Đồ án Thiết kế hệ thống cấp thoát nước trong nhà cho chung cư lô A khu số 6 đô thị nam thành phố Hồ Chí Minh xã Bình Hưng, huyện Bình Chánh

Chương 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 2.1 THÔNG SỐ THIẾT KẾ BAN ĐẦU Theo đánh giá sơ bộ các thông số thiết kế ban đầu của hệ thống cấp nước trong nhà như sau: Hệ thống cấp nước cho ngôi nhà: Hc = 15 m Dc = 500 mm hcố = 2 m Lc = 20 m Theo giáo trình Cấp Thoát Nước(1) Trần Hiếu Nhuệ, 2007, Cấp thoát nước, NXB khoa học và kỹ thuật áp lực sơ bộ của căn nhà có thể xác định theo Bảng 2.1 Bảng 2.1 Áp lực cần thiết của ngôi nhà Loại nhà Áp lực cần thiết (m) 1 tầng 8 – 10 2 tầng 12 3 tầng 16 4 tầng 20 5 tầng 24 6 tầng 28 7 tầng 32 8 tầng 36 9 tầng 40 Với cột áp của đường ống cấp nước bên ngoài ngôi nhà là Hc = 15 m. Trong khi đó ngôi nhà có tổng cộng 4 tầng ( 1 trệt và 3 lầu) so với cột áp sơ bộ cần thiết của ngôi nhà Hnhct > 15 m, lớn hơn áp lực của đường ống cấp nước bên ngoài ngôi nhà. Vì vậy ta đưa ra các phương án thiết kế mạng lưới cấp nước. 2.2 SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 2.2.1 Phương Án 1: Hệ Thống Cấp Nước Có Két Nước, Trạm Bơm Và Bể Chứa Áp lực của đường ống nước từ ngoài vào hoàn toàn không đảm bảo và quá thấp, đồng thời lưu lượng nước cũng không đầy đủ (đường kính ống bên ngoài quá nhỏ). Nếu bơm trực tiếp từ đường ống cấp nước bên ngoài thì sẽ ảnh hưởng đến việc dùng nước của khu vực xung quanh. Vì vậy ta phải thiết kế thêm bể chứa. Trong phương án này nước từ đường ống bên ngoài sẽ được dẫn vào bể chứa và được bơm lên két nước, mạng lưới cấp nước của toàn bộ ngôi nhà sẽ được cung cấp bằng két nước. Ưu điểm Áp lực nước hoàn toàn đảm bảo cung cấp cho các tầng nhà trong trường hợp dùng nước lớn nhất. Nhược điểm Không tận dụng được áp lực tự do của đường ống bên ngoài cung cấp; Nước vào Đồng hồ Bể chứa Két nước TBVS Chiếm diện tích lớn của ngôi nhà, ảnh hưởng đến mỹ quan của ngôi nhà; Khi bơm trực tiếp ảnh hưởng đến việc dùng nước của các khu vực xung quanh; Đường kính ống đứng lớn. 2.2.2 Phương Án 2: Hệ Thống Cấp Nước Phân Vùng Hệ thống áp dụng trong trường hợp áp lực của đường ống cấp nước bên ngoài đảm bảo không thường xuyên hoặc hoàn toàn không đảm bảo đưa nước tới mọi thiết bị vệ sinh trong nhà, nhà có nhiều tầng. Mạng lưới cấp nước cho công trình được chia làm 2 vùng: vùng một ta tận dụng áp lực của đường ống bên ngoài để cấp nước cho các tầng mà áp lực nước đủ, vùng thứ 2 là các tầng còn lại được cấp nước bằng sơ đồ bể chứa, trạm bơm và két nước Để tăng hiệu quả cấp nước, đảm bảo cấp nước thường xuyên cho toàn bộ hệ thống và sự kết hợp giữa 2 vùng cấp nước, trên đường ống đứng của 2 vùng cấp nước sẽ được nối với nhau và được bố trí van một chiều. Van này sẽ được mở ra để cấp nưóc cho vùng thứ nhất trong thời gian hệ thống cấp nước bên ngoài bị cắt trong thời gian ngắn. Đường kính cấp nước bên ngoài lớn nên nước từ mạng lưới bên ngoài vào bể chứa sau đó mới dùng bơm để bơm nước lên két và két nước cung cấp cho tầng trên. Nước vào Đồng hồ Bể chứa Két nước T.bị vệ sinh tầng trệt, 1 T.bị vệ sinh tầng 2, 3 Ưu điểm Tận dụng được áp lực của đường ống cấp nước bên ngoài; Giảm được dung tích của két nước, bể chứa và công suất của trạm bơm; Giảm được đường kính ống đứng; Tiết kiệm chi phí đầu tư; Tiết kiệm được năng lượng máy bơm; Hợp lý về mỹ quan và kiến trúc. Nhược điểm Việc tiêu thụ nước ở các tầng bên dưới phải phụ thuộc vào mạng lưới cấp nước bên ngoài. Trong trường hợp xảy ra sự cố, nước không đảm bảo cung cấp cho các tầng trên. Phải xây dựng 2 hệ thống đường ống đứng. * So sánh và lựa chọn phương án thiết kế sơ bộ: Sau khi so sánh ưu nhược điểm giữa 2 phương án cấp nước trên ta lựa chọn phương án 1 để tiến hành tính toán thiết kế sơ bộ. 2.3 VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC TRONG NHÀ Các thiết bị vệ sinh tầng trệt: 2 hố xí, 2 chậu rửa lavabo Các thiết bị vệ sinh trong 1 căn hộ loại D Phòng bếp gồm: 1 chậu rửa, Sân phơi: 1 chậu giặt Nhà vệ sinh bao gồm tất cả: 2 hố xí, 2 chậu rửa lavabo, 2 bồn tắm, 2 hương sen đặt theo nhóm Các thiết bị vệ sinh trong một căn hộ loại C Phòng bếp gồm: 1 chậu rửa, Sân phơi: 1 chậu giặt Nhà vệ sinh bao gồm tất cả: 2 hố xí, 2 chậu rửa lavabo, 2 bồn tắm, 2 hương sen đặt theo nhóm Ta vạch tuyến sơ bộ mạng lưới cấp nước trong nhà theo phương án 1 thể hiện ở bản vẽ 1 Với độ sâu chôn cống cấp nước ngoài nhà là hc = 2 m Hương sen tắm đặt theo nhóm gồm 1 hương sen và một vòi rửa cao cách sàn là 1,6 m và vòi nước đặt chung với hương sen cách sàn là 0,8 m và đặt chung với bồn tắm cũng vậy Vòi nước rửa lavabo đặt cách sàn là 0,6 m Vòi nước hố xí đặt cách sàn là 0,5 m 2.4 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG DÙNG NƯỚC CỦA NGÔI NHÀ 2.4.1 Xác Định Lưu Lượng Theo Tiêu Chuẩn Dùng Nước Số người ở cố định trong mỗi căn hộ là 6 người. Tổng số người trong chung cư là 54 người. Tiêu chuẩn dùng nước cho mỗi người là 200 l/ngđ. Lưu lượng tính toán được xác định bằng công thức sau Qngđ = (l/ngđ) = 10,8 (m3/ngđ) 2.4.2 Xác Định Lưu Lượng Theo Số Lượng Thiết Bị Vệ Sinh Bảng 2.2 Thống kê số lượng thiết bị vệ sinh Thiết bị vệ sinh Đương lượng Số lượng Tổng đương lượng N Tầng trệt Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3 Tổng Vòi nước bồn rửa ở bếp 1 3 3 3 9 9 Vòi nước lavabo 0,33 2 6 6 6 20 6,6 Vòi nước rửa hố xí 0,5 2 6 6 6 20 10 Bồn tắm 1,5 6 6 6 18 27 Vòi tắm hương sen 1 6 6 6 18 18 Vòi máy giặt 1 3 3 3 9 9 Tổng 79,6 Lưu lượng tính toán cho chung cư được xác định bằng công thức sau: Qtt = 0,2 a Trong đó: a: là đại lượng phụ thuộc chức năng ngôi nhà. Tra Bảng 11 (theo TCVN – 4513 – 88), a = 2,5; N: là tổng số đương lượng của các thiết bị vệ sinh trong đoạn ống tính toán, N = 79,6 Qtt: Lưu lượng nước tính toán, l/s Qtt= 0,2 2,5 ≈ 4,5 (l/s) Lưu lượng tính toán công trình là 4,5 (l/s) 2.4.3 Chọn Đồng Hồ Nước Chọn đồng hồ đo nước cần phải dựa vào khả năng vận chuyển của nó. Khả năng vận chuyển của mỗi loại đồng hồ đo nước khác nhau và thường biểu hiện bằng lưu lượng đặc trưng của đồng hồ. Chọn đồng hồ nước phải thỏa mãn điều kiện sau. Qngđ 2 Qđtr Trong đó: Qngđ: lưu lượng nước ngày đêm của ngôi nhà, m3/ngđ; Qđtr: lưu lượng nước đặc trưng của đồng hồ đo nước , m3/h. Dựa vào bảng 1.1 (Mai, 2008) ta chọn đồng hồ đo nước cho công trình theo lưu lượng tính toán là loại đồng hồ cánh quạt (BB) cỡ 50 mm. Với loại đồng hồ BB50 có Qđtr = 70 m3/h. Ta có: Qngđ = 10,8 m3 < 2 Qđtr = 140 m3 (thỏa mãn) qmin= 0,9 l/s; qtt= 4,5l/s; qmax= 6 l/s. Với qmin< qtt < qmax Theo bảng 1.2 (Mai, 2008), đồng hồ BB50 có sức kháng S = 2,65 10-2. Tổn thất áp lực qua đồng hồ là hđh = S q2 = 2,65 10-2 4,52 = 0,54 m < 1 ÷ 1,5 m Như vậy, chọn đồng hồ BB50 mm là hợp lý. Chọn đường ống dẫn nước từ ống cấp thành phố có đường kính d = 100 mm, (theo kinh nghiệm cỡ đồng hồ đo nước thường bằng hoặc nhỏ hơn một bật so với đường kính ống dẫn nước vào). 2.5 TÍNH TOÁN DUNG TÍCH KÉT NƯỚC Dung tích toàn phần của két nước Wk = K (Wdh + Wcc) (m3) Số người ở cố định trong mỗi căn hộ là 6 người. Tổng số người trong tầng 2, 3 là 36 người. Tiêu chuẩn dùng nước cho mỗi người là 200 l/ngđ. Lưu lượng tính toán được xác định bằng công thức sau: Qngđ = (l/ngđ) = 7,2 (m3/ngđ) Trong đó: Wdh: Dung tích điều hòa của két nước 5 % Qngđ, m3 (Quy phạm Wdh không được nhỏ hơn 5% Qngđ), tính cho ngôi nhà dùng máy bơm mở tự động Wdh = 5 % Qngđ = 5 % 7,2 m3/ngđ = 0,36 (m3) K: hệ số dự trữ kể đến chiều cao xây dựng và phần cặn lắng ở đáy két nước. Chọn K = 1,2 ÷ 1,3, chọn K = 1,2 Wcc: dung tích nước chữa cháy lấy bằng lượng nước chữa cháy trong 5 phút khi máy bơm vận hành tự động. Nhà tập thể có số vòi phun hoạt động đồng thời 2 vòi, lưu lượng mỗi vòi 2,5 l/s. Lưu lượng chữa cháy là: Wcc = 2 2,5 l/s 5 phút = 1.500 l = 1,5 (m3) Dung tích toàn phần của két nước Wk = 1,2 (0,36 + 1,5) = 2,232 (m3) Nhưng trong trường hợp bị cúp nước với thể tích két nước như trên sẽ không đảm bảo đủ nước cho ngôi nhà. Giả sử thời gian cúp nước tối đa là 1 ngày đêm, lượng nước mà két nước phải dự trữ khi cúp nước là 10,8 m3. Vậy dung tích của két nước là 2,232 + 10,8 = 13,032 m3, ta chọn két nước có dung tích 14 m3. Kích thước của két nước: dài rộng cao = 4m 3m 1,2m. Chiều cao của két = 1,2m + 0,3m (chiều cao an toàn) = 1,5m. 2.6 XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH BỂ CHỨA Dung tích bể chứa nước được xác định theo công thức WB = k Qngđ Trong đó: Qngđ = 7,2 m3/ngđ. K = 0,52. Chọn k = 1,5 WB = k Qngđ = 1,5 7,2 = 10,8 m3 Xây bể chứa có thể tích là 10,8 m3, với kích thước bể như sau: - Chiều cao bể H = 2 m + 0,3 m chiều cao bảo vệ - Chiều rộng bể B = 2 m - Chiều dài bể L = 2,7 m 2.7 TÍNH TOÁN THỦY LỰC Bảng 2.3 Tính toán thủy lực cho đường ống cấp nước vào tầng trệt, 1 sử dụng áp lực đường ống cấp nước bên ngoài Tên đoạn ống Dụng cụ mà đoạn ống phục vụ N q (l/s) d (mm) v (m/s) i (m) Chiều dài l (m) hl=i.l (m) Loại ống dùng để cấp nước 1 – 2 3 chậu rửa bếp 3 chậu giặt 8 lavabo 8 hố xí 6 vòi hương sen 6 bồn tắm 27,64 2,63 75 0,88 0,0169 27,2 0,46 Dùng ống nhựa tổng hợp 2 – 3 3 chậu rửa bếp 3 chậu giặt 6 lavabo 6 hố xí 6 vòi hương sen 6 bồn tắm 25,98 2,55 75 0,85 0,0158 17,2 0,272 Tổng 0,732 Tính áp lực nước cần thiết để cung cấp cho tầng trệt và tầng 1 = hhh + hđh + htd + hdđ + hcb Trong đó: hhh: Chiều cao hình học từ trục ống cấp nước bên ngoài đến thiết bị vệ sinh bất lợi nhất tầng 1 hhh = hc+ htr,1 = 2 + 7,8 = 9,8 (m) hc: độ sâu chôn ống hcb: Tổng tổn thấp áp lực cục bộ, hcb= 15% hdđ = (m) htd: Áp lực tự do tại thiết bị vệ sinh bất lợi nhất là vòi hương sen ở lầu 1, htd = 3 m hđh: Tổn thất áp lực khi qua đồng hồ đo nước, hđh = 0,54 m hdđ : tổng tổn thất áp lực dọc đường theo tuyến bất lợi nhất, hdđ = 0,732m Cột áp cần thiết cho tầng trệt, 1 của đường ống cấp nước bên ngoài = 9,8 + 3 + 0,732 + 0,11 + 0,54 = 14,2 (m) < 15 m Sử dụng áp lực của đường ống cấp nước bên ngoài cấp cho tầng trệt và tầng 1. Bảng 2.4 Tính toán thủy lực cho đường ống từ đồng hồ nước đến thiết bị vệ sinh bất lợi nhất tầng 2, 3 Tên đoạn ống Dụng cụ mà đoạn ống phục vụ N q (l/s) d (mm) v (m/s) i (m) Chiều dài l (m) hl=i.l (m) Loại ống dùng để cấp nước 4 – 5 6 chậu rửa bếp 6 chậu giặt 12 lavabo 12 hố xí 12 vòi hương sen 12 bồn tắm 51,96 3,6 90 0,85 0,0125 14,5 0,18 Dùng ống nhựa tổng hợp 3 – 4 3 chậu rửa bếp 3 chậu giặt 6 lavabo 6 hố xí 6 vòi hương sen 6 bồn tắm 25,98 2,55 75 0,85 0,0158 17,2 0,272 Tổng 0,452 Tính áp lực nước cần thiết để cung cấp: = hhh + hđh + htd + hdđ + hcb Trong đó: hhh: Chiều cao hình học từ mực nước thấp nhất trong bể đến thành trên của két hhh = hminBC + hket + hnha = 1,8 + 2,4 + 15 = 19,2 (m) hcb: Tổng tổn thấp áp lực cục bộ, hcb= 30% hdđ = (m) htd: Áp lực tự do tại thiết bị vệ sinh bất lợi nhất là vòi hương sen ở lầu 3, htd = 3 m hđh: Tổn thất áp lực khi qua đồng hồ đo nước, hđh = 0,54 m hdđ : tổng tổn thất áp lực dọc đường theo tuyến bất lợi nhất, hdđ = 0,452 m Cột áp cần thiết cho ngôi nhà của đường ống cấp nước bên ngoài = 19,2 + 0,54 + 3 + 0,452 + 0,136 = 23,33 (m) Vậy với áp lực 15 m của đường ống cấp nước bên ngoài không đảm bảo cung cấp nước tới các thiết bị dùng nước hay dụng cụ vệ sinh cho ngôi nhà. 2.8 CHỌN MÁY BƠM 2.7.1 Xác Định Lưu Lượng Máy Bơm Qb = 2n Wdh = 2 2 7,2 = 28,8 (m3/h) Qb: công suất máy bơm, (m3/h); N: số lần mở bơm trong 1 giờ (2 – 4 lần), ta chọn 2 lần mở bơm trong 1 giờ 2.7.2 Xác Định Cột Áp Máy Bơm HB = hhh + hcb + hL +htd Trong đó: - hhh: chiều cao hình học từ trục máy bơm đến tâm ống dẫn nước vào két, hhh = ZK – ZB = 15 – 0,2 = 14,8 (m) - hL: Tổn thất áp lực theo chiều dài ống, (m) - hcb: Tổn thấp áp lực cục bộ, (m) - htd: Áp lực tự do tại thiết bị vệ sinh bất lợi nhất, (m) htd = 3 m Ống đẩy có đường kính d = 90 mm, dài l = 17,2 m, lưu lượng Q = 28,8 m3/h = 8 l/s, 1000i = 51,5 m; v = 1,88 (m/s). hL = i.l = 51,5 10-3 17,2 = 0,88 m hW: tổn thất cục bộ, lấy tổn thất cục bộ bằng 20% tổn thất theo chiều dài hW = 0,2 0,88 = 0,178 m HB = hhh + hcb + hL +htd = 14,8 + 0,178+ 0,88 + 3 = 18,858 (m) Chọn máy bơm 1½K6, lưu lượng 28,8 m3/h, cột áp máy bơm 18,858 m.