Сотовая система питьевого водоснабжения
Владельцы патента RU 2528461:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") (RU)
Изобретение относится к системам водоснабжения преимущественно малоэтажных поселений, расположенных в районах без вечномерзлых грунтов. Система состоит из кольцевых водопроводов, проложенных по высоким опорам и замкнутых на циркуляционную насосную станцию с пунктом подогрева. Система разделена на независимые соты, содержащие циркуляционную станцию подготовки и подачи воды, к которой подключены пластмассовые кольцевые водопроводы. Водопроводы подвешены с помощью троса на высоких опорах и снабжены узлами переключений для объединения с соседней независимой сотой водоснабжения. Обеспечивается бесперебойное питьевое водоснабжение и повышение качества питьевой воды. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к системам водоснабжения преимущественно малоэтажных поселений, расположенных в районах без вечномерзлых грунтов. Из хозяйственно-питьевого водопровода на физиологические потребности людей используется примерно один процент воды, а остальная вода с качеством питьевой воды используется для бытовых и хозяйственных нужд, что является расточительством.
Известна система раздельного водоснабжения поселков с одноэтажной застройкой, в которой минерализованная вода по подземному водопроводу подается для не питьевых нужд во внутренние водопроводы, а опресненная вода по отдельному подземному водопроводу подается на питьевые нужды через водоразборные колонки. Эта система рекомендуется для районов распространения засоленных вод при отсутствии местных источников пресной воды (СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения/Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2001. - 128 с., с.11).
Недостатками данной системы являются: большая строительная стоимость из-за большого объема земляных работ и отсутствие внутреннего водопровода для питьевой воды.
Известна принятая за прототип система хозяйственно-питьевого водоснабжения для районов с вечномерзлыми грунтами, состоящая из кольцевых водопроводов, замкнутых на циркуляционную насосную станцию с пунктом подогрева воды. Прокладка кольцевых водопроводов осуществляется подземным, наземным и надземным способами. Надземные кольцевые водопроводы размещаются на низких и высоких опорах. Надземная прокладка водопровода на высоких опорах в населенных пунктах не рекомендуется (Инструкция по проектированию сетей водоснабжения и канализации для районов распространения вечномерзлых грунтов. СН 510-78 / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1979. - с.72, с. 6-11).
В данной системе водоснабжения вода не разделяется на питьевую и хозяйственную. Поэтому требуются излишние затраты на очистку большого объема хозяйственной воды до качества питьевой. К тому же водопровод на высоких опорах, из-за большого объема воды, тяжелый и громоздкий и будет иметь большую строительную стоимость в сравнении с подземным водопроводом в районах без вечномерзлых грунтов.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества питьевой воды, снижение затрат на ее подготовку и обеспечение бесперебойного питьевого водоснабжения.
Решение поставленной задачи достигается тем, что территорию поселения для питьевого водоснабжения разделяют на независимые соты, размеры которых определяются геометрией поселения и климатическими условиями.
На фиг.1 показана схема сотовой системы питьевого водоснабжения. Каждая независимая сота состоит из циркуляционной станции подготовки и подачи воды 2, к которой подключают замкнутые на циркуляционную насосную станцию с пунктом подогрева подвесные кольцевые пластмассовые водопроводы 1 для подачи воды потребителям 4. Пластмассовый водопровод без дополнительной изоляции с помощью троса подвешивают к высоким опорам.
При аварии на станции подготовки и подачи воды или ее отключении при температуре окружающего воздуха от +5°С до +25°С с целью уменьшения затрат на электроэнергию подвесной кольцевой водопровод 1 с помощью узла переключений 5 подключают к подвесному кольцевому водопроводу соседней соты.
Для подготовки питьевой воды используют воду из водозаборной скважины 3 или из существующего подземного водопровода.
Работа сотовой системы питьевого водоснабжения поясняется фиг.2.
Воду из водозаборной скважины 3 или из существующего подземного водопровода 6 подают на станцию подготовки и подачи воды 2, где с помощью обратноосмотической установки очищают до высокого качества и, в зависимости от температуры окружающего воздуха, нагревают или охлаждают.
Дренажную воду обратноосмотической установки утилизируют сбросом в существующий подземный водопровод 6.
Питьевая вода с помощью насоса циркулирует по подвесному кольцевому водопроводу 1 из пластмассовых труб с целью поддержания их теплового режима эксплуатации. Нагнетание воды с циркуляцией по подвесному кольцевому водопроводу осуществляют с нагреванием, если температура окружающего воздуха ниже +5°С, и с охлаждением, если температура окружающего воздуха выше +25°С.
В интервале температур от +5°С до +25°С нагнетание воды в водопроводе осуществляют без циркуляции. При этом с целью уменьшения затрат на электроэнергию подвесные кольцевые водопроводы с помощью узлов переключений объединяют, а соседние станции подготовки и подачи воды отключают.
Отбор питьевой воды из подвесного водопровода осуществляют через ультразвуковой узел учета 7 с электромагнитным клапаном (Справочник по средствам автоматики / Под ред. В.Э. Низе и И. В. Антика. - М.: Энерго-атомиздат, 1983. - 504 с., с.100), размещенный на подвесном водопроводе 1 в месте высокой опоры 9, по отводящей трубе 8 к потребителю 4. Размещение узла учета 7 расхода воды на высокой опоре 9 обеспечивает бескрановый свободный слив воды потребителю и ее незамерзание в отводящей трубе 8.
Радиус действия одной станции подготовки и подачи воды сотовой системы питьевого водоснабжения в режиме циркуляции воды по подвесному кольцевому водопроводу определяется, в основном, минимальной температурой окружающего воздуха данной климатической зоны и сечением пластмассовой трубы. Например, в условиях климата с минимальной температурой воздуха минус 25°С радиус действия станции подготовки и подачи воды с начальной температурой плюс 25°С, при скорости движения воды 1,5 м/с в полипропиленовом трубопроводе диаметром 90 мм и толщиной стенки 12 мм без дополнительной изоляции, равен 1,2 км. Следовательно, в этих условиях одна станция подготовки и подачи воды сотовой системы питьевого водоснабжения будет обслуживать компактное поселение площадью 4,5 км2.
Технико-экономические характеристики сотовой системы питьевого водоснабжения с подвесным пластмассовым водопроводом следующие:
совместно с существующим подземным водопроводом создается раздельная система водоснабжения питьевой и хозяйственной водой;
население снабжается высококачественной питьевой водой, так как используется вода, очищенная обратноосмотической установкой и подаваемая по полипропиленовому трубопроводу;
значительно снижаются затраты на подготовку питьевой воды, так как уменьшается объем ее подготовки в 50-100 раз в сравнении с объемом подготовки хозяйственно-питьевой воды;
практически отсутствуют трудоемкие и дорогостоящие земляные работы, не нарушаются существующие наземные и подземные коммуникации, так как водопровод из пластмассовых труб небольшого диаметра подвешивается на высоких опорах с практически неограниченными пролетами;
подвесной водопровод на высоких опорах, в сравнении с подземным водопроводом, обеспечивает почти свободное его трассирование по территории поселения;
тепловой режим эксплуатации пластмассового подвесного трубопровода при необходимости обеспечивается управляемой циркуляцией воды с предварительным нагревом или охлаждением;
отсутствуют длительные утечки питьевой воды из водопроводной сети, так как имеется возможность визуального наблюдения и оперативного выполнения ремонтных работ;
учет потребления воды осуществляется без доступа потребителей, так как узел учета размещается на высоких опорах подвесного водопровода;
при температуре окружающего воздуха от +5°С до +25°С соты водопроводной сети с помощью узлов переключений можно увеличивать в несколько раз, отключая соседние станции подготовки и подачи воды, что значительно снижает расход на электроэнергию;
при аварийной ситуации на станции подготовки и подачи воды подвесной водопровод с помощью узла переключений может подключаться к соседнему подвесному водопроводу, чем обеспечивается бесперебойность питьевого водоснабжения.
Таким образом, по совокупности существенных признаков сотовая система питьевого водоснабжения позволяет утверждать, что она повышает качество питьевой воды, снижает затраты на ее подготовку и обеспечивает бесперебойное водоснабжение населения.
1. Сотовая система питьевого водоснабжения, состоящая из кольцевых водопроводов, проложенных по высоким опорам и замкнутых на циркуляционную насосную станцию с пунктом подогрева, отличающаяся тем, что система водоснабжения разделена на независимые соты, содержащие циркуляционную станцию подготовки и подачи воды, к которой подключены пластмассовые кольцевые водопроводы, подвешенные с помощью троса на высоких опорах и снабженные узлами переключений для объединения с соседней независимой ячейкой водоснабжения.
2. Сотовая система питьевого водоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что ультразвуковые узлы учета расхода воды с электромагнитным клапаном установлены на подвесном водопроводе в местах бескранового свободного слива воды потребителю.
