TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

Mỗi tầng có 4 căn hộ và mỗi hộ có các thiết bị vệ sinh sau (hai chậu rửa mặt, hai vòi tắm hương sen, hai xí thùng rửa, một chậu rửa trong bếp).

Chương 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

2.1 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN NƯỚC SINH HOẠT

Dụng cụ vệ sinh trong mỗi hộ gồm có:

+ Hai chậu rửa mặt cách sàn nhà 0,8m

+ Hai vòi tắm hương sen cao 2,1m

+ Hai xí có thùng rửa cách sàn 1,5m

+ Một chậu rửa trong bếp cách sàn 0,8m

* Tầng 2, 3, 4, 5

Mỗi tầng có 4 căn hộ và mỗi hộ có các thiết bị vệ sinh sau (hai chậu rửa mặt, hai vòi tắm hương sen, hai xí thùng rửa, một chậu rửa trong bếp)

Ta có đương lượng của mỗi thiết bị vệ sinh trong căn hộ:

Hai chậu rửa mặt N=2*0,33=0,66

Hai vòi tắm hương sen N=2*0,67=1,34

Hai xí thùng rửa N=2*0,5=1

Một chậu rửa trong bếp N=1

 Tổng đương lượng của mỗi hộ điển hình (lầu 2, 3, 4, 5) là: N’(1 hộ) = 0,66 + 1,34 + 1 + 1 = 4

 Tầng điển hình có 16 căn hộ N1 =16 * 4 = 64

* Tầng 1

Có 4 căn hộ (2 hộ có thiết bị vệ sinh giống như căn hộ tầng điển hình, 2 hộ còn lại khác)

Thiết bị vệ sinh trong 2 căn hộ còn lại gồm ( một chậu rửa mặt, một vòi tắm hương sen, một xí có thùng rửa)

Ta có đương lượng của mỗi thiết bị vệ sinh trong căn hộ:

Một chậu rửa mặt N=0,33

Một vòi tắm hương sen N=0,67

Một xí có thùng rửa N=0,5

 Tầng trệt có 4 căn hộ có N2 = 2 * 4 + 2 * (0,33 + 0,67 + 0,5) = 11

Tiêu chuẩn dùng nước 100 125 150 200 250 300 350 400

Trị số a 2,2 2,16 2,15 2,14 2,05 2 1,9 1,85

Nguồn: Giáo Trình Cấp Thoát Nước, nhà xuất bản Xây Dựng, 2006.

Bảng 2.2 Trị số K phụ thuộc vào N

Số đương lượng 300 301-500 501-800 800-1200 >1200

Trị số K 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006

Nguồn: Giáo Trình Cấp Thoát Nước, nhà xuất bản Xây Dựng, 2006.

Tiêu chuẩn dùng nước 200l/người.ngđ

Tra bảng 2.1  a = 2,14

Tra bảng 2.2  K= 0,002

Lưu lượng tính toán cho toàn bộ công trình nhà được xác định theo công thức:

Trong đó:

- Q: Lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống (l/s)

- a: Đại lượng phụ thuốc vào tiêu chuẩn dùng nước; a = 2,05 ứng với tiêu chuẩn dùng nước 250 l/ng.ngđ

- K: Hệ số phụ thuộc vào tổng số đương lượng N; K = 0,002 ứng với N < 300

- N: Tổng số đương lượng của ngôi nhà N = 75

 = 0,2 × + 0,002 × 75 = 1,65 (l/s)

2.2 CHỌN ĐỒNG HỒ ĐO NƯỚC

Bảng 2.3 Cỡ, lưu lượng và đặc tính của đồng hồ đo nước

Loại đồng

hồ Cỡ đồng hồ (mm) trưng Q Lưu lượng đặc đtr (m 3 /h)

Lưu lượng cho phép

Lớn nhất (q max ) (l/s) Nhỏ nhất (q(l/s) min) Loại cánh

quạt BK

15 20 30 40

3 5 10 20

0,4 0,7 1,4 2,8

0,03 0,04 0,07 0,14

Loại tuốc bin

BB

50 80 100 150 200

70 250 440 1000 1700

6 22 39 100 150

0,9 1,7 3,00 4,40 7,20

Nguồn: Nhuệ, T H, Cấp Thoát Nước, nhà xuất bản Khoa Học Kĩ Thuật, 2006.

Cỡ đồng

S 14,4 5,2 1,3 0,32 2,65.10 -3 2,07.10 -3 6,75.10 -4 1,3.10 -4 4,53.10 -4

Nguồn: Nhuệ, T H, Cấp Thoát Nước, nhà xuất bản Khoa Học Kĩ Thuật, 2006.

Dựa vào Bảng 2.3 chọn lọai đồng hồ nước là loại đồng hồ cánh quạt BK = 40mm, ứng với qmin = 0,14 (l/s) < qtt = 1,65 (l/s) < qmax = 2,8 (l/s)

Theo Bảng 2.4 đồng hồ BK 40mm có sức kháng là S = 0,32

Tổn thất áp lực qua đồng hồ là:

hđh = S qtt 2 = 0,32 × (1,65)2 = 0,87 < 2,5m

Vậy chọn đồng hồ BK 40mm là hợp lý

2.3 TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI

2.3.1 Tính Toán Thủy Lực Cho Đường ống Bất Lợi Nhất

+ Để đảm bảo cho sự hoạt động của dụng cụ vệ sinh từ mạng lưới cấp nước thì cần phải có một áp lực để đưa nước từ vị trí lấy nước đến vị trí bố trí thiết bị vệ sinh bất lợi nhất

+ Sẽ tách hệ thống cấp nước trong nhà thành hai nhánh để tính

+ Vị trí bất lợi nhất điểm A1 (nhánh 1) ta chia nhánh này thành các đoạn nhỏ để tính toán Từ đó, chọn đường kính ống thỏa với vận tốc kinh tế đồng thời xác định tổn thất áp lực cho từng đoạn (hình vẽ)

+ Kí hiệu các thiết bị: X (hố xí), HS (vòi tắm hương sen), RM (chậu rửa mặt), R (chậu rửa trong bếp)

Bảng 2.5 Tính toán thủy lực cho mạng lưới cấp nước bên trong nhà

Đoạn

Đương lượng N

q tt

(l/s)

Đường kính D(mm)

Vận tốc

Chiều dài L(m)

Tổn thất

H = i.l (m)

A 1 B 1

B 1 C 1

C 1 D 1

D 1 E 1

E 1 F 1

F 1 G 1

G 1 G

GH

2X + 2HS + 2RM + R

2X + 2HS + 2RM + R

4X+4HS+4RM+2R

6X+6HS+6RM+3R

8X+8HS+8RM+4R

10X+10HS+10RM+6R

20X+20HS+20RM+12R

38X+38HS+38RM+20R

4 4 8 12 16 21 42 77

0,39 0,39 0,55 0,66 0,76 0,875 1,232 1,67

25 25 32 32 40 40 50 50

1,0 1,18 1,0 1,1 0,8 0,95 0,9 1,25

75 100 56 66 28 38 24 44

3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3 2 23

0,270 0,360 0,202 0,238 0,101 0,114 0,048 1,012

2.3.2 Tính Áp Lực Nước Cần Thiết Để Cung Cấp Cho Ngôi Nhà ( )

hhh: Chiều cao hình học từ trục ống cấp nước bên ngoài đến thiết bị vệ sinh bất lợi nhất (m)

hcb: Tổng tổn thấp áp lực cục bộ(m)

htd: Áp lực tự do tại thiết bị vệ sinh bất lợi nhất (m)

hđh: Tổn thất áp lực khi qua đồng hồ đo nước(m)

hdđ : tổng tổn thất áp lực dọc đường theo tuyến bất lợi nhất(m)

Chiều cao hình học từ trục ống cấp nước bên ngoài đến thiết bị vệ sinh bất lợi nhất (lầu 5)

hhh = 1 + 3,6 + 3,6 + 3,6 + 3,6 + 2,1 = 17,5 (m)

Tổn thất áp lực qua đồng hồ là:

hđh = S qtt 2 = 0,32 × (1,65)2 = 0,87

Áp lực tự do tại thiết bị vệ sinh bất lợi nhất

htd = 2m

Tổng tổn thất áp lực theo chiều dài ống hdđ = 2,345 m

 Tổn thất áp lực cục bộ

hcb = 30% hdđ = 30% * 2,345 = 0,7 m

Vậy áp lực cần thiết của ngôi nhà:

= 17,5 + 0,87 + 2 + 2,345 + 0,7 = 23,415 (m) >Hbđ = 15m

 Áp lực của đường ống nước từ ngoài vào hoàn toàn không đảm bảo và thấp, lưu lượng nước cung cấp không thường xuyên và không đầy đủ Nếu bơm trực tiếp từ đường ống cấp nước bên ngoài thì

sẽ ảnh hưởng đến việc dùng nước của khu vực xung quanh 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 Nên phải thiết kế thêm bể chứa, két nước và trạm bơm

2.3.3 Tính Áp Lực Nước Cần Thiết Để Cung Cấp Cho Tầng 1, 2 (Vùng 1)

Nước bên

Trạm bơm Két nước

Các thiết bị

vệ sinh

Bảng 2.6 Tính toán thủy lực cho mạng lưới cấp nước tầng 1, 2

Đoạn

Đương lượng N

q tt

(l/s)

Đường kính D(mm)

Vận tốc

Chiều dài L(m)

Tổn thất

H = i.l (m)

E 1 F 1

F 1 G 1

G 1 G

GH

2X + 2HS + 2RM + 1R

4X + 4HS + 4RM + 2R

8X + 8HS + 8RM + 4R

14X +14HS +14RM + 7R

4 8 16 28

0,39 0,55 0,76 1,005

25 32 40 50

1,18 1,0 0,8 0,84

100 56 28 25

3,6 4,6 2 23

0,36 0,101 0,056 0,575

Tận dụng áp lực nước thành phố có sẵn hbđ = 12m để cung cấp nước sinh hoạt cho tầng 1, lầu 2 bằng

hệ thống cấp nước đơn giản

= hhh + hđh + htd + hdđ + hcb

Chiều cao hình học từ trục ống cấp nước bên ngoài đến thiết bị vệ sinh bất lợi nhất (lầu 2)

hhh = 1 + 3,6 + 2,1 = 6,7 (m)

Tổn thất áp lực qua đồng hồ là:

hđh = S qtt 2 = 0,32 × (1,65)2 = 0,87 (m)

Áp lực tự do tại thiết bị vệ sinh bất lợi nhất

htd = 2 m

Tổng tổn thất áp lực theo chiều dài ống hdđ = 1,092m

 Tổn thất áp lực cục bộ

hcb = 30% hdđ = 30% * 1,092 = 0,328 m

Vậy áp lực cần thiết của ngôi nhà:

= 6,7 + 0,87 + 2 + 1,092 + 0,328 = 11(m) >Hbđ = 12m

Vậy đường ống cấp nước bên ngoài chỉ cung cấp nước cho tầng 1(tầng trệt) và tầng 2

2.4 XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH CỦA KÉT NƯỚC VÀ CHIỀU CAO ĐẶT KÉT NƯỚC

2.4.1 Xác Định Dung Tích Két Nước

Ta tính két nước cho 3 tầng trên gồm (lầu 3, 4 và 5)

Với 3 tầng lầu gồm 12 hộ với các thiết bị vệ sinh (2 xí, 2 hương sen, 2 chậu rửa và 1 chậu rửa bếp)

Ta có:

Đương lượng 1 hộ là: N = 2 (0,5 + 0,33 + 0,67 ) + 1 = 4

=> Tổng đương lượng = 12 * 4 = 48

Tiêu chuẩn dùng nước 200l/người.ngđ

Tra bảng 2.1  a = 2,14

Tra bảng 2.2  K= 0,002

* Lưu lượng tính toán cho két nước được xác định theo công thức:

= 0,2 = 1,316 (l/s)

 Lưu lượng cần để bơm lên két là Qb = 1,316 (l/s)

Dung tích điều hòa của két nước được tính theo chế độ mở máy bơm

= 0,79 (m3/h) Trong đó:

n: số lần mở máy bơm trong 1 giờ, chọn n = 3

* Dung tích toàn phần của két nước được tính theo công thức sau:

Wk = K Wdh (m3)

Trong đó

Wk: Dung tích toàn phần của két nước (m3)

K : Hệ số dự trữ kể đến chiều cao xây dựng và phần cặn lắng ở đáy két nước Chọn K = 1,3

Wdh: Dung tích điều hòa của két nước(m3)

=> Dung tích két nước

(m3) Chọn thể tích két nước là 0,96 m3

 Chiều dài L = 1,2 (m)

 Chiều rộng R = 0,8 (m)

 Chiều cao C = 1(m) (0,7 + 0,3 chiều cao an toàn)

2.4.2 Chiều Cao Đặt Két Nước

Két nước phải có đáy đặt cao hơn thiết bị vệ sinh bất lợi nhất 1 khoảng bằng tổng tổn thất áp lực tự

do ở thiết bị vệ sinh bất lợi nhất và tổn thất áp lực từ két nước đến thiết bị vệ sinh bất lợi nhất

Theo sơ đồ ta xét nhánh bất lợi (nhánh 1), chia thành nhiều đoạn nhỏ để tính và chọn đường kính ống thỏa vận toán kinh tế, đồng thời xác định tổn thất áp lực qua từng đoạn ống

Bảng 2.6 Tính toán thủy lực cho két nước đến thiết bị vệ sinh bất lợi nhất

Đoạn

Đương lượng N

Lưu lượng tính toán

q tt (l/s)

Đường kính ống

D (mm)

Vận tốc

Chiều dài L (m)

Tổn thất

H = i.L

A 1 B 1

B 1 C 1

C 1 D 1

D 1 E 1

2X + 2HS + 2RM + R

2X + 2HS + 2RM + R

4X + 4HS + 4RM + 2R

6X + 6HS + 6RM + 3R

4 4 8 12

0,39 0,39 0,55 0,66

25 25 32 32

1,0 1,18 1,0 1,1

75 100 56 66

3,6 3,6 3,6 3,6

0,270 0,360 0,202 0,238

Tổng h dđ = 1,07

Đáy két nước nên đặt cách mái một khoảng > 0,6 m, theo kinh nghiệm chọn Hk = 0,7m

Chiều cao đặt két nước được tính theo công thức

Áp lực tự do tại thiết bị vệ sinh bất lợi nhất là vòi tắm hương sen htd = 2 m

hdđ : Tổng tổn thất áp lực dọc đường theo tuyến bất lợi nhất (m) hdđ = 1,07 (m)

hcb :Tổng tổn thấp áp lực cục bộ (m) hcb = 30% hdđ = 30% x 1,07 = 0,321 (m)

Tổn thất áp lực từ két nước đến thiết bị vệ sinh bất lợi nhất là Σh = 1,07+ 0,321 = 1,39 m

Chiều cao hình học từ mặt sàn sân thượng đến thiết bị vệ sinh bất lợi nhất là

hhh = 3,6 – 2,1 = 1,5 m

Két nước đặt trên sân thượng chênh sàn tầng 5 một khoảng là 3,6m Vậy két nước phải đặt cách mặt sàn sân thượng một khoảng cách là:

2 + 1,39 + 1,5 – 3,6 = 1,29 (m)

2.5 XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH BỂ CHỨA

Công trình tiêu thụ nước không nhiều, tính chất phục vụ sinh hoạt không khẩn cấp => dung tích bể

dự trữ có thể lấy theo cấu tạo:

Ta có: Wdtr = (0,5 – 2) Qngđ

Tính toán số người trong chung cư:

Có 19 hộ giống nhau (5 tầng) gồm:

+ Mỗi hộ có 4 người => Số người = 4 * 19 = 76 (người)

Tiêu chuẩn dùng nước 200 lít/người.ngđ

 Qngđ = n * qo = 76 x 200 = 15200 lít/ngđ = 15,2 (m3/ngđ)

Trong đó:

n : số người

qo : tiêu chuẩn dùng nước (l/người.ngđ)

 Wdtr = (0,5 – 2) Qngđ = 2 x 15200 = 30400 lít = 30,4 (m3)

Vậy kích thước bể dự trữ : 3m x 4m x 2,5m

2.6 CHỌN MÁY BƠM CẤP NƯỚC

* Ta có: Lưu lượng máy bơm Q b = 1,32 (l/s)

* Xác định cột áp máy bơm

Hb = hhh + htth = hhh + hl + hcb

Trong đó:

hhh: chiều cao hình học từ trục máy bơm đến tâm ống dẫn nước vào két,

hhh = hnhà + hkét + hcốtkét – cốt bơm = (3,6 x 5) + 1+ 1,29 – 0,2 = 20 (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 = 2m

Ta có: Qb = 1,32 (l/s)

Tra bảng tính toán thủy lực cho ống nhựa tổng hợp Ta có:

Ống đẩy có đường kính d = 40 mm dài l = 20,29 (m), 1000i = 285,6 ; v = 2,43 (m/s)

Tổn thất áp lực theo chiều dài ống:

hl = i.l = 20,29 x 285,6/1000 = 5,8 (m)

Tổn thất cục bộ: hcb

hcb =

Trong đó: : sức kháng đối với

Co 90: 0,98

Khóa : 1

Van 1 chiều: 1,7

Trên đường ống đẩy có 3 co, 1 van 1 chiều, 1 khóa

hcb = (0,98 x 3 + 1 + 1,7 x 1) x = 1,7 (m).

= 27,5 (m) Chọn máy bơm 1½K6, lưu lượng 4,75 m3/h, cột áp máy bơm 27,5m, số vòng quay n = 2900 vòng/phúc, công suất trên trục máy bơm Nb = 0,7 kw, công suất động cơ điện Nđ = 1,7 kw, hiệu suất máy bơm là 44%, độ cao hút nước chân không cho phép H0 = 6,6 m, đường kính bánh xe công tác D

= 128 mm, đường kính ống hút bằng 40 mm, đường kính ống đẩy bằng 40 mm, trọng lượng máy bơm không kể động cơ là 25 kg

2.7 Tính Toán Hệ Thống Cấp Nước Chữa Cháy

Hệ thống cấp nước chữa cháy của công trình được thiết kế theo hệ thống cấp nước chữa cháy thông thường theo TCVN 4513 - 88 Theo tiêu chuẩn về lượng nước cho một vòi phun chữa cháy và số hoạt động đồng thời thì công trình sẽ có 1 vòi phun hoạt động đồng thời với lưu lượng vòi phun là 2,5 l/s

Hệ thống cấp nước chữa cháy được thiết kế riêng Hộp chữa cháy đặt cách sàn 1m, hộp có dạng hình chữa nhật có kích thước 620x 856 mm, bố trí lẫn trong tường, bên ngoài hộp là lưới mắt cáo hoặc kính mờ có sơn chữ CH, bên trong hộp chữa cháy có bố trí van chữa cháy nối với ống đứng, có lớp nối đặc biệt để móc nối nhanh chóng với ống vải gai và vòi phun với van chữa cháy

Lưu lượng nước tính toán cho ngôi nhà có cháy sẽ bằng tổng lưu lượng nước sinh hoạt lớn nhất

và lưu lượng nước chữa cháy cần thiết của ngôi nhà

Hệ thống cấp nước chữa cháy gồm có 2 nguồn nước cấp:

* Két nước sẽ được dự trữ cho 10 phút chữa cháy với dung tích chữa cháy dự trữ là:

Với: + qcc: lưu lượng nước chữa cháy của 1 vòi chữa cháy (l/s) = 2,5 (l/s)

+ t = 10 phút thời gian chữa cháy

Wcc = 2,5 (l/s) x 10 (phút) = 1500 (l) = 1,5 (m3)

* Bể chứa sẽ dự trữ nước chữa cháy trong 3h liền với dung tích

= 2,5 x 3h = 27 (m3)

= 27 + 15,2 = 42,2 (m3)

Mạng lưới đường ống chữa cháy sử dụng ống thép tráng kẽm gồm có:

- Đường ống đứng: d = 50 mm, v = 1,2 (m/s), 1000i = 57

- Các hộp chữa cháy với ống vải gai có chiều dài 20 m và đường kính d = 50 mm Đầu kia nhọn chọn đường kính 16 mm