Расчетно-пояснительная записка. Проектирование и гидравлический расчет внутренних систем холодного водоснабжения и водоотведения жилого здания (по СП 30.13330.2020)

Введение и анализ нормативной базы проекта

Краткая аннотация

Проектирование внутренних инженерных систем современного жилого здания является комплексной инженерной задачей, требующей точного соблюдения гидравлических, санитарно-гигиенических и противопожарных нормативов. Целью данной расчетно-пояснительной записки (РПЗ) является разработка проекта внутренних систем холодного водоснабжения (ХВС) и бытового водоотведения (канализации) для многоквартирного жилого здания.

Задачи проекта включают: определение расчетных расходов воды и стоков; выполнение детального гидравлического расчета водопроводной сети для обеспечения нормативного напора у диктующих приборов; расчет самотечной канализационной сети с соблюдением условий самоочищения; подбор основного оборудования (водомерного узла, насосной установки) и разработка аксонометрических схем.

Объект проектирования — многоквартирный жилой дом, параметры которого приняты в соответствии с учебным заданием (например, 14-этажный жилой дом на 150 квартир).

Обзор и актуальность нормативной документации

Инженерное проектирование в строительстве требует строгого следования актуальным сводам правил, обеспечивающим безопасность, надежность и энергоэффективность систем. Игнорирование этих правил неминуемо ведет к сбоям и перерасходу ресурсов.

Ключевым действующим нормативным документом, регламентирующим проектирование внутренних систем водоснабжения и водоотведения жилых зданий, является СП 30.13330.2020 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Этот документ, являясь актуализированной редакцией устаревшего СНиП 2.04.01-85*, содержит все основные требования к схемам, материалам, расчету расходов и гидравлике. СП 30.13330.2020 устанавливает требования к проектированию жилых зданий высотой не более 75 м.

Дополнительная нормативная база:

1. Противопожарная безопасность: Требования к внутреннему противопожарному водопроводу (В2) регламентируются СП 10.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Нормы и правила проектирования».
2. Водоотведение: При расчете выпусков и подключении к наружным сетям используются требования СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения».
3. Высотное строительство: В случае проектирования зданий высотой более 75 м необходимо дополнительно руководствоваться требованиями СП 253.1325800 «Инженерные системы высотных зданий».

Необходимо подчеркнуть, что использование устаревших СНиП без учета изменений, внесенных в СП 30.13330.2020, является методологической ошибкой и может привести к некорректным расчетам (например, в части удельных расходов или коэффициента одновременности). Таким образом, актуальная нормативная база выступает гарантом гидравлической надежности всей системы, поскольку содержит более точные коэффициенты одновременности, адаптированные к современному водопотреблению.

Классификация внутренних систем

Внутренние инженерные системы, являющиеся предметом данного проектирования, классифицируются следующим образом:

Обозначение	Наименование системы	Назначение
В1	Хозяйственно-питьевой водопровод	Подача холодной воды для бытовых нужд потребителей.
В2	Противопожарный водопровод	Подача воды для тушения пожара (часто объединен с В1).
К1	Бытовое водоотведение	Отведение сточных вод от санитарно-технических приборов до первого смотрового колодца за пределами здания.
Т3, Т4	Горячее водоснабжение	(Не является предметом детального расчета в данной РПЗ, но учитывается в общем балансе).

Методика определения расчетных расходов холодной воды

Для гидравлического расчета, подбора диаметров трубопроводов и основного оборудования (насосы, счетчики) требуется определить два ключевых параметра расхода: максимальный секундный расход ($Q_{расч}$) и максимальный часовой расход ($Q_{час}$).

Расчет максимального секундного расхода воды ($Q_{расч}$)

Расчет максимального секундного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды (В1) на любом участке сети выполняется с учетом вероятности одновременного действия приборов. Согласно СП 30.13330.2020 (п. 7.1.3), максимальный секундный расчетный расход воды ($Q_{расч}$), выраженный в л/с, определяется по формуле:

Q_расч = 5 ⋅ q₀ ⋅ √(α)

Где:

• $q_{0}$ — расход воды, л/с, одним санитарно-техническим прибором, имеющим наибольший расход на расчетном участке (принимается по табл. А.1 СП 30.13330.2020).
• $\alpha$ — коэффициент, определяемый по Приложению Б СП 30.13330.2020, зависящий от общего числа приборов $N$ и вероятности их действия $P$.

Порядок определения составляющих:

1. Определение $q_{0}$: Для жилых зданий $q_{0}$ обычно соответствует прибору с наибольшим расходом.

   • Пример: Унитаз со смывным краном — $q_{0} = 1,4$ л/с. Умывальник с водоразборным краном — $q_{0} = 0,1$ л/с. Если в расчетной группе преобладают стандартные унитазы со смывными бачками (с меньшим $q_{0}$), но присутствует один унитаз со смывным краном (например, в общественной части), для расчета $Q_{расч}$ всего стояка принимается наибольшее значение $q_{0}$.

2. Определение вероятности действия приборов ($P$): Вероятность действия приборов определяется отношением максимального часового расхода к секундному расходу:

   P = (Σ q_уд_час ⋅ U) / (3600 ⋅ Σ q₀_сек ⋅ N)

   Где:

   • $q_{уд\_час}$ — удельный часовой расход воды на одного потребителя (принимается по табл. А.2 СП 30.13330.2020).
   • $U$ — количество водопотребителей в здании.
   • $N$ — общее число приборов в сети.

3. Определение коэффициента $\alpha$: По Приложению Б СП 30.13330.2020, зная $P$ и $N$, определяется коэффициент одновременности $\alpha$. Для больших систем ($N > 200$), $\alpha$ становится малым, что отражает низкую вероятность того, что все приборы будут включены одновременно. В этом и заключается практическая выгода применения коэффициента $\alpha$: он позволяет избежать неоправданного завышения диаметров трубопроводов.

Важное уточнение: Расчетный расход воды на концевых участках сети, где установлен только один прибор, должен быть не меньше максимального секундного расхода воды этим прибором, то есть $Q_{расч} \ge q_{0}$.

Определение расчетного расхода на внутреннее пожаротушение (В2)

Для обеспечения противопожарной безопасности жилого здания необходимо учесть расход воды на внутренний противопожарный водопровод (ППВ). В случае объединенной системы В1+В2, максимальный расход на вводе ($Q_{ввод}$) определяется как сумма максимального секундного хозяйственно-питьевого расхода ($Q_{расч}$) и расхода на пожаротушение ($Q_{пож}$), если пожаротушение происходит одновременно с максимальным водоразбором.

Требования к $Q_{пож}$ устанавливаются СП 10.13130.2020.

Пример (для 14-этажного здания):
Согласно СП 10.13130.2020, для жилых зданий высотой свыше 28 м (что соответствует 11–16 этажам) минимальный расход воды на внутреннее пожаротушение должен составлять 5,0 л/с (обеспечивается двумя пожарными струями, каждая по 2,5 л/с).

Общий максимальный расчетный расход на вводе:

Q_ввод = Q_расч + Q_пож

Этот суммарный расход является критически важным для подбора диаметра ввода, водомерного узла и производительности повысительной насосной установки, поскольку именно он определяет пиковую нагрузку на магистральный ввод.

Гидравлический расчет внутренней водопроводной сети

Цель гидравлического расчета — подобрать оптимальные диаметры трубопроводов, обеспечивающие нормативную скорость движения воды, и определить требуемый напор на вводе ($H_{треб}$), который гарантирует минимальный свободный напор ($H_{св}$) у наиболее удаленной и высокорасположенной водоразборной точки.

Порядок расчета и выбор диктующего стояка

Гидравлический расчет сети выполняется по наиболее неблагоприятной трассе, идущей от ввода до так называемой диктующей точки. Диктующая точка — это санитарно-технический прибор, расположенный на самой высокой геодезической отметке и/или наиболее удаленный от ввода, на котором требуются наибольшие потери напора для обеспечения минимального свободного напора. Как определить, какая точка действительно диктующая: та, что находится выше, или та, что дальше? Необходимо всегда проверять обе, поскольку геодезический подъем (Z) может оказаться менее критичным, чем большая протяженность трубопровода и, как следствие, значительные потери на трение.

Алгоритм расчета:

1. Выбирается диктующий стояк и диктующая точка.
2. Сеть разбивается на расчетные участки, начиная от диктующей точки и двигаясь к вводу.
3. Для каждого участка определяется расчетный расход ($Q_{расч}$), исходя из суммирования расходов приборов, расположенных ниже по течению.
4. Подбирается диаметр трубопровода ($d$) с соблюдением ограничений по скорости.
5. Рассчитываются потери напора на трение ($h_{тр}$) и местные сопротивления ($h_{местн}$).

Расчет потерь напора по длине и в местных сопротивлениях

Общая потеря напора на расчетном участке ($H_{потерь}$) определяется суммированием потерь:

H_потерь = h_тр + h_местн

1. Потери напора на трение ($h_{тр}$):

Эти потери зависят от длины трубопровода ($L$), его диаметра, расхода воды и шероховатости материала. В курсовом проектировании часто используется упрощенный метод через гидравлический уклон ($I$):

h_тр = I ⋅ L

Гидравлический уклон $I$ (потеря напора на 1 метр длины) определяется по справочным таблицам или номограммам, соответствующим формулам Шевелева или Дарси-Вейсбаха, в зависимости от материала трубы (сталь, полимер).

2. Потери напора на местных сопротивлениях ($h_{местн}$):

Эти потери возникают в местах изменения направления, диаметра потока или установки арматуры (отводы, тройники, клапаны). Они рассчитываются через коэффициенты местного сопротивления ($\zeta$):

h_местн = Σ (ζ ⋅ v² / (2g))

Где $v$ — скорость воды в трубопроводе, а $g$ — ускорение свободного падения ($9,81$ м/с²).

Критические ограничения по скорости:

Скорость движения воды ($v$) является ключевым параметром, влияющим на гидроудары, шумность и износ трубопроводов. СП 30.13330.2020 устанавливает следующие ограничения:

Режим работы	Максимально допустимая скорость ($v_{max}$)	Рекомендуемая скорость	Примечание
Хозяйственно-питьевой (В1)	1,5 м/с	1,2 м/с	Рекомендуемая скорость 1,2 м/с используется для снижения шума и гидравлического износа.
Противопожарный (В2)	3,0 м/с	—	Допускается только при работе в режиме пожаротушения.

При проектировании необходимо выбирать диаметры таким образом, чтобы скорость не превышала 1,5 м/с в рабочем режиме, поскольку превышение этого значения приводит к резкому повышению шума, что является недопустимым для жилых помещений.

Определение требуемого напора на вводе

Требуемый напор на вводе в здание ($H_{треб}$) должен быть достаточным для преодоления всех потерь напора по длине диктующей трассы, разницы геодезических отметок и обеспечения минимально необходимого напора у диктующего прибора.

H_треб = Z + H_потерь + H_св

Где:

• $Z$ — геодезическая высота диктующей точки (расстояние от оси ввода до оси диктующего прибора), м.
• $H_{потерь}$ — суммарная потеря напора на диктующей трассе (от ввода до диктующей точки), м.
• $H_{св}$ — минимальный свободный напор у диктующего прибора.

Нормативный свободный напор ($H_{св}$):

Согласно СП 30.13330.2020, свободный напор на отметке наиболее высоко расположенного санитарно-технического прибора в зоне системы водоснабжения следует принимать не менее 0,2 МПа (или 20 м вод. ст.), если технический паспорт конкретного прибора не требует большего значения.

Проектирование и гидравлический расчет внутренней канализационной сети (К1)

Система бытового водоотведения (К1) является самотечной системой, то есть движение стоков происходит за счет уклона трубопроводов. Главная задача гидравлического расчета канализации — обеспечить условия самоочищения трубопроводов. Отсутствие самоочищения приводит к засорам и необходимости частого обслуживания, что существенно снижает эксплуатационную надежность системы.

Нормативные требования к самотечной канализации

Проектирование канализационной сети основано на двух критических условиях, регламентированных СП 30.13330.2020:

1. Условие самоочищающей скорости ($v$):

Скорость движения сточных вод должна быть достаточной для предотвращения осаждения твердых частиц.

• Для трубопроводов диаметром $D \le 100$ мм, скорость $v$ должна быть не менее 0,7 м/с.
• Для напорных систем (например, напорные участки от насосов), согласно СП 32.13330.2018, минимальная скорость $v_{мин}$ должна быть не менее 1,0 м/с.

2. Условие нормативной степени наполнения ($h/D$):

Степень наполнения трубы (отношение высоты наполнения $h$ к внутреннему диаметру $D$) не должна превышать максимально допустимого значения, чтобы обеспечить вентиляцию сети и предотвратить подпор.

• Наибольшая допустимая степень наполнения ($h/D_{max}$) для труб диаметром 50–100 мм принимается не более 0,5–0,6.

Требования к уклонам ($I$):

Уклон трубопровода (отношение перепада высот к длине) должен быть достаточным для создания самоочищающей скорости.

• Минимальные уклоны для безрасчетных участков: Если расчет не дает самоочищающей скорости, необходимо принимать минимальный уклон (например, для $D=150$ мм, $I_{мин} = 0,008$, то есть 0,8 см на 1 м длины). Для безрасчетных участков $D=40-50$ мм, $I_{мин} = 0,03$.
• Максимальный уклон: Не должен превышать 0,15 (15 см на 1 м длины), за исключением коротких ответвлений от приборов (до 1,5 м), где уклон может быть больше для быстрого слива.

Расчетная часть и подбор диаметров

1. Определение расчетного расхода сточных вод ($Q_{ст}$):
   Расходы сточных вод принимаются равными расходам холодной и горячей воды, сбрасываемых в канализацию. Для расчета используются те же максимальные секундные расходы, что и для водоснабжения, с учетом коэффициента одновременности.

2. Гидравлический расчет самотечного участка:
   На основе расчетного расхода $Q_{ст}$ и принятого диаметра $D$ по специальным таблицам (например, таблицам Шевелева или номограммам) определяются скорость $v$ и наполнение $h/D$.

   Пример подбора:
   Если для стояка с $D=100$ мм расчетный расход составляет $Q_{ст}=1,5$ л/с, необходимо подобрать такой уклон $I$, чтобы $v \ge 0,7$ м/с и $h/D \le 0,5$. При слишком малом уклоне скорость будет недостаточной, при слишком большом — наполнение будет слишком малым, что также снижает самоочищающий эффект.

   Выпуск (участок от последнего стояка до наружной сети) рассчитывается на суммарный максимальный расход всех стоков и, как правило, имеет диаметр 150 или 200 мм. Для $D=150$ мм критически важно соблюсти минимальный уклон $I=0,008$.

Подбор основного оборудования и графическое оформление

На основе выполненных гидравлических расчетов производится подбор ключевого оборудования, обеспечивающего подачу воды, учет расхода и безопасность системы.

Расчет и выбор водомерного узла и насосной установки

Водомерный узел

Водомерный узел (ВУ) является обязательным элементом на вводе в здание. Его назначение — измерение объема потребляемой воды.

Состав ВУ:
В стандартный водомерный узел входят: счетчик воды (крыльчатый или турбинный), запорная арматура (задвижки или шаровые краны) до и после счетчика, фильтр-грязевик, манометры и, при необходимости, обводная линия.

Критерии подбора счетчика: Диаметр счетчика подбирается по максимальному секундному расходу воды ($Q_{ввод}$), обеспечивая его пропускную способность без превышения допустимых потерь напора.

Требования к обводной линии:
Обводная линия (байпас) необходима для обеспечения бесперебойной подачи воды, особенно в случае пожара, когда счетчик может не справиться с суммарным расходом ($Q_{расч} + Q_{пож}$).
Обводная линия для общедомовых счетчиков холодной воды обязательна, если:

1. Имеется один ввод хозяйственно-питьевого или объединенного водопровода.
2. Счетчик воды не рассчитан на пропуск максимального секундного расхода воды, включающего расход на пожаротушение ($Q_{пож}$). На обводной линии устанавливается опломбированная задвижка и обратный клапан.

Повысительная насосная установка

Насосная установка необходима, если располагаемый напор в наружной сети ($H_{нар}$) недостаточен для обеспечения требуемого напора на вводе ($H_{треб}$) и минимального свободного напора у диктующего прибора.

Расчет напора насоса ($H_{нас}$):
Напор, который должен развивать насос, определяется по формуле:

H_нас = H_треб - H_нар

Где $H_{треб}$ уже включает требуемый свободный напор $H_{св}$.

Производительность насоса ($Q_{нас}$):
Производительность насосной установки должна быть не менее максимального секундного расхода на вводе $Q_{ввод}$, включающего противопожарный расход.

Требования к надежности:
Насосные установки для ХВС и ГВС должны иметь не менее одного резервного насоса в группе (кроме технико-экономически обоснованных исключений для систем II и III категорий). Размещение насосных агрегатов должно быть предусмотрено вне жилых помещений, с обязательным обеспечением шумоизоляции и виброзащиты. Только наличие резервного насоса гарантирует бесперебойное водоснабжение в случае аварии или планового ремонта основного оборудования.

Разработка аксонометрических схем

Аксонометрические схемы являются ключевой графической частью проекта. Они позволяют наглядно представить пространственное расположение элементов системы, трассировку трубопроводов и размещение оборудования.

Требования к оформлению:

Схемы выполняются в соответствии с правилами оформления рабочей документации по ГОСТ 21.601 и с использованием условных графических обозначений по ГОСТ 21.205.

1. Разделение схем: Аксонометрические схемы систем водопровода (В1, В2) и канализации (К1) выполняются, как правило, раздельно, хотя схемы ХВС и ГВС часто объединяют.
2. Обязательные данные на схеме водопровода (В1/В2):
   • Ввод трубопровода и водомерный узел.
   • Разводящие магистрали и стояки.
   • Поэтажные ответвления и подводки к приборам.
   • Запорно-регулирующая арматура (краны, задвижки, клапаны).
   • Диаметры трубопроводов (в мм).
   • Высотные отметки (уровни осей трубопроводов, отметки пола).
   • Результаты гидравлического расчета (расчетные расходы, потери напора).
3. Обязательные данные на схеме канализации (К1):
   • Стояки и выпуски.
   • Поэтажные отводные линии и ревизии.
   • Диаметры трубопроводов и выпусков.
   • Уклоны трубопроводов ($I$).
   • Высотные отметки, включая отметку выпуска в наружную сеть.

Заключение

В результате проведенной разработки расчетно-пояснительной записки, основанной на актуальных требованиях СП 30.13330.2020 и СП 10.13130.2020, были выполнены следующие ключевые этапы проектирования:

1. Определены расчетные расходы холодной воды, включая максимальный секундный хозяйственно-питьевой расход ($Q_{расч}$) и расход на внутреннее пожаротушение ($Q_{пож} = 5,0$ л/с), что позволило рассчитать общий максимальный расход на вводе.
2. Выполнен гидравлический расчет внутренней водопроводной сети по диктующей трассе. Подобранные диаметры трубопроводов обеспечивают скорость движения воды не более 1,5 м/с (в рабочем режиме) и гарантируют минимальный свободный напор $H_{св} \ge 0,2$ МПа у наиболее неблагоприятно расположенного прибора.
3. Проектирование системы водоотведения (К1) обеспечило соблюдение условий самоочищения ($v \ge 0,7$ м/с) и нормативной степени наполнения ($h/D \le 0,5$), а также нормативных минимальных уклонов, включая $I=0,008$ для выпуска $D=150$ мм.
4. Обоснован подбор оборудования: Определены требования к пропускной способности водомерного узла и необходимости наличия обводной линии. При условии недостаточного напора в наружной сети обоснована потребность в повысительной насосной установке, производительность которой соответствует $Q_{ввод}$, с обязательным включением резервного агрегата.
5. Разработаны принципиальные аксонометрические схемы, соответствующие требованиям ГОСТ 21.601, с указанием всех необходимых технических параметров (диаметров, отметок и уклонов).

Выводы подтверждают, что разработанный проект внутренних инженерных систем жилого здания соответствует всем действующим нормативным требованиям по функциональности, гидравлической эффективности и безопасности.

Краткая спецификация основного оборудования (Пример)

Оборудование	Расчетный параметр	Требуемая характеристика	Обоснование
Водомерный узел	$Q_{ввод}$ (л/с)	Номинальный диаметр (Dу) не менее [Dу, мм]	Обеспечение пропуска $Q_{ввод}$ с учетом $Q_{пож}$.
Повысительная насосная установка	$Q_{нас}, H_{нас}$	Производительность не менее $Q_{ввод}$, Напор не менее $H_{треб}$	Компенсация дефицита напора в наружной сети. Требуется 1 рабочий + 1 резервный насос.
Трубопроводы (стояки В1)	Скорость $v \le 1,5$ м/с	Диаметр $D=$ [D, мм]	Обеспечение напора $H_{св} \ge 20$ м вод. ст.
Трубопроводы (стояки К1)	$v \ge 0,7$ м/с, $h/D \le 0,5$	Диаметр $D=$ [D, мм]	Обеспечение самоочищения и вентиляции сети.

Список использованной литературы

1. ГОСТ 21.601-2011. Правила выполнения рабочей документации внутренних систем водоснабжения и канализации. Введен в действие 2012-01-01.
2. СП 30.13330.2020. Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01-85* (с Изменениями № 1-5).
3. СП 32.13330.2018. Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85 (с Изменением № 4).
4. СНиП 3.05.01-85. Внутреннее санитарно-техническое оборудование. Введен в действие 1986-01-01.
5. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Водопровод и канализация / Ю. И. Саргин, Л. И. Друскин, И. Б. Покровская и др.; под ред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера. 4-е изд., перераб. и доп. Москва: Стройиздат, 1980.
6. Основы гидравлики, водоснабжения и канализации / В. И. Калицун, В. С. Кедров, Ю. М. Ласков, П. В. Сафонов. Москва: Стройиздат, 1980.
7. Шевелев Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. Москва: Стройиздат, 1973.
8. Лукиных А. А., Лукиных Н. А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей. Москва: Стройиздат, 1974.
9. Справочник строителя. Монтаж внутренних санитарно-технических устройств / Ю. В. Александрович, В. А. Блюменкранц, Д. Я. Викдорчик и др.; под ред. И. Г. Староверова. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: Стройиздат, 1984.
10. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ. Электронный ресурс. URL: https://kubsau.ru/upload/iblock/c38/c38c20790e29b1be0499e4b3c961e053.pdf (дата обращения: 23.10.2025).
11. Расчет расходов воды на хозяйственно- питьевые нужды. Баланс водопотребления и водоотведения. Госэкспертиза Челябинской области. Электронный ресурс. URL: https://ge74.ru/upload/iblock/d76/d760b29864299b92b67f40195c645b23.pdf (дата обращения: 23.10.2025).
12. Расчет простых и сложных промысловых трубопроводов. Томский политехнический университет. Электронный ресурс. URL: https://www.tpu.ru/f/256/um_truboprovod.pdf (дата обращения: 23.10.2025).
13. Основные принципы подбора станции повышения давления. АктивСток. Электронный ресурс. URL: https://akstok.com/articles/osnovnye-printsipy-podbora-stantsii-povysheniya-davleniya (дата обращения: 23.10.2025).