Методика выполнения курсовой работы по системам водоснабжения и водоотведения

Системы водоснабжения и водоотведения — это критически важные инженерные артерии любого современного здания, обеспечивающие санитарный комфорт и безопасность. Курсовой проект по этой дисциплине представляет собой не просто академическое упражнение, а полноценную симуляцию реальной инженерной задачи. Его цель — спроектировать функциональную, безопасную и экономически обоснованную систему, строго соответствующую действующим нормам. В рамках этой работы последовательно рассматриваются ключевые этапы: от скрупулезного анализа исходных данных и выполнения гидравлических расчетов до финального графического оформления проектных решений. Основа любого точного проекта — это тщательный анализ исходных условий. Перейдем к первому и самому важному этапу — работе с исходными данными.

Как правильно проанализировать исходные данные для проектирования

Ошибки, допущенные на начальном этапе, неизбежно ведут к неверным расчетам и некорректным проектным решениям. Поэтому систематизация и правильная интерпретация выданных параметров — залог успешного выполнения всей работы. Все исходные данные целесообразно разделить на несколько ключевых групп:

• Архитектурно-строительные: сюда относятся общие характеристики объекта, такие как этажность, высота этажей, планы подвала и типовых этажей, а также количество квартир.
• Технологические: эти данные включают количество и типы санитарно-технических приборов в каждой квартире, а также нормативное суточное водопотребление на одного человека.
• Данные по внешним сетям: это геодезические и технические параметры точек подключения — отметки лотков колодцев городских сетей водопровода и канализации, а также гарантированный напор в городской водопроводной сети.

На конкретном примере это выглядит так: объектом проектирования является 80-квартирный 10-этажный жилой дом. В каждой квартире установлено по 4 сантехприбора, а норма водопотребления составляет 260 л/сут на человека. Отметки лотков колодцев городской сети водоотведения и водоснабжения составляют 80,0 м и 83,3 м соответственно. Теперь, когда у нас есть четкая картина исходных условий, мы можем приступить к проектированию первой системы — внутреннего водопровода.

Теоретические основы проектирования системы холодного водоснабжения

Прежде чем приступать к расчетам, необходимо понимать принципиальную схему работы внутреннего водопровода (система В1). Она состоит из нескольких последовательных элементов: ввод в здание, водомерный узел для учета расхода воды, магистральные трубопроводы, которые обычно прокладываются в подвале, вертикальные стояки, проходящие через все этажи, и, наконец, квартирные разводки, доставляющие воду непосредственно к сантехприборам. Ключевой задачей гидравлического расчета является определение оптимальных диаметров труб, которые обеспечат подачу нормативного расхода воды ко всем потребителям. Для этого используются такие понятия, как секундный расход (максимальный объем воды, который может потребоваться в одну секунду) и коэффициент однеовременности действия приборов, который учитывает, что далеко не все краны в здании будут открыты одновременно. Все расчеты и проектные решения строго регламентируются основным нормативным документом в этой области — СП 30.13330.2020 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Вооружившись теорией, мы готовы к центральной части работы — гидравлическому расчету сети.

Выполняем гидравлический расчет сети внутреннего водопровода

Гидравлический расчет — это ядро курсового проекта, требующее внимательности и последовательности. Весь процесс можно разбить на несколько логических шагов, которые удобно выполнять, сводя все данные в таблицу, например, в MS Excel.

1. Составление аксонометрической схемы и выбор диктующей точки. Сначала необходимо вычертить аксонометрическую (объемную) схему всей системы водопровода. На этой схеме выбирается «диктующий прибор» — это самый удаленный от ввода и самый высокорасположенный сантехприбор в здании (например, душ на последнем этаже). Именно на обеспечение его работы и будут направлены все дальнейшие расчеты.
2. Определение расчетных расходов воды. Расчет начинается от диктующей точки и движется в обратном направлении — к вводу в здание. На каждом участке трубопровода суммируются расходы воды всех приборов, которые он питает, с учетом вероятности их одновременной работы.
3. Подбор диаметров труб. Для каждого расчетного участка, зная расход воды, подбирается такой диаметр трубы, чтобы скорость движения воды в ней находилась в экономически и гидравлически целесообразных пределах (обычно 0.9-1.2 м/с). Слишком высокая скорость создает шум, а слишком низкая требует неоправданно больших диаметров.
4. Определение потерь напора. Вода, двигаясь по трубам, теряет давление (напор) из-за трения о стенки трубы и на местных сопротивлениях (повороты, тройники, арматура). Эти потери необходимо рассчитать для каждого участка, чтобы в итоге определить общее падение давления в системе.

Расчеты показывают, как система должна работать в теории. Но хватит ли давления в городской сети, чтобы вода дошла до последнего этажа? Это нужно проверить.

Проверяем, хватит ли напора в системе для всего здания

Это критически важный проверочный расчет, так как даже идеально подобранные диаметры труб не будут иметь смысла, если давление в городской сети окажется недостаточным. Требуемый напор на вводе в здание — это то минимальное давление, которое необходимо для преодоления всех сопротивлений системы и обеспечения нормальной работы диктующего прибора. Он рассчитывается по формуле, которая складывается из трех основных компонентов:

• Геометрическая высота подъема воды — разница высот между точкой ввода в здание и диктующим прибором.
• Сумма всех потерь напора — общее падение давления, рассчитанное на предыдущем этапе, которое включает потери по длине трубопроводов и в местных сопротивлениях (арматуре, фитингах).
• Свободный напор — минимальное давление, необходимое для нормальной работы самого сантехприбора (например, для душа), которое принимается по нормативным документам.

Полученное значение требуемого напора сравнивается с гарантированным напором, который предоставляет водоканал. Если требуемый напор оказывается больше гарантированного, необходимо предусматривать установку повысительной насосной станции. Система водоснабжения спроектирована и проверена. Теперь необходимо спроектировать систему, которая будет отводить использованную воду.

Принципы устройства и нормы проектирования внутренней канализации

Система внутренней канализации (К1) предназначена для сбора и отвода сточных вод от сантехнических приборов в наружную сеть. В ее состав входят приемники сточных вод (сифоны), отводные линии от приборов, вертикальные стояки, вытяжная часть (для вентиляции) и выпуски из здания. Главный принцип работы системы — самотечное движение стоков. В отличие от водопровода, здесь нет давления, и вода движется исключительно под действием силы тяжести. Для реализации этого принципа на практике все горизонтальные трубопроводы прокладываются с определенным нормативным уклоном. Этот уклон должен быть достаточным для создания самоочищающихся скоростей, при которых поток воды увлекает за собой твердые частицы, предотвращая засорение труб. Все параметры — диаметры, уклоны, скорости — также строго регламентируются СП 30.13330.2020. Теперь переведем эти теоретические принципы в конкретные расчетные действия.

Как рассчитать самотечную систему водоотведения

Расчет самотечной канализации также выполняется поэтапно и направлен на правильный подбор диаметров и уклонов труб для обеспечения бесперебойного отвода стоков.

1. Определение расчетных расходов сточных вод. Для каждого сантехнического прибора по нормативным таблицам определяется максимальный секундный расход стоков. Затем эти расходы суммируются для стояков и горизонтальных отводных линий.
2. Гидравлический расчет отводных трубопроводов и стояков. На основе расчетного расхода подбираются диаметры стояков и отводных линий. Для горизонтальных участков назначается уклон, который, согласно гидравлическим таблицам, обеспечит скорость движения жидкости не менее 0,7 м/с и наполнение трубы не более 0,5-0,6 от ее диаметра.
3. Проектирование дворовой сети. Этот этап включает трассировку (определение пути прокладки) трубопровода от выпуска из здания до колодца городской канализационной сети.
4. Расчет дворовой сети. Зная длину трассы и разницу высот между лотком выпуска и лотком городского коллектора, определяют необходимый уклон дворовой сети. После этого, исходя из общего расхода стоков от здания, подбирают диаметр наружного трубопровода, проверяя его пропускную способность и скорость течения.

Все расчеты завершены. Следующий шаг — перенести наши инженерные решения на чертежи.

Визуализация проекта, или Как правильно оформить графическую часть

Графическая часть — это язык инженера, который визуализирует все принятые проектные решения. Она является неотъемлемой частью курсовой работы и должна быть выполнена аккуратно и в соответствии с требованиями стандартов. Обычно она включает следующий набор чертежей, выполняемых в программе AutoCAD или аналогах:

• Планы подвала и типового этажа. На этих планах условными обозначениями наносятся трассы магистральных трубопроводов, стояки систем водопровода (В1) и канализации (К1), а также подводки к сантехническим приборам.
• Аксонометрические схемы систем В1 и К1. Это объемные схемы, которые наглядно показывают конфигурацию всей системы, включая все стояки, разводки, диаметры труб и установленную арматуру. Именно по ним удобнее всего проверять расчеты и составлять спецификацию.
• Генеральный план участка. На нем отображается расположение здания и трассировка наружных сетей водопровода и канализации от здания до точек подключения к городским коммуникациям.

Все чертежи должны содержать необходимые выноски, размеры, отметки и быть оформлены в рамке с основной надписью (штампом) установленного образца. Чертежи показывают, что мы спроектировали. Теперь нужно составить точный перечень того, из чего это состоит.

Составляем спецификацию материалов и оборудования

Спецификация — это итоговый документ, который является результатом всех расчетов и чертежей. Она представляет собой таблицу, в которой перечисляются все материалы, изделия и оборудование, необходимые для монтажа спроектированных систем. Структура спецификации обычно включает следующие графы: «Наименование», «ГОСТ/Артикул», «Единица измерения» и «Количество». Чтобы ее составить, необходимо тщательно проанализировать аксонометрические схемы и планы, последовательно подсчитывая:

• Общую длину труб каждого диаметра.
• Количество фитингов (отводы, тройники, переходы).
• Количество запорной и регулирующей арматуры (краны, вентили).
• Количество сантехнических приборов.

Грамотно составленная спецификация демонстрирует полное понимание проекта и является основой для дальнейшего расчета его стоимости. Проект полностью рассчитан, начерчен и обсчитан. Осталось подвести итоги проделанной работы.

В заключение курсового проекта необходимо кратко резюмировать проделанную работу и подтвердить достижение поставленной цели. Структура заключения должна быть четкой и логичной. Сначала напоминается исходная задача: спроектировать системы внутреннего водоснабжения и водоотведения для жилого здания. Далее перечисляются ключевые результаты, например: «В ходе работы была спроектирована система холодного водоснабжения В1, рассчитаны гидравлические параметры сети канализации К1, подобраны требуемые диаметры трубопроводов, выполнена проверка напора на вводе». Главный вывод должен утверждать, что разработанные проектные решения полностью соответствуют требованиям актуального СП 30.13330.2020 и обеспечивают надежное и безопасное функционирование инженерных систем здания. Для завершения работы осталось лишь корректно оформить источники и вспомогательные материалы.

Финальные штрихи, которые определяют качество. Список литературы и приложения

Качественное оформление заключительных разделов — признак академической добросовестности. В списке литературы в обязательном порядке должны быть указаны все использовавшиеся нормативные документы (в первую очередь СП 30.13330.2020, СП 32.13330.2018 и другие), а также учебники и методические пособия. В приложения, как правило, выносят громоздкие расчетные таблицы, гидравлические графики, каталожные листы на подобранное оборудование (например, счетчики воды или насосы). Это позволяет не загромождать основной текст пояснительной записки и в то же время предоставляет возможность для детальной проверки выполненных расчетов.

Список использованной литературы

1. Инженерные сети: внутренний водопровод и канализация здания: методические указания / Сост. Е.П. Лашкивский, Е.Ю. Курочкин. – Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2009. – 41 с.
2. СНиП 2.04.01–85*. Внутренний водопровод и канализация зданий / М.: ФГУП ЦПП,. – 2005. – 60 с.
3. Бухаркин, Е.Н. Инженерные сети, оборудование зданий и сооружений / Е.Н. Бухаркин, К.С. Орлов и др.; Под ред. Ю.П. Соснина.– 2-е изд., испр. и доп. – М: Высш. Шк., 2008. – 415 с.
4. Белекий, Б.Ф. Справочник сантехника / Б.Ф. Белецкий. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 512 с.
5. Зенкин, А.А. Водоснабжение и водоотведение: исходные данные к выполнению курсовой работы / А.А. Зенкин. – Томск: Изд-во гос. архит.-строит. ун-та, 2007. – 91 с.
6. Тугай, А.М. Справочник проектировщика. Внутренние системы водоснабжения и водоотведения / А.М. Тугай.– Киев: Будивельник, 1982. – 255 с.