مقاله طرح و محاسبه سیستم لوله كشی آب و فاضلاب ساختمان

توضیحات

  مقاله طرح و محاسبه سیستم لوله كشی آب و فاضلاب ساختمان دارای 61 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله طرح و محاسبه سیستم لوله كشی آب و فاضلاب ساختمان  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله طرح و محاسبه سیستم لوله كشی آب و فاضلاب ساختمان،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله طرح و محاسبه سیستم لوله كشی آب و فاضلاب ساختمان :

پیش بینی وسایل بهداشتی مناسب و كافی، توزیع صحیح آب و دفع فاضلاب همواره از مسائل بسیار حائز اهمیت در معماری ساختمانها می باشند كه در صورت عدم كفایت می توانند مشكلات فراوانی برای ساكنین آنها پدید آورند. در این فصل با چگونگی طراحی صحیح و محاسبات شبكه لوله كشی آب و فاضلاب ساختمان آشنا خواهیم شد.

1- سیستم آبرسانی ساختمان:
اولین قدم در راه آبرسانی ساختمانها، تأمین آب سالم و بهداشتی است. آب مصرفی ساختمان ممكن است از آب لوله كشی شهر، چاه، قنات و یا رودخانه تأمین شود. كنترل كیفیت آب از نظر املاح محلول، رنگ، بو و مزه و باكتریهای موجود در آن از لخاظ بهداشتی واجد اهمیت حیاتی است. این مهم درمورد آب شهر توسط سازمان ذیربط متداوماً انجام می پذیرد، ولی در صورتیكه آب مصرفی ساختمان بطور اختصاصی از منابعی نظیر چاه ، قنات و رودخانه تأمین شود، باید قبلا ویژگیهای آن از نقطه نظرهای مزبور را اساس دستورالعملها و مقررات مدون مورد تدقیق و بررسی قرار گرفته نسبت به ایجاد كیفیت مطلوب اقدامات مقتضی بعمل آیند.

مشخصات آب- این مشخصات را می توان به سه دسته فیزیكی، شیمیایی و ارگانیك تقسیم نمود:
الف- مشخصات فیزیكی : ویژگیهایی از قبیل دما، رنگ، تیرگی ، بو ومزه جزو خواص فیزیكی آب آشامیدنی محسوب می‌شوند. تمام این خواص غیر از دما، از طریق مطالعه روی نمونه آب مورد نظر، در آزمایشگاه مورد تدقیق قرار می گیرند. تیرگی آب كه مربوط به گل و لای معلق در آن است، در سیستم آمریكایی بر حسب قسمت در میلیون (ppm) مواد معلق در آب كه معادل میلی گرم در لیتر می باشد، بیان می گردد. مثلاً اگر میزان مواد معلق در آب برابر 10 ppm باشد، آب در لیوان به صورت غبارآلود دیده می‌شود. تیرگی مناسب برای آب معمولا 5 ppm است. رنگ آب نیز كه از نظر مصرف كننده واجد اهمیت می باشد، پس از خارج كردن گل و لای موجود در آن ( از طریق

سانتریفوژ) و در قیاس با رنگ استاندارد و مجاز اندازه گیری می‌شود. بو و مزه آب كه مربوط به مواد آلی و یا تركیبات شیمیایی آن است باید بطور كامل برطرف گردد تا آب قابل شرب شود.
ب- مشخصات شیمیایی – خواص شیمیایی آب مصرفی از نظر میزان سختی، درجه اسیدی (pH )، مقدار آهن و منگنز وسایر فلزات ، با تكنیكهای آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می گیرند. مقدار كل فلزات موجود در آب نباید از 1000 ppm و در بعضی موارد از 500ppm تجاوز نماید. جدول A-5 میزان حداكثر مجاز مواد شیمیایی موجود در آب را بر حسب ppm نشان می‌دهد.

جدول A-5 : حداكثر مجاز مواد شیمیایی موجود در آب
Ppm
0.1 Lead
0.05 Arsenic
0.2 Copper
5.0 Zinc
125 Magnesium
0.3 Iron
250 Chlorides
250 Sulfates
0.001 Phenol (in comounds)
1.0 (optimum concentration for prevention of tooth decay) Fluorine
درجه سختی آب در سیستم آمریكایی از روی میزان كربنابت كلسیم موجود در آب بر حسب ppm تعیین می‌شود. بالا بودن میزان سختی آب باعث نزول كیفیت و میزان مقبولیت آن از نظر مصارف مختلف خواهد شد. مثلاً صابون در آبی كه سختی آن زیاد باشد خوب كف نمی كند و لذا مصرف آن بیشتر می‌شود. در مورد وسایل و اجزاء سیستم رمایش از قبیل دیگ و رادیاتور و غیره كه تشكیل رسوب روی جدار داخلی آنها باعث كاهش قدرت انتقال حرارتشان می شود، میزان كربنات كلسیم

آب باید خیلی كمتر از 150 ppm باشد. از طرف دیگر ، آبی كه درجه سختی آن كمتر از 30 ppm باشد برای آشامید چندان گوارا نیست، لذا در مورد آب آشامیدنی میزان سختی آب نباید از این حد تنزل كند. میزان تمركز یون هیدروژن كه بعنوان pH نامیده شده و خاصیت اسیدی آب با آن سننجیده می شود، یكی دیگر از موارد قابل بررسی است. چنانچه عدد pH آب برابر 7 باشد طبیعی است، كمتر از آن نشان دهنده خاصیت اسیدی و بیشتر از آن نشانه خاصیت قلیایی آب است. آبی كه دارای خاصیت اسیدی باشد می تواند سبب خودگی لوله ها گردد. برای اندازه گیری pH آب از

معرفهای شیمیایی استفاده می‌شود. میزان تمركز آهن و منگنز آب وقتی بیش از 03 ppm باشد ممكن است رنگ لباس را تغییر دهد و اگر افزون بر 02 ppm باشد برای بیشتر مصارف صنعتی مناسب نیست.
ج- خواص ارگانیك- در آهای طبیعی همواره تعداد بسیار زیادی موجودات تك سلولی از قبیل انواع باكتری، پلانكتون و جلبك زندگی می‌كنند كه برخی از آنها می توانند موجد انواع بیماریهای عفونی در انسان یا حیوان باشند. تشخیص و تعیین میزان ارگانیسم های میكروبی موجود در آب، از طریق یك سلسله آزمایشات دقیق باكتریولوژیكی و بیولوژیكی روی نمونه‌های استاندارد صورت می گیرد.
فشار و افت فشار آب :
برای درك بهتر مباحث بعدی لازم است توضیحی هر چند مختصر در مورد فشار و افت فشار آب داده شود:

الف – فشار استاتیك آب (PS) این فشار كه فشار ساكن نیز نامیده می‌شود ناشی از وزن ستون آب می باشد و در یك سطح معین بطور یكسان به تمام جهات از جمله جدار لوله وارد می گردد:

جرم مخصوص آب
g شتاب ثقل
h ارتفاع ستون آب
این فشار را می توان بر حسب ارتفاع ستون آب بیان داشت:

ب – فشار سرعتی آب (PV) – میزان این فشار در هر مقطعی از جریان بستگی به سرعت جریان آب دارد:

كه در آن V سرعت متوسط جریان آب كه اگر آنرا بر حسب ارتفاع نظیر فشار بیان كنیم خواهیم داشت:

ج – فشار كل آب (Pt)- فشار كل در هر نقطه از مسیر جریان آب برابر است با مجموع فشارهای استاتیك و سرعتی : و اگر آنرا بر حسب ارتفاع نظیر فشار بنویسیم خواهیم داشت:
برای اندازه‌گیری فشار آب از انواع فشار سنجها از قبیل فشارسنج گیج ، مانومتر و پیزومتر استفاده می‌شود كه همگی فشار نسبی آب را نشان می دهند.

د- فشانر مطلق (Pa) – عبارتست از فشار نسبی باضافه فشار آتمسفر: كه در آن : Pg فشار نسبی یا فشاری كه گیج نشان می دهد[psi] و 7/14 فشار آتمسفر [psi]
معادله برنولی
فشاری كه در هر مقطعی از جریان سیال وجود دارد مستقیما متناسب با انرژی سیال است و در مورد انرژی سیال ایده آل رابطه ای وجود دارد كه به معادله برنولی موسوم است. این معادله اشعار می دارد كه كل انرژی موجود در واخد جرم یك سیالی ایده‌آل مقداری است ثابت. سیال ایده‌آل سیالی را گویند كه تراكم ناپذیر بوده و ویسكوزیته‌اش صفر باشد، البته چنین سیالی وجود خارجی ندارد ولی سیالاتی مثل آب، نفت و گازها در فشار كم تا حدی رفتارشان به سیال ایده آل نزدیك است. معادله برنولی بصورت زیر نوشته می‌شود (در ارتباط با شكل 1-5):

كه در آن ارتفاع فشار استاتیك، ارتفاع فشار سرعتی و Z ارتفاع مقطع مورد نظر از جریان سیال نسبت به یك سطح مبنای اختیاری می باشد.

افت فشارها- افت فشار كلی مجموع دو افت فشار استاتیك و سرعتی است:
الف- افت فشار استاتیك- وقتی آب در لوله ای جریان می یابد، بدلیل اصطكاك جریان با جدار لوله و تبذیر انرژی ناشی از اصطكاك بین مولكولهای آب كه بستگی به ویسكوزیته آن دراد، فشار متداوماً در طول لوله كاهش می یابد. هر چه جدار لوله زبرتر باشد میزان این افت فشار كه به افت فشار استاتیك موسوم است بیشتر خواهد بود. رابطه این افت فشار با سرعت جریان، طول لوله، قطر لوله و زبری سطح داخلی لوله، توسط فرمول زیر بیان می‌شود:
.
كه در آن :
افت فشار بر حسب فوت آب h :
ضریب اصطكاك بین سیال و لوله f:
طول لوله بر حسب فوت l:
قطر لوله بر حسب فوت d:
سرعت متوسط جریان بر حسب فوت بر ثانیه V:
شتاب ثقل بر حسب فوت بر مجذور ثانیه g:

ب – افت فشار سرعتی- این افت فشار تابع سرعت جریان است و هر قدر عواملی كه موجب تغییر سرعت سیال می‌شوند بیشتر باشند، مقدار افت فشار سرعتی افزونتر می‌شود. عوامل مزبور یكی تغییر جهت جریان و در نتیجه بوجود آمدن حالت آشفتگی در مسیر جریان می باشد كه موجب افت سرعت می گردد، مثل تغییر جهت جریان آب در زانویی ها و زانو سه راهه ها و دیگر تغییر مقطع لوله و وجود شیرها و موانع در مسیر جریان آب. مقدار افت فشار سرعتی از رابطه زیر بدست می آید:

كه در آن K ضریبی است كه بستگی به نوع وصاله دارد. بطوریكه ذكر شد، افت فشار كلی (hlt) برابر با حاصلجمع افت فشارهای استاتیك و سرعتی است:.

خط گرادیان هیدرولیكی :
این خط كه چگونگی افت فشار آب را در طول مسیر جریان بطور عینی نشان می دهد عبارتست از مكان هندسی در طول مسیر جریان كه آب تا آن نقطه در داخل لوله پیزومتر بالا می‌آید. این خط بطوریكه در شكل 2-5 ملاحظه می‌شود، دارای شیبی در جهت جریان آب می باشد. شیب این خط معلول اختلاف فشاری است كه در اثر افت فشار در مسیر جریان در لوله ایجاد می‌شود

. از نقطه A تا B افت فشار آب ناشی از اصطكاك كه آن با جدار لوله است (افت فشار استاتیك). از B تا C كه در اثر عبور آب از شیر افت فشار سرعتی ایجاد می شود، شیب خط گرادیان هیدرولیكی ناگهان تند گردیده از C تا D مجدداً تنها افت فشار استاتیك وجود دارد، لذا شیب خط كمتر می‌شود. از D تا E كه مقطع لوله ناگهان كوچك می‌شود بدلیل افت فشار سرعتی، شیب خط گرادیان

هیدرولیكی بشدت زیاد می گردد. به این ترتیب علت كاهش فشار و یا قطع جریان آب در طبقات بالای ساختمان را هنگامی كه مصرف طبقات پایین افزایش می یابد، بهتر درك خواهیم نمود. بعنوان مثال ساختمان نشان داده شده در شكل 3-5 را در نظر می گیریم. اگر مصرف آب در طبقه اول زیاد شود، مثلاً همه شیرها را باز كنیم، بعلت افزایش دبی آب شیب خط گرادیان هیدرولیكی (یعنی افت فشار) زیاد شده نتیجتا فشار آب در شرهای طبقه دوم كمتر از حالت مصرف معمولی خواهد بود. با بازكردن شیر باغبانی G در طبقه همكف، بعلت ازدیاد دبی در لوله A-B و در نتیجه افزونی افت فشار، حط گرادیان هیدرولیكی ab شیب زیادی پیدا می نماید و سطح آب منبع T روی سقف پایین آمده به نقطه C می رسد. چناچنه مقدار دبی شیر باغبانی باز هم زیاد شود ، ازدیاد تدبی در لوله A-B موجب تندتر شدن هرچه بیشتر شیب خط گرادیان هیدرولیكی ab شده این خط را بوجود می آورد كه سطح آب در لوله B-C از ارتفاع شیر V2 نیز پائین تر آمده جریان آب در كلیه دستگاهای مصرف طبقه دوم بكلی قطع گردد.
شكل 2-5 : خط گرادیان هیدرولیكی

شكل 3-5 : اثر ازدیاد مصرف آب در طبقه همكف بر روی فشار آب در طبقات بالاتر ساختمان
تأمین فشار آب ساختمان:
فشار آب ساختمان باید به اندازه ای باشد كه آب را به بالاترین واحد بهداشتی ساختمان رسانده فشار لازم و مجاز (كه بعداً توضیح داده خواهد شد) را برای آن تأمین نماید. فشار آب‌ ساختمان ممكن است توسط فشار آب شهر، مخزن ثقلی (در ارتفاع) و یا مخزن تحت فشار تأمین گردد:
1- سیستم توزیع آب در ساختمان با فشار آب شهر:

در صورتیكه ساختمان از آب لوله كشی شهر استفاده نماید كافی است لوله اصلی ورودی به ساختمان را به لوله آب شهر در خیابان مجاور وصل كنیم. فشار آب اغلب شهرها معمولاً بین 30 تا 80 پاوند براینچ مربع (psi) می باشد. در صورتیكه فشار مجاز آب شهر برای رساندن آب به طبقات بالای ساختمان و تأمین فشار مجاز آب در وسایل بهداشتی این طبقات كافی نباشد، باید از مخزن ثقلی یا مخزن تحت فشار كه متعاقباً‌ در موردشان توضیح خواهد شد برای تأمین فشار لازم كمك گرفته شود. مهندس طراح سیستم آبرسانی ساختمان باید قبلا از فشار آب در خیابان مجاور ساختمان اطلاع حاصل نماید تا بر مبنای آن بتواند برآورد كند كه آیا فشار آب شهر در این محل برای رساندن آب به بالاترین طبقه ساختمان كافی است یا خیر. فشار مورد نیاز عبارتست از :

كه در آن:
فشار لازم برای ساختمان [psi] H:
ارتفاع بالاترین وسیله بهداشتی متصله به h1
سیستم لوله كشی ساختمان [ft]
میزان افت فشار آب در لوله از محل اتصال به لوله آب شهر تا بالاترین وسیله بهداشتی، كه با احتساب ضریب اطمینان معمولا برابر 25psi در نظر گرفته می‌شود. h2
فشار آب لازم برای وسیله بهداشتی مورد نظر كه بستگی به نوع آن دارد و طبق مقررات حداقل برابر 8psi در نظر گرفته می‌شود. فشار آب مورد نیاز برای وسایل بهداشتی مختلف در جدول 1-5 (آخر فصل پنجم) ارائه شده است.
شكل 4-5 چگونگی توزیع آب با استفاده از فشار آب شهر را در یك ساختمان دو طبقه نشان می دهد.
شكل 4-5 : توزیع آب در ساختمانی كه از آب لوله كشی شهر استفاده می‌كند.
سیستم توزیع آب در ساختمان با استفاده از مخزن ثقلی :
این سیستم در مواقعی بكار می رود كه آب ساختمان بطور اختصاصی از منابعی نظیر چاه، قنات، و غیره تأمین گردد و یا فشار آب شهر برای رساندن آب به طبقات بالای ساختمان كافی نباشد. مخزن ثقلی روی برج و یا پشت بام ساختمان و حداقل 6 فوت بالاتر از بالاترین وسیله بهداشتی مصرف كننده نصب می‌شود.

آب توسط فشار آب شهر و یا پمپ به مخزن ارسال شده از آنجا در ساختمان توزیع می گردد. حجم مخزن ثقلی بر حسب احتیاج روزانه ویا مدت مورد نظر، برای یك ساختمان ، مجتمع مسكونی و یا شهرك برآورده می‌شود. مقدار مصرف روزانه بر حسب جمعیت ساختمان با استفاده از جدول 2-5 (آخر فصل پنجم) محاسبه می گردد. در ساختمانهای بیش از پنج طبقه كه از این سیستم استفاده می‌كنند، باید در طبقات پایین تر شیرهای فشار شكن تعبیه نمود تا فشار آب را در وسایل

بهداشتی این طبقات كاهش داده مانع از بروز سروصدا در آنهاو آسیت دیدن لوله ها در اثر فشار زیاد گردند. همچنین می توان ترتیبی داد كه طبقات پایین تر با فشار آب شهر و طبقات بالاتر با فشار آب مخزن تغذیه شوند. اگر قرار است این مخازن روی پشت بام نصب شوند باید سقف طبقه آخر قدرت تحمل وزن آنها را داشته باشد. شكل 5-5 چگونگی توزیع آب در ساختمان را با استفاده از مخزن ثقلی نشان می دهد.

شكل 5-5 : توزیع آب در ساختمان با استفاده از مخزن ثقلی

3- سیستم توزیع آب در ساختمان با استفاده از مخزن تحت فشار:
مخزن تحت فشار یك مخزن بسته هوابندی شده است كه حدود دوسوم یا سه چهارم حجم آن از آب و بقیه از هوا پرشده است. موارد استفاده این مخزن مشابه مخزن ثقلی است، با این تفاوت كه چون فشار آب در این مخازن توسط بالشتك هوا ایجاد می‌شود می توان آنرا در هر جای ساختمان حتی در زیرزمین یا موتورخانه تاسیسات نصب نمود. در این سیستم، هوا توسط كمپرسور و آب

بوسیله پمپ یا فشار آب شهر بداخل مخزن ارسال می‌شوند. فشار مخزن توسط یك كنترل كننده فشار همیشه ثابت نگهداشته می‌شود. هرگاه سطح آب مخزن در اثر مصرف به پایین ترین حد تعیین شده برسد، فشار هوای درون مخزن نیزی به حداقل پیش بینی شده خواهد رسید و در این زمان پمپ و یا شیر موتوری با فرمانی كه از كنترل كننده فشار دریافت می‌كنند بطور خودكار وارد عمل شده آب را به مخزن می فرستند. سطح آب در مخزن رفته رفته بال می آید تا به حداكثر

تعیین شده (حدود دو سوم حجم مخزن) برسد. در این هنگام هوا نیز به حداكثر فشار پیش بینی شده رسیده پمپ خاموش و یا شیر موتوری بسته می‌شود. اگر فشار مخزن از حد مجاز فراتر رود، فشار اضافی توسط یك شیر رها كننده فشار تخلیه می گردد. یك شیر خلاء گیر نیز از پیدایش خلاء در داخل و ضایعات ناشی از آن از جمله ایجاد فشار معكوس، جلوگیری می‌كند. تغییرات مجاز بین حداقل و حداكثر فشار مخزن در جدول B-5 نشان داده شده‌اند.
هرچه حجم مخزن كوچكتر باشد طبعاً ارزانتر خواهد بود ولی تعداد دفعات خاموشی و روشن شدن پمپ زیادتر می‌شود كه نتیجه آن گرم شدن موتور و كاسته شدن عمر آن و بالاخره افزایش مصرف برق می باشد، لذا باید حجم مخزن را طوری انتخاب نمود كه تعداد دفعات خاموش و روشن پمپ بیش از یك مرتبه در هر 15 یا 30 دقیقه نباشد. ظرفیت این مخازن كه بهمان ترتیب مخازن ثقلی محاسبه می‌شود نباید از 30 گالن برای ساختمانهای كوچك و 70 گالن برای ساختمانهای بزرگ كمتر باشد. ظرفیت این مخزن بستگی دارد به تعداد ساكنین ساختمان و مدت زمان مورد نظر برای مصرف كه درآن مدت آبی وارد مخزن نشود. اگر اطلاعات كافی برای محاسبه ظرفیت مخزن در

اختیار نداشته باشیم می توانیم برای هر 1000 فوت مربع سطح زیربنای ساختمان حدود 300 گالن در نظر بگیریم و این كافی است كه مصرفی 12 ساعت ساختمان را بدون آنكه آبی وارد مخزن شود تأمین نماید. مخازن تحت فشار در دو نوع قائم و افقی ساخته می‌شوند. شكل 6-5 یك مخزن تحت فشار افقی را با تجهیزات آن نشان می دهد. اندازه‌های استاندارد مخازن تحت فشار قائم و افقی نیز در جداول c-5 و D-5 ارائه شده‌اند.

جدول B-5 : حداكثر و حداقل مجاز فشار در مخزن تحت فشار

شكل 6-5 : مخزن تحت فشار افقی و تجهیزات آن

برای دریافت اینجا کلیک کنید