Проектирование системы горячего водоснабжения и канализации жилого дома

1. ??? ???

В данном проекте необходимо спроектировать систему горячего водоснабжения, систему хозяйственно-бытовой и ливневой канализации жилого дома.

Здание высотой 8 этажей. Имеется неотапливаемый подвал, где размещаются магистральные трубопроводы, перемычки и водомерные узлы.

К проектированию приняты:

1) система горячего водопровода с местным приготовлением воды, циркуляцией, нижней разводкой и объединяющими перемычками;

2) бытовая канализация сплавная централизованная самотечная однотрубная с вентилируемыми стояками, без специального оборудования.

В качестве санитарно-технического оборудования в доме установлены:

1) в ванных комнатах: раковины, ванны длиной 1700 мм, оборудованные смесителями, а также полотенцесушители для отопления;

2) в кухнях — раковины со смесителями;

3) в санитарных узлах: унитазы с низко располагаемыми бачками;

В квартирах устанавливаются следующие санитарно-технические приборы:

· мойка стальная эмалированная ГОСТ 24 843–81;

· ванна чугунная эмалированная ВМЧ-1700 ГОСТ 1154–80;

· унитаз тарельчатый керамический с косым выпуском типа T-KB-I ГОСТ 22 847–85;

· Умывальник керамический полукруглый ГОСТ 237–59−85.

Внутренний водопровод — система трубопроводов и устройств, обеспечивающая подачу воды к санитарно-техническим приборам в жилых домах, обслуживающая в данном случае двухподъездное здание.

Проектируемое здание снабжается горячей водой от скоростного водонагревателя. Для проектируемого здания принята схема горячего водоснабжения с нижней разводкой, при которой отдельные стояки объединяются в два секционных узла постоянного сопротивления с кольцирующими перемычками между стояками с присоединением каждого секционного узла одним трубопроводом к циркуляционной магистрали.

Магистральные трубопроводы прокладываются в подвале здания, открыто над полом на расстоянии 30 см от него, у капитальных стен. Трубы крепятся на кронштейнах. Водопроводные стояки прокладываются неизолированными, остальные трубопроводы в пределах подвала и чердака покрыты слоем теплоизоляции. Материал труб — метанол. На циркуляционных трубопроводах установлены краны Маевского для удаления воздуха из системы. Перемычки укладываются на чердаке с уклоном от крана Маевского. Поэтажная разводка ведется, открыто, на расстоянии 30 см от пола. Полотенцесушители находятся на подающих трубопроводах на расстоянии 1100 мм от пола, в квартирах располагаются в ванных комнатах.

2. Система горячего водоснабжения

Рассматриваемое в проекте здание снабжается горячей водой от местного скоростного водонагревателя. Ввод холодной воды устраивается с боковой стороны в подвале здания, открыто над полом рядом с капитальными стенами. Трубы крепятся на кронштейнах. Поэтажная разводка ведётся открыто, на расстоянии 30 см от пола.

2.1 Гидравлический расчет подающего трубопровода горячей воды

Гидравлический расчет подающего трубопровода горячей воды аналогичен расчету трубопровода холодной воды.

Гидравлический расчет сетей внутренних водопроводов горячей воды необходимо производить по максимальному секундному расходу воды.

q = 5•q₀•.

где, q₀ =0,2 л/с — расход прибором горячей воды определяется согласно п. 3.2. [1] по приложению 3 [1].

— коэффициент, определяемый в зависимости от вероятности действия санитарно-технических приборов.

Вероятность действия санитарно-технических приборов определяется по формуле где, q_hч — часовой расход горячей воды определяется по приложению 3[1] и равен q_hч=10 л/ч;

Nколичество санитарно-технических приборов в здании.

Uколичество потребителей в здании.

Расчет ведем в табличной форме (таблица 1).

Согласно п. 8.3 [1] в системе горячего водоснабжения потери напора на участках определяются по формуле.

H=i •L.

где i — удельные потери напора, мм/м, принимаемые по приложению 6 [1];

L — длина участка, м;

2.2 Тепловой расчет циркуляционной сети

горячий водоснабжение циркуляционный трубопровод Циркуляционная сеть проектируется для поддержания постоянной температуры в распределительной сети горячего водоснабжения. Циркуляция предусматривается в магистралях и стояках.

Последовательность расчета циркуляционной сети:

— намечают расчетный контур и разбивают его на участки с постоянным расходом;

— намечаются диаметры участков циркуляционной сети;

— вычисляются потери тепла в трубопроводах системы внутреннего горячего водоснабжения.

Потери тепла на участках определяются как произведение длины участка на удельные теплопотери, (Вт/м), принятые по таблице 10.4[2].

Q_n=Q_i

где Q_i — удельные потери тепла на каждом участке сети, ккал/ч;

Q_i =.

где К — коэффициент теплопередачи, равный 10 ккал/(час•м²•⁰С);

t_нi — температура горячей воды в начале расчетного участка;

t_кi — температура горячей воды в конце расчетного участка;

t₀ — температура окружающей среды, в отапливаемых помещениях равный 18−20 ⁰С, в неотапливаемых 5 ⁰С.

— коэффициент эффективной изоляции, равный для изолированной системы 0,5 -0,7, для неизолированной — 0.

Перепад температур на единицу длины трубопровода определяется по формуле.

?l_i — сумма длин всех участков, м;

t_н = t_к + дtЧl_i

Циркуляционный расход определяется по формуле.

Q_ц= Qi/T, л/ч;

Q_ц=15 582,64/.

Q — суммарные теплопотери в трубах горячего водоснабжения, ккал;

t — перепад температур между водонагревателем и диктующей точкой, равный 7,5 ⁰С; Согласно п. 8.3 [1] в системе горячего водоснабжения потери напора на участках определяются по формуле.

H=i •L,.

где i — удельные потери напора, мм/м, принимаемые по приложению 6 [1]; L — длина участка, м Таблица 1 — Тепловой расчет циркуляционных трубопроводов.

Таблица 2 — Гидравлический расчет в режиме циркуляции.

2.3 Подбор водосчётчиков для горячего водоснабжения

Диаметр условного прохода счётчика воды следует выбирать исходя из среднечасового расхода воды за сутки q_u cp, который не должен превышать эксплуатационный, принимаемый по табл. 4 [1] и проверять согласно указаниям п. 11.3 [1].

q_{u cp}=q^c_u •U/(1000•T),.

гдеq^c_u— норма расхода горячей воды в сутки наибольшего водопотребления, л/(сутчел), по приложению 3 [1] равна 180 л/(сутчел);

Т — расчётное время потребления воды в сутки, час.

q_u cp=180•192/(24•1000)=1,44 м³/час.

Принимаем для подающего водопровода Т₃ крыльчатый счетчик ВКСМ-40. Согласно указаниям [2] водосчётчик необходимо проверять на пропуск максимального (расчётного) секундного расхода воды на хозяйственно-бытовые нужды, при котором потери напора в крыльчатом счётчике горячей воды не должны превышать 2,5 м. Потери напора в счетчике h, м, определяются по формуле.

h =S•q²,.

где S — гидравлическое сопротивление выбранного водосчетчика, м/(м³/час)², определяется по таблице 4 [1] и для ВКСМ -40 составляет S = 0,5м/(л/с)²;

q=2,086 л/с — расчетный расход, таблица 1.

h_с.ч. = 0,5 • 2,086 ² = 2,1 м 2,5 м, условие выполняется .

2.4 Расчёт скоростного водонагревателя

Поверхность нагрева змеевиков скоростных водонагревателей определяется по формуле.

F=,.

где Q — расход тепла, необходимый для нагрева воды до принятой температуры;

1,2 — коэффициент запаса;

К — коэффициент теплопередачи и находится в пределах 900−2500 ккал/(м²ч⁰С), (К=2500 ккал/(м²ч⁰С));

t_р — расчетная разность температур, определяемая по формуле где tб, tм — соответственно большая и меньшая разность температур греющей и нагреваемой воды по концам водонагревателя, С.

t_м = 65 С.

t_б = 72,5 С.

68,75 С Часовой расход тепла, ккал, определяется по формуле.

Q = Q_час Ct.

где Q_час— часовой расход воды, л/ч;

Часовой расход воды определяем по формуле.

Q_час = 0,005 q_ohr,.

где q_0hr = 200 л/ч — расход прибором горячей воды в час определяется согласно п. 3.2. [1] по приложению 3 [1];

— коэффициент, определяемый в зависимости от вероятности действия санитарно-технических приборов по приложению 4 [1].

Часовая вероятность действия санитарно-технических приборов P_hr вычисляется по формуле.

P_hr = 3600 • P_h • q ₀^h /q ₀ ^h _hr ,.

где Р_h — секундная вероятность действия приборов, равная 0,0139;

q ₀ ^h — расход горячей воды прибором, л/с, определяется по приложению 3 [1] и составляет 0,2 л/с ;

q ₀^h _hr — то же, л/ч и составляет 200 л/ч .

P_hr = 3600 • 0,0139 • 0,2 / 200 = 0,05 ,.

N • P_hr = 192 • 0,05 = 9,6.

По приложению 4 [1] коэффициент 4,008. Часовой расход горячей воды q ^h, л/ч составит.

Q_час= 0,005•200•4,008 = 4,008 м³/ч.

Q = 4,008•1•1000•62,5= 250 500 кал/час Тогда поверхность нагрева змеевиков скоростных водонагревателей будет равна.

F=1,2= 1,75 м²

Подбираем водонагреватель состоящий из 1 секции.

Таблица 3 — Параметры водонагревателя.

Потери напора в скоростном водонагревателе определятся по формуле.

H_вн = 1000•V²•n_c•n•m,.

где V — скорость движения воды в водонагревателе, м/с;

n_с — количество секций в водонагревателе, равно 1;

n — коэффициент учитывающий зарастание труб;

m — коэффициент гидравлического сопротивления, при длине водонагревателя 4 м, m=0,75.

H_вн = 1000V²•n_c•n•m=1000•0,384²•1•4•0,75=0,11 м.

2.5 Определение действующего гравитационного напора

Для определения действующего гравитационного напора в системе с нижней разводкой пользуются формулой:

H_г=0,25(h +0,03L) Дt.

где h — расстояние по вертикали от середины подогревателя или генератора тепла до наиболее высоко расположенной точки водоразбора, м;

L — расстояние по горизонтали от водогревателя или генератора тепла до наиболее удалённой точки водоразбора, м;

Дt — разность начальной и конечной температур в подающем трубопроводе.

H_г=0,25(23,35+0,0334,8)7,5 = 45,75 мм вод. ст.

H=1586,1 — потери на подающем и циркуляционном трубопроводах.

Н > Н_г для нашего случая 1586,1 > 45,75 мм.

Гравитационного напора не хватает, проектируется насосная циркуляция.

3. Гидравлический расчёт канализации

Размещение стояков в санузлах производят таким образом, чтобы длина отводных трубопроводов была наиболее короткой. От санитарных приборов к стоякам прокладываются отводные линии из труб диаметром 50 мм (мойка, ванна, умывальник), диаметром 100 ммунитаз. Для жилых домов применяется напольная укладка труб. Стояки выходят выше кровли на 0,5 м. Вытяжная часть канализационного стояка имеет тот же диаметр, что и стояк. Несколько стояков объединяются в сборный трубопровод и при помощи выпуска присоединяются к дворовой канализации.

3.1 Проверка пропускной способности стояка

Проверка пропускной способности производится по наиболее загруженному стояку. Найдём вероятность действия приборов.

;

N•P = 32•0,014= 0,462.

По табл. 2 [1] находят значение = 0,652. Максимальный секундный расход холодной и горячей воды находят из формулы.

q = 5q₀ •+q₀^s = 5•0,3•0,652 = 0,978 л/с.

Так как расчётный расход меньше 8 л/с, максимальный расчётный расход определяется из формулы.

q^s = q + q₀^s

где q₀^s — самый большой из расходов стоков от приборов, по прил. 2 [1] для унитаза q₀^s=l, 6 л/с.

q^s = 0,978 +1,6 =2,578 л/с.

Стояк диаметром 100 мм, угол присоединения 90 градусов.

3.2 Расчет сборных трубопроводов

Расчет выполняется по тем же формулам, что приведены в п. 3.1. Расчет ведется в табличной форме (таблица 4).

Таблица 4 — Расчет сборных трубопроводов.

3.3 Расчет выпусков

В проекте предусмотрено 2 выпуска, по одному на каждую секцию.

Рассчитывается один выпуск, так как второй выпуск работает в аналогичных условиях.

Расчёт расхода через выпуск проводим так же, как в предыдущем пункте.

N = 128 приборов, U = 96 человека.

NP = 1080,011 = 1,39 = 1,168.

q = 50,31,168+ 1,6 = 3,68 л/с.

Выпуски проверяются на условие V0,5 и i > 0,012.

где, V — скорость движения стоков, м/с.

h/d — наполнение По [5] определяем:

D = 100 мм.

q = 3,68 л/с.

h/d = 0,50.

V = 0,97 м/с.

i = 0,025> 0,012; V= 0,69 > 0,5.

Оба условия выполняются.

3.4 Расчет дворовой сети

Суть гидравлического расчета заключается в том, чтобы определить скорости, расходы и наполнения на каждом участке дворовой сети, а так же уклоны трубопроводов. Длины расчетных участков и контрольные колодцы обозначены на схеме. Расстояние от стены здания до первого дворового канализационного колодца принимается равным 3,0 м.

Результаты расчета представлены в таблице Таблица 5 — Гидравлический расчет дворовой канализации.

4. Расчет водостоков

К водосточным системам относятся системы, которые удаляют дождевую воду, осадки с кровель зданий. В курсовом проекте принят внутренний водосток с открытым выпуском воды — сброс на отмостку. Выбрана воронка для плоских нескатных крыш. Стояки выполнены из обычных канализационных чугунных труб. На стояках сделаны ревизии: в нижней части перед выпуском, при каждом изгибе, на верхнем этаже и через каждые 3 этажа. На стояках водостока имеется гидрозатвор, его применяют в районах местности где t< -5?С. Выпуск расположен на расстоянии 20 см от отмостки.

4.1 Расчет внутреннего водостока

Целью расчета является определение необходимого количества воронок, их диаметры, диаметры водосточной сети.

По СНиПу определяется интенсивность дождя в 20 минутный период q²⁰. Для Уфы q²⁰=65л/га.

Далее рассчитывается критическая высота h_кр при которой трубопровод работает полным сечением, т. е. нет подсоса воздуха внутрь.

h_кр=0,665d — 18 мм .

где dвнутренний диаметр трубы.

D_y=100мм, d=97мм.

h_кр=0,665•100 — 18мм=48,5 мм.

Этой критической высоте соответствует критический расход Q_кр.

Q_кр=635•g^3/2•h_кр^5.2

где g-ускорение свободного падения,.

Q_кр=635•9,8^3/2•0,0485^5/2=10,1л/с Далее рассчитывается допустимый расход Q_доп через одну воронку равный 30% от критического расхода Q_кр

Q_доп=0,3•10,1=3,03 л/с Рассчитывается расход со всей поверхности кровли:

Q_дожд= F• q²⁰/10 000.

где F — площадь кровли, м²;

Q_дожд= 298,1•65/10 000=1,94 л/с.

3,03?1,94 условие выполняется, устанавливается 1 воронка на 1 секцию.

Список использованных источников

СниП 2,04.01−85. Внутренний водопровод и канализация зданий. Москва, 1986 г., 56 с.

Сергеев Ю. С., Боровский Э. Р. и др. Санитарно-техническое оборудование зданий. Примеры расчета. Киев, 1991 г., 206 с.

Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 2. Водопровод и канализация., Москва, Стройиздат, 1990 г., 416 с.

Пальгунов П.П., Исаев В. Н., Санитарно-технические устройства и газоснабжение зданий. Москва, Стройиздат, 1991, 416 с.

Лукиных А.А., Лукиных Н. А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров. Москва, Стройиздат, 1974, 160 с.

Шевелев Ф. А., Шевелев А. Ф., Таблицы для гидравлического расчета водопроводных сетей. Москва, Стойиздат, 1984, 117 с.