Резервуар чистой воды (РЧВ) — ключевой элемент системы водоснабжения промышленного объекта. Он выполняет сразу несколько критически важных функций: сглаживает неравномерность водопотребления, хранит неприкосновенный запас на случай пожара и аварий, а также обеспечивает технологические нужды водоподготовки . Ошибка в расчёте объёма РЧВ может привести либо к неоправданному удорожанию строительства, либо к дефициту воды в критический момент.

В этой статье разберём пошаговую методику расчёта РЧВ для промышленного объекта, акцентируя внимание на нормативных требованиях, практических формулах и типичных ошибках проектировщиков.

1. Состав объёма резервуара чистой воды

Согласно нормативным документам, общий объём РЧВ складывается из нескольких составляющих :

Wобщ = Wрег + Wпож + Wавар + Wконт

где:

• Wрег — регулирующий объём, м³;

• Wпож — пожарный объём (неприкосновенный запас), м³;

• Wавар — аварийный объём, м³;

• Wконт — контактный объём (при необходимости обеззараживания), м³.

Важно: Для промышленных объектов не все составляющие могут требоваться. Например, если объект подключён к двум независимым водоводам, аварийный объём может быть уменьшен или не требовать хранения в РЧВ .

2. Расчёт регулирующего объёма (Wрег)

2.1. Назначение регулирующего объёма

Регулирующий объём компенсирует разницу между поступлением воды от насосной станции первого подъёма (или водозабора) и отбором воды насосами второго подъёма, подающими воду потребителям . Простыми словами: когда воды поступает больше, чем забирают — излишек накапливается; когда потребление растёт — запас расходуется.

2.2. Методика расчёта

Наиболее точный метод — построение совмещённых графиков поступления и отбора воды. Однако на практике, особенно для промышленных объектов без детальных графиков водопотребления, допускается использовать формулу из СНиП 2.04.02-84 :

Wрег = Qсут.max × [ 1 — Kн + (Kч — 1) × (Kн / Kч)^(Kч/(Kч-1)) ]

где:

• Qсут.max — максимальный суточный расход воды, м³/сут;

• Kн — отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую ёмкость к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления (при равномерной подаче от водозабора или станции водоподготовки Kн = 1);

• Kч — коэффициент часовой неравномерности водопотребления.

Коэффициент Kч для промышленных объектов определяется по формуле :

Kч = qч.max / qч.ср

где:

• qч.max — максимальный часовой расход воды, м³/ч;

• qч.ср — средний часовой расход в сутки максимального водопотребления, м³/ч.

2.3. Пример расчёта регулирующего объёма для промышленного объекта

Исходные данные:

• Максимальный суточный расход Qсут.max = 500 м³/сут;

• Подача от станции водоподготовки равномерная в течение суток (Kн = 1);

• Средний часовой расход qч.ср = 500 / 24 = 20,8 м³/ч;

• Максимальный часовой расход (определён по технологическому регламенту) qч.max = 50 м³/ч;

• Коэффициент часовой неравномерности Kч = 50 / 20,8 = 2,4.

Подставляем значения в формулу. При Kн = 1 формула упрощается:

Wрег = Qсут.max × (Kч — 1) × (1 / Kч)^(Kч/(Kч-1))

Wрег = 500 × (2,4 — 1) × (1 / 2,4)^(2,4/1,4) = 500 × 1,4 × (0,4167)^1,714

Выполняем расчёт:

• 0,4167^1,714 ≈ 0,187

• Wрег = 500 × 1,4 × 0,187 ≈ 131 м³

Примечание: Для промышленных объектов с выраженной сменностью работы (например, двухсменный режим) регулирующий объём может быть существенно больше. Рекомендуется уточнять расчёт по графикам водопотребления .

3. Расчёт пожарного объёма (Wпож)

3.1. Нормативная база

Пожарный объём воды в РЧВ — это неприкосновенный запас, предназначенный для тушения пожаров. Расчёт регламентируется СП 8.13130 (Источники наружного противопожарного водоснабжения) и СП 31.13330.2012 .

Ключевой момент: До 2020 года пожарный объём рассчитывался с учётом хозяйственно-питьевых нужд во время пожара :

Wпож = tп × (3,6 × nп × qп + Qч.max — Qвод)

где:

• tп — расчётная продолжительность тушения (обычно 3 часа);

• nп — расчётное число одновременных пожаров;

• qп — расход воды на наружное пожаротушение на один пожар, л/с;

• Qч.max — максимальный часовой расход на хозяйственно-питьевые и производственные нужды, м³/ч;

• Qвод — подача воды от насосной станции (станции водоподготовки), м³/ч.

3.2. Изменения в СП 8.13130.2020

В актуальной редакции СП 8.13130.2020 требование о хранении запаса на хозяйственно-питьевые нужды во время пожара исключено . Теперь минимальный пожарный объём рассчитывается по упрощённой формуле:

Wпож = 3,6 × tп × nп × qп

Для промышленных объектов значения nп и qп принимаются по таблицам СП 8.13130 в зависимости от:

• Категории здания по взрывопожарной и пожарной опасности;

• Степени огнестойкости;

• Расхода воды на наружное пожаротушение.

Важно: Хотя новая редакция СП допускает такой упрощённый подход, специалисты критикуют его за снижение надёжности систем водоснабжения. В ряде случаев эксперты требуют «консервативного» расчёта с учётом хознужд .

3.3. Пример расчёта пожарного объёма

Исходные данные:

• Производственное здание категории А (пожаровзрывоопасность);

• Расчётный расход на наружное пожаротушение qп = 50 л/с;

• Количество одновременных пожаров nп = 1 (для предприятия площадью до 150 га);

• Продолжительность тушения tп = 3 часа.

Wпож = 3,6 × 3 × 1 × 50 = 540 м³

Если здание оборудовано внутренним пожарным водопроводом или спринклерными/дренчерными системами, их расходы суммируются .

4. Расчёт аварийного объёма (Wавар)

4.1. Когда требуется аварийный запас?

Аварийный объём воды в РЧВ предусматривается при подаче воды по одному водоводу . Он должен обеспечивать водоснабжение в период ликвидации аварии на водоводе.

4.2. Методика расчёта

Согласно СНиП 2.04.02-84 (п. 9.6), аварийный объём должен обеспечивать :

• Хозяйственно-питьевые нужды — 70% расчётного среднечасового водопотребления;

• Производственные нужды — по аварийному графику (согласовывается с технологами).

Формула:

Wавар = 0,7 × qч.ср × tав

где:

• qч.ср — среднечасовой расход воды в сутки максимального водопотребления, м³/ч;

• tав — время ликвидации аварии на водоводе, ч (принимается по СП 31.13330.2012, табл. 25).

Время ликвидации аварии tав для трубопроводов:

• до 300 мм — 5 часов;

• 300–500 мм — 8 часов;

• 500–800 мм — 10 часов;

• 800–1000 мм — 12 часов;

• свыше 1000 мм — 15–18 часов .

4.3. Пример расчёта аварийного объёма

Исходные данные:

• Среднечасовой расход qч.ср = 20,8 м³/ч;

• Диаметр питающего водовода = 300 мм → tав = 8 часов.

Wавар = 0,7 × 20,8 × 8 = 116,5 м³

Важно: Время восстановления аварийного объёма после ликвидации аварии не должно превышать 48 часов .

5. Контактный объём (Wконт)

Контактный объём требуется, если на объекте предусмотрено обеззараживание воды реагентами (например, хлором). Он должен обеспечивать время контакта воды с реагентом в соответствии с технологическим регламентом водоподготовки (обычно 30–60 минут) .

Wконт = qч.max × tконт / 60

где tконт — время контакта, мин.

Примечание: Пожарный и аварийный объёмы могут засчитываться в контактный объём, если вода в них также обрабатывается реагентами .

6. Полный расчёт РЧВ: сводный пример

Собираем все составляющие для промышленного объекта:

Рекомендации по количеству резервуаров:

Согласно СП 31.13330.2012, количество резервуаров на одном объекте должно быть не менее двух . Это позволяет:

• Проводить плановую чистку и ремонт без остановки водоснабжения;

• Сохранить 50% неприкосновенного запаса при аварии на одном резервуаре.

В нашем примере: принимаем 2 резервуара по 400 м³.

7. Дополнительные требования к проектированию РЧВ

7.1. Обеспечение водообмена

В резервуарах для питьевой воды должен быть обеспечен полный водообмен пожарного и аварийного объёмов не более чем за 48 часов . Если это требование не выполняется, предусматриваются циркуляционные насосы.

7.2. Антикоррозионная защита

Для резервуаров питьевой воды внутренние поверхности должны иметь санитарно-эпидемиологическое заключение .

7.3. Оборудование резервуара

Каждый РЧВ должен быть оснащён :

• Подводящим и отводящим трубопроводами;

• Переливным устройством с гидравлическим затвором (для питьевой воды);

• Спускным трубопроводом;

• Вентиляцией;

• Люками-лазами;

• Устройствами для измерения уровня воды.