THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP THOÁT NƯỚC TRONG CÔNG TRÌNH

1.Thiết kế hệ thống cấp nước sinh hoạt:Nhiệm vụ hệ thống cấp nước: Hệ thống cấp nước trong nhà làm nhiệm vụ đưa nước từ mạng lưới cấp nước ngoàinhà đến mọi thiết bị, dụng cụ vệ sinh hoặc

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP THOÁT NƯỚC TRONG CÔNG

TRÌNH

1.1 Giới thiệu công trình:

Loại hình: khu chung cư, 20 tầng, mỗi tầng cao 4.0m, bố trí xen kẽ

Đường kính ống cấp nước bên ngoài: D150 Đường kính ống thoát bên ngoài: D500

Áp lực đường ống cấp bên ngoài: ban ngày 18m, ban đêm 26m

Số dân 240 người, mật độ 6 người/căn hộ, 40 căn hộ

Các tầng có mặt bằng giống nhau

Cốt nền nhà tầng trệt: 0 m Cốt sân nhà: -0.6 m

Chiều dày mái nhà: 0.6 m

Nội dung thực hiện:

Tính toán, thiết kế hệ thống cấp nước: cấp nước lạnh

Tính toán, thiết kế hệ thống thoát nước thải, thoát nước mưa

Đưa ra kết luận – kiến nghị

Yêu cầu thiết kế:

Cấp nước đủ áp lực và lưu lượng đến từng thiết bị vệ sinh cho khu chung cư

Thoát nước: Mạng lưới thoát nước an toàn, không ảnh hưởng đến môi trường xungquanh, nước thải được đưa qua bể tự hoại trước khi đưa vào trạm xử lí nước thải chungcủa khu vực

1.Thiết kế hệ thống cấp nước sinh hoạt:

Nhiệm vụ hệ thống cấp nước:

Hệ thống cấp nước trong nhà làm nhiệm vụ đưa nước từ mạng lưới cấp nước ngoàinhà đến mọi thiết bị, dụng cụ vệ sinh hoặc máy móc sản xuất có dùng nước bên trong nhà

Các tiêu chuẩn áp dụng:

TCVN 4513-88: Cấp nước bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 4474-87: Thoát nước bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 5673-1992: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng cấp thoát nước bên trong nhà.TCVN 4519-1988: Hệ thống cấp thoát nước bên trong nhà và công trình Quy phạm thi công và nghiệm thu

♦ Các đường ống đứng cấp nước dẫn nước lên các tầng nhà

♦ Các đường ống nhánh cấp nước, dẫn nước từ ống đứng đến các dụng cụ vệ sinh

♦ Các thiết bị dùng nước (dụng cụ vệ sinh): Lavabo, bồn cầu tự động, vòi sen, vòirửa, bồn rửa bếp, máy giặt

♦ Các thiết bị nối ống: tê (thông tam), cút, côn thu, nút ống, rắc co (bộ ba),

♦ Các thiết bị hỗ trợ cho hệ thống cấp nước:

+ Mối nối mềm: là mối nối có thể tháo mở khi đoán ống cần sửa chữa

+ Van đóng mở nước

+ Van giảm áp: tác dụng giảm áp ở các đoạn ống có áp lực lớn không an toàn + Van một chiều: van chỉ cho nước đi theo một chiều duy nhất.

+ Van xả khí: dung để xả khí sinh ra trong các đoán ống cấp nước

+ Đồng hồ đo áp: được dung để đo áp lực nước trong ống

Các sơ đồ hệ thống cấp nước:

● Hệ thống cấp nước đơn giản:

Áp dụng khi áp lực đường ống nước ngoài nhà hoàn toàn đảm bảo đưa tới mọi dụng

cụ vệ sinh trong công trình, kể cả những dụng cụ vệ sinh cao và xa nhất trong công trình

Hình 1 Sơ đồ hệ thống cấp nước đơn giản

1- Đường dẫn nước vào nhà; 2- Đồng hồ đo nước; 3- Ống chính

● Hệ thống cấp nước có két trên mái

Áp dụng khi áp lực đường ống cấp nước bên ngoài không đảm bảo thường xuyên.Vào những giờ dùng ít nước (chủ yếu là ban đêm) nước được cung cấp cho các dụng cụ

vệ sinh và cấp lên két Vào giờ cao điểm, khi nước không lên tới các dụng cụ vệ sinh thìkét nước sẽ bổ sung nước cho toàn bộ mạng lưới

Hình 2 Sơ đồ hệ thống cấp nước có két nước trên mái

● Hệ thống cấp nước có két nước và trạm bơm

Áp dụng cho trường hợp áp lực đường ống nước bên ngoài hoàn toàn không đảmbảo Máy bơm chỉ mở vào giờ cao điểm, vừa đưa nước tới các dụng cụ vệ sinh, vừa bổsung cho két nước Các giờ còn lại, két nước bổ sung nước cho ngôi nhà

Hình 3 Sơ đồ hệ thống cấp nước có két nước, trạm bơm

● Hệ thống cấp nước có két nước, trạm bơm và bể chứa

Áp dụng trong trường hợp áp lực đường ống nước bên ngoài hoàn toàn không đảmbảo và quá thấp (<5m), đồng thời lưu lượng nước không đủ, đường kính ống bên ngoàinhỏ, không cho phép bơm trực tiếp từ đường ống bên ngoài, vì sẽ ảnh hưởng đến việcdùng nước của các hộ xung quanh

Hình 4 Sơ đồ hệ thống cấp nước có két nước, trạm bơm, bể chứa

● Hệ thống cấp nước phân vùng

Hệ thống cấp nước phân vùng áp dụng trong trường hợp áp lực của đường ống cấpnước bên ngoài đảm bảo không thường xuyên hoặc hoàn toàn không đảm bảo đưa nướctới mọi thiết bị vệ sinh trong nhà, nhà có nhiều tầng

Ưu điểm của hệ thống là tận dụng được áp lực đường ống cấp nước bên ngoài nhưngphải xây dựng thêm hệ thống đường ống chính cho các tầng phái trên Đối với nhà caotầng, nhất là những nhà có số nhà n > 10 thì việc cấp nước cần chú ý tới đặc điểm áp lực,khả năng chịu áp của các thiết bị, phụ tùng, đường ống và các loại máy bơm cần thiết

Phương án thiết kế mạng lưới cấp nước:

Khi thiết kế mạng lưới cấp nước trong nhà có nhiều phương án, sơ đồ cấp nước khácnhau Nhiệm vụ của người thiết kế sao cho có được một mạng lưới cấp nước vừa tận dụngtriệt để áp lực của đường ống cấp nước bên ngoài, vừa kinh tế, quản lí dễ dàng, kết hợptốt với mỹ quan kiến trúc của ngôi nhà

PHẦN I: CẤP NƯỚC LẠNH

1.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC LẠNH

1.1.1 Xác định áp lực cần thiết của ngôi nhà:

Từ các số liệu trên cho thấy áp lực đường ống cấp nước bên ngoài là 18m vào banngày chỉ đủ cho một số tầng phía dưới Để tận dụng khả năng cấp nước của đường ốngcấp nước bên ngoài, hơn nữa do chung cư có nhiều tầng (20 tầng), nên ta sử dụng hệthống cấp nước phân vùng

Theo tiêu chuẩn cấp nước, sơ bộ cột áp cần thiết cho nhà 1 tầng là 8m, mỗi tầng tăngthêm 4m Vậy với 18 m áp lực cột nước bên ngoài, sơ bộ có thể cấp cho 4 tầng nhà.Chung cư có 20 tầng vậy 16 tầng còn lại cần có biện pháp để cấp nước

Thiết bị vệ sinh cao nhất đặt ở độ cao 2m so với sàn nhà

Áp lực cần thiết của ngôi nhà được xác định theo công thức

Hct nh = hhh + hđh + htd + ∑h + hcb ( m )Trong đó:

 hhh – độ cao hình học đưa nước tính từ trục đường ống cấp nước bên ngoài đếndụng cụ vệ sinh bất lợi nhất (xa nhất và cao nhất so với điểm lấy nước vào nhà)

 hđh – tổn thất áp lực qua đồng hồ đo nước ta chọn sơ bộ bằng 1m

 htd – áp lực tự do cần thiết ở các dụng cụ vệ sinh hoặc các máy móc dùng nước,đươc chọn theo tiêu chuẩn, chọn vòi tắm hương sen htd là 3 m

 ∑h – Tổng tổn thất áp lực trên đường ống tính toán, lấy sơ bộ bằng (10-15)%hhh

 hcb – tổn thất áp lực cục bộ theo tuyến ống tính toán bất lợi nhất của mạng lưới cấpnước bên trong nhà, chọn 30%∑hdđ

1.1.2 Xác định cột áp bên ngoài max, min:

Theo số liệu đã có, các giá trị và vào ban ngày và ban đêm là:

= 26m vào ban đêm

= 18m vào ban ngày

Số tầng nhà hệ thống cấp nước bên ngoài có thể phục vụ là 3 tầng, ta phân thành 5vùng như sau:

Vùng 1 (tầng trệt -3): Sử dụng sơ đồ cấp nước đơn giản, lấy nước trực tiếp từ ống

cấp nước bên ngoài

Vùng 2 (tầng 4-8): Sử dụng sơ đồ cấp nước bể chứa, trạm bơm, két nước.

Vùng 3 (tầng 9-13): Sử dụng sơ đồ cấp nước bể chứa, trạm bơm, két nước.

Vùng 4 (tầng 14-17): Sử dụng sơ đồ cấp nước bể chứa, trạm bơm, két nước.

Vùng 5 (tầng 17-20): Sử dụng sơ đồ cấp nước bể chứa, trạm bơm, két nước.

1.2 VẠCH TUYẾN VÀ BỐ TRÍ ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC BÊN TRONG NHÀ

- Mạng lưới cấp nước bên trong bao gồm: đường ống chính, đường ống đứng và cácống nhánh dẫn nước tới các thiết bị vệ sinh

+ Các ống đứng chính cấp nước từ trạm bơm lên két và từ két xuống được bố trítrong các hộp kĩ thuật.Các ống phân phối được bố trí trong trần giả ,cách mép trần giả mộtkhoảng 200mm

+ Các ống nhánh từ ống đứng cấp nước đến các thiết bị vệ sinh được bố trí chủyếu trong tường và cách sàn một khoảng 200 mm

- Các yêu cầu phải đảm bảo khi vạch tuyến:

+ Đường ống phải đi tới mọi thiết bị vệ sinh trong nhà

+ Tổng chiều dài đường ống là ngắn nhất

+ Đường ống dễ thi công và quản lí sửa chữa bảo dưỡng

- Trên cơ sở đó tiến hành vạch tuyến như sau:

+ Bể chứa và bơm được đặt trong tầng hầm, có thể kết hợp với lồng cầu thang.+ Két nước được đặt trên tầng mái cùng với trạm bơm và trạm khí ép

1.3 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN

1.3.1 Lưu lượng nước tính toán lớn nhất ngày và đêm của công trình.

Qmax ngđ = x Kmax ngđ (m3/ngđ)Trong đó:

- N=240: Số người trong khu căn hộ

- qtc = 200 (l/ng.ngđ): Tiêu chuẩn dùng nước (Theo TCXDVN 33 : 2006)

- Kmax ngđ = 1.3: Hệ số không điều hòa lớn nhất ngày

 Qmax ngđ = x 1 3 = 62.4 (m3/ngđ)

1.3.2 Xác định lưu lượng nước tính toán.

Bảng 1 Bảng tính toán đương lượng các thiết bị vệ sinh trong 1 căn hộ điển hình

5 Bồn tắm 1 2 2

Bảng 2 Bảng tính toán đương lượng các thiết bị vệ sinh trong khu chung cư

- Qtt: Lưu lượng nước tính toán (l/s)

- a: Đại lượng phụ thuộc tiêu chuẩn dùng nước tính cho 1 người trong ngày, trabảng 1.4 Giáo trình cấp thoát nước trong nhà, với qtc= 200 l/ng.ngđ thì a =2,14

- N = 320 : Tổng số đương lượng của các thiết bị vệ sinh trong khu chung cư

- K: Hệ số phụ thuộc vào tổng số đương lượng N, Tra bảng 1 5 giáo trình cấpthoát nước trong nhàthì K = 0,003

=> Qtt = 0,2 x + = 3.92 (l/s)

1.4 CHỌN ĐỒNG HỒ ĐO NƯỚC:

1.4.1 Chọn đồng hồ đo nước cho cả khu chung cư:

Chọn đồng hồ đo nước dựa trên cơ sở thỏa mãn 2 điều kiện: lưu lượng tính toán vàtổn thất áp lực

Điều kiện để chọn đồng hồ: Qmin < Qtt < Qmax.

Trong đó:

Qtt: lưu lượng tính toán của ngôi nhà (l/s), Qtt= 3.92 (l/s)

Qmin, Qmax: lưu lượng cho phép của đồng hồ (l/s)

Bảng 5 Cỡ, lưu lượng và đặc tính của đồng hồ đo nước.

(mm)

Lưu lượng đặc trưng (m 3 /h)

Lưu lượng cho phép (l/s)

Tra bảng 5, Qmin = 0.9 l/s < Qtt = 3.92 l/s < Qmax = 6 l/s, chọn đồng hồ được cỡ đồng

hồ loại tuốc bin (trục ngang) D = 50 mm

Theo bảng 6 có sức kháng S = 0.0265

Tổn thất áp lực qua đồng hồ:

Hđh = S x = 0.0265 x 3.922 = 0.407 < 1m (Thỏa mục 5.3 TCVN 4513 – 1988)

Vậy chọn đồng hồ cỡ D=50mm là hợp lí

1.4.2 Chọn đồng hồ nước cho 1 căn hộ:

vmax = 1.5-2 m/s đối với ống đứng và ống chính

vmax = 2 m/s đối với ống nhánh nối với thiết bị

vmax = 10 m/s đối với các thiết bị chữa cháy tự động

- Chọn đường kính ống xét theo quy cách sản xuất Lưu lượng nước tính toán đã xácđịnh, do đó đường kính ống có thể chọn theo đường kính kinh tế DKT

Đối với ống nhựa uPVC của công ty Bình Minh:

DKT = (0.652÷1.129) Q0.5 với DKT (m), Q(m3/s)

1.5.2 Tổn thất cột nước trong đường ống:

Tổng tổn thất dọc theo tuyến đưa nước tới thiết bị: trong các ống cấp nước nướcchảy là có áp, trong quá trình chảy có ma sát giữa dòng chảy và thành ống gây ra tổn thấtdọc đường hd và có ma sát cục bộ trong nội bộ dòng chảy tại: các nơi nối ống, nơi dòngchảy tách dòng, các nơi ống chuyển hướng, các nơi có van… gây ra tổn thất cục bộ hc.Như vậy tổn thất toàn bộ hw trong đoạn ống là:

hw = hd + hc

Nhưng trong mạng lưới cấp nước, số điểm có tổn thất cột nước cục bộ quá nhiều,cho nên để đơn giản trong quá trình tính toán thường quy đổi tổng tổn thất cục bộ trongđoạn ống về hệ số k để chỉ tỷ lệ tổn thất cục bộ so với tổn thất dọc đường, như vậy chỉ cầntính hd là có thể tính gần đúng được hw:

hw = k hd Với: k = 1.2 đến 1.3 đối với hệ thống cấp nước trong nhà

Công thức xác định tổn thất cột nước dọc đường hd được tìm bằng thực nghiệm,trong lĩnh vực cấp thoát nước thường dùng công thức tổng quát sau:

hd = L(Q/K)x

→ Theo Hazen – Williams: x=1.85; K=0,2787.CH.D2.63, CH=140

1.5.3 Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước:

Tính toán cho 4 vùng:

Khi tính toán, tính cho tuyến bất lợi nhất và cuối cùng tổng cộng cho từng vùng và

toàn mạng lưới Các nhánh khác không cần tính toán mà chọn theo kinh nghiệm dựa vào

tổng số đương lượng của đoạn tính toán

Bảng 8: Tính toán thuỷ lực MLCN vùng 2 (từ T4 đến T8)

Đoạn

ống phụ tráchĐơn vị

Tổng đương lượng

K Q tt (l/s) D KT

(mm)

D (mm)

D (mm )

Loại

h d

Bảng 11: Tính toán thủy lực từ két mái xuống hộ bất lợi nhất

Đơn vị phụ

trách

Tổng đương lượng

K Q tt (l/s) D KT

(mm)

D (mm)

DKT (mm)

D (mm )

L (m )

hd (m)

V (m/s )

ĐK VẬN TỐC Bồ

Chậu bếp,vò i

Xí bệ t

2

0.5 4

(l/s)

DKT (mm)

D

hd (m)

V (m/s) Bồ

Xí bệ t

1.5.4 Tính tổn thất áp lực từ mạng lưới thành phố đến đồng hồ tổng:

Trên cơ sở bố trí hệ thống bơm cho nhà ở gia đình trên mặt bằng trong sơ đồ khônggian, có được các số liệu về chiều dài đường ống Chiều dài đường ống nối từ ống cấpnước thành phố vào tới đồng hồ là 4 m

Lưu lượng tính toán là qtt = 3.92 (l/s) Chọn ống có các thông số:

D=84.2, loại ống 90 x 2.9, v = 0.704m/s, hd= 0.027 m

1.6 Tính áp lực cần thiết của ngôi nhà:

Việc tính toán áp lực cần thiết của ngôi nhà nhằm kiểm tra áp lực tại các vùng

- Thiết bị vệ sinh bất lợi nhất là vòi sen đặt ở độ cao 2.0 m so với sàn nhà

- Áp lực cần thiết của ngôi nhà được xác định theo công thức:

Hctnh = Hhh + Hđh + Htd + ∑h + hcb (m)

Trong đó:

+ Hhh: Là độ cao hình học đưa nước từ trục đường ống cấp nước bên ngoàiđến dụng cụ vệ sinh bất lợi nhất (xa nhất và cao nhất so với điểm lấy nước vàonhà).Trong tính toán đó là thiết bị vòi tắm hoa sen

+ Hđh: Là tổn thất áp lực qua đồng hồ (m)

+ ∑h: Tổng tổn thất áp lực trên đường ống tính toán (m)

+ hcb: Tổn thất áp lực cục bộ theo tuyến ống tính toán bất lợi nhất và lấy bằng 30% ∑h

+ Htd: áp lực tự do cần thiết ở các dụng cụ vệ sinh hoặc các máy móc dùngnước, được chọn theo tiêu chuẩn => ta chọn Htd=3(m)

Từ đó ta tính được áp lực cần thiết cho ngôi nhà

1.6 Tính toán két nước mái:

Két nước có chức năng điều hoà nước, dự trữ nước khi thừa và cung cấp nước khithiếu đồng thời tạo áp lực để đưa nước tới các thiết bị dùng nước Ngoài ra két nước cònphải dự trữ một lượng nước dùng cho chữa cháy trong ngôi nhà

Wđh: Dung tích điều hoà két nước (m3)

Do công trình có lắp đặt trạm bơm và két nước (trạm bơm tự động)

Wđh = Qb/ (2 n) (m3) Với: Qb: Công suất máy bơm nước lên két, m3/h

n: số lần máy bơm mở trong 1 giờ (2÷4 lần), chọn n=2

Vì két nước chỉ cung cấp nước cho vùng 2-5 nên ta có lưu lượng tính toán của vùng2-5

Ta có tổng số thiết bị vệ sinh dùng nước của vùng 2-5

Bảng 14: Đương lượng tính toán của vùng 2,3, 4,5

(cái)

Trị số đương lượng

Tổng đương lượng

Xây dựng két nước có kích thước : 2×2×0.95 (m)

Thực tế thiết kế két nước phải để lại một khoảng hở giữa mực nước cao nhất đếnđỉnh két từ (0,1-0,2 m) nên chiều cao xây dựng của két là hXD = 1.15(m)

Vậy kích thước két là : 2×2×1.15 (m)

1.6.2 Xác định chiều cao đặt két nước mái :

Chiều cao đặt két nước được xác định trên cơ sở bảo đảm áp lực để đưa nước và tạo

ra áp lực tự do đủ ở thiết bị vệ sinh bất lợi nhất trong trường hợp dùng nước lớn nhất Như vậy két nước phải có đáy đặt cao hơn thiết bị vệ sinh bất lợi nhất một khoảngbẳng tổng áp lực tự do ở thiết bị vệ sinh bất lợi nhất và tổn thất từ két đến thiết bị vệ sinhbất lợi nhất ( theo đường ống )

Cao độ đặt két nước được tính theo công thức:

Hk =htd +ΣhS−KN+hcb + H senTrong đó:

+ htd: Áp lực tự do tại vòi sen , lấy htd = 3 (m)

+ ΣhS− KN: Tổng tổn thất từ điểm Sen đến két nước Theo bảng tính toán thuỷ lực

ta có ΣhS− KN = 1.233 + 0.278 = 1.511 (m)

+ hcb: Tổn thất cục bộ lấy bằng 20%ΣhS− K = 0.2×1.511 = 0.3022 (m).

+ Hsen: Cao độ của vòi sen bất lợi nhất Hsen = 38+2=40 (m)

Do đó: Hk = 3 + 0.3022+ 1.511 + 40 = 44.5132 (m)

Vậy phải bố trí bình tăng áp cao 5m để tăng áp lực cho các tầng trên

1.6.3 Xác định đường kính ống dẫn nước lên két:

Ta có: = 3.18 (l/s)

Từ lưu lượng này có: D= 69 mm; V= 0.85m/s; L=42 (m), hdđ= 0.511 (m)

1.6.4 Chọn bơm nước lên két:

Lưu lượng bơm là: Qb = 11.448 (m3/h)

Áp lực cần thiết của bơm là áp lực để đưa nước từ điểm lấy nước (bể chứa đặt dướitầng hầm) đến két nước trên mái

= hhh + Σh + hcb + hkn + htd (m)

Trong đó:

+ hhh: chênh cao hình học giữa cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa đến vị tríđặt két, bố trí đặt bể chứa nước trong tầng hầm nên nó chính bằng khoảng cách từnền tầng hầm đến vị trí đặt két nước : hhh = 40 +0.6+0.8 = 41.4(m)

+ Σh: Tổng tổn thất áp lực trên đường ống từ két đến bể chứa = 0.511 (m)

+ hcb: Tổn thất cục bộ, lấy bằng 30%Σh : hcb = 0.3×0.511= 0.216 (m)

+ hkn: Chiều cao két nước, hkn = 1.15 (m)

+ htd: áp lực tự do ra khỏi miệng vòi, lấy htd = 1.0 (m)

Áp lực cần thiết của bơm là: