Memoriu tehnic – instalatii sanitare Cuprins 1 MEMORIUL TEHNIC...........................................................2 2 CALCULUL DE DIMENSIONARE A RETELEI INTERIOARE.............................4 3 CALCULUL RETELEI EXTERIOARE DE APA RECE...................................9 4 METODOLOGIA DE CALCUL PENTRU CONDUCTA DE APA RECE.........................9 5 CALCULUL DE DIMENSIONARE A RETELEI INTERIOARE............................10 6 CALCULUL RETELEI EXTERIOARE DE APA CALDA................................11 7 METODOLOGIA DE CALCUL PENTRU CONDUCTA DE APA CALDA.......................12 8 CALCULUL DE DIMENSIONARE A CONDUCTEI DE BRANSAMENT.......................13 9 CALCULUL DE DIMENSIONARE A STATIEI DE HIDROFOR...........................15 10 ALEGEREA COMPRESORULUI DE AER:...........................................20 11 PROIECTAREA PUNCTUL TERMIC...............................................20 12 ALEGEREA REZERVORULUI DE ACUMULARE.......................................21 13 ALEGEREA SCHIMBATORULUI :...............................................21 14 PROIECTAREA INSTALATIEI DE CANALIZARE....................................25 CANALIZAREA MENAJERA..........................................................25 15 RELATII DE CALCUL........................................................28 16 METODOLOGIA DE CALCUL....................................................29 CANALIZAREA PLUVIALA..........................................................29 17 INSTALATII EXTERIOARE DE CANALIZARE......................................32 18 CONSTRUCTII ACCESORII....................................................33 19 Calculul hidraulic al conductelor exterioare de canalizare...............33 1
19 Calculul hidraulic al conductelor exterioare de canalizare........................................................33
1 Memoriul Tehnic
1
Proiectul cuprinde dimensionarea elementelor componente a instalatiei de alimentare cu apa rece si calda pentru consum menajer a unui amsamblu de locuinte, a instalatiei de evacuare a apelor uzate, a unei statii de hidrofor cat si a unui punct termic , elemente ce deservesc ansamblul respectiv.
Instalatiile interioare de distributie a apei reci si calde se realizeza cu adoptarea solutiei constructive de distributie inferioara pe o singura zona de presiune (inaltimile consumatorilor sunt relativ scazute <60 m), avand la baza o retea de distributie orizontala de tip arborescenta care este montata in subsolul cladirilor. Adoptarea acestei solutii are la baza considerente tehnico-economice precum montajul relativ usor al conductelor in subsol, pretul de investitie mai scazut acestui montaj si nu in ultimul rand intretinerea usoara a instalatiei in acest caz.
Pentru realizarea instalatiei de distributie interioara a apei reci se adopta solutia folosirii ca material pentru conducte a PVC-G (policlorura de vinil greu) datorita coeficientului mic de rugozitate si capacitatii acestuia de a rezista la presiuni medii. Pentru evitarea autodistrugerii in cazul dilatarii, precum si pentru evitarea distrugerii in cazul loviturilor de berbec, se prevad pentru aceste tipuri de conducte lire de dilatatie (compensatoare) tip U din doua in doua nivele mai putin primul si ultimul.
Separarea coloanelor de reteaua de distributie inferioara se realizeaza prin introducerea unor robinete cu ventil pe racordurile coloanelor la reteaua de distributie.
Legaturile la obiectele sanitare sunt realizate din acelasi material ca si cel al coloanei avand diametrele de ½” in cazul tuturor racordurilor la coloane obiectelor sanitare mai putin vasul de closet al carui racord este de ⅜”. Diametrele acestor racorduri sunt dictate de standardele de diametrele standard ale obiectelor sanitare. Pe aceste racorduri pentru separarea de coloana a respectivelor obiecte sanitare se prevad, ca si in cazul coloanelor relativ la reteaua de distributie, robinete cu ventil drept. In cazul vasului de closet separarea este realizata prin intermediul unui robinet cu coltar drept avand diametrul racordului.
Amplasarea obiectelor sanitare este prezentata in planul de nivel curent, amplasare ce determina in linii mari si forma si caracteristicile geometrice ale retelei de distributie orizontala. Amplasarea coloanelor, coloane fiind elementele verticale ale instalatiei ce fac legatura dintre consumatori si reteaua de distributie orizontala, se face in centrul de greutate al consumatorilor deserviti de aceasta pentru a se obtine o instalatie economica.
In cazul retelei de distributie a apei calde solutia adoptata este identica cu cea de la apa rece cu mentiunea ca materialul conductelor este in acest caz otel zincat datorita capacitatii otelului de a rezista atat la temperaturi ridicate cat si datorita capacitatilor mecanice.
In scopul minimizarii pierderilor de caldura se prevad in cazul coloanelor de distributie si al racordurilor izolatii din vata minerala
Separarea coloanelor de reteaua de distributie inferioara se realizeaza prin introducerea unor robinete cu ventil pe racordurile coloanelor la reteaua de distributie.
Retelele exterioare de distributie a apei reci din ansambluri de cladiri cuprind conductele, armaturile si constructiile accesorii care fac legatura intre conductele de serviciu ale sistemului de alimentare cu apa al localitatii si racordurile la instalatiile din interiorul cladirilor.
Reteaua exterioara de apa rece se realizeaza din teava de otel izolata hidrofug, montata ingropat. Adancimea de montaj nu va fi mai mica decat adancimea minima de inghet care in cazul de fata este de 1 m fata de nivelul solului.
Conductele de alimentare cu apa calda de consum menajer si conductele de circulatie a apei calde sunt montate in canale termice si izolate termic cu izolatie din vata
2
minerala. Conductele de recirculare sunt aduse pana la baza coloanelor conform normativelor in vigoare pentru cladiri de locuinte.
In ceea ce priveste contorizarea consumului de apa acesta se face pe de-o parte individual (pe scara) prin montarea apomentrelor in subsolul cladirilor cat si general prin montarea unui apomentru in statia de hidrofor.
Alaturi de conductele de apa rece, calda si de recirculare se mai dimensioneaza si conducta de bransament ce face legatura intre conducta publica si reteaua de distributie spre consumatorii de apa calda si rece. Pe aceasta conducta sunt dispuse robinete de concesie precum si un apometru ce contorizeaza intregul consum al cartierului de locuinte (cronogramele de consum). De remarcat faptul ca robinetul de concesie se monteaza intr-un camin separat pe domeniul public deoarece rolul acestui robinet este de a realiza debransarea consumatorilor in caz de avarie pe conducta de bransament sau in caz de neplata.
Datorita presiunii reduse din conducta publica (circa 13 mCA) pentru asigurarea consumatorului celui mai dezavantajat de la ultimul nivel la distanta cea mai mare precum si pentru uniformizarea debitelor preluate din conducta publica s-a ales ca solutie constructiva sistemul cu Statie de hidrofor si rezervor de acumulare deschis intr-o singura treapta de presiune datorita nedepasirii in nici un punct a presiunii maxime admise pentru armaturi 60 mH2O.
Statia de hidrofor este formata dintr-un rezervor de acumulare deschis TIP A III 2000x2000x1250 datorita probabilitatii reduse de poluare, alimentat de patru robinete cu plutitor pentru asigurarea continuitatii. Rolul acestui rezervor este de a evita fenomenul de lovitura de berbec la pornirea si oprirea pompelor dar si de a inmagazina o anumita cantitate de apa.
Un alt element component este pompa pentru ridicarea presiunii apei de tipul ROMSTAL K60/800T cu doua rotoare aflata pe postament cu rotor de 192 mm si putere instalata de 8,4 kW pentru debitul de 74 [m³/h] si inaltimea de pompare de 36.99 [m], completata de o a doua pompa de acelasi tip pentru asigurarea continuitatii in functionare. A doua pompa este folosita in cazul aparitiei unui defect la pompa 1 dar si din motive de a uniformiza timpii de functionare a acestora.
Statia de hidrofor contine doua recipiente de hidrofor de 1600 l, diametru interior de 1000 mm si inaltime de 2440 mm pentru asigurarea continuitatii in functionare in cazul defectarii unui recipient.
In ceea ce priveste asigurarea unor cicluri minime de pornire-oprire a pompelor s-a dispus un compresor de aer racordat la ambele recipiente de hidrofor ce asigura existenta unei perne de aer usor compresibila (compresorul are rolul de a reface perna de aer din recipientii de hidrofor , perna ce se diminueaza in timp datorita proprietatii aerului de a se dizolva in fluid). Solutia aleasa este ECR 350.
Schema constructiva a punctului termic este data prin tema continand doua schimbatoare de caldura in contracurent de tip ICMA B 55 AM/2 cu doua tronsoane de 2500 mm cu parametrii agentului primar 95/75°C, respectiv secundar 10/60°Clegate in paralel pentru asigurarea continuitatii in functionare, patru recipiente de acumulare avand o capacitate de 4000 l, diametrul interior de 1300mm, inaltimea de 3390mm, pentru asigurarea volumului necesar de acumulare, precum si o pompa de circulatie a apei intre schimbatoarele de caldura si recipientele de acumulare. Aceasta schema este completata din exterior de reteaua de recirculare a apei calde de consum menajer ce se inchide pe conducta de refulare a pompei de circulatie. Numarul de doua schimbatoare este determinat din conditii constructive datorita fluxului termic ridicat al instalatiei Qsh=1,9Gcal/h , dar si din conditii de asigurare functionala a instalatiei in caz de avarie la unul dintre acestea.
Sistemul de canalizare in interiorul cladirii este realizat separat pentru apele uzate menajere si apele pluviale in scopul evitarii refularii apelor uzate menajere in interiorul locuintelor. Unificarea celor doua conducte este realizata in exteriorul scarii prin
3
intermediul caminelor de acord. Tipul de conducte ales pentru cele doua trasee de canalizare interioare sunt cele din PVC – U, pe fiecare coloana la fiecare etaj dispunandu-se piese de curatire in scopul mentenantei. Colectarea apei uzate menajere in grupurile sanitare de la lavoar si cada de baie se face prin intermediul unor sifoane din plumb. Aerisirea coloanelor de canalizare a apelor uzate menajere se face prin conducte ce ies deasupra terasei cu cca. 1m si protejate cu caciuli de protectie din tabla. Pentru colectarea apelor uzate de pe suprafata terasei se prevad 3 sifoane de terasa situate astfel incat sa preia cat mai echilibrat cantitatile de ape meteorice. Sifoanele de terasa sunt protejate cu parafrunzare confectionate din tabla cu orificii.
In ceea ce priveste sistemul de canalizare exterior acesta este realizat in sistem unitar pentru evitarea supradimensionarii conductelor din beton armat in cazul considerarii in calcul a debitelor meteorice. De remarcat faptul ca se prevad camine de vizitare la orice schimbare de panta, la orice schimbare de directie, si in cazul in care distanta in alimiament este mai mare de 50 m, ceea ce implica introducerea caminului de vizitare C8.
Datorita distantei mari de cadere a apei dintre radierul conductei de canalizare unitara si fundul caminului de pe conducta publica se introduce un camin de rupere de panta C9 care reduce aceasta distanta sub 2 m . In caz contrar exista pericolul erodarii radierului conductei publice.
2 Calculul de dimensionare a retelei interioare
De alimentare cu apa rece.
Pe baza planurilor de arhitectura si a schemei coloanelor instalatiei de distributie a apei reci ne putem face o imagine asupra configuratiei geometrice a instalatiei si se traseaza schema izometrica de calcul (reprezentarea in spatiu a instalatiei) .
Pe schema izometrica se stabileste cel mai dezavantajat consumator (coloana cea mai departata de punctul de racord si cea mai incarcata din punct de vedere al consumului). Pe schema izometrica se delimiteaza traseul cel mai dezavantajat al instalatiei = traseu principal , precum si celelalte trasee care pornesc din nodurile traseului principal.
Calculul hidraulic porneste cu traseul principal astfel :
- se numeroteaza tronsoanele (numerotarea se face cu doi indici: primul reprezinta numarul traseului, iar cel de-al doilea reprezinta numarul tronsonului de pe traseul respectiv ).
- se calculeaza cu echivalentii debitul tronsonului
- pentru cladiri de locuit
- pentru cladiri industriale
unde
E – suma echivalentilor cu
4
e – echivalentul unei baterii de amestec sau a unui robinet
n – numarul de baterii de amestec sau numarul de robineti.
a – coeficient care tine seama de regimul de functionare al instalatiei
a= 0.15 pentru furnizare 24h/zi
b- coeficient care tine seama de temperatura apei livrate
b= 1 pentru apa rece
c- coeficient ce tine seama de destinatia cladirii
c= 1 pentru cladiri de locuit.
Necesarurile specifice de apa rece si calda pentru consum menajer exprimate
in sunt normate in STAS 1478-90.
Debitul specific de calcul al unei armaturi (punct de consum) se mai numeste si
consum specific, fiind un debit conventional exprimat in considerat normal pentru o anumita folosinta a apei.
Presiunea normala de utilizare este presiunea disponibila la armatura (punct de consum), care asigura iesirea apei cu o viteza corespunzatoare pentru debitul specific considerat.
Echivalentul de debit al unei armaturi pentru un obiect sanitar se defineste ca raportul
intre debitul specific al armaturii respective si debitul specific 0,2 ales conventional ca unitate de masura :
;
In tabelul urmator sunt date debitele specifice de apa rece si calda, echivalentii de debit si presiunile de utilizare normale de utilizare pentru robinetele si bateriile de alimentare cu apa pentru consum menajer.
Coeficientii din relatia de determinare a debitului se determina din tabelele urmatoare :
Destinatia cladirii Relatia de calcul a debitului Coef c Domeniu de aplicare
5
Cladiri de locuit ,camine de nefamilisti
1
1Regimul de furnizare al apei
24 17 14 10
a 0.15 0.17 0.20 0.23
Tipul conductelor E bConducte de apa rece pentru alimentarea conductelor de distributie a apei reci la punctele de consum si de alimentare cu apa rece a instalatiilor de preparare a apei calde
1
Conducte de distributie a apei reci la punctele de consum in cazul distributiei apei calde la :
-60sC
-50sC
-45sC
1
Conducte de alimentare cu apa rece a instalatiilor de preparare a apei calde de consum si conducte de distributie a apei calde la punctele de consum in cazul in care distributia apei calde se face la :
-60sC
-50sC
-45sC
0.7
0.9
0.0
- pe baza configuratiei geometrice a instalatiei se stabileste lungimea fiecarui tronson.
- folosind nomograma de dimensionare a conductelor din PVC- G pentru Hg>15 m se stabileste diametrul , viteza si pierderea de sarcina liniara unitara
6
Se intra in nomograma cu debitul calculat dupa formula pentru cladiri civile , si la intersectia cu domeniul de viteze optime pentru diametru ( zonele ingrosate ) se citesc d, v, i.
- se determina pierderile de sarcina liniare pe fiecare tronson:
- se determina pierderile de sarcina pe intreg traseul defavorizat
- pe baza configuratiei geometrice si a diametrelor conductelor se stabileste , cu care se intra in nomogramele de pierdere locala de sarcina si in functie de viteza de circulatie v se extrage pierderea locala hl
- se stabileste pierderea totala de sarcina pe intreg traseul
- se determina presiunea necesara pentru a satisface cerintele consumatorului cel defavorizat
unde Hg- inaltimea geodezica a consumatorului cel mai defazorizat fata de punctul de racord.
Hu-presiunea de utilizare a apei la consumatorul cel mai dezabvantajat.
hr-pierderea totala de sarcina pe traseul cel mai dezavantajat.
E1 E2 dtol (mm)
HumCA
B 1 - ½ (20) 3L 0.35 - ½ (20) 2R - 0.5 3/8 (16) 2
7
S 1 - ½ (20) 2
In cazul determinarii pierderilor de sarcina locale se foloseste urmatoarea nomograma:
unde este determinat in functie de configuratia geometrica a schemei izometrice tinandu-se cont de toate elementele componente ale acesteia.
Pierderile de sarcina se determina dupa relatiile :
Dimensionarea traseelor secundare se face cu aceeasi metodologie ca la traseul principal (defavorizat ) cu conditia folosirii pentru dimensionare a presiunii disponibile din nodul traseului principal la care se racordeaza traseul secundar respectiv.
Dimensionarea acestui traseu facandu-se printr-un calcul de echilibrare hidraulica si pastrandu-se limitele maxime ale parametrilor hidraulici:
v<vmax,admis
monotonia crescatoare a diametrelor conductelor
di<di+1<
8
Hnec<Hmax,admis=60 mCA
Respectand algoritmul prezentat mai sus se determina diametrele coloanelor si retelei orizontale din interiorul cladirii. Calculele sunt sintetizate in tabelul anexat corespunzator dimensionarii traseului dezavantajat apa rece cu urmatoarele observatii
- caracteristica primului consumator ( cel mai de sus plasat ) este impusa din conditii tehnice ceea ce determina iesirea vitezei de circulatie a apei prin conducte din domeniul optim corespunzator diametrului impus.
Din punct de vedere al materialului folosit pentru conducte s-a ales PVC-G cu Hg>15 m ( inaltimea geodezica a ultimului consumator este mai mare de 15 m ) a carui nomograma de dimensionare este prezentata in STAS 1478. In cazul coloanelor de apa rece se prevede o lira de dilatare care se monteaza din doua in doua etaje cu mentiunea ca ultimul etaj prezinta o lira de dilatare inclusa datorita cotului final.
Alimentarea cu apa rece a incintei se realizeaza prin subsol printr-o retea de distributie arborescenta.
Urmatorul pas dupa determinarea diametrelor traseului principal (dezavantajat) este calculul hidraulic al coloanelor aferente acestui traseu, calcul ce se realizeaza din punct de vedere metodologic identic cu cel al traseului principal.
Dupa stabilirea diametrelor fiecarui tronson in parte de pe coloana respectiva se determina presiunea necesara satisfacerii consumatorilor respectivi. Conditia care se impune este aceea ca presiunea disponibila in punctul de racord al coloanei la traseul principal sa fie consumata integral astfel incat sa se realizeze o echilibrare hidraulica intre ramurile retelei. Dar asa cum rezulta din calculele efectuate aceasta conditie nu este indeplinita, se observa ca Hnec=26,58 mCA iar Hdisp= 29,26, ceea ce impune o noua redimensionare a acestei coloane, redimensionare ce are la baza o scadere a diametrelor pentru a se realiza o crestere a pierderilor de sarcina obtinandu-se Hnec=29,5 mCA asa cum rezulta din tabelul aferent dimensionarii traseului favorizat.
3 Calculul retelei exterioare de apa rece
Retelele exterioare de distributie a apei reci din ansambluri de cladiri cuprind conductele, armaturile si constructiile accesorii care fac legatura intre conductele de serviciu ale sistemului de alimentare cu apa al localitatii si racordurile la instalatiile din interiorul cladirilor .
Materialele utilizate la constructia retelelor exterioare de alimentare cu apa rece se aleg dintre : tevi din otel carbon pentru instalatii sudate longitudinal ,zincate sau nezincate ; tevi din otel carbon pentru constructii ; tuburi din fonta ; conducte din azbociment.
Adoptarea unui tip de retea de distributie a apei reci se face in urma unui calcul economic in care se au in vedere : sarcina hidrodinamica disponibila (presiunea disponibila) in reteaua de alimentare cu apa a localitatii , presiunile necesare la consumatori, marimea consumului de apa si variatia lui in timp , amplasarea consumatorilor in plan si pe verticala si legat de aceasta, posibilitatea gruparii cladirilor cu aceeasi inaltime .
Retelele exterioare de distributie a apei reci cu o singura zona de presiune pot fi racordate direct la conductele de serviciu ale retelei de alimentare cu apa a localitatii sau indirect la conductele de serviciu prin intermediul statiilor de pompare cu sau fara recipiente de hidrofor .
9
Alimentarea cu apa printr-o singura statie de pompare cu recipiente de hidrofor constituie o solutie optima pentru ansambluri de cladiri de locuit cu 5000-6000 apartamente , in care caz costurile totale specifice de investitie si exploatare sunt minime.
Cunoscand configuratia geometrica a retelei exterioare de distributie a apei reci trasata pe planul de situatie al ansamblului de cladiri, numarul si tipul punctelor de consum precum si debitele de calcul pentru fiecare tronson (calculate cu aceeasi formula ca la reteaua interioara de apa rece), se intocmeste schema de calcul hidraulic pe care se numeroteaza tronsoanele traseului principal de alimentare cu apa a punctului de consum cel mai dezavantajat hidraulic si ale tuturor ramificatiilor ce pornesc din nodurile traseului principal. Conductele folosite sunt din otel zincat . Pentru dimensionarea conductelor se folosesc nomogramele de la apa rece iar in cazul depasirii diametrului maxim nomogramele extinse .
4 Metodologia de calcul pentru conducta de apa rece
Pe schema de calcul se numeroteaza pornind de la consumatorul cel mai dezavantajat traseul cel mai dezavantajat
Se extrag lungimile fiecarui tronson din planul de situatie
Se calculeaza
Se calculeaza debitul
Se dimensioneaza fiecare tronson utilizand nomogramele de apa rece (otel zincat
)
Se calculeaza pierderile liniare de sarcina
Se extrag din planul de situatie rezistentele locale , calculandu-se pierderile locale de sarcina
Se calculeaza pierderile totale de sarcina la care se adauga pierderile pe reteaua exterioara
Ca si in cazul precedent, scopul calculului este determinarea diametrelor corespunzatoare unor viteze optime, dar si determinarea presiunii necesare, satisfacerii tuturor consumatorilor , la Statia de Hidrofor , presiune folosita pentru dimensionarea instalatiei de ridicare a presiunii compusa din recipienti de hidrofor.
Determinrea debitului pe fiecare tronson al retelei de distributie orizontala exterioara se face in functie de suma echivalentilor determinati pentru scara analizata (cu observatia ca toate scarile blocurilor sunt identice din punct de vedere constructiv) tinand cont de numarul de scari pe care tronsonul respectiv le alimenteaza. Lungimile fiecarui tronson sunt determinate prin masurare pe planul de situatie cu observatia ca acesta este realizat la scara 1:500.
Trasarea retelei exterioare pe planul de situatie se face pe spatiile verzi si nu de-a lungul carosabilului datorita posibilitatilor mai ridicate de aparitie a unor avarii la aceste tipuri de retele. Tot ca o conditie de aplasare este evitarea jonctiunilor cu conductele de canalizare, si pozarea peste acestea in cazul intersectiilor.
10
De remarcat faptul ca aceste conducte se monteaza ingropate direct in pamant la o adancime de 1 m , adancime ce este dictata de evitarea fenomenului de inghet.
5 CALCULUL DE DIMENSIONARE A RETELEI INTERIOARE
De alimentare cu apa calda.
Din punct de vedere al pasilor algoritmului de calcul , dimensionarea conductelor de apa calda se aseamana cu cea realizata la apa rece.
Totusi exista cateva mentiuni de precizat cum ar fi :
- debitul este determinat cu aceeasi formula
- pentru cladiri de locuit
- pentru cladiri industriale
dar se modifica coeficientul b care tine seama de temperatura apei livrate ceea ce inseamna ca b= 0,7 pentru apa calda de 60 C. Restul coeficientilor a, c isi pastreaza valorile. O alta variabila modificata este si echivalentul de debit E=E1
unde deoarece E2=0 unde (se observa ca acest lucru este adevarat deoarece nu exista consumatori care sa foloseasca doar apa calda , adica sa aiba pe partea de apa calda robineti si nu baterii de amestec )
- se observa din schema izometrica intocmita pentru apa calda ca nu este necesar introducerea lirelor de dilatare datorita folosirii ca material pentru conducte otelul zincat pentru Hg>15 m a carui nomograma de dimensionare se gaseste in STAS 1478.
Si in acest caz se pleaca de la intocmirea schemei izometrice a instalatiei de distributie a apei calde , a carei modalitate de intocmire si numerotare a fost prezentata in capitolul precedent.
Calculele pornesc de la coloana cea mai defavorizata (cea mai departata de punctul de racord si cea mai incarcata din punct de vedere al consumului) respectiv de la consumatorul cel mai sus plasat de pe coloana respectiva.
Din calcule se determina diametrele economice si presiunea necesara satisfacerii consumatorilor atat la intrare in cladire cat si la Statia de Hidrofoare HnecSH= 29,717 mCA.
De remarcat faptul ca se impune ca diferenta de presiune necesara la statia de hidrofor dintre apa rece si calda sa fie mai mica de 0,5 mCA. In caz ca nu se indeplineste aceasta conditie se trece la redimensionarea retelei exterioare de distributie
Observatie : aceste redimensionari trebuie facute astfel incat sa se respecte conditia ca tronsoanele adiacente sa aiba diametre monoton crescatoare catre statia de hidrofoare.
11
Se observa studiind tabelele de dimensionare ca in cazul nostru aceasta diferenta este sub 0,5 mCA ceea ce inseamna ca nu se impune schimbarea diametrelor si
implicit a pierderilor de sarcina : ; .
Calculele de dimensionare a traseului principal cat si a retelei exterioare corespunzatoare acestui traseu sunt sintetizate in tabelul de calcul pentru dimensionare apa calda – traseu defavorizat.
Urmatorul pas este reprezentat de dimensionarea coloanelor aferente traseului principal . La fel ca la conductele de apa rece presiunea disponibila in nodurile retelei trebuie sa fie consumata integral pe fiecare coloana in parte , deci se trece la o echilibrare hidraulica a sistemului prin redimensionare obtinandu-se Hdisp=1874,85 mmCA si Hnec= 1874,8 mmCA.
Calculele de dimensionare a traseelor secundare sunt sintetizate in tabelul de calcul pentru dimensionare apa calda – traseu favorizat
Montarea conductelor de apa calda din reteaua interioara se face in subsol , iar cele din reteaua exterioara se face in canale termice.
6 Calculul retelei exterioare de apa calda
Retelele exterioare de distributie a apei calde de consum fac legatura intre schimbatoarele de caldura montate in punctele termice sau centralele termice si instalatiile exterioare de alimentare cu apa calda a armaturilor obiectelor sanitare din cladiri.
In sensul reducerii consumurilor specifice si a obtinerii unor conditii de fiabilitate si exploatare conductele se amplaseaza in subsoluri tehnice sau in canale termice vizitabile alaturi de alte retele edilitare.
Alimentarea cu apa a cladirilor dintr-un ansamblu se va realiza cu o singura zona de presiune daca cladirile au acelasi regim de inaltime sau daca ponderea cladirilor cu inaltime mai redusa din ansamblul respectiv fata de cladirile cu inaltime mai mare nu depaseste 30% . in caz contrar alimentarea instalatiilor de alimentare cu apa calda se va face pe doua sau mai multe zone de presiune asigurate de instalatiile de ridicare a presiunii apei .
Pentru a nu se produce dereglarea hidraulica a bateriilor amestecatoare de la punctele de consum , este de dorit ca diferenta de presiune intre retelele de alimentare cu apa calda si apa rece sa nu depaseasca 1-2 mH2O .
Retelele de distributie a apei calde se executa din tevi de otel zincat si se imbina cu fitinguri din fonta maleabila .
In vederea reducerii pierderilor de caldura , retelele de distributie a apei calde se izoleaza termic .
Retelele de distributie a apei calde de consum se plaseaza in canalul termic alaturi de conductele de recirculare a apei calde .
La stabilirea debitelor de calcul pentru dimensionarea conductelor exterioare de alimentare cu apa calda pentru consum menajer si industrial se tine seama de
12
debitele de calcul ale instalatiilor interioare . Debitul de calcul pentru retelele care alimenteaza cu apa calda consumatorii din diverse categorii se determina cu relatia :
[l/s]
in care qci este debitul de calcul al instalatiei interioare pentru fiecare cladire sau grupuri de cladiri de acelasi tip care se alimenteaza cu apa din tronsonul respectiv .
Cunoscand configuratia geometrica a retelei exterioare de distributie a apei calde de consum , trasata pe planul de situatie al ansamblului de cladiri se numeroteaza tronsoanele pornind de la consumatorul cel mai dezavantajat si continuand cu ramificatiile ce pornesc din nodurile traseului principal . Se determina debitele de calcul pentru fiecare tronson de conducta si se efectueaza calculul hidraulic dupa aceeasi metodologie ca si pentru conductele instalatiilor interioare de distributie a apei calde de consum .
Sarcina hidrodinamica Hnec se determina la fel ca in cazul instalatiilor interioare , pentru punctul de consum aflat in pozitia cea mai defavorabila din punct de vedere hidraulic.
7 Metodologia de calcul pentru conducta de apa calda
a) Pe schema de calcul se numeroteaza pornind de la consumatorul cel mai dezavantajat traseul cel mai dezavantajat
b) Se extrag lungimile fiecarui tronson din planul de situatie
Se calculeaza
Se calculeaza debitul
Se dimensioneaza fiecare tronson utilizand nomogramele de apa calda (otel zincat
)
Se calculeaza pierderile liniare de sarcina
Se extrag din planul de situatie * locale , calculandu-se pierderile locale de sarcina
Se calculeaza pierderile totale de sarcina la care se adauga pierderile pe reteaua exterioara
Calculul hidraulic al instalatiei exterioare de apa calda menajera
Debitul de apa calda se obtine cu formula:
GC= b(ac +0,004 E)
a=0,15
b=0,7 E=E1
c=1
13
Instalatia se executa din otel zincat. Regimul de functionare a apei calde este de 24h/zi iar temperatura apei calde de 60oC.
Calculul de dimensionare s-a inceput cu traseul cel mai dezavantajat din punct de vedere hidraulic. Rezultatele calculelor s-au centralizat intr-un tabel.
Cunoscand debitul de calcul citim din nomograma pentru conducte din otel zincat: diametru interior si pierderea de sarcina. In tabel se mai trec: pierderea de sarcina liniara pe fiecare tronson , suma pierderilor de sarcina liniara.
8 Calculul de dimensionare a conductei de bransament
Conducta de racord a instalatiei la retaua publica sau la o sursa proprie se numeste conducta de bransament. O cladire sau un ansamblu de cladiri de locuit poate fi alimentata cu unul sau maiu multe bransamente , in cazul nostru se adopta solutia cu o singura conducta de bransament.
Aceasta conducta se amplaseaza in centrul de greutate al consumatorilor pentru a se realiza o instalatie economica. Bransamentul se realizeaza perpendicular pe frontul cladirii pentru ca strapungerile in fundatie sa fie minime.
Pe conducta de bransament se monteaza un robinet de concesie pentru intreruperea alimentarii cu apa plasat intr-un camin , un apometru plasat in interiorul statiei de hidrofor inainte de rezervorul tampon si un robinet cu plutitor cu rolul de a realiza umplerea continua a rezervorului tampon ( rezervor ce are rol de rupere a presiunii )
Aceasta conducta se va executa din otel zincat pentru Hg<15
Dimensionarea conductei se va face in functie de debitul rezultat prin calcul cunoscandu-se ca qc=f( E ) unde E= E1+E2 (de remarcat faptul ca E1 si E2 sunt de la calculul hidraulic al conductelor de apa rece), adica E1= 94,05 si E2= 31,5
De pe planul de amplasare se determina numarul de scari identice astfel incat se poate determina suma echivalentilor la statia de hidrofor :
E= E1*n+E2*n, unde n – numarul de scari
E= 94,05*25+31,5*25 = 3138,75
Cu ajutorul formulei - pentru cladiri de locuit se determina debitul necesat la intregul cvartal de blocuri adica :
Cu ajutorul nomogramelor de dimensionare pentru hotel zincat cu Hg<15 m se determina : d=6`` , v=1,1 m/s ; i=7 mmCA
Obs: lungimea conductei de bransament poate fi determinata exact dupa realizarea calcului rezervorului tampon deoarece este influentata de huRT.
Vrt= 150 ( Gp+10 )= 150 ( 20,9+10)= 4635 l
14
Alegem din STAS un rezervor tip A deschis cu urmatoarele caracteristici :
- capacitate nominala : 5000 l
- L : 2000 mm
- l : 2000 mm
- h : 1250 mm
m
Acest rezervor tampon are rolul de a atenua undele de presiune din reteaua exterioara la pornirea sau oprirea pompelor si in acelasi timp are rolul de a inmagazina o cantitate de apa. Rezervorul tampon de tip deschis se alimenteaza printr-o baterie de robineti cu plutitor care inchid accesul apei in rezervor la atingerea nivelului maxim.
Acum putem sa determinam lungimea conductei de bransament :
LCB= 56,5 +1,15 +0,4 +0,1 +2,5 +1,5 = 59.65 m
unde 56,5 – reprezinta lungimea conductei de bransament de pe planul de amplasare
1,15 – reprezinta inaltimea utila a rezervorului tampon
0,4 – inaltimea postamentului rezervorului tampon
0,1 – inaltimea de montaj a sorbului
2,5 – distanta cumulata in plan orizontal in interiorul statiei de hidrofor
1,5 – cota de amplasare a a conductei publice fata de pardoseala statie de hidrofor
Conditia impusa in cadrul conductei de bransament este ca presiunea disponibila la robinetii cu plutitori sa fie cuprinda intre ( 3…10 mCA )
Pentru a se determina aceasta presiune trebuie cunoscute pierderile de sarcina locale si distribuite de pe conducta de bransament.
Astfel pierderea de sarcina liniara : hd= i*LCB= 7*59,65=417,55 mmCA iar pierderea de sarcina locala se determina in functie de coeficientul de sarcina locala cat si de viteza de circulatie .
Pierderile locale sunt reprezentate de :
- 5 robineti cu sertar = 5*0,3=1,5
- 1 teu de deviatie =2
- 3 teuri trecere =1,5
15
- 3 curbe =3
- 1 intrare in distribuitor =1
- 1 iesire distribuitor =0,5
- 1 apometru- contor cu elice simpla – hr=200 mmCA
mmCA mmCA.
mCA
- alegem 4 robineti cu plutitori a caror diametru se determina astfel :
9 Calculul de dimensionare a statiei de hidrofor
Statiile de hidrofor se folosesc atunci cand sarcina hidrodinamica a retelei exterioare reprezentata de conducta publica in cazul nostru este insuficienta pentru alimentarea in bune conditii a consumatorilor si cand debitul de consum prezinta variatii mari in timp. De regula instalatia de hidrofor se amplaseaza intr-o constructie separata de cladiri cuplata in cazul nostru cu o constructie pentru prepararea apei calde de consum si pentru incalzire, adica cu un punct termic.
In cazul de fata alegerea acestei variante a fost impusa de presiunea insuficienta a conductei publice : 13 mCA fata de presiunea necesara determinata prin calcul : 29,87 mCA.
In cazul statiei de hidrofor prioritara este stabilirea capacitatii recipientului de hidrofor , capacitate ce este determinata cu ajutorul formulei :
unde n- reprezinta numarul de porniri / opriri a pompelor pe ora cuprins intre ( 12..14)
dintre care vom alege n= 14
Gp- debitul la consumatori determinat prin calcul [m3/h]
Hp- presiunea aerului din recipientul de hidrofor la pornirea pompelor. Aceasta presiune trebuie sa asigure functionarea in bune conditii a instalatiei , fiind cea mai
16
mica presiune de functionare a hidroforului , si este egala cu maximul dintre presiunile necesare determinate prin calcul pentru apa rece si apa calda.
Hp=max(H.apa.rece ; H.apa.calda. )
Hp=max(29,87;29,717)=29,87 mCA
Ho- presiunea aerului din recipient la oprirea pompelor ( cea mai mare presiune de functionare ).
Ho=Hp+(10..12mCA) = 29,87+11=40,87 mCA
Hi- presiunea initiala care se determina din conditii constructive
Hi= Hp-(1..2mCA) = 29,87-1,5=28,37 mCA
Se aleg 2 recipienti de hidrofor : 2 RH
Din STAS se aleg recipienti de hidrofor cu urmatoarele caracteristici :
capacitate nominala : 1600 l
diametru interior Di=1000 mm
inaltime H=2440 mm
inaltimea picioarelor +postament =495 mm
Conform STAS-ului pentru fiecare tip de recipient de hidrofor exista o diferenta optima intre presiunea de pornire a pompelor si presiunea initiala :
In functie de noua valoare a lui Hi se recalculeaza volumul recipientelor de
hidrofor :
Cu acest volum calculat se va determina numarul de porinri/opriri rezultat din calcul ale pompelor :
Volumul util al recipientului de hidrofor se determina cu relatia :
17
iar inltimea utila este :
Alegerea pompelor : in instalatiile de hidrofor se intalnesc doua puncte de
functionare corespunzator momentului pornirii pompelor si corespunzator momentului de oprire a pompelor.La intersectia dintre caracteristica pompei si caracteristica retelei de pompare corespunzator momentului de pornire respectiv de oprire se determina :
cu Hpo , Hpp – inlatimea de pompare a pompei la oprire /pornire
Hp , Ho – presiunea aerului comprimat din recipientul de hidrofor la pornirea / oprirea pompelor.
Hgp , Hgo - inlatimile geodezice la pornire si oprire , considerate ca diferenta dintre nivelul apei din rezervorul tampon si nivelul apei din recipientul de hidrofor.Au valoare pozitiva daca apa din rezervorul tampon ajunge in recipientul de hidrofor la nivelurile respective prin pompare sau daca ajunge direct au valori negative.
, - suma pierderilor totale de sarcina pe conducta de aspiratie si refulare a pompei cuprinsa intre rezervorul tampon si recipientul de hidrofor.
Ha – presiunea din rezervorul tampon din care aspira pompele ( la rezervorul deschis adoptat aceasta presiune este nula , fiind vorba de un rezervor in contact direct cu atmosfera )
18
Hgp = 0,4+0,1+1,15 – 0,1-0,495=1,055 m . Se observa ca apa va curge direct din RT in RH , astfel incat in relatie Hgp se va introduce cu semnul minus.(inaltimea geodezica ajuta la transferul apei in RH).
Hgo = 0,4+0,1+1,15-0,1-0,495-0,93=0,125 m .Se observa ca apa va curge direct din RT in RH , astfel incat in relatie Hgo se va introduce cu semnul minus.(inaltimea geodezica ajuta la transferul apei in RH).
Lungimea conductei dintre rezervorul tampon si recipientul de hidrofor este determinata de pe planul de amplasare a elementelor componente ale statiei de hidrofor si a punctului termic.L=15,7 m
Pierderile locale de pe traseul amintit sunt determinate de urmatoarele :
iesire din RT =0,5
4 robineti cu sertar determinati de pe plan =1,2
clapete de sens =8
2 coturi =2
1 teu trecere =0,5
3 teuri deviatie =4,5
1 teu bifurcatie =2
=18,7
Pierederea de sarcina locala se va determina in functie de si de viteza de circulatie a apei in conducte. Pentru inceput se va considera ipoteza in care pierderea de sarcina este considerata constanta indiferent de regimul de functionare al pompelor – oprit/pornit – si este egala cu :
De remarcat ca s-a ales acelasi tip de conducta (cu toate caracteristicile implicite) ca , conducta de bransament datorita debitului identic de circulatie, debit ce este dat de necesarul consumatorilor si determinat prin calcul anterior.
Pierderea de sarcina liniara depinde de lungimea tronsonului dintre rezervorul tampon si recipientul de hidrofor si de coeficientul de pierdere de sarcina liniar unitar extras din nomograme corespunzator tipului de conducta si de diametru folosit.
Revenim in relatiile prezentate mai sus si determinam inlatimea de pompare in cele doua cazuri analizate :
19
Tipul pompei se va alege pentru inceput in functie de o inaltime de pompare medie :
In functie de cei doi parametrii prezentati anterior din tabelele de pompe se extrage o pompa ROMSTAL K60/800 T cu doua rotoare care ofera urmatorii parametrii de functionare :
Conditia care se pune pentru stabilirea alegerii corecte a pompei este ca debitul de calcul sa fie media aritmetica a debitelor vehiculate de acesta in cele doua situatii :
10 Alegerea compresorului de aer:
Pentru instalatiile de hidrofor se folosesc compresoare de aer cu piston functionand intr-o singura treapta de compresie a aerului.
Debitul efectiv al compresorului de aer din instalatia de hidrofor se determina cu relatia :
;
in care :
presiunea initiala in recipient la pornirea pompei
presiunea de refulare a aerului comprimat de compresor ( )
volumul total al recipientului de hidrofor
intervalul de timp in care se reface perna de aer la presiunea initiala :2-3 ore ( in cazul de fata s-a considerat h=2 h ).
20
;
Compresorul ales este : ECR 350
11 Proiectarea punctul termic
La adoptarea tipurilor de instalatii centrale pentru prepararea apei calde de consum menajer se tine seama de urmatoarele elemente :
- necesarul specific de apa calda de consum si durata efectiva a perioadei de consum in ore in functie de destinatiile cladirilor
- marimea si variatia in timp a debitului de apa calda de consum
- incadrarea in limitele de utilizare a apei la consumator
- tipul de agent termic primar folosit
- variatia in timp a debitului de caldura furnizat de sursa (agentul termic primar)
- tipurile aparatelor folosite la prepararea apei calde de consum : schimbatoare de caldura recuperative in contracurent , rezervoare de acumulare fara serpentina
Temperatura minima de utilizare a apei calde de consum este de 35-45 sC .Daca aparatele din instalatie produc permanent apa calda de consum cu temperaturi mai mari sau cel putin egale cu temperatura minima de utilizare nu este necesara acumularea apei calde. Daca debitul de caldura furnizat de sursa (agentul termic primar) este mai mic decat debitul maxim orar de caldura necesar prepararii apei calde sau daca exista variatii sau intreruperi in alimentarea cu caldura de catre agentul termic primar , atunci este necesara acumularea apei calde de consum .
In principal se folosesc doua tipuri de aparate cu acumulare : instalatia cu boilere in paralel utilizand ca agent termic primar apa calda din sistemul de incalzire sau apa fierbinte si instalatia cu aparate in contracurent si rezervoare fara serpentina pentru acumularea apei calde.
In ceea ce priveste agentul termic primar acesta poate proveni din termoficare (avand parametrii 70 sC -44sC) sau din instalatia de incalzire (cu parametrii 95sC - 75sC).
12 Alegerea rezervorului de acumulare
21
Volumul rezervorului de acumulare se poate calcula cu relatia:
( unde =10 sC , =60sC iar este cantitatea de caldura transmisa apei
acumulate in rezervor) sau grafic cu ajutorul nomogramelor pentru .
Rezervoarele se aleg din cataloage in numar de minim doua pentru asigurarea continuitatii in functionare. In cazul de fata alegerea rezervoarelor de acumulare se va face cu ajutorul nomogramelor de dimensionare , in care se intra cu suma
echivalentiilor E1 si se extrage pentru . Qac = 0,8 Gcal/h
-Vra = 16 m3
Se aleg patru rezervoare de acumulare verticale cu : -capacitatea 4000 l
- =1.3 m
-H=3,39m
13 Alegerea schimbatorului :
Propriu zis in cadrul alegerii schimbatoarelor de caldura trebuie determinata suprafata de schimb de caldura necesara astfel incat sa se indeplineasca conditiile de dimensionare. In functie de marimea suprafetei si de cantitatea de caldura transferata se va alege tipul schimbatorului de caldura cu tronsoane tip.
Pentru Qsh=1,9Gcal/h, alegem doua schimbatoare de caldura
Qsh=Qsh /2 =0,95Gcal/h
22
cu
unde G1,G2 reprezinta debitul de agent termic primar si respectiv secundar ce tranziteaza schimbatorul de caldura , debit ce poate fi determinat astfel :
cunoscandu-se temperaturile agentiilor termici :
Pentru determinarea diferentei medii logaritmice de temperatura se va realiza graficul de variatie a acesteia in lungul suprafatei de schimb de caldura :
23
introducand elementele cunoscute se obtine : C
Coeficientul global de transfer termic se poate calcula grafic sau analitic folosind formula:
Pentru determinarea acestei necunoscute se va introduce urmatoarea secventa de calcul:
formule valabile pentru schimbatorele fasciculare sau tubulare.
Unde A1,A2,B1,B2,C1,C2 sunt parametrii determinati in functie de solutia constructiva aleasa : in cazul nostru apa calda sanitara circula prin interiorul tevilor de alama :
A B CPrin tevi 734 0.0127 0.7*10-6
Printre tevi 254 0.01185 0.12*10-4
Cu datele obtinute revenind in formula si aplicand ipoteza simplificatoare : coeficientul de transfer de caldura prin conductie se neglijeaza
obtinem
24
Din formula Q=KStml obtinem valoarea suprafetei
necesare :
Cu ajutorul acestei valori putem stabili tipul de schimbator de caldura cu tronsoane tip
necesar in punctul termic :
Obs: in schimbator avem o pierdere de sarcima de aproximativ 2 mCA.
S-a ales un schimbator de caldura cu 55 te tevi datorita fluxului termic mare ( >1,2 Gcal/h )
Calculul pompei de circulatie de pe partea apei calde de consum menajer se face in functie de debitul de calcul al consumatorilor si inaltime de pompare determinata de pierderile de sarcina de pe traseul distribuitor apa rece – conducta de alimentare a rezervoarelor de acumulare – schimbatoare de caldura cu tronsoane tip – distribuitor de apa caldaAstfel cunoastem debitul Gs=10.4 l/s si din nomograme determinam d= 3`` ( Dn = 80 mm ) ; i = 18 mmH2O/m ; v= 1,05 m/s
Pierederile de sarcina locale se determina in functie de configuratia geometrica a acestei conducte , configuratie ce este determinata de pe planul de amplasare a punctului termic si din schema desfasurata a instalatiei : Pierderile locale de pe traseul amintit sunt determinate de urmatoarele :
2 iesiri din distribuitoare =2
3 robineti cu sertar determinati de pe plan =0,9
8 coturi =1
1 intrare in colector =1
=4.9 h.l= 280 mmH2O
Pierderea de sarcina liniara este determinata in functie de lungimea conductei , lungime ce este determinata de pe planuri L=24.5 mh.d=i*L=441 mmH2O
h=hd+hl+hsc=0.28+0.441+2=2.72 mCA.
Cu acesti parametrii se alege pompa de circulatie ROMSTAL K50/600 T pe postament
Analiza regimurilor de functionare se face astfel :- se traseaza grafic curba pompei aleasa. : H(G)- Se determina pierderile de sarcina pe traseul distribuitor-SC- colector, adica hr1=M1G12 .Cum valoarea lui hr1 este dterminata iar debitul G1 se cunoaste se poate
25
determina valoarea modulului hidraulic M1=22189.34 , apoi se traseaza hr1 prin puncte- Se determina caracteristica redusa a pompei , adica curba de Hb analizand circuitul a-SC- b- Se determina pierderea de sarcina hr2 de pe traseul distribuitor- RA- colector ( conform schemei desfasurate si a planului de amplasare ) hr2= 0,2 mCA Procedand in mod identic se determina M2=92554 apoi se traseaza curbele hr2 si hr2`` tot prin puncte- deoarece SC si RA sunt in paralel se determina curba de Hbfinal prin insumarea curbelor de Hb obtinute pentru fiecare zona in parte.14 Proiectarea instalatiei de canalizare
Canalizarea menajera
Debitele specifice de ape uzate menajere , respectiv cantitatile de ape evacuate de la anumite puncte de utilizare in unitatea de timp variaza in functie de tipul obiectului sanitar si sunt date mai jos.
Echivalentul de debit pentru scurgere se defineste ca raportul intre debitul specific
de scurgere si un debit specific ales conventional ca unitate de masura:
Debitul de calcul pentru conductele de legatura ale obiectelor sanitare sau punctelor de consum la coloane este egal cu debitul specific indicat . Pentru celelalte conducte de canalizare a apelor uzate menajere debitul de calcul se calculeaza cu relatia generala :
, unde :
debitul corespunzator valorii sumei echivalentilor ai obiectelor sanitare si ai punctelor de consum , debit ce se scurge in reteaua de canalizare considerata
debitul specific de scurgere cu valoarea cea mai mare care se scurge in reteaua de canalizare considerata
Debitele specifice de scurgere pentru ape uzate menajere
Denumirea punctului de consum
Debit specific de scurgere
Echivalent de debit pentru
scurgere
Diametrul nominal al conductei
Panta conductei de legatura
normala minima
Spalator 0.33 1 50 0.035 0.025
Lavoar 0.17 0.5 32 0.035 0.025
Closet 1.15 3.5 100 0.02 0.012
Cada de 0.66 2 40 0.035 0.025
26
baie
Relatiile de calcul a debitului elementar pentru diferite cazuri
Destinatia cladirii Relatia de calcul Domeniul de aplicabilitate
Cladiri de locuit
Camine pentru copii, crese
Altfel
Valorile coeficientului c in functie de regimul de furnizare al apei
Regimul de furnizare al apei
24 17 14 10
„c” 0.33 0.35 0.38 0.44Diametrele conductelor orizontale de legatura de la obiectele sanitare la coloane rezulta din conditii functionale si constructive.
In ceea ce priveste diametrele coloanelor acestea se dimensioneaza din conditii constructive si functionale .
Conditia constructiva permite alegerea preliminara a diametrelor coloanei care trebuie sa fie cel putin egal cu cel mai mare dintre diametrele conductelor de legatura la obiectele sanitare sau grupuri de obiecte sanitare.
Conditia debitului este ca debitul de calcul al coloanei sa fie mai mic sau cel putin egal cu debitul maxim (capacitatea maxima de evacuare a coloanei). Daca aceasta conditie nu este indeplinita , diametrul preliminar al coloanei se alege cu o dimensiune mai mare, pana la indeplinirea conditiei.
Debitele maxime de ape uzate menajere evacuabile prin coloane
Diametrul interior
50 70 100 125 150 200
Debitul maxim
1.12 2.5 4.55 6.5 9.75 12.5
Conductele colectoare orizontale se dimensioneaza in conditii similare coloanelor astfel:
Conditiile constructive permit alegerea preliminara a diametrelor conductelor orizontale colectoare de canalizare si anume: diametrele trebuie sa fie cel putin egale cu maximul dintre diametrul conductei de legatura la obiectul sanitar si diametrul coloanei ce se leaga in conducta respectiva orizontala.
27
Conditia hidraulica consta in verificarea vitezei reale, ,de scurgere a apei cu nivel liber prin conducta orizontala de diametru preliminar ales care trebuie sa fie mai mare
sau cel putin egala cu viteza minima de autocuratire a conductei si mai mica sau
cel putin egala cu viteza maxima admisa .
Viteza minima admisa a apei in conductele orizontale de canalizare este de
pentru conducte inchise si de pentru canale deschise si rigole.
Viteza maxima admisa a apei in conductele orizontale de canalizare este de
pentru conducte metalice, din PVC , ceramice, din beton armat si de pentru conducte din beton simplu si azbociment.
Calculul hidraulic de verificare a vitezei reale, se efectueaza cunoscand debitul de
calcul , gradul de umplere si panta de montaj a conductei.
Gradul de umplere reprezinta raportul intre inaltimea stratului de apa din
conducta si diametrul al sectiunii conductei.
Gradul de umplere maxim admis in functie de diametrul conductei orizontale de canalizare si de natura suspensiilor este dat in tabelul de mai jos :
Gradul de umplere
Natura apei uzateDiametrul nominal
100 125 150;200 >200
Apa uzata menajera si industriala cu suspensii mai mari de 5 mm
0.65 0.65 0.65 0.70
Apa meteorica si apa uzata industriala conventional curata
1.00 1.00 1.00 1.00
Apa uzata industriala cu suspensii mai mici de 5 mm
0.70 0.70 0.80 0.80
Pantele de montaj ale conductelor sunt necesare pentru asigurarea regimului de curgere cu nivel liber. Pentru realizarea vitezelor minime de autocuratire este necesara montarea conductelor de canalizare cu o panta minima iar din motive de siguranta in functionare se recomanda instalarea unor pante mai mari decat pantele
28
minime (pante normale) la care se realizeaza viteze de curgere mai mari decat vitezele minime de autocuratire si mai mici decat vitezele maxime admise.
Dimensionarea este bine facuta atunci cand pentru acea panta de montaj se asigura atat un grad de umplere maxim admis cat si o viteza de curgere in limitele admise.
15 Relatii de calcul
in care :
debitul de pe uzate menajere este egal cu debitul de calcul
aria sectiunii transversale a curentului de fluid
raza hidraulica egala cu raportul intre aria sectiunii curentului de fluid si
perimetrul udat La curgerea cu sectiune plina printr-o conducta circulara
iar la curgerea cu suprafata libera unde este unghiul la centru
panta hidraulica egala cu panta geometrica de montaj a conductei
coeficientul lui Chézy (coeficient de rezistenta hidraulica)
coeficient de rugozitate : la fonta, PVC-U , azbociment 0.10; la tuburi din beton 0.12
Pe baza acestor formule s-au intocmit tabele ce contin valorile debitelor si vitezelor la curgerea cu sectiune plina prin conducte circulare de diametre interioare standardizate ,in functie de pantele de montaj pentru conducte din fonta, azbociment, otel si gresie precum si pentru conducte de tip PVC-U.
Pentru cazul curgerii cu sectiune libera s-au introdus rapoartele:
in care si reprezinta debitul, respectiv viteza medie de calcul a apei la curgerea cu
sectiune libera iar si reprezinta debitul, respectiv viteza medie de calcul a apei la curgerea cu sectiune plina.
29
16 Metodologia de calcul
Se intocmeste schema de calcul a retelei de canalizare pe baza planurilor cladirii si a schemei coloanelor, numerotandu-se coloanele si tronsoanele de conducte.
Se alege preliminar din conditia constructiva diametrul primului tronson al conductei orizontale de canalizare
Se determina debitele de calcul pentru fiecare tronson al conductei orizontale de canalizare
Se alege panta de montaj in functie de diametrul preliminar si de tipul cladirii
Se determina debitele de calcul pentru fiecare tronson de conducta orizontala
Se citesc din tabele sau din nomograma in functie de natura materialului, de diametrul
preliminar si panta aleasa debitul si viteza la sectiune plina
Se calculeaza raportul determinandu-se apoi gradul de umplere efectiv care se compara cu gradul maxim de umplere admis; daca gradul de umplere calculat este mai mare decat gradul de umplere admis atunci se alege un diametru preliminar mai mare cu o dimensiune decat cel ales preliminar, reluandu-se calculele
Se calculeaza in functie de raportul calculandu-se viteza reala de evacuare a apei
prin conducta orizontala de canalizare
Se verifica conditia ; daca nu se respecta se alege din nou un diametru cu o dimensiune mai mare decat cel preliminar reluandu-se calculele.
Canalizarea pluviala
Debitele specifice ale receptoarelor de ape meteorice sunt standardizati in functie de inaltimea stratului de apa, de tipul racordarii receptorului la tubul de canalizare si de modul de colectare a apelor meteorice.
Prin debit de calcul se intelege debitul de apa colectat de pe suprafetele acoperisurilor, teraselor, peretilor etc.
Debitul de calcul al apei meteorice se calculeaza cu relatia :
unde:
intensitatea ploii de calcul
coeficientul de colectare al apei meteorice de pe suprafata respectiva
Coeficientul de colectare a apei meteorice
30
Felul invelitorii
Invelitori metalice de ardezie si sticla 0.95
Invelitori din tigla si azbociment 0.90
Terase necirculabile 0.85 … 0.90
Terase cu strat de pietris margaritar 0.70 … 0.80
suprafata de calcul avand coeficientul de colectare in
Suprafata de calcul se considera proiectia pe un plan orizontal a suprafetei
receptoare
Durata de calcul a ploii , , se stabileste prin apreciere si se verifica prin calcul –dupa alegerea diametrelor - cu formula :
in care:
timpul de adunare al apei de ploaie de pe suprafata receptoare si timpul de
curgere prin coloanele instalatiei interioare de canalizare pluviala
distanta cea mai mare pe care o parcurge apa de ploaie in conductele orizontale
de canalizare pana la sectiunea de control
viteza de curgere a apei in conductele orizontale de canalizare, corespunzatoare
debitului maxim la curgere cu nivel liber .Viteza de curgere a apei se ia
aproximativ 40-60 in functie de materialul conductei.
La instalatiile interioare care colecteaza apele meteorice de pe o suprafata de pana la 3 ha valoarea nu trebuie sa depaseasca 5 min.
Cunoscand durata critica a ploii si frecventa de calcul a ploii se poate stabili intensitatea ploii de calcul utilizand nomograma sau datele tabelate.
Frecventa de calcul a ploii
Tipul de cladire Frecventa admisaCladiri civile si industriale situate in depresiuni la care exista pericolul de patrundere a apei meteorice din exterior la nivelul terenului
1/5
Canalizari exterioare pentru incinte care nu sunt situate in depresiuni
2/131
Receptoarele pentru ape meteorice se aleg in functie de caracteristicile hidraulice si functionale si de particularitatile constructive ale acoperisului sau ale terasei cladirii.
Pe baza debitului specific al receptorului se poate deduce din relatia lui suprafata colectoare aferenta colectorului respectiv :
;
in care pe langa termenii cunoscuti mai apare debitul specific al receptorului de
terasa
Numarul receptoarelor este dat de relatia :
cu precizarea ca din conditii de siguranta in exploatare este necesara instalarea a cel putin doua receptoare;
In cazul montarii receptoarelor de ape meteorice in jgheaburi debitele specifice ale receptoarelor se vor reduce cu 20% datorita particularitatilor curgerii in aceste cazuri.
Dimensionarea coloanelor de canalizare a apelor meteorice
Diametrul coloanei de canalizare la care se racordeaza un singur receptor, se alege in
functie de diametrul coloanei astfel incat debitul de calcul sa nu depaseasca debitul maxim admisibil pentru conducta respectiva.
Debitele maxime evacuate prin coloanele de canalizare racordate la un singur receptor
Inaltimea coloanei
Diametrul interior
50 75 100 125 150 200
[l/s]
12.0 3.8 7.1 11.2 16.8 33.0
3 2.5 4.7 8.4 13.0 19.2 40.0
6 3.0 5.6 9.7 15.1 22.5 46.2
12 3.9 6.8 11.5 17.5 26.7 54.2
16 4.3 7.5 12.3 18.9 28.4 58.2
32
24 5.0 8.5 14.0 21.8 32.0 64.3
45 5.8 9.6 15.5 23.8 35.5 68.8
Debitul coloanei de canalizare, ce colecteaza ape meteorice de la doua sau mai multe receptoare racordate la o conducta orizontala montata la partea superioara a cladirii se determina in functie de inaltimea coloanei si de lungimea conductei orizontale
astfel incat debitul de calcul sa nu depaseasca debitul maxim admisibil.
Diametrul coloanei se ia cel putin egal cu diametrul cel mai mare al conductei orizontale montate in la partea superioara a cladirii la care sunt racordate receptoarele meteorice. Coloanele ce se racordeaza la colectoare orizontale trebuie sa aiba diametrul minim de 100 mm cu un debit de calcul apropiat de debitul maxim; pentru alte diametre debitele maxime se stabilesc prin interpolare.
Dimensionarea conductelor orizontale colectoare de ape meteorice
Pentru dimensionarea conductelor orizontale colectoare de canalizare a apelor meteorice se adopta modelul curgerii cu nivel liber si se verifica functionarea retelei in cazul curgerii sub presiune.
Cazul curgerii cu nivel liber
Diametrul preliminar al conductei orizontale colectoare este ales din conditia constructiva, cel putin egal cu diametrul coloanei care se leaga la colectorul orizontal; pantele normale si minime sunt tabelate; gradul de umplere este tabelat; vitezele trebuie sa se incadreze intre viteza minima de autocuratire a conductei si viteza maxima.
Metodologia de dimensionare
Se intocmeste schema de calcul
Se determina debitele de calcul pe fiecare coloana, debitele pe colectorul orizontal determinandu-se prin suma algebrica a tuturor coloanelor in amonte de tronsonul respectiv
Se alege panta de montaj in functie de diametrul preliminar si de conditiile constructive
Se citesc din nomograme debitul la sectiune plina si viteza la sectiune plina .
Se calculeaza raportul rezultand gradul de umplere si raportul
Se verifica conditia ; in cazul nerespectarii ei se redimensioneaza cu un diametru mai mare decat cel ales preliminar.
17 Instalatii exterioare de canalizare
Reteaua exterioara de canalizare din ansamblul de cladiri face parte din sistemul de canalizare alcatuit din canale colectoare secundare si constructii accesorii, cu ajutorul careia apele de canalizare cu ajutorul careia apele de canalizare sunt colectate si
33
transportate de la locul de iesire al retelelor interioare de canalizare din cladirile de locuit, etc.
Instalatiile interioare de canalizare a apelor uzate menajere se racordeaza la retelele exterioare de canalizare prin intermediul caminelor de racord.
Stabilirea procedeului de canalizare (separativ, unitar sau mixt) se bazeaza pe rezultatul unei analize tehnico-economice comparative.
In ansamblurile de cladiri de locuit se adopta in general sistemul unitar de canalizare pentru apele uzate menajere si meteorice.
Amplasarea canalelor in plan orizontal si vertical in ansambluri de cladiri, se va face coordonat cu celelalte retele existente sau proiectate.
Conductele exterioare de canalizare din ansambluri de cladiri se vor plasa, pe cat posibil, in spatiile verzi, cat mai aproape de linia fatadelor cladirilor, astfel incat racordurile instalatiilor interioare de canalizare sa fie cat mai scurte, respectand distantele minime fata de fundatiile constructiilor amplasate in terenuri normale respectiv ale constructiilor amplasate in terenuri sensibile la umezire.
In mod obisnuit se traseaza cate un singur colector secundar pentru fiecare strada in functie de schema de colectare adoptata.
18 Constructii accesorii
Camine de racord – utilizate pentru racordul canalizarii interioare la reteaua exterioara.
Camine de intersectie – utilizate la intersectarea a maximum trei conducte de canalizare.
Camine de rupere de panta – utilizate pentru evitarea depasirii vitezei maxime admisibile.
Camine de spalare – dispuse pentru spalarea retelelor de tip divizor pentru diametre mici.
Guri de scurgere – executate la incrucisari de strazi pe aliniamentul rigolelor etc.
19 Calculul hidraulic al conductelor exterioare de canalizare
Determinarea debitelor de apa de canalizare se va face tinand cont de sistemul de canalizare ales.
Debitele de ape uzate menajere, (tehnologice) precum si cele de ape meteorice evacuate din interiorul cladirilor se determina cu relatiile de la canalizarea interioara.
Debitele de calcul pentru sistemul de canalizare unitar se stabilesc prin insumarea debitelor de ape uzate menajere, a debitelor de ape uzate tehnologice, precum si a debitelor de ape uzate meteorice.
In cazul particular al unor ansambluri mici de cladiri, la care prin sistematizare verticala, nu sunt prevazute guri de scurgere pentru colectarea apelor meteorice de pe suprafata terenului, debitul de calcul pentru reteaua de canalizare exterioara in
34
sistem unitar se poate determina prin insumarea debitelor de ape uzate menajere, a debitelor de ape uzate tehnologice, precum si a debitelor de ape uzate meteorice calculate pentru reteaua interioara.
Conductele retelei exterioare de canalizare se dimensioneaza tinand cont de panta de montaj, panta terenului, gradul de umplere maxim admis, rugozitatea interioara a conductei etc.
Pantele normale si minime de montaj sunt tabelate. Panta longitudinala a canalelor trebuie astfel aleasa, incat la trecerea debitului maxim orar sa se realizeze viteza
minima de autocuratire : . Pe traseele cu pante mari se va avea in vedere plasarea caminelor de rupere de panta sau alte dispozitive.
Pentru sisteme unitare si separative de ape meteorice se va avea in vedere un grad de
umplere .
Vitezele maxime admise vor fi pentru canalele inchise din sisteme unitare
urmatoarele : pentru conducte din beton armat si pentru conductele din beton simplu.
Pentru calculul hidraulic al conductelor exterioare de canalizare se utilizeaza nomograme de dimensionare pentru tuburi din beton cu sectiune circulara, ovoida, sau cele pentru tuburi din gresie ceramica.
Formula care sta la baza nomogramelor este :
unde :
debitul de calcul
aria sectiunii de curgere
coeficient de rugozitate
raza hidraulica a canalului
panta radierului
Diametrele conductelor se determina din conditii constructive si hidraulice. Conditiile
constructive impun alegerea preliminara a diametrului retelei pentru canale circulare din sisteme de canalizare unitare si separative pentru ape meteorice si de 250mm pentru celelalte.Conditiile hidraulice impun verificarea conditiilor :
35
In acest scop se calculeaza raportul intre debitul de calcul si debitul de
curgere la sectiune plina determinat din nomograme. Din tabele sau nomograme
se determina valorile si . Se verifica relatia caz in care se realege preliminar un diametru mai mare.
Cunoscand valoarea in care viteza la sectiune plina rezulta din nomograme
sau tabele se calculeaza valoarea ; daca aceasta valoare este sub viteza de autocuratire se modifica panta de montaj a conductei reluandu-se calculul pana la verificarea relatiilor.
Aceasta metodologie se aplica si conductelor de canalizare exterioara din sistemul unitar, verificarea conditiilor realizandu-se la debitul de ape uzate menajere.
