Расчет системы внутреннего водопровода

              Введение

В данной курсовой работе запроектированы системы внутреннего  водопровода и канализации жилого здания.

Системы внутреннего  водопровода включают: вводы, водомерные узлы, стояки, магистральную и разводящую сети с подводками к санитарным приборам или технологическим установкам, водоразборную и регулирующую арматуру.

Система водоснабжения  должна обеспечить население водой  необходимого качества для питьевых, санитарно-гигиенических и бытовых  потребностей.

В проекте предусматривается  рациональное использование воды, а также экономичные и надежные в действии  внутренние системы водопровода, учитывающие все местные условия и особенности проектируемого здания.

Все здания, оборудованные  хозяйственно-питьевым водопроводом, должны иметь систему бытовой канализации.

В проектах внутренних системах канализации должны быть соблюдены  такие требования органов санитарного  надзора, как обеспечение минимального содержания в сточных водах вредных  и неприятно пахнущих веществ, максимальное снижение шума, вибрации, ультразвука, статического электричества.

1. Расчет системы  внутреннего водопровода

Целью расчета сети внутреннего  водопровода является определение  расчетного расхода воды зданием, требуемого напора для нормальной работы самого удаленного и высокорасположенного прибора и диаметров труб, необходимых для пропуска по ним расчетных расходов при допустимых скоростях движения воды.

Расчет системы внутреннего  водопровода включает в себя также  расчет всех основных элементов системы  – ввода, водомера, при необходимости расчет и подбор повысительных установок. Расчету предшествует выбор схемы сети внутреннего водопровода и ее трассировка внутри здания. Особое внимание при проектировании уделяется рациональному размещению санитарно-технических устройств в здании. Санитарные узлы и водоразборную арматуру группируют поэтажно, располагая их друг над другом, трубопроводы прокладывают по кратчайшему расстоянию.

1.1. Определение  расчетного расхода воды 

Определение расчетного расхода холодной воды на вводе в здание. Так как в здании одинаковые потребители, то вероятность действия приборов будет постоянна для всех участков. Вероятность включения санитарно-технических приборов может быть определена по формуле

Р= (q_hr.u∙U)/3600∙q^с₀∙N

q_hr.u - общая норма водопотребления воды в час наибольшего водопотребления, л/(ч∙чел). При норме водопотребления 300 л/чел.сут., норма расхода холодной воды будет 5,6 л/чел.сут

q^с₀ - секундный расход воды расчетным прибором 0,3 л/с.

U– количество водопотребителей, 96 человек.

N – общее количество приборов 98

Р=(5,6∙96)/3600∙0,3∙98=0,005

Р∙N=0,005∙98=0,49, следовательно α=0,672

Тогда максимальный расчетный  секундный расход холодной воды на вводе:

 q^tot0=5∙ q^с0 ∙α=5∙0,3 ∙0,672=1,01 л/с.

В зависимости от q^tot0 выбирают диаметр труб ввода с учетом экономически целесообразных скоростей в пределах 0,9-1,2 м/с, но не более 3 м/с.

Dвв=32 мм

Ʋ= 1,05 м/с

i_вв=96,7 мм вод. с. = 0,0967 м вод. с.

            Потери напора на вводе:

H_вв=i_вв∙l_вв∙K_i

i_вв – удельные потери на вводе при расчетном расходе q^tot

K_i – коэф. учитывающий потери напора в местных сопративлениях на вводе в зависимости от диаметра ввода K_i=1,1

l_вв=12

H_вв=0,0967∙12∙1,1=1,27

1.2. Подбор водомеров

Для учета расхода  холодной воды  на вводе в здание у наружной стены предусматривают  установку водомера. Подбор калибра водомера производится по среднечасовому расходу холодной воды в сутки максимального водопотребления. Среднечасовой расход воды:

q^tot=q^tot_u∙U/1000 ∙Т,

q^tot_u – норма расхода холодной воды в сутки наибольшего водопотребления, л/(чел.сут)

U – количество потребителей

Т – период водопользования, 24 ч.

q^tot_u =300∙96/1000∙24=1,2 м³/ч

            Диаметр  водомера выбирают исходя из q^tot, который не должен превышать эксплуатационный.

Правильность выбора водомера проверяют на пропуске, при этом потери напора в водомере не должны превышать 5 м.

Выбираем крыльчатый водомер калибра 25 мм с гидравлическим сопротивлением 2,64 м/(л/с)^-2

Потери напора в водомере:

H=S ∙ (q^tot)²= 2,64∙(1,01)²=2,682 м

Характеристики выбранного водомера(таб.1)

Таблица 1

1.3. Гидравлический  расчет системы внутреннего водопровода

Гидравлический расчет сетей внутренних холодных водопроводов производится на максимальный секундный расход. Расчету подлежит ветвь трубопровода от диктующего прибора до ввода, разбитая на расчетные участки. Гидравлический расчет выполняется в табличной форме и представлен в таблице 2.

Напор, который необходимо создать  в точке подключения внутреннего  водопровода к городскому водопроводу  для получения расчетного расхода  воды из диктующего прибора, называется требеумым напором, находится по формуле:

H_tr=H_geom+H_вв+h+H_l.tot+H_m+H_f, где

H_tr - требуемый напор воды для здания,м

H_geom – геометрическая высота расположения диктующего прибора H_geom =14,1 м;

H_вв - потери напора на вводе, H_вв = 1,27 м;

h – потери напора на водомере, 2,68 м;

H_l.tot –потери напора по длине 6,626 м;

H_m - потери напора на местные сопротивления(30% от H_l.tot)

H_m=1,92м;

H_f, - свободный напор, 3м.

H_tr=14,1+ 1,27+2,68+6,6+1,92+3=29,596 м.

Т.к. требуемый напор больше, чем  гарантийный напор в наружном водопроводе (27 м), необходимо установить повысительную установку.

Выбираем насос К 50-32-125(1,5К6).

Размеры насоса(таб.3)

Таблица 3

Принимаем 1 рабочий насос  и 1 резервный. Насосы устанавливают  на специальные вибровставки.

2. Расчет сети  внутренней канализации

Системы внутренней канализации  должны обеспечить нормальное водоотведение  расчетных расходов. Режим водоотведения  и количество сточных вод в  жилых зданиях тесно связаны  с режимом водопотребления и определяются теми же закономерностями.

Система внутренней канализации  состоит из следующих основных элементов:

1. Приемники сточных вод – санитарные приборы, устанавливаемые в системе внутренней канализации для приема сточных вод и направления их в канализационную сеть. К санитарно-техническим приборам предъявляют определенные требования: удобство и простота эксплуатации, полная промывка поверхности, простота прочистки, эстетичность внешнего вида.

Материал для изготовления санитарно-технических приборов должен быть водонепроницаемым, стойким к воздействию агрессивных средств, иметь гладкую поверхность.

Санитарно-технические  приборы имеют стандартные выпуски (таб.4):

          Таблица 4

Трубы, отводящие стоки  от этих приборов, имеют такие же диаметры.

2. Отводные трубы предназначены для отвода сточных вод от санитарно-технических приборов к стоякам. Раструбы труб и фасонных частей должны быть направлены против движения воды.

Отводные трубы прокладываются по кратчайшему расстоянию к стояку. Рекомендуемые уклоны 0,03 – 0,15. такие  уклоны обеспечивают самотечный режим  движения сточных вод.

3. Стояки следует располагать строго вертикально на одной оси или рядом с прибором с максимальным водоотведением в нишах капитальных стен, монтажных шахтах или блоках. Количество канализационных стояков диктуется количеством санитарных узлов на этаже. Стояки следует крепить, предусматривая одно крепление на каждые 3м высоты стояка, располагая крепление под раструбом.

 Вытяжная часть  предназначена для вентиляции  сети. Вытяжка выводится выше  крыши на 0,3-3м в зависимости от типа крыши и на расстоянии 4 метра от балкона по горизонтали. Перевод стояка в горизонтальный трубопровод осуществляется с помощью двух отводов по 135° или отвода у какого-нибудь тройника.

4. Выпуски – участок трубопровода от основания канализационного стояка или прочистки на внутренней канализационной сети до смотрового колодца на дворовой сети.

Минимальная глубина  заложения выпуска, определяемая глубиной промерзания грунта, не должна быть меньше 0,7м до верха трубы.

Минимальный уклон должен быть 0,02 в сторону дворового колодца.

Стояки присоединяются к выпуску при помощи 2 отводов  под углом 135 или при помощи косого тройника.

Выпуски следует присоединять к наружной сети «шелыга в шелыгу»  под углом не менее 90. для прокладки выпусков в фундаменте устраивают проемы высотой не менее 0,4м, расстояние от верха трубы до верха проема не менее 0,15м. проемы в фундаменте заделывают мятой глиной со щебнем.

2.1 Гидравлический расчет внутренней канализационной сети

Определение расчетных  расходов.

q^s=q^tot + q^s0,где

q^s – максимальный секундный расход;

q^tot - общий максимальный расчетный расход воды на расчетном участке, л/с

q^s0- секундный расход прибора с наибольшим водоотведением (унитаз-1,6л/с).

Определение расчетных расходов сточных вод для каждого участка производится в табличной форме (таб.5):

 Таблица 5

Диаметры выпусков принимают  равными диаметрам стояков или  более. При этом определяющими являются скорость движения стоков и наполнение. Скорость должна быть такой, чтобы энергии  потока было достаточно для смыва  отложений со стенок труб. Она также не должна допускать выпадения взвесей из сточной жидкости.

Канализационные выпуски  надлежит проверять на выполнение условия V√h/d≥k , где k - коэффициент, равный 0,6 для чугунных труб.

Расчет канализационной  сети проводится в табличной форме (таб.6).

3. Расчет системы отведения дождевых и талых вод.

3.1. Водостоки

Отводить атмосферные  воды с кровель зданий можно тремя  способами:

1)  неорганизованным  или свободным сбросом воды;

2)  наружным организованным водостоком;

3)  внутренним водостоком.

От надежности работы системы отвода с крыш дождевых и талых вод зависит долговечность здания. Наиболее простыми с конструктивной точки зрения являются наружные неорганизованные водостоки (рис. 3.1), при которых все атмосферные воды, попадающие на крышу здания, стекают в направлении уклона и свободно удаляются по всему периметру крыши. Их можно использовать при плоских или двухскатных кровлях. Наружные неорганизованные водостоки при всей их простоте и минимальных капитальных затратах не получили широкого распространения в силу целого ряда присущих им недостатков. Так, при дожде с ветром вода, стекающая с наветренной стороны, задувается ветром на стены здания и вызывает их увлажнение и разрушение. Кроме того, потоки воды, стекающие с крыши   и попадающие на отмостку у здания, интенсивно разбрызгиваются и вызывают намокание цоколя, разрушение отмосток и увлажнение грунта около фундаментов. Поэтому применение этой системы водостоков в районах, имеющих просадочные грунты, недопустимо при отсутствии устройств, отводящих воду от фундаментов. В климатических районах, где имеют место отрицательные температуры; наружного воздуха, по периметру образуются крупные сосульки и наледи, разрушающие карнизные свесы и делающие небезопасным пребывание под ними людей.

В силу перечисленных причин кажущаяся невысокая стоимость неорганизованного отвода воды в конечном счете ведет к увеличению затрат на эксплуатацию и ремонт зданий. Наружный неорганизованный водосток применяют для одноэтажных зданий складов, гаражей, ангаров и т. п.

Наружные организованные водостоки (рис. 3.2) являются шагом вперед по сравнению с наружными неорганизованными водостоками и могут применяться для многоэтажных зданий. Эта система водостоков позволяет избежать увлажнения фасадов водой, удаляемой с крыши, и дает возможность при помощи лотков отвести воду от фундаментов здания.

Наружный организованный водосток представляет собой систему лотков 1 на крыше здания, которые направляют воду к воронкам 2. Воронки  могут  быть подвесными или заделываться в  конструкцию крыши.   По водосточным трубам 3 мода стекает в лотки возле здания.

Для южных районов, где отсутствуют  длительные периоды отрицательных  температур, такие водостоки можно  считать приемлемыми.

В районах с длительными периодами отрицательных температур наружным организованным водостокам присущи те же недостатки, что и неорганизованному   отводу   воды,   усугубляемые   значительной  высотой зданий.

Происходит это потому, что кровля  нагревается солнцем и даже при отрицательных температурах   наружного воздуха происходит подтаивание снега на кровле. Образующаяся при этом талая вода стекает в более холодную  зону –в лотки, воронки, водосточные трубы и замерзает в  них, образуя ледяные пороги и пробки. Эти наледи усиливаются при   кратковременных оттепелях. В результате получается худший вариант неорганизованного отвода воды.

Кроме того, водосток изготавливается  из тонкой оцинкованной стали (жести), которая не выдерживает нагрузки от тяжелого льда, что приводит к  быстрому разрушению всей системы водоотвода.

Материал водостока подвергается интенсивной коррозии. Окраска снаружи не дает существенного эффекта, так как внутренняя поверхность водостока остается незащищенной. Отдельные элементы водостока выходят из строя, что приводит к воздействию большого количества воды на строительные конструкции, которые быстро разрушаются.

Изготовление, эксплуатация и ремонт наружного организованного водостока  требуют значительных материальных затрат.

Наиболее совершенными и надежными  системами отведения воды с кровель  зданий являются внутренние водостоки, у которых водосточные воронки заделывают в конструкцию крыши, а отводящие трубопроводы прокладывают внутри здания.

Системы внутренних водостоков могут  быть двух типов:

1. С закрытым выпуском воды  в систему дождевой или общесплавной канализации (рис. 3.3, а, б).

2. С открытым выпуском воды  на отмостку или в лотки  у зданий (рис. 3.4).

При обосновании допускается предусматривать  отвод воды из системы внутренних водостоков в систему производственной канализации незагрязненных или повторно используемых сточных вод.

Система внутренних водостоков включает следующие элементы (рис. 3.3, 3.4):

1. Водосточные приемные воронки,  предназначенные для приема воды  с кровли.

2. Водосточные стояки для транспортирования  воды в нижнюю часть здания.

3. Отводные трубы, соединяющие  стояки с воронками.

4.  Выпуск, который  принимает воду от стояков  и отводит ее в наружную  сеть канализации.

5 - 7. Специальные устройства (колодцы, ревизии, прочистки, гидрозатворы), служащие для приема, осмотра, прочистки и предотвращения замерзания системы.

Профиль кровли, для которой  проектируют внутренние водостоки, должен обеспечивать полный отвод с  ее поверхности атмосферных осадков.

В зависимости от ширины здания и конструктивной возможности придать уклон крыше к воронкам эта система водостоков может быть выполнена  либо с одной воронкой на стояке (рис. 3.3, а, б), либо с несколькими   воронками,   объединяемыми   сборными   подвесными   тводными трубами (рис. 3.4).

При расположении здания в климатической зоне, имеющей  расчетную  температуру наружного  воздуха ниже -5 °С, на открытом выпуске  воды из системы внутренних водостоков необходимо установить гидравлический затвор 5 (рис. 3.4), который препятствует засасыванию в выпуск холодного наружного воздуха, что может привести к замерзанию воды в выпуске, или же предусмотреть установку пробкового крана (рис. 3.7)

3.2. Требования к проектированию внутренних водостоков

Водосточные воронки  должны обеспечивать быстрый прием, отвод атмосферных вод и задержание предметов (листьев, веток, мусора), которые могут засорить систему.

Водосточные воронки  обычно устанавливают на границах пролетов, по возможности ближе к наружному  периметру зданий, в ендовах (нижних переломах профиля кровли). Уклоны кровли и ендов в сторону воронок предусматриваются не менее 0,01 -0,015.

Конструкция водосточных воронок  определяется местом их расположения и типом кровли. Они бывают колпаковыми (купольными) и плоскими (решетчатыми).

Колпаковые воронки (рис. 3.5) применяют на скатных, а также плоских неэксплуатируемых кровлях. Плоские воронки (рис. 3.6) устанавливают на плоских эксплуатируемых кровлях, используемых для ресторанов, кафе, спортивных площадок и т. д.

Колпаковая воронка (рис. 3.5) состоит из сливного патрубка 1 с фланцем, который заделывается в кровлю. Воронка должна герметично соединяться с кровлей, чтобы атмосферные воды не просачивались и не разрушали перекрытия. Для этого на фланец сливного патрубка заводится мягкий гидроизоляционный ковер кровли 3. Сверху устанавливается колпак с фланцем 4. Гидроизоляционный ковер зажимается между фланцами болтами и заливается сверху мастикой. Вода поступает в воронку через отверстия в колпаке 2.

Плоские воронки (рис. 3.6) конструктивно аналогичны колпаковым, по вместо колпака на верхнем фланце размещается решетка. Покрытие кровли устраивается на одном уровне с поверхностью решетки 2, что устраняет помехи при эксплуатации кровли.

На плоской кровле в одной ендове должно устанавливаться  не менее двух водосточных воронок. Максимальное расстояние между коронками при любых видах кровли не должно превышать 48м. Это же расстояние является предельным для пути воды от водораздела к воронке.

Па плоских кровлях  жилых и общественных зданий допускается установка по одной воронке на каждую секцию здания.

Пропускная способность  воронок определяется по табл. 3.1.

Таблица 3. l Пропускная способность водосточных воронок

Несколько водосточных  воронок присоединяют к стояку с  помощью отводного трубопровода, который часто выполняется в  виде подвесного трубопровода, прокладываемого на расстоянии 1 - 1,2м от поверхности кровли (рис. 3.4).

Прокладка подвесных  линий водостоков над технологическим оборудованием или продукцией, портящейся от попадания на нее влаги, не допускается. Если по условиям технологии производства устройство подвесных  водостоков невозможно, принимают подземную прокладку водосточных сетей и выпусков (рис. 3.7).

В жилых и общественных зданиях отводные трубопроводы от воронок  прокладываются в чердачных помещениях и технических этажах.

Подвесные трубопроводы выполняют из пластмассовых, асбестоцементных и чугунных труб. Их крепят к фермам, балкам и стенам при помощи хомутов, подвесок и кронштейнов. При наличии вибрации применяют стальные трубы, защищенные от коррозии оцинкованием или битумизацией.

Диаметр подвесных трубопроводов принимают не более 300мм, уклон не менее 0,005.

Водосточные стояки принимают атмосферные воды или непосредственно из водосточных воронок, или от отводных (подвесных) трубопроводов и передают их в выпуски.

Стояки изготавливают  из чугунных канализационных, асбестоцементных или пластмассовых труб, а при  значительной высоте их (более 10м) - из напорных чугунных или стальных труб. Это связано с тем, что при засорах возможно заполнение водой всех трубопроводов до верхней точки здания, в результате чего давление в нижних частях системы может значительно повыситься. Диаметр стояков должен быть не менее диаметра подсоединяемой к нему воронки или диаметра отводною трубопровода. Пропускная способность стояка определяется по табл. 3.2.

Таблица 3.2 Пропускная способность водосточных стояков

Стояки прокладывают в отапливаемых помещениях вдали от наружных стен открыто (около колонн, стен, перегородок) или скрыто (в бороздах, шахтах с  устройством ревизий и открывающихся  люков) так, чтобы длина подземных линий была минимальной. Замоноличивать стояки в строительные конструкции не допускается, так как на поверхности стенок труб образуется конденсат во время таяния снега, когда температура воды близка к 0 °С. Наиболее целесообразно прокладывать стояки в нишах. В жилых зданиях стояки располагаются в лестничных клетках у стен, не смежных с жилыми комнатами. В общественных зданиях их устанавливают в коридорах, подсобных помещениях, лестничных клетках. Для предотвращения   замерзания    стояка    необходимо обеспечить постоянную подачу в него теплого воздуха. При закрытом выпуске воздух поступает   из   подземной   дождевой сети под действием гравитационного давления. При открытом выпуске с гидрозатвором движения воздуха в стояке не происходит: воронки не получают достаточного тепла и обмерзают. Поэтому воздух подается в стояк из подвала через пробковый кран 4 (рис. 3.8), который закрывается при положительной температуре воздуха.

Водосточные выпуски, как  уже говорилось, могут быть открытыми или закрытыми. При закрытой системе выпусков (см. рис. 3.4, 3.7) водосточные подземные трубопроводы-коллекторы укладывают параллельно между собой и перпендикулярно наружным стенам здания. Каждый выпуск принимает воду от одного или нескольких стояков. Обычно каждый коллектор имеет непосредственный выпуск в наружную канализацию, что обеспечивает лучшие условия эксплуатации и меньшее заглубление труб, однако требует большего числа выпусков. С целью сокращения числа выпусков несколько коллекторов 1 (рис. 3.9) могут объединяться одним выпуском 3.

Водосточные подпольные коллекторы в жилых и общественных зданиях выполняют из чугунных канализационных, пластмассовых или асбестоцементных труб. В производственных зданиях могут применяться также керамические или бетонные трубы. В производственных зданиях иногда устраивают сеть из открытых лотков и каналов шириной не менее 200мм при глубине лотка до 500мм и не менее 700мм при большей глубине.