Способ и установка противопожарного водоснабжения для аридных регионов
METHOD AND INSTALLATION OF FIRE WATER SUPPLY FOR ARID REGIONS

Изобретение относится к области водоснабжения, а именно к способам добывания или сбора питьевой или водопроводной воды, а также к области противопожарных средств, и может быть применено для пожаротушения в засушливых регионах, при дефиците водоисточников.
Для хозяйственно-противопожарного водопровода в малых населенных пунктах чаще всего устраиваются системы местного водоснабжения, в которых используются подземные воды. Широко распространенной схемой сельских водопроводов является схема с забором воды из местных источников с помощью шахтных колодцев или скважин и прямой подачей в водопроводную сеть при параллельном подсоединении водонапорной башни.
Известен способ подачи воды из водоемов для водоснабжения населенных пунктов (патент РФ №2400599, МПК Е03В 1/02, опубл. 27.09.2010). Систему подачи воды выполняют в виде соединенных между собой вертикального и наклонного трубопроводов. Нижний конец вертикального трубопровода устанавливают в водоеме для отбора воды, а верхний соединяют с верхним концом наклонного трубопровода. Воду поднимают вверх с помощью подкачивающей системы.
Известны способ и установка пожарного водоснабжения промышленных предприятий с автономной системой пожаротушения с отдельно выделенной пожарной водонапорной башней, насосными станциями и проложенным с учетом местных условий водопроводом наружного и внутреннего назначения (https://vodoprovodnaya.ru/protivopozharnoe-vodosnabzhenie). Источником водоснабжения такой системы обязательно должны несколько источников - скважина, открытый естественный водоем, подземные и открытые резервуар.
Известен пожарный водоем, представляющий собой заглубленный в грунт котлован, выстланный полимерным материалом толщиной 1,1-4,5 мм, водозаборный водовод выполнен в донной части водоема и герметично состыкован с полимерным материалом, а забор воды осуществляется из утепленного берегового колодца(патент РФ №106544, МПК А62С, опубл. 20.07.2001). Перед береговым колодцем на водозаборном водоводе установлен колодец с задвижкой, штурвал которой должен быть выведен под крышку люка.
Недостатком известных способов и установок является их зависимость от источников водоснабжения, отсутствие автономности, так как наполнение водой происходит за счет естественного притока из близлежащих природных источников водоснабжения (реки, ручьи, подземные воды и т.п.) или за счет искусственного наполнения разными способами перекачки воды из естественных источников перекидным шлангом, электрическим насосом или мотопомпой.
Известен способ водоснабжения города, заключающийся в доставке воды индивидуальным пользователям, подключенным к системе водоснабжения населенного пункта, через магистральные и разводящие линии водопроводной сети, а далее через домовые или уличные распределители (патент РФ №2470121, МПК Е03В 7/02, Е03В 1/02, опубл. 20.12.2012). По магистральным линиям подводят горючий газ, водород или природный газ, используемый в быту. Воду получают перед разводящими линиями путем сжигания горючего газа с последующим охлаждением образованных газов, в том числе в локальных централизованных тепловых пунктах, служащих для обогрева помещений, и конденсацией образовавшихся паров воды перед разводящими линиями водопроводной сети.
Недостатком известного способа является непригодность в противопожарных целях, отсутствие резервуара для хранения требуемого объема воды, а также нецелесообразность применения данного способа в летний период, когда нет необходимости обогрева помещений.
Известна установка экстракции пресной воды из атмосферного воздуха, содержащая вертикально-осевую ветровую турбину в виде вихревой ветротурбины для формирования закрученного ламинаризированного потока воздуха и нагнетания в вихревой термопреобразователь, где происходит разделение потока на горячий поток на периферии и на охлажденный поток в центре, который поступает в радиаторы для охлаждения, а горячий воздух поступает в конденсационную камеру, где конденсируется на охлажденных радиаторах и сконденсированная влага поступает в водосборник с дополнительным аккумулятором холода в виде блока из композитного материала, воздух из радиатора отводится через вытяжные воздуховоды в окружающую среду, водосборник с конденсатором влаги установлен под насыпным холмом выше линии грунта (патент РФ 2649890 С1, МПК Е03В 3/28, опубл. 05.04.2018).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ противопожарного водоснабжения, заключающийся в использовании напорно-регулирующих емкостей и водонапорных башен или гидроколонн (П.М. Анохин, А.В.Александров, И.А. Нуруллин. Противопожарное водоснабжение: учебное пособие. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2013. - 204 с.). Емкости для воды оборудуются системой трубопроводов для подачи и отбора воды, слива избытка воды, сброса грязной воды при ремонте. На насосных станциях высокого давления (со специальными пожарными насосами) хозяйственно-питьевые и пожарные насосы имеют самостоятельные всасывающие линии. Сохранение неприкосновенного противопожарного запаса воды обеспечивается за счет того, что всасывающая труба производственно-хозяйственных насосов выведена на уровень неприкосновенного противопожарного запаса, что исключает отбор этими насосами неприкосновенного запаса воды. Наличие кожуха обеспечивает перемешивание воды в резервуаре.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение противопожарного водоснабжения за счет отбора воды из автономного самозаполняющегося водоема, работающего от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), для районов с аридным климатом с дефицитом водных ресурсов, а также частичное водоснабжение для хозяйственно-питьевых нужд населения.
В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность осуществлять противопожарное водоснабжение в аридных регионах с дефицитом природных водоисточников путем отбора воды из емкости, которую заполняют экстрагированной из атмосферного воздуха водой и направляют под напором к пожарным гидрантам, а также при превышении уровня неприкосновенного противопожарного объема воды осуществляют отвод воды для хозяйственно-питьевых нужд населения, при этом за счет непрерывной работы экстрактора воды восстанавливают противопожарный объем воды в емкости.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе противопожарного водоснабжения для аридных регионов, включающем сбор и хранение воды в напорно-регулирующей емкости, подачу воды до мест потребления по системе трубопроводов с требуемым напором с помощью насосной станции высокого давления, обеспечение постоянного противопожарного объема воды в напорно-регулирующей емкости за счет разделения всасывающих труб хозяйственно-питьевых и пожарных насосов и выведения всасывающей трубы производственно-хозяйственных насосов на уровень неприкосновенного противопожарного объема, согласно изобретению, конденсируют воду из атмосферного воздуха с помощью экстрактора воды, работающего от возобновляемых источников энергии, экстрагированную воду направляют по наклонному трубопроводу самотеком в напорно-регулирующие емкости, заполнив таким образом емкости, а излишки направляют на хозяйственно-питьевые нужды населения, причем экстракцию влаги осуществляют круглосуточно.
Технический результат достигается также тем, что предлагаемая установка для осуществления способа противопожарного водоснабжения для аридных регионов, содержащая напорно-регулирующую емкость для сбора и хранения воды, систему трубопроводов для подачи воды до места потребления, насосную станцию высокого давления с раздельными всасывающими трубами пожарных и хозяйственно-питьевых насосов, при этом всасывающая труба хозяйственно-питьевого насоса находится на уровне неприкосновенного противопожарного объема, согласно изобретению, снабжена экстрактором воды из атмосферного воздуха с ветротурбиной, работающим от возобновляемого источника энергии, при этом экстрактор воды соединен с емкостью для сбора и хранения воды наклонным трубопроводом, по которому полученная в экстракторе вода стекает самотеком в напорно-регулирующую емкость, причем экстрактор воды расположен выше уровня емкости с водой.
Количество и объем емкостей для сбора и хранения воды выбирают исходя из нормативных документов в зависимости от числа жителей, типа застроек населения.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема установки для осуществления способа противопожарного водоснабжения для аридных регионов.
Установка противопожарного водоснабжения для аридных регионов содержит экстрактор воды из атмосферного воздуха 1 с ветротурбиной 2, наклонный трубопровод 3, по которой экстрагированная вода стекает в напорно-регулирующую емкость 4, насосную станцию высокого давления 5 с раздельными всасывающим трубопроводом для отбора воды на пожаротушение 6 и всасывающим трубопроводом хозяйственно-питьевых насосов 7, по трубопроводу для отбора воды на пожаротушение 6 вода под требуемым напором, создаваемым насосной станцией высокого давления 5 поступает к пожарным гидрантам. Поток ветра, начиная со скорости 2-3 м/с, через ветротурбину 2 нагнетается в экстрактор воды 1, где конденсируются вода Экстрактор воды из атмосферного воздуха 1 работает круглосуточно, во избежание перелива воды из емкости излишки воды отводят для хозяйственно-питьевых нужд населения, а для регулировки объема воды всасывающую трубу хозяйственно-питьевых насосов 7 устанавливают на уровне 8 неприкосновенного противопожарного объема. Трубопровод для отбора воды на пожаротушение 6 устанавливают ближе к дну емкости. Количество и объем емкостей для сбора и хранения воды выбирается исходя из нормативных документов в зависимости от числа жителей, типа застроек населения.
Способ противопожарного водоснабжения для аридных регионов осуществляют следующим образом.
В населенных пунктах, находящихся на территории с аридным климатом с дефицитом природных источников воды или без доступа к центральному водопроводу, с населением до 5000 человек устанавливают экстрактор воды 1 с ветротурбиной 2 на достаточно продуваемой ветрами возвышенности, рядом устанавливают напорно-регулирующую емкость общим объемом, превышающим необходимый для наружного пожаротушения объем воды. Необходимый объем воды для наружного противопожарного водоснабжения, протяженность трубопроводов и другие параметры определяют согласно СП 8.13130.2009. Набегающий поток ветра, начиная со скорости 2-3 м/с, через ветротурбину 2 нагнетается в экстрактор влаги 1, где конденсируются вода. Затем сконденсированную воду самотеком отводят по наклонному трубопроводу 3 в напорно-регулирующую емкость для сбора и хранения воды 4. Далее воду из емкости 4 по всасывающему трубопроводу для отбора воды на пожаротушение 6 направляют с требуемым напором, создаваемым насосной станцией высокого давления 5, до места потребления, например к пожарным гидрантам.
В случае превышения необходимого для пожаротушения объема воды в емкости 4 производят отвод воды для хозяйственно-питьевых нужд населения по всасывающему трубопроводу 7. Постоянный необходимый объем воды с расчетом на тушения пожара в течение 3 часов поддерживается за счет вывода всасывающего трубопровода 7 на уровень неприкосновенного противопожарного объема.