Проектиране на водопроводни системи за многоетажни сгради

В контекста на водопроводните системи терминът "многоетажни" се прилага за сгради, които са твърде високи, за да бъдат водоснабдявани чрез нормалното налягане на обществената водопроводна мрежа. Тези сгради имат редица особености, които трябва да се вземат предвид при проектирането на техните санитарни, отводнителни и вентилационни системи. Водоснабдяването в типична двуетажна сграда с височина 8-12 метра може да се осигури при нормални условия, но по-високите сгради се нуждаят от системи за повишаване на налягането.
В хълмистите райони необходимото налягане за захранване с питейна вода варира в зависимост от височината на терена. В такива приложения компетентните органи по водите обикновено обособяват отделни области със сходни стойности на необходимото налягане за водоснабдяване с цел улесняване проектирането и експлоатацията на сградите. Когато се проектира сграда от три или повече етажа, водоснабдителното дружество е необходимо да гарантира, че налягането във водопровода за доставка на вода е и ще бъде подходящо за обслужването на сградата по време на цялата й планова експлоатация. Когато налягането на обществения водопровод е недостатъчно, в сградата трябва да бъдат осигурени подходящи средства за повишаването му.

Системи за повишаване на налягането
Те могат да бъдат от няколко различни типа:
• системи, които изпомпват води от земното ниво или резервоар на сутерена до гравитационен покривен резервоар;
• системи, които изпомпват води от гравитачен резервоар за съхранение или от обществения водопровод в хидропневматичен резервоар под налягане, който използва атмосферното налягане за осигуряване на адекватен натиск за захранване с питейна вода;
• помпени агрегати, състоящи се от многоетапна помпена инсталация, или помпи с променлива скорост, които теглят вода директно от резервоар за съхранение или от обществения водопровод. Настройките за многостепенните бустерни помпи обикновено включват регулиращи клапани за освобождаване на налягането, за да го поддържат постоянно за захранването с питейна вода.
Практика е многоетажните сгради да се разделят на зони за управление на налягането. Водата в долните два до три етажа може да бъде доставяна директно от обществения водопровод. Горните етажи се групират по пет до осем етажа и могат да бъдат водоснабдявани с повишаване на налягането в главните разклонения чрез клапан за регулирането му за всяка група. Когато дадена сграда е разделена на зони за налягането, трябва да се внимава да не се свързват тръбопроводите между две или повече зони. Това се явява особен проблем, когато битовата гореща вода се рециркулира от централна система за захранване.

Хидропневматични резервоари
Когато за съхранение се използват хидропневматични резервоари, те се пълнят от една трета до наполовина пълен резервоар с устройство за нивото, което контролира източника на захранване с питейна вода (клапанна помпа или помпа за повишаване на налягането). Налягането се поддържа на желаното работно ниво чрез въздушен компресор. Тъй като сградата използва вода от резервоара, нивото на водата и въздушното налягане се понижават. Когато нивото на водата достигне нивото на поплавъка, за което е настроено включване на регулатора, потопяемата помпа или бустер помпата се стартира и повишава нивото на водата в резервоара до ниво "изключване". Това възстановява налягането в него. Ако част от задържания въздух над водата бъде погълнат от помпата, въздушният компресор стартира и възстановява въздушното захранване, като повишава налягането на системата до нормалното ниво.
Хидропневматичните резервоари обикновено са изработени от стомана или фибростъкло и е препоръчително да бъдат избирани спрямо желаното работно налягане на системата. Стоманените резервоари трябва да имат подходящо защитно покритие от вътрешната си страна поради контакта с питейна вода, за да се предпази резервоарът от корозия и да се избегне замърсяването на водата. Тези съдове е необходимо да се проверяват редовно, за да се гарантира, че защитното покритие е непокътнато и че не се нарушават качествата на питейната вода.

По-малки хидропневматични резервоари могат да се използват и за подпомагане на управлението на потопяемите помпи, което им позволява да се включват и изключват чрез превключвател за налягане. Въздухът в резервоара поддържа системата под налягане, докато помпата е изключена. Когато налягането на водата достигне настройката за включване, помпата стартира и повишава водния обем и налягането в резервоара. Не е необходим въздушен компресор, когато резервоарите разполагат с гъвкава мембрана между въздуха и водата в резервоара, заредена с въздух при първоначално пускане. Размерът на резервоарите за нагнетателните помпи и за бустер помпите трябва да съответства на капацитета на помпата и пиковете на системата, така че цикълът на помпата да е по-дълъг от интервала "включен" и помпата да не циркулира твърде често.

Канализационни системи
В отводнителните система за многоетажни сгради отводнителите от водопроводните тела са свързани с вертикални канализационни стени, които отвеждат отпадъчните води под най-ниския етаж на сградата. Монтираните канални уловители трябва да бъдат вентилирани, за да се предотвратят течове поради пониженото налягане или издухването им с повишаването му в тръбопровода за оттичане. Вентилационните тръби се монтират през покрива на открито. Те могат да се управляват индивидуално или да се комбинират в един или повече отвори през покрива. Когато сградите са с височина над 10 етажа, канализационните системи изискват вентилирани връзки на определени разстояния от върха и са свързани с куплунг на вентила, който завършва над покрива. Това облекчава и изравнява налягането в системата, за да поддържа водните уплътнения във филтрите, обслужващи водопровода.

Където е възможно, отпадъчните води от санитарната отводнителна система на сградата се отвеждат в обществената канализация чрез силата на гравитацията. Всички водопроводни инсталации, намиращи се под нивото на земята, трябва да се изпомпват в обществената канализационна мрежа или в отводнителната система, водеща до канализацията. Линията на помпата трябва да е колкото е възможно по-къса и да е до точка, не по-малка от 0,6 м над нивото на земята, за да се предотврати обратното изхвърляне на отпадъчните води. Скоростта на изпускане на помпата трябва да се управлява така, че да не предизвиква измиване на вътрешния отвор на линията на помпата или на отводнителната, или канализационната система, в която се изхвърля. Високите скорости на изпускане могат също да причинят наводняване на съседните водопроводни инсталации или претоварване на самата канализация.
Камерите за канализационни помпи е препоръчително да имат затворени капаци, да бъдат вентилирани на открито и да разполагат с автоматично управление на нивото и алармена система. Потопените помпи в много жилища и в многоетажни жилища се налага да бъдат дуплексни, като всяка помпа разполага със 100% от необходимия капацитет за изпомпване на сградата. Като алтернатива може да се вземат предвид вакуумните системи за отводняване.

Вакуумни канализационни системи
Във вакуумната канализационна система диференциалното налягане между атмосферата и вакуума става движещата сила, която задвижва отпадъчните води към вакуумната станция. Системи за вакуумно отводняване е добре да се предвиждат, когато има едно или повече от следните условия: недостиг на вода; ограничен капацитет на канализацията; където е необходимо разделяне на "черна" (отпадъчна вода от тоалетни) и "сива" вода (всякакви битови отпадъчни води, с изключение на черната вода); където отводняването чрез гравитация е непрактично; когато налице е нестабилна почва или плосък терен; където се използва голямо количество вода; в болници, хотели, офис сгради или други райони, където е възможно претоварване и е необходима гъвкавост при маршрутизиране на тръбите за оттичане на съоръженията; при ограничени строителни условия, както и при ремонт на сградите.

Когато се разширяват конвенционалните гравитационни отводнителни системи, както при реконструкция, съществуващата гравитационна канализационна система може да се трансформира във вакуумна. Това може да бъде постигнато чрез интегриране на резервоар, в който се оттича отпадъчната вода от гравитационната система. Когато той се напълни с достатъчно количество вода в ямката, се отваря интерферентен вентил, който позволява на отпадъчните води да навлязат във вакуумната отводнителна система. Тази система може да се използва още за събиране на дъждовна вода или като връзка при сграда с конвенционална и вакуумна канализация. Съоръженията за събиране и тръбопроводите с малки отвори на вакуумната канализационна система осигуряват възможност за лесно разделяне на "сивата" и "черна" вода. Това би било особено предимство, ако капацитетът на канализацията е ограничен, тъй като "сивата" вода може да бъде отведена във водни басейни след подходящото третиране.

Съображения при проектиране
Най-общо, основното изискване при проектирането на една система е тя да функционира, без потребителят да забелязва съществуването й. За постигането на това обикновено е необходимо да са налице редица други фактори, които да гарантират "невидимостта" на системата. От съществено значение за постигането на безопасна, функционална и надеждна дренажна система са следните условия: системата трябва да отстранява всички отпадъци възможно най-бързо; дългите хоризонтални тръби е препоръчително да бъдат самопочистващи се; важно е да се сведат до минимум пропуските на уплътненията на клапаните, за да се гарантира, че е налице адекватна преграда срещу проникването на канализационни газове. Системата също е добре да бъде лесна за поддръжка с минимално ниво на шум и отделяна миризма.