Đồ án Thiết kế hệ thống cấp nước lạnh, cấp nước nóng, thoát nước bẩn, thoát nước mưa cho nhà ở 2 đơn nguyên

Giới thiệu công trình Chọn sơ đồ cấp thoát nước ?Giới thiệu công trình Đặc điểm công trình Đây là công trình nhà ở gia đình 3 đơn nguyên tại Hà Nội. Một số thông số thiết kế cơ bản được cho như bảng sau: Đặc điểm thiết kế công trình Số tầng nhà 5 tầng Chiều cao mỗi tầng 3,3 m Chiều cao hầm mái 2,5 m Chiều dày mái nhà 0,6 m Cốt nền nhà tầng 1 9,5 m Cốt sàn nhà 8,5 m áplực đường ống cấp nước bên ngoài Ban ngày 12 m Ban đêm 16 m ? khối lượng thiết kế Khối lượng thiết kế Bao gồm các công tác sau đây: Mặt bằng cấp thoát nước khu vực nhà. Mặt bằng cấp thoát nước các tầng nhà. Sơ đồ không gian hệ thống cấp nước lạnh, cấp nước nóng, thoát nước bẩn. Mặt bằng và sơ đồ hệ thống thoát nước mưa trên mái. Mặt cắt dọc đường ống thoát nước ngoài nhà. Thiết kế kỹ thuật một vài công trình trong hệ thống. Thuyết minh tính toán và khái toán kinh tế. tính toán hệ thống cấp nước 1. Tính toán hệ thống cấp nước lạnh 1.1. Chọn sơ đồ hệ thống cấp nước lạnh Căn cứ vào số liệu trên ta thấy: Nhà ở gia đình 5 tầng có yêu cầu cột áp là 24 (m). Với áp lực đường ống ở ngoài nhà ban ngày là 12 (m), ban đêm là 16 (m) như vậy chỉ có thể cung cấp nước liên tục cho các tầng 1và 2 còn tầng 3 thì ban đêm mới có nước, các tầng còn lại áp lực không bao giờ đủ áp lực để cấp nước. Do đó chắc chắn trong sơ đồ phải có trạm bơm, két nước. Tuy nhiên khi bơm thì trong đường ống sẽ xảy ra hiện tượng sụt áp nên khi bơm nước lên tầng trên thì vào giờ cao điểm tầng 2 vẫn có thể không đủ áp lực yêu cầu. Thêm vào đó áp lực đường ống cấp nước bên ngoài là 12 (m) vào ban ngày, trị số này lớn hơn điều kiện phải xây dựng bể chứa nước là áp lực đường ống ngoài Ê 5 (m), lại cũng không nhỏ hơn áp lực yêu cầu 24 (m) ở tầng trên cùng nhiều, đồng thời đường kính đường ống cấp nước bên ngoài 150 (mm) là khá lớn nên có thể bơm trực tiếp từ đường ống cấp nước thành phố vào nhà được. Do đó tốt nhất ta sử dụng phương án sau: Dùng hệ thống cấp nước có két nước, trạm bơm và chỉ có một vùng, hoạt động của hệ thống như sau: Vào các giờ cao điểm, máy bơm bơm nước trực tiếp từ mạng lưới đường ống cấp nước Thành phố tới các thiết bị vệ sinh và đưa nước lên két nước để dự trữ. Vào các giờ dùng nước ít, nước dự trữ từ két xuống cung cấp cho các thiết bị vệ sinh. 1.2 Vạch tuyến hệ thống cấp nước lạnh Căn cứ vào mặt bằng và sơ đồ cấp nước đã chọn ta vạch tuyến mạng lưới cấp nước trong nhà như hình vẽ dưới đây. Dưới đây là sơ đồ tính toán thuỷ lực đường ống cấp nước trong nhà: 1.3. Tính toán hệ thống cấp nước lạnh 1.3.1. Tính toán lưu lượng nước cấp Dưới đây là bảng thống kê các thiết bị vệ sinh trong nhà. STT Tên thiết bị Số lượng (cái) Trị số đương lượng một thiết bị (N) Tổng số đương lượng tính toán 1 Xí tiểu 60 0,5 30 2 Tắm hương sen 60 0,67 40,2 3 Vòi rửa tay 60 0,33 19,8 4 Rửa bếp 60 1,0 60 5 Chậu giặt 60 1,0 60 Tổng cộng 210 Lưu lượng nước trung bình ngày đêm của công trình: Qngđ = trong đó: q : Tiêu chuẩn dùng nước, q = 150 (l/ng.ngđ) N : Số dân sống trong khu nhà (số người sử dụng nước trong nhà), N= 380 (người) Do đó: Qngđ = = 57 (m3/ngđ) 1.3.2. Tính toán thuỷ lực mạng lưới cấp nước lạnh a) Tính toán lưu lượng cho từng đoạn ống Dựa vào công thức: qtt = (l/s) trong đó: qtt : Lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống a : Hệ số phụ thuộc vào tiêu chuẩn dùng nước nhà, với nhà ở gia đình có tiêu chuẩn dùng nước 150 (l/ng.ngđ) chọn được a=2,15 N : Tổng đương lượng của các thiết bị vệ sinh trong đoạn ống tính toán K : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tổng số đương lượngN, với N K= 0,002 b) Các bước tính toán thủy lực mạng lưới đường ống Khi tính toán thủy lực mạng lưới đường ống cấp nước ta phải dựa trên cơ sở vận tốc kinh tế (v = 0,5á1,5 m/s). Với nhà cao tầng ta cần có biện pháp khử áp lực dư ở các tầng dưới, điều này có thể đạt được bằng một trong các cách đó là giảm kích thước đường ống (đồng nghĩa với việc tăng vận tốc nước trong ống). Tuy nhiên với công trình nhà ở gia đình 5 tầng thì ta không cần quan tâm nhiều đến vấn đề khử áp lực dư, do đó ta tính toán đường ống chủ yếu căn cứ vào vận tốc kinh tế như nêu ở trên. Việc tính toán thủy lực gồm các công tác: Xác định đường kính ống cấp nước căn cứ vào lưu lượng tính toán và vận tốc kinh tế. Xác định tổn thất áp lực cho từng đoạn ống theo tuyến bất lợi nhất. Tìm ra Hct cho nhà và Hb để chọn máy bơm. Tuyến tính toán được vạch ra là: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - B - M (Mạng) Ghi chú: ở đây, khi tính toán ta xét đến một số quy ước như sau: Chỉ xét đến các ống nối giữa các công trình và đường ống phân phối nước tới các thiết bị dùng nước mà không quan tâm đến bố trí trong bản thân nhóm thiết bị như nút đồng hồ, bố trí trạm bơm,... Khi tính toán thuỷ lực ta thấy đặc điểm chế độ bơm là trong các giờ dùng nước max bơm cấp nước cho các thiết bị vệ sinh, khi các thiết bị vệ sinh dùng không hết thì nước lên két. Số liệu tính toán được thể hiện ở các bảng dưới đây. 1.3.3. Chọn đồng hồ đo nước cho công trình Việc chọn đồng hồ đo nước được lấy dựa vào lưu lượng tính toán ngày đêm của ngôi nhà. Theo điều kiện: Qngđ Ê 2Qđtr trong đó: Q ngđ: lưu lượng nước ngày đêm của ngôi nhà, Qngđ = 57 (m3/ngđ) Qđtr : Lưu lượng đặc trưng của đồng hồ đo nước, (m3/h) Như vậy chọn loại đồng hồ loại tuốc bin BB50 có sức kháng s = 0,0265 với các thông số: qmax = 6 (l/s), qmin = 0,9 (l/s) Tổn thất áp lực qua đồng hồ: hđh = s ´ q2 với s: sức kháng của đồng hồ, s = = 0,0265 q:lưu lượng nước tính toán của công trình, q = 2,83 (l/s) hđh = 0,0265´ 2,832 = 0,2122 (m) < 1,5 ( m) ị thoả mãn. Như vậy chọn đồng hồ loại này là hợp lý. Cấu tạo nút đồng hồ được minh hoạ như hình sau: 1.3.4. Tính toán dung tích và cao độ đặt két nước a) Dung tích két nước Đối với két nước ta dùng Rơle phao để đưa nước lên két. Dung tích của két nước được xác định theo công thức: Wk = b ´ (Wđh +) trong đó: b: Hệ số dự trữ kể đến chiều cao xây dựng và chiều cao phần cặn lắng ở đáy két, lấy b = 1,15 (m) Wđh : Dung tích điều hoà của két, phụ thuộc vào số lần đóng mở bơm trong nhgày, lấy Wđh = 15%Qngđ = = 8,55 (m3) : Dung tích chữa cháy trong 5’, thiết kế với điều kiện mỗi két nước phải dự trữ được lượng nước chữa cháy cho một vòi 2,5 (l/s) hoạt động. Mỗi đơn nguyên nhà phải có một vòi nước chữa cháy hoạt động tạm thời, lưu lượng nước ở đầu vòi phun nước chữa cháy là 2,5 (l/s) do đó trong 5’ tổng lượng nước yêu cầu là: = 3 ´ 5 ´ 60 ´ 2,5 = 2250 (l) = 2,25 (m3) Vậy tổng dung tích két nước là: Wk = 1,15 ´ (8,55 + 2,25) = 22,123 (m3) ằ 22 (m3) Két được đặt ở trên lồng cầu thang để tận dụng chiều cao và bề rộng tường nhà, mỗi đơn nguyên nhà đặt một két, tổng số két nước là 3, thiết kế két nước có dung tích 7,5 (m3) với các kích thước cơ bản sau: Wk = Bk ´ Lk ´ Hk = 2,5 ´ 2,0 ´ 1,5 = 7,5 (m3) Thực tế thiết kế két nước phải để lại một khoảng hở giữa mực nước cao nhất đến đỉnh két nên chiều cao xây dựng của két là hdp = 1,7 (m). Vậy kích thước két là 2,5 ´ 2,0 ´ 1,7 m3. b) Cao độ đặt két nước Cao độ đặt nước được tính theo công thức: Hk = +ShA-K + HA trong đó: : áp lực tự do tại điểm A, là áp lực tại đầu vòi tắm hương sen, lấy = 3 (m) ShA- K : Tổng tổn thất từ điểm A đến đáy két nước. Theo bảng tính toán thuỷ lực (bảng 1) ta có ShA- K = 0,288 + 0,225 = 0,513 (m) HA : Cao độ của điểm A trên sơ đồ cấp nước, HA = 9,5 + 4 ´ 3,3 + 1,8 = 24,5 (m) Do đó: Hk = 3 + 0,513 + 24,5 = 28,013 (m) ằ 28 (m) 1.3.5. Xác định áp lực cần thiết của máy bơm áp lực cần thiết của bơm là áp lực để có thể đưa nước từ điểm lấy nước (mạng lưới đường ống Thành phố) đến đỉnh két nước trên nóc cầu thang. = hhh + hđh +Sh + hcb + hln + htd (m) trong đó: hhh : Độ chênh cao hình học giữa cốt trục ống cấp nước đường phố đến vị trí đặt két, nó chính bằng cao độ đặt két, hhh = 28 (m) hđh : Tổn thất áp lực qua đồng hồ, Hđh = 0,2122 (m) Sh : Tổng tổn thất áp lực trên đường ống từ két đến mạng, theo bảng tính toán thuỷ lực ta có Sh = 0,690 (m) hcb : Tổn thất cục bộ, lấy bằng 25%Sh = = 0,1725 (m) hln : Chiều cao lớp nước cao nhất trong két, hln = 2 (m) htd : áp lực tự do ra khỏi miệng vòi, lấy htd = 1,0 (m) Do đó: = 28 + 0,2122 + 0,690 + 0,1725 + 2 + 1 = 32,0745 (m) Vậy chọn hai máy bơm , một công tác, một dự trữ có lưu lượng và cột áp như sau: HBơm = 32 (m) QBơm = 2,83 (l/s) 2. Tính toán hệ thống cấp nước nóng 2.1. Chọn sơ đồ hệ thống cấp nước nóng Đối với hệ thống cấp nước nóng, do hình thức sử dụng nước nóng dùng vòi trộn, nguồn cấp nhiệt cho hệ thống là điện cục bộ nên sơ đồ cấp nước nóng có nồi đun nước nóng, đường ống dẫn từ nồi đến điểm dùng nước để hoà trộn với nước lạnh. Nước nóng được đun bằng điện và hình thức sử dụng là vòi trộn nên việc tính toán nước nóng đơn giản. Mỗi phòng đặt một bình đun lấy nước trực tiếp từ vòi cấp nước lạnh và sẽ có một vòi dẫn nước nóng xuống trộn với vòi nước lạnh để dùng. 2.2. Tính toán chọn thiết bị đun 2.2.1. Xác định lượng nhiệt tiêu thụ ngày đêm Lượng nhiệt tiêu thụ ngày đêm được xác định theo công thức: = qn ´ ( tn – t1 ) ´ N trong đó: qn : Tiêu chuẩn dùng nước nóng đơn vị, qn = 60 (l/ng. đ ) tn : Nhiệt độ nước nóng yêu cầu, tn = 650C t1 : Nhiệt độ nước lạnh, t1 = 200C N : Số người được phục vụ, N = 380 (người ) ị Kh = 2,7 Do đó: = 60´ (65 - 20) ´ 380 = 1026000 ( Kcal/ng. đ) 3.2.2. Xác định lượng nhiệt giờ lớn nhất Lượng nhiệt tiêu thụ giờ max được xác định theo công thức: = trong đó: Kh : Hệ số không điều hòa dùng nước nóng, Kh= 2,7 Do đó: == 2790720 ( Kcal/h) Công suất thiết bị đun nóng bằng điện được xác định theo công thức: Nđ = = = 3400 (KW) (Với h = 0,95 là hiệu suất của thiết bị đun nước nóng) Theo cách bố trí thiết bị trên mặt bằng ta có số thiết bị đun nước nóng trong toàn bộ ngôi nhà là 30 (cái) nên công suất của một thiết bị đun bằng điện là: = ằ 113 (KW) Nhiệt trở R của thiết bị đun khi dùng điện xoay chiều là: R = (W) trong đó: : Công suất thiết bị đun, KW I: Cường độ dòng điện, A, từ công thức P = UIcosj ị I = = 0,58 R: Điện trở của thiết bị, W R = = 245,5 (W) Dung tích thiết bị là: QTB = = = 760 (l) Từ R chọn được đường kính, chiều dài cần thiết của dây maixo, đồng thời dựa vào công suất và lưu lượng thiết bị, tra Catalog sẽ chọn được thiết bị đun nóng cần thiết. tính toán mạng lưới thoáT nước 1. Mạng lưới thoát nước thải sinh hoạt 1.1. Vạch tuyến mạng lưới thoát nước thải sinh hoạt Hệ thống thoát nước bên ngoài là hệ thống thoát nước chung nên mọi nước thải đều được đổ vào hệ thống này. Theo xu hướng ngày nay, ta cho nước thải của nhà ở vào hết bể tự hoại phần nước sau khi lắng hết cặn sẽ ra ngoài còn phần cặn sẽ được giữ lại nhờ vi khuẩn yếm khí phân hủy. Thiết kế mỗi khu vệ sinh một ống đứng để thoát toàn bộ nước thải sinh hoạt và nước nhà xí vào cùng một đường ống. Nước thải được tập trung vào hệ thống thoát nước sân nhà được gắn vào tường trong tầng hầm sau đó đưa ra bể tự hoại, nước mưa được dẫn bằng một hệ thống ống riêng ra mạng lưới thoát nước thành phố. Ta sử dụng hệ thống thoát nước chung. Hệ thống thoát nước chung bao gồm các ống đứng, ống nhánh tập trung nước thải ở các tầng qua ống tháo tới giếng thăm. Dưới đây là sơ đồ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt trong nhà. Sơ đồ mạng không gian hệ thống thoát nước trong nhà lưới thoát nước trong nhà được thể hiện như hình vẽ dưới đây. 1.2. Tính toán hệ thống thoát nước Sơ đồ mạng lưới thoát nước trong nhà được thể hiện như hình vẽ dưới đây. Nước thải sinh hoạt được đưa ra mạng lưới thoát nước sân nhà theo 2 tuyến cống, hai tuyến này tập trung ở giữa tại giếng G3 và đổ ra giếng GT trên mạng lưới thoát nước Thành phố. Tuyến tính toán mạng lưới thoát nước sinh hoạt là G1 á G2 á G3 á GT. 1.2.1. Tính ống đứng và ống nhánh thoát nước chậu tắm rửa, xí a) Tính ống nhánh Chọn đường kính ống theo cấu tạo, do ở đoạn ống có xí nên phải lấy đường kính ống tối thiểu là 80 mm, đặt ống với độ dốc i = 0,055 b) Tính ống đứng Lưu lượng ống đứng thoát nước tắm rửa: qth = qc + trong đó: qth : Lưu lượng nước thải tính toán, (l/s) qc : Lưu lượng nước cấp tính toán theo công thức nước cấp trong nhà, (l/s) : Lưu lượng nước thải của dụng cụ vệ sinh có lưu lượng nước thải lớn nhất của đoạn ống tính toán lấy theo bảng, (l/s) Có: qc = (l/s) ồN = (0,67 + 0,5 + 0,33) ´ 5 = 7,5 ị qc = 0,2 = 0,525 (l/s) = 1,4 (l/s) Do đó: qth = 0,525 + 1,4 = 1,925 (l/s) Tuy nhiên do tuyến ống có xí nên chọn ống đứng có đường kính D = 100 và theo kinh nghiệm với nhà 5 tầng, lưu lượng nước thải không lớn đường ống này chắc chắn đảm bảo thoát nước. 1.2.2. Tính ống đứng và ống nhánh thoát nước chậu giặt, rửa bếp a) Tính ống nhánh Chọn đường kính ống theo cấu tạo, do ở đoạn ống không có xí nên lấy đường kính ống thoát là 50 mm, đặt ống với độ dốc i = 0,055. b) Tính ống đứng Lưu lượng ống đứng thoát nước tắm rửa: qth = qc + trong đó: qth : Lưu lượng nước thải tính toán, (l/s) qc : Lưu lượng nước cấp tính toán theo công thức nước cấp trong nhà, (l/s) : Lưu lượng nước thải của dụng cụ vệ sinh có lưu lượng nước thải lớn nhất của đoạn ống tính toán lấy theo bảng, (l/s) Có: qc = (l/s) ồN = (1,0 + 1,0) ´ 5 = 10,0 ị qc = 0,2 = 0,604 (l/s) = 1,0 (l/s) Do đó: qth = 0,604 + 1,0 = 1,604 (l/s) Do tuyến ống không có xí nên chọn theo cấu tạo ống đứng có đường kính D50 để thoát nước là thoả mãn điều kiện và yêu cầu thoát nước thải sinh hoạt. 1.3. Tính toán mạng lưới thoát nước sân nhà Việc tính toán mạng lưới thoát nước sân nhà sau khi đã thiết kế tuyến ống là tính toán lưu lượng, chọn đường kính ống thoát, độ đầy, độ sâu chôn cống sân nhà. Lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống: Theo theo công thức: qth = qc + trong đó: qth : Lưu lượng nước thải tính toán, (l/s) qc : Lưu lượng nước cấp tính toán theo công thức nước cấp trong nhà, (l/s) : Lưu lượng nước thải của dụng cụ vệ sinh có lưu lượng nước thải lớn nhất của đoạn ống tính toán lấy theo bảng, (l/s) Độ sâu chôn cống đầu tiên cho cống thoát nước sân nhà: Sơ bộ chọn độ sâu chôn cống đầu tiên của đường ống thoát nước sân nhà là 0,6 (m) để đảm bảo độ dốc cho nước chảy từ bể tự hoại và chân ống đứng thoát nước ra được giếng. Toàn bộ tính toán được thể hiện trong bảng 3 và bảng 4 dưới đây. 1.4. Tính toán bể tự hoại Thiết kế bể tự hoại không có ngăn lọc Dung tích bể tự hoại xác định theo công thức: Wb = Wn + Wc trong đó: Wn: Thể tích nước của bể, lấy bằng Qngđ = 57 (m3) Wc: Thể tích cặn của bể, xác định theo công thức Wc = Với: - a: Lượng cặn thải trung bình của một người trong ngày, a = 0,65 (l/ng.ngđ) - T: Thời gian giữa hai lần xả cặn, chọn T = 360 (ngày) - W1: Độ ẩm của cặn tươi, W1 = 95% - W2: Độ ẩm của cặn đã lên men, W2 = 90% - b : Hệ số kể đến việc giảm thể tích cặn, b = 0,7 - c: Hệ số kể đến việc để lại một phần cặn đã lên men khi hút cặn giúp sự  tái sinh, c= 1,2 - N: Số người sử dụng bể tự hoại, N = 272 (người) Do đó: Wc == 37,35 (m3) Tóm lại dung tích bể tự hoại là: Wb = 57 + 37,35 = 94,35 (m3) Thiết kế 6 bể tự hoại đặt ở dưới sàn tầng 1 khu vệ sinh, dung tích mỗi bể W = 16 (m3). Tuy nhiên để tận dụng móng nhà, ta thiết kế bể với các kích thước: B ´ H ´ L = 2,0 ´ 2,0 ´ 4,5 = 18,0 (m3) 2. tính toán thoát nước mưa trên mái nhà 2.1. Tính toán ống đứng thoát nước 2.1.1. Diện tích phục vụ giới hạn Diện tích phục vụ giới hạn lớn nhất của một ống đứng = d: Đường kính ống đứng chọn d = 70 (mm) Vp : Vận tốc phá hoại của ống chọn ống tôn, Vp = 2,5 (m/s) Y : Hệ số dòng chảy, do mái nhà không thấm nước nên Y = 1 : Chiều dày lớp nước mưa trong nhiều năm, = 15,9 (cm) = = 154,09 (m2) 2.1.2. Số lượng ống đứng cần thiết Số lượng ống đứng cần thiết được tính theo công thức: n = = = 5,62 (ống) Thiết kế 6 ống đứng, diện tích thực tế phục vụ của mỗi ống đứng là Fthực = = 144,375 (m2) Nước mưa sẽ được chảy đến ống đứng vào hệ thống ống đứng thoát nước mưa mưa sân nhà và chảy ra hệ thống thoát nước đường phố (là hệ thống thoát nước chung). 2.2. Tính máng dẫn nước XêNô Lượng nước mưa tính toán chảy trên máng dẫn đến phễu thu: = = = 7,65 (l/s) Dựa vào lưu lượng tính toán, tra bảng tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước ta có được kích thước của máng, từ đó ta thiết kế m áng như sau: Các thông số cơ bản của máng dẫn nước (XêNô) Máng hình chữ nhật trát vữa Chiều rộng máng: b = 20 (cm) Độ sâu đầu tiên của máng: hđ = 5 (cm) Độ dốc lòng máng: i = 0,002 Độ đầy lớp nước trong máng: h = 0,45 Vận tốc nước chảy trong máng: V = 0,42 (m/s) Độ sâu máng ở phễu thu: hc = hđ + i ´ l Với l là chiều dài đoạn mương từ điểm thu mưa xa nhất đến phễu thu nước mưa, dựa vào việc bố trí các ống đứng thu mưa ta có l = 11,15 (m). Do đó: hc = 0,05 + 11,15 ´ 0,002 = 0,0723 (m) = 7,23 (cm) Nước mưa chảy từ ống đứng xuống dưới rãnh và tập trung vào giếng thăm trước khi chảy vào mạng lưới thoát nước chung.