического прибора, принятый по паспорту производителя или по таблице А.1, м вод. ст.;
Hg — наименьшее гарантированное давление в наружной водопроводной сети на вводе в здание, м вод.ст.
1,2 — коэффициент запаса.
Все было бы совершенно просто, кроме одного постоянно возникающего у проектировщиков вопроса: что делать со свободным напором на диктующий сантехнический прибор в системе водоснабжения?
Напомню, что диктующий прибор — это наиболее высокорасположенный и наиболее удаленный прибор по проложенной трассе трубопроводов от источника водоснабжения.
В СП 30.13330.2012, в пункте 5.2.10, говорится: «Гидростатическое давление в системе хозяйственно-питьевого или хозяйственно-противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора должно быть не более 0,45 МПа (для зданий, проектируемых в сложившейся застройке не более 0,6 МПа), на отметке наиболее высоко расположенных приборов — по паспортным данным этих приборов, а при отсутствии таких данных не менее 0,2 МПа». То есть выходит, что не менее 20 м вод. ст. Бывает, что с данным значением эксперт или технадзор, или главный инженер проекта, или даже монтажники не согласны, но с нормами не поспоришь. И если уж минимальный гарантированный напор наружной сети, к примеру, всего 15 м вод. ст., то тут, как не крути, но даже ради одного крана на уровне первого этажа, на который нет никаких паспортных данных, придется ставить насосную установку.
Любопытный факт, но в СТО 02494733 5.2-01-2006 в разделе 10 указано, что свободный напор перед водоразборной арматурой принимается равным не менее 7,5 м вод. ст. (перед водонагревателями в квартирах — не менее 15 м вод. ст.). Не все проектировщики знают о существовании данного документа, как правило, удивляются этим сведениям, называя их сомнительными.
Если диктующий прибор — это технологическое оборудование или оборудование системы вентиляции и кондиционирования, то задача решена наполовину. Запросите эту характеристику у своих коллег, которые выдали задание на специфическое оборудование.
Если же это известный прибор, например, водоразборная арматура, смеситель на раковине, тут все не так просто, как кажется на первый взгляд. СП 30.13330.2016 ссылается в своем документе на таблицу А.1, но, посмотрев в это приложение, проектировщик не находит никакого упоминания про свободный напор. В старом добром СНиП 2.04.01-85 в приложении № 2 данная колонка присутствовала для каждого конкретного прибора (смесителя, крана, душа и т. д.).
Таблица 1.1. Расходы воды и стоков санитарными приборами
(выкопировка из СНиП 2.04.01-85*)
Секундный расход воды, л/с
Часовой расход воды, л/с
Свободный,
Расход стоков
Санитарные приборы
общий
холодной
горячей
общий
холодной
горячей
напор, м
от прибора, л/c
1. Умывальник, рукомойник с водоразборным краном
0,1
0,1
30
30
2
0,15
2. То же, со смесителем
0,12
0,09
0,09
60
40
40
2
0,15
3. Раковина, мойка инвентарная с водоразборным краном и колонка лабораторная водоразборная
0,15
0,15
50
50
2
0,3
4. Мойка (в том числе лабораторная) со смесителем
0,12
0,09
0,09
80
60
60
2
0,6
5. Мойка (для предприятий общественного питания) со смесителем
0,3
0,2
0,2
500
220
280
2
0,6
6. Ванна со смесителем (в том числе общим для ванн и умывальника)
0,25
0,18
0,18
300
200
200
3
0,8
7. Ванна с водогрейной колонкой и смесителем
0,22
0,22
300
300
—
3
1,1
8. Ванна медицинская со смесителем условным диаметром, мм:20
0,4
0,3
0,3
700
460
460
5
2,3
25
0,6
0,4
0,4
750
500
500
5
3
32
1,4
1
1
1060
710
710
5
3
Рис. 1. Пример паспорта на смеситель некоторого российского производителя
Напор, как видно из таблицы 1.1, никогда не превышал 5 метров. Эти самые 5 метров водного столба всегда и брали в подсчетах гидравлики, лишь изредка, перестраховывая себя и свои решения, проектировщик брал 10 м вод. ст. для высотных зданий, убеждая себя и экспертов, что этого вполне достаточно. Но, как показывает практика, у всех мнения разные.
Хотела бы обратить внимание на примечание в этой таблице про смесители с аэраторами, где следует брать свободный напор не менее 5 м. Вот опять же возникает пара вопросов:
1 — Не менее 5 м, значит, можно брать и больше?
2 — И если можно или даже нужно брать больше, то насколько? 10 м? 20 м? 50 м?
Совсем недавно вышло долгожданное методическое пособие по определению расчетных расходов воды и стоков в системе водоснабжения и канализации зданий и сооружений, в нем мы наблюдаем приложение А, таблицу А.1, примечание: «На водоразборных кранах и смесителях свободный напор следует принимать по техническим характеристикам, указанным в паспорте, или по ГОСТ 19681-2016, но не менее 10 м».
Рис. 2. Пример паспорта иностранного производства
Давайте разбираться.
Первое — это паспортные данные на водоразборную арматуру, подчеркну — на конкретную, применяемую в данном проекте арматуру.
Паспорт изделия должен соответствовать ГОСТ 2.610, в нем указывают:
— основные сведения об изделии (наименование предприятия-изготовителя, его товарный знак и адрес, назначение изделия и условное обозначение, рисунок изделия с основными конструкторскими параметрами, основные виды неисправности и способы их устранения);
— технические данные (группа по герметичности, размер присоединительных резьб и резьб запорных элементов, диапазон рабочих температур, максимальное и минимальное рабочие давления, расход воды, правила монтажа и эксплуатации, материалы основных деталей, вид покрытия, масса);
— комплектность;
— ресурс, сроки службы и хранения и гарантии изготовителя (поставщика);
— свидетельство о приемке;
— гарантия предприятия-изготовителя;
— дата выпуска или отгрузки.
Рис. 3. Пример паспорта производства по ГОСТ 19681-94 (ныне действует 19681-2016)
Скажем сразу, что при должном подходе можно найти любой паспорт на любой существующий в природе смеситель. Но все они используют разную терминологию.
Приведем примеры нескольких паспортов.
Так, в паспорте смесителя некоторого российского производства (не будем раскрывать его название) упоминается минимальное давление воды, но никак не требуемый свободный напор на изливе, и составляет он 0,5 бара, то есть 5 м вод. ст., а оптимальные потребности до 50 м вод. ст. При этом нет к этому давлению своих расчетных расходов, что вызывает соответствующие вопросы со стороны проектировщиков.
Обратимся к иностранной арматуре. В паспорте указано, что показатель давления воды обязательно должен быть не менее 0,3 Мпа, или 30 м вод. ст., что явно больше указанных ранее в СТО, СНиП 3–5 м или даже 20 м вод. ст., указанных в СП 2012 года при отсутствии паспорта на сантехнический прибор.
Кстати, действующий сейчас ГОСТ 19681-2016 упоминает в примечании, что расходы воды при рабочем давлении 0,3 МПа являются справочными и используются при сравнении отечественной арматуры с зарубежными образцами. Но о расходах поговорим далее.
Обратимся к «советским» смесителям по ГОСТу, их производства в России никто не отменял. Что пишут там?
Тут наконец-то упоминается термин «рабочее давление 0,05 Мпа», то есть те же 5 м. вод. ст., но вот расход составляет всего 0,07 л/с.
Требования наших норм говорит нам, что общий секундный расход на излив с аэратором равен 0,12 л/с для умывальников, рукомойников со смесителями, в том числе из него по 0,09 л/с на холодную и столько же на горячую воду.
Значит, этого «минимального рабочего» давления, если обратиться к действующему нормативу, мало, так как недостаточно расхода. Да и по старому СНиПу этого расхода тоже не хватает, хотя свободный напор ранее принимался равным 5 м, а то и меньше.
Вопрос: где оптимальное давление на прибор?
Обратимся к пропорции:
Можем ли мы утверждать, что именно 0,086 МПа на приборе в качестве свободного напора может нас обеспечить из этой водоразборной арматуры нормативным расходом в 0,12 л/с?
Судя по пропорции, можем, только зависимость данная не в пропорции, а в опытных данных. Многие органы экспертизы, да и сами проектировщики, не сильно задаваясь вопросами о предлагаемых данных, рассчитывают на понравившееся число из паспорта, как, например, на иностранную арматуру — 0,3МПа.
Недолго думая, можно предоставить паспорт, где написано значение не менее 0,3 МПа, но какой расход дает арматура при этом напоре, нам никто не ответит. Нам не нужен такой расход, скорее всего он будет завышенным. О каком энергосбережении может идти речь, если уже на уровне проекта идет явное завышение напора и за ним завышение расхода на прибор. Этим действием завышается потребляемая мощность электричества, увеличивается расход питьевой воды.
Понятие «рабочее давление» находим в ГОСТе на арматуру.
Аналогично там же находится объяснение, что арматура должна обеспечивать расходы, как в таблице 1.2.
Таблица 1.2. Расходы арматуры по ГОСТ 19681-2016
Тип арматуры
Расход воды, л/с
При минимальном рабочем давлении 0,05 МПа, не менее
При рабочем давлении 0,3 МПа, не менее
Краны для умывальников, рукомойников, раковин и писсуаров
0,07
0,2
Смесители для моек, умывальников, рукомойников и биде
Смесители для ванн (в т.ч. общие для ванны и умывальника):— на излив— на душевую сетку
0,120,08
0,330,2
Смесители для душа
0,08
0,2
Лабораторные водоразборные колонки
0,15
0,37
Лабораторные смесители
0,07
0,2
Примечание. Расходы воды при рабочем давлении 0,3 МПа являются справочными и используются при сравнении отечественной арматуры с зарубежными образцами.
Список арматуры не такой многовариантный, как в методическом пособии, см. таблицу 1.3.
Таблица 1.3.Расчетные расходы воды и стоков для санитарно-технических приборов (выкопировка из методики расчета по СП 30.13330.2016)
Санитарно-технические приборы
Секундный расход воды, л/с
Расход стоков от прибора, л/с
общий
холодной
горячей
Краны холодной воды для:
умывальников, рукомойников, раковин
0,1
0,1
—
0,2
писсуаров
0,2
0,2
—
0,2
писсуаров с автоматическим краном
0,035
0,035
—
0,2
Смесители с аэратором для:
умывальников, рукомойников, раковин
0,12
0,09
0,09
1
моек
0,12
0,09
0,09
1
биде
0,08
0,05
0,05
0,2
Смесители для ванн (в т. ч. общие для ванны и умывальника)
на излив
0,25
0,18
0,18
1,1
на излив с аэратором
0,12
0,09
0,09
1,1
на душевую сетку
0,12
0,09
0,09
1
Смесители для ножных ванн
0,12
0,09
0,09
1
Сравниваем две таблицы. Например, у нас смеситель для ванны (в т. ч. общий для ванны и умывальника), нормативный расход по таблице 1.3. на излив с аэратором равен 0,12 л/с.
Такой расход, судя по таблице 1.2, может обеспечить арматура по ГОСТу с напором в 5 метров — не меньше и не больше. А вот на душевую сетку уже не обеспечит, так как нам нужен расход 0,12 л/с, а при напоре в 0,05 МПа мы можем получить только 0,08 л/с. Увеличим напор до 7,5 м и получим требуемый нормами расход. Только вот в методическом пособии на СП 30.13330.2016 вспоминаем, есть примечание — напор не менее 10 м.
Далее, сравнив краны на писсуары, получим неприятную правду: нормативный расход в 0,2 л/с мы можем получить только путем давления на него в 0,3 МПа.
Резюмирую небольшой экскурс в нормативную базу со всеми вытекающими последствиями.
Первое, что касается наших строительных норм. Да, сейчас СП на внутренние сети водоснабжения и водоотведения значительно преобразовались, улучшились и дополнились важной информацией. Но есть, как я считаю лично, одно серьезное упущение — это колонка с нормативными свободными напорами на каждую водоразборную арматуру. Это можно прописать более логично. Например, при использовании арматуры по ГОСТ 19681-2016 напоры следующие, при применении другой арматуры пользуйтесь паспортными данными.
Второе, большой разброс в данных и нет четкого определения в паспортах на арматуру. Такие термины, как «минимальное рабочее давление», «показатель давления воды», «оптимальное давление воды», это тонкости перевода и непонимание того, что требуется проектировщику. Однозначно, что не со всеми данными в паспортах можно работать.
Третье, к сожалению, использование свободного напора менее 10 м в СП 30.13330.2016 уже запрещено (согласно методическому пособию). Это порой чревато установкой дополнительных повышающих насосов, так как наружная сеть может не обеспечить требуемого давления. Отсюда лишние затраты, обслуживание, эксплуатация оборудования и арматуры. Опять же возвращаемся к теме энерго- и ресурсосбережения.
Это сугубо мое личное мнение, которое базируется на упрощении работы не только проектировщикам.
Хотелось бы порекомендовать в будущем разработчикам строительных норм внимательнее отнестись к данному вопросу. Ведь, что касается свободных напоров для систем внутреннего противопожарного водопровода, эта тема раскрыта предельно понятно для проектировщиков. Есть четкая зависимость от длины рукава, диаметра самого крана, высоты компактной струи и т. д. Когда же мы пытаемся рассчитать свободный напор на куда более понятный и безобидный сантехнический прибор, у проектировщиков возникают тысячи вопросов. Многие берут данные «из головы», «по опыту», «кажется, так я уже делал, и все было успешно», «если что, эксперт исправит», но это все заблуждения.
Литература
О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию (с изменениями на 13 декабря 2017 года) (редакция, действующая с 1 января 2018 года)/ Постановление Правительства РФ № 87. — Российская газета, № 41, 27.02.2008. Собрание законодательства Российской Федерации, № 8, 25.02.2008, ст. 744.
О внесении изменений в Постановление Правительства Российской Федерации от 26 декабря 2014 года № 1521/ Постановление Правительства РФ № 1033. Собрание законодательства Российской Федерации, № 40, 05.10.2015, ст. 5568. Официальный интернет-портал правовой информации www.pravo.gov.ru, 01.10.2015, № 0001201510010008.
Об утверждении перечня документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» (с изменениями на 24 августа 2017 года)/ Приказ Росстандарта № 365. Информационный бюллетень «Нормирование, стандартизация и сертификация в строительстве», № 3, 2015 год. Вестник технического регулирования, № 4, апрель 2015 года. Вестник Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии, № 5, 2015 год.
Строительные нормы и правила: СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий»/ Подготовлены к утверждению Главтехнормированием Госстроя СССР (Госстроя СССР) — Б. В. Тамбовцев, В. А. Глухарев.
Строительные правила.
Стандарт организации: СТО 02494733 5.2-01-2006 «Внутренний водопровод и канализация зданий»/ Утвержден и введен в действие Приказом ФГУП «СантехНИИпроект» от 23 августа 2006 г. № 14.
Для обоснования необходимости замены диаметров полиэтиленовых труб на больший предложено предварительно производить определение их гидравлического потенциала по разработанной методике.
Ключевые слова: пропускная способность труб, полиэтилен, гидравлический потенциал.
Гидравлический потенциал трубопровода (труб) — это оценочный эксплуатационный критерий, характеризуемый совокупностью значений: расхода q, л/с, (при заданном давлении PN, МПа), скорости потока V, м/с, и потерь напора на трение по длине i, м/м, в трубопроводе конкретного диаметра и вида материала труб [1]. Значение величин трех характеристик гидравлического потенциала (q, V и i) при заданном давлении позволяет эксплуатирующим организациям — «Водоканалам» принимать обоснованное решение о возможности подключений новых потребителей к действующим водопроводным линиям, а также обосновывать очередность проведения капитального ремонта участков городского водопровода и разрабатывать планы диверсификации (перераспределения) подачи конкретных объемов воды потребителям с учетом фактических значений величин гидравлических характеристик трубопровода [2].
Увеличить пропускную способность водопровода конкретного диаметра можно только за счет изменения его гидравлических характеристик: диаметра труб, скорости потока и потерь напора по длине, т. е. за счет изменения гидравлического потенциала труб.
Изменение гидравлического потенциала полиэтиленовых труб, выпускаемых по ГОСТ 18599-2001, методом напорной экструзии возможно за счет:
использования модифицированного полиэтилена нового поколения, обеспечивающего при меньшей толщине стенки неизменное значение давления PN, МПа при одном и том же показателе SDR;
изменения толщины стенки трубы за счет совершенствования технологии производства;
изменения наружного диаметра труб на один типоразмер больший по сортаменту (изменение значения характеристики SDR);
снижения значения величины параметра шероховатости внутренней поверхности труб Ra — среднеарифметического отклонения профиля от средней линии, влияющего на величину потерь напора по длине [1].
На практике можно услышать такое выражение: гидравлический потенциал участка водопровода исчерпан, поэтому подключение к нему новых потребителей невозможно.
Что в этом случае должен сделать «Водоканал»? Естественно, перекладывать сеть на увеличенный диаметр при наличии имеющихся резервов воды.
Рассмотрим конкретный пример, характеризующий подобную ситуацию, и проведем соответствующий анализ. Проектом предусмотрена замена участка водопроводной сети из полиэтиленовых труб диаметром 225 мм, SDR 17, PN 10, длиной 100 п. м, подающего расход q = 40,0 л/с на трубы из полиэтилена 100 диаметром 315 мм, SDR 17 с целью увеличения объема воды, подаваемой потребителям при эффективных затратах электроэнергии на эксплуатацию. В табл. 1 для сравнения приведены технические характеристики труб до и после замены этого участка водопровода.
Технические характеристики труб Таблица 1.
Материал труб
Номинальный наружный диаметр труб, dн, мм
Номинальный внутренний диаметр труб, dвн, мм
Толщина стенки трубы, e, мм
до замены
после замены
до замены
после замены
до замены
после замены
Полиэтилен 100по ГОСТ 18599-2001
225,0
315,0
198,2
277,6
13,4
18,7
Анализ данных в табл. 1 показывает, что за счет изменения диаметра труб dн и толщины стенки e изменяется внутренний диаметр dвн на 28,6%, или в 1,4 раза. Учет значений величин технологических допусков на наружный диаметр труб и толщину их стенки по ГОСТ 18599-2001 влияет на точность проведения гидравлических расчетов [3].
Однако для упрощения расчетов в рассматриваемом примере влияние значений величин технологических допусков учитываться не будет.
В табл. 2 приведены расчетные данные по гидравлическому потенциалу рассматриваемых труб. Данные подсчитаны по нормативной зависимости [4].
Гидравлический потенциал труб Таблица 2.
Внутренний диаметр труб, dвн, мм
Расходq, м3/с
Скорость потока V, м/с
Гидравлический потенциал труб
коэффициент гидравлического сопротивленияλ*
удельные потери напора, 1000 i, мм/м
198,2
0,040
1,30
0,0149
6,47
277,6
0,067
1,11
0,0156
3,53
*значение λ используется при подсчете потерь напора по длине [4].
Представленные в табл. 2 данные показывают следующее.
При изменении диаметра с dвн = 0,1982 м до dвн = 0,2776 м изменяется:
— скорость потока с V = 1,30 м/с до V = 1,11 м/с: V = 1,30 м/с > V = 1,11 м/с на 14,6%, или в 1,17 раза;
— удельные потери напора: 1000 i = 6,47 мм/м >1000 i = 3,53 мм/м на 45,44%, или в 1,83 раза.
Следовательно, увеличивается подаваемый расход с q= 0,040 м3/с до q= 0,067 м3/с:
q= 0,040 м3/с < q= 0,067 м3/с на 40,3% или в 1,68 раза.
Сравнение фактических потерь напора на рассматриваемом участке сети длиной 100 п. м показывает:
— до замены труб: h= i · ℓ = 0,00647 мм/м х 100 м = 0,647 м;
— после замены труб: h= i · ℓ = 0,00353 мм/м х 100 м = 0,353 м.
То есть фактические потери напора по длине рассматриваемого участка также снижаются с h = 0,647 м до h = 0,353 м на 45,44% или в 1,83 раза.
Рис. 1. Зависимость λ = f(Re) для ПЭ-труб двух диаметров
На рис. 1 приведен график зависимости значений коэффициента гидравлического сопротивления , определяемых согласно нормативным требованиям [4] от значений фактического числа Рейнольдса . Значения расчетных параметров для двух диаметров труб в примере подсчитаны при различных скоростях потока. В табл. 3 приведены расчетные данные для построения графика зависимости λ = f(Re).
Значения расчетных параметров при различных скоростях потока
Таблица 3.
Наружный диаметр труб по ГОСТ 18599-2001 — dн = 225 мм х 13,4 мм
Скорость потока, V, м/с
0,5
1,0
1,5
2,0
Фактическое число Рейнольдса
75 649
151 298
226 947
302 595
Коэффициент гидравлического сопротивления λ
0,0190
0,0169
0,0157
0,0153
Наружный диаметр труб по ГОСТ 18599-2001 — dн = 315 х 18,7 мм
Скорость потока, V, м/с
0,5
1,0
1,5
2,0
Фактическое число Рейнольдса
105 954
211 908
317 863
423 817
Коэффициент гидравлического сопротивления λ
0,0179
0,0157
0,0148
0,0142
υ* — коэффициент кинематической вязкости воды [6]. При t=10 ՞С – υ = 1,31· м2/с
Анализ значений расчетных параметров в табл. 3 (рис. 1) показывает, что при увеличении диаметра труб с dн = 225 мм на dн = 315 мм, при прочих равных условиях, изменяются значения величин коэффициента гидравлического сопротивления λ и, в конечном итоге, значения величин потерь напора по длине, определяемые по формуле Дарси-Вейсбаха:
где:
ℓ — длина участка, на котором производят замену труб, м;
V — скорость потока, м/с;
— ускорение свободного падения, м2/с;
dвн — внутренний диаметр труб, м.
Замена труб на больший диаметр приводит к изменению энергозатрат насоса, транспортирующего воду по рассматриваемому участку.
Энергозатраты насоса на рассматриваемом участке для двух вариантов установленных труб рассчитываются по формуле [5]:
где:
i — удельные потери напора на трение по длине участка, мм/м;
dвн — внутренний диаметр труб (до замены и после), м;
V — скорость потока, м/с;
η — КПД насосной установки, принимаем η = 0,7.
Энергозатраты насоса до и после изменения диаметра труб составят (табл. 4):
Рассчитанные данные по энергозатратам Таблица 4.
Внутренний диаметр трубdвн, мм
Гидравлические и энергетические характеристики труб
расходq, л/с
скорость потокаV, м/с
удельные потери напора 1000 i, мм/м
энергозатраты насоса Nдв, кВт/ч
до замены
198,2
40,0
1,30
6,47
38,00
после замены
277,6
67,0
1,11
3,53
34,72
То есть при эксплуатации замененного участка сети длиной 100 п. м с увеличенным диаметром экономия энергозатрат насоса составит в год:
При средней стоимости за 1 кВт/ч электроэнергии для «Водоканалов» по стране — примерно 5,0 руб/1 кВт/ч, годовая эффективность, полученная за счет изменения гидравлического потенциала труб на участке в 100 п. м, составит:
28 732,8 кВт/ч/год х 5,0 руб/1 кВт/ч = 143 664 руб/год, а на одном километре, соответственно — 1 436 640 руб/год.
Если учесть, что по стране эксплуатируются десятки тысяч километров водопроводных сетей из напорных полиэтиленовых труб, то получаемый эффект от изменения гидравлического потенциала труб трудно переоценить.
Таким образом, изменение гидравлического потенциала труб напорных из полиэтилена обеспечивает:
— снижение скоростных режимов в трубопроводе за счет увеличения диаметров внутренней поверхности труб;
— увеличение пропускной способности участков сети;
— уменьшение потерь напора на сопротивление по длине;
— снижение энергозатрат насосов, транспортирующих воду по трубам с измененным гидравлическим потенциалом.
Вывод
Всем организациям в стране, эксплуатирующим полиэтиленовые трубопроводы, при необходимости увеличения их пропускной способности рекомендуется для обоснования необходимости увеличения диаметров сети производить определение гидравлического потенциала труб по приведенной выше методике.
Литература
Продоус О. А. Таблицы для гидравлического расчета труб напорных из полиэтилена. Справочное пособие. Издание 3-е — дополненное. // СПб: «Свое издательство», 2017. — 240 с. ил.
Продоус О. А. Что дает учет гидравлического потенциала водопроводной сети города? // Журнал «Строитель», № 4 (66), 2008. — С. 110–112.
Продоус О. А., Терехов Л. Д. Сравнительная оценка величин потерь напора для обоснования выбора материала труб из разных полимерных материалов. //Журнал «Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение», 2018/9 (129). — С. 38–42.
СП 40-102-2000. Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования. // М.: 2001. http://docs.cntd.ru/document/1200007490
Продоус О. А. Об энергопотреблении насосов в трубопроводах из полимерных материалов. // Журнал «Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение», 2017/12 (120). — С. 36–38.
Если вы откроете квитанцию на оплату коммунальных услуг за квартиру, то увидите, что оплата в виде затрат тепловой энергии на отопление и горячее водоснабжение составляет столько же, сколько на все остальные услуги, включая водоснабжение и водоотведение, содержание и ремонт жилых помещений, взнос на капитальный ремонт и другие.
Для 3-комнатной квартиры общей площадью 73 м2 с проживанием 4 человек при начислении по тарифу (без льгот) и расчете по нормативу на отопление (о чем свидетельствует плата за май при выключенном отоплении): 2412,52×100/9053,3 = 27% и на горячее водоснабжение: 2166,6×100/ 9053,3 = 24%. Среднесуточное за месяц потребление горячей воды: 12×103/ 31/4 = 97 л в сутки на человека, что близко к норме 100–108 л/(чел.×сут.).
Причем до 2014 года расчет с населением этого дома за отопление производился по теплосчетчику и составлял сумму, на 40% меньшую, но в 2013 году произошли изменения в Правилах [1], и теплоснабжающая организация стала трактовать п. 42.1 Правил, как позволяющий не рассматривать в качестве коллективного (общедомового) прибор учета, установленный в тепловом пункте этого дома, с подключением к нему, кроме системы отопления дома, также систем двух отдельно стоящих детсадов.
Расчет с населением за пользование коммунальными услугами по методу нормативного потребления ресурсов не должен быть столь привлекательным для ресурсоснабжающих организаций, чтобы у них возникало желание всячески тормозить использование метода расчета путем измерения потребленных ресурсов. Ведь в многоквартирном доме (МКД) могут быть встроенные нежилые помещения, подключенные к общедомовой системе отопления, и это не является препятствием для расчета коммунальной услуги на отопление между квартирами и нежилыми помещениями пропорционально занимаемой ими площади. Чем же отличаются отдельно стоящие детсад, магазин или другой жилой дом от упомянутых встроенных помещений для возможности такого же распределения объемов коммунальной услуги при измерении коллективным прибором учета, установленным в ИТП или ЦТП?
Расчет оплаты потребления на эти услуги следует производить исходя из результата измерения коллективным прибором учета пропорционально расчетным нагрузкам на систему отопления каждого дома, подключенного к этому коллективному прибору учета, а водоснабжения — пропорционально списочному количеству жителей в доме, по методике, апробированной в г. Москве с 2002 года и изложенной в [2]. Ее следует включить в качестве еще одного приложения к Правилам [1].
Уточнение в определении норматива коммунальной услуги по отоплению в квартирах
При отсутствии коллективного (общедомового) прибора учета расхода тепловой энергии на отопление норматив потребления коммунальной услуги по отоплению в жилых помещениях (квартир — по терминологии постановления [1]) и нежилых помещениях определяется в соответствии с пунктом 18 Приложения к Правилам [3] по формуле (18), а количество тепловой энергии, потребляемой за нормализованный отопительный период (в соответствии с п. 44 Правил [3] и терминологии СП 60.13330), по формуле (19).
Максимальная часовая тепловая нагрузка на отопление МКД qmax.от (в ккал/ч) при отсутствии проектной документации определяется по формуле (20), но нормируемый удельный максимальный расход тепловой энергии на отопление qуд.max.от (ккал/ч) многоквартирных и одноквартирных (отдельно стоящих и сблокированных) домов принимается по приложению В, СП 124.13330 и с учетом постановления Правительства РФ от 20 мая 2017 г. № 603 (табл. 4, пересчитав Вт/м2 в ккал/ч) (см. табл. 1), и относится он к сумме общей площади квартир [4] и нежилых помещений (при их наличии), Sоб, без площади помещений, входящих в состав общего имущества в МКД, как предполагалось ранее п. 20 Приложения к Правилам [3]. Тогда формула (20) будет иметь следующее написание:
qmax.от = qуд.max.от × Sоб. (20)
Таблица 1. Удельные показатели максимальной тепловой нагрузки на отопление и вентиляцию жилых домов, qуд.max.от, Вт/м2 общей площади квартир
Этажность жилыхзданий
Расчетная температура наружного воздухадля проектирования отопления, tн °С
–5
–10
–15
–20
–25
–30
–35
–40
–45
–50
–55
Для зданий строительства до 1995 года
1–3-этажные одноквартирныеотдельно стоящие
146
155
165
175
185
197
209
219
228
238
248
2–3-этажные одноквартирныесблокированные
108
115
122
129
135
144
153
159
166
172
180
4–6-этажные кирпичные
59
64
69
74
80
86
92
98
103
108
113
4–6-этажные панельные
51
56
61
65
70
75
81
85
90
95
99
7–10-этажные кирпичные
55
60
65
70
75
81
87
92
97
102
107
7–10-этажные панельные
47
52
56
60
65
70
75
80
84
88
93
11–14-этажные
57
63
69
74
79
85
91
97
102
107
113
Более 15 этажей
61
67
73
79
85
92
99
105
111
117
123
Для зданий строительства после 1 января 2000 года
1–3-этажные одноквартирныеотдельно стоящие
76
76
77
81
85
90
96
102
105
107
109
2–3-этажные одноквартирныесблокированные
57
57
57
60
65
70
75
80
85
88
90
4–6-этажные
45
45
46
50
55
61
67
72
76
80
84
7–10-этажные
41
41
42
46
50
55
60
65
69
73
76
11–14-этажные
37
37
38
41
45
50
54
58
62
65
68
Более 15 этажей
35
36
37
39
42
45
48
52
55
58
61
Для зданий строительства после 1 июля 2018 года
1–3-этажные одноквартирныеотдельно стоящие
60
61
62
65
68
72
77
82
84
86
87
2–3-этажные одноквартирныесблокированные
45
46
47
48
52
56
60
64
68
71
72
4–6-этажные
36
37
38
40
44
49
54
58
61
64
67
7–10-этажные
33
34
35
37
40
44
48
52
55
58
61
11–14-этажные
29
30
31
33
36
40
43
46
50
52
54
Более 15 этажей
28
29
30
31
34
36
38
42
44
47
49
На период неисправности прибора учета коммунальной услуги на отопление расчет оплаты потребления данной услуги по нормативам следует выполнять с использованием расчетного метода, изложенного в п.п. 18 и 19 Приложения к Правилам [3], исходя из проектной нагрузки на отопление с пересчетом на фактическую среднесуточную температуру наружного воздуха за месяц или меньший период отключения прибора учета. При этом продолжится помесячный расчет с потребителями тепловой энергии на отопление, что, безусловно, правильно при отключении прибора учета на непродолжительный период поверки прибора или устранения неисправности, а также для исключения не поддерживаемых населением вынужденных перерасчетов из-за отличия фактических погодных условий от расчетных при определении годового теплопотребления.
Тогда в тексте п. 19 Приложения к Правилам [3] в скобках надо записать: «(Гкал/месяц)», а в формуле 19 и пояснениях к ней вместо tср.оп. записать «tср.мес. — среднемесячная температура наружного воздуха или средняя за период отключения прибора учета», вместо nоп записать «nмес. — количество суток в данном месяце или периоде отключения прибора учета».
Выделение коммунальной услуги по отоплению на общедомовые нужды при наличии квартирных приборов учета тепловой энергии
Разделение коммунальной услуги на отопление в квартирах и на общедомовые нужды в Правилах [3] не предусмотрено, так как отсутствует возможность отдельного измерения расхода теплоты на отопление помещений общедомового назначения, но при осуществлении поквартирного учета потребления тепловой энергии на отопление такое разделение необходимо, и оно выполняется с введением величины коммунальной услуги на отопление общедомовых помещений расчетным методом.
Коммунальная услуга по отоплению на общедомовые нужды включает теплопотери помещений общедомового назначения через наружные ограждения и на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха через оконные проемы, балконные и наружные двери, а также теплопотери разводящих трубопроводов системы отопления, проложенных в техподполье, техническом чердаке и лестничных клетках. Последняя составляющая теплопотерь принимается в соответствии с СП 60.13330 в виде добавочного коэффициента к расчетному расходу теплоты на отопление для односекционного здания β4 = 0,05, а для многосекционного здания — β4 = 0,07.
Теплопотери помещений общедомового назначения в зависимости от наличия балконных дверей наружных переходов в лестничной клетке оцениваются коэффициентом β5 к расчетному расходу теплоты на отопление: без наружных переходов в лестничной клетке — β5 = 0,06, с наружными переходами — β5 = 0,08. Тогда удельная величина тепловой нагрузки отопления многоквартирного дома на общедомовые нужды (ккал/ч) составит:
qmax.от.од = qmax.от × (β4+ β5) / (1+ β5). (19а)
Норматив потребления коммунальной услуги в тепловой энергии для отопления на общедомовые нужды, Nот.од.тэ, выражаемого в Гкал/м2 общей площади квартир в месяц, будет определяться по следующей формуле:
где qmax.от.од — расчетная часовая тепловая нагрузка отопления многоквартирного дома на общедомовые нужды (ккал/ч);
nмес — число дней в месяце (сутки);
tвн — температура внутреннего воздуха в помещениях лестнично-лифтового узла, равная 16 °C в соответствии с СП 60.13330;
tн.ср.мес — среднесуточная температура наружного воздуха за конкретный месяц, принимается по данным ближайшей метеостанции;
tн.расч — расчетная температура наружного воздуха в регионе строительства, принимается по СП 131.13330.
Размер платы коммунальной услуги в тепловой энергии для отопления на общедомовые нужды в i-той квартире, оборудованной квартирным прибором учета тепловой энергии на отопление, и при осуществлении оплаты в течение отопительного периода определяется по формуле:
Piот.од = Nот.од.мес.тэ × Si × TT, (19в)
где Nот.од.мес.тэ — норматив потребления коммунальной услуги в тепловой энергии для отопления на общедомовые нужды, Гкал/м2 в месяц;
Si — общая площадь i-той квартиры, оборудованной квартирными приборами учета коммунальной услуги на отопление, м2;
TT — тариф на тепловую энергию, установленный в соответствии с законодательством Российской Федерации, руб/Гкал.
Для квартир, оборудованных квартирным прибором учета тепловой энергии на отопление, эта величина доплаты Piот.од, уточненная по среднесуточной температуре наружного воздуха за предыдущий месяц, будет прибавляться к измеренной за тот же месяц этим прибором учета Piот.пу:
Piоб.пу = Piот.пу + Piот.од. (19г)
Для остальных квартир при наличии общедомового прибора учета тепловой энергии на отопление из стоимости измеренной общедомовым прибором учета потребленной за предыдущий месяц тепловой энергии на отопление вычитается стоимость измеренной квартирными теплосчетчиками энергии и рассчитанной по вышеприведенной методике на общедомовые нужды, а оставшаяся стоимость делится между квартирами, не оборудованными приборами учета, пропорционально их общей площади по следующей формуле для j-той квартиры, Pjн/об.пу:
Pjн/об.пу = (Pk.пр – ΣPiоб.пу) × Sj / Sоб, (19д)
где Pk.пр — размер платы за коммунальную услугу по отоплению, определенный исходя из показаний коллективного (общедомового) прибора учета, установленного в многоквартирном доме, за предыдущий месяц;
ΣPiоб.пу — сумма платы за коммунальную услугу по отоплению квартир, оборудованных приборами учета;
Sj — общая площадь j-той квартиры, не оборудованной квартирными приборами учета коммунальной услуги на отопление, м2;
Sоб — общая площадь всех квартир в доме, м2.
При отсутствии общедомового прибора учета тепловой энергии на отопление в тех квартирах, где установлены квартирные приборы учета, расчет за потребленную энергию выполняется по формуле (19г), а в квартирах, не оборудованных приборами учета, — по формуле (19д). Но вместо Pk.пр будет уже плата не за измеренное количество потребленной домом тепловой энергии на отопление, а за рассчитанное по нормативу (формула 18), исходя из месячного потребления тепловой энергии на отопление Qот.мес.расч.:
Pk.пр = (Qот.мес.расч. / Sоб) × TT, (19е)
где Qот.мес.расч. — рассчитанное количество тепловой энергии на отопление, потребляемое за предыдущий к представлению к оплате месяц, многоквартирного дома, не оборудованного коллективным (общедомовым) прибором учета тепловой энергии, Гкал, определяется по формуле (19) Правил [3]; остальные обозначения в формулах (19в) и (19д).
Обоснование разделения коммунальной услуги по горячему водоснабжению на потребление в квартирах и общедомовые нужды
При сложившейся практике нормирования потребления коммунальных услуг на горячее водоснабжение [1, 3] оказалось, что при неполном заселении многоквартирных домов (МКД) жителям заселенных квартир стали поступать квитанции на плату за пользование горячей водой намного больше, чем в соседних домах такого же конструктивного исполнения, но с заселением всех квартир в доме.
Это связано с тем, что расход тепловой энергии, идущий для компенсации теплопотерь стояков, разводящих трубопроводов и полотенцесушителей системы горячего водоснабжения, относящихся к общему имуществу в многоквартирном доме, был включен в норматив расхода тепловой энергии на подогрев воды, используемой жителями для выполнения соответствующих процедур. Но при таком решении в не полностью заселенном доме эти теплопотери, будучи практически постоянными по величине и не зависящими от уровня водопотребления, большим бременем ложатся на жителей заселенных квартир, чем если бы дом был заселен полностью.
Такое распределение платы за пользование горячей водой несправедливо. Поэтому возникло предложение разделить нормирование потребления коммунальных услуг на горячее водоснабжение в тепловой энергии на жилые помещения и общедомовые нужды, но последнюю составляющую не включать в норматив потребления коммунальной услуги по отоплению жилого помещения из системы горячего водоснабжения, как было сначала предложено Минстроем РФ. Во-первых, нелогично связывать с отоплением действия, направленные на поддержание в точках водоразбора системы горячего водоснабжения нормируемой температуры горячей воды. Во-вторых, жители не поймут, когда при расчете по теплосчетчику им придут квитанции на плату за отопление из системы ГВС, в то время как система отопления отключена.
При этом нам представляется излишним включение в норматив потребления коммунальной услуги по холодному (горячему) водоснабжению на общедомовые нужды (п. 29 Правил [3]) технологические потери холодной (горячей) воды во внутридомовой системе водоснабжения — трубопроводы системы проложены по дому открыто, каждая утечка определяется визуально и должна устраняться по регламенту аварии.
Также должна быть исключена статья «норматив потребления холодной (горячей) воды на общедомовые нужды куб. метр на 1 кв. метр общей площади помещений, входящих в состав общего имущества в многоквартирном доме» (п. 7-1 а и б Правил [3]) – регламентом предусмотрена только влажная уборка помещений вестибюля, лифтовых холлов и лестницы — это настолько малая доля от измеряемого теплосчетчиком или водомером на вводе в дом расхода воды, потребляемого жителями, что не выходит за пределы погрешности этих приборов и не может быть измерено, но позволит ресурсоснабжающим организациям приписывать для оплаты жителям сверх измеренного водо- и теплопотребления. На аналогичные уловки идут теплоснабжающие организации, приписывая к измеренному общедомовым теплосчетчиком расходу тепловой энергии на отопление дома тепловые потери трубопроводов теплосети от стены здания до узла учета, которые также на порядки меньше погрешности этого теплосчетчика.
Уточнение в определении норматива коммунальной услуги по горячему водоснабжению в квартирах
Далее, нельзя норматив потребления коммунальной услуги по водоснабжению в жилом помещении исчислять исходя из оснащенности жилых помещений водоразборными устройствами и санитарно-техническим оборудованием (п. 23 Приложения к Правилам [3]). Эта норма применяется, как правило, для расчета трубопроводов по максимальному секундному расходу и несет дополнительную неопределенность в установлении количества и длительности процедур, совершаемых жителями. Количество и длительность процедуры определяется потребностью человека, а не тем, сколько сантехприборов у него в квартире.
Более правильно принимать указанную в СП 30.13330 норму водопотребления на 1 человека в сутки в зависимости от конструктивных особенностей системы водоснабжения и оборудования ванной комнаты [5]. И относить водопотребление не к 1-му календарному месяцу, а к средним суткам отопительного периода, и при пересчете годового водопотребления учитывать снижение водопотребления в летнее время и отключение горячей воды на профилактический ремонт. В связи с этим следует заменить п.п. 23 и 24 Приложения к Правилам [3] пунктами следующего содержания:
«23. Норматив потребления холодной / горячей воды в жилых помещениях Nхв/гв (куб. м в месяц отопительного периода на 1 человека) рассчитывается по следующей формуле:
Nхв/гв = gхв/гв.ср.сут.от.п · n · 10-3, (22)
где:gхв/гв.ср.сут.от.п. — средний за сутки отопительного периода расход холодной или горячей воды на одного жителя, определяемый в соответствии с новой таблицей 5 (см. табл. 2) и примечаниями к ней; n — количество суток в месяце; 10-3 — коэффициент перевода из литров в кубические метры.
Норматив потребления холодной или горячей воды на одного жителя в жилых помещениях в межотопительном периоде находится умножением величины норматива в отопительном периоде на a = 0,9.
24. Норматив потребления тепловой энергии на подогрев воды для целей горячего водоснабжения (Гкал на куб.м) определяется по формуле:
Nгвтэ = Nгв · с · р · (tгв–tхв), (23)
где: Nгв — то же, что в формуле (22);
с — удельная теплоемкость воды (1·10-3 Гкал/(м3·°С));
р — плотность воды (0,98 т/м3);
tгв — температура горячей воды, подаваемая потребителям по внутридомовой системе горячего водоснабжения многоквартирных и жилых домов, принимается равной нижней температурной границе, установленной СанПиН 2.1.4.2496-09, (°С);
tхв — температура холодной воды, принимается равной в отопительный период tхв.от.п = 5 °С, в неотопительный период tхв.н/от.п= 15 °С».
Таблицу 5 заменить на следующего содержания:
Таблица 2. Средний за сутки отопительного периода расход холодной и горячей воды в жилых помещениях aГВС, л/(сут.·чел.), для центрального региона с nот.п= 214 сут. исходя из нормы площади на одного человека Ачел, м2/чел., последующие формулы из предлагаемого Приложения Б СП 30.13330
Потребители
Средний за сутки отопительно-го периода расход холодной воды на одного жителя gхв.ср.сут.от.п., л/(сут.·чел.)
Средний за сутки отопительно-го периода расход горячей воды на одного жителя gгв.ср.сут. от.п., л/(сут.·чел.)
Норма общей площади*) на одного жителя Ачел, м2/чел.
Жилые здания независимо от этаж-ности с централизованным горячим водоснабжением, оборудованные умывальниками, мойками и ваннами, с квартирными регуляторми давления
156/94**)
108/65**)
20
То же с умывальниками, мойками и душем
141/85
103/62
18
Жилые здания с водопроводом, канализацией и ваннами, с газовыми водонагревателями
130/78
92/55
18
То же с водонагревателями, работающими на твердом топливе
94/56
65/39
18
Гостиницы и пансионаты с ваннами во всех отдельных номерах
120
180
18
То же с душами в номерах
90
140
15
Гостиницы и пансионаты с общими ваннами и душами
50
70
12
Примечания
1.*) В соответствии с Жилищным кодексом РФ, статья 15, пункт 5, «общая площадь жилого помещения (квартиры) состоит из суммы площади всех частей такого помещения, включая площадь помещений вспомогательного использования, предназначенных для удовлетворения гражданами бытовых и иных нужд, связанных с их проживанием в жилом помещении, за исключением балконов, лоджий, веранд и террас.
2. **) В знаменателе — при установке индивидуальных и квартирных водосчетчиков во всех квартирах дома и расчета по ним, при установке водосчетчиков не во всех квартирах нормируемые показатели расходов воды и тепловой энергии определяются в зависимости от соотношения квартир, где установлены водосчетчики (mуст.в.сч), и общего количества квартир в доме (mкв.в.зд), путем умножения на скобку (1 – 0,4·mуст.в.сч/mкв.в.зд);
3. Средний за сутки отопительного периода расход холодной воды на одного жителя gхв.ср.сут.от.п., л/(сут.·чел.), при другой длительности отопительного периода и иной площади квартир на одного жителя определяют по формуле:
где aхв.табл.А.2 и aгв.табл.А.2 — расчетный средний за год суточный расход соответственно холодной и горячей воды на одного жителя, л/(сут.·чел.), принимают по табл. А.2 СП 30.13330; для гостиниц — по табл. А.3 того же СП;
nот.п — длительность отопительного периода в соответствии с СП 131.13330;
a— коэффициент, учитывающий снижение уровня водоразбора, в жилых зданиях в летний период a = 0,9;
Ачел — норма площади квартир на одного жителя в жилом здании, м2/человека;
Ачел.i – фактическая площадь квартир на одного жителя, м2/человека».
Установление норматива потребления коммунальной услуги на горячее водоснабжение в тепловой энергии
Потребность в тепловой энергии на общедомовые нужды будет одинакова как в отопительный период, так и в неотопительный период, потому что независимо от наружной температуры теплопотери трубопроводов системы горячего водоснабжения и теплоотдача полотенцесушителей практически одинаковы, так как температура воздуха в помещениях, где прокладываются эти трубопроводы и установлены полотенцесушители, изменяется незначительно. Также этот норматив устанавливается при нормативной заселенности квартир, т. к. гидравлический расчет системы ГВС выполняется на такую же заселенность.
В соответствии с СП 30.13330 удельный среднечасовой за отопительный период расход тепловой энергии на горячее водоснабжение относят на 1 м2 площади квартир, qгв.ср.ч.от.п, Вт/м2, и определяют по формуле:
где gгв.ср.сут.от.п — средний расчетный за сутки отопительного периода расход горячей воды на одного жителя, л/(чел.·сут.), из формулы Б.2;
tгв — температура горячей воды, °C; принимают в соответствии с СанПиН 2.1.4.2496;
tхв — температура холодной воды, °C; принимают равной 5 °C;
kтр — коэффициент, учитывающий потери теплоты трубопроводами систем горячего водоснабжения, принимают по таблице Б.1 (см. табл. 3);
r— плотность воды, равная 1 кг/л;
c — удельная теплоемкость воды, равная 1,163 Вт/(кг·°С);
Ачел — норма общей площади квартир или площади номера гостиницы на одного жителя, м2/чел., соответствующая установленной норме водопотребления, указана в табл. Б.2 (см. табл. 4).
Таблица 3. Значение коэффициента kтр, учитывающего потери теплоты трубопроводами систем горячего водоснабжения
Тип системы горячего водоснабжения
Коэффициент kтр
при наличии сетей горячего водоснабжения после центрального теплового пункта
без сетей горячего водоснабжения
С изолированными стояками без полотенцесушителей
0,15
0,1
То же, с полотенцесушителями
0,25
0,2
С неизолированными стояками и полотенцесушителями
0,35
0,3
Удельный годовой расход тепловой энергии для горячего водоснабжения на м2 общей площади квартир qгвгод, кВт•ч/м2, определяют по формуле:
(Б.4)
где qгв ср.ч.от.п — удельный среднечасовой за отопительный период расход тепловой энергии для горячего водоснабжения, Вт/м2, принимают по формуле (Б.3), на принятую в табл. Б.2 (см. табл. 4) норму заселенности на одного жителя (Ачел.);
kтр, tхв — то же, что в формуле (Б.3);
zот.п, a— то же, что в формуле (Б.2);
tхв.л — температура холодной воды в летний период, °C, при водозаборе из открытых источников tхв.л = 15 °C.
В зависимости от типа здания и инженерного насыщения при подстановке известных постоянных величин формула (Б.4) примет следующий вид:
а) для жилых зданий с централизованной системой горячего водоснабжения, индивидуальным тепловым пунктом и в зависимости от степени охвата квартир, в которых установлены водосчетчики, и по их показаниям ведется расчет оплаты, mуст.в.сч/mкв.в.зд:
Ачел.i— фактическая плотность заселения в м2 на одного человека;
mуст.в.сч — количество квартир в здании, где установлены квартирные водосчетчики;
mкв.в зд — суммарное количество квартир в здании.
Результаты расчета qгв.год для жилых зданий и гостиниц в зависимости от их оснащения санитарно-техническими приборами, исходя из указанной в СП 30.13330 нормативной площади на одного потребителя для центрального региона с zот.п = 220 сут., приведены в таблице Б.2 (см. табл. 4).
В случае иной величины общей площади на одного человека Ачел.i, удельный годовой расход тепловой энергии для горячего водоснабжения qгв.iгод определяют по формуле:
qгв.iгод = qгв.год · Ачел / Ачел.i, (Б.9)
где qгв.год — удельный годовой расход тепловой энергии для горячего водоснабжения на м2 общей площади квартир, кВт•ч/м2, принимают по формуле (Б.4);
Ачел — то же, что в формуле (Б.3);
Ачел.i— то же, что в формулах (Б.5 — Б.8).
Таблица 4. Нормы суточного расхода горячей воды потребителями и удельной часовой величины тепловой энергии для ее нагрева в средние за отопительный период сутки, а также значения удельного годового расхода тепловой энергии на ГВС, исходя из нормативной площади на одного измерителя для центрального региона с zот.п = 220 сут. (согласно СП 30.13330 для III и IV зон расход воды увеличивается в 1,15 раза)
Потребители
Изме-ри-тель
Норма расхода горячей воды за год aгв, л/сут. (по таблице А.2 СП 30.13330 2012/16г)
Норма общей/ полез-ной площа-ди на одного чело-века Ачел, м2/чел.
Удельный среднечасо-вой расход тепловой энергии для горячего во-доснабже-ния за ото-пительный период qГВСр.ч.от.п,Вт/м2
Удельный годовой расход тепловой энергии для горя-чего водо-снабжения qгв.год,кВт·ч/м2 общей площади
Жилые здания независимо от этаж-ности с централизованным ГВС, оборудованные умывальниками, мойками и ваннами, с квартир-ными регуляторами давления
1 жи-тель
100/85*)
20
17,3
135/80**)
То же с умывальниками, мойками и душем, с квартирными регуляторами давления
То же
95/80*)
18
15,2
117/70**)
Жилые здания с водопроводом, канализацией и ваннами, с газовыми водонагревателями
То же
85/72,3*)
18
13,2
100/60**)
То же с водонагревателями, работающими на твердом топливе
То же
60
18
9,3
70/42**)
Гостиницы и пансионаты с ванна-ми во всех отдельных номерах
1 жи-тель
180
18
32,1
262
То же с душами во всех отдельных номерах
То же
140
15
30
245
То же с общими ваннами и душами
То же
70
12
17,8
141
Примечания
*) В числителе по СП 30.13330.2011, в знаменателе — по СП 30.13330.2016; следует обратить внимание на необоснованное снижение нормы водопотребления в таблицах СП 30.1330.2016, если это связано с наличием квартирных водосчетчиков, то нельзя из-за этого уменьшать норму водопотребления, потому что не во всех квартирах эти приборы установлены, более правильно учитывать это, как рекомендуется в примечании 2 к табл. 5 (см. табл. 2);
**) в числителе при отсутствии квартирных приборов учета расхода воды и по СП 30.13330.2011, в знаменателе — при наличии таких приборов во всех квартирах дома.
Расчет базового удельного годового расхода тепловой энергии на горячее водоснабжение МКД для разных регионов строительства
В соответствии с формулой (Б.4) для многоквартирных домов с нормой расхода горячей воды на одного жителя aгв = 100 л/(сут.×чел.) и заселенности 20 м2 общей площади квартир на человека базовое удельное годовое теплопотребление на горячее водоснабжение (до установки квартирных водосчетчиков) составит для центрального региона (zoт = 220 сут.):
для региона юга европейской части России с учетом длительности отопительного периода в 160 суток и повышающего коэффициента 1,15 на потребление воды в III и IV климатических районах строительства согласно СП 30.13330:
Эти величины вошли в таблицу базового удельного годового расхода энергетических ресурсов в многоквартирном доме для всех регионов строительства в России.
Выделение из базового удельного годового расхода тепловой энергии на горячее водоснабжение МКД составляющей общедомового расхода
Сначала с использованием формулы (Б.3) определяем удельную среднечасовую за отопительный период величину расхода тепловой энергии на горячее водоснабжение на общедомовые нужды при условии заселенности 20 м2 жилой площади на человека независимо от фактической заселенности дома qгв.од.ср.ч.от.п, Вт/м2
qгв.ср.ч.от.п — удельный среднечасовой расход тепловой энергии для горячего водоснабжения за отопительный период,Вт/м2, принимают по табл. Б.2 (см. табл. 4);
kтр — коэффициент, учитывающий потери теплоты трубопроводами систем горячего водоснабжения, принимают по табл. Б.1 (см. табл. 3);
Тогда базовый удельный годовой расход тепловой энергии для горячего водоснабжения на общедомовые нужды qгв.од.год, кВт·ч/м2,будет
где zотк — время отключения системы горячего водоснабжения в сутках.
Применительно к нормативу потребления коммунальной услуги в тепловой энергии для горячего водоснабжения на общедомовые нужды, Nгв.од.тэ, выражаемого в Гкал/м2 общей площади квартир в месяц (при измерении расхода тепловой энергии для горячего водоснабжения на подогрев воды в жилых помещениях также в Гкал/м2, для чего показатели в размерности кВт·ч/м2 следует делить на 1163), то он будет определяться по следующей формуле:
Nгв.од.тэ = 0,024×qгв.од.ср.ч.от.п ×nмес./1163 = 20,64×10-6 ×qгв.од.ср.ч.от.п × n, (Б.12)
где qгв.од.ср.ч.от.п — удельный среднечасовой за отопительный период расход тепловой энергии для горячего водоснабжения на общедомовые нужды при условии заселенности 20 м2 общей площади квартир на человека,Вт/м2;
nмес. — количество суток в месяце.
При отсутствии общедомового прибора учета тепловой энергии, но наличии квартирных водосчетчиков, для жителей таких квартир в соответствии с пунктом 1 Приложения № 2 к Правилам [1] размер платы за коммунальную услугу по горячему водоснабжению в части количества тепловой энергии Vi, Гкал, на подогрев воды в объеме потребленного за расчетный период в i-той квартире по показаниям квартирного водосчетчика Gi, м3, и тарифе на коммунальный ресурс Ткр составит (формула 1, Правил [1]):
Pi = Vi × Tкр,
где Vi находится по следующей формуле, в которой иные обозначения — то же, что в новой формуле (23) Правил [3]:
Vi = Gi · с · р · (tгв – tхв).
А размер платы за коммунальную услугу по горячему водоснабжению в части количества тепловой энергии, расходуемой на общедомовые нужды в i-той квартире за тот же расчетный период, Viгв.од., Гкал,определяется исходя из норматива потребления этой услуги, отнесенной к м2 площади квартиры и за период времени один месяц Nгв.од.тэ, Гкал/м2, определенной по формуле:
Piгв.од. = Viгв.од. × Tкр,
где Viгв.од. находится по следующей формуле:
Viгв.од. = Nгв.од.тэ × Si,
где Si — общая площадь i-той квартиры.
При наличии общедомового прибора учета тепловой энергии в тех квартирах, где установлены квартирные водосчетчики, расчет потребленного количества тепловой энергии на горячее водоснабжение жилых помещений и на общедомовые нужды проводится так же, как указано выше. В тех квартирах, где не установлены квартирные водосчетчики, количество тепловой энергии на подогрев воды производится в объеме нормативного водопотребления по новым формулам (23 и 24), а количества тепловой энергии, расходуемой на общедомовые нужды, — так же, как в квартирах с водосчетчиками.
После этого суммируется количество потребленной тепловой энергии на горячее водоснабжение жилых помещений и на общедомовые нужды всех квартир и сравнивается с измеренным по общедомовому прибору учета. Если измеренное количество тепловой энергии превышает условно потребленное, то разница добавляется к количеству тепловой энергии на общедомовые нужды каждой квартиры в доме пропорционально ее площади от суммарной площади всех квартир. Управляющей компании следует разобраться, в чем причина перерасхода тепловой энергии по сравнению с рассчитанными значениями и устранить этот перерасход.
Если измеренное количество тепловой энергии окажется ниже рассчитанных значений — это положительный знак, и разница может быть добавлена в качестве резерва на последующие месяцы, а в конце года в зависимости от решения собрания жильцов — на снижение общедомовых затрат или на поощрение УК. Изложенная методика расчета прозрачна для жителей, не ущемляет интересов ресурсоснабжающих организаций — оплата выполняется точно с измеренными значениями и позволяет уточнить и упростить расчеты коммунальной услуги на горячее водоснабжение — из Приложения 2 Правил [1] исключаются расчеты по пунктам 11–17 в части холодного и горячего водоснабжения.
В отношении электропотребления квартирные электросчетчики, естественно, не могли измерить долю общедомового электропотребления на искусственное освещение, лифты, насосы и другое механическое оборудование, и эти затраты входили в статью «содержание и ремонт общедомового имущества». Поэтому, чтобы искусственно не увеличивать расходов жителей при включении отдельной строкой оплату коммунальной услуги на электроснабжение общедомовых нужд следует предусмотреть такое же снижение платы за содержание и ремонт общедомового имущества, чего сейчас нет в Правилах. Предложения по пересмотру нормативов электропотребления в квартирах и на общедомовые нужды изложены в [6].
Литература
1. Постановление Правительства Российской Федерации от 06 мая 2011г. № 354 (ред. от 27.03.2018), утвердившее «Правила предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов».
2. Ливчак В. И., Кудряшов В. В., Табунщиков Ю. А., Гаврилов В. Н., Шахов К. К. Методика распределения объемов и стоимости поставленной тепловой энергии между потребителями. «Энергосбережение» № 1 — 2002 г.
3. Постановление Правительства Российской Федерации от 23 мая 2006 г. № 306 (ред. от 29.09.2017) «Об утверждении Правил установления и определения нормативов потребления коммунальных услуг и нормативов потребления коммунальных ресурсов в целях содержания общего имущества в многоквартирном доме».
4. Ливчак В. И. Определение нормативов потребления коммунальных услуг в жилых домах. «АВОК», № 8 — 2011 г., № 1 — 2012 г.
5. Ливчак В. И. К определению норматива коммунальной услуги на водоснабжение. «Коммунальный комплекс России», № 10 — 2014 г.
6. Ливчак В. И. Нормирование показателей годового электропотребления жилыми зданиями, в том числе на общедомовые нужды. «АВОК», № 6 — 2015 г.
М. Н. Ефименко, технический директор ООО «АлгоритмСтрой»
В статье представлен пример расчета требуемой толщины тепловой изоляции трубопровода, расположенного на открытом воздухе. Выполнена оценка относительной погрешности описанного в своде правил СП 61.13330 метода расчета требуемой толщины тепловой изоляции по нормам плотности теплового потока. Показано, что относительная ошибка рассматриваемого метода расчета не превышает 3,5%.
При проектировании тепловой изоляции трубопроводов и оборудования расчет толщины теплоизоляционного слоя осуществляется на основании следующих требований Свода правил СП 61.13330 [1]:
— по нормам плотности теплового потока через изолированную поверхность;
— по заданной величине теплового потока;
— по заданной величине охлаждения (нагревания) вещества, сохраняемого в емкостях в течение определенного времени;
— по заданному снижению (повышению) температуры вещества, транспортируемого трубопроводами (паропроводами);
— по заданному количеству конденсата на паропроводах;
— по заданному времени приостановки движения жидкого вещества в трубопроводах в целях предотвращения его замерзания;
— по заданной температуре на поверхности изоляции;
— с целью предотвращения конденсации влаги из окружающего воздуха на покровном слое тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, содержащих вещества с температурой ниже температуры окружающего воздуха.
Основным из представленного выше перечня требований является первое — по нормированной плотности теплового потока. Методика расчета толщины изоляции в соответствии с указанным требованием представлена в Приложении В [1].
В соответствии с предлагаемой методикой толщина теплоизоляционного слоя должна обеспечить нормы плотности теплового потока, численные значения которых, в зависимости от диаметра трубопровода и температуры теплоносителя, приведены в таблицах 2–12 [1]. При этом в расчете вводится ряд допущений, которые вносят погрешность. Целью настоящего исследования является оценка относительной ошибки предлагаемого метода расчета.
Пример расчета
Рассмотрим реализацию указанного в [1] алгоритма расчета на примере проектной задачи со следующими исходными данными:
— диаметр трубопровода —= 0,133 м;
— температура теплоносителя — = 100 °С;
— трубопровод размещается на открытом воздухе на территории Ленинградской области со средней за год температурой наружного воздуха = 5,4 °С (в соответствии с данными, приведенными в [2]);
— коэффициент теплоотдачи наружной поверхности теплоизолированной трубы () принимается равным 26 Вт/(м2∙К) в соответствии с таблицей В.2 [1], так как при отсутствии данных по скорости ветра значение коэффициента теплоотдачи принимается соответствующим скорости ветра 10 м/сек;
— коэффициент, учитывающий дополнительные потери тепла через опоры, а также крепеж трубопроводов в соответствии с примечанием к формуле (В.19) [1] принимается равным 1.
Далее, в соответствии с методом расчета, принятым в [1], вводится допущение о том, что среднее значение температуры теплоизоляционного слоя – для рассматриваемого примера принимается равным половине температуры теплоносителя (см. примечание 1 к таблице Б.1 [1]). Введение данного допущения позволяет в последующих расчетах рассматривать величину теплопроводности теплоизоляционного слоя в качестве постоянной величины. В действительности это допущение редко соответствует реальным условиям эксплуатации.
Зависимость теплопроводности рассматриваемого теплоизоляционного материала от температуры приведена в таблице 1.
Данные, представленные в таблице 1, графически показаны на рис. 1.
Рис. 1. Зависимость теплопроводности тепловой изоляции от температуры
Известно, что значение средней температуры теплоизоляционного материала можно определить, если известны значения температур в прилегающем к трубе слое (в первом приближении эту температуру можно принять равной температуре теплоносителя, так как тепловым сопротивлением стенок металлической трубы можно пренебречь), а также значение температуры наружного слоя теплоизоляционного покрытия. Для рассматриваемого примера:
В соответствии с данными, приведенными в таблице 1, для указанной температуры значение теплопроводности изоляции составляет 0,043 Вт/(м∙К).
На основании данных, представленных в таблице 2 [1], рассчитаем для рассматриваемого примера норму плотности теплового потока через поверхность изоляции. Используя метод интерполяции, получим:
Таким образом, имеем все исходные данные для расчета требуемой толщины тепловой изоляции по методике Приложения В [1] с учетом принятого ранее допущения. Для расчета требуемой толщины слоя тепловой изоляции воспользуемся формулой (В.19) [1]:
— сопротивление теплоотдаче от наружной поверхности цилиндрической теплоизоляционной конструкции к окружающему воздуху, м2·К/Вт.
Перепишем уравнение (1) так, чтобы в нем фигурировало неизвестное значение толщины теплоизоляционного слоя :
Так как в левой и правой части данного нелинейного уравнения присутствует неизвестная, то найти ее в явном виде не представляется возможным и уравнение решается методом последовательных приближений. Для реализации данного метода преобразуем уравнение (2) следующим образом:
Далее для реализации метода последовательных приближений необходимо ввести какое-либо начальное значение толщины в правую часть уравнения (3) и получить уточненное значение этой же величины, стоящей справа. Итерации продолжаются до тех пор, пока расчетное значение в левой части не перестанет изменяться, то есть выполнится условие равенства левой и правой частей уравнения. Реализация указанного алгоритма для приведенных выше исходных данных дает значение толщины слоя тепловой изоляции = 59 мм.
Рассчитаем температуру на поверхности теплоизоляционного слоя . Для определения температуры наружной поверхности теплоизоляционного слоя воспользуемся следующим уравнением теплового баланса:
Выразим из уравнения (4) tп:
Подставив в уравнение (5) исходные данные, получим: tп= 7,3 °C. При данной температуре на поверхности теплоизоляционного слоя средняя температура в слое тепловой изоляции составит:
т. е. выше принятой в первоначальном допущении. Изменение средней температуры в слое изоляции приводит к изменению теплопроводности теплоизоляционного материала. С учетом этого необходимо все пересчитывать заново, начиная с определения и последующего значения и делать это до тех пор, пока заданное значение температуры на поверхности теплоизоляционного слоя и расчетное не сравняются, то есть совместно будут выполнены два равенства в уравнениях (3) и (5).
Таким образом, для корректного определения толщины теплоизоляции необходимо решать не одно уравнение, а систему уравнений с двумя неизвестными:
Для принятых исходных данных решение системы уравнений (6) дает следующие результаты:
Итак, при решении одного уравнения получен результат 59 мм, а при корректном решении системы из двух уравнений с двумя неизвестными — 61 мм. Относительная ошибка метода расчета толщины теплоизоляционного слоя, приведенного в СП 61.13330, составляет:
что является вполне удовлетворительным результатом для инженерного метода расчета.
С учетом допущений, описанных в п. 6.12 [1], можно считать, что для рассматриваемого примера влияние принятого допущения не сказывается на расчетной толщине теплоизоляционного слоя.
Примечания
Для уплотняющихся при монтаже теплоизоляционных материалов окончательное значение толщины тепловой изоляции оборудования и трубопроводов должно быть рассчитано с учетом коэффициента монтажного уплотнения. Пример расчета представлен в работе [3].
В рамках настоящего исследования единицы теплофизических величин (теплопроводности, термического сопротивления) приняты в соответствии с ГОСТ 8.417 [4].
Заключение
Для упрощения процедуры расчетов в нормативной документации часто приходится вводить некоторые допущения. При расчете требуемой толщины изоляции трубопроводов в Своде правил СП 61.13330 вводится ряд допущений о средней температуре в слое тепловой изоляции. В рамках выполненного исследования проведена оценка относительной погрешности метода расчета, представленного в СП 61.13330. Показано, что погрешность не превышает 3,5%, что для инженерного метода расчета является вполне удовлетворительным результатом.
Литература
Свод правил СП 61.13330.2012. Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.
Свод правил СП 131.13330.2012. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. Строительная климатология.
Рекомендации по применению минераловатных изделий на основе стекловолокна производства ООО «КНАУФ Инсулейшн» для тепловой изоляции оборудования и трубопроводов с альбомом технических решений. СПб.: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — 2017. — 76 с.
ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.
В истории защиты проемов воздушными завесами неоднократно появлялись сообщения о возможности экономии ресурсов посредством разделения защитной струи на две параллельно истекающие части, имеющие отличающуюся температуру. Наружная часть оставлялась ненагретой, внутренняя подогревалась теплообменником завесы. В одних случаях эти части изначально были разделены пространством [1], а далее сливались, в других использовались спаренные струи [2]. Речь, как правило, шла об экранировании наружной холодной струей внутренней нагретой. В развитие разделенных струй в [3] была предложена защита двумя рядами завес, один из которых располагается внутри помещения и всасывает внутренний воздух, а другой — снаружи и всасывает наружный воздух. Внутренняя струя затекает в помещение, наружная уходит на улицу. Разновидностью защиты спаренными струями можно считать схему с экранированной струей [3], в которой наружная экранирующая часть формируется эжекцией основной струей внутреннего воздуха помещения с последующим выходом в проем. Логическим завершением такого подхода является описанная в [3] раздельная защита проема: аэродинамическая защита осуществляется ненагретой струей внутреннего воздуха, тепловая защита смесительного типа — потоками воздуха из нагревателей, установленных вне зоны струйного взаимодействия.
Что касается эффекта защиты спаренными струями, то в [1] вопрос эффективности не рассматривался, а в [2] дана лишь рекламная интерпретация проведенных натурных исследований в виде красивой, но бесполезной картинки изотерм в струе. Безотносительно режима работы завесы указано, что экранирование нагретой струи ненагретой позволяет на 35% уменьшить расход воздуха и на 38% снизить тепловую мощность завесы. В [3] показано, что даже в самом действенном методе раздельной аэродинамической и тепловой защиты максимальная эффективность до 50% (уменьшение тепловой мощности по отношению к совмещенной защите) возможна только при так называемой полной шиберующей защите проема (полная защита — наружные эжектированные массы отделяются от струи и уходят на улицу). В предельном режиме (вся струя полностью затекает в проем) экономия равна нулю. Поэтому в настоящей работе дана оценка эффекта защиты спаренными струями в непосредственной связи с режимами защиты проема. Далее для оценок принимается, что суммарная тепловая мощность, затрачиваемая на защиту проема, состоит из тепловой мощности завесы и компенсационной мощности доведения расхода смеси от температуры смеси до внутренней температуры помещения.
Поскольку в спаренных струях профиль температуры на выходе из сопла ступенчатый, важно определить длину, на которой происходит его турбулентное размывание. Для этого рассмотрим модель спаренной плоской затопленной струи, разделяющей пространство с температурами воздуха t1 < t2 (рис. 1). Принятая схема упрощает оценку, поскольку исключается влияние теплообмена с обеих сторон струи. Общая ширина струи равна 2bо. Левая часть струи образуется из воздуха с температурой t1, правая с t2. Скорости обеих частей струи одинаковы и равны vо. Струя развивается как свободная затопленная.
Коэффициент турбулентной теплопроводности обозначим λт. Примем для упрощения развивающийся профиль температуры в струе линейным. На всем участке размывания ступенчатого профиля температура на оси спаренной струи остается постоянной, равной tо = 0,5(t1 + t2). Длину участка размывания обозначим через zр. Вдоль всего этого участка температуры на границах ядра постоянного расхода остаются постоянными t1 и t2, а теплообмен между ядром постоянного расхода и прилегающими пространствами отсутствует.
Тепловой поток, передаваемый на участке dzиз одной части струи в другую, равен
dq = λт[(t2 – t1)/(2y)]dz. (1)
Приращение теплового потока на каждой из частей струи выражается как
dq = 0,25ρCp(t2 – t1)d(yv). (2)
Приравнивая (1) и (2) и преобразовывая, получим
8(νт/ν)Prтdz̅ = Reoy̅d(v̅y̅), (3)
где νт/ν — отношение турбулентной и молекулярной вязкостей;
Prт — турбулентное число Прандтля (Prт = 0,8 = Const);
Reo — число Рейнольдса по параметрам сопла (гидравлический диаметр плоского сопла равен удвоенной ширине сопла 4bo);
v̅ = v/vo — безразмерная скорость;
y̅ и z̅ — безразмерные координаты, отнесенные к bo.
На начальном участке примем с некоторым приближением v̅ = 1, турбулентную вязкость зададим по [4], как для слоя смешения
где индексом «н» обозначена граница начального участка. Принимая длину начального участка Lн = 6(2bo), т.е. z̅н= 12, найдем из (6) y̅н = 0,61. Следовательно, на длине начального участка турбулентное размывание профиля не вышло за границы ядра постоянного расхода струи.
На основном участке струи, согласно [4], получим для турбулентной вязкости
νт/ν = 0,0031 Reo (z̅)0,5. (7)
Скорость под дифференциалом в (3) зависит как от y̅, так и от z̅. Для упрощения примем ее постоянной средней по поперечному сечению ядра постоянного расхода струи и равной
v̅ = v̅я = bo /δя, (8)
где половина ширины ядра δя определяется по [3] аппроксимационным выражением
Расчет по (11) показывает, что y̅ становится больше δя/ boпри z̅ = 17 – 20, т. е. в этом диапазоне граница размывания профиля температуры достигает границы ядра струи,
z̅
12
13
15
17
20
y̅
0,61
0,76
1,02
1,27
1,61
δя/ bo
1,25
1,29
1,36
1,42
1,51
после чего решение (11) теряет смысл. Таким образом, гидравлическая длина участка спаренной струи Lр, на котором экранирование холодной струей предотвращает тепловые потери, не превышает 10 размеров ширины сопла (2bo). За пределами этого участка L̅р > 10 возникает теплопереток с теплой стороны струи на холодную сторону.
В рекламных материалах [5] утверждается, что благодаря специальной запатентованной технологии детурбулизации и выравнивания потока в сопле спаренные струи не перемешиваются практически на всей длине до самого пола, сохраняя заданную разность температур. Следует считать это утверждение сильным рекламным преувеличением, поскольку даже самая совершенная детурбулизация струи в сопловом аппарате не может исключить естественного вихреобразования на границах струи и связанного с этим порождения турбулентности.
Переходя к схеме спаренной струи по [2], изображенной на рис. 2, отметим, что, помимо внутреннего теплоперетока, струя будет отдавать теплоту в обе стороны и температурный профиль станет размываться быстрее, чем в схеме рис. 1. Пренебрегая особенностями укороченного участка размывания температурного профиля, сравним параметры защиты проема трех вариантов:
1) спаренной струи по схеме рис. 2,
2) монотемпературной струи тех же размеров, что на рис. 2, нагретой до температуры tз,
3) монотемпературной струи тех же размеров при температуре t2 по схеме раздельной аэродинамической и тепловой защиты.
Относительные потери тепла с уходящими наружу массами будут
‹Qпот › = Qпот / Wя(t2 – t1) = η Q̃пот, (15)
где η = G1/Gэн = 2[0,5(λ + 1) – 1/q]/(λ – 1) есть доля уходящих на улицу масс в полном расходе наружной эжекции, q — показатель работы завесы, λ — коэффициент эжекции струи.
Относительный теплоотвод от ядра в холодную сторону с учетом теплоотвода и в теплую сторону по [3] равен
В режимах полной защиты q = 1, η = 1, в режимах предельной защиты по [3] q = q* =2/(λ*+1), λ* = [F¯/(K + 1)]0,5, F¯= Lстр /2bо, коэффициент К принимается для угла струи α = 0 К = 1,83.
Принимая одинаковой аэродинамическую защиту для всех трех вариантов, приведем результаты расчетов по выражениям (12) — (18).
Таблица. Безразмерные суммарные тепловые мощности, необходимые для защиты проема
Режим защиты
Полная защита q = 1
Предельный режим q = q*
Гидравлическая высота проема Lстр /2bо
20
40
20
40
Монотемпературная нагретая струя (вариант 2)
0,44
0,55
0,80
1,32
Спаренная струя(вариант 1)
0,35
0,48
0,78
1,32
Раздельная защита(вариант 3)
0,30
0,41
0,78
1,30
Спаренная струя с разделением q = 2 (вариант 4)
0,12
0,22
–
–
Как видно из таблицы, защита спаренной струей во всем диапазоне шиберующих режимов от полной защиты до предельного режима реализуется на тепловых мощностях в промежутке между монотемпературной нагретой струей и раздельной защитой, в полном соответствии с выводами [3]. В режиме полной защиты по варианту 3 — раздельная защита — максимальный достижимый эффект экономии тепловой мощности составляет 25–32%, а для спаренной струи (вариант 1) 13–20%. В предельном режиме шиберующей защиты разница между вариантами исчезает. Переход за границу предельного режима, т. е. к смесительной защите, положения дел не изменит.
Таким образом, защита смесительного типа спаренными струями по [2] входных дверей общественных зданий имеет значительно более скромное энергетическое преимущество перед традиционной защитой монотемпературной струей.
Покажем схему, в которой спаренная струя будет обладать действительным преимуществом перед монотемпературной. Пусть аэродинамический режим защиты на заданную разность давлений в проеме выстроен так, что спаренная струя по схеме рис. 1 при набегании на пол разделяется точно на две равные части. При этом внутренняя часть ядра струи возвращается в помещение, а наружная часть уходит на улицу. Этому режиму соответствует показатель защиты q = 2 (вариант 4). Поскольку показатель защиты q определяется массовыми расходами, а температуры и плотности потоков на схеме рис. 1 будут отличаться, то для сохранения одинаковыми скоростей спаренных струй потребуются сопла с отличающейся шириной. Для получения приближенной оценки это обстоятельство в дальнейших выкладках проигнорировано.
Температура смеси определяется из уравнения баланса втекающей смеси, состоящей из внутренней половины расхода завесы и внутренней эжекции
Схема рис. 1 позволяет упростить выражение теплопотерь в сравнении с (15) — (16). Как было получено, на участке L̅р ≤ 10 теплоотвод равен нулю. За пределами этого участка средняя температура ядра постоянна по длине струи tо = 0,5(t1 + t2). Это позволяет полный теплоотвод от ядра струи к эжектированным массам Q4 = αF(tо – t1) = ε4Wя(tо – t1)
переписать в виде
Q̃пот4 = Q4/ (t2 – t1)Wя = 0,5ε4, (21)
где ε4 можно выразить как
ε4 = 0,065[(Lстр – Lр )/2bо]0,556. (22)
С учетом η = 1, температура смеси будет θсм4 = 1 – ε4 / λ. Тепловая мощность компенсации в данной схеме составляет
‹Qком4 › = ‹Qпот4 › = 0,5 ε4. (23)
Расчет по (23) приведен в последней строке таблицы. Как видно, спаренная струя с разделением на две равные части у пола и растеканием этих частей в противоположные стороны значительно эффективнее защищает проем, чем традиционная монотемпературная струя.
В связи с этим возникает задача связать параметры завесы с расчетным режимом защиты проема для обязательного растекания струй около пола. Воспользуемся рекомендациями [3]. Поскольку для верхних завес показатель защиты равен
q = 2[1 + λ(σ – sinα)]-1 ,(24)
то, принимая q = 2, найдем условие реализации данной схемы
σ = ΔР̅ F̅ = sinα. (25)
Из (25) понятно, что схема с q = 2 должна иметь угол струи α > 0. Кроме того, из (25) следует, что данная схема реализуема на относительно мощных высокоскоростных завесах. Это делает ее малопригодной для защиты входных дверей общественных зданий. Более предпочтительно использовать ее для защиты ворот промышленных помещений, особенно при частом и длительном открывании ворот. Однако техническая реализация такой завесы — непростая задача. При ее внутреннем расположении всасывание наружного воздуха должно происходить под верхним створом проема. Поток внутреннего воздуха должен поступать по отдельному параллельному воздушному тракту. Завесы, которые устроены по этой схеме, например, запатентованные технологии моделей DAT и MAT [5] для защиты холодильных камер, имеют усложненную конструкцию и достаточно высокую стоимость. Поэтому, учитывая значительную энергетическую эффективность, целесообразность применения таких завес должна определяться расчетом срока окупаемости.
Таким образом, реальная энергетическая эффективность завесы со спаренными струями (60–70%) достигается в специальной конструкции завесы при соединении струй из наружного и внутреннего воздуха в аэродинамической схеме с их растеканием у пола в противоположные стороны.
Литература
Никулин М. В., Савин В. К., Стронгин А. С. Экспериментальные исследования теплообмена струй воздушных завес // Гидромеханика отопительно-вентиляционных устройств: Межвузовский сборник научных трудов. Казань: КИСИ,1991. С. 14–21.
Сквозняк остается на улице // Мир климата, № 37. 2006.
Марр Ю. Н. Воздушно-тепловые завесы. Расчет и проектирование завес для защиты проемов промышленных и общественных зданий. — СПб.: АО «НПО «Тепломаш», 2017.
Теория турбулентных струй. Издание 2-е переработанное и дополненное. Под редакцией Г. Н. Абрамовича. М.: Наука. 1984.
Каталог фирмы biddle Gmbh «Luftschleier Typ CA»[Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.biddle.de (дата обращения 31.08.2017).
2 — 5 октября 2018 г. в Санкт-Петербурге в КВЦ «Экспофорум» прошла XVI Международная специализированная выставка по теплоэнергетике «КОТЛЫ И ГОРЕЛКИ».
Информационным партнером мероприятий по традиции выступил журнал «Инженерные системы» издательства «АВОК СЕВЕРО-ЗАПАД».
Гостям и экспонентам выставки был представлен очередной свежий номер журнала, на страницах которого опубликованы материалы уже известных авторов: Юрий Марр описывает защиту проемов струями с отличающейся температурой, Дмитрий Смелов презентует универсальное приложение CAREL для автоматизации ИТП, также интересен материал, изложенный в статье тандема Александр Горшков – Михаил Ефименков, — в этот раз авторы рассказывают об относительной ошибке метода расчета требуемой толщины теплоизоляции трубопроводов по нормам плотности теплового потока. И еще много другой интересной и актуальной информации в области инженерных систем. Кроме того, читатели могли ознакомиться с анонсами предстоящих мероприятий.
Напомним, Выставка «КОТЛЫ И ГОРЕЛКИ» — хорошо известная в России специализированная выставка, где представлены самые современные оборудование и разработки в области теплоэнергетики. Среди участников — ведущие российские и зарубежные бренды. В рамках деловой программы выставки прошел международный конгресс «Энергосбережение и Энергоэффективность – динамика развития».
технический представитель фирмы HL «Hutterer & LechnerGmbH» в России
Уважаемые коллеги! Уверен, вы сталкивались с неразберихой в правоприменимости и разночтении положений СП 30.13330.2012 и СП 30.13330.2016. Всем нам хотелось бы определенности — каким документом пользоваться, чтобы как минимум избежать проблем с экспертизой – а вдруг там предпочитают другой?
И вот появилось замечательное предложение: федеральное автономное учреждение «Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве» (ФАУ «ФЦС») для разработки нормативной базы технического регулирования в строительстве предлагает всем желающим представить свои предложения по разработке и актуализации сводов правил на 2019 год. Это позволит внести предложения не узкой группе лиц, а всем заинтересованным в получении документа, избавленного от многочисленных недостатков, присущих, к сожалению, большинству используемых в настоящее время нормативных документов. В связи с вышеизложенным призываем вас принять активное участие в обсуждении многострадального СП 30.13330 «Актуализированная редакция СНиП 2.04.01-85*», высказать свое мнение и/или внести свои предложения по формулировке или содержанию конкретных пунктов данного СП!
Предлагаю вам для обсуждения свои замечания и предложения:
Дополнить пункт 8.1.1 СП 30.13330.2012:
«…необходимо предусматривать следующие системы внутренней канализации:
— противопожарную (аварийную) — для отведения вод от систем автоматического пожаротушения в соответствии с 5.1.19 [1]». Далее по тексту.
Исправить и дополнить 4.11 СП 30.13330.2012 или 8.2.1 СП 30.13330.2016 следующим:
«… ,
где
— максимальный секундный расход стоков от прибора с максимальным водоотведением…», а далее: «(как правило, принимается равным 1,6 л/с — расход от смывного бачка унитаза)».
Надо ли дополнительно указать, что «для кухонных стояков:
принимается равным 1 л/с — расход от заполненной кухонной мойки; для стояков, принимающих стоки только от ванн или умывальников и ванн,
принимается равным 1,1 л/с — расход от заполненной ванны»?!
Дополнить 4.12 СП 30.13330.2012 или 8.2.2 СП 30.13330.2016 следующим:
«…для выпуска от кухонного стояка:
принимается равным 1 л/с — расход от заполненной кухонной мойки».
Дополнить 8.2.2 СП 30.13330.2012 или 8.3.2 СП 30.13330.2016 следующим:
«…Применять на отводном (горизонтальном) трубопроводе трубы из разных материалов не допускается».
Примечание: смотри примечание к п. 8.3.1.
Полностью удалить текст пунктов 8.2.3 СП 30.13330.2012 или 8.3.3 СП 30.13330.2016 и изложить эти пункты в следующей редакции:
«Канализационные стояки по всей длине должны быть прямолинейными.
Если выполнить это условие невозможно, то допускается устройство отступов на канализационных стояках, ниже которых присоединяются санитарно-технические приборы, если гидравлические затворы этих приборов гарантированы от срыва. Выполнение этого условия может быть реализовано либо:
а) если часть стояка ниже отступа может «работать» как невентилируемый стояк. Максимальная пропускная способность невентилируемой части канализационного стояка определяется по соответствующим таблицам пропускной способности невентилируемых стояков в зависимости от диаметра и материала труб. При этом необходимо учитывать, что максимальный расчетный расход необходимо считать по всему канализационному стояку (учитывая все приборы на стояке: до и после отступа), а высотой невентилируемой части стояка является расстояние от второй точки гиба стояка, считая по ходу движения сточной жидкости, до точки перехода стояка в лежак;
б) увеличить пропускную способность невентилируемой части стояка за счет применения воздушного клапана в соответствии с 4.13 [2]. Воздушный клапан устанавливается ниже второй точки гиба стояка, считая по ходу движения сточной жидкости, над подключением санитарно-технических приборов к невентилируемой части стояка;
в) выполнить устройство вентиляционного трубопровода для вентиляции части стояка, расположенной ниже отступа. В этом случае необходимо соединить трубопроводом того же диаметра, что и канализационный стояк нижнюю часть стояка, расположенную над первой точкой гиба стояка, считая по ходу движения сточной жидкости, и верхнюю часть невентилируемой части стояка под второй точкой гиба стояка, до подключения санитарно-технических приборов к невентилируемой части стояка. В этом случае пропускная способность канализационного стояка ниже отступа будет, как у вентилируемого стояка того же диаметра».
Примечание: применение отступов на канализационных стояках ухудшает параметры системы: велика вероятность образования засоров на горизонтальных участках отступов из-за недостаточного расхода сточной жидкости для обеспечения режима самоочищения трубопровода; изменение режима течения сточной жидкости приводит к созданию избыточного давления над первой точкой гиба стояка (по ходу движения сточной жидкости) и недостатку воздуха под второй точкой гиба стояка.
В первом случае избыточное давление в канализационном стояке может приводить к выплескиванию воды в чашу санитарно-технического прибора, присоединенного к стояку над первой точкой гиба, вместе с канализационными газами (т.е. канализационные газы попадают в жилые помещения), что безусловно снижает комфортность объектов строительства! Необходимо отметить, что данное явление актуально и для точки перехода канализационного стояка в лежак — в особенности когда расчетный расход сопоставим с максимальной пропускной способностью стояка. В этом случае рекомендуется нижний гиб стояка выполнять не менее чем из трех отводов по 30⁰, или четырех по 22,5⁰, или пяти по 17⁰ в соответствии с 4.16 [2]. Т. е. чем более пологим делается нижний гиб стояка, тем лучше работает система канализации.
Во втором случае увеличиваются затраты при строительстве — на канализационные трубы (вентиляционный трубопровод) или оборудование (воздушный клапан) и эксплуатационные расходы на обслуживание системы и ликвидацию засоров.
Дополнить 8.2.6 СП 30.13330.2012 или 8.3.6 СП 30.13330.2016 следующим:
«Применять прямые крестовины при расположении их в горизонтальной и вертикальной плоскостях не допускается».
Исправить подпункт «е» 2.8 СП 30.13330.2012 или подпункт «ж» 8.3.10 СП 30.13330.2016 следующим:
«е/ж) перед заделкой стояка раствором на трубы необходимо закрепить без зазора звукоизоляционный кожух из негорючего утеплителя толщиной 30 мм, имеющийгидроизоляционное или фольгированное покрытие с внешней стороны».
Дополнить:
« ж/з) при пересечении трубопроводами ограждающих конструкций с нормируемой огнестойкостью должны быть выполнены требования по огнестойкости узлов пересечения в соответствии со ст. 137 [3]».
Примечание: применение требований подпункта «е/ж» способствует предотвращению распространения вредных шумов по строительным конструкциям от текущей по трубопроводам (в особенности из полимерных материалов) сточной жидкости, и значительно увеличит комфортность жилья, офисов, гостиниц, лечебных учреждений, домов отдыха, санаториев и т. п.
Переместить слово «кухонь» в другой абзац 8.2.9 СП 30.13330.2012 или 8.3.11 СП 30.13330.2016:
«…под потолком, стенах и полу: жилых комнат, кухонь, спальных помещений детских учреждений…» — далее по тексту.
«…под потолком помещений предприятий общественного питания, кухонь, торговых залов…» — далее по тексту.
Удалить в Примечании к 8.3.11 СП 30.13330.2016:
«… —канализационных трубопроводов на хомутовых безраструбных соединениях».
Примечание: очень важно! Никогда канализационные трубопроводы не допускается проводить в помещениях приточного вентиляционного оборудования! Это касается обеспечения безопасности людей, живущих или работающих в таком здании. Для примера достаточно привести один факт: в 2003 году в Гонконге распространение вируса атипичной пневмонии, как установила специальная комиссия, происходило через сантехнический трап одной из квартир жилого дома. Гидрозатвор трапа пересох, и вирус вместе с загрязненным воздухом из канализации попал в жилые помещения этой квартиры, а через вытяжную вентиляцию распространился по всему дому! А в этом пункте речь идет о приточной вентиляции!
Добавить в СП 30.13330.2016 пункты 2.10 и 8.2.11 СП 30.13330.2012:
«8.2.10. Отвод воды в систему канализации следует предусматривать с разрывом струи…» и далее по тексту.
«8.2.11. Стояки бытовой канализации, проходящие через помещения предприятий общественного питания и другие помещения согласно 8.2.4(опечатка) 8.2.9, следует…» и далее по тексту.
Примечание: это тем более важно, т. к. пункты 8.2.10 и 8.2.11 СП 30.13330.2012 являются обязательными для выполнения в соответствии с [6].
Добавить в 8.2.12 СП 30.13330.2012:
«Системы противопожарной (аварийной) канализации и внутренних водостоков допускается присоединять двумя раздельными выпусками к одному колодцу наружной ливневой канализационной сети».
Исправить текст в 8.2.13 СП 30.13330.2012:
«…люки размером не более(опечатка) не менее 0,1 м²».
Исправить текст (вставить «не») в 8.2.19 СП 30.13330.2012 и дополнить его:
«При соответствующем обосновании допускается НЕ устраивать вытяжную часть для объединяемой поверху группы из 4 и более стояков.
При этом надо иметь в виду, что при объединении поверху группы из 4 и более стояков сборным вентиляционным трубопроводом, не имеющим вытяжную часть, вентиляции наружных сетей не происходит — система невентилируемая, но пропускная способность каждого невентилируемого стояка из объединяемой группы будет равна пропускной способности вентилируемого стояка того же диаметра».
Примечание:
Надежность работы группы из 4 и более канализационных стояков без вытяжной части была обоснована математически и подтверждена экспериментально!
При подготовке к изданию СП 30.13330.2012 нами была обнаружена данная опечатка, о чем многократно ставились в известность исполнители, а именно ОАО «СантехНИИпроект» (данное обращение размещено на сайте www.hlrus.com в разделе «В помощь проектировщику»). Более того, при разработке СП 30.13330.2016, т. к. смысл данного пункта без «не» был полностью утерян, это привело к появлению абсолютно бесполезного п. 8.3.19 и последнего абзаца п. 3.1.17:
«Канализационный невентилируемый стояк: стояк, не имеющий сообщения с атмосферой.
– группа (не менее четырех) стояков, объединенных поверху сборным трубопроводом, без устройства вытяжной части».
Каждый последующий пункт в нормах является логическим продолжением предыдущего. Рассмотрим положения п. 8.2.20 СП 30.13330.2012, а именно:
«Высота вытяжной части на эксплуатируемых кровлях должна быть не менее 3 м, но при этом вытяжка должна объединять не менее 4 стояков…»
Это условие необходимо для предотвращения обмерзания вытяжной части, т. к. вытяжная часть в этом случае все 24 часа в сутки работает только на вентиляцию наружных сетей канализации!
Но если конструктивно невозможно вывести вытяжную часть (например, стеклянная кровля), но есть возможность объединить поверху от 4 и более стояков, то вытяжную часть можно не делать (см. исправленный п. 8.2.19)!
Далее: «При невозможности выполнить это условие…» —«это условие» — является невозможность объединения поверху 4 и более стояков! В этом случае: «…канализационные стояки не следует выводить выше кровли,каждый стояк должен оканчиваться воздушным клапаном…» и далее по тексту.
В СП 30.13330.2012 поменять местами пункты 8.2.21 и 8.2.22, исполнители СП 30.13330.2016 это пожелание учли (пункт 8.3.21).
Дополнить 8.2.27 СП 30.13330.2012, исполнители СП 30.13330.2016 это пожелание учли (пункт 8.3.26):
«…Все отводные трубопроводы (ревизии, прочистки), расположенные за автоматизированной запорной арматурой, в том числе прокладываемые ниже пола первого этажа, а также канализационные стояки вышерасположенных этажей следует рассчитывать на гидростатическое давление до люка ближайшего смотрового колодца при засорах и переполнениях и жестко закреплять во избежание продольных и поперечных перемещений».
Исправить 8.3.30 СП 30.13330.2016:
«…следует выполнять требования 5.4.10(опечатка) 5.4.8.».
Раздел 8.3 СП 30.13330.2012 или 8.4 СП 30.13330.2016 Расчет канализационных сетей
Раздел, который, по нашему мнению, требует самого радикального пересмотра и изменения, причем все, что будет описано ниже, по большей части содержится в СП 40-102-2000, т. е. мы пользуемся (должны пользоваться) этими материалами уже 18 лет…
Дополнить 8.3.1 СП 30.13330.2012:
«Для обеспечения режима самоочищения (предотвращения засоров), уклон безнапорных самотечных трубопроводов следует определять в соответствии с 4.5.5 [4] или по гидравлическим таблицам фирм — производителей труб».
Примечание:
До тех пор, пока в нормативных документах не будет конкретно прописано, что мы «обязаны обеспечить режим самоочищения», т. е. определить и применить расчетный уклон, никто ничего делать не будет…
Предлагаемая редакция (требование) п. 8.3.1 призвана прежде всего минимизировать или исключить полностью проблему ликвидации засоров и попадание сточной жидкости в подвалы жилых зданий при их ликвидации и перенести решение на стадию проектирования! Это приведет к значительному снижению затрат на стадии строительства и эксплуатации, а также — к повышению комфортности проживания и условий работы людей в этих зданиях! По статистике, которую приводил А. Я. Добромыслов: «90% подвалов всех жилых зданий в нашей стране наполнены сточной жидкостью при ликвидации засоров на отводящих трубопроводах систем канализации». Я сам живу в таком доме!
В канализации наибольшее распространение имеют трубы из полимерных материалов (ПП, ПВХ, ПЭ) и чугунные (типа SML или отечественные). Полимерные трубы, в отличие от чугунных, являются гидравлически гладкими, что влияет как на характер течения сточной жидкости, так и на величину гидравлического сопротивления.
Например, величина потери напора, или, что одно и то же, — уклон трубопровода, для чугунных труб определяется по формуле:
, т. е. гидравлическое сопротивление пропорционально квадрату скорости сточной жидкости («квадратичная» область); а для полимерных труб по формуле:
, т. е. гидравлическое сопротивление пропорционально скорости сточной жидкости в степени b<2, причем каждому значению скорости соответствует «своя» степень (переходная область)! Таким образом, полимерные трубы по сравнению с чугунными при одном и том же уклоне пропускают больший расход, например: при одинаковых уклоне i= 0,02 и расчетном расходе = 6,18л/с — труба из ПП будет иметь наполнение h/D = 0,5, а чугунная труба типа SML (новая!) будет иметь наполнение h/D = 0,63! Из этого следует, что в случае применения на выпуске труб из разных материалов (например, до электрифицированной задвижки применяем полимерную трубу, а после — чугунную), чтобы наполнение было одинаковым на всем протяжении выпуска, мы должны увеличить уклон на участке с чугунной трубой, а это запрещено — второй абзац п. 8.2.2. «Изменять уклон прокладки на участке отводного (горизонтального) трубопровода не допускается». Из этого следует, что необходимо дополнить 8.2.2. СП 30.13330.2012 или 8.3.2 СП 30.13330.2016:
«…Применять на отводном (горизонтальном) трубопроводе трубы из разных материалов не допускается».
Дополнительно необходимо отметить, что полимерные трубы сохраняют свои гидравлические характеристики без изменений в течение всего срока эксплуатации (что соответствует требованиям 8.2.7 СП 30.13330.2012), а чугунные трубы — нет. Их гидравлика с течением времени ухудшается в силу ряда причин, например: истирание или разрушение внутреннего защитного слоя, будь то эпоксидное покрытие (тип SML) или покрытие из ЦПС (отечественные трубы), как следствие — увеличивается шероховатость труб, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления и, в конечном итоге, уменьшению пропускной способности! Во второй половине прошлого века на протяжении двух лет проводились исследования по определению причин, приводящих к засорам. Очень важен результат этих исследований, а именно: «К засорам на отводящих трубопроводах канализации приводят посторонние предметы, которые не являются составляющими сточной жидкости!» Другими словами, это может быть все что угодно: строительный и бытовой мусор, отходы жизнедеятельности, пищевые отходы, гигиенические салфетки и т. п.; на чугунных трубах, так как они являются гидравлически шероховатыми**, к засорам приводят изделия личной гигиены из ваты или других подобных материалов, имеющих волокнистую основу.
**) Шероховатость характеризуется величиной и формой различных выступов и неровностей, имеющихся на стенках трубы.
В качестве основной характеристики шероховатости служит абсолютная шероховатость — Δ, которая равна средней высоте бугорков шероховатости. Отношение абсолютной шероховатости Δ к диаметру трубопровода d называется относительной шероховатостью — Δ/d .
В зависимости от того, как соотносятся размеры выступов шероховатости и толщина пограничного слоя, все трубы могут быть подразделены на:
а) гидравлически гладкие трубы — Δ<бn, т. е. высота выступов шероховатости меньше толщины пограничного слоя;
б) гидравлически шероховатые трубы — Δ>бn , т. е. высоты выступов шероховатости больше толщины пограничного слоя.
Для практических расчетов можно принимать ориентировочные значения высоты выступа шероховатости для труб: трубы новые чугунные — Δ ≈ 0,45–0,50 мм, трубы, бывшие в эксплуатации (так называемые «нормальные»), Δ ≈ 1,35 мм.
Полностью удалить текст пунктов 8.3.2 СП 30.13330.2012 или 8.4.2 СП 30.13330.2016 и изложить эти пункты в следующей редакции:
«Выбор расчетного уклона , средней скорости сточной жидкости , м/с, и наполнения следует производить таким образом, чтобы было выполнено условие, характеризующее режим самоочищения в безнапорном трубопроводе:
где К = 0,4 — для трубопроводов с использованием труб из полимерных материалов;
К = 0,6 — для трубопроводов из других материалов.
При этом средняя скорость движения сточной жидкости должна быть не менее 0,7 м/с, а наполнение трубопровода — не менее 0,3.
В тех случаях, когда выполнить условие (3) не представляется возможным из-за недостаточной величины расхода сточных вод, следует либо применить торцевой выпуск; либо, при соответствующем обосновании (расчет в соответствии с 8.3.1), прокладывать отводящий трубопровод с уклоном 1/D, где D— наружный диаметр трубопровода в мм.
В системах производственной канализации скорость движения и наполнение трубопроводов определяются необходимостью транспортирования производственных сточных вод».
Примечание:
При определении расчетного уклона i, в соответствии с 8.3.1, в качестве исходных данных мы используем максимальный расчетный расход
и наполнение h/D=0,3 (минимальное из возможных согласно 8.3.2 СП 30.13330.2012), в результате — определяем максимальный расчетный уклон!
В статье [5] приведены примеры определения расчетных уклонов секционных выпусков для 9- и 25-этажных домов (Каждый жилой дом имеет по 4 квартиры на этаже, с централизованным горячим водоснабжением, оборудованный ваннами длиной 1500÷1700 мм, мойками, умывальниками и унитазами со сливными бачками вместимостью 6,5 литра. Средняя заселенность квартиры составляет 3,5 человека. Секционный выпуск объединяет 4 канализационных стояка. Длина секционного выпуска принята равной L =10 м.).
В результате для 9-этажного дома и использовании труб ПВХ (110х3,2) максимальный расчетный уклон равен: i= 0,014 (qsl=1,84 л/с); при этом: h/D= 0,3, а V= 0,87 м/с! Если мы примем для нашего отводящего трубопровода полученный максимальный расчетный уклон i = 0,014, определенный из условия «расход воды в сутки наибольшего водопотребления», то этот расход (qsl=1,84 л/с) будем иметь в нашем выпуске только ПЯТЬ минут в год! В связи с этим А. Я. Добромыслов рекомендовал выбирать уклон отводящего трубопровода меньше максимального расчетного, чтобы режимы самоочищения возникали чаще! Естественно, при выборе нового расчетного уклона (меньше максимального) необходимо определять наполнение и скорость для этого уклона. Если для нашего выпуска примем уклон i= 0,01, тогда получим: h/D = 0,33 и V = 0,759 м/с.
Для секционного выпуска 25-этажного дома получим 3,60 л/с, при использовании труб ПП (110 х 2,7):
— максимальный расчетный уклон будет равен: i = 0,042 (при этом: h/D = 0,3 и V = 1,66 м/с),
— минимальный расчетный уклон будет равен: i = 0,006 (при этом: h/D = 0,56 и V= 0,74 м/с)!
Таким образом, любой уклон в пределах от 0,006 до 0,042 будет расчетным! В данном случае при выборе расчетного уклона можно руководствоваться рельефом местности, глубиной прокладки наружных сетей канализации, глубиной подключения выпуска в колодец, просвещенности монтажников и т. д.
19. Заменить 8.3.3 и 8.3.4 СП 30.13330.2012 на 8.4.3 и Приложение Е СП 30.13330.2016, а именно:
«Расчет пропускной способности канализационного стояка при различной высоте гидрозатворов в зависимости от рабочей высоты стояка, диаметра диктующего поэтажного отвода и угла входа жидкости в стояк приведен в приложении Е» — и далее, согласно приложению Е.
Примечание:
Дополнить последний абзац Е.2.1 СП 30.13330.2016:
«…При этом должна быть обеспечена вентиляция наружной канализационной сети через другие стояки в здании или в соседних зданиях в соответствии с 8.2.21 СП 30.13330.2012 (или с 8.3.21 СП 30.13330.2016)».
Исправить второй абзац Е.2.2 СП 30.13330.2016:
«…Расход воздуха,инжектируемого(опечатка) эжектируемого (увлекаемого)…» — далее по тексту.
20. Дополнить 8.6.2. СП 30.13330.2012:
«Не допускается присоединять внутренние водостоки к бытовой канализации, а также присоединять санитарно-технические приборы к системе внутренних водостоков».
21. Дополнить Примечание к 8.6.4. СП 30.13330.2012 или к 8.7.4 СП 30.13330.2016:
«Водосточные воронки (при бесчердачном варианте) располагать над жилыми квартирами не допускается».
Литература
СП 5.13130.2009 «Свод правил. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования».
СП 40-107-2003 «Проектирование, монтаж и эксплуатация систем внутренней канализации из полипропиленовых труб».
Федеральный закон № 123-ФЗ от 22.07.2008 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов».
Якушин С. М. Расчетный уклон или Читаем СНиП 2.04.01-85*. Часть вторая (размещена на сайте www.hlrus.com в разделе «В помощь проектировщику»).
Постановление Правительства РФ от 26 декабря 2014 г. № 1521 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
В июне 2018 года компания «Данфосс», ведущий мировой производитель энергосберегающего оборудования, завершила ресертификационный аудит своих российских предприятий на соответствие требованиям стандарта IATF 16949 — высшей ступени международной системы менеджмента качества. Стандарт является обновленной и расширенной версией ISO TS 16949. Начиная с 2018 года его действие на предприятиях «Данфосс» распространяется не только на производство, но и на разработку продукции, выпускаемой в России. С момента первого аудита на соответствие ISO TS 16949 в 2015 году количество производственного брака в компании было снижено в 10 раз и на данный момент не превышает двух единиц готовой продукции на 100 тысяч произведенных изделий.
«Главным отличием новой версии стандарта является наличие специального блока требований к оценке рисков и планов реагирования в чрезвычайных ситуациях. Это значит, что компания должна систематически проводить анализ среды рынков, на которых она работает, а также ситуации в отрасли, прогнозировать риски для бизнеса в существующих условиях и принимать своевременные меры к их устранению и по защите от них своих клиентов и партнеров. Аналогичные требования включает и стандарт ISO 9001 в редакции 2015 года, однако IATF, помимо них, предполагает также наличие планов бесперебойного обеспечения поставок в экстренных случаях. Это дает нашим потребителям гарантию своевременных отгрузок продукции даже в форс-мажорных ситуациях. Например, у нас разработаны планы по экстренной замене собственных поставщиков в случае перебоев с получением от них комплектующих или сырья. В некоторых случаях мы вообще отказываемся от заказа отдельных деталей и налаживаем их производство у себя», — объясняет Николай Петровичев, руководитель группы СМК компании «Данфосс».
Вторым новшеством стало приведение в соответствие с требованиями стандарта IATF 16949 деятельности российского R&D-подразделения компании. Это значит, что качество готовой продукции, а также ее соответствие ожиданиям и требованиям потребителей закладываются и гарантируются еще на этапе разработки и проектирования. Производитель не просто стремится к снижению уровня брака, но внедряет принцип «ноль дефектов» (полное исключение брака), соблюдения которого требует в том числе и от собственных поставщиков. Кроме того, каждый из них должен иметь сертификат на соответствие стандарту ISO 9001, выданный органом, включенным в международную систему сертификации менеджмента качества IAF, а также программу развития, предполагающую сертификацию по стандарту IATF в будущем. При этом в «Данфосс» готовы оказывать российским компаниям всяческое содействие в деле достижения таких показателей, включая помощь в построении бизнес-процессов и организации производства.
Стандарт IATF 16949 является верхней квалификационной ступенью в мировой системе менеджмента качества. Он ужесточает и расширяет требования базового стандарта ISO 9001 в отношении поставщиков компонентов для автомобильной промышленности. Компании, не являющиеся субъектами автопрома, не получают сертификата соответствия IATF, однако могут успешно внедрить у себя требования стандарта и получить соответствующее заключение международной аудиторской компании. При этом проходить инспекционный контроль для подтверждения соответствия требованиям стандарта необходимо ежегодно. В 2015 году «Данфосс» стала первой в России компанией, которая сделала это, не являясь поставщиком компонентов для автомобильной промышленности.
