Расчет напорной канализации

Напорная канализация – что это такое, примеры устройства

Если спрашивать у людей «напорная канализация – что это такое?» — ответ смогут дать лишь единицы. В этом нет ничего удивительного, поскольку эти знания редко кому-то, кроме строителей, пригождаются. Но все же бывают ситуации, в которых необходимо совершенно точно знать, как работает канализационная система в доме – и тут эти знания сразу же всплывут в памяти. В этой статье будет рассказываться о напорной канализации и аспектах ее устройства, функционирования и установки.

Расчет напорной канализации

Зачем нужна напорная канализация в частном доме и что это такое

Итак, напорная канализация – что это такое, и зачем она нужна? По сути, устройство напорной канализации представляет собой конструкцию, состоящую из герметичных трубопроводов, обеспечивающих движение стоков в место их сбора или очистки при помощи давления, оказываемого мощным насосом.

Существует ряд случаев, в которых стоки нельзя пускать самотеком, а приходится двигать по системе принудительно:

  1. Если дом находится ниже, чем расположена центральная канализация – в низине или балке.
  2. Если рельеф участка в месте пролегания трубопровода неровный, и стоки слишком часто застаиваются в пути.
  3. Если канализационный трубопровод можно проложить только открытым методом, например, над дорожным полотном.
  4. Если траншея для укладки труб не может обеспечить достаточный уклон для самостоятельного движения канализационных стоков. Так часто происходит на застроенных участках или там, где почва имеет скалистый характер.
  5. Если канализацию приходится монтировать из труб небольшого диаметра.

Канализационная напорная станция часто применяется для подъема стоков с нижних этажей здания. Для этих целей обычно устанавливаются комбинированные системы канализации: нижние этажи являются площадкой для установки напорных элементов, а выше устанавливается традиционная самотечная система. В результате все стоки сводятся к одному выходу, откуда и перемещаются в точку сбора.

Расчет напорной канализации

Конечно, чтобы система работала правильно, нужно выполнить гидравлический расчет напорной канализации.
Существует масса вариантов монтажа подобной конструкции, и все они обладают одним неоспоримым достоинством: даже в самых неудобных условиях можно смонтировать комбинированную систему, которая будет обеспечивать качественную транспортировку стоков и не будет накладной с финансовой точки зрения. В любом случае, перед обустройством нужно создать проект «напорная канализация», согласно которому будет осуществляться монтаж.

Устройство напорной канализации из труб

Главный элемент напорной канализации – КНС (канализационная напорная станция). В КНС собираются все стоки, находящиеся во внутренних трубопроводах здания. Усилием мощного насоса осуществляется переправка отходов к месту их утилизации. Насосная станция работает как накопитель, но лишь до определенного уровня (детальнее: «Канализационная насосная станция КНС — принцип работы и виды установки «). Когда количество стоков в резервуаре достигает нужной отметки, запускается насос.

Давление воздействует на стоки и транспортирует их по герметичным трубопроводам (напорный коллектор) в назначенную точку сброса. Напорный канализационный коллектор это автоматическая система, поэтому для ее работы не требуется оператор – достаточно будет реагировать лишь в случае возникновения неполадок.
Помимо КНС, система также использует несколько ответвлений трубопроводов. В былые годы использовались стальные трубы для напорной канализации, изготовленные специально для таких систем. Сейчас напорная канализация может изготавливаться из чугунных или пластиковых труб. Конечно, трубы пвх для напорной канализации используются чаще, поскольку они имеют ряд преимуществ: они имеют невысокую стоимость, гораздо легче монтируются и дольше служат.

Расчет напорной канализации

В создании комбинированных систем обычно применяются трубы из различных материалов. Например, герметичные трубы устанавливаются в сети только после канализационной насосной станции, а до нее движение стоков осуществляется обычными пластиковыми трубами. Конечно, в этом правиле тоже есть исключение: для подъема отходов с нижних этажей лучше использовать трубы канализационные напорные пвх, рассчитанные на выполнение подобных задач.

В подъеме стоков с нижних уровней применяются мини канализационные станции – сололифты. Они устанавливаются прямо за унитазом и выполняют не только функцию переправки отходов, но и измельчают их, поскольку трубы малого диаметра не справляются с крупными фракциями. Кроме того, мини канализационные станции подключатся ко всем сантехническим приборам, находящимся в том же санузле.
Комбинированная напорная канализация – это довольно сложная конструкция, имеющая множество ответвлений и выходов, поэтому для работы системы требуется качественное оборудование. Кроме того, нужно в обязательном порядке выполнить расчет напорной канализации. Часто при обустройстве напорной канализации используются специальные обратные клапаны, предотвращающие движение стоков самотеком вниз, на нижние уровни, когда насос уже выключен.

Читайте также:  Монтаж дождевой канализации

Плюсы и минусы напорной канализации

Использовать напорную канализацию приходится далеко не всегда – круг ее применения весьма ограничен. Но есть некоторые моменты, когда без такой системы попросту не обойтись.

Наружная напорная канализация имеет следующие достоинства:

  1. Невысокая цена. Конечно, оборудование стоит не так уж и дешево, но здесь есть один нюанс: при обустройстве самотечной системы на участке со сложным рельефом приходится обустраивать большое количество переливных колодцев. Кроме того, придется обязательно соблюдать уклон трубопровода, а для этого на больших дистанциях могут потребоваться очень глубокие траншеи. Напорная канализация лишена этого недостатка, поэтому в таких случаях ее использование становится целесообразным.
  2. Экономия на трубопроводах. В напорной системе используются трубы уменьшенного диаметра. Чтобы в полной мере понять важность этого показателя, достаточно узнать цены на 200-мм трубы, используемые в самотечных конструкциях, и на 80-мм трубы, применяемые для обустройства канализационных систем.
  3. Простота и быстрота монтажа. Поскольку напорная канализация не использует массу траншей и переливных колодцев, то и скорость возведения такой системы будет гораздо выше.
  4. Длительный срок службы. Стандартные трубопроводы могут прослужить без особых проблем минимум 50 лет. Насосные станции обычно имеют 30-летнюю гарантию. Конечно, неполадки могут возникнуть, да и возникают, но они редко бывают критичными: как правило, из строя выходят незначительные механизмы, легко поддающиеся ремонту.

Помимо всего описанного выше, можно добавить, что напорная канализация очень редко засоряется, поскольку давление, оказываемое насосом, является достаточно большим для самостоятельного устранения любых засорений и пробок, возникающих в системе.

Конструкция также может оборудоваться наружной насосной станцией – здесь все зависит от того, сколько санузлов установлено в здании. Внутренние станции перерабатывают отходы из одного санузла, а вот наружные справляются с большим количеством стоков. Так что для небольшого здания вполне можно использовать внутреннюю станцию, имеющую небольшую мощность.
Напорная канализация имеет всего один недостаток, причем косвенный, который уже упоминался: такая система нужна далеко не во всех случаях, и если в ней нет необходимости, то монтаж напорной канализации будет бесполезным.

Напорная канализация в частном доме или в многоквартирном здании – это довольно сильное канализационное оборудование, которое позволяет решать определенный круг задач. Использование напорной канализации позволит упростить сбор и транспортировку отходов в сложных условиях.

Основы расчета параметров канализационных сетей

Важнейшим условием проектирования водоотводящих сетей является обеспечение в трубопроводах при расчетных расходах необходимых скоростей движения жидкости, исключающих образование в них плотных несмываемых отложений.

Расчет безнапорных трубопроводов. В целях упрощения расчет водоотводящих сетей производится в предположении, что в них наблюдается установившееся равномерное движение жидкости. В этом случае для расчета используются формулы:

где q — расчетный расход; w — площадь живого сечения; u — скорость; C- коэффициент Шези; R=w/c — гидравлический радиус (здесь c (кси)- смоченный периметр); I=hl /l — гидравлический уклон (здесь h1 — потери напора).

Для случая равномерного движения (рисунок 61): h1вА. h1 =h2 и I=l, где i=sin α — уклон лотка русла (трубы). Следовательно, можно записать:

V=С ; (55) q=wС (56)

Коэффициент Шези имеет размерность [С]=L 1/2 Т -1

Для его определения предложен ряд формул.

Длительное время применялась и продолжает применяться в настоящее время для расчета водоотводящих сетей, каналов и рек формула Н.Н. Павловского (при 0,1 < R < 3,0 м)

где у — показатель степени, определяемый по формуле

здесь n1 — коэффициент шероховатости, зависящий от состояния стенок русла, значения которого приведены в таблице 15 СНиП 2.04.03-85

Для приблизительных расчетов Н.Н. Павловский рекомендовал упрощенные формулы:

1,5√n1 при 0,1 < R< 1,0 м; и У

1,3√n1 при < R< 3,0 м.

Формула (57) получена на основании обработки обширных данных и уточнения формулы Маннинга, имеющей вид:

Сопоставление формул (57) и (59) показывает, что разница в расчетах более 5% отмечается для каналов со значительной шероховатостью русел: при n1 > 0,02. Для водоотводящих сетей расхождение между результатами расчетов по этим формулам составляет не более 5% и практического значения не имеет.

Приведенные выше формулы для определения коэффициента С справедливы для области вполне шероховатого трения или квадратичного сопротивления, в которой сопротивление пропорционально скорости движения жидкости в квадрате. Эти формулы называются квадратичными.

Ряд исследователей указывают на возможность работы трубопроводов водоотводящих сетей в переходной области между областью “гладкого трения” и “вполне шероховатого трения”, в которой коэффициент С зависит от относительной шероховатости трубопровода и числа Рейнольдса:

Читайте также:  Вентиляция канализации в частном доме схема

где v — кинематическая вязкость.

К формулам, отражающим эту зависимость и справедливым для всех областей турбулентного движения жидкости, относится формула С.В. Яковлева

где R — в мм; u — в мм/с; e — приведенная линейная шероховатость, мм.

В.И. Калицун с А.Д. Альтшулем опубликовали степенную обобщенную формулу:

где kэ — эквивалентная равномерно-зернистая шероховатость, мм; R — в мм.

Н.Ф. Федоров расчет водоотводящих сетей рекомендует по формуле (33) и формуле Дарси:

i = (l/4R)(u 2 /2g). (62)

где g — ускорение свободного нападения; l — коэффициент гидравлического трения.

то формула (62) преобразуется в формулу Шези (55). Для определения коэффициента l. Н.Ф. Федоров предлагает следующую формулу, справедливую для всех областей турбулентного движения:

где Dэ — эквивалентная абсолютная шероховатость; а2 — коэффициент, учитывающий характер шероховатости стенок труб и коллекторов.

Для гидравлических расчетов водоотводящих сетей СНиП 2.04.03‑85 рекомендует применять формулы (53), (54) и (57), а также формулы (62) и (64).

В сооружениях на водоотводящих сетях возникают местные сопротивления. Потери напора в них могут определяться по формуле Вейсбаха:

где ζ — коэффициент местного сопротивления, зависящий от размеров и формы местного сопротивления, значения которого приводятся в справочной литературе.

Обычно в инженерных расчетах местные потери напора не учитываются, так как они ничтожны. Их следует учитывать при расчете крупных и ответственных сооружений. Следует иметь в виду, что местные потери напора учитываются при определении потерь напора по длине трубопроводов путем подбора соответствующего значения коэффициента шероховатости n1 или Dэ .

Расчет напорных трубопроводов. Расчет напорных трубопроводов заключается в определении диаметра и потерь напора. При полном заполнении сечения трубы q=wn=npd 2 /4, отсюда диаметр трубы равен:

Скорость движения воды в трубопроводах следует принимать такой, чтобы обеспечивался оптимальный режим работы системы насосы — трубопроводы (минимальные приведенные затраты). Эта скорость равна 1,5 — 2,5 м/с.

Потери напора находят по формуле Дарси, которая для напорного трубопровода имеет вид:

Коэффициент l может вычисляться по формуле Н.Ф. Федорова:

Потери напора также могут определяться по формулам (54) и (57) при полном заполнении трубы, т.е. при h/d = 1.

Важное значение при расчете напорных трубопроводов имеет правильный выбор коэффициентов шероховатости n1. Dэ. а2 и др.

Напорные трубопроводы систем водоотведения часто имеют небольшую длину. В этом случае местные потери напора в коммуникациях насосных станций оказываются соизмеримыми с потерями напора по длине труб и их следует учитывать особо. При приближенных и предварительных расчетах общие потери напора определяют по формуле:

гдеkм — коэффициент, учитывающий местные потери напора (в долях от потери по длине) и принимаемый равным 1,1-1,15.

Пересечения самотечных трубопроводов с реками, автомобильными и железными дорогами и другими инженерными сооружениями часто выполняются в виде дюкеров, которые представляют собой короткие трубы, огибающие препятствие снизу. Движение воды в дюкере происходит под напором, образующимся в результате разности уровня воды в его начале и конце.

Вопросы для самопроверки:

1. На основе какого принципа осуществляется проектирование водоотводящей сети?

2. Что является важным условием при проектировании водоотводящей сети?

3. Перечислите достоинства и недостатки безнапорной сети водоотведения.

4. Что влияет на принятие минимальной и максимальной глубины заложения трубопроводов сети водоотведения?

5. Перечислите основные нормативные показатели водоотведения.

6. На чём основан расчёт параметров безнапорных трубопроводов канализационной сети?

7. На чём основан расчёт параметров напорных трубопроводов канализационной сети?

5.164.90.35 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

3.3.2. Основы расчета наружной канализационной сети

Основным этапом расчета наружном канализационной сети является её гидравлический расчет, который производится из условия своевременного и полного отведения расчетных расходов сточных вод при минимальных строительных и эксплуатационных затратах. При гидравлическом расчете определяются:

— диаметры труб, знание которых необходимо для конструирования сети;

— уклоны, с которыми необходимо уложить трубы для отведения рас­четного расхода со скоростями, обеспечивающими незасоряемость труб;

— наполнение труб (h/d) для пропуска расчетного расхода по сети, уло­женной с определенными уклонами.

На практике расчет канализационной сети производится по таблицам и номограммами. При этом руководствуются требованиями СНИП П-32-74.

1. Для предупреждения засорения и удобства быстрого его устранения установлены минимальные диаметры труб: для сетей, отводящих бытовые сточные воды – 150 мм; отводящих дождевые сточные воды из сетей обще­сплавной системы – 200 мм.

2. Расчетное наполнение (h/d) принимается в зависимости от диаметра труб: приd= 150-300 мм не более 0,6; приd= 350-450 мм не более 0,7; приd= 500-900 мм не более 0,75.

Читайте также:  Загородная канализация своими руками

3. При расчетном наполнении труб сети бытовой канализации само­очищающие скорости составляют:

в трубах d= 150-250 мм – 0,7 м/с ,d= 300-400 мм – 0,8 м/с;d= 450-500 мм – 0,9 м/с;d= 600-800мм – 0,95 м/с.

Максимальные расчетные скорости движения сточных вод по металли­ческим трубам не должны превышать 8 м/с, а по неметаллическим – 4 м/с.

4. Минимальные уклоны труб назначаются из условия обеспечения расчетных, самоочищающих скоростей движения сточных вод и при расчет­ном их наполнении принимаются: для труб d= 150м – 0,007;d= 200 мм – 0,005.

Для расчета канализационной сети составляется её расчетная схема на топографическом карте с горизонталями через 0,5-1 м. Расчет ведётся, на­чиная с участков, наиболее удаленных от коллектора по потоку сточных вод. Для этого, зная расчетный расход на участке и принижая уклон разным ук­лону местности, по таблицам выбирают диаметр, с учетом расчетного напол­нения и самоочищающей скорости. Если при принятом уклоне величина ско­рости получается меньше самоочищающей, то увеличивают уклон или уменьшают диаметр труб и решают задачу снова.

При скорости выше максимально допустимой, уменьшают уклон или увеличивают диаметр труб. Если в начальных участках сети, при диаметрах труб 150-200 мм, их наполнение получается меньше расчетного, то такие уча­стки считаются безрасчетными, скорость движения сточных вод в них не оп­ределяется, но предусматривается их периодическая промывка.

Гидравлическим расчет напорных участков сети сводится к определе­нию диаметров труб и потерь напора при движении по ним сточных вод. Расчет производится по тем же таблицам, что и для расчета самотечных ка­нализационных сетей с учетом полного заполнения труб. Потери напора на трение по длине определяются по формуле;

Расчет напорной канализации

При скоростях движения сточных вод более 1,5 м/с для определения потерь напора пользуются номограммами, по которым, в зависимости от ма­териала труб и расчетной скорости движения сточных вод, определяется ко­эффициент сопротивления трения по длине. Зная величину. определяютJ. а затем потери напораhтр . Расчет самотечных и напорных сетей производится по формуле турбулентного движения:

Расчет напорной канализации

Расчет напорной канализации

Гидравлический радиус представляем собой отношение площади жи­вого сечения потока (w ) к смоченному периметру (Р ) и зависит от наполнения труб:

Вторым этапом расчета канализационном сети является её высотное проектирование, которое заключается в определении минимальных и на­чальных глубин заложения в продольном профиле, а также отметок лотков труб в местах их подсоединения к колодцам.

В соответствии со СНиП минимальная глубина заложения лотка (нижней кромки) канализационных труб назначается на основании опыта строительства и эксплуатации канализации в данном районе или аналогич­ных условиях. При отсутствии указанных выше данных, нормами допуска­ется принижать минимальную глубину заложения лотка трубы: при d= 500 мм на 0,3,aприd= 500 мм на 0,5 менее наибольшей глубины промерзания в рай­оне строительства канализации.

Для защиты труб от механических повреждений наземным транспор­том глубина заложения до верха трубы должна быть не менее 0,7 м.

Начальная глубина заложения Нн сети зависит от глубины, на которой подключается к ней выпуск сточных вод из отдельно стоящего здания (объ­екта, сооружения) (рис.14) и может определяться по формуле:

где: НЗД — глубина заложения выпуска сточных вод из здания (сооруже­ния), м;

J- гидравлические уклон,

L- длина канализационной трубы от здания до сети, м

z1 ,z2 — отметки земли у здания и в начале сети.

ДРасчет напорной канализацииля обеспечения приёма сточных вод от санитарных приборов первого этажа минимальное значение НЗД принимается равным 0,7 м, в случае распо­ложение приборов ниже уровня земли, оно должно быть соответственно уве­личено.

Величина максимально целесообразного заглубления сети определя­ется на основе технико-экономического сравнения – самотечного движения сточных вод по трубам с глубоким заложением и напорной подачи их по трубам с мелким заложением.

Практически наибольшая глубина заложения самотечных канализаци­онных сетей принимается в сухих породах 6-8 м, в водонасыщенных – до 4 м.

При необходимости большего заглубления устраиваются канализаци­онные насосные станции, а для подъёма сточных вод в вышерасположенный участок сети – станции перекачки.

Высотное проектирование производится одновременно с гидравличе­ским расчетом сети. Для этого вычерчивается профиль поверхности земли по трассам сетей, определяется величина начального заглубления сети и произ­водится расчет её заглубления по каждому из последующих участков сети с учетом данных гидравлического расчета.

Источники: http://kanalizaciyadoma.com/montazh/napornaya-kanalizatsiya-chto-eto-takoe-primery-ustroystva.html, http://studopedia.ru/6_60980_osnovi-rascheta-parametrov-kanalizatsionnih-setey.html, http://www.studfiles.ru/preview/4677346/page:4/

Как вам статья?

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о септиках
Добавить комментарий
Adblock
detector