Гидравлический расчет сети внутреннего водопровода и канализации жилого здания

2.4.1

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Санитарно-техническое устройство и оборудование современных зданий представляет собой комплекс инженерного оборудования холодного и горячего водоснабжения, канализации, водостоков, мусороудаления, газоснабжения. Этот комплекс необходим для жизнеобеспечения населения и определяет степень благоустройства и комфорта зданий, а также городов и населенных пунктов в целом.

В курсовом проекте нужно определить расчетные расходы воды и выполнить гидравлический расчет сети внутреннего водопровода и канализации жилого здания, построить аксонометрические схемы систем, подобрать водомерные устройства, диаметры труб и определить требуемый напор для водообеспечения здания.



1. СИСТЕМА ХОЛОДНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

1.1 Гидравлический расчет внутренней водопроводной сети

Гидравлический расчет внутренней водопроводной сети произвожу для определения наиболее экономичных диаметров сети для пропуска расчетных расходов воды, потерь напора в сети и требуемого напора.

По планам этажей нахожу число водоразборных сооружения N, которое равно 288 приборам.

Таблица 1.1.1 Нормы расхода воды потребителями [1].

Общая норма расхода воды в средние сутки , л	250
Норма расхода горячей воды в средние сутки, л	105
Общая норма расхода воды в сутки наибольшего водопотребления, л	300
Норма расхода воды в сутки наибольшего водопотребления горячей, л	120
Норма расхода воды в час наибольшего водопотребления (общая), л	15,6
Норма расхода воды в час наибольшего водопотребления (горячей),л	8,5
Норма расхода воды в час наибольшего водопотребления (холодной),л	7,1
Расход воды прибором (холодной), л/с	0,2
Расход воды прибором (общий), л/с	0,3

Строю аксонометрическую схему, на которой намечаю расчетное направление и нумерую расчетные участки. Максимальный секундный расход на участке ищу по формуле:

· б , л/с , (1.1.1)

где - нормативный расход воды водоразборным устройством, равен 0,2 л/с; б - величина, зависящая от числа водоразборных точек N на расчетном участке сети и от вероятности их Р, которые принимаются по [1, прил.Б].

Вероятность действия водоразборных устройств Р при потреблении холодной воды для одинаковых потребителей определяется по формуле:

(1.1.2)

где - норма расхода воды одним потребителем в час наибольшего водопотребления; - общее число потребителей в здании, N - общее число приборов.

определяю по формуле:

= K , (1.1.3)

где - коэффициент перенаселенности, равный 1,2 - 1,5; F - жилая площадь здания, м2; f - норма жилой площади на одного человека, м2 (12 м2).

= 1,3 =111 чел.

Упрощенно можно принять U ? N.

Расчет для участка 1-2:

Расчет для участка 19-20:

.

1.2 Определение диаметров труб и потерь напора

Подбор диаметра труб хозяйственно - питьевого водопровода производят по таблицам для гидравлического расчета стальных водопроводных труб, исходя из того, что скорость движения воды в трубах внутренних водопроводных сетей не должна превышать в магистралях и стояках 1,5-2 м/с, а в подводках и пожарных кранах - 2,5 м/с. В расчетах принимаю скорости от 0,7 до 1,2 м/с, как наиболее экономичные. Диаметры труб внутренних водопроводных сетей должны приниматься с учетом использования гарантированного минимального напора в наружной сети водопровода.

При движение воды в трубах часть потока энергии потока затрачивается на преодоление сил трения по длине водопровода Hl и местные сопротивления Hм.

Линейные потери определяются по формуле:

Hl = i • l , (1.2.1)

где i - удельные потери напора; l - длина расчетного участка трубопровода, м.

Общие потери напора в сети внутреннего водопровода Htot определяют по формуле:

Htot = Hl + Hм . (1.2.2)

Глубина заложения водопроводных труб, считая до низа трубы, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины проникновения в грунт нулевой температуры [3]. При глубине промерзания 2,0 м, низ трубы ввода должен располагаться на глубине не менее 2,5 м от поверхности земли.

Отметка поверхности земли в месте ввода в здании 43,5 м. Назначаем отметку низа ввода водопровода 43,5 - 2,5 = 41 м.

Гидравлический расчет сети на пропуск хозяйственно-питьевого водопровода приведен в ПРИЛОЖЕНИИ А.



1.3 Счетчики расхода воды

Учет воды в водопроводных сетях зданий произвожу с помощью скоростного турбинного счетчика. Назначаю диаметр счетчика на один размер меньше, чем диаметр соответствующего участка ввода и нахожу потери напора по формуле:

, (1.3.1)

где q - расчетный расход воды, л/с, определяемый из последнего участка Приложения 1; S - сопротивление счетчика, принимаемое по [2, Приложение 4].

Потери напора не должны превышать 2,5 м ? в турбинном счетчике, условие выполняется.

1.4 Определение требуемого напора в сети

Требуемый напор в месте присоединения к городскому водопроводу при наибольшем хозяйственно - питьевом водопотреблении должен обеспечить подачу воды на необходимую высоту и свободный нормативный минимальный напор у диктующей точки с учетом всех сопротивлений движению воды на вводе и в сети.

Требуемый напор определяют по формуле

, (1.4.1)

где Нgeom - геометрическая высота подъема воды, т.е. превышение оси водоразборного крана над уровнем земли, м.

(1.4.2)

где n - число этажей; hэт - высота этажа, м; hдт - высота диктующей точки; z1, z3, - соответственно отметки пола первого этажа и земли, м. Нl, Нм-

потери напора линейные и местные во внутренней сети, включая потери на вводе, м; Нf - необходимый свободный напор у диктующей точки, м; Нвод- потери напора в водомере на вводе, Нкв.вод - потери напора в квартирном водомере, м.

.

Потери напора в квартирном счетчике узле:

(1.4.3)

Местные потери напора определяются в % от потерь напора на трение по длине труб. Для сетей хозяйственно - питьевого водопровода и общественных зданий - 30.

(1.4.2)

27+8,37+2,51+0,5+0,21+3= 41,59 м.

=36 м.

41,59>36 (), следовательно, необходимо устройство установки повышения напора.

Необходимый напор насосной установки:

(1.4.3)



Подбор насосного оборудования осуществляю по приложению XIII.1 [6]. Принимаю консольный насос марки К20/18б, полный напор 12м, мощность 0,8 кВт.



2. СИСТЕМА ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

2.1 Определение расчетных расходов горячей воды

В курсовом проекте предусматривается разработка централизованного горячего водоснабжения жилого здания с обеспечением теплом от сетей централизованного теплоснабжения по закрытой схеме.

В системе горячего водоснабжения производят расчет расхода воды, необходимой для подачи ее потребителю по подающим трубопроводам, и учитывают расход воды, необходимый для осуществления циркуляции по циркуляционным трубопроводам. Расчет ведется в двух режимах: режим водопотребления и режим циркуляции.

Без учета циркуляции секундный расход воды определяется по формуле:

· б , л/с , (2.1.1)

где - расход горячей воды, л/с, санитарно-техническим прибором, принимается в зависимости от наличия тех или иных приборов; б - величина, зависящая от числа водоразборных точек N на расчетном участке сети и от вероятности их Р.

Значение вероятности действия определяется по формуле:

, (2.1.2)

где - норма расхода воды одним потребителем в час наибольшего водопотребления; - общее число потребителей в здании, N - общее число приборов.

= 0,006

Максимально - часовой расход горячей воды находится:

· м3/ч, (2.1.3)

где - расход горячей воды прибором, л/с.

Для нахождения определяем часовую вероятность действия приборов:

= = 0,0216; (2.1.4)

0,0216 • 216 = 4,66 => = 2,443

0,005 • 200 • 2,443 = 2,443 м3/ч

Среднечасовой расход горячей воды определяется по формуле:

= = 0,56 м3/ч

где - норма расхода горячей воды одним потребителем в сутки наибольшего водопотребления, л/с; Т - период водопотребления (в жилом здании 24ч).

Максимально - секундный расход горячей воды с учетом циркуляционного расхода в период водоотбора определяется по формуле:

= + , (2.1.5)

где - секундный расход воды без учета циркуляции, л/с; - циркуляционный расход, обеспечивающий восполнение потерь тепла подающими и циркуляционными трубопроводами, находят по формуле:

= в , л/с, (2.1.6)

- теплопотери подающими и циркуляционными трубопроводами, кВт; - разность температур в подающих трубопроводах системы от водонагревателя до наиболее удаленной водоразборной точки, єC; в - коэффициент разрегулировки циркуляции. Значение в = 1 и = 10 єC.

= 1 л/с.

Максимально - часовой поток теплоты, кВт, необходимый для приготовления горячей воды с учетом потерь теплоты трубопроводами определяются по формуле:

= 1,16 ( + • Кt) (60 - tc ), (2.1.7)

- максимально - часовой расход горячей воды, л/с; - среднечасовой расход горячей воды, л/с; Кt - коэффициент, учитывающий потери теплоты трубами, принимается Кt = 0,3; tc - температура холодной воды в сети водопровода, при отсутствии данных принимается равной 5 єC.

= 1,16 ( + 0,56 • 0,3) (60 - 5)=166,58 кВт.

В жилых домах теплопотери подающими и циркуляционными трубопроводами могут быть приближенно принятыми в сумме 10 -15% от общего расхода тепла. Принимаю 15%.

= 0,15 • = 0,15 • 166,58 = 25 кВт

Для всех остальных расчетных участков можно приближенно определять значение считая, что циркуляционный расход на каждом данном участке изменяется прямо пропорционально изменению хозяйственно - питьевого расхода .

= • = • , (2.1.8)

- общий расчетный циркуляционный расход в системе, л/с; - расчетный хозяйственно - питьевой расход на каждом участке, л/с; - общий для системы в целом расчетный хозяйственно - питьевой расход на участке после водонагревателя.

Потери напора на участках определяются по формуле:

Н1 = i • l (1 + Км) • К3 , м, (2.1.9)

где Км - коэффициент, учитывающий соотношение потерь напора на участке на трение и местные сопротивления (0,2 - для магистральных трубопроводов; 0,5 - для трубопроводов водоразборных стояков с полотенцесушителями и участков в пределах теплового пункта; 0,1 - для циркуляционных стояков; 0,1 - для водоразборных стояков без полотенцесушителей; К3 - коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие зарастания внутренних поверхностей труб. В зависимости от качества воды принимается равным 1,0 - 2,0.

Потери напора суммируются по всем участкам. Аналогично рассчитывается и Н2.

Все расчеты представлены в ПРИЛОЖЕНИЕ Б.

2.2 Расчет сети в режиме циркуляции

Диаметр циркуляционных стояков приближенно принимают равным или несколько меньшими (1-2 размера) диаметров подающих стояков. Наименьший диаметр циркуляционного стояка принимаю равным 20 мм.

Расчетные расходы циркулирующей воды на участках, , принимают равным сумме циркуляционных расходов, плюс 15% от расчетного хозяйственно - питьевого расхода при максимальном водопотребление:

= + 0,15

Все расчеты представлены в ПРИЛОЖЕНИИ В.

2.3 Выбор метода циркуляции

Возможность устройства естественной циркуляции определяют по формуле А.В. Хлудова:

Нраб = 0,25 (h + 0,03l) • ( tн - tк) > (Н1 + Н2) (2.3.1)

Нраб - рабочий напор, м; h - вертикальное расстояние от середины водонагревателя до наиболее высоко расположенного водоразборного прибора, м; l - горизонтальное расстояние от водонагревателя до самого дальнего водоразборного прибора, м; tн и tк - начальная и конечная температура воды в падающем трубопроводе, єC; ориентировочно разность температур принимают равным 10 єC; Н1 и Н2.

Однако, при использовании водоподогревателя, необходимо устройство принудительной циркуляции.

Определяем необходимый напор циркуляционного насоса:

(2.3.2)

Определяем расчетный расход:



= = = 3,02 м3/ч,

где - расчетный расход теплоты, кВт; tc - температура холодной воды в сети водопровода, при отсутствии данных принимается равной 5 єC.

По найденному напору и расходу подбираем циркуляционный насос Wilo-Multivert MVI 200.

2.4 Подбор водонагревателя

Определяем поверхность нагрева водоподогревателя (в летнем и зимнем режиме) по формуле:

F = (2.4.1)

где - коэффициент, учитывающий снижение теплопередачи в связи с зарастанием труб, равен 0,7; К - коэффициент теплопередачи нагревательной поверхности, Вт/(м2 · єC).

Определяем расчетную разность температур теплоносителя и нагреваемой воды:

tср = , єC , (2.4.2)

где - температура нагреваемой воды на входе в водонагреватель принимается равной в летнем режиме - 10 єC, в зимнем режиме - 5 єC; - температура греющей воды на выходе из водоподогревателя. Значения принимаются по заданию в летнем режиме - 30 єC, в зимнем режиме - 60 єC; - температура нагретой воды на выходе из водоподогревателя, принимается равной 60 єC; - температура греющей воды на входе в водонагреватель, принимается равной температуре в падающем трубопроводе тепловой сети на вводе в тепловой пункт. Значения принимаются по заданию в летнем режиме - 70 єC, в зимнем режиме - 110 єC.

= = = 14,5 єC

= = = 65,9 єC

Определяем поверхность нагрева водоподогревателя:

= = 8,2 м2;

= = 1,8 м2.

Определяем расход греющей и нагреваемой воды для летнего и зимнего режима по формуле:

= ; (2.4.3)

= = 3,59 м3/ч;

= = 2,87 м3/ч;

= = 2,87 м3/ч;

= = 2,61 м3/ч.

Задаемся оптимальной скоростью движения нагреваемой воды по трубкам Vтр = 1м/с.

Определяем площадь поперечного сечения трубок водонагревателя:

fтр = , (2.4.4)

где - расход нагреваемой воды с учетом потерь теплоты.

fтр = = 0,00067 м.

По полученным значениям подбираем тип водонагревателя.

Принимаем водонагреватель с характеристиками:

Dн = 76 мм; n = 7; fмтр = 0,00233м2; fтр = 0,00108 м2; dэкв = 0,0164 м; Fсек = 0,65 м2.

По наибольшей площади F ( летний режим) и площади одной секции Fсек, определяем число секции водоподогревателя:

n = = = 5 шт.

Находим фактическую скорость в трубах:

= = = 0,63 м/с.

Определяем потери давления в водоподогревателе при длине секции 4м:

?Рн = ? • 7,5 2 • n, (2.4.5)

где - максимально - секундный расход воды, л/с; ?- коэффициент, учитывающий накипеобразование, принимается по опытным данным, при их отсутствие принимаем ? = 2-3; - плотность воды принимается равной 1000 кг/м3.

?Рн = 2 • 7,5 2 • 5 = 25,23 кПа = 2,52 м.



2.5 Определение требуемого напора

Величину требуемого напора в системе горячего водоснабжения определяют по формуле:

труба счетчик вода канализация

, (2.5.1)

где - потери напора в водоподогревателе, м; - суммарные потери напора в подающем трубопроводе.

= 28 м

2,52 м

,

Необходимый напор насосной установки:

.

Подбираю циркуляционный насос модели VS 65/150, мощностью 75 Вт.



3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАНАЛИЗАЦИОННОЙ СЕТИ

3.1 Устройство сетей внутренней канализации

Сеть внутренней хозяйственно-бытовой канализации состоит из отводных линий, стояков, выпусков.

Отводные трубопроводы служат для отвода сточных вод от приемников через сифоны к стоякам. Все отводные линии прокладываются по кратчайшему расстоянию с уклоном в сторону движения сточных вод. Диаметры и уклоны отводных линий, как правило, не рассчитываются, а назначаются:

Тип прибора	Диаметр отводной линии, мм	Уклон
		нормальный	минимальный
Раковина, умывальник, ванна вальник, ванна	40-50	0.035	0.025
Мойка	50	0.035	0.025
Унитаз	100	0.020	0.012

Для присоединения к стоякам отводных трубопроводов, располагаемых под потолком помещения, в подвалах и технических подпольях, а также для устройства ответвлений отводных труб используются косые тройники и крестовины. Двустороннее присоединение отводных труб от ванн к одному стояку на одной отметке допускается только с применением косых крестовин.

Не допускается присоединение к одной отводной линии санитарных приборов, расположенных в разных квартирах на одном этаже, а также применение прямых крестовин при расположении их в горизонтальной плоскости. В начале участков отводных труб при числе присоединения приборов три и более и на поворотах следует устанавливать прочистные устройства для устранения засоров.

Стояки служат для приема сточных вод из отводных труб по всем этажам. Их размещают в местах расположения наибольшего количества приборов

Диаметр канализационного стояка выбирают в зависимости от величины расчетного расхода жидкости и наибольшего диаметра поэтажного трубопровода. При наличии унитаза диаметр стояка принимают 100 мм.

При необходимости стояки могут устанавливаться с отступами или горизонтальными участками, имеющими уклон. Присоединение приборов к горизонтальным участкам не допускается. Стояки, как и отводные линии, прокладывают открыто и скрыто. Стояк вверху заканчивается вытяжной трубой, которая не менее чем на 500 мм выше крыши здания. Это необходимо для вентиляции канализационной сети и исключает срыв гидравлических затворов приемников сточных вод. Внизу стояк заканчивается плавным переходом в выпуск.

Выпуски предназначены для приема и отвода сточных вод от одного или нескольких стояков в дворовую или внутриквартальную сеть. Стояки присоединяют к выпуску в начале его с помощью двух или одного отводов по 135 градусов и косого тройника. В местах присоединения выпусков к дворовой канализационной сети устраивают смотровые колодцы. Длина выпуска от стояка или прочистки до оси смотрового колодца назначается в зависимости от диаметра труб согласно. Выпуски присоединяют к дворовой сети «шелыга в шелыгу». К каждому смотровому колодцу можно присоединить один или два выпуска.

Диаметр выпуска должен быть не меньше диаметра присоединенных стояков. Для жилых зданий чаще всего диаметр выпуска 100 мм. В проекте предварительно назначают диаметр канализационного выпуска 100 мм. Затем делают проверку. Если найденное (расчетное) значение близко к назначенному, оставляют этот диаметр. Если по расчету требуется большее значение - назначают другой диаметр или делают большее количество выпусков из здания (объединяют меньшее число стояков в один выпуск).

3.2 Расчёт выпусков из здания

Расчетный расход стоков определяется по формуле:

. (3.1.1)

.

Где, - максимальный секундный расход от прибора, с максимальным водоотведением, от сливного бочка унитаза, равный 1,6 л/с.

Далее определяем расход для горизонтальных отводных трубопроводов:

= + • ,

Где, - расход от заполненной ванны емкостью 150-180л, принимают равной 1,1 л/c, - принимается по [1] таблица 3.

= + 0,64 • 1,1= 5,03 л/c

3.3 Гидравлический расчет дворовой канализации

Нормы водоотведения для жилых и общественных зданий, так же как и нормы водопотребления, зависят от назначения зданий, степени их благоустройства, климатических условий и др. Вероятность действия приборов в час наибольшего водоотведения определяется аналогично расчету систем внутреннего водопровода. Максимальный секундный расход сточных вод на расчетных участках сети дворовой канализации следует определять (при меньше 8 л/с) по формуле:

(3.3.1)

Если больше 8 л/с - расход определяют по формуле:

(3.3.2)

Для определения значения а необходимо найти Р и N (аналогично расчету холодного водоснабжения).

На генеральном плане участка делают трассировку сети дворовой канализации, начиная с наиболее удаленного смотрового колодца от колодца городской канализации. Выбирают расчетное направление, разбивают на расчетные участки (КК1-КК2; КК2-ККЗ и т.д. до колодца городской канализации КГК).

По расчетному расходу и диаметру на каждом расчетном участке дворовой сети подбирают величину наполнения H/D, уклон / и скорость движения сточной жидкости V по таблицам для гидравлического расчета канализационных сетей.

На основании расчетов и генерального плана участка строят профиль дворовой канализации. Колодцы на профиле должны соответствовать колодцам, нанесенным на генплане.

На профиле проставляют отметки земли, лотков труб, колодцев, диаметры, уклоны, длины и материалы труб.

Все расчеты представлены в ПРИЛОЖЕНИИ Г.



4. ПОЛИВОЧНЫЕ ВОДОПРОВОДЫ

Поливочные водопроводы устраиваются для поливки зеленых насаждений и территорий в летнее время на площадях промышленного предприятия, в садах, парках, скверах и стадионах.

Основными элементами являются: водоразборные устройства, запорная арматура, распределительная сеть и трубопроводы.

Распределительная сеть и трубопроводы поливочных водопроводов, подающие воду к водоразборным устройствам, присоединяются к сети внутреннего водопровода здания или непосредственно к сети наружного водопровода.

Поливочный кран состоит из вентиля диаметром 19-32 мм и быстросмыкающейся полугайки для присоединения шланга (рукава) длиной 20-30 м, оборудованного наконечником и быстросмыкающейся полугайкой.

Для поливки территории и зеленых насаждений вокруг здания поливочные краны размещают в нишах наружных стен здания через каждые 60-70 м по его периметру на высоте 0,3-0,35 см от поверхности земли. На подводках труб диаметром 25-32 мм устанавливают запорные вентили и спускные краны.

В курсовом проекте принимаются два поливочных крана.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате гидравлического расчета систем, я подобрал диаметры для холодного водоснабжения от 15 до 50 мм, для горячего водоснабжения от 20 до 50 мм.

На основании рассчитанных потерь напора в сети был определен требуемый напор в городской водопроводной сети для водообеспечения здания, подобраны повысительные насосные установки.

При прохождении под стеной трубопроводы прокладываю в футляре из стальной трубы с последующей заделкой смоляной прядью и мятой глиной, а снаружи - цементным раствором.

Дворовая сеть канализации состоит из труб диаметром 150 мм.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. СП 30.13330.2016 Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01-85*

2.Санитарно-техническое оборудование зданий: Методические указания по выполнения курсового проекта./ сост. Л. В. Макотрина. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2011, 60 с.;

3. СП 32.13330.2012 Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85

4. Санитарно-техническое оборудование зданий: Учеб. для вузов .-2-е изд., перераб.-М.: ООО «БАСТЕТ», 2008. - 480 с.:ил.

5. Каталог циркуляционных насосов DAB: http://dab-shop.ru/

6. Внутренние санитарно-технические устройства. Водопровод и канализация: Справочник проектировщика / Под ред. И.Г.Староверова. - М.: Стройиздат, 1990. - ч.2. - 247 с

Размещено на Allbest.ru