INSTALATII SANITARE

 

Planurile cladirii;

Proiectarea instalatiilor interioare de alimentare cu apa rece si calda pentru consum menajer :

Generalitati ;

Relatii de baza pentru calculul hidraulic;

- Metodologia de dimensionare a instalatiilor de alimentare cu apa rece si calda.

Proiectarea instalatiilor interioare de canalizare:

Canalizarea menajera;

- Relatii de calcul;

- Metodologia de calcul.

Proiectarea statiei de hidrofor :

Conducta de bransament;

- Metodologia de calcul a conductei de bransament;

- Dimensionarea rezervorului tampon;

- Determinarea numarului de recipiente de hidrofor. .

1) Proiectarea instalatiilor interioare de alimentare cu apa rece si calda pentru consum menajer :

Generalitati :

Necesarurile specifice de apa rece si calda pentru consum menajer exprimate in l/om.zi sunt normate in STAS 1478-84.

Debitul specific al unei armaturi (punct de consum) se mai numeste si consum specific, fiind un debit conventional exprimat in l/s 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 ales conventional ca unitate de masura:

; (1)

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.

Datorita nesimultaneitatii consumurilor de apa in instalatiile de alimentare cu apa calda si rece se aplica pentru determinarea debitului la un moment dat o formula statistica determinata pe baza observatiilor intr-o perioada lunga de timp. La baza formulei sta numarul de echivalenti consumati de fiecare punct de consum in parte. Astfel :

[l/s] (2)

in care termenii implicati sunt :

- debitul de calcul rezultat;

b - coeficient ce depinde de temperatura de distributie a apei calde;

a - coeficient ce depinde de destinatia cladirii;

c - coeficient ce depinde de regimul de furnizare al apei;

E - suma echivalentilor punctelor de consum alimentate de conducta respective;

(3)

- suma echivalentilor de debit pentru robinetele de apa rece stabilita prin:

(4)

- suma echivalentilor de debit pentru robinetele de apa rece stabilita prin :

(5)

unde :

- echivalentul de debit pentru o baterie de tip j;

- echivalentul de debit pentru un rezervor de tip j;

- numarul de baterii de tip j;

- numarul de rezervor de tip j.

In urma temei de proiectare au rezultat urmatoarele valori pentru coeficienti debitului de calcul si urmatoarele relatii de calcul:

[l/s] (2.1)

unde :

c=1

pentru instalatia interioara de apa rece :

(6)

a=0.15

b=1

pentru instalatia interioara de apa calda :

a=0.17

b=0.7

Relatii de calcul pentru calculul hidraulic

Ecuatia de continuitate :

Q=A*v (7)

Q= (8)

(9)

A - sectiunea transversala a tronsonului de conducta

v - viteza prin conducta

d - diametrul conductei

Legea energiilor

(10)

unde:

- cotele geodezice ale punctelor 1,2;

- cotele piezometrice ale punctelor 1,2;

- energiile de miscare ale fluidului in punctele 1,2;

- pierderile de sarcina liniare si locale;

- vitezele medii in sectiunile 1,2;

- coeficientii Coriolis de neuniformitate a vitezelor.

Datorita diferentei foarte mici intre termenii cinetici legea energiilor capata forma:

(11)

Relatii pentru calculul pierderilor de sarcina :

(12)

(13)

(14)

Considerand planul de referinta unic admis trecand prin axa conductei de record a instalatiei interioare la reteaua exterioara si scriind legea energiilor intre punctul de alimentare cu apa si punctul de consum cel mai dezavantajat din punct de vedere hidraulic din intreaga instalatie rezulta sarcina hidrodinamica necesara alimentarii cu apa a instalatiei din interiorul cladirii sub forma :

(15)

Utilizand Legea energiilor, Ecuatia de continuitate si tinand cont de tipul conductelor (viteze optime) precum si de cota geodezica s-au trasat nomogramele de dimensionare pentru fiecare tip de conducta in care singurul element necesar a fi cunoscut este debitul transportat rezultand diametrul, viteza si pierderea liniara de sarcina.

Pe baza relatiilor de calcul ale pierderilor locale de sarcina au fost trasate nomograme pentru calculul acestora utilizand suma rezistentelor locale.

Metodologia de dimensionare a instalatiilor de alimentare cu apa rece si calda:

se intocmeste schema izometrica de calcul a retelei pe baza planurilor de arhitectura si din schemele din montaj;

se identifica punctul de consum cel mai dezavantajat din punct de vedere hidraulic, acesta fiind tronsonul 1.1, mai exact obiectul sanitar (cada de baie) al acestuia;

se numeroteaza tronsoanele pornind de la consumatorul cel mai dezavantajat;

se determina debitul de calcul al fiecarui tronson :

- exemplu pentru instalatia interioara de apa rece,tabelul 1:

- pentru tronsonul 1.1 stim ca armatura deservita este o cada de baie;

- se determina (suma echivalentilor de debit pentru robinetele de apa rece) cu ajutorul relatiei (4), echivalentul de debit pentru o baterie de tip j, , fiind precizat in tabelul 3 din STAS-ul 1478;

- se determina E (suma echivalentilor punctelor de consum alimentate de conducta respectiva) cu ajutorul relatiei (6), (suma echivalentilor de debit pentru robinetele de apa rece) este 0 deoarece nu este alimentat nici un rezervor;

- se determina debitul de calcul cu ajutorul relatiei (2.1).

- se dimensioneaza fiecare tronson cu ajutorul nomogramelor de dimensionare:

- se impune diametrul conductei in functie de armatura deservita;

- cunoscand diametrul si debitul de calcul, se determina din nomograma viteza de curgere a fluidului si pierderea de sarcina unitara, conform "Ghidului de proiectare a instalatiilor din tevi de cupru [pag. 33]";

- se calculeaza pierderea de sarcina liniara , , cu ajutorul relatiei (13);

- se determina pierderea de sarcina locala cu ajutorul coeficientilor de pierderi de sarcina locale , conform "Ghidului de proiectare a instalatiilor din tevi de cupru [ tabelul 3,pag. 28]":

in functie de suma coeficientilor de sarcina locala si de viteza de curgere, se determina pierderea de sarcina locala din nomograma "Ghidului de proiectare a instalatiilor din tevi de cupru [ tabelul 9,pag. 35]", sau cu ajutorul relatiei (14).

- se calculeaza pierderea de sarcina totala cu ajutorul relatiei (12);

- se determina din schema izometrica cota geodezica;

- se calculeaza sarcina hidrodinamica necesara conform relatiei (15).

NOTA: metodologia de calcul a conductelor se aplica separate pentru fiecare tip de retea in parte (apa calda si apa rece) in conditiile de mai sus.

Proiectarea instalatiilor interioare de canalizare:

Canalizarea menajera

Debitele specifice de ape uzate menajere, respective cantitatile de ape evacuate de la anumite puncte de utilizare in unitatea de timp variaza in functie de tipul obiectului sanitar, fiind precizate in " Manualul de instalatii sanitare [tabelul 3.3.8; pagina 189]".

Echivalentul de scurgere pentru debit se defineste ca raportul intre debitul specific de curgere si un debit specific [l/s] 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 considerate;

- debitul specific de scurgere cu valoarea cea mai mare care se scurge in reteaua de canalizare considerate.

Diametrele 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.

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 respective orizontala.

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 0.7 [m/s] pentru conducte inchise si de 0.5 [m/s] pentru canale deschise si rigole.

Viteza maxima admisa a apei in conductele orizontale de canalizare este de 4 [m/s] pentru conducte metalice, din PVC, ceramice, din beton armat si de 3 [m/s] pentru conducte din beton si azbociment.

Calculul hydraulic de verificare a vitezei reale, se efectueaza cunoscand debitul de calcul , gradul de umplere u si panta de montaj a conductei.

Gradul de umplere u reprezinta raportul intre inaltimea stratului de apa h din conducta si diametrul d al sectiunii conductei.

Gradul de umplere maxim admis in functie de diametrul conductei orizontale de canalizare si de natura suspensiilor este precizat in " Manualul de instalatii sanitare [tabelul 3.3.13; pagina 193]".

Pantele de montaj ale conductei 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 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.

Relatii de calcul

in care :

debitul de ape uzate menajere este egal cu debitul de calcul

A - 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 :

la curgerea cu suprafata libera :

,

unde este unghiul la centru

i - panta hidraulica egala cu panta geometrica de montaj a conductei

; - coeficientul lui Chezy (coefficient de rezistenta hidraulica)

m - coefficient de rugozitate : la fonta, PVC-U, azbociment m=0.10; la tuburi din beton m=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 de tip PVC-U.

Pentru cazul curgerii cusectiune libera s-au introdus rapoartele:

;

;

in care q si v 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.

Metodologia de calcul

se intocmeste schema izometrica de calcul a retelei de canalizare pebaza 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 preliminary 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 x determinandu-se apoi gradul de umplere efectiv u care se compara cu gradul maxim de umplere admis; daca gradul de umplere calculate 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 x raportul z calculandu-se viteza reala de evacuare a apei prin conducta orizontala de canalizare :

- se verifica conditia ; daca nu se respecta se allege din nou un diametru cu o dimensiune mai mare decat cel preliminar reluandu-se calculele.

Proiectarea statiei de hidrofor

Retelele exterioare de distributie a apei reci din ansamblul de cladiri se pot racorda la conductele de serviciu ale sistemului de alimentare cu apa a localitatii fie direct cand sarcina hidrodinamica disponibila a apei in punctual de record , este mai mare sau cel putin egala cu sarcina hidrodinamica necesara pentru alimentarea cu apa a retelei respective, fie prin intermediul unei statiide ridicare a presiunii.

Conducta de bransament

Conducta de bransament se dimensioneaza cunoscand debitul de calcul al retelei exterioare din ansamblul de cladiri utlizand nomogramele de apa rece. Pe conducta de bransament se monteaza robinetulde bransament (vana de concesie) si contorul de apa (apometru) fie in caminul pentru apometru fie in cladirea instalatiei de ridicare a presiunii. Se utilizeaza doua tipuri de contoare de apa: cu palete sau cu elice.

Parametrii principali ai acestor contoare sunt date in catalog.

Datorita aparitiei apometrului la pierderile totale de sarcina de pe conducta de bransament se adauga si pierderea de sarcina datorata apometrului.

Metodologia de calcul a conductei de bransament

- se calculeaza suma echivalentilor ;

- se determina debitul de calcul al bransamentului;

- se dimensioneaza bransamentul (diametru, viteza, panta hidraulica, din nomograma de apa rece cu );

- se calculeaza pierderile liniare de sarcina pe conducta de bransament;

- se calculeaza suma coeficientilor de pierderi locale de sarcina;

- se determina pierderile locale de sarcina;

- se determina pierderea de sarcina a apometrului;

- se determina pierderile totale de sarcina;

- se determina presiunea de utilizare a robinetelor cu plutitor.

Dimensionarea rezervorului tampon

Volumul rezervorului tampon deschis se determina cu relatia empirica :

V_rd = 150*(10+Q_p) [l]

unde :

Q_p - debitul pompelor in functiune, in [l/s] ;

Q_p = Q_c = 0.38 [l/s] ;

V_rd = 150*(10+0.38) = 1557 [l]

Diametrul d₁ al robinetelor cu plutitor se determina din relatia de continuitate :

unde :

D₁ - diametrul conductei de alimentare cu apa a rezervorului tampon deschis egal cu diametrul conductei de bransament determinat anterior;

N - numarul robinetelor cu plutitor cel putin doua pentru asigurarea continuitatii in functionare ;

v₁ - viteza medie a apei la trecerea prin robinetul cu plutitor [m/s] ;

v - viteza apei in conducta de bransament;

daca :

v₁ = v rezulta :

[mm]

Viteza v₁ se determina in functie de presiunea de utilizare h_u in m_H2O , a robinetului cu plutitor cu relatia :

in care coeficientul este coeficientul de pierdere de sarcina locala in robinetul cu plutitor.

[m/s]

Diametrul D₂ al distribuitorului robinetelor cu plutitor se alege constructiv cu una sau doua dimensiuni mai mari ca D_1.

[mm]

Diametrul D₃ al orificiului de preaplin de forma circulara este dat de relatia :

in care reprezentand coeficientul de debit al orificiului de preaplin.

Conductele de evacuare de diameter D₄ si D₅ conduc excesul de apa din rezervorul preaplinului la canalizare fiind dimensionate astfel incat sa functioneze lasectiune plina.

unde :

h₁ =0.4 - presiunea statica a inaltimii coloanei de apa din rezervorul sau palnia preaplinului [m_H2O];

; ; - coeficientii de pierderi de sarcina locali ai orificiului preaplinului respectiv orificiului vasului de preaplin si ai robinetului cu plutitor.

Diametrul D₅ al conductei orizontale de scurgere a preaplinului se determina cu :

Determinarea numarului de recipiente de hidrofor

Volumul necesar (capacitatea) recipientelor de hidrofor V se determina cu relatia :

in care:

Q_p = 1.26 [m³/h] - debitul pompei active;

- este presiunea din recipientul de hidrofor in momentul pornirii pompei ;

H_g = 5.6 [m] - cota geodezica a consumatorului celui mai dezavantajat hidraulic;

- presiunea din recipientul de hidrofor in momentul opririi pompei ;

Stim : in conditia

H_i - presiunea din recipientul de hidrofor in momentul opririi pompei;

n - frecventa pornirilor opririlor pompei 12-15 porniri pe ora;

- densitatea apei ;

g - acceleratia gravitationala;

[m³]

Volumul util al recipientelor de hidrofor se calculeaza cu relatia :

[m³]