Водоснабжение и канализация пятиквартирного жилого дома

Стремительное развитие промышленности и коммунального хозяйства городов и населенных пунктов привело к росту водоснабжения. Актуальной проблемой является восстановление чистоты водных объектов в условиях возрастающего аномального и технического воздействия. Важность этой проблемы еще и в том, что от состояния водных объектов, режима и характера их использования зависит решение экономических, продовольственных, энергетических проблем и главное обеспечение населения питьевой водой высокого качества. На территории алтайского края значительные запасы подземных вод, на базе которых эксплуатируется 1,5 тыс. водозаборов – скважин для обеспечения населения питьевой водой. Такой водопровод оказывает негативное воздействие на природу. Используется 18 речных заборов воды, производительность каждого более 1 млн. м³/год. В крае 48 выпусков сточных вод в водные объекты, из них 41 используется без очистных сооружений.

Канализация действует в 611 городах и населенных пунктах. Мощность сети составляет 561,6 тыс. м³/сутки в селах края.

Системы внутреннего водоснабжения предназначены для бесперебойной подачи воды из наружной водопроводной сети и распределения ее между потребителями внутри здания.

Канализация состоит из комплекса сооружений для организованного отхода фекальных вод, обязательной очистки и выпуска в водоем.

2. Характеристика объекта

5-ти квартирный жилой дом двух этажный. Размещен в городе Барнауле, жилой район Солнечная поляна, имеется подвал, высота этажа 3м. Число приборов 35, жителей 20.

3. Описание систем холодного водопровода

Внутренним водопроводом называется совокупность инженерных устройств в зданиях, предназначенных для подачи воды под напором от наружных источников водоснабжения к водоразборным точкам.

Внутренний водопровод состоит

1. Ввод в здание с устройством водомерного узла, который служит для учета холодной воды потребителям.

2. Магистральный водопровод служит для подачи воды к зданию

3. Распределительные водопроводы (стояки) служат для подачи воды по этажам

4. Подводки служат для подачи воды к водоразборным кранам и арматуре

5. Водопроводная сеть состоит из запорной арматуры и водоразборных приборов: смывные бочки, смесители

6. Водопроводная сеть с нижней разводкой, однотрубная, вертикальная, тупиковая. На сети устанавливаются вентили для отключения стояков и приборов. Стояки крепятся хомутами на каждом этаже. При проходе труб через перекрытия устанавливают гильзы. На стояке устанавливаются сгоны. Магистраль укладывают с уклоном в сторону ввода 0,002 м. Воздух справляется через водоразборную арматуру верхнего этажа.

4. Гидравлический расчёт сети холодного водопровода

Целью гидравлического расчёта является определение наиболее экономичных диаметров труб внутреннего водопровода при пропуске расчётных расходов и обеспечение подачи воды в любую водоразборную точку здания, сооружения.

Порядок расчета сети заключается в следующем:

а) Аксонометрическая схема сети внутреннего водопровода разбивается на расчётные участки. За расчётный участок принимается отрезок трубопровода, заключённый между водоразборной точкой и ответвлением или между двумя ответвлениями сети.

б) По приведённым ниже формулам определяют расчётный расходы по расчётным участкам сети.

в) Задаются диаметрами труб по участкам в соответствии с расчётными расходами и допустимыми экономическими скоростями воды, для чего используют таблицы приложения 1.

г) Выбираем расчётное направление от водомера на вводе к водоразборному прибору, до которого сумма потерь напора местных и по длине является наибольшей (чаще всего это самый высокорасположенный и самый удалённый прибор от ввода). Для внутренних водопроводов допустимые скорости для магистралей и стояков не более 1,5 м/сек, на магистралях в противопожарных водопроводах – не более 5 м/сек. Наиболее экономичными скоростями следует считать от 0,7 до 1,2 м/сек. Одновременно определяют потери на преодоление сопротивлений трения по длине и местных сопротивлений как на отдельных участках, так и по всей длине расчётного направления. В таблицах для гидравлического расчёта даны значения удельных потерь напора по длине, местные потери напора принимаются в процентах от величины потерь напора по длине.

Определяем вероятность действия сан-тех приборов

U = 8 человек

N = 10 приборов

q^c₀ = 0.2 л/с

q^c_hru = 5.6 л/с

q^tot_hru =15.6 л/с

q^h_hru = 10 л/с

q^tot₀ = 0.3 л/с

P^c = q ^c_{h r u}*U/3600*q ^c₀*N= 5.6*8/3600*0.2*10 = 0.006

P^tot = q ^tot_{h r u}*U/3600*q ^tot₀*N=15.6*8/0.3*10*3600=0.01

Определяем NPдля каждого участка

NP_1-2 = 0,006*1=0,006

NP_2-3 = 0.006*2= 0.012

NP_3-4 = 0.006*5= 0.03

NP_4-Ву = 0,01*5= 0.05

NP_Ву-6 = 0.01*5= 0.05

NP_Вв = 0.01*10= 0.1

Определяем коэффициент α по СНиП (приложение 4)

Определяем расход воды для каждого участка по формуле:

q= 5*q^c₀*α (л/с)

q_1-2 = 5*0,2*0,2=0,2 (л/с)

q_2-3 = 5*0,2*0,2=0,2 (л/с)

q_3-4 = 5*0,2*0,237=0,237 (л/с)

q_4-Ву = 5*0,3*0,273=0,4 (л/с)

q_Ву-6 = 5*0.3*0.273 = 0.4 (л/с)

q_Вв = 5*0.3*0.343 = 0.5 (л/с)

Полученные данные записываем в таблицу, округляя до сотых. Определяем диаметр для каждого участка по таблице гидравлического расчета.

Определяем потери напора для каждого участка и их сумму:

H = i*l*10

i*l_1-2 = 360,5*2*10= 7210 (Па)

i*l_2-3 = 360,5*1,8*10= 6489 (Па)

i*l _3-4= 110,6*2,1*10= 2322,6 (Па)

i*l _4-Ву= 73,5*12,5*10= 9187,5 (Па)

i*l_Ву-6= 73,5*5,4*10= 3969 (Па)

i*l_Вв= 110,9*15*10= 16635 (Па)

Таблица гидравлического расчета сети холодного водопровода

5. Гидравлический расчёт сети горячего водопровода

Задачей гидравлического расчёта является определение диаметров подающих и циркуляционных трубопроводов и потерь напора от ввода до самой высокой водоразборной точки наиболее удалённого стояка.

Гидравлический расчёт подающих трубопроводов горячей воды выполняем аналогично расчёту трубопроводов холодного водоснабжения на подачу сетью расчётного расхода горячей воды, с учётом циркуляционного.

На основании аксонометрической схемы на каждом расчётном участке подсчитываем количество санитарных приборов N. Диаметры трубопроводов на каждом участке подбираем по приложению 2.

Потери напора в отдельных участках трубопроводов систем горячего водоснабжения определяют по формуле:

H=il (1+kl ), м

где: i-удельные потери напора, принимаются по таблице, (приложения 2 ) для подбора диаметров;

l- длина участков трубопровода, м;

kl- коэффициент, учитывающий местные сопротивления:

kl= 0.2- для подающих и циркуляционных распределительных трубопроводов (магистраль, разводка);

kl= 0.1- для трубопроводов и водоразборных стояков без полотенцесушителей и циркуляционных стояков (стояк без полотенцесушителей);

kl= 0.5- для трубопроводов водоразборных стояков с полотенцесушителями.

Диаметры циркуляционных трубопроводов принимаем на один два размера меньше, чем соответствующие диаметры подающих трубопроводов.

Горячие водоснабжение- местное от комбинированных газовых аппаратов, устанавливаемых в каждой квартире для отопления и горячего водоснабжения.

Определяем вероятность действия сан-тех приборов

U = 8 человек

N = 6 приборов

q^h₀ = 0.2 л/с

q^h_hru = 10 л/с

P^h = q^h_hru*U/3600*q^h₀*N = 10*8/3600*0.2*6 = 0.02

Определяем NP для каждого участка

NP_1-2 = 0.02*1= 0.02

NP_2-3 = 0.02*3= 0.06

Определяем коэффициент α по СНиП (приложение 4)

Определяем расход воды для каждого участка по формуле:

q = 5* q₀*α (л/с)

q_1-2 = 5*0.2*0.215 = 0.215 (л/с)

q_2-3 = 5*0.2*0.281 = 0.289 (л/с)

Полученные данные записываем в таблицу округляя до сотых. Определяем диаметр для каждого участка по таблице гидравлического расчета.

Определяем потери напора для каждого участка и их сумму:

H^с = i*l*(1+RL)

Н_1-2 = 4250.4*(1+0.1) = 4675.4

Н_2-3 = 2299.7*(1+0.2) = 2759.6

6. Подбор водомера

Согласно пункту 4.2 (1), диаметр условного прохода счетчика воды выбираем исходя из среднего расхода воды за период потребления q^c_т , которые не должны превышать эксплуатационный, принимаем по таблице 4 (1). Водомер принимается на порядок ниже диаметра ввода. Из таблицы выписываем данные принятого водомера.

К установке принимаем водомер крыльчатый, калибром 20 с гидравлическим сопротивлением счетчика S=5.18, эксплуатационный расход счетчика 2 м³/ч.

Счетчик с принятым диаметром условного прохода проверяем на пропуск расчетных расходов воды, и сравниваем потери напора в водомере с допустимым:

H_Вд = S*(q^c)²

H_Вд = 5,18*(0,5)² = 1,295м

q – расход на вводе.

s – гидравлическое сопротивление счетчика.

Потери напора в водомере должны быть не более 5м, для турбинных, не более 2,5м для крыльчатых счетчиков.

В нашем случае потери в водомере равны 1,295м, что меньше допускаемых, следовательно, счетчик подобран, верно.

7. Определяем среднечасовой расход

q_т = q_u*U/1000*Т (м³/ч)

q_u – суточный расход воды, л/сут. принимается по приложению 3 (1)

Т – время потребления воды в сутки, в часах

U – количество потребителей, чел.

q_т = 180*8/1000*24 = 0,06 (м³/ч)

Проверим условием:

q_э ≥ q_т

2≥0.06

Обе проверки сошлись, следовательно принимаем к установке выбранный водомер. Если проектируемое здание имеет 1 ввод и в нем не допускается перерыва в подаче воды, у водомера предусматривают обводную линию, которую рассчитываем на пропуск максимального ( с учетом противопожарного ) расхода воды.

8. Рассчитываем максимальный часовой расход

Холодной:

P_hr = 3600*P^c*q₀/q_0hr

P_hr = 3600*0,006*0,2/200 = 0,02

NP = 0,02*10 = 0,2

α =0,449

q_hr = 0,005*200*0,449 = 0,449 м³/ ч

Горячей:

P_hr = 3600*0,02*0,2/200 = 0,18

NP = 0,18*6 = 1.08

α =1.021

q_hr = 0,005*200*1.021 = 1.021 м³/ ч

Тепловой поток Q^h_т (Q^h_hr), кВт, за период (сутки, смена) максимального водопотребления (с учетом теплопотерь) следует вычислять по формуле:

1. В течение среднего часа

Q^h_т = 1,16*q^h_hr*(55-t^c)+Q^ht_Т

Q^h_т = 1,16*0,04*(55-5)+0,464=2,784 кВт

Q^h_т = 1,16*q^h_hr*(55-t^c)+К_ТП

Q^ht_т = 1,16*0,04*(55-5)*0,2=0,464 кВт

2. в течении часа максимального потребления

Q^hr_h = 1,16*q^h_hr*(55-t^c)+Q^ht_Т

Q^hr_h = 1,16*1.021*(55-5)+0.464=52 кВт

Q^ht = Q_т*0,25 = 1,16+0,25 = 1,41

Коэффициенты, учитывающие потери теплоты трубопроводами

9. Определение требуемого напора в сети

Требуемый напор H_тр в месте присоединения ввода к наружной водопроводной сети в час максимального водопотребления, обеспечивающий подачу воды на необходимую геометрическую высоту и свободный напор у диктующего водоразборного прибора, определяют по формуле:

H^c_тр = H^c_геом + ∑H^c_i+ H_вд + H^c_f , (м)

∑H^c_i – потери напора в трубопроводах холодного водопровода с учетом потерь на местные сопротивления.

H^c_геом – геометрическая высота подъема воды (м).

∑H^c_i = ∑H_i*L*(1+K_i)

K_i – коэффициент местных сопротивлений, принимаем по пункту 7,7 (1).

H_Вд – потери напора в водомере

H_f – свободный напор перед диктующим водоразборным прибором.

Н_f= 3

H_Вд =1,295

H^c_геом 3,1+1,5+1,1=5,7 м

∑H^c_i = = 4,6*(1+0,3)=5,98

H^c_тр = 5,7+5,98+1,295+3=15,9 м

10. Расчет и подбор водонагревателя

1. Внутренний диаметр D_в = 0,05 м

2. Внутренний и наружный диаметр латунных трубок d_н = 0,016 м, d_в = 0,014 м по ГОСТ 494-69

3. Число трубок Z = 4 шт

4. Площадь живого сечения трубок f_мт = 0,00116 м²

5. площадь сечения межтрубного пространства f_тр = 0,00066 м²

Т₁ = 130⁰С, Т₂ = 70⁰С, t₁ = 5⁰C t₂ = 55⁰C

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства, в котором движется греющая вода.

D_экв = D_в² - Z*D_н²/ D_в - Z*D_н (м)

D_экв = 0,05² – 4*0,016²/0,05 + 4*0,016 = 0,013 м

Порядок расчета: Расчет греющей воды л/ч ее расход

G_м = Q/(Т₁-Т₂)*1000 = 52000/(130-70)*1000 = 0,87

Расход нагреваемой воды л/ч

G_т = Q/(Т₂-Т₁)*1000 = 52000/(55-5)*1000 = 1,04

Задавшись ориентировочно типом и номером подогревателя с диаметром корпуса D_в находим скорость горячей воды в межтрубном пространстве.

W_мт = G_м /3600*f_мт = 0,87/3600*0,00116 = 0,2 м/с

Скорость нагреваемой воды в трубках

W_тр = G_т /3600*f_тр = 1,04/3600*0,00066 = 0,43 м/с

Средняя температура нагреваемой воды

t = 0,5*(t₁+t₂) = 0,5(55+5) = 30⁰С

Средняя температура греющей воды

Т = 0,5*(Т₁+Т₂) = 0,5*(130+70) = 100⁰С

Коэффициент перехода ккал/м³с от греющей воды, проходящей в межтрубном пространстве и стенках труб

α₂=(1400+18t-0,035*t²)*W_тр^0,8/d_экв^0,2=(1400+18*30-0,035*(30)²)*0,43^0,8/0,014^0,2 = 2386

Коэффициент теплоперехода ккал/м²от стенок труб к нагреваемой воде, проходящей по трубкам

α₁=(1400+18T-0,035*T²)*W_тр^0,8/d_в^0,2=(1400+18*100-0,035*(100)²)*0,2^0,8/0,013^0,2 = 19414

Коэффициент теплопередачи ккал/м²

К = 1/(1/α₁+1/α₂+δ_сп/λ_сп) = 1/(1/19414+1/2386+0,000011) = 2174

δ_сп/λ_сп = 0,000011

Среднеарифметическая разность температур ⁰С

∆t_ср = ∆Т_б-∆Т_м/2,3*l_og∆Т_б/∆Т_м = 75-65/2,3*1.15 = 71⁰С

Площадь поверхности нагрева подогревателя, м²

F = Q/MK∆t_ср = 52000/0.8*2174*71 = 0.42 м²

Активная длина секций подогревателя, м

L = 0,318*F/d_ср*7 = 0,318*0.42/0,015*4 = 2.2 м²

d_ср = 0,5*(d_н+d_в) = 0,5*(0,016+0,014) = 0,015

Число секций подогревателя при длине секций 4 метра

N = L/4 = 2.2/4 = 0.6 секция

Потери напора в водонагревателе

Н_вн = 0,75*(W_тр)²*n*m

Н_вн = 0,75*0,43²*0,6*2 = 0,17 м.в.ст.

11. Описание сети дворовой канализации

Дворовая сеть принимает стоки от одного или нескольких зданий и направляет в уличную сеть. Дворовая сеть прокладывается из керамических, а/ц, бетонных труб в соответствии с ГОСТ 286 – 82 и присоединяется к наружной сети в колодце ГКК. Трубопроводы прокладываются параллельно зданиям в направлении к магистральной линии, с таким учетом, чтобы направление движения стоков совпадало с уклоном местности. Расстояние от сети до здания принимается не менее 5 м., чтобы при проведении земляных работ не повредить основание здания. Перед присоединением к наружной сети, на расстоянии 1,5 м. от красной линии от застройки устанавливается колодец.

Диаметр труб дворовой сети 150 мм.

12. Проектный расчет сети дворового водоотведения

При проектировании канализационной сети строится соответствующий ей профиль в масштабах: вертикальный не менее 1: 100, горизонтальный 1: 500. Построение профиля начинается после нанесения дворовой канализационной сети на генплан участка с горизонталями местности, нанесенными через 0,5 м.

На трассе дворовой сети канализации на генплане нумеруется смотровые колодцы, начиная от контрольного колодца.

При проектировании канализационного трубопровода следует помнить, что глубина заложения труб должна быть определена с учетом глубины промерзания грунта и уклон труб должен быть по возможности близок к естественному уклону земли, но не менее 0,008 для D=100-150 мм.

1.уклоны земли для каждого участка по формуле:

j = H_н – H_к / L

Где Нконечная, Нначальная – отметки земли на границах участка (с профили), L – длина участка.

К₆-К₅=200-199,5/15=0,03

К₅-К₄=195,5-199,0/15=0,03

К₇-К₄=200,0-199,0/12=0,08

К₄-К₃=199,0-198,5/20=0,025

К₃-К₂=198,5-198,0/20=0,025

К₂-К₁=198,0-197,7/15=0,03

К₁-КК=197,7-197,3/10=0,04

КК-ГКК=197,3-196,9/10=0,04

К₁₀-К₉=199,0-198,5/20=0,025

К₉-К₈=198,5-198,0/15=0,04

К₈-К₁=198,0-197,7/30=0,01

2.Определяем глубину заложения труб с учетом климатических особенностей одного региона по формуле

h_з = h_пр – 0.3 + d

где h_пр глубина промерзания грунта для алтайского края h_пр=2,2

h_з = 2,2 – 0.3 + 0,15= 2,05 (м)

3.Принимаем, что самый удаленный участок от уличной сети колодец К₆ будет иметь глубину 2,05 (минимально допустимое). Тогда отметки лотка трубы в колодце будет иметь отметку равную отметки земли минус глубина колодца. Отметки лотков труб в остальных колодцах находим, вычитая отметки вышележащего колодца превышение L=j*L между этими колодцами. Глубина колодцев определяется как разность отметок земли и отметок дна лотка данного колодца.

К₆= 200,0 - 2,05=197,95

4.Глубину колодцев определяем как разность отметок земли и отметок дна лотка данного колодца.