Проектирование и расчет системы холодного водоснабжения жилого помещения

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9130

3. Проектирование и расчет системы холодного водоснабжения жилого помещения

3.1. Обоснование и выбор схемы

Для обеспечения бесперебойной подачи воды всем потребителям принимаю схему холодного водоснабжения, включающую:
1) Водоразборную арматуру
2) Водопроводную сеть: внутреннюю и микрорайонную
3) Трубопроводную арматуру
4) Водомерный узел
5) Ввод
Для определения необходимости установки для повышения давления ориентировочно определим требуемое давление:
Нтреб=10+4•(nэт-1)
где
nэт=5 эт-максимальная этажность проектируемых зданий
Нтреб=10+4•(5-1)=26м
В связи с тем, что Нтреб больше, чем гарантированный напор в водопитателе Нгар= 20 м, то принимаю схему с установками для повышения давления.
Проверяю, можно ли подавать воду в здание в одну зону, для этого определяю давление перед нижней водоразборной точкой:
Ннижн вод. точки=hраб+hэт•(nэт-1)
где:
hэт – высота этажа, м, hэт=3,1м
nэт – мах этажность здания, nэт=5эт
hраб - давление перед верхним водоразборным прибором, м,
hраб=3м
Ннижн вод. точки=3+3,1•(5-1)=15,4м<45м.
Согласно СНиП п.6.7. максимальное давление перед нижней водоразборной точкой должно быть не более 45м, т. к. давление перед нижней водоразборной точкой меньше допустимого, то необходимости в применении зонной схемы водоснабжения нет.
Для обеспечения бесперебойной подачи воды принимаю водомерный узел с обводной линией для учета воды поданной потребителям, а также установки для повышения давления с резервными агрегатами и обводной линией.

Общая схема водопровода холодной воды приведена на рис. 3.1.1.












Рис. 3.1.1. Схема водоснабжения:
1-водоразборная арматура; 2-внутренняя и микрорайонная сети
3-трубопроводная арматура; 4-водомерный узел; 5-ввод;
6-повысительные установки.


3.2. Конструирование системы В1, В11

Конструирование – это процесс размещения элементов системы в строительных конструкциях и на прилегающей территории, выбор конструктивных схем элементов, подбор материалов, основного оборудования, исходя из требований к системе.
Размещение элементов системы в строительных конструкциях здания и на территории произвожу с учетом возможности прокладки трубопроводов, размещения оборудования и труб, возможности их обслуживания, монтажа и демонтажа во время ремонта, с учетом расположения сопутствующих инженерных коммуникаций (отопления и вентиляции, электроснабжения), сохранения целостности несущих конструкций здания (балок, несущих перекрытий и стен, ригелей, колонн), а также минимальных затрат на материалы и монтаж.
При выборе трассы трубопроводов прокладываю их кратчайшим путем от городской сети до потребителей с учетом требуемых расстояний до подземных коммуникаций, обеспечивающих возможность ремонта водопровода без нарушения функционирования других коммуникаций, а также сохранении их при аварии на водопроводе.
Для уменьшения затрат на эксплуатацию, снижение шумовой нагрузки на жителей, насосные установки, водомерные узлы размещаю совместно с оборудованием системы отопления (водонагревателями, циркуляционными насосами) в ЦТП.

3.2.1. Водоразборная арматура

Водоразборная арматура предназначена для отбора воды из системы различными потребителями. Для системы хозяйственно-питьевого водопровода согласно принятым санитарным приборам и оборудованию, принимаю смесители, устанавливаемые на мойке в кухне, на умывальнике и ванной в санузле; сливной бачок в туалете.
Размещение смесителей по плану на высоте от пола:
для мойки 600×600 мм (настольный, с одной рукояткой) – 0,85м
для умывальника 500×450 мм (настольный, с одной рукояткой) – 0,85м
для ванны 750×1700 мм (настенный) – 1,1м
Унитаз принимаю напольный воронкообразный, размерами 600×450 мм с боковой подводкой Ду15мм на высоте 0,65м.
На поливочном водопроводе В11 устанавливаю поливочные краны в цоколе здания в люках размером 300×300 мм на высоте 0,3 м над землей. В качестве арматуры использую краны Ду25 мм, для присоединения поливочного шланга длиной 30м, кран оборудую резьбовым штуцером с быстросмыкающейся гайкой; краны располагаю на двух противоположных сторонах проектируемого здания из условия: 1 поливочный кран на 60 м периметра.

3.2.2. Водопроводная сеть В1, В11

Водопроводную сеть принимаем с нижней разводкой с расположением основных магистралей в подвале здания, стояки монтирую в санитарно-технических шахтах за унитазом, а также в кладовках, расположенных около кухни, прокладываю их вертикально через все этажи с присоединением на каждом этаже поэтажной разводки на высоте 1,0м.
К водоразборным приборам от стояков прокладываю подводки по стене открытым способом на высоте 0,4м от пола из стальных водогазопроводных труб Ду15мм.
Квартальные сети трассирую между ЦТП и зданиям также из стальных водогазопроводных труб. Размер ЦТП: 6×9 м. Трубы прокладываю в земле ниже глубины промерзания hпром на 0,5м:
hпролВ1=hпром+0,5;
где
hпром= 1,3 м
hпролВ1= 1,3 +0,5= 1,8 м
При пересечении труб с фундаментом зданий предусматриваю отверстия, размеры которого на 200 мм больше диаметра трубы, что необходимо для предотвращения перелома трубы при осадке здания.


3.2.3. Трубопроводная арматура

Трубопроводная арматура предназначена для управления гидравлическими параметрами системы (напора и расхода), для отключения участков сети и оборудования (насосов, водомеров) во время ремонта или замены, а также для предохранения элементов сети от разрушения, когда параметры превосходят расчетные.
Устанавливаю запорную арматуру в следующих точках:
- перед смывным бачком;
- на каждом ответвлении от стояка;
- у основания водоразборного стояка;
- на вводе магистралей в дом;
- до и после насосов и счетчиков воды, а также на обводной
линии;
-в колодце городского водопровода (КГВ) на ответвлении от
наружной городской водопроводной сети.
В качестве запорной арматуры принимаю вентили (при Ду50мм) и задвижки (при больших диаметрах), выполненные из стали.
В качестве предохранительной арматуры предусматриваю обратные клапаны, исключающие обратный ток воды, устанавливаю их после насосных установок.

3.2.4. Установки для повышения давления

В качестве установки для повышения давления принимаем насосные установки с центробежными насосами типа К.
Повысительные хозяйственные установки включают: рабочие агрегаты, обеспечивающие расчетное давление и расход, резервные агрегаты, необходимые для бесперебойной подачи воды потребителям, которые автоматически включаются при отказах рабочих агрегатов. Рабочие и резервные агрегаты объединяю всасывающими и напорными коллекторами между которыми устанавливают обводную линию с обратным клапаном и задвижкой.
В связи с высоким шумоизлучением насосных агрегатов: 70-90 ДБА их размещают в ЦТП. Агрегаты для снижения вибрации устанавливаем на массивных фундаментах, которые опираются на пол через пружинные амортизаторы, состоящие из пружин, которые через шайбу опираются на перфорированные резиновые прокладки, между насосами и трубопроводами монтируют гибкие резиновые вставки, снижающие вибрацию насосов. Для измерения давления до и после насосов устанавливают манометры технические класса 1,5.
Всасывающие и напорные коллекторы, а также обводные линии принимаем из стальных электросварных труб, соединяемых при помощи сварки. Присоединение трубопроводов к задвижкам и насосным агрегатам производим при помощи фланцев.
Для обеспечения возможности обслуживания насосов и последующего демонтажа и монтажа, расстояние между агрегатами принимаю 1м. Высота должна обеспечивать возможность перемещения наиболее габаритных деталей над самой выступающей частью насосной установки с зазором не менее 0,3м при использовании стандартного грузоподъемного оборудования.

Схема насосной установки приведена на рис. 3.2.4.1.

Рис.3.2.4.1. Схема насосной установки


3.2.5. Водомерный узел

Для обеспечения бесперебойной подачи воды потребителям предусматриваем водомерный узел с обводной линией.
Обвязку счетчика выполняю из стальных трубопроводов, соединенных на сварке, соединение со счетчиком и арматурой фланцевое. Счетчик размещаю в ЦТП перед установками для повышения давления на высоте 1м от пола. В здании устанавливаю водомерные узлы аналогичной конструкции. Для обеспечения учета подачи воды потребителям предусматриваю установку счетчиков воды в каждой квартире. Принимаю скоростные счетчики типа ВСХ-15, устанавливаемые на ответвлении от стояка.
Схема водомерного узла приведена на рис. 3.2.5.1.


Рис. 3.2.5.1. Схема водомерного узла
1-водосчетчик; 2-переходные муфты; 3-контрольно-спускной кран;
4-обводная линия; 5-манометр

3.2.6. Ввод

Ввод прокладываю от наружной водопроводной сети (от КГВ) до ЦТП, выполняю из стальных водогазопроводных труб, присоединяемых к городской сети в отдельном колодце в тройник, предусмотренный на ответвлении от трубопровода. Трубы прокладываю в грунте на глубине 1,8 м. В колодце на наружной сети водопровода Ду300мм, устанавливаю разделительные задвижки для обеспечения бесперебойной подачи воды в случае аварии на наружной сети до ввода или после.
Схема ввода приведена на рис. 3.2.6.1.

Рис. 3.2.6.1. Схема ввода


3.3. Расчет В1,В11

Расчет водопровода холодной воды произвожу на наихудшее сочетание нагрузок, т. е. на пропуск максимального секундного расхода в час максимального водопотребления суток максимального водопотребления до самого удаленного и высоко расположенного водоразборного прибора.

3.3.1. Определение расчетных расходов на объекте

Расчет расходов произвожу по вероятностной методике СНиП 2.04.01-85*.
Определяю максимальные суточные расходы:
= , м3/сут
где:
qо сут.u -суточная норма потребления на одного человека в сутки максимального водопотребления, определяется по приложению 3 СНиП, л/сут*чел,
qо сут.uВО = 300 л/сут*чел-для общей воды,
qо.сут.uВ1 = 180 л/сут*чел.-для холодной воды,

U − общее число жителей на проектируемом объекте, чел, определяется по формуле:

где:
Uкв – расчетная заселенность, чел/кв, Uкв=5
nкв – число квартир на этаже, nкв =4
nсекц – число секций в здании, nсекц=2
nзд – число зданий на проектируемом объекте, nзд=1
nэт – этажность зданий, nэт=5эт

U= 200 чел.
Максимально-суточный расход общей воды (холодной +горячей):
qВ0сут= = 60м3/сут

Максимально-суточный расход холодной воды:
qВ1сут= = 36 м3/сут

Определяю максимальные секундные расходы:
, л/с
где:
– секундный расход характерного водоразборного прибора, определяется по прил.3 СНиП 2.04.01-85*, л/с
= 0,3 л/с,
= 0,2 л/с;
=( •N) – коэффициент, определяется по табл.2 прил.4 СНиП 2.04.01-85*, в зависимости от общего числа приборов N на расчетном участке сети и секундной вероятности их действия .
N – количество водоразборных точек на объекте, находится по формуле:

где:
Nкв – количество водоразборных точек в одной квартире, шт, Nкв=4
nкв – число квартир на этаже, nкв =4
nсекц – число секций в здании, nсекц=2
nзд – число зданий на проектируемом объекте, nзд=1
nэт – этажность зданий, nэт=5эт

N = 160 шт.
– секундная вероятность одновременного открытия водоразборной арматуры, вычисляется по формуле:
,
где:
– норма расхода воды потребителем в час наибольшего водопотребления, определяется по прил.3 СНиП 2.04.01-85*,для жилых домов квартирного типа, оборудованные ваннами длиной от 1500 до 1700 мм, мойками, умывальниками и унитазами:
= 15,6 л/ч*чел;
= 5,6 л/ч*чел;
Вычисляю секундную вероятность:

Вычисляю произведение (N• ):
для ВО: (N • )=2,89 =1,767
для В1: (N • )=1,55552 =0,894

Секундные расходы составят:
=5•0,894•0,2=0,894 л/с
=5•1,767•0,3=2,6505 л/с

Определяю максимальные часовые расходы по формуле:
, м3/ч
где:
-часовой расход характерного водоразборного прибора, определяется по прил.3 СНиП 2.04.01-85*.
=300 л/час,
=200 л/час.

=( •N) – коэффициент, определяется по табл.2 прил.4 СНиП 2.04.01-85*, в зависимости от общего числа приборов N на расчетном участке сети и часовой вероятности их действия ;
– часовая вероятность одновременного открытия водоразборной арматуры, вычисляется по формуле:

Вычисляю часовую вероятность:

Вычисляю произведение (N• ):
для ВО: (N • )=10,403 =4,244
для В1: (N • )=3,133 =1,88

Часовые расходы составят:
=0,005•4,244•300=6,366 м3/час
=0,005•1,88•200=1,88 м3/час

Расчетные расходы на объекте приведены в табл. 3.3.1.1.

Таблица 3.3.1.1.

Система расходы
суточные, м3/сут часовые, м3/час секундные, л/с
ВО 60 6,366 2,6505
В1 36 1,88 0,894


3.3.2. Расчет элементов системы
3.3.2.1. Ввод

Ввод рассчитываю на пропуск максимального секундного расхода общей воды: =2,6505 л/с, диаметр условного прохода (Ду) подбираю из условия, что скорость течения воды в трубах лежит в интервале от 0,9м/с до 1,2м/с.

По таблице А.Ф. Шевелева для стальных водогазопроводных труб:
Ду=50мм
v=1,246м/с
1000i=75,2м/км
По генплану длина ввода L=8,4км, потери на вводе составят:
hвв=i•L=0,0752•8,4=0,6317м.

3.3.2.2. Водомерный узел

Водосчетчик рассчитываю на пропуск максимального секундного расхода общей воды: =2,6505 л/с. Диаметр условного прохода (Ду) водосчетчика подбирается по табл.4 СНиП 2.04.01-85* по среднечасовому расходу ( ) всего объекта так, чтобы его эксплуатационный расход ( ) был больше или равен этому расходу, т. е. .
В крыльчатых водосчетчиках (с диаметром условного прохода Ду<50мм) потери допускаются до 5м, а в турбинных (с диаметром условного прохода Ду≥50мм) – до2,5м, если эти условия не выполняются, то берется следующий, больший по сортаменту водосчетчик.
Средний часовой расход общей воды на объекте составит:
м3/час
hводосч.=S•(.qсекВО)2
qэкспл. = 6,4 м3/ч
S= 0,5 м/(л/с)2-гидравлическое сопротивление водосчётчика.
Потери напора в водосчетчике:
hводосч.= 3,513 м < 5 м
Принимаю к установке водосчетчик Ду= 40 мм.

3.3.2.3. Гидравлический расчет водопроводной сети

Гидравлический расчет водопроводной сети произвожу по неблагоприятному расчетному направлению: ввод квартальной сети, до наиболее удаленного и высоко расположенного здания, магистраль в этом здании, до наиболее удаленного стояка и до наиболее удаленного и высоко расположенного водоразборного прибора.
Результатом гидравлического расчета водопроводной сети является подбор диаметров условного прохода (Ду) расчетных участков сети, удовлетворяющих требованиям: пропуск расчетных максимально-секундных расходов при допустимых скоростях движения воды по трубам. Наиболее экономические выгодные скорости от 0,9 м/с до 1,2 м/с, но не более 1,5 м/с.
Схематично расчетный путь (см. пунктир) показан на рис. 3.3.2.3.1.

Рис. 3.3.2.3.1. Расчетный путь

Расчетный путь разбиваю на расчетные участки, границами которых являются точки присоединения к расчетному пути. Разметку начинаю с квартирных разводок. Расчетные расходы определяю по методике СНиП 2.04.01-85* в зависимости от количества водоразборных точек, получающих воду через расчетный участок.
kм.с. – коэффициент местного сопротивления, согласно СНиП 2.04.01-85* п.7.7 для систем В1 kм.с =0,3, для (В1+В2) kм.с =0,2, т.к. в курсовом проекте принят хозяйственно-питьевой водопровод, то принимаю kм.с.=0,3.
Результаты расчета приведены в табл. 3.3.2.3.1.


Гидравлический расчет водопроводной сети
Таблица 3.3.2.3.1.
№
уч-ка Длина уч-ка
L, м N, шт

, л/с Ду, мм v, м/с Потери давления
удельные
i,
м/м
на участке
i•L, м
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1-2
0,7 1 0,009722 0,00544 0,2 0,2 15 1,18 0,3605 0,2524
2-3
3,8 2 0,009722 0,01088 0,2 0,2 15 1,18 0,3605 1,3699
3-4
4,85 3 0,009722 0,01632 0,205 0,205 15 1,18 0,3606 1,7489
4-5
3,1 6 0,009722 0,03264 0,241 0,241 15 1,18 0,3613 1,12003
5-6
3,1 9 0,009722 0,04896 0,271 0,271 20 0,78 0,1107 0,34317

6-7 3,1 12 0,009722 0,06528 0,298 0,298 20 0,94 0,1549 0,4802

7-8 6,03 15 0,009722 0,0816 0,318 0,318 20 0,94 0,155 0,93465

8-9 1,56 20 0,009722 0,1088 0,349 0,349 20 1,09 0,2064 0,32198

9-10 0,75 40 0,009722 0,2176 0,458 0,458 25 0,84 0,0913 0,06848

10-11 1,44 60 0,009722 0,3264 0,55 0,55 25 1,03 0,1325 0,1908
11-12 3,86 65 0,009722 0,3536 0,565 0,565 25 1,03 0,1325 0,51145
12-13 0,5 80 0,009722 0,4352
0,631 0,631 25 1,12 0,15657 0,0783
13-14 3,86 95 0,009722 0,5168 0,678 0,678 25 1,21 0,1815 0,70059
14-15 1,56 100 0,009722 0,544 0,704 0,704 32 0,73 0,0484 0,0755
15-16 0,75 120 0,009722 0,6528 0,767 0,767 32 0,78 0,05502 0,041265
16-17 1,44 140 0,009722 0,7616 0,838 0,838 32 0,84 0,06218 0,08954
17-18 2,75 145 0,009722 0,7888 0,849 0,849 32 0,89 0,0692 0,1903
18-цтп 37,3 160 0,009722 0,8704 0,894 0,894 32 0,89 0,06954 2,5938
∑hдлине=
11,11



Потери давления на местные сопротивления ∑hм. с.= kм.с •∑hдлине=0,3•∑hдлине=3,333


3.3.2.4. Определение требуемого давления в сети

Требуемое давление в сети холодного водопровода вычисляется по формуле:

, м
где:
Hгеом-геметрическая высота подъема жидкости, м
Hгеом=(Z9 эт+1м).-ZКГВ,
где:
(Z5 эт +1м) – отметка диктующей точки (смеситель на 5 эт. для 4 приборов
на Ст. В1- 1),
Z5 эт= (Zж/д+h1эт) +hэт•(nэт-1), где:
Zж/д- отметка жилого дома, м; по генплану Zж/д= 100,5 м
h1эт- высота расположения пола 1-го этажа относительно отметки планировки, м, по заданию h1эт= 1 м;
ZКГВ – отметка земли у колодца городского водопровода (КГВ),м
По генплану ZКГВ= 100,13 м;
hраб - рабочее давление у диктующей точки, hраб = 3 м;
hвв - потери на воде, м
hводосч - потери в водосчетчике, м
∑hм. с - сумма потерь на местные сопротивления, м;
∑hдлине - сумма потерь по длине сети, м.

Требуемое давление составит:
Hтр= 36,36

3.3.2.5. Подбор насосов повысительной установки

В связи с отсутствием регулирующей емкости насосные агрегаты подбираю по общему секундному расходу воды:
= 2,6505 л/с.
Напор насоса Ннас должен обеспечивать подъем воды над гарантийным давлением Нгар в наружной системе водоснабжения (по заданию Нгар=20 м)
Ннас=Нтр-Нгар= 16,36
Расход насоса = = 9,5418 м3/ч.
В ЦТП устанавливаю 2 насоса (1 рабочий + 1 резервный )
марки 2К-20/18а , обеспечивающий напор = 16,8 м при подаче
= 10 м3/ч, мощностью электродвигателя N= 1,5 кВт.