Giáo trình Cấp thoát nước - Huỳnh Ngọc Hợi (Phần 1)

55 trang hapham 1580

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Cấp thoát nước - Huỳnh Ngọc Hợi (Phần 1)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_cap_thoat_nuoc_huynh_ngoc_hoi_phan_1.pdf

Nội dung text: Giáo trình Cấp thoát nước - Huỳnh Ngọc Hợi (Phần 1)

Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước CHƯƠNG 1 - NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC Bài 1 - CÁC HỆ THỐNG CẤP NƯỚC VÀ TIÊU CHUẨN DÙNG NƯỚC I. Các hệ thống cấp nước, phân loại và lựa chọn: 1. Khái niệm: HTCN là tổ hợp các công trình thu nước, vận chuyển nước, xử lý nước, điều hoà và phân phối nước tới đối tượng sử dụng nước. 3 4 7 2 6 1 5 Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống cấp nước trực tiếp - Nguồn nước: nước mặt hoặc nước ngầm - Công trình thu + Trạm bơm cấp 1: thu nước từ nguồn và bơm lên trạm xử lý. - Trạm xử lý: làm sạch nước nguồn đạt yêu cầu chất lượng sử dụng - Bể chứa nước sạch: điều hoà lưu lượng giữa trạm bơm cấp 1 và cấp 2 - Trạm bơm cấp 2: đưa nước đã xử lý từ bể chứa nước sạch đến mạng lưới tiêu dùng. - Đài nước: điều hoà lưu lượng giữa trạm bơm cấp 2 và mạng lưới tiêu dùng. - Mạng lưới truyền dẫn và phân phối: gồm mạng cấp 1 truyền dẫn, mạng cấp 2 phân phối và mạng cấp 3 đấu nối với các ống cấp vào nhà. 2. Các yêu cầu cơ bản đối với một hệ thống cấp nước là: - Bảo đảm đưa đầy đủ và liên tục lượng nước cần thiết đến các nơi tiêu dùng. - Bảo đảm chất lượng nước đáp ứng các yêu cầu sử dụng - Giá thành xây dựng và quản lý rẻ - Thi công và quản lý dễ dàng thuận tiện, có khả năng tự động hoá và cơ giới hoá việc khai thác, xử lý và vận chuyển nước 3. Phân loại hệ thống cấp nước: a. Theo đối tượng phục vụ: - HTCN đô thị - HTCN khu công nghiệp, nông nghiệp - HTCN đường sắt b. Theo chức năng phục vụ: - HTCN sinh hoạt - HTCN sản xuất - HTCN chữa cháy c. Theo phương pháp sử dụng nước: - HTCN trực tiếp: nước dùng xong thải đi ngay (Hình 1.1) GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 1
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước - HTCN tuần hoàn: nước chảy tuần hoàn trong một chu trình kín. Hệ thống này tiết kiệm nước vì chỉ cần bổ sung một phần nước hao hụt trong quá trình tuần hoàn, thường dùng trong công nghiệp. (Hình1.2) - HTCN dùng lại: nước có thể dùng lại một vài lần rồi mới thải đi, thường áp dụng trong công nghiệp. Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống cấp nước tuần hoàn 1. Nguồn nước; 2. Công trình thu; 3. Trạm bơm cấp 1; 4.Ống dẫn nước thô; 5. Trạm bơ tăng áp; 6. Ống dẫn nước thô và ống tuần hoàn; 7. Đối tượng dùng nước; 8. Cống dẫn nước thải; 9. Khu xử lý; 10. Công thải nước thải bẩn. d. Theo nguồn nước: - HTCN ngầm - HTCN mặt e. Theo nguyên tắc làm việc: - HTCN có áp: nước chảy trong ống chịu áp lực do bơm hoặc bể chứa nước trên cao tạo ra. - HTCN tự chảy (không áp): nước tự chảy theo ống hoặc mương hở do chênh lệch địa hình. f. Theo phạm vi cấp nước: - HTCN thành phố - HTCN khu dân cư, tiểu khu nhà ở - HTCN nông thôn g. Theo phương pháp chữa cháy: - Hệ thống chữa cháy áp lực thấp: Áp lực nước ở mạng lưới đường ống cấp nước thấp nên phải dùng bơm đặt trên xe chữa cháy nhằm tạo ra áp lực cần thiết để dập tắt đám cháy. Bơm có thể hút trực tiếp từ đường ống thành phố hay từ thùng chứa nước trên xe chữa cháy. - Hệ thống chữa cháy áp lực cao: Áp lực nước trên mạng lưới đường ống đảm bảo đưa nước tới mọi nơi chữa cháy, do đó đội phòng cháy chữa cháy chỉ việc lắp ống vải gai vào họng chữa cháy trên mạng lưới đường ống để lấy nước chữa cháy. 4. Lựa chọn HTCN: Các căn cứ để lựa chọn HTCN: Có 3 yếu tố cơ bản - Điều kiện tự nhiên: Nguồn nước, địa hình, khí hậu GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 2
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước - Yêu cầu của đối tượng dùng nước: Lưu lượng, chất lượng, áp lực, - Khả năng thực thi: Khối lượng xây dựng và thiết bị kỹ thuật, thời gian, giá thành xây dựng và quản lý Để có 1 sơ đồ HTCN tốt, hợp lý cần so sánh kinh tế, kỹ thuật nhiều phương án, phải tiến hành so sánh toàn bộ cũng như từng bộ phận của sơ đồ để có được sơ đồ hệ thống hợp lý, hiệu quả kinh tế cao. II. Tiêu chuẩn dùng nước trong ngày: 1. Khái niệm: Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước trung bình tính cho 1 đơn vị tiêu thụ trong 1 đơn vị thời gian hay cho 1 đơn vị sản phẩm. - Tiêu chuẩn dùng nước là thông số rất cơ bản khi thiết kế HTCN. Nó dùng để xác định quy mô dùng nước (công suất) 2. Phân loại: Có nhiều loại tiêu chuẩn dùng nước: a. TCDN sinh hoạt: Phụ thuộc mức độ tiện nghi của khu dân cư, khí hậu, kinh tế, tập quán sinh hoạt, b. TCDN sản xuất (công nghiệp): Phụ thuộc loại hình sản xuất, dây chuyền công nghệ sản xuất, c. TCDN chữa cháy: Phụ thuộc quy mô dân số, mức độ chịu lửa của công trình, d. TCDN tưới cây, đường: Ngoài ra, còn có các nhu cầu dùng nước khác: - Nước dùng trong các nhà công cộng. - Nước dùng cho công trường xây dựng. - Nước dùng trong khu xử lý. - Nước thất thoát 3. TCDN sinh hoạt: Tính bình quân đầu người (l/người.ngày đêm). - Lượng nước tiêu thụ tong sinh hoạt, ăn uống không đồng đều theo thời gian. Để phản ánh chế độ làm việc của các công trình trong HTCN theo thời gian, nhất là trạm bơm cấp 2, người ta đưa ra về khái niệm về hệ số không điều hoà giờ: Kh (là tỷ số giữa lưu lượng tối đa và lưu lượng trung bình giờ trong ngày cấp nước tối đa, Kh = 1,3 - 1,7, tuỳ thuộc vào quy mô thành phố, thành phố lớn thì Kh nhỏ và ngược lại. - Để phản ánh công suất của hệ thống trong ngày dùng nước tối đa, thường là về mùa nóng, với công suất dùng nước trong ngày trung bình (tính trong năm) người ta đưa vào hệ số không điều hoà ngày: Kngày = 1,35 - 1,5. Bảng 1.1. TCDN sinh hoạt và hệ số không điều hoà Kh cho khu dân cư đô thị TCDN trung bình, Hệ số không Trang bị tiện nghi trong các ngôi nhà l/người.ngđ điều hoà Kh 1. Nhà không trang thiết bị vệ sinh, lấy nước ở vòi công 40 - 60 2,5 - 2,0 cộng. 2. Nhà chỉ có vòi nước, không có thiết bị khác 80 - 100 2,0 - 1,8 3. Nhà có hệ thống cấp thoát nước bên trong, có khu WC 120 - 150 1,8 - 1,5 nhưng không có thiết bị tắm GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 3
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước 4. Như trên, có thiết bị tắm thông thường (hương sen) 150 - 200 1,7 - 1,4 5. Nhà có hệ thống cấp thoát nước bên trong, có dụng cụ 200 - 300 1,5 - 1,3 WC, có bồn tắm và cấp nước nóng cục bộ 4. TCDN công nghiệp: Được xác định dựa trên cơ sở dây chuyền công nghệ sản xuất do cơ quan thiết kế công nghệ hay cơ quan quản lý cung cấp. Tiêu chuẩn được tính theo đơn vị sản phẩm. Bảng1.2. Tiêu chuẩn nước dùng cho nhu cầu sản xuất Tiêu chuẩn Các loại nước Đơn vị đo Chú thích (m3/1ĐVĐ) 1. Nước làm lạnh trong nhà máy nhiệt điện 1000 Kwh 160 - 400 Trị số nhỏ cho công suất nhiệt 2. Nước cấp nòi hơi nhà máy nhiệt điện 1000 Kwh 3 - 5 điện lớn 3. Nước làm nguội động cơ đốt trong 1 ngựa/h 0,015 - 0,04 4. Nước khai thác than 1 tấn than 0,2 - 0,5 5. Nước làm giàu than 1 tấn than 0,3 - 0,7 6. Nước vận chuyển than theo máng 1 tấn than 1,5 - 3 Bổ sung cho hệ 7. Nước làm nguội lò luyện gang 1 tấn gang 24 - 42 thống tuần hoàn 8. Nước làm nguội lò mactanh 1 tấn thép 1 - 42 9. Nước cho xưởng cán ống 1 tấn 9 - 25 10. Nước cho xưởng đúc thép 1 tấn 6 - 20 11. Nước để xây các loại gạch 1000 viên 0,09 - 0,21 12. Nước rửa sỏi để đổ bê tông 1 m3 1 - 1,5 13. Nước rửa cát để đổ bê tông 1 m3 1,2 - 1,5 14. Nước phục vụ đổ 1m3 bê tông 1m3 2,2 - 3,0 15. Nước để sản xuất các loại gạch 1000 viên 0,7 - 1 16. Nước để sản xuất các loại ngói 1000 viên 0,8 - 1,2 - Trong trường hợp nước cấp cho khu công nghiệp địa phương phân bố phân tán thì có thể lấy bằng 5 - 10% lượng nước sinh hoạt, ăn uống tối đa của điểm dân cư đô thị. - TCDN cho ăn uống sinh hoạt của công nhân tại XNCN xem bảng 1.3 Bảng 1.3. TCDN cho ăn uống sinh hoạt của công nhân tại XNCN Loại phân xưởng Tiêu chuẩn (l/người.ca) Kh Phân xưởng nóng toả nhiệt > 35 2,5 20 kcal 1m3/h Phân xưởng khác 25 3,0 - TCDN tắm của công nhân sau giờ làm việc tính theo ca đồng nhất với tiêu chuẩn 40 người/1 vòi tắm (khoảng 500l/h) với thời gian tắm là 45 phút. Lượng nước tắm cho công nhân: Phân xưởng bình thường: 40l/1lần tắm GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 4
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Phân xưởng nóng: 60 l/1 lần tắm 4. TCDN tưới cây, đường: 0,5 - 1 l/m2 diện tích được tưới 5. TCDN nhà công cộng: Theo TCXD 33 - 68 6. Nước thất thoát do rò rỉ: Tuỳ thuộc vào tình trạng mạng lưới phân phối có thể lấy từ 5 - 10% tổng công suất của hệ thống, thực tế có khi lên tới 15 - 20%. 7. Nước dùng cho khu xử lý: Sơ bộ = 5 - 10%QTXL (trị số nhỏ dùng cho công suất > 20.000m3/ngđ và ngược lại). Nước dùng cho nhu cầu kỹ thuật trên trạm xử lý nước cấp: bể lắng 1,5 - 3%; bể lọc 3 - 5%; bể tiếp xúc 8 - 10%. 8. Nước chữa cháy: qcc, số đám cháy đồng thời, thời gian cháy, áp lực nước chữa cháy cho 1 điểm dân cư phụ thuộc quy mô dân số, số tầng, bậc chịu lửa và mạng lưới đường ống nước chữa cháy quy định trong TC 11 - 63; TCDN chữa cháy cho khu dân cư đô thị 20TCN 33 - 85. Bảng 1.4. Tiêu chuẩn nước chữa cháy cho các khu dân cư đô thị theo số đám đồng thời Lưu lượng cho một đám cháy, l/s Số dân Số Nhà hai tầng Nhà hỗn hợp các tầng (1000 đám cháy Nhà ba tầng với các bậc chịu lửa người) đồng thời không phụ thuộc không phụthuộc bậc chịu lửa I , II , III IV , V bậc chịu lửa đến 5 1 5 5 10 10 25 2 10 10 15 15 50 2 15 20 20 25 100 2 20 25 30 35 200 3 20 - 30 40 300 3 - - 40 55 400 3 - - 50 70 500 3 - - 60 80 Bài 2- LƯU LƯỢNG VÀ ÁP LỰC TRONG MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC I. Xác định lưu lượng nước tính toán: 1. Lưu lượng nước tính toán cho nhu cầu khu dân cư: qTB .N qmax .N 3 Qmax-ngày = .K (m /ngày) 1000 ng max 1000 Qmax ngay 3 Qmax-h = .K (m /h) 24 h max Qmax h Qmax-s = .1000 (l/s) 3600 Trong đó: Qmax-ngày, Qmax-h, Qmax-s: Lưu lượng nước lớn nhất ngày, giờ, giây Kng-max, Kh-max: Hệ số không điều hoà lớn nhất ngày, giờ GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 5
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Kng-max: Tỷ số giữa lưu lượng ngày dùng nước lớn nhất và lưu lượng ngày dùng nước trung bình. Kh-max: Tỷ số giữa lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất và lưu lượng giờ dùng nước trung bình. N: Dân số tính toán của khu dân cư (người) qTB, qmax: Tiêu chuẩn dùng nước trung bình, max (l/người.ngđ) 2. Lưu lượng nước tưới cây, tưới đường: 10000.q .F Q ngd t t 10.q .F (m3 / ngd) t 1000 t t Q ngd Q h t (m 3 / h) t T Trong đó: ngđ h Qt , Qt : Lưu lượng nước tưới trong 1 ngày đêm, giờ Ft: Diện tích cây, đường cần tưới (ha) 2 qt: Tiêu chuẩn nước tưới cây, đường (l/m .ngđ) - Theo tiêu chuẩn TCVN 33-85 T: Thời gian tưới trong ngày đêm (tưới đường bằng máy từ 8h - 16h; tưới cây bằng tay từ 5h - 8h và 16 - 19h hàng ngày). 3. Lưu lượng nước công nghiệp: a. Lưu lượng nước sinh hoạt cho công nhân làm việc tại nhà máy: q .N q .N Q CN n 1 l 2 (m 3 / ngd) sh ngd 1000 q .N q .N Q CN n 3 l 4 (m3 / ca) sh ca 1000 CN CN Qsh ca 3 Qsh ngd (m / h) T0 Trong đó: CN CN CN Qsh ngd ,Qsh ca , Qsh ngd : Lưu lượng nước sinh hoạt của công nhân trong 1 ngày đêm, 1 ca, 1 giờ làm việc. qn, ql: Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt của công nhân phân xưởng nóng và lạnh (l/người.ca) N1, N2: Số công nhân trong phân xưởng nóng và lạnh trong ngày (người) N3, N4: Số công nhân trong phân xưởng nóng và lạnh trong ca (người) T0: Thời gian làm việc của 1 ca (thường T0 = 8h) (h) b. Lưu lượng nước tắm của công nhân tại nhà máy: 500.n Q CN (m 3 / h) t h 1000 CN CN CN 3 Qt ngd Qt ca .C Qt h .T(m / ngd) 60.N 40.N Q CN 3 4 (m3 / ca) t ca 1000 GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 6
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Trong đó: CN CN CN Qt h ,Qt ngd ,Qt ca : Lưu lượng nước tắm của công nhân trong 1 ngày, 1 giờ, 1 ca (thời gian tắm quy định là 45 phút vào giờ sau khi tan ca) n: Số vòi tắm (buồng tắm đơn) hương sen bố trí trong nhà máy C: Số ca làm việc của nhà máy trong 1 ngày đêm T: Số giờ làm việc trong 1 ngày đêm 4. Lưu lượng nước sản xuất: Q ngd Q h sx (m 3 / h) sx T Trong đó: ngd Qsx : Lưu lượng nước sản xuất trong ngày, xác định trên cơ sở công suất hay sản phẩm sản xuất trong ngày và tiêu chuẩn dùng nước sản xuất (do nhà thiết kế công nghệ cung cấp) - m3/ngđ T: Thời gian làm việc của nhà máy trong 1 ngày đêm (h) 5. Công suất cấp nước của hệ thống cho đô thị: 3 Q = (a.Qsh + Qt + Qsh-CN + Qt-CN + Qsx-CN).b.c (m /ngđ) Trong đó: Qsh, Qt, Qsh-CN, Qt-CN , Qsx-CN: Lưu lượng nước sinh hoạt khu dân cư; lưu lượng nước tưới cây, đường; lưu lượng nước sinh hoạt, tắm và sản xuất của nhà máy trong ngày. a: Hệ số kể đến lượng nước dùng cho công nghiệp địa phương, tiểu thủ công nghiệp, và các dịch vụ khác nằm xen kẽ trong khu dân cư (a = 1,1) b: Hệ số kể đến lượng nước rò rỉ (phụ thuộc điều kiện quản lý và xây dựng) b = 1,1 - 1,15 c: Hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm cấp nước (nước rửa bể lắng, bể lọc, ) c = 1,05 - 1,1 (Q nhỏ lấy c lớn và ngược lại). II. Chế độ làm việc của hệ thống cấp nước: Chế độ làm việc của các công trình trong hệ thống cấp nước không giống nhau, do đó HTCN làm việc không ổn định. Bài toán đặt ra là từ những mối quan hệ giữa lưu lượng và áp lực của các công trình trong hệ thống, tìm cách điều chỉnh để hệ thống làm việc ổn định. 1. Sự liên hệ về lưu lượng giữa các công trình cấp nước và phương pháp xác định dung tích bể chứa, đài nước: a. Để các công trình xử lý làm việc ổn định về lưu lượng và đạt hiệu quả xử lý với chất lượng tốt thì trạm bơm cấp 1 thường cho làm việc theo chế độ đồng đều (100%Q/24h = 4,1667%Q/1h) b. Trạm bơm cấp 2 phải làm việc bám sát với chế độ tiêu thụ nước của đô thị. Nhưng do chế độ tiêu thụ nước của đô thị không đồng đều theo thời gian là chế độ không ổn định nên trạm bơm cấp 2 chỉ làm việc theo chế độ các bậc, tuỳ theo chế độ trung bình trong những khoảng thời gian xác định của chế độ tiêu thụ nước đô thị. c. Để điều chỉnh sự bất cân bằng giữa các hạng mục công trình: TXL - TB2 và TB2 - ML phân phối nước trong đô thị, người ta dùng các bể chứa nước sạch đặt sau các công GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 7
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước trình trạm xử lý, trước trạm bơm 2; đài nước giữa trạm bơm 2 và mạng lưới phân phối để điều hoà lưu lượng nước thừa và nước thiếu trong ngày đêm. - Đài nước (ĐN): và bể chứa (BC) ngoài nhiệm vụ điều hoà lưu lượng còn làm nhiệm vụ dự trữ nước chữa cháy và đài nước còn tạo áp lực đưa nước tới các nơi tiêu dùng. - Dung tích ĐN và BC: W W 1 W 10 ph (m 3 ) d dh cc 2 3h 3 Wb Wdh Wbt Wcc (m ) 3 Trong đó: Wđ, Wb: Dung tích của ĐN, BC (m ) 1 2 3 Wdh ,Wdh : Dung tích điều hoà của ĐN và BC (m ) 10 ph 3h Wcc ,Wcc : Dung tích nước dự trữ chữa cháy, lấy bằng lượng nước chữa cháy trong 10 phút đối với đài nước và 3h đối với bể chứa (m3) Wbt: lưu lượng dùng cho bản thân trạm xử lý, lấy bằng 5 - 10% công suất của trạm (m3). 1 2 Để xác định dung tích điều hoà Wdh ,Wdh của đài nước và bể chứa có thể dùng phương pháp bảng thống kê hoặc phương pháp biểu đồ. Theo phương pháp bảng thống kê, đầu tiên ta chọn giờ dốc sạch nước, thường là sau thời gian dài lấy nước liên tục, nước trong bể chứa và đài cạn sạch và coi bằng 0. Từ đó tính lượng nước còn lại trong bể và đài trong từng giờ. Lượng nước lưu lại lớn nhất sẽ là dung tích điều hoà của bể và đài. Nếu sau khi tính toán ở cột nước còn lại có trị số âm thì chứng tỏ ta chọn giờ dốc cạn nước chưa đúng. Khi đó ta chỉ cần cộng 2 giá trị: giá trị 1 2 dương lớn nhất và giá trị âm lớn nhất theo giá trị tuyệt đối là tìm được Wdh ,Wdh . Ví dụ về xác định dung tích điều hoà của đài nước giới thiệu ở bảng 5. Bảng 1.5. Bảng xác định dung tích điều hoà của đài nước bằng % Qngđ Nước còn lại Giờ ngày đêm Nước tiêu thụ Nước bơm Nước vào đài Nước ra đài trong đài 0-1 3 2,5 - 0,5 1,9 1-2 3,2 2,5 - 0,7 1,2 2-3 2,5 2,5 - - 1,2 3-4 2,6 2,5 - 0,1 1,1 4-5 3,5 4,5 1 - 2,1 5-6 4,1 4,5 0,4 - 2,5 6-7 4,5 4,5 - - 2,5 7-8 4,9 4,5 - 0,4 2,1 8-9 4,9 4,5 - 0,4 1,7 9-10 5,6 4,5 - 1,1 0,6 10-11 4,9 4,5 - 0,4 0,2 11-12 4,7 4,5 - 0,2 0 12-13 4,4 4,5 0,1 - 0,1 13-14 4,1 4,5 0,4 - 0,5 14-15 4,1 4,5 0,4 - 0,9 GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 8
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước 15-16 4,4 4,5 0,1 - 1,0 16-17 4,3 4,5 0,2 - 1,2 17-18 4,1 4,5 0,4 - 1,6 18-19 4,5 4,5 - - 1,6 19-20 4,5 4,5 - - 1,6 20-21 4,5 4,5 - - 1,6 21-22 4,8 4,5 - 0,3 1,3 22-23 4,6 4,5 - 0,1 1,2 23-24 3,3 4,5 1,2 - 2,4 Kết quả dung tích điều hoà của đài sẽ là: Wđ = 2,5% Q 2. Sự liên hệ về áp lực giữa các công trình cấp nước. Phương pháp xác định chiều cao đài nước và áp lực công tác của máy bơm: a. Để cấp nước liên tục thì áp lực của máy bơm hay chiều cao của đài nước phải đủ để đảm bảo đưa nước đến những vị trí cao nhất, xa nhất so với trạm bơm và đài nước, đồng thời tại điểm đó phải đủ 1 áp lực tự do cần thiết để đưa nước đến thiết bị vệ sinh. - Áp lực tự do cần thiết: nhà 1 tầng 10m; nhà 2 tầng 12m; nhà 3 tầng 16m, (tiếp tục cứ tăng 1 tầng thì cộng thêm 4m) - Với HTCN chữa cháy áp lực thấp, áp lực tự do cần thiết tại điểm lấy nước chữa cháy bất lợi nhất tối thiểu 10m - Để theo dõi mối quan hệ về phương diện áp lực giữa các công trình cấp nước ta có sơ đồ sau: §êng ®o ¸p h 2 Thïng chøa cña ®µi níc h ® §êng ®o ¸p h H® 1 Hb Ng«i nhµ nh Tr¹m b¬m bÊt lîi nhÊt Hct Z Z ® §êng èng dÉn níc b BÓ chøa Znh níc ngÇm §é cao quy íc Hình 1.3. Sơ đồ biểu diễn mối quan hệ áp lực giữa các công trình cấp nước Từ sơ đồ hình 3 ta tính được: nh - Chiều cao của đài nước: Hđ + Zđ = h1 + HCT + Znh nh Hđ = (Znh - Zđ ) + h1 + HCT - Áp lực công tác của máy bơm: Hb + Zb = h2 +hđ + Hđ + Zđ Hb = (Zđ - Zb) + h2 +hđ + Hđ Trong đó: Zb, Zđ, Znh: Cốt mặt đất tại vị trí đặt trạm bơm, đặt đài nước và ngôi nhà bất lợi nhất. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 9
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước nh HCT : Áp lực cần thiết của ngôi nhà bất lợi nhất. Hđ, Hb: Độ cao đài nước và áp lực công tác của máy bơm. hđ: Chiều cao của thùng chứa trên đài. h1: Tổng tổn thất cột nước trên đường ống dẫn nước từ đài nước đến ngôi nhà bất lợi nhất. h2: Tổng tổn thất cột nước trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm tới đài nước. Ghi chú: Zb: có thể là cao độ đặt trục máy bơm. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 10
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước CHƯƠNG 2- MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC Bài 1 - SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC I. Sơ đồ mạng lưới cấp nước: 1. MLCN: Là 1 bộ phận của HTCN, chiếm từ 50 – 70% giá thành xây dựng toàn hệ thống. 2. Sơ đồ mạng lưới: Là sơ đồ hình học trên mặt bằng quy hoạch kiến trúc, gồm ống chính, ống nhánh và đường kính của chúng. 3. MLCN gồm 3 loại: a. Mạng lưới cụt: Chỉ có thể cấp nước cho các điểm dùng nước theo 1 hướng. - Đặc điểm: Mức độ an toàn cấp nước thấp, nhưng giá thành xây dựng mạng lưới rẻ, tổng chiều dài toàn mạng lưới ngắn. - Áp dụng: Cho các thị trấn, khu dân cư nhỏ, những đối tượng dùng nước tạm thời (ví dụ công trường xây dựng). §µi níc Tr¹m b¬m Hình 2.1. Sơ đồ mạng lưới cụt b. Mạng lưới vòng (mạng lưới khép kín): Trên đó, tại mỗi điểm có thể cấp nước từ 2 hay nhiều phía. - Đặc điểm: Mạng lưới vòng đảm bảo cấp nước an toàn, nhưng tốn nhiều đường ống và giá thành xây dựng cao, ngoài ra mạng lưới còn có ưu điểm giảm đáng kể hiện tượng nước va. - Áp dụng: Rộng rãi để cấp nước cho các thành phố, khu công nghiệp. q tt §µi níc q nót Q Tr¹m b¬m q tt Hình 2.2. Sơ đồ mạng lưới vòng c. Mạng lưới vòng và cụt kết hợp: Lựa chọn sơ đồ mạng lưới: Căn cứ vào quy mô thành phố hay khu vực cấp nước, mức độ yêu cầu cấp nước liên tục, hình dạng và địa hình phạm vi thiết kế, sự phân bố các đối tượng dùng nước, vị trí điểm lấy nước tập trung có công suất lớn, vị trí nguồn nước, GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 11
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước II. Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước: - Tổng số chiều dài ống là nhỏ nhất - Mạng lưới phải bao trùm được các điểm tiêu thụ nước - Hướng vận chuyển chính của nước đi về phía cuối mạng lướivà các điểm dùng nước tập trung - Hạn chế việc bố trí đường ồng đi qua sông, đê, đầm lầy, đường xe lửa - Các tuyến chính đặt song song theo hướng chuyển nước chính, khoảng cách giữa các tuyến chính 300 – 600mm. 1 mạng lưới phải có ít nhất 2 tuyến chính có đường kính tương đương nhau và cấp được cả 2 phía. - Các tuyến chính được nối với nhau bằng các tuyến nhánh với khoảng cách 400 – 900 mm. Các tuyến phải vạch theo đường ngắn nhất, cấp nước được 2 phía - Trên mặt cắt ngang đường phố, các ống có thể đặt dưới phần vỉa hè, dưới lòng đường với độ sâu đảm bảo kỹ thuật và cách xa các công trình ngầm khác với khoảng cách vệ sinh quy định trong TCXD 33 – 85. - Khi ống chính có đường kính lớn nên đặt thêm 1 ống phân phối nước song song. Ngoài ra, khi quy hoạch mạng lưới cần chú ý: - Quy hoạch mạng lưới hiện tại phải quan tâm đến khả năng phát triển của thành phố và mạng lưới trong tương lai. - Đài nước có thể đặt ở đầu, cuối hay giữa mạng lưới. Địa hình cao ở phía nguồn nước thì đặt đài ở đầu mạng lưới; địa hình cao ở giữa mạng lưới hoặc địa hình tương đối bằng phẳng và rộng thì đặt đài ở giữa mạng lưới; Khi dung tích đài quá lớn và địa hình phức tạp thì đặt nhiều đài. - Nên có nhiều phương án vạch tuyến mạng lưới sau đó so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để có mạng lưới tối ưu và hợp lý. Bài 2 - TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC I. Các trường hợp tính toán: Thực chất tính toán mạng lưới cấp nước là xác định lưu lượng nước chảy trên đường ống, trên cơ sở đó mà chọn đường kính ống cấp nước và tổn thất áp lực trên đường ống để xác định chiều cao của đài nước, áp lực công tác của máy bơm Khi tính toán mạng lưới cấp nước tính cho hai trường hợp sau: 1. Trường hợp giờ dùng nước lớn nhất. 2. Trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất. Đối với mạng lưới có đài đối diện (đài ở cuối mạng lưới) còn phải tính toán kiểm tra cho trường hợp vận chuyển nước lớn nhất tức là trường hợp tiêu thụ ít, nước chảy qua mạng lưới vào đài. II. Một số giả thuyết để tính toán: 1. Các trường hợp: Trong giai đoạn tính toán việc xác định chính xác số điểm lấy nước trên các đoạn ống, khoảng cách giữa các điểm lấy nước và lượng nước lấy ra tại các điểm là rất khó. Hơn nữa, nếu cố định được các số liệu đó thì sơ đồ tính toán lại quá phức tạp; do đó, để đơn giản hóa bài toán, người ta đưa ra một số giả thuyết sau: GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 12
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước - Các hộ tiêu thụ nước lớn như: Các xí nghiệp công nghiệp, bể bơi, được coi là các điểm lấy nước tập trung và các điểm đó gọi là các điểm nút. - Các hộ tiêu thụ nước nhỏ, lấy nước sinh hoạt vào nhà coi như lấy nước đều dọc tuyến ống. - Đoạn ống nào chỉ có lưu lượng tập trung ở cuối đoạn ống thf lưu lượng của đoạn ống đó không đổi. - Đoạn ống nào chỉ có lưu lượng phân phối dọc tuyến thì giả thuyết là được phân phối đều. Lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống với 3 trường hợp tính toán cơ bản: - Mạng lưới làm việc với lưu lượng tối đa, nước do trạm bơm và đài cấp - Mạng lưới làm việc với lưu lượng tối thiểu, đài nước ở cuối mạng lưới, mạng lưới có thêm chức năng vận chuyển nước lên đài. - Mạng lưới làm việc với lưu lượng tối đa, có thêm lưu lượng chữa cháy (Trường hợp này dùng để kiểm tra mạng lưới đã tính cho 2 trường hợp trên) Lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống với 3 trường hợp tính toán cơ bản: - Mạng lưới làm việc với lưu lượng tối đa, nước do trạm bơm và đài cấp - Mạng lưới làm việc với lưu lượng tối thiểu, đài nước ở cuối mạng lưới, mạng lưới có thêm chức năng vận chuyển nước lên đài. - Mạng lưới làm việc với lưu lượng tối đa, có thêm lưu lượng chữa cháy (Trường hợp này dùng để kiểm tra mạng lưới đã tính cho 2 trường hợp trên) 2. Xác định lưu lượng nước tính toán: - Cơ sở để xác định lưu lượng nước tính toán cho các đoạn ống của mạng lưới cấp nước là sơ đồ lấy nước từ mạng lưới. Hiện nay khi tính toán mạng lưới cấp nước thành phố, người ta thường dựa vào giả thiết cho rằng: lưu lượng nước sinh hoạt phân bố đều trên mạng lưới cấp nước. Khi đó lưu lượng nước tính toán QA-B cho đoạn ống A-B bất kỳ trên mạng lưới được xác định theo công thức sau: QA-B = Qv + .Qdđ ; (l/s) Trong đó: Qv: Lưu lượng nước vận chuyển qua đoạn ống, gồm lưu lượng tập trung lấy ra ở nút cuối của đoạn ống và lưu lượng nước vận chuyển tới các đoạn ống phía sau, l/s. Qdđ: Lưu lượng nước dọc đường, là lượng nước phân phối theo dọc đường của đoạn ống, l/s. : Hệ số tương đương kể tới sự thay đổi lưu lượng dọc đường của đoạn ống, thường lấy bằng 0,5 (ở đầu đoạn ống Q có giá trị lớn nhất, ở cuối đoạn ống Q có giá trị = 0). Lưu lượng nước dọc đường được xác định theo công thức sau: Qdđ = q0.l ; (l/s) Q q  d ; (l/s) 0 l Trong đó: q0: Lưu lượng nước dọc đường đơn vị, l/s l: Chiều dài tính toán của đoạn ống, m Qd: Tổng lưu lượng nước phân phối theo dọc đường bao gồm nước sinh hoạt, tưới cây, tưới đường, rò rỉ , l/s GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 13
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước l: Tổng chiều dài tính toán, tức là tổng chiều dài các đoạn ống có phân phối nước theo dọc đường của mạng lưới cấp nước, m - Để đơn giản hoá trong tính toán, người ta thường đưa lưu lượng nước dọc đường về các nút, tức là phân đôi và đưa về các điểm đầu và cuối của các đoạn ống, khi đó tại mỗi nút sẽ có một lưu lượng nút qnút bằng: q0 .l qnút = (l/s) 2 - Sau khi đã đưa tất cả các lưu lượng nước dọc đường và lưu lượng nước tập trung về các nút, sử dụng phương trình qnút = 0. Tức là lưu lượng nước đi vào mỗi nút phải bằng tổng lưu lượng ra khỏi nút đó, ta đễ dàng xác định được lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống của mạng lưới cấp nước. III. Tính toán thuỷ lực mạng lưới cấp: - Mục đích tính toán thuỷ lực là xác định đường kính ống dẫn và tổn thất nước chảy trong ống. 1. Xác định đường kính ống: .D 2 4.q q v. v. D 4 .v Trong đó: q: Lưu lượng tính toán của từng đoạn ống v: Vận tốc nước chảy trong ống : Diện tích mặt cắt ướt nước chảy trong ống - Từ công thức tính đường kính, ta thấy đường kính D không những phụ thuộc vào lưu lượng q mà còn phụ thuộc vào tốc độ v. Vì q là một đại lượng không nhỏ nên nếu v nhỏ thì D sẽ tăng và giá thành xây dựng mạng lưới sẽ tăng, ngược lại nếu v lớn thì D sẽ nhỏ, giá thành xây dựng sẽ giảm nhưng chi phí quản lý lại tăng vì v tăng sẽ làm tăng tổn thất áp lực trên các đoạn ống, kết quả là độ cao bơm nước và chi phí điện năng cho việc bơm nước sẽ tăng. Vì vậy để xác định D ta phải dựa vào tốc độ kinh tế Vk, là tốc độ tối ưu để cho tổng giá thành xây dựng và chi phí quản lý mạng lưới là nhỏ nhất . - Tốc độ kinh tế Vk cho các đường ống cấp nước có thể lấy theo bảng 2.1 Bảng 2.1. Tốc độ kinh tế Vk trong các ống cấp nước D, mm Vk, m/s Vtb, m/s D, mm Vk, m/s Vtb, m/s 100 0,15-0,86 0,50 350 0,47-1,58 1,00 150 0,28-1,15 0,70 400 0,50-1,78 1,10 200 0,38-1,47 0,90 450 0,60-1,94 1,30 250 0,38- 1.43 0,90 500 0,70-2,10 1,40 300 0,41-1,52 1,00 600 0,95-2,60 1,80 - Trong trường hợp có cháy, tốc độ nước chảy trong ống có thể tăng lên nhưng không được vượt quá 3 m/s vì tốc độ lớn sẽ gây phá hoại đường ống (làm vỡ ống, phá hỏng mối nối ). 2. Xác định tổn thất áp lực trên các đường ống: l v2 h . . i.l d 2.g Trong đó: : Hệ số kháng ma sát theo chiều dài l: Chiều dài đoạn ống (m) GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 14
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước d: Đường kính trong của ống (mm) i: Độ dốc thuỷ lực h: Tổn thất áp lực do ma sát theo chiều dài (m) (Chú ý: coi tổn thất áp lực cục bộ bỏ qua). Dựa vào kết của nghiên cứu, tiến sĩ Ph.A.Sêvêlôp đã xác định, hệ số λ cho các loại ống khác nhau và đưa ra công thức xác định tổn thất áp lực đơn vị i=h/L tức là tổn thất áp lực cho một mét ống có dạng như sau: - Ống gang và thép cũ + Khi V ≥ 1,2 m/s (phạm vi bình phương) V 2 i 0,00107. D1,3 + Khi V ≤ 1,2 m/s (phạm vi quá độ) V 2 0,867 i 0,000912. .(1 )0,3 D1,3 V - Ống fibrô ximăng: V 2 3,51 i 0,000561. .(1 )0,19 D1,19 V - Ống chất dẻo: V 1,774 i 0,000685. D1,226 Từ các công thức trên Sêvêlôp đã thàng lập các bảnh tính toán thủy lực cho các loại ống cấp nước khác nhau, dựa vào các bảng này khi đã biết lưu lượng tính toán Q ta dễ dàng tìm được các trị số D, V và 1000i (tổn thất cho một km đường ống) tương ứng. IV. Tính toán mạng lưới cụt: Đối với mạng lưới cụt, bài toán thường đặt ra là: Biết áp lực tự do cần thiết ở điểm cuối, biết lưu lượng lấy ra ở các nút, yêu cầu xác định đường kính ống, áp lực cần thiết ở điểm đầu hay độ cao đài nước và áp lực công tác của máy bơm. Ví dụ: Giải bài toán mạng lưới cụt với các số liệu cho trên hình vẽ, biết rằng trong khu vực xây dựng chủ yếu là nhà hai tầng. 3,5 l/s 5 l/s 7 5 ÐN 1 4 3 2 5 l/s 10 106 6 l/s 8 6 12,5 l/s 105 102 104 105 8 l/s 9 102 103 108 104 109 107 103 8 l/s 110 102 Hình 2.3. Sơ đồ tính toán mạng lưới cụt Giải: - Bằng phương trình Qnút = 0 xác định lưu lượng nước tính toán Q cho từng đoạn ống. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 15
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước - Dựa vào Q tra bảng tính toán thủy lực để tìm D, V, 1000i tương ứng. - Xác định tổn thất cho từng đoạn ống h= iL và cho toàn bộ mạng lưới theo tuyến bất lợi nhất h. - Xác định áp lực tự do ở điểm đầu, chiều cao đài nước Để dễ theo dõi, ta lập bảng tính toán sau: Bảng 2.2. Tính toán mạng lưới cụt Đoạn ống Q (l/s) D (mm) V (m/s) 1000i (m) L (m) h = iL (m) 1-2 5,00 100 0,65 10,0 300 3,00 2-3 16,0 150 0,42 11,1 450 4,99 3-4 35,5 200 1.14 11,5 400 4,60 4- ĐN 48,0 250 0,99 6,33 150 0.98 ∑h = 13,57 m nh - Độ cao đài nước được tính theo công thức: Hđ = Znh - Zđ + HCT + ∑h nh - Ở đây lấy HCT = 12 m, vì nhà xây dựng hai tầng và Znh, Zđ tương ứng là 105 và 110 m, căn cứ vào đường ống mức áp lực trên hình vẽ. Thay các trị số vao công thức trên ta tìm được. Hđ = 105 – 110 + 12 + 13,57 = 30,57 m - Lấy tròn Hđ = 31 m. - Vậy ta chọn chiều cao của đài nước là: Hđ = 31 m, để đảm bảo về kinh tế và kỹ thuật. V. Tính toán mạng lưới vòng: Việc giải bài toán mạng lưới vòng gặp khó khăn hơn nhiều vì trong mạng lưới vòng nước có thể chảy theo chiều hướng khác nhau, do đó lưu lượng nước trên từng đoạn ống có thể thay đổi nên đường kính ống củng thay đổi. Muốn giải bài toán này trước hết ta phải xác định hướng nước chảy trên các đoạn ống. Thông thường sau khi phân bố sơ bộ lưu lượng lần đầu với điều kiện Qnút = 0 thì điều kiện cân bằng về áp lực chưa đảm bảo nghĩa là ∑h ≠ 0 và có sai số tổn thất ∆h = 0 ta pahir tiến hành điều chỉnh lưu lượng trên mỗi nhánh của vòng: trên nhánh tải nhẹ tăng thêm lưu lượng q và ngược lại giảm lưu lượng q trên nhánh tải nặng để vẫn đảm bảo Qnút = 0. Lưu lượng nước điều chỉnh theo giáo sư V.G. Loobachep có thể xác định theo công thức sau: h q 2 SQ Còn theo kỹ sư M.M. Andrisep có thể tính như sau: h q q tr 2 h Trong đó: ∆h : Sai số tổn thất áp lực trên mỗi vòng. S,Q: Sức kháng và lưu lượng nước tính toán của từng đoạn ống của vòng tính toán. ∑h : Tổng tổn thất áp lực theo mỗi nhánh của vòng. qtr : Lưu lượng nước tính toán trung bình cho mỗi vòng. Trong thực tế tính toán, để đạt ∑h = 0 rất khó nên khi ∑h < │±0,5m│có thể xem như đạt yêu cầu. Để đạt được giá trị ∑h < │±0,5m│nhiều khi phải điều chỉnh lưu lượng nhiều lần, vì vậy phương pháp điều chỉnh lưu lượng này còn gọi là phương pháp gần đúng dần để tính toán thủy lực mạng lưới vòng. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 16
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Bài 3 - CẤU TẠO MẠNG LƯỚI I. Các loại ống dùng trong mạng lưới cấp nước: - Hiện có các loại ống phổ biến sau: ống BTCT, xi măng amiăng, ống nhựa, ống gang, ống thép, - Mạng lưới cấp nước phổ biến dùng ống gang (1 phần ống nhựa), ống thép thường dùng trong trạm bơm khi áp suất cao, qua các đầm lầy, chướng ngại có nền móng không ổn định. - Ống gang từ  100 – 800, l = 6 - 8m có miệng loe, thường nối bằng xảm đay. II. Nguyên tắc bố trí đường ống cấp nước: - Độ sâu chôn ống từ mặt đất đến đỉnh ống: 0,8 – 1m, không nông quá để tránh tác động cơ học và ảnh hưởng của thời tiết. - Không sâu quá để tránh đào đắp đất nhiều, thi công khó khăn. Chiều sâu tối thiểu đặt ống cấp nước thường lấy bằng 0,7m kể từ mặt đất đến đỉnh ống. Tuỳ theo tình hình địa chất và kích thước của ống, có thể đặt trực tiếp trên nền đất tự nhiên (khi đất cứng, đường kính nhỏ), hoặc trên bệ bằng cát, đá dăm hoặc bêtông cốt thép, thậm chí có thể đặt trên bệ cọc bêtông( khi ống đi qua hồ ao, đầm lầy). - Ống cách móng nhà và cây xanh tối thiểu 3 – 5m - Ống cấp nước thường đặt trên ống thoát, khoảng cách so với các ống khác theo chiều ngang 1,5 – 3m, chiều đứng 0,1m - Khi ống qua sông phải có điuke và qua đường ô tô, xe lửa phải đặt ống trong ống lồng. III. Các thiết bị và công trình trên mạng lưới cấp nước: - Khoá: Để đóng mở nước trong từng đoạn ống, khoá thường đặt trước và sau mỗi nút của mạng lưới, trước và sau bơm, đường kính khoá lấy bằng đường kính ống. - Van 1 chiều: Cho nước chảy theo 1 chiều, thường đặt sau bơm, trên đường ống dẫn nước vào nhà, ống dẫn nước từ đài xuống. - Van xả khí: Đặt ở những vị trí cao của mạng lưới để tự động xả khí tích tụ trong ống ra ngoài, tránh ống khỏi bị phá hoại. - Van xả bùn: Dùng để dốc sạch nước và bùn khi tẩy rửa đường ống, thường đặt ở vị trí thấp của mạng lưới. - Họng chữa cháy: Đặt dọc theo đường phố cách 100-150m một cái để layys nước chửa cháy từ mạng lưới cấp nước. Có hai loại: loại đặt nổi ,loại dặt ngầm dưới mặt đất. - Vòi lấy nước công cộng: Đặt ở ngã ba, ngã tư đường phố và dọc theo các phố không xây dựng hệ thống cấp nước trong nhà với khoảng cách 200m một vòi. - Gối tựa: Dùng để khắc phục lực xung kích gây ra khi nước đổi chiều chuyển động, thường đặt ở những chổ uốn cong, chỗ ngoặt, ống cụt và được xây dựng bằng gạch hoặc bê tông cốt thép. - Giếng thăm: Để thăm nom sửa chữa và quản lý mạng lưới cấp nước.Trong giếng thăm bố trí các van, khóa cần thiết phục vụ công tác quản lý, thường được xây dựng bằng gạch hoặc bằng bê tông. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 17
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước IV. Chi tiết mạng lưới cấp nước: - Khi thiết kế kỹ thuật và thi công mạng lưới cấp nước người ta thường chi tiết hóa mạng lưới cấp nước tức là dùng các ký hiệu về phụ tùng đường ống, thiết bị để thể hiện chi tiết ráp nó trên mặt bằng. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 18
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước CHƯƠNG 3 - CẤP NƯỚC CHO CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG Bài 1. MỤC ĐÍCH VÀ TIÊU CHUẨN DÙNG NƯỚC TRÊN CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG I. Mục đích dùng nước trên công trường xây dựng: Công trường xây dựng cần dùng nước để cung cấp cho: - Nhu cầu sinh hoạt của công nhân lán trại. - Nhu cầu thi công. - Nhu cầu chữa cháy. Việc cấp nước chữa cháy cho công trường rất quan trọng, nhất là ở những nơi nguy hiểm về cháy như: xưởng mộc, ván khuôn, kho, Nước dùng cho thi công sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như: phục vụ cho công tác xây trác (trộn vữa, nhúng gạch, tưới đường, quét vôi ); cho công tác bê tông (rửa đá dăm, sỏi, cát, trộn và tưới bê tông ); cho các loại máy móc thi công và công cụ vận chuyển khác nhau (làm nguội động cơ của máy ép khí, máy đào đất, rửa ôtô cung cấp cho các đầu máy xe lửa ). Ngoài ra nước còn phục vụ cho công tác như: sơn, cách thủy, nhào trộn đất sét cho các xưởng phụ ( gia công cấu kiện kim loại, các chi tiết bê tông cốt thép). II. Tiêu chuẩn dùng nước trên công trường xây dựng: - Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt: + Cho công nhân trên công trường: 10 - 15 l/người.ca (rửa tay, uống, ) + Tắm có hương sen: 25 - 40 l/ lần tắm + Nước sinh hoạt ở lán trại công nhân (tắm giặt, ăn uống, .): 30 - 50 l/người.ngđ - Tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy: 10 - 20 l/s - Nước dùng cho thi công sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau: + Xây, trát (trộn vữa, nhúng gạch, tưới tường, quét vôi, ) + Công tác bê tông (rửa đá, sỏi, cát, trộn, tưới bảo dưỡng bê tông, chống thấm, ) + Máy móc thi công và công cụ vận chuyển khác nhau (làm nguội động cơ máy ép khí, máy làm đất, rửa ô tô, ) + Các công tác khác (sơn, cách thuỷ, trộn, ) Lượng nước phục vụ cho thi công xác định phụ thuộc vào tiến độ, thời gian thi công, đặc điểm tính chất thi công (tập trung hay phân tán, lắp ghép hay đổ toàn khối, làm theo ca, ) và trình độ cơ giới hoá trong xây dựng. Tiêu chuẩn dùng nước trong thi công xem bảng 3.1 Bảng 3.1. Lượng nước sơ bộ dùng cho thi công Mục đích dùng nước Đơn vị đo lường Lưu lượng đơn vị (l) I. Công tác đất 1. Cho một máy đào đất chạy bằng hơi làm GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 19
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước việc: - Trong đất cát 1m3 đất nguyên thổ 9-17 - Trong đất sét 16-30 - Trong đất đá 1 máy/ 1 giờ 35-60 2. Cho một máy đào đất chạy bằng động cơ đốt 10-15 nóng bên trong, làm việc. II. Công tác bê tông và bê tông cốt thép 1m3 / vật liệu rửa 1. Rửa cội sỏi và đá dăm Khi độ lớn trung bình, rửa bằng tay(trong 1000-1500 máng) 2000-3000 Khi độ bẩn nhiều 500-1000 Khi rửa bằng cơ giới(trong chậu rửa) 1250-1500 2. Rửa cát trong các chậu rửa cát 1m3 bê tông 1500-2000 3. Rửa cát lẫn đá dăm, trung bình 225-275 4. Trộn bê tông cứng 250-300 Trộn bê tông dẻo 275-325 Trộn bê tông đúc 1m3 bê tông trong 300-400 Trộn bê tông nóng ngày đêm 200-400 5.Tưới bê tông và ván khuôn trong điều kiện trung bình 1000 viên gạch III. Công tác xây trát 90-180 1. Xây dựng bằng vữa xi măng kể cả trộn vữa 115-230 và không tưới gạch 1m3 đá xây 2. Xây vữa xi măng nóng 60-100 3. Tưới gạch xây 150-200 4. Xây đá hộc: bằng vữa xi măng bằng vữa tam hợp IV. Công tác vận chuyển bên trong 1 ngày đêm 1. Trong gara (để rửa và tu sửa) 300-400 400-600 - Ô tô du lịch - 1 ô tô vận tải 11000-20000 - 1 máy kéo 4000-80000 - 1 đầu máy xe lửa bánh rộng 50-60 - 1 đầu máy xe lửa bánh hẹp 2 - 1 mã lực 1m bề mặt đốt nóng V. Các trạm năng lượng tạm thời và khí nén trong 1 giờ 20-30 1 mã lực/ 1 giờ Cung cấp cho các nồi hơi không ngưng tụ cho động cơ đốt trong(đi-e-zen) 20-40 - Hệ thống cấp nước chạy thẳng 1-2 2 - Hệ thống cấp nước chạy vòng 1m không khí 25-40 - Cho các máy ép khí 5-10 - Cho các máy ép khí GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 20
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Bài 2. YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG NƯỚC - Nước dùng cho sinh hoạt (ăn, uống, rửa, tắm, giặt ) của công nhân ở lán trại hay trên công trường phải đẩm bảo chất lượng như nước sinh hoạt ở thị xã, thị trấn. - Nước dùng thi công: 2- + Trộn tưới bê tông: pH 1500 mg/l + Không dùng nước chứa nhiều dầu mỡ, axit, hoặc nước ao hồ bị nhiễm bẩn bởi nước thải. Bài 3. HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRÊN CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG I. Nguồn nước cung cấp: HTCN trên công trường xây dựng thường chỉ dùng tạm thời trong thời gian thi công xây dựng, sau này sẽ dời đi. Do đó, thiết kế với chi phí rẻ nhất. 1. Nếu công trường thuộc phạm vi đô thị đã có HTCN sinh hoạt thì cần xem xét tới nguồn cấp nước sinh hoạt cho công nhân từ HTCN đô thị. 2. Nếu công trường xây dựng trong tương lai sẽ có HTCN sinh hoạt thì cần kết hợp xây dựng 1 lần đồng thời với HTCN sinh hoạt của công trường. 3. Nếu công trường nằm riêng biệt độc lập với HTCN đô thị, khu cấp nước thì phải tìm nguồn nước cho cả sinh hoạt và thi công. - Lưu ý: nước ngầm cho sinh hoạt - Nước ao hồ, sông lạch cận kề cho thi công, chữa cháy. II. Hệ thống cấp nước: Hình 3.1 - Giới thiệu khái quát về sơ đồ HTCN cho công trường xây dựng. Cũng như HTCN cho đô thị, khu công nghiệp, HTCN cho công trường xây dựng cũng đầy đủ các thành phần: công trình thu nước, trạm xử lý, trạm bơm, bể chứa và mạng ống truyền dẫn phân phối nước tới đối tượng tiêu dùng. C«ng trêng XD GiÕng khoan §µi níc TXL L¸n tr¹i c«ng nh©n MLCN thi c«ng ML ph©n phèi níc sh TB CTT Nguån níc Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống cấp nước cho công trường xây dựng III. Các bộ phận của hệ thống cấp nước: Vì là HTCN tạm thời nên các thành phần của hệ thống cần nghiên cứu, thiết kế, xây dựng với tính chất phân tán, sử dụng vật liệu rẻ tiền, các giải pháp kỹ thuật theo tính chất tình huống. Cụ thể: GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 21
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước - Công trình thu không xây dựng cố định mà tìm các giải pháp tạm thời (Ví dụ: làm bè đặt máy bơm, bơm nước sông, máy bơm có thể chạy trên ray, tạm thời tuỳ theo mực nước sông hồ để bơm nước) - Đường ống có thể dùng cả tre, bương, nhựa, sắt thép, và có thể đặt ngầm hoặc nổi. - Đài nước có thể làm bằng gỗ sơn chống thấm. - Các bể chứa xây gạch, láng vữa xi măng 2 mặt hoặc chỉ cần mặt trong. - Nước chữa cháy có thể chứa, dự trữ trong các hồ tự nhiên hoặc hố đào có gia công chống thấm bằng bùn sét, - Xử lý nước dùng những công trình lắng, lọc đơn giản, khi cần thiết có thể sử dụng các trạm xử lý nước di động công suất thiết kế 5 - 20 m3/h nước ngoài sản xuất hoặc xử lý bằng bể lắng lọc sơ bộ hoặc đánh phèn trong các bể chứa nước. IV. Bài tập: Tính toán mạng lưới cụt, cấp nước cho một công trường xây dựng. Các điểm lấy nước được xác định như trên sơ đồ (hình 3.2) Hình 3.2. Sơ đồ cấp nước cho công trường xây dựng Lán trại cho 500 công nhân, tiêu chuẩn dùng nước là 40l/người-ngày, trên công trường có 200 công nhân, tiêu chuẩn dùng nước là 10l/người-ngày, tiêu chuẩn nước thi công dựa vào bố trí của hình vẽ lấy trong hình 3.2. Tính áp lực yêu cầu tại điểm đầu mạng lưới (điểm A) để đảm bảo áp lực tự do tại nơi lấy nước ở vị trí bất lợi nhất là 10 m. Bài giải: 1. Tìm lưu lượng tập trung tại các điểm lấy nước: 1, 2, 3, 4, 5, 6 để thi công, sinh hoạt ở lán trại và công trường. - Điểm 1: Rửa 10 ô tô tải trong một ngày, mỗi ô tô cần 500 lít nước. Vậy 10 ô tô sẽ cần : 500 × 10 = 5000 l/ ngày = 0,06 l/s - Điểm 2: + Xây gạch 50000 viên trong 1 ca (8h): 1000 viên cần 150 lít nước, 50000 viên cần (50000/1000) . 150 = 7500 lít + Tưới 50000 viên trong ca 1 ca: 1000 viên cần 200 lít nước, 50000 viên cần (50000/1000) . 200 = 10000 lít Vậy tại điểm 2 cần: (7500+10000)/8×3600 = 0,6 l/s GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 22
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước - Điểm 3: Trộn 80m3 bê tông 1 ca: 1m3 bê tông cần 250 lít; 80m3 bê tông sẽ cần: 80×250 = 20000 l/ca = 0,7 l/s. - Điểm 4: Rửa cuội sỏi: 100m3/ca; 1m3 cần 1300 lít: 100m3 cần 1300 × 100 = 130000 l/ca = 4,5l/s - Điểm 5: Cho lán trại 500 công nhân : mỗi công nhân cần 50 l nước /ngày: 500 công nhân cần: 500 × 40 = 20000 l/ngày = 0,023 l/s - Điểm 6: Tưới 80m3 bê tông và ván khuôn: 1m3 cần 300 l, 80 m3 cần: 300 × 80 = 24000 l/ ngày = 0,28 l/s Lưu lượng sinh hoạt của công nhân trên công trường có thể phân bố đều ở 6 nơi lấy nước. Lưu lượng nước sinh hoạt của công nhân trên công trường: 200 . 15 = 3000 l/ca phân bố đều ở 6 nơi, mỗi nơi 3000/(8 . 3600 . 6) = 0,02 l/s 2. Tính lưu lượng tính toán từng đoạn ống: - Đoạn 1-2 có lưu lượng q1 = 0,08 l/s - Đoạn 2-3 có lưu lượng q2 = 0,62 + 0,3 + 0,08 = 1 l/s - Đoạn 3-4 có lưu lượng q3 = 1 + 0,72 + 0,25 = 1,97 l/s - Đoạn 4-A có lưu lượng q4 = 1,97 + 4,52 = 6,49 l/s - Đoạn 3-5 có lưu lượng q5 = 0,25 l/s - Đoạn 2-6 có lưu lượng q6 = 0,3l/s Hình 3.3. Sơ đồ mạng lưới cấp nước và lưu lượng tại các điểm lấy 3.2. Lập bảng tính thủy lực để tìm D, V, h cho từng đoạn ống và hệ thống: Lưu Đường Tốc độ Chiều Tổn Cột áp Áp Đoạn lượng kính trong 1000i dài thất lực tại Cốt lực tự ống tính ống D ống V đoạn dọc các mặt đất do Htd toán (mm) (m/s) ống L đường điểm Z (m) (m) (l/s) (m) h=iL Hz (m) 1-2 0,08 50 0,22 3,23 350 1,13 1 20 10 10 2-3 1 50 0,48 13,4 370 3,62 2 21,13 11 10,13 3-4 1,97 80 0,36 4,45 280 1,25 3 24,75 12 12,75 4-A 6,49 100 0,80 14,0 250 3,5 GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 23
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước 4 26,00 13 13,0 3-5 0,25 50 0,22 3,23 230 0,74 5 24,01 12 12,01 2-6 0,3 50 0,22 3,23 120 0,39 6 20,74 10 10,74 A 29,50 14 15,50 Kết luận: Áp lực cần thiết tại đầu mạng lưới (điểm A) để đưa nước đầy đủ cho mạng lưới cấp nước công trường đến điểm lấy nước ở vị trí bất lợi nhất (điể 1) đảm bảo áp lực tự do là 10 m phải là: 15,5 ≈ 16 m. - Tổng tổn thất áp lực dọc đường từ điểm A đến điểm 1 (tính theo con đường bất lợi nhất) là: 9,5 m. 4. Bố trí phụ tùng cho tuyến ống: hình vẽ 5. Thống kê vật liệu: Tên- Quy cách Ký hiệu Đơn vị Số lượng 1. Ống gang EU D100 m 250 D80 280 D50 970 2. Côn EB 100×80 cái 1 BB 80×50 1 3. Tê 80×50 1 50×50 1 4. Van khóa D80 1 D50 4 5. Bu BU D80 1 D50 1 EB D80 1 D50 4 6. Bích đặt bịt đầu ống 3 0 7. Cút BU 135 D50 3 0 Cút BB 135 D50 1 GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 24
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước CHƯƠNG 4 - HỆ THỐNG CẤP NƯỚC BÊN TRONG NHÀ Bài 1. NHIỆM VỤ VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRONG NHÀ I. Nhiệm vụ của hệ thống cấp nước trong nhà: - HTCN công trình dùng để đưa nước từ mạng lưới bên ngoài đến mọi thiết bị, dụng cụ vệ sinh hoặc máy móc sản xuất trong nhà có dùng nước bên trong nhà. II. Các bộ phận và chức năng của hệ thống cấp nước bên trong nhà: 1. Đường ống dẫn nước vào nhà nối liền đường ống bên ngoài nhà (đường ống cấp nước đường phố hoặc tiểu khu) tới cụm đồng hồ đo nước. 2. Nút đồng hồ đo nước gồm đồng hồ đo nước và các thiết bị khác dùng để đo lượng nước tiêu thụ. 3. Các đường ống chính dẫn nước từ đồng hồ đo nước đến đến các đường ống cấp nước. 4. Các đường ống đứng cấp nước dẫn lên các tầng nhà. 5. Hệ thống cấp nước bên trong công trình: + Các công trình dự trữ và điều hoà áp lực: két nước, trạm bơm, bể chứa ngầm, trạm khí nén, + Các thiết bị lấy nước: WC, vòi nước, hương sen, + Các thiết bị bảo vệ: van, khoá, + Các đường ống truyền dẫn và phân phối nước Ngoài ra, trong các ngôi nhà có hệ thống cấp nước chữa cháy, còn có các vòi phun chữa cháy. Bài 2. PHÂN LOẠI VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRONG NHÀ - Khi thiết kế hệ thống cấp nước trong nhà có thể có nhiều phương án, nhiếu sơ đồ khác nhau. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn sơ đồ là: + Chức năng của ngôi nhà. + Trị số áp lực đảm bảo ở đường ống bên ngoài. + Áp lực yêu cầu của ngôi nhà: là áp lực cần thiết đua nước đến các dụng cụ vệ sinh, máy móc dùng nước trong nhà. + Mức độ tiện nghi của ngôi nhà. + Sự phân bố các thiết bị, dụng cụ lấy nước trong nhà: tập trung hay phân bố nhiều khu vực GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 25
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Hình 4.1. Các kí hiệu về hệ thống cấp nước bên trong nhà Phân loại các sơ đồ HTCN: I. Theo chức năng: - HTCN cho ăn uống, sinh hoạt - HTCN sản xuất - HTCN chữa cháy - HTCN kết hợp II. Theo áp lực nước trong đường ống cấp nước bên ngoài: - HTCN đơn giản: có hoặc không có két nước (Hình 4.2.a) - HTCN tăng áp trực tiếp, có hoặc không có két nước - HTCN có bể chứa nước ngầm, trạm bơm và két nước(hình 4.2.b) Trong thực tế, HTCN sản xuất chỉ dùng chung với HTCN sinh hoạt khi chất lượng nước sản xuất đòi hỏi cao như nước sinh hoạt hoặc khi lượng nước sản xuất đòi hỏi 1 lượng ít. HTCN chữa cháy chỉ làm riêng với HTCN sinh hoạt trong các trường hợp đặc biệt như: đối với nhà cao tầng (> 16 tầng) hoặc cần chữa cháy tự động, còn thì chúng thường kết hợp chung với nhau. Trong trường hợp áp lực ở đường ống ngoài phố đảm bảo hoặc đảm bảo không thường xuyên đưa nước tới mọi dụng cụ vệ sinh (áp lực đảm bảo trong các giờ dùng nước ít), có thể dùng sơ đồ HTCN đơn giản có hoặc không có két nước GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 26
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước K Ð t n í c Van mét chiÒu Van mét chiÒu Nót ®ång hå Nót ®ång hå a) S¬ ®å cÊp níc trùc tiÕp b) S¬ ®å cÊp níc cã kÐt trªn m¸i Hình 4.2. Sơ đồ cấp nước đơn giản HTCN tăng áp trực tiếp có hoặc không có két nước áp dụng trong trường hợp áp lực thường xuyên không đảm bảo nhưng lưu lượng đảm bảo > chỉ dùng trong trường hợp cải tạo, sửa chữa. (Hình 4.3.a) Trong trường hợp áp lực bên ngoài hoàn toàn không bảo đảm, đồng thời lưu lượng nước không đầy đủ thường xuyên (ống nhỏ, lượng nước ít không dùng được bơm trực tiếp trên đường ống được) chủ động hơn cả là sử dụng sơ đồ cấp nước có bể chứa nước ngầm, trạm bơm và két nước mái. (Hình 4.2.b) K Ð t n í c KÐt níc B¬m t¨ng ¸p B¬m t¨ng ¸p Hình4.3.a Hình 4.3.2 Hình 4.3. Sơ đồ cấp nước đơn giản Trong trường hợp áp lực đảm bảo không thường xuyên có thể thay máy bơm thông thường bằng máy bơm khí nén. Máy bơm khí nén có thể không cần két nước mái tiện lợi vì khi lý do kinh tế – kỹ thuật hay kiến trúc không thể xây dựng két nước mái. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 27
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Bài 3. ÁP LỰC TRONG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRONG NHÀ - Khi thiết kế một hệ thống cấp nước bên trong nhà cần phải xác định được áp lực ct của đường ống cấp nước bên ngoài Hng và áp lực cần thiết Hnh của ngôi nhà đó(áp lực cần thiết để đảm bảo đưa nước đến mọi thiết bị vệ sinh trong nhà). - Để đảm bảo cấp nước cho ngôi nhà một cách an toàn và liên tục cần phải thỏa mãn min ct điều kiện Hnh >Hnh min ct - Trường hợp Hnh > < Hnh - thì tùy thuộc sự chênh lệch đó ít hay nhiều mà trên sơ đồ hệ thống cấp nước có thêm két nước, trạm bơm, bể chứa I. Xác định áp lực của đường ống cấp nước bên ngoài: - Xác định Hng bằng áp kế hoặc vòi nước cạnh đó(gần đúng) trong các giờ khác nhau về mùa hè. - Xây dựng biểu đồ áp lực trong từng ngày bằng ống thủy tinh cong chứa thủy ngân. - Xác định sơ bộ qua áp lực của nước ở các thiết bị vệ sinh ở các tầng nhà của ngôi nhà gần nhất. - Tham khảo các số liệu của các cơ quan quản lý mạng lưới cấp nước. II. Xác định áp lực cần thiết của ngôi nhà: ct - Đối với nhà một tầng Hnh = 8-10 m ct - Đối với nhà hai tầng Hnh = 12 m ct - Đối với nhà ba tầng Hnh = 6 m Cứ tăng thêm một tầng thì cộng thêm 4m. ct Áp lực cần thiết của ngôi nhà Hnh có thể xác định theo công thức sau: ct Hnh = hhh + hđh + htd + ∑h + hcb (m) Trong đó: Hhh: Độ cao hình học tính từ trục đường ống cấp nước bên ngoài đến dụng cụ vệ sinh bất lợi nhất (xa nhất và cao nhất so với điểm lấy nước vào nhà),(m) Hđh: tổn thất áp lực qua đồng hồ đo nước, (m) Htd: áp lực tự do cần thiết ở các dụng cụ vệ sinh hoặc các máy móc dùng nước, được chọn theo tiêu chuẩn TCVN 18-64. Ví dụ: vòi nước và dụng cụ vệ sinh thông thường là 2 m, tối thiểu là 1 m; vòi rửa hố xí tối thiểu là 3 m, vòi tắm hương sen tối thiểu là 3 m. ∑h: tổng tổn thất áp lực do ma sát theo chiều dài của mạng lưới cấp nước bên trong nhà theo tuyến tính toán bất lợi nhất, (m). Hcb: tổn thất áp lực cục bộ theo tuyến ống tính toán bất lợi nhất của mạng lưới cấp nước bên trong nhà, (m), sơ bộ có thể lấy như sau: - Trong hệ thống cấp nước sinh hoạt: hcb = (20÷30)% ∑h - Trong hệ thống cấp nước chữa cháy: hcb = 10% ∑h - Trong hệ thống cấp nước sinh hoạt + chữa cháy: hcb = (15÷20)% ∑h khi có cháy Trong trường hợp dùng máy bơm, bơm nước từ bể chứa thì độ cao bơm nước của máy bơm Hb cũng tính như trên chỉ khác là hhh tính từ mức nước thấp nhất trong bể chứa đến dụng cụ vệ sinh ở vị trí bất lợi nhất. Nếu bơm trục tiếp từ đường ống cấp nước bên ngoài có áp lực bảo đảm thường xuyên là Hbđ thì độ cao bơm nước của may bơm là: ct Hb = Hnh - Hbđ. (m) Nếu áp lực ở đường ống cấp nước bên ngoài dao động thì độ cao bơm nước của máy bơm là: GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 28
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước ct mim Hb = Hnh - Hnh (m) Đối với nhà cao tầng (ở Việt nam nhà cao tầng > 10 tầng), HTCN còn được phân theo vùng áp lực - Phân vùng nối tiếp - Phân vùng song song - Phân vùng cân bằng bể chứa với thiết bị điều hoà áp lực - Phân vùng theo ống đứng cấp nước KÐt níc KÐt níc Van gi¶m ¸p M¸y b¬m KÐt níc Van gi¶m ¸p M¸y b¬m KÐt níc Van 1 chiÒu Van mét chiÒu Van gi¶m ¸p M¸y b¬m Van gi¶m ¸p Nót ®ång hå M¸y b¬m Nót ®ång hå a) Ph©n vïng nèi tiÕp c) S¬ ®å ph©n vïng c©n b»ng bÓ chøa KÐt níc KÐt níc ThiÕt bÞ t¨ng ¸p Van gi¶m ¸p KÐt níc Van gi¶m ¸p Van gi¶m ¸p M¸y b¬m Van 1 chiÒu M¸y b¬m Van 1 chiÒu Van mét chiÒu b) S¬ ®å ph©n vïng song song Nót ®ång hå d) Ph©n vïng theo èng ®øng cÊp níc Nót ®ång hå Hình 4.4. Sơ đồ HTCN phân vùng Lựa chọn sơ đồ HTCN: đảm bảo kỹ thuật, kinh tế, dễ thi công, vận hành, quản lý và mỹ quan đẹp. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 29
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Bài 4. CẤU TẠO HỆ THỐNG CẤP NƯỚC BÊN TRONG NHÀ I. Đường ống dẫn nước bên trong nhà: Là đường dẫn nước từ đường ống cấp nước bên ngoài tới nút đồng hồ đo nước. 1. Nguyên tắc bố trí đường ống dẫn nước vào nhà: Đường ống dẫn nước vào nhà thường đặt với độ dốc 0.003 hướng về phía đường ống bên ngoài để dốc sạch nước trong nhà khi cần thiết và thường nối thẳng góc với tường nhà và đường ống bên ngoài. Phải có chiều dài nhỏ nhất để đở tốn vật liệu , giảm khối lượng đào, giảm tổn thất thủy lực, phải chọn vị trí đặt nút đồng hồ đo nước. Chổ đường dẫn nước vào nhà nối với đường ống cấp nước bên ngoài phải bố trí một giếng thăm, trong đó bố trí các van đóng, mở nước van một chiều, van xả nước khi cần thiết. - Dẫn vào một bên thông dụng nhất (hình 4.5.a ) - Dẫn vào hai bên: thường áp dụng cho ngôi nhà công cộng quan trọng, đòi hỏi cấp nước liên tục, khi đó một bên dùng để dự phòng sự cố.(hình 4.5.b) - Dẫn vào bằng nhiều đường : áp dụng cho các ngôi nhà dài, có nhiều khu vệ sinh phân tán.(hình 4.5.c) Hình 4.5. Sơ đồ đường ống dẫn nước vào nhà Ta có thể chọn sơ bộ đường kính dẫn nước vào nhà khi chưa tính toán được lưu lượng như sau: - Với các ngôi nhà ít tầng d = 25 ÷ 32 mm - Với các ngôi nhà có khối tích trung bình d = 50 mm - Với các ngôi nhà có lưu lượng lớn d = 75 ÷ 100 mm - Trong các ngôi nhà sản xuất d= 200 ÷ 300 mm. 2. Chi tiết nối đường ống dẫn nước vào với đường ống cấp nước bên ngoài: - Dùng tê hoặc lắp sẵn khi xây dựng đường ống cấp nước bên ngoài, nhưng phải có dự kiến trong qui hoạch. Phương án này tiện lợi và đơn giản nhất, không phải cắt nước.(hình 4.6.a ) - Lắp thêm tê vào đường ống cấp nước bên ngoài hiện hành. Phải cưa đường ống để lắp tê vào. Phương pháp này dẫn tới một đoạn ống của mạng lưới bị ngừng cấp nước một thời gian do đó cách này phiền phức, không thuận lợi nên ít dùng . - Dùng nhánh lấy nước (đai khởi thủy- hình 4.6.b ). Chụp ngồi có thể chế tạo theo kiểu ren, miệng loe, hoặc mặt bích.(hình 4.6.c) GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 30
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Hình 4.6. Chi tiết nối đường ống dẫn nước vào nhà với đường ống cấp nước bên ngoài 3. Chi tiết đường ống qua tường nhà: - Để phòng trường hợp nhà bị lún kéo theo ống, hỏng mối nối, khi qua tường móng nhà phải cho ống chui qua một lỗ hổng hoặc một ống bao kim loại có đường kính lớn hơn đường kính ống từ 200 mm trở lên.Khe hở giữa lỗ và ống phải nhét đầy bằng vật liệu đàn hồi: như sợ gai tẩm bi tum, đất sét nhão, vữa xi măng. (hình 4.7.a) - Trong trường hợp đất ẩm ướt hoặc có nước ngầm nên đặt ống bao kim loại (hình 4.7.b) Hình 4.7. Chi tiết đường ống cấp nước qua tường nhà II. Đồng hồ đo nước: Đồng hồ đo nước là một thiết bị mắc ở đầu hệ thống cấp nước bên trong nhà. 1. Nhiệm vụ của đồng hồ đo nước: - Xác định lượng nước tiêu thụ để tính tiền nước. - Xác định lượng nước mất mát hao hụt trên đường ống để phat hieej các chỗ rò rỉ, nứt vỡ - Nghiên cứu đề ra hệ thống cấp nước điều hành để xác định tiêu chuẩn, chế độ dùng nước, lấy số liệu phục vụ cho thiết kế. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 31
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước 2. Các loại đồng hồ đo nước: Để tính lượng nước tiêu thụ hiện nay thông dụng nhất là đồng hồ đo nước lưu tốc, hoạt động dựa trên nguyên tắc lưu lượng nước tỉ lệ thuận với tốc độ nước chuyển động qua đồng hồ (hình 4.8). Hình 4.8. Đồng hồ đo nước lưu tốc a) Loại cánh; b) Loại tua bin; 1. Vỏ; 2. Bộ phận cơ khí truyền động; 3. Máy tính; 4. Mạt đồng hồ; 5. Nắp; 6. Cánh quạt hay tuốc bin; 7. Lưới; 8. bộ phận hướng dòng nước. Chia ra các loại sau: a. Đồng hồ đo nước lưu tốc loại cánh quạt (trục đứng ký hiệu của liên Xô-BK): Dùng để tính lượng nước nhỏ, có đường kính d = 10- 40 mm. Vỏ đồng hồ bằng kin loại (gang) hay chất dẻo. Bên trong vỏ là một trục đứng có gắn cánh quạt làm bằng xen-lu-lô hoặc chất dẻo(dùng cho nước lạnh). Khi nước chuyển động đập vào cánh quạt làm quây trục đứng rồi chuyển động qua các bánh xerawng khứa vào bộ phận máy tính, cuối cùng các chỉ số lưu lượng thể hiện trên mặt đồng hồ. Gồm có hai loại: Loại chạy khô có bộ phận tính tách rời khỏi mặt nước bằng một màng ngăn, loại chạy ướt có máy tính và đồng hồ đều ở trong nước. b. Đồng hồ đo nước loại tuốc bin(trục ngang ký hiệu của Liên Xô-BB): dùng để tính lượng nước lớn hơn 10m3/h, có đường kính từ 50 – 200 mm. Có các cánh quạt là các bản xoắn ốc kim loại gắn vào một truc nằm ngang. Khi tuốc bin quay là khi trục ngang quay, nhờ các bánh xe răng khía truyền chuyển động quay sang trục đứng, rồi lên trên bộ phận máy tính và mặt đồng hồ. c. Đồng hồ đo nước lưu tốc loại phối hợp và đồng hồ tự ghi: Hai đầu đông hồ có thể chế tạo theo miệng loe, răng hoặc mặt bích để nối với đường ống và các thiết bị đồng hồ khác. Trên đồng hồ đo nước có các chữ số ghi các trị số lưu lượng khác nhau từ 0,01- 1000m3(gấp nahu 10 lần một) thể hiện trên các mặt đường con hoặc các khung chữ nhật. 3. Bố trí nút đồng hồ đo nước: - Nút đồng hồ đo nước gồm đồng hồ đo nước và các thiết bị phụ tùng khác như: các loại van đóng mở nước, van xả nước, các bộ phận nối ống (hình 4.9) GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 32
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Hình 4.9. Sơ đồ bố trí nút đồng hồ đo nước a) Không vòng; b) Đặt vòng - Nút đồng hồ đo nước thường bố trí trên đường dẫn nước vào nhà sau khi qua tường nhà khoảng 1-2 m và đặt ở nơi cao ráo, dễ xem xét, ít người qua lại. - Nút đồng hồ đo nước có thể bố trí theo kiểu vòng hoặc không vòng. Kiểu không vòng thường áp dụng ở ngôi nhà nhỏ, có nhiều đường dẫn nước vào (hình 4.9.a). Đặt vòng trong trường hợp ngôi nhà cần lượng nước lớn, yêu cầu cấp nước liên tục, mục đích là khi đồng hồ bị hư hỏng, sửa chữa thì vẫn có đường dẫn nước vào nhà cung cấp cho tiêu dùng (hình 4.9.b). 4. Phương pháp xác định lượng nước tiêu thụ và kiểm tra độ chính xác của đồng hồ: Muốn xác định lượng nước tiêu thụ qua đồng hồ đo nước, người ta đọc chỉ số trên đồng hồ. Hiệu số giữa hai lần đọc chính là lượng nước tiêu thụ trong thời gian đó. 5. Chọn đồng hồ đo nước: - Dựa vào khả năng vận chuyển của nó. Biểu thị bằng lưu lượng đặt trưng của đồng hồ chính là lưu lượng nước chảy qua đồng hồ tính bằng m³/ h, khi tổn thất qua đồng hồ là 10 m. Chọn đồng hồ đo nước thỏa mẫn điều kiện sau: Qngđ ≤ Qđtr Trong đó: Qngđ - Lưu lượng nước ngày đêm của ngôi nhà, m³/ngđ Qđtr – Lưu lượng nước đặt trưng của đồng hồ đo nước. m³/h - Ngoài ra dựa vào lưu lượng nước tính toán Qtt (l/s) của ngôi nhà để chọn đồng hồ. Thỏa điều kiện sau: Qmin <Qtt < Qmax Trong đó: Qtt: Lưu lượng tính toán của ngôi nhà (l/s) Qmin: Giới hạn dưới (l/s) là lưu lượng nhỏ nhất (khoảng 6-8% lưu lượng trung bình) hay cò gọi là độ nhạy của đồng hồ. Qmax: Giới hạn trên (l/s) là lưu lượng lớn nhất cho phép đi qua đồng hồ mà không làm đồng hồ hư hỏng và tổn thất quá lớn (khoảng 45-50%) lưu lượng đặt trưng của đồng hồ. - Để chọn đồng hồ ta dựa vào bảng 4.1 GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 33
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Bảng 4.1. Cỡ, lưu lượng và đặc tính của đồng hồ đo nước Lưu lượng cho phép Loại đồng hồ Cỡ đồng hồ D (mm) Lưu lượng đặt trưng (l/s) (m3/h) Qmax Qmin Loại cánh quạt (trục 10 2 0,28 đứng) 15 3 0,40 0,03 20 5 0,70 0,04 25 7 1,00 0,055 30 10 1,40 0,07 40 20 2,80 0,14 Loại tuốc bin (trục 50 70 6 0,9 ngang) 80 250 22 0,7 100 440 39 3,0 150 1000 100 4,4 200 1700 150 7,2 250 2600 22,3 10 - Sau khi dựa vào lưu lượng, chọn được cở đồng hồ thích hợp ta kiểm tra lại điều kiện về tổn thất áp lực có vượt chỉ số cho phép hay không. Theo quy phạm tổ thất áp lực qua đồng hồ đo nước được quy định như sau: - Nếu đồng hồ cánh quạt (trục đứng): + Khi sinh hoạt bình thường: Hđh ≤ 2,5 m + Khi có cháy: Hđh ≤ 5 m - Nếu đồng hồ loại tuốc bin (trục ngang): + Khi sinh hoạt bình thường: Hđh ≤ 1-1,5 m + Khi có cháy: Hđh ≤ 2,5 m - Tổn thất áp lực qua đồng hồ đo nước Hđh đo nước xác định theo công thức: Hđh =S.Q² , (m) Trong đó: Q: Lưu lượng nước tính toán (l/s) S: Sức kháng của đồng hồ đo nước lấy theo bảng 4.2 (theo đơn vị Qtt là (l/s) Bảng 4.2. Sức kháng của đồng hồ đo nước ) 10 15 20 25 39 40 50 80 100 150 200 250 mm ỡ đồng hồ ỡ đồng hồ C D ( S 32,8 14,4 5,18 2,65 1,3 0,32 0,0265 0,0021 0,00067 0,00013 0,000045 0,00002 III. Cấu tạo mạng lưới cấp nước trong nhà: 1. Đường ống: Yêu cầu cơ bản đối với đường ống cấp nước bên trong nhà là: + Bền, sử dụng được lâu GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 34
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước + Chống sức va thủy lực và tác động cơ học tốt + Trọng lượng nhỏ để tốn ít vật liệu, chiều dài lớn để giảm mối nối + Lắp ráp dễ dàng nhanh chóng + Mối nối kín + Có khả năng uốn cong, đúc và hàn dễ dàng. - Ống cấp nước vào nhà phải có độ dốc về ống cấp nước bên ngoài để tránh tụt khí, giảm khả năng vận chuyển nước. - Ống cấp nước vào nhà có thể bố trí ở 1 hoặc 2 phía của công trình và có thể có 1 hay nhiều đường ống phụ thuộc vào tính chất công trình, yêu cầu mức độ an toàn cấp nước. a. Ống thép: - Chủ yếu là ống thép tráng kẽm dài 4÷8 m, đường kính 10-100 mm, lớp kẽm được phủ cả bên trong và bên ngoài thành ống có tác dụng bảo vệ cho ống khỏi bị ăn mòn và nước khỏi bị bẩn vì gỉ sắt. - Để cấp nước cho sản xuất bên trong nhà, có thể dùng ống thép đen không tráng kẽm có chiều dài từ 4 ÷ 12 m và đường kính 70 ÷ 125mm. - Ống thép hàn cũng dùng trong hệ thống cấp nước (ống quấn tròn hàn theo đường sinh của ống). Ống thép chế tạo trong xưởng có áp lực công tác ≤ 10 atm (loại thông thường), áp lực công tác từ 10 ÷ 25 atm (loại tăng cường). - Để nối ống thép với nhau người ta dùng phương pháp: ren, hàn, nối mặt bích bằng bu lông.(hình 4.10) Hình 4.10. Các kiểu ống thép 1) Ren; 2) Hàn; 3) Nối mặt bích b. Ống gang và ống fibrô ximăng: Thường dùng làm đường ống chính đặt trong đất vì nó có khả năng chống xâm thực tốt. Có đường kính > 40 mm (hình 4.11) GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 35
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Hình 4.11. Các loại ống gang 1. Đầu trơn; 2. Đầu loe; 3. Sợ gai tẩm bi tum; 4.Vữa xi măng amiăng; 5. Khe hở c. Ống chất dẻo (ống nhựa): Bằng hai loại vật liệu chính là Pôliêtilen pooliclo vinhin với áp lực công tác từ 2-10 at, d = 6-300mm. Để nối ống nhựa có thể dùng: Dán bằng keo hóa học, hàn tiếp xúc, ren, mặt bích, dùng ống lồng với vòng đệm cao su dùng để xây dựng mạng lưới bên trong nhà có rất nhiều ưu điểm: độ bền cao, rẻ, nhẹ, trơn, do đó khả năng vận chuyển cao (tăng so với các loại ống khác từ 8-10%) chống xâm thực và chịu tác động cơ học tốt, nối ống dễ dàng, nhanh chóng. d. Trong các phòng thí nghiệm và nhà sản xuất: Dùng các loại ống khác nhau chì, nhôm, thủy tinh Ống chì dể uốn cong, ống thủy tinh trơn tổn thất áp lực nhỏ nhưng nối khó, dòn, dễ vỡ. 2. Các phụ tùng ống: - Ống lồng (măng - sông): Để nối hai oonga thẳn với nhau có đường kính bằng nhau. - Côn: Để nối hai ông thẳng hàng có đường kính khác nhau. - Rắc-co (bộ ba): Để nối các ống tẳng trong trường hợp thi công khó khăn (vướng kết cấu nhà, không xoay được ống vào ren, khi sữa chửa ống ) - Thông tam (tê): Để 3 nhánh ống (nhánh rẽ vuông góc với nhánh chính). Đường kính 3 ống có thể bằng nhau hoặc khác nhau. Nhánh rẽ bao giờ cũng bằng hoặc nhỏ hơn nhánh chính. - Thông tứ (thập): dùng để nối hai ống cắt nhau vuông góc (thành 4 nhánh). Bốn nhánh của thông tứ có đường kính bằng nhau hoặc 2 nhánh thẳng bằng nhau từng đôi một. - Cút: Để nối 2 đầu ống gặp nahu 90o cos đường kính bằng nhau. - Nút (bu-sông): Là một phụ tùng dùng để bịt kín tạm thời một ddaaauf ống mà sau này ống có thể dùng thêm. Hình 4.12. Các bộ phận ống nối GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 36
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước a) Loại bằng gang; b) Loại bằng thép 1. Măng-sông; 2. Côn chuyển; 3.Cút 90o; 4. Tê (thông tam); 5. Tê (có nhành rẽ nhỏ hơn); 6. Thập (thông tứ); 7. Nút; 8. Thông tứ có 4 nhánh bằng nhau; 9. Ống nhánh ren răng trong; 10. Ống nhánh ren răng ngoài - Biện pháp thi công đường ống qua tường và móng nhà: Chú ý: không nên bố trí đường ống thẳng trên mặt bằng mà bố trí gấp khúc để công trình cho phép chuyển vị nhiều hơn). Bè trÝ èng trªn mÆt b»ng K h « n g n ª n N ª n Nót ®ång hå i Chi tiÕt èng qua têng BT chèng thÊm BT chèng thÊm Sîi gai tÈm bitum Sîi gai tÈm bitum èng cÊp níc èng cÊp níc B Ýc h r ç n g T ê n g B T T ê n g B T 1 Mùc níc ngÇm cao 2 Mùc níc ngÇm thÊp (®Êt kh«) Hình 4.13 2. Các thiết bị cấp nước bên trong nhà: a. Thiết bị lấy nước: Gồm có các vòi nước mở van kiểu chậm, các vòi trộn nước nóng và lạnh, các vòi nước rửa âu tiểu, chậu giặt hay nagy chỗ cần lấy nước. Đường kính chế tạo từ 10 ÷ 15 ÷ 20 mm và làm bằng đồng, gang, nhựa. Bộ phận chính của vòi nước là các lưỡi gà và tấm đệm cao su.(hình 4-14) Hình 4.14. Cấc tạo các loại vòi nước a) Vòi kiểu côn; b) Vòi kiểu nút GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 37
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước b. Thiết bị đóng mở nước: Dùng để đóng mở từng đoạn riêng biệt của mạng lưới cấp nước. Thường được bố trí đầu các ống cấp nước trên mặt sàn tầng một, đầu các ống nhánh dẩn tới thiết bị vệ sinh, ở đường dẫn nước vào, trước sau đồng hồ đo nước, máy bơm, trên mạng lưới vòng, trước các vòi tưới, các dụng cụ d ≤ 50mm van thường được nối với ống bằng ren d > 50mm gọi là khóa thường nối với ống bằng mặt bích. Có hai loại: - Van nút: là loại van dùng trong hệ thống cấp nước lạnh. (hình 4.15) - Van cửa : còn gọi là van lá chắn (hình 4.16) - Van côn: có trụ xoay hình côn đục lỗ (hình 4.17). Hình 4.15. Van nút Hình 4.16. Van cửa Hình 4.17. Van côn Hình 4.18. Van một chiều c. Thiết bị điều chỉnh phòng ngừa: - Van một chiều: chỉ cho nước chảy theo một chiều nhất định, thường đặt sau máy bơm (để tránh nước ngược lại làm động cơ quay ngược chiều chóng hỏng). Ở đường ống dẫn nước vào nhà, đường ống dẫn nước từ két xuống.(hình 4.17) - Van phòng ngừa: (giảm áp tạm thời) đặt ở các chổ có khả năng áp lực nâng cao quá giới hạn cho phép.(hình 4-18.b) GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 38
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Hình 4.18. a) Van phao; b) Van phòng ngừa kiểu lò xo - Van giảm áp: (giảm áp thường xuyên) dùng để hạ áp lực và giử cho áp lực không vượt quá giới hạn cho phép - Van phao hình cầu: dùng để tự động đóng nước khi đầy bể chứa, két nước, két xí, khi nước đầy phao nổi lên và đóng chặt lưỡi gà, cắt nước. Phao có thể làm bằng đồng, sắt, tôn tráng kẽm, cao su, nhựa.(hình 4.18.a) d. Các thiết bị đặt biệt khác: Trong các nhà yêu cầu phải có hệ thống nước chữa cháy cần phải bố trí các vòi phun và van chữa cháy. Các phòng của bệnh viện dùng các vòi nước mở bằng cùi tay, đầu gối, chân đạp IV. Thiết kế mạng lưới cấp nước trong nhà: 1. Vạch tuyến và bố trí đường ống cấp nước bên trong nhà: Mạng lưới cấp nước bên trong nhà bao gồm: đường ống chính, các ống đứng, ống nhánh dẫn các thiết bị vệ sinh trong nhà. Yêu cầu: - Đường ống phải đi tới mọi thiết bị dụng cụ vệ sinh bên trong nhà. - Tổng số chiều dài đường ống phải ngắn nhất. - Dễ gắn chắc ống với các kết cấu của nhà: tường, trần nhà, dầm, vì kèo - Thuận tiện, dễ dàng cho quản lý: kiểm tra, sửa chữa đường ống, đóng mở van Ngoài ra cần chú ý một số qui định sau: - Không cho phép đặt ống qua phòng ở, hạn chế đặt ống dưới đất. - Các ống nhánh dẫn nước tới các thiết bị vệ sinh, thường đặt với độ dốc 0,002- 0,005 để dễ dàng xả nước trong ống khi cần thiết. - Đường ống chính cấp nước (từ nút đồng hồ đo nước đến các ống đứng) có thể đặt ở hầm mái hoặc sàn tầng trên cùng. 2. Lập sơ đồ tính toán mạng lưới cấp nước bên trong nhà: - Trên cơ sở vạch tuyến mạng lưới cấp nước trên mặt bằng, người ta tiến hành vẽ sơ đồ không gian hệ thống cấp nước bên trong nhà trên hình chiếu trục đo. Sau đó tiến hành đánh số thứ tự các đoạn ống, tính toán tại những vị trí bất lợi nhất ( là tuyến ống từ điểm nối với đường ống cấp nước bên ngoài đến thiết bị vệ sinh bất lợi nhất ở cao và xa nhất). GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 39
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước 3. Xác định lưu lượng nước tính toán: - Một đương lượng đơn vị tương ứng với lưu lượng nước là 0,2 l/s của một vòi nước ở chậu rửa có đường kính 15 mm, áp lực tự do là 2 m. - Lưu lượng nước tính toán và trị số đương lượng của các thiết bị vệ sinh có thể tham khảo bảng 4.3 Bảng 4.3. Lưu lượng nước tính toán của các thiết bị vệ sinh- trị số đương lượng và đường ống nối với thiết bị vệ sinh Lưu lượng Trị số đương nước tính toán Đường (l/s) Loại dụng cụ vệ sinh lượng kính ống nối (mm) Vòi nước chậu rửa nhà bếp, chậu giặt 1 0,2 15 Vòi nước chậu rửa mặt 0,33 0,07 10-15 Vòi nước âu tiểu 0,17 0,035 10-15 Ống nước rửa máng tiểu cho 1m máng dài 0,3 0,06 Vòi nước thùng rửa hố xí 0,5 0,1 Vòi trộn ở chậu tắm đun nước nóng bằng nguyên 1 0,2 10-15 liệu rắn Vòi trộn chậu tắm ỏ nơi có hệ thống cấp nước tập 1,5 0,3 15 trung Vòi rửa hố xí(không có thùng rửa) 6-7 1,2-1,4 25-32 Chậu vệ sinh phụ nữ cả vòi phun 0,35 0,07 10-15 Một vòi tắm hương sen đặt theo nhóm 1 0,2 15 Một vòi tắm hương sen bố trí trong phòng riêng của từng căn nhà ở 0,67 0,14 15 Vòi nuước chậu rửa tay phòng thí nghiệm Vòi nước chậu rửa phòng thí nghiệm 0,5 0,1 10-15 1 0,2 15 a. Nhà ở gia đình: q = 0,2ª√N + KN ; (l/s) Trong đó: q: Lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống, l/s a: Đại lượng phụ thuộc vào các tiêu chuẩn dùng nước lấy theo bảng 4.4 (theo TCVN- 4513-88) K: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tổng số đương lượng N lấy theo bảng 4.5 N: Tổng số đương lượng của các thiết bị vệ sinh trong đoạn ống tính toán. Bảng 4.4. Các trị số đại lượng a phụ thuộc vào tiêu chuẩn dùng nước Tiêu chuẩn dùng nước, l/ng.ngđ 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 GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 40
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Bảng 4.5. Trị số hệ số K phụ thuộc vào tổng số N theo TCVN 4513-88 Tổng số đương lượng N 300 301-500 501-800 801-1200 250 1200 Trị số K 2,2 2,16 2,15 2,14 2,05 2 b. Nhà ở công cộng: q = 0,2.α.√N Trong đó: q: Lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống, l/s N: Tổng số đương lượng của các thiết bị vệ sinh trong đoạn ống tính toán. α: Hệ số phụ thuộc vào chức năng của ngôi nhà lấy theo bảng 4.6 (TCVN 4573-88). Bảng 4.6. Trị số hệ số α Loại nhà Nhà gửi trẻ Bệnh viện Cửa hàng, Trường Bệnh viện, Khác sạn, mẩu giáo đa khoa cơ quan học, cơ nhà an nhà ở tập hành chính quan giáo dưỡng, điều thể dục dưỡng Hệ số α 1,2 1,4 1,5 1,8 2 2,5 c. Các nhà đặc biệt khác: q = ∑[(qo . n . β)/ 100] ; (l/s) Trong đó: q: Lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống, l/s Qo: Lưu lượng nước tính toán cho một dụng cụ vệ sinh cùng loại, l/s N: Lố lượng thiết bị vệ sinh cùng loại Β: Hệ số hoạt động đồng thời của các thiết bị vệ sinh lấy theo bảng 4.7 (TCVN 4513-88) Bảng 4.7. Hệ số β, tính bằng % theo TCVN 4513-88 Loại dụng cụ vệ Rạp chiếu bóng, Rạp hát, rạp xiếc Nhà ăn tập thể, Phòng sinh hoạt sinh hội trường, câu cửa hàng ăn của xí nghiệp lạc bộ, cung thể uống, xí nghiệp thao chế biến thức ăn Chậu rửa mặt, tay 80 60 80 30 Hố xí có thùng 70 50 60 40 rửa 100 80 50 25 Âu tiểu 100 100 100 100 Vòi tắm hương 100 100 100 100 sen 100 100 100 100 Chậu rửa trong căng tin 100 100 100 100 Máng tiểu 100 100 30 100 Chậu rửa bát 100 100 30 50 Chậu tắm GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 41
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Ví dụ tính toán: Xác định lưu lượng nước tính toán cho một cung thể thao có 10 vòi tắm hương sen, 10 hố xí có thùng rửa, 10 m máng tiểu và 3 chậu rửa mặt. Bài giải: Dựa vào bảng 4.1 và 4.5 ta xác dịnh lưu lượng nước tính toán theo công thức q = ∑[(qo . n . β)/ 100] ; (l/s) q = 0,2 . 10 . 0,1 + 0,1 . 10 . 0,7 + 0,06 . 10 . 1 + 0,07 . 3 . 0,8 q = 3,46 l/s d. Xác định lưu lượng tính toán theo phương pháp xác suất: Thực chất của phương pháp: một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống cấp nước trong nhà là hoạt động liên tục. Vì vậy khi tính toán mạng lưới cấp nước trong nhà là không cho phép gián đoạn. Do vậy người ta tính toán theo điều kiện bất lợi, nghĩa là theo lưu lượng giây lớn nhất. 4. Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước bên trong nhà: - Mục đích chọn đường kính, tốc độ hợp lý và kinh tế, đồng thời xác định tổn nh thất áp lực trong các đoạn ống để tính Hb và HCT - Trình tự tính toán như sau: a. Xác định đường kính cho từng đoạn ống: Trên cơ sở lưu lượng nước tính toán đã tính. b. Xác định tổn thất áp lực cho từng đoạn ống: Cũng như toàn bộ mạng lưới theo tuyến tính toán bất lợi nhất, tức là đường ống dẫn nước vào đến dụng cụ vệ sinh ở vị trí cao, xa nhất của ngôi nhà. Cũng như mạng lưới cấp nước bên ngoài , đường kính ống chọn theo vận tốc kinh tế, với mạng lưới cấp nước trong nhà, vận tốc kinh tế thường lấy 0,5-1,0m/s. Vận tốc tối đa trong đường ống cấp nước bên trong nhà là 1,5m/s. Trong các ống nhánh, các đường ống nhà sản xuất và trong trường hợp chữa cháy, vận tốc tối đa có thể cho phép tới 2,5 m/s. Khi tổng số đương lượng N≤20 có thể chọn đường kính ống sơ bộ theo kinh nghiệm như bảng 4.6 (TCVN-4513-88). Bảng 4.8. Đường kính ống chọn sơ bộ theo tổng số đương lượng Tổng số đương lượng 1 3 6 12 20 Đường kính ống, mm 10 15 20 25 32 Tổn thất áp lực do ma sát theo chiều dài trong các đường ống cấp nước bên trong nhà cũng tính theo các công thức như ở mạng lưới cấp nước bên ngoài. Tổn thất áp lực cục bộ trong mạng lưới cấp nước bên trong nhà có thể lấy sơ bộ bằng 20-30% tổng tổn thất dọc đường. Tính toán thủy lực mạng lưới bên trong nhà thông thường là tính cho mạng lưới cụt. Trong trường hợp ngôi nhà tính theo mạng lưới vòng thì tính tổn thất áp lực cho từng nửa vòng theo hai chiều nước chảy. nh c. Tính HCT , Hb: Trên cơ sở tổng tổn thất áp lực đã biết ta dễ dàng tìm được áp lực cần thiết của ngôi nhà để chọn sơ đồ cấp nước cũng như chọn bơm khi cần thiết. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 42
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước 5. Vẽ sơ đồ không gian mạng lưới cấp nước, bố trí phụ tùng, thiết bị, lập bảng thống kê vật liệu. Ví dụ: Bố trí đường ống, vẽ phối cảnh, thống kê vật liệu mạng lưới cấp nước cho một khu vệ sinh như hình vẽ 4.19 a) Mặt bằng bố trí đường ống cấp nước trong nhà b) Phối cảnh mạng lưới cấp nước bên trong nhà Bảng 4.9. Bảng thống kê vật liệu Tên quy cách vật liệu Ký hiệu Đon vị Số lượng Ghi chú 1. Ống trán kẽm Φ25 m 3,0 Φ20 m 0,5 Có 0,8 m Φ15 m 3,7 Φ 15 đục lỗ 2. Tê thép trán 25×20 cái 1 20×15 cái 1 3. Côn thép tráng kẽm 25×15 cái 1 20×15 cái 1 4. Van Φ20 cái 1 Φ15 cái 2 5. Rắc co Φ20 cái 1 6. Két nước xí bộ 1 7. Hoa sen tắm bộ 1 8. Xí xổm bộ 1 V. Các công trình của hệ thống cấp nước trong nhà: 1. Máy bơm và trạm bơm: Dùng để tăng áp lực đưa nước vào trong nhà khi áp lực nước ngoài nhà bị thiếu (thấp); bơm nước chữa cháy cho ngôi nhà và tăng áp lực cho các nhà cao tầng. Khi áp lực cấp nước bên ngoài không đảm bảo thì dùng máy bơm để tăng áp lực phổ biến nhất là máy bơm ly tâm. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 43
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước a. Phương pháp chọn máy bơm: Cần dựa vào hai chỉ tiêu cơ bản sau: - Lưu lượng máy bơm Qb, (m³/h) hoặc (l/s). - Áp lực toàn phần của máy bơm Hb (m). - Các thông số để chọn bơm: lưu lượng bơm Qb và áp lực bơm Hb: sh Qb = Qmax + Qcc sh Trong đó: Qmax : Lưu lượng cấp nước sinh hoạt lớn nhất Qcc: Lưu lượng cấp nước chữa cháy - Độ cao bơm nước: + Nếu bơm nước từ bể chứa thì độ cao bơm nước của máy bơm: Hb = Hh + Hđ + Hdđ + Hdư + Hcb ; (m) Trong đó: Hh : Chiều cao bơn nước của máy bơm (chiều cao hình học từ mặt nước thấp nhất đến trục máy bơm) Hđ: Chiều cao đẩy nước (chiều cao hình học từ trục bơm dến dụng cụ vệ sinh ở điểm bất lợi) Hdđ: Tổn thất áp lực dọc đường trong ống hút và ống đẩy. Hcb: Tổn thất áp lực cục bộ qua các phụ tùng thiết bị trên ống hút và ống đẩy. Trong hệ thống cấp nước sinh hoạt Hcb = 20-30%Hdđ Trong hệ thống cấp nước chữa cháy Hcb = 10%Hdđ Trong hệ thống cấp nước hỗn hợp Hcb = 15-20%Hdđ Hdư: Áp lực dư ở đầu vòi tại điểm bất lợi + Nếu bơm nước trực tiếp từ đường ống cấp nước bên ngoài nhà có aps lực đảm bảo thường xuyên là Hbđ thì độ cao bơm nước sẽ là: nh Hb = Hct - Hbđ nh Trong đó: Hct : Áp lực nước cần thiết cho ngôi nhà (m) Hbđ: Áp lực tự do của ống nước ngoài phố (m) + Nếu áp lực đường ống cấp nước bên ngoài dao động thì độ cao bơm nước của máy bơm: nh min Hb = Hct – Hng ; (m) - Từ Hb và Qb ta có thể chọn máy bơm theo biểu đồ đường đặt tính của máy bơm. b. Bố trí trạm bơm: - Trạm bơm có thể bố trí ở lồng cầu thang hoặc bên ngoài nhà và tầng hầm. Gian đặt bơm phải khô ráo, thông gió, xây bằng vật liệu không cháy hoặc ít cháy, phải có kích thước đủ để lắp đặt và dễ dàng quản lí thuận tiện. - Trên ống đẩy của trạm bơm cần bố trí van khóa, van một chiều và áp kế. Trên ống hút bố trí khóa. Khi bơm nước trực tiếp thì đường ống cấp nước bên ngoài vào nhà cần thêm một đường ống vòng để lấy nước trực tiếp vào nhà khi cần thiết. - Các máy bơm có thể đạt nối tiếp hoặc song song theo thiết kế tùy thuộc áp lực, lưu lượng của từng máy bơm và áp lực, lượng nước ngôi nhà yêu cầu. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 44
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước - Các biện pháp chống ồn cho trạm bơm: đặt bệ máy bơm trên nền cát, dùng tấm đệm đàn hồi (gỗ, cao su, lò so) đặt dưới bệ máy, dùng ống mền (cao su) nối với đầu ống hút và ống đẩy của máy bơm. Gian đặt bơm phải khô ráo, sáng sủa, thông hơi, được xây bằng vật liệu không cháy hoặc ít cháy, phải có kích thước đủ lớn để lắp đặt sửa chữa dễ dàng. c. Quản lý trạm bơm: - Khi máy bơm bắt đầu làm việc thường xuyên kiểm tra các bộ phận của máy bơm, lau chùi, sửa chữa, thay thế kịp thời. - Thực hiện việc đóng mở các trạm bơm một cách tự động hóa. Để giải quyết vấn đề tự động hóa của trạm bơm thường dùng các thiết bị sau đây: + Rơle phao: Áp dụng ngôi nhà có két nước trên mái. + Rơle áp lực: còn gọi là áp lực kế tiếp xúc dùng không có két nước. + Rơle tia: hoạt động dựa trên nguyên tắc khi tốc độ chuyển động của nước trong ống thay đổi sẽ tự động đóng ngắt điện để mở và dừng máy bơm. 2. Két nước và bể chứa nước ngầm, trạm khí ép: a. Két nước: Trong trường hợp áp lực nước ngoài nhà không đảm bảo thường xuyên hoặc hoàn toàn, thì trong hệ thống cấp nước bên trong nhà thường xây dựng két nước. Két nước mái có nhiệm vụ điều hoà nước, tức là dự trữ nước khi thừa (nhà dùng không hết nước do bơm hoặc HTCN trực tiếp cấp vào) và cung cấp nước khi thiếu, đồng thời tạo áp để đưa nước đến các nơi tiêu dùng. Ngoài ra, chỉ làm nhiệm vụ dự trữ 1 lượng nước cho chữa cháy ban đầu: 5 – 10 phút. Két nước phần nhiều đặt chung với máy bơm, chỉ khi nào áp lực nước của hệ thống nhà tăng lên một cách chu kỳ mới đặt két nước riêng. Hình dạng két có thể là hình tròn, chữ nhật, vuông. Vật liệu làm bằng gạch, thép tấm hàn, bê tông, bê tông cốt thép Vị trí ở trong nhà, két nước áp lực thường đặt bên trong, trên mái, sân thượng, trong buồng thang (nơi cao nhất). Khoảng cách từ thành két nước đến tường gian phòng, nếu két nước hình chư nhật không nên nhỏ quá 0,7m, hình tròn > 0,5m, từ nắp két đến mái nhà > 0,6m. Dung tích két nước không nhỏ hơn 5% lưu lượng nước ngày đêm (tính cho ngôi nhà) khi đóng mở máy bơm bằng tự động và cũng không lớn hơn 20% khi đóng mở bằng tay. Tuy nhiên, dung tích két không nên vượt quá 20 – 25m3/1 két. - Dung tích toàn phần của két nước xác định theo công thức: Wk = K . (Wđh + Wcc) ; (m³) Trong đó: Wcc: Dung tích nước chữa cháy (nếu có) lấy bằng lượng nước chữa cháy trong 10 phút khi vận hành bằng tay và 5 phút khi vận hành tự động. K - hệ số dự trữ kể đến chiều cao xây dựng và phần cặn lắng ở đáy két nước, K = 1,2-1,3 Wđh – dung tích điều hòa của két nước, (m³) và được xác định như sau: + Khi không dùng máy bơm: khi không có số liệu đầy đủ có thể lấy 50-80% lưu lượng nước ngày đêm Qngđ GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 45
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước + Khi dùng máy bơm Wđh không được nhỏ hơn 5% lưu lượng nước ngày đêm Qngđ, tính cho ngôi nhà khi mở máy bơm tự động. Còn khi máy bơm mở tay Wđh = (20÷30%)Qngđ. Trong các ngôi nhà nhỏ, lượng nước dùng ít cho phép Wđh = (50÷100%)Qngđ. + Theo chế độ mở máy bơm: áp dụng cho máy bơm đóng mở tự động 3 Wđh = Qb/2n, (m ) 3 Trong đó: Qb: Công suất máy bơm , (m /h) n: Số lần mở máy bơm trong một giờ (2-4 lần) Bố trí và cấu tạo két nước: có thể dạng tròn, chữ nhật, xây bằng gạch hoặc đổ bê tông hoặc bằng thép. - Bố trí kết nước: ở lồng cầu thang, trên các khu vệ sinh - Cấu tạo: (hình 4.20) + Đường ống dẫn nước lên két có thể là một hoặc nhiều đường ống. Trên đường ống bố trí khóa và van phao hình cầu, thường đặt cách đỉnh két 100÷200 mm. + Ống dẫn nước ra khỏi két có thể dùng chung hoặc riêng với đường ống dẫn nước lên két 50÷100mm và có bố trí van một chiều hoặc khóa. + Ống tràn dùng để xả nước đi để đề phòng khi van phao hình cầu hỏng làm tung nắp két hoặc nước chảy ra mái nhà, thường đặt cao hơn mức nước két 50 mm, đường kính ống 1,5-2 lần đường kính ống lên két. Phễu tràn phải lớn gấp 2-4 lần đường kính ống dẫn nước lên, ống tràn được nối với ống thoát nước. + Ống xả cặn có đường kính 40÷50 mm đặt ở chổ thấp nhất của đáy két dể xả cặn lắng. Trên ống có lắp van chắn đống mở khi cần thiết. + Thước đo hay tín hiệu chỉ mức nước có đường kính 15÷20mm, trong két hoặc ống tín hiệu nối từ ống tràn đến chậu rủa của phòng thường trực trạm bơm để biết khi nào nước đầy quá thì ngắt máy bơm hoặc đóng khóa lại. 7 0,2 m 3 2 4 0,2 m i = 0.02 1 - èng níc lªn xuèng kÐt 5 2 - Van phao h×nh cÇu 1 6 3 - PhÔu trµn 4 - èng trµn 6 - èng tÝn hiÖu 5 - èng th¸o bïn 7 - èng th«ng h¬i Hình 4.20. Két nước GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 46
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước b. Bể chứa nước ngầm: - Khi áp lực nước ngoài phố < 6m thì cần xây dựng bể chứa nước ngầm. - Dung tích bể chứa bằng 1 – 2 lần lưu lượng nước tính toán ngày đêm và lưu lượng 3h chữa cháy. Khi thiết kế bể chứa phải có máy bơm kèn theo. - Cũng như két nước mái, bể chứa nước ngầm có thể xây dựng bằng gạch, đổ bằng bê tông cốt thép, mặt bằng hình tròn hoặc chữ nhật, đặt trong hoặc ngoài nhà và có thể đặt chìm hoặc nổi. - Các thiết bị cho bể chứa gồm có: (hình 4.21) + Ống nước vào bể, có van phao hình cầu. + Ống nước ra và nối với các máy bơm, có cơrêpin đặt cách đáy rốn bể 0,8D (D là đường kính ống hút của máy bơm). Ống vào và ra đặt thế nào để không có dung tích chết trong bể. + Ống nước tràn có xi phông (ống cong giữ nước) đặt ngang mực nước lớn nhất trong bể. + Ống tháo rửa bể từ rốn bể ra ngoài, trên ống này có bắt van khóa. + Ống thông hơi bể có D = 100mm và lớn hơn. + Cửa lên xuống cọ rửa bể và khi sửa chữa có D =500mm. + Thước báo mức nước trong bể. + Rốn bể phải được làm thẳng với cửa lên xuống để dễ quan sát, trong bể có các bậc thang lên xuống. Hình 4.21. Bể chứa nước 1. Ống ước vào bể; 2.Ống nước tràn; 3. Ống nước ra; 4. Ống tháo rửa; 5. Thang lên xuống; 6. Ống thông hơi; 7. Chóp thông hơi c. Trạm khí ép: Trong trường hợp không thể xây dựng két nước bên trong nhà vì lí do nào đó như dung tích két nước quá lớn (phục vụ chữa cháy, nhu cầu sản xuất ) thì người ta thường xây dựng các trạm khí ép làm nhiệm vụ điều hòa và tạo áp lực thay cho két nước. Sơ đồ trạm khí ép (hình 4.22) gồm hai thùng bằng thép (có thể dùng một thùng khi yêu cầu dùng nước bé) một thùng chứa nước và một thùng chứa không khí. Khi nước thừa thì nó vào thùng, nước dồn không khí sang thùng không khí và ép chặt lại. Khi nước lên đầy thùng nước thì áp lực không khí sẽ lớn nhất (Pmax) GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 47
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước Khi thiếu nước, nước từ thùng nước chảy ra cung cấp cho tiêu dùng. Không khí lại từ thùng không khí dẫn sang thùng nước và giãn ra. Khi nước cạn tới đáy thùng nước thì áp lực không khí là nhỏ nhất (Pmin). Để tạo áp lực không khí thì trạm máy ép thường phải bố trí thêm một máy ép khí bơm không khí vào thùng. Trạm khí ép có thể đặt ở tầng hầm, tầng một hoặc lưng chừng nhà (trong hệ thóng cấp nước phân vùng). Việc đóng mở máy bơm khi có trạm khí ép có thể tự động hóa nhờ các rơ le áp lực đặt ở đáy thùng chứa nước. Hình 4.22. Trạm khí ép 1. Thùng không khí; 2. Thùng nước; 3. Ống dẫn không khí; 4. Máy ép khi; 5,6. Ống dẫn nước; 7. Khóa đóng nước; 8. Lưỡi gà để ngăn nước khỏi hạ thấp và trnhs cho không khí đi vào mạng lưới; 9. Lưỡi gà để ngăn không cho nước vào thùng không khí. Bài 5 - CẤP NƯỚC CHỮA CHÁY I. Nguyên tắc chung: Để bảo vệ tính mạng và tài sản của nhân dân, các kho vật liệu tư của nhà nước, trong các khu nhà dân dụng, khu xí nghiệp công nghiệp, các kho tàng, cần thiết phải thiết kế hệ thống cấp nước chữa cháy bên trong các công trình. 1. Hệ thống cấp nước chữa cháy: Có thể xây dựng chung với hệ thống cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất trong công trình, hoặc phải xây dựng cho phương án nào cần phải so sánh về mặt kinh tế kĩ thuật của từng phương án ấy. 2. Đường ống cấp nước chữa cháy: Có thể là đường ống có áp lực thấp tùy thuộc vào yêu cầu bảo vệ và các công trình điều kiện khác. Nếu đường ống chữa cháy có áp lực cao thì áp lực cần thiết để chữa cháy là do các máy bơm chữa cháy đặt cố định tại các công trình tạo nên. Các máy bơn này phải được thiết kế bộ phận khởi động máy không chậm quá 3 phút sau khi có tín hiệu báo cháy. Trong đường ống cấp nước chữa cháy có áp lực thấp thì áp lực cần thiết của máy bơm là do máy bơm lưu động hoặc xe bơm chữa cháy, lấy nước từ các trụ nước chữa cháy ở ngoài nhà. Áp lực tự do cần thiết trong đường ống chữa cháy có áp lực thấp kgoong được nhỏ hơn 10 m tính từ mặt đất. Đối với đường ống có áp lực cao, thì áp lực tự do ở đầu miệng phun của họng chữa cháy đặt ở vị trí cao, xa nhất của ngôi nhà. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 48
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước 3. Thời gian cần thiết để dập tắt một đám cháy: Trong khu dân dụng và khu công nghiệp lấy bằng 3 giờ. Việc cung cấp nước cần thiết để chữa cháy thì phải bảo đảm cả lượng nước lớn nhất dùng cho các nhu cầu khác, nhưng không tính lượng nước dùng để tưới đường, tưới cây trong khu vực hay lượng nước để lau chùi sàn nhà, máy móc. Còn lưu lượng nước tắm rửa tính bằng 15% lượng nước tính toán. 4. Trường hợp không thể lấy nước trực tiếp: Không lấy được nước ở nguồn cung cấp, nếu lấy được nhunwg không có lợi về mặt kinh tế thì phải xét đến việc dự trữ nước để chữa cháy. Khối lượng nước cần dự trữ để chữa cháy phải được tính toán, căn cứ vào lượng nước chữa cháy trong 3 giờ và nếu lượng nước ấy lớn hơn 1000m3 thì phải dự trữ trong hai bể chứa. Lượng nước chữa cháy có hẻ chứa chung với nước sinh hoạt và sản xuất. Khi tính dung tích dự trữ nước chữa cháy. Trong trường hợ lượng nước chữa cháy bên ngoài lấy ở hồ chứa, mà bên trong nhà cần thiết phải có hệ thống đường ống cấp nước sinh hoạt và chữa cháy, thì thể tích của bể chứa nước dự trữ cần đảm bảo lượng nước dùng trong thời gian cho một họng chữa cháy trong một giờ và các nhu cầu dùng nước khác. 5. Những đài và bể chứa áp lực phải có thể tích để đảm bảo điều hòa nước sinh hoạt, sản xuất và phục vụ cho chữa cháy; tính như sau: - Đối với xí nghiệp công nghiệp: lượng nước dự trữ để chữa cháy phải tính theo lượng nước cần thiết cho họng chữa cháy trong nhà và thiết bị phun nước tự động trong thời gian 10 phút đầu khi xảy ra cháy. - Đối với khu dân dụng: lượng nước dự trữ phải đảm bảo cung cấp cho một đám cháy bên trong và một đám cháy bên ngoài, trong thời gian 10 phút với lưu lượng tiêu chuẩn, đồng thời vẫn đảm bảo lượng nước dùng vào nhu cầu khác. - Đối với ngôi nhà xây riêng biệt: có két nước riêng, lượng nước dự trữ phải tính dư để chữa cháy trong 10 phút với lưu lượng lớn nhất, đồng thời cũng phải đảm bảo lưu lượng nước dùng vào nhu cầu khác. Bể chứa và đài nước để chữa cháy phải được trng bị thước đo mực nước, thiết bị tín hiệu mực nước cho nơi quản lí. Hệ thống đường ống dẫn nước bên ngoài phải thiết kế mạng vòng có thể đặt các ống nhánh đến các nhà riêng lẻ để cấp nước chữa cháy, khi chiều dài đường ống không lớn quá 200m. Nếu đường ống cụt dài quá 200m cần làm bể chứa hay hồ nước chữa cháy. 6. Các loại công trình dân dụng và công nghiệp sau đây phải đặt hệ thống đường ống chữa cháy bên trong: - Trong tất cả các loại sản xuất trừ những nhà sản xuất mà khi tiếp xúc với nước có thể sinh ra tiêng nổ, cháy làm lửa lan ra, nhà xây dựng làm bằng vật liệu không cháy, kho kim loại, nhà tắm - Trong tất cả các nhà ở gia đình 9 tầng trở lên và nhà khách sạn, tiệm ăn cao 5 tầng trở lên. - Trong các cơ quan hành chính và trường học cao 3 tầng trở lên. - Trong các nhà ga, kho hàng hóa, công trình công cộng, các nhà phụ của xí nghiệp cong nghiệp, nhà giữ trẻ, khi khối tích mỗi nhà 5000m3. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 49
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước - Trong các nhà hát, rạp chiếu bóng, câu lạc bộ, nhà văn hóa, hội trường có 300 chỗ ngồi. 7. Tiêu chuẩn lưu lượng nước chữa cháy: Tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy bên trong những nhà sản xuất phải tính với hai vòi phun chữa cháy đồng thời, lưu lượng mỗi vòi là 2,5 l/s. Tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy và số vòi chữa cháy đồng thời bên trong các nhà ở, nhà công cộng qui định ở (bảng 4.10). Bảng 4.10. Tiêu chuẩn lượng nước cho cột phun chữa cháy và lưu lượng nước cho mỗi cột Số cột Lưu nước lượng chữa cháy nước Tính chất của nhà một vòi phun Nhà ở gia đình cao 9 tầng trở lên, nhà tập thể, cơ quan hành chính, công trình công cộng, nhà ga,cơ quan khám bệnh, nhà giữ trẻ, mẫu giáo, nhà phụ của xí nghiệp khối tích từ 25000m3 trở xuống, các phòng dưới khán đài của sân vận 1 2.5 động có từ 20000 chỗ ngồi trở xuống Cơ quan hành chính, nhà ở tập thể, trường học kho chứa hàng, khách sạn, nhà 3 sinh hoạt công cộng, nhà phụ của xí nghiệp khối tích trên 25000 m , rạp chiếu 2 2.5 bóng rạp hát, câu lạc bộ, cung văn hóa, hội trường có 300 chỗ ngồi, các phòng dưới đài sân vận động có chỗ ngồi xem từ 20000 trở lên Rạp hát, rạp chiếu bóng, câu lạc bộ, cung văn hóa, hội trường có trên 300 chỗ 2 5 ngồi 8. Áp lực tự do hường xuyên: Của các họng chữa cháy bên trong nhà phải được bảo đảm có một cột nước dày đặc với chiều cao cần thiết Sk ≥ 6m cho các loại nhà. II. Phương pháp chữa cháy: Tùy trình độ khoa hoạc kỹ thuật, nguyên vật liệu cháy mà sử dụng các phương pháp . chữa cháy cơ bản như chữa cháy bằng nước, bằng cát, bằng khí CO2 và tuyết CO2 Đa số trường hợp chữa cháy là bằng nước. Vì vậy, đối với ngành cấp thoát nước đi sâu vào nghiên cứu các hình thức chữa cháy bằng nước, tùy theo tầm quan trọng của công trình, trang bị chữa cháy mà áp dụng cho thích hợp. III. Hình thức chữa cháy: - Hình thức chữa cháy thông thường: Thiết bị những họng chữa cháy ngoài sân và trong nhà (có vòi rồng chữa cháy). Khi có đám cháy xảy ra, người mang và vòi rồng chữa cháy, mở van cho phun nước vào đám cháy. - Hình thức chữa cháy tụ động: (kiểu hương sen tự động) khi có cháy xảy ra, do nhiệt độ đám cháy kích thích, hương sen chữa cháy tự động mở và quay về đám cháy phun nước vào chỗ cháy. - Hình thức chữa cháy bán tự động: Thiết bị kiểu chữa chyas tự động nhưng khi có cháy phải có người điều khiển mở van cho nước phun vào chỗ cháy. GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 50
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước 1. Sau đây ta đi sâu nghiên cứu về hình thức chữa cháy thông thường: a. Họng chữa cháy ngoài sân: Đặt ở chỗ quang đãng, dễ thấy, nhiều người qua lại. nếu ngoài đường phố thì đặt các họng dọc đường xe chạy. - Khoảng cách giữa các trụ không quá 150m, cách tường ít nhất là 5m và nên đặt ở ngã tư hay ngã ba đường. Nếu trụ đặt ra bên ngoài hai mép đường xe chạy thì không nên đặt cách xa mép đường quá 2,5m. - Cần thiết kế các van chia đường ống cấp nước chữa cháy thành những đoạn, để tiệ cho việc sửa chữa và tính toán sao cho số trụ nước chữa cháy trên mỗi đoạn không được nhiều quá 5 trụ. - Bán kính hoạt động của mỗi trụ nước chữa cháy ngoài nhà phụ thuộc vào chiều dài vòi rồng và áp lực nước chữa cháy, chiều dài tính toán của vòi rồng bằng vải bạt, lắp trong hệ thống áp lực cao không được dài quá 125m và trong hệ thống áp lực thấp không được quá 150m. - Trong các xí nghiệp công nghiệp, thành phố hay khu công nhân mà lưu lượng nước chữa cháy ben ngoài không lớn quá 20 l/s thì khoảng cách tính toán giữa hai trụ nước chữa cháy bên ngoài không được dài quá 120m. Nói chung trong mọi trường hợp, bán kính hoạt động của các trụ chữa cháy (R) ngoài nhà phải giao nhau, bảo đảm được chữa cháy mọi nơi trong khu vực.(hình 4.23) Hình 4.23. Bán kính hoạt động của trụ chữa cháy liền nhau - Tùy theo phương tiện chữa cháy mà quyết định vị trí bán kính phục vụ của các bể chứa nước chữa cháy. - Nếu có xe bơm chữa cháy, bán kính phục vụ là 200m. - Nếu có máy bơm di động thì tùy theo từng loại máy bơm mà quyết định bán kính phục vụ từ 100÷150m. b. Họng chữa cháy trong nhà (tủ phòng hỏa): Khi có cháy xảy ra trong nhà cần có nước ngay tại chỗ để dập tắt vì thế nước phải được đua đến các họng nước chữa cháy đặt trong các gian của công trình. - Nguyên tắc chọn vị trí và số họng chữa cháy bên trong các công trình như sau: + Trong gian nhà sản xuất hạng A, B, trong gian nhà có khối tích >1000m3; còn ngành sản xuất hạng C, trong các gian nhà bán hàng và chứa hàng có khối tích >25000m3 và trong rạp hát chiếu bóng, câu lạc bộ với số chỗ ngồi > 300 thì tính mỗi điểm của gian nhà pahir được ít nhất 2 họng chữa cháy phun đến. + Trong gian nhà có khối tích >100m3 có hạng sản xuất C, D. D không phụ thuộc vào khối tích, các gian bán hàng và kho chứa hàng có khối tích ≤ 25000m3 ; GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 51
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước rạp hát, rạp chiếu bóng, câu lạc bộ, hội trường có số chỗ ngồi ≤ 300 thì mỗi điển cao xa nhất của ngôi nhà phải bảo đảm có 2 họng gần nhau phun nước đến được. + Trong nhà ở và những kiểu nhà hành lang giữa, những cơ quan hành chính, những nhà phụ của xí nghiệp công nghiệp thì mỗi gian riêng biệt phải có ít nhất 1 họng nước chữa cháy. Trong các công trình trên, các họng chữa cháy phải đặt ngay ở lối ra bên trong các gian hay ở chiếu nghỉ của cầu thang, hành lang, hay ở lối qua lại, dễ nhìn thấy. Họng chữa cháy trong nhà đặt cao 1,25m kể từ mặt sàn đến tâm của họng chữa cháy. c. Thiết bị của một họng chữa cháy: Trong nhà được đặt trong một các tủ gọi là tủ phòng hỏa có kích thước khoảng 850×600×250 (hình 4.24) Hình 4.24. Tủ chữa cháy bên trong nhà - Các thiết bị gồm có: 1. Van chữa cháy nối với ông đứng. Khi cần thiết mở van, nước sẽ chảy ra với vòi rồng, tùy theo ngôi nhà lớn hay nhỏ mà dùng ống đứng và van có kích thước bằng nhau (D = 50÷60mm). 2. Vòi rồng làm bằng gai hay cao su, được cuộn với một bánh xe quay quanh trục trong tủ phòng hỏa. Vòi rồng có chiều dài 10m hoặc 20m và có đường kính D = 50mm hoặc 60mm (bằng D của ống đứng). 3. Dầu phun nước (còn gọi là súng phun nước) bằng kim khí lắp liền với đầu vòi rồng có dạng hình côn dài khoảng 50cm. Đầu lớp lắp liền với đầu vòi rồng có đường kính bằng đường kính vòi rồng, đầu nhỏ thường có 4 cỡ đường kính: 13, 16, 19, 22 (mm). Khi có cháy, lấy vòi rồng ra khỏi tủ mang đến nơi có cháy, mở van ra, ta có một dòng nước phun ra từ đầu súng phun để dập tắt đám cháy. Dòng nước phun ra có 2 thành phần (hình 4.25). Hình 4.25. Vòi phòng hỏa GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 52
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước - Một phần ở ngay miệng súng phun tạo thành một đống nước dày đặc, chiều dày dòng phun gọi là Sk. - Một phần nữa ở ngoài xa hơn tạo thành một dòng nước phun tung toe ss như mưa, ít có tác dụng. Toàn bộ chiều dài của dòng nước phun ra ở miệng súng phun gọi là SB. - Trong nhà ở, nhà công cộng, nhà công nghiệp Sk phải có độ dài để phun tới mọi điểm nhưng không được < 6m. - Sk phải thỏa mãn điều kiện: + Vị trí đặt tủ phòng hỏa. + Điểm cao xa nhất (bán kính hoạt động của tủ phòng hỏa). + Chiều dài vòi rồng hiện có (trừ độ vồng khi sử dụng). d. Tính toán hệ thống cấp nước chữa cháy thông thường: Xác định lưu lượng nước chữa cháy: Tra bảng 4.10 dựa vào lưu lượng cho một vòi phun chữa cháy và số vòi phun chũa cháy hoạt đọng trong nhà. cc Lưu lượng nước tính toán cho ngôi nhà khi có cháy qtt sẽ bằng tổng lưu lượng nước sinh hoạt lớn nhất qshmax và lưu lượng nước chữa cháy cần thiết qcc của ngôi nhà. cc Qtt = qsh max + qcc ; (l/s) Áp lực cần thiết của ngôi nhà trong trường hợp có cháy có thể tính theo công thức sau: cc cc cc cc cc cc Hct = hhh + hct + hdh + ∑h + hcb ; (m) Trong đó: cc hhh : Chiều cao hình học tính từ trục đường ống cấp nước bên ngoài đến van chữa cháy ở vị trí cao nhất, xa nhất so với đường dẫn nước vào, (m) cc hdh : Tổn thất áp lực qua đồng hồ khi có cháy, (m) ∑hcc : Tổn thất áp lực của mạng lưới khi có cháy, (m) cc hcb : Tổn thất áp lực cục bộ khi có cháy, (m) cc hct : Áp lực cần thiết ở van có cháy cc hct = hv+ ho , (m) hv: Áp lực cần thiết ở miệng vòi phun để tạo ra một cột nước đặc lớn hơn 6m, áp lực này thay đổi tùy thuộc vào miệng phun. ho: Tổn thất áp lực theo chiều dài qua ống vải gai, tính theo công thức sau 2 ho = A .l (qcc) qcc: Lưu lượng nước của vòi phun chữa cháy, (l/s) l : Chiều dài ống vải gai, l = 10÷20 m A: Sức kháng đơn vị của ống vải gai lấy như (bảng 4.8) Bảng 4.11. Sức kháng đơn vị của ống vải gai Khi đường kính d , (mm) Ống vải gai , A Ống vải gai có chứa cao su, A 50 0,012 0,0075 66 0,00385 0,00177 GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 53
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước 2. Hệ thống cấp nước chữa cháy tự động: a. Phạm vi sử dụng: Ngôi nhà rất nguy hiểm về cháy như các kho bông vải sợi, nhựa, các kho chứa chất dễ nổ Hệ thống cấp nước chữa cháy tự động dùng để tự động phun nước dập tắt đám cháy, đồng thời báo động khi xảy ra hỏa hoạn. b. Sơ đồ cấu tạo: Mạng ống đường ống chính và đường ống phân phối: làm bằng thép có ren hình nón và có độ đốc 0,005-0,01 hướng về phía ống đứng, phụ thuộc vào đường kính ống. Mỗi ống nhánh phục vụ không quá sáu vòi phun, các vòi phun đặt cách trần nhà 0,3-0,4 m, cách tường nhà 1,2-2,0 m. Có thể chon đường kính ống sơ bộ theo bảng 4.12. Bảng 4.12. Chọn đường kính ống cho mạng lưới chữa cháy tự động Số vòi phun chữa cháy tự động 3 5 9 18 28 46 86 150 Đường kính ống, mm 25 32 33 50 65 75 100 - Thiết bị báo hiệu mở nước: Khi có cháy xảy ra dù chỉ một vòi phun chữa cháy hoạt động, lưởi gà của thiết bị mở ra cho nước chảy qua, đồng thời nước làm quay một tuốc bin có gắn một hệ thống búa đập vào chuông báo hiệu có cháy. - Vòi phun chữa cháy tự động: Bộ phận chủ yếu nhất, gắn với ống nhánh phân phối nước, đạt cách nhau 3-4 m sao cho một vòi phục vụ một diện tích khoảng 9-12 m2 mặt sàn. Bộ phận chủ yếu của vòi phun chữa cháy tự động là các khóa bằng hợp kim dễ nóng chảy và lưỡi gà thủy tinh. Khi có cháy xảy ra, nhiệt độ trong phòng tăng lên đến (72o C, 93o C, 140o C, 182o C ) các khóa sẽ chảy ra, lưỡi gà thủy tinh rơi xuống và nước tự động phun ra chữa cháy, vòi phun chữa cháy tự động thường chế tạo có đường kính 8; 10; 12,7 m. - Nguồn cấp nước: Phải tổ chức hai nguồn cấp nước độc lập nhau. Nếu áp lực không đủ có thể thêm két nước, trạm khí ép hoặc máy bơm chữa cháy. c. Tính toán hệ thống cấp nước chữa cháy tự động: - Lưu lượng nước qua một vòi phun chữa cháy tự động được xác định theo công thức: v Qcc = Kv . √Hv , l/s Trong đó: Kv : Hệ số phụ thuộc đường kính vòi phun chữa cháy và được chọn như bảng 4.13. Hv : Trị số áp lực ở đàu vòi phun (m). Áp lực tối thiểu ở đầu vòi phun là 5 m. Bảng 4.13 dv 12,7 10 8 Kv 0,392 0,243 0,156 - Áp lực yêu cầu của hệ thống cấp nước chữa cháy tự động có thể xác định theo công thức sau: cctd Hyc = Hv + hhh + ∑h + hcb + hb ; (m) Trong đó: hhh: Chiều cao hình học tính từ trục đường ống cấp nước bên ngoài đến van chữa cháy ở vị trí cao nhất, xa nhất so với đường dẫn nước vào, (m) GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 54
Trường cao đẳng Phương Đông Môn: Cấp thoát nước ∑h: Tổn thất áp lực của mạng lưới khi có cháy, (m) hcb : Tổn thất áp lực cục bộ khi có cháy, (m) Hv : Áp lực tự do ở đầu vòi phun ≥ 5 m. hb : Tổn thất áp lực qua thiết bị báo hiệu mở nước 2 hb = Sb . q b ; m Sb: Sức kháng của thiết bị báo hiệu mở lấy nước lấy theo bảng 4.14 qb: Lưu lượng nước qua thiết bị, (l/s). Bảng 4.14. Trị số sức kháng Sb của thiết bị mở nước Loại thiết bị Đường kính Lưỡi gà, mm Sb Báo hiệu kiểm tra bằng nước BC-100 100 0,00302 Báo hiệu kiểm tra bằng nước BC-150 150 0,000869 Báo hiệu kiểm tra bằng không khí + nước BC-100 100 0,00726 Báo hiệu kiểm tra bằng không khí + nước BC-150 150 0,00208 Các công trình khác (nếu có) như: két nước, trạm bơm, bể chứa tính toán giống như phần trước. Một hệ thống cấp nước chữa cháy tự động thường không quá 800 vòi phun. 3. Hệ thống cấp nước chữa cháy bán tự động: a. Phạm vi sử dụng: Tạo ra những màng che, màng ngăn bằng nước theo chiều thẳng đứng để ngăn ngừa ngọn lửa khỏi lan ra các bộ phận khác của phòng, nhà, (Ví dụ: để ngăn cách giữa sân khấu với phòng khán giả của các rạp hát, chiếu bóng, câu lạc bộ, giữa các chỗ đỗ ôtô trong gâ ra, trong một số nhà sản xuất, ) b. Cấu tạo: Chủ yếu là vòi phun chữa cháy bán tự động có kết cấu giống như kiểu tự động nhưng không có màng ngăn, lưỡi gà thủy tinh và hợp kim dễ chảy. - Khi có cháy xảy ra mở van trên đường ống và tấc cả các vòi phun hoạt động tạo ra một màn ngăn cách dày đặc. Lỗ vòi phun chữa cháy bán tự động có đường kính 8, 10, 12,7 m. Lưu lượng vòi phun không nhỏ quá 0,6 l/s, các vòi phun bố trí cách nhau 3 m, cách tường và vách ngăn 1,5 m. Đường kính ống của hệ thống cấp nước chữa cháy bán tự động có thể chọn theo bảng 4.15. Bảng 4.15. Chọn đường ống của hệ thống chữa cháy bán tự động Số vòi phun bán tự động 2 4 6 10 20 36 72 Đường kính ống, mm 25 30 40 50 70 80 100 GV: Huỳnh Ngọc Hợi Trang 55