Выполнение курсового проекта по водоснабжению и водоотведению (ВиВ) — это не просто академическое испытание, а первый серьезный шаг в освоении инженерной профессии. Эта работа позволяет на практике применить теоретические знания, научиться принимать обоснованные технические решения и работать с нормативной документацией. Вместо того чтобы бояться этого этапа, давайте рассмотрим его как возможность создать полноценный проект для реального объекта.
Цель курсового проекта по ВиВ — спроектировать и рассчитать внутренние системы холодного водоснабжения (В1) и бытовой канализации (К1) для конкретного здания. В качестве нашего сквозного примера мы возьмем 10-этажный 80-квартирный жилой дом. Типовое техническое задание для такого объекта обычно включает:
- Генплан участка: С указанием расположения здания и точек подключения к городским сетям.
- Архитектурные планы: Планы подвала и типового этажа с расположением санузлов и кухонь.
- Технические условия: Информация о городских сетях, в частности, гарантийный напор в городском водопроводе и отметки (глубины заложения) сетей.
Главная задача — на основе этих данных разработать работоспособные, экономичные и соответствующие нормам системы. Теперь, когда мы понимаем, что от нас требуется, можно приступать к первому и самому главному разделу — проектированию системы водоснабжения.
Часть I. Проектирование системы внутреннего водопровода (В1)
Раздел 1. Выбираем принципиальную схему водопровода и обосновываем свое решение
Выбор схемы водоснабжения — это фундамент всего проекта. От этого решения зависит надежность системы, удобство ее эксплуатации и стоимость. Существует несколько базовых схем разводки труб:
- Тупиковая схема: Наиболее простая и дешевая, но при аварии на одном участке без воды остается вся ветка. Чаще применяется в небольших зданиях.
- Кольцевая схема: Обеспечивает бесперебойное водоснабжение за счет резервирования, но значительно сложнее и дороже. Используется на объектах с повышенными требованиями к надежности (больницы, производства).
- Схемы с верхней и нижней разводкой: Определяют, где прокладываются магистральные трубы — на чердаке или в подвале. Для современных многоэтажных домов стандартным решением является нижняя разводка.
Для нашего 10-этажного жилого дома наиболее современным и эффективным решением является коллекторная (поквартирная) схема разводки с магистральными стояками, проходящими через общие коридоры или технические шахты. При такой схеме на вводе в каждую квартиру устанавливается коллектор, от которого к каждому сантехническому прибору идет своя отдельная труба.
Это решение, соответствующее требованиям СП 30.13330.2012 «Внутренний водопровод и канализация зданий», обеспечивает высокое удобство эксплуатации: для ремонта одного прибора не нужно отключать всю квартиру, а гидравлическая стабильность системы значительно выше.
В пояснительной записке такой выбор обосновывается повышенной надежностью и ремонтопригодностью. Схема выбрана. Следующий логический шаг — определить, сколько именно воды потребуется нашему зданию. Это основа для всех дальнейших гидравлических расчетов.
Раздел 2. Рассчитываем нормативное водопотребление для всего здания
Чтобы правильно подобрать диаметры труб и оборудование, нужно знать, какие объемы воды должна пропускать система в разные моменты времени. Расчет ведется строго по методике, изложенной в СП 30.13330.2012. Начнем с определения числа потребителей. Для 80-квартирного дома, принимая среднюю заселенность квартиры в 2,5 человека, получаем 80 * 2.5 = 200 жителей.
Далее последовательно рассчитываем три ключевых параметра расхода:
- Максимальный суточный расход (м³/сут): Показывает, сколько всего воды потребуется зданию в самые загруженные сутки. Он нужен для подбора водомерного узла и получения технических условий на подключение.
- Максимальный часовой расход (м³/ч): Определяет пиковую нагрузку на систему в течение часа. Этот параметр используется для расчета требуемого напора и подбора насосного оборудования.
- Расчетный (максимальный секундный) расход (л/с): Это самый важный параметр для гидравлического расчета. Он отражает наиболее вероятный одновременный расход воды всеми приборами в здании в пиковый момент и используется для подбора диаметров труб.
Расчет секундного расхода ведется по формуле, учитывающей количество сантехнических приборов и вероятность их одновременной работы. Для жилого дома с одинаковыми потребителями это достаточно простой и стандартизированный процесс. Мы знаем, сколько воды нужно подать в пиковые моменты. Теперь необходимо спроектировать сеть трубопроводов, которая сможет это сделать, и доказать расчетом ее работоспособность.
Раздел 3. Выполняем гидравлический расчет водопроводной сети, чтобы гарантировать нужный напор
Это центральная и самая сложная часть проекта. Ее цель — доказать, что при максимальном водоразборе до самого удаленного и высокорасположенного крана дойдет вода с нормативным напором. Это устройство называется диктующим прибором.
Процесс расчета выглядит так:
- Выбор диктующего направления: На плане здания выбираем самую дальнюю от ввода квартиру на последнем этаже. Диктующим прибором в ней, скорее всего, будет смеситель душа или кухни.
- Построение расчетной схемы: Чертим путь воды от точки ввода в здание до этого диктующего прибора, разбивая его на участки (ввод, магистраль в подвале, стояк, квартирная разводка).
- Определение расходов: Для каждого участка на пути к диктующей точке определяем расчетный секундный расход воды.
- Подбор диаметров: Исходя из расхода и рекомендуемых скоростей движения воды (обычно 0.9-1.2 м/с), подбираем диаметры труб для каждого участка. В современных системах часто используют трубы из сшитого полиэтилена.
- Расчет потерь напора: Для каждого участка считаем потери давления. Они складываются из потерь на трение по длине трубы и потерь в местных сопротивлениях (отводы, тройники, арматура).
- Определение требуемого напора: Суммируем все потери напора по диктующему направлению, прибавляем к ним высоту подъема воды до диктующего прибора и нормативный свободный напор у прибора (обычно 2-3 метра водяного столба). Полученное значение — это и есть требуемый напор на вводе в здание.
Итоговая задача — сравнить этот требуемый напор с гарантийным напором в городской сети. Расчет показал, какой напор нам нужен. Теперь подберем конкретное оборудование, которое обеспечит учет воды и, при необходимости, повышение давления в системе.
Раздел 4. Подбираем водомерный узел и насосную установку
Подбор оборудования выполняется на основе ранее выполненных расчетов. Первым делом подбирается водомерный узел (счетчик воды).
Калибр водомера подбирается по каталогу производителя на основе максимального часового расхода. После выбора калибра обязательно проводятся две проверки:
- Потери напора в счетчике при пропуске максимального секундного расхода не должны превышать нормативных значений.
- Счетчик должен обладать достаточной чувствительностью, чтобы регистрировать минимальные (ночные) расходы воды.
Далее принимается решение о необходимости повысительной насосной установки. Вывод делается на основе простого сравнения:
Если требуемый напор, полученный в гидравлическом расчете, больше гарантийного напора в городской сети, то установка подкачивающих насосов обязательна.
Для 10-этажного дома такая необходимость возникает почти всегда. Подбор насосной станции производится по «рабочей точке» — паре значений (требуемый расход и требуемый напор), которые должна обеспечить станция. Система водоснабжения полностью рассчитана и скомплектована. Переходим к не менее важной задаче — проектированию системы отвода сточных вод.
Часть II. Проектирование системы внутренней канализации (К1)
Раздел 5. Разрабатываем схему и трассировку канализационной сети
В жилых зданиях проектируется система хозяйственно-бытовой канализации (К1), предназначенная для отвода стоков от сантехнических приборов. Система работает по гравитационному принципу, то есть стоки движутся самотеком под действием силы тяжести. Это накладывает строгие требования к уклонам трубопроводов.
Основные элементы системы:
- Отводные трубы: Соединяют сантехнические приборы (унитазы, раковины, ванны) со стояком.
- Канализационные стояки: Вертикальные трубы, собирающие стоки с нескольких этажей.
- Выпуски: Горизонтальные трубопроводы в подвале, которые собирают стоки со стояков и отводят их в наружную сеть.
Проектирование начинается с трассировки — оптимального размещения элементов на плане. Стояки стараются располагать так, чтобы они обслуживали смежные санузлы и кухни, минимизируя длину отводных линий. Трассировка отводных труб от приборов до стояков выполняется с учетом нормативных уклонов, чтобы обеспечить самоочищение труб. Когда трассы проложены, необходимо рассчитать, справятся ли трубы выбранных диаметров с отводом пиковых стоков.
Раздел 6. Проводим гидравлический расчет системы водоотведения
Гидравлический расчет канализации проще, чем водопровода, и его главная цель — обеспечить самотечный и безнапорный режим течения стоков, который предотвращает засоры и срыв гидравлических затворов (сифонов).
Расчет сводится к двум основным действиям:
- Определение диаметров и уклонов: Диаметры принимаются конструктивно (например, 110 мм для стояков от унитазов, 50 мм для отводов от раковин), а уклоны должны соответствовать нормам СП 30.13330.2012. Для трубы диаметром 110 мм уклон должен быть не менее 0.015-0.02 (1.5-2 см на метр), для трубы 50 мм — не менее 0.03 (3 см на метр).
- Проверка пропускной способности: Рассчитывается максимальный секундный расход сточных вод для всей системы (аналогично водопроводу). Затем по гидравлическим таблицам проверяется, что выбранные стояки и отводные трубы с нормативными уклонами способны пропустить этот расход. Важнейшее условие — наполнение трубы не должно превышать 0.5-0.6 ее диаметра, чтобы обеспечить вентиляцию сети и избежать срыва сифонов.
Система водоотведения рассчитана. Теперь, когда обе основные системы — В1 и К1 — спроектированы, необходимо свести все использованные материалы и оборудование в единый документ.
Часть III. Оформление и защита проекта
Раздел 7. Составляем спецификацию оборудования, изделий и материалов
Спецификация — это итоговый документ, представляющий собой ведомость всех материалов и оборудования, необходимых для монтажа спроектированных систем. Она является основой для составления сметы и закупки материалов.
Документ обычно разделяется по системам: В1 (водопровод) и К1 (канализация). Внутри каждого раздела перечисляются:
- Трубопроводы: С указанием материала, диаметра и общей длины.
- Фитинги: Количество отводов, тройников, муфт, переходов для каждого диаметра.
- Запорная и регулирующая арматура: Краны, вентили, регуляторы давления.
- Сантехнические приборы: Унитазы, раковины, ванны, смесители.
- Прочее оборудование: Водомер, насосная установка, теплоизоляция.
Совет: чтобы ничего не упустить, подсчет лучше вести последовательно, двигаясь по аксонометрической схеме от точки ввода до самого дальнего прибора. Материальная база проекта готова. Теперь нужно оформить главную визуальную часть работы — чертежи.
Раздел 8. Готовим графическую часть. Создаем планы этажей и аксонометрические схемы
Графическая часть является ключевым результатом инженерной работы. Обычно она выполняется на 1-5 листах формата А1 и включает:
- План подвала: С нанесением вводов водопровода, магистральных трубопроводов В1, выпусков канализации К1 и водомерного узла.
- План типового этажа: С нанесением стояков В1 и К1, поквартирной разводки, сантехнических приборов и арматуры.
- Аксонометрические схемы систем В1 и К1: Это объемное изображение систем, которое наглядно показывает их устройство по вертикали. На схемах обязательно указываются номера стояков, отметки этажей, диаметры всех трубопроводов и расчетные расходы на участках сети.
Все чертежи должны быть выполнены с использованием условных графических обозначений по ГОСТ. Аксонометрическая схема особенно важна, так как именно по ней проще всего проверить правильность гидравлического расчета. Чертежи готовы. Финальный этап — собрать все наши расчеты, обоснования и спецификации в единый документ, пояснительную записку.
Раздел 9. Компонуем и оформляем пояснительную записку
Пояснительная записка (ПЗ) — это текстовый документ объемом 30-50 страниц, который описывает, обосновывает и подтверждает расчетами все принятые в проекте решения. Ее структура строго регламентирована:
- Титульный лист и содержание.
- Введение: Описываются цель и задачи проекта, характеристика объекта.
- Основная часть: Детальное описание и обоснование принятых решений по системам В1 и К1 (выбор схем, материалов, оборудования).
- Расчетная часть: Приводятся все выполненные гидравлические расчеты водопровода и канализации.
- Охрана труда и окружающей среды: Краткий раздел о безопасности при монтаже и эксплуатации систем.
- Заключение: Формулируются основные выводы по проделанной работе.
- Список литературы.
- Приложения: Включаются спецификации оборудования, изделий и материалов.
Текст должен быть написан в строгом техническом стиле, а все формулы, таблицы и рисунки должны быть пронумерованы и оформлены по стандарту. Пояснительная записка написана, чертежи оформлены. Проект почти готов. Осталось сформулировать главные выводы.
Раздел 10. Пишем заключение и формируем список литературы
Заключение — это не пересказ содержания, а синтез главных результатов работы. Здесь необходимо четко и лаконично подвести итоги, показав, что все поставленные во введении цели были достигнуты.
Хорошие формулировки для выводов:
В ходе выполнения курсового проекта была спроектирована и рассчитана система холодного водоснабжения В1 для 10-этажного жилого дома. Был выполнен гидравлический расчет, на основании которого подобран водомерный узел и повысительная насосная установка. Также была разработана и рассчитана система бытовой канализации К1, обеспечивающая бесперебойный отвод стоков. Все проектные решения приняты в соответствии с действующими нормативными документами.
Список литературы оформляется в соответствии с ГОСТ. В него обязательно должны войти:
- Основные нормативные документы (СП 30.13330.2012, СНиПы).
- Учебники и методические пособия, которые использовались при расчетах.
- Каталоги производителей оборудования (насосов, счетчиков, труб).
На этом основной труд по созданию проекта завершен. Финальный блок даст вам уверенность для успешной защиты своей работы.
Подготовка к защите. Как уверенно представить свой проект
Успешная защита — это финальный аккорд вашей работы. Подготовьте короткий доклад на 5-7 минут, который отражает суть проекта. Его структура может быть следующей:
- Краткая характеристика объекта.
- Обоснование выбора принципиальных схем В1 и К1.
- Ключевые результаты гидравлических расчетов (требуемый напор, итоговые диаметры).
- Краткое описание подобранного оборудования.
- Выводы.
Будьте готовы ответить на самые частые вопросы: «Почему вы выбрали именно такую схему?», «Как вы определили диктующую точку?», «Что произойдет, если гарантийный напор в сет