مصرف آب در ساختمان های مسکونی

اولین کاری که برای اندازه گیری واحد فشار پمپ آب ضروری است، تعیین کمیت آب و فشاری است که باید تامین شود. جدول (1) مقادیر ماکزیمم آب مصرفی برای هر نقطه تحویل را با توجه به تسهیلات لوله کشی در اختیار ما قرار می دهد تا بتوانیم پمپ آب مناسب را انتخاب کنیم. ماکزیمم نیازهای تئوری به وسیله مجموع مقادیر مصرف آب در هر نقطه تحویل داده مشخص می شود. اصولا نقاط تحویل همزمان با هم مورد استفاده واقع نمی شوند، بلکه فقط تعدادی از آن ها مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین تعیین ماکزیمم تعداد نقاط تحویل برای استفاده در یک لحظه جهت انتخاب پمپ آب مناسب بسیار مهم است.

موارد مصرف جریان (لیتر در دقیقه)
دستشویی 9
ظرفشویی 10
وان حمام 15
بیده 6
با فلاش تانک W.C. 6
ماشین لباسشویی 12
دوش 12
با فلاش ولو W.C. 90

جدول شماره (1)

اولین قدم با تعیین مقدار فاکتور همزمانی (Contemporaneity Factor) است که بستگی به تعداد نقاط تحویل دارد و از فرمول زیر محاسبه می شود :

فرمول محاسبه مقدار آب مصرفی توسط پمپ آب – آپارتمان با یک حمام

فرمول محاسبه مقدار آب مصرفی توسط پمپ آب - آپارتمان با یک حمام

فرمول محاسبه مقدار آب مصرفی توسط پمپ آب – آپارتمان با دو حمام

فرمول محاسبه مقدار آب مصرفی توسط پمپ آب - آپارتمان با دو حمام

Nr : تعداد نقاط تحویل

Na : تعداد آپارتمان ها

f : ضریب همزمانی

جدول (2) ماکزیمم همزمانی مقادیر نرخ جریان را برای آپارتمان های دارای یک حمام یا دو حمام نشان می دهد. برای آپارتمان های دارای یک حمام، هفت نقطه طراحی و برای آپارتمان های دارای دو حمام، یازده نقطه باید در نظر گرفته شود.

نیاز مصرفی آب و انتخاب پمپ آب ساختمان هایی از قبیل بیمارستان ها، هتل ها، اداره ها، مدارس، فروشگاه ها و کارخانه ها متفاوت از ساختمان های مسکونی اشتراکی است و اندازه روزانه کلی و ماکزیمم نرخ جریان همزمان آب معمولا بزرگتر است و پمپ آب متفاوتی را می طلبد.

نمودار (3-1) مصارف را برای تعدادی از ساختمان های اشتراکی با توجه به ساکنین آن ها نشان می دهد.

 

برای بهتر بیان شدن مطلب، یک مثال مطرح می کنیم :

مثال :

یک مجتمع مسکونی دارای 20 واحد آپارتمان با مساحت 90 متر مربع که هر واحد دارای وسایل بهداشتی زیر می باشد را در نظر بگیرید. مقدار آب مصرفی را جهت تعیین بوستر پمپ آب مورد نیاز محاسبه نمائید. (حمام با دوش، دستشویی، ظرفشویی، W.C. با فلاش تانک، ماشین لباسشویی)

روش اول :

تعداد واحد مصرف کل واحد مصرف تعداد وسیله بهداشتی
20 12 12 1 حمام با دوش
20 18 9 2 دستشویی
20 10 10 1 ظرفشویی
20 6 6 1 WC با فلاش تانک
20 12 12 1 ماشین لباسشویی
58

ماکزیمم همزمانی مقادیر نرخ جریان را برای آپارتمان های دارای یک حمام یا دو حمام

روش دوم : با استفاده از جدول شماره (3-3)

مقدار عددی 142 لیتر در دقیقه به دست می آید که معادل 4/8 متر مکعب در ساعت می باشد.

تعداد آپارتمان ها WC

با فلاش تانک

WC

با فلاش ولو

تعداد آپارتمان ها WC

با فلاش تانک

WC

با فلاش ولو

1 دوش 2 دوش 1 دوش 2 دوش 1 دوش 2 دوش 1 دوش 2 دوش
جریان (لیتر بر دقیقه) جریان (لیتر بر دقیقه)
1 32 40 60 79 35 187 234 357 466
2 45 56 85 111 40 200 250 382 498
3 55 68 105 136 45 213 265 405 528
4 63 79 121 157 50 224 280 427 557
5 71 88 135 176 55 235 293 448 584
6 78 97 148 193 60 245 306 468 610
7 84 105 160 208 65 255 319 487 635
8 90 112 171 223 70 265 331 506 659
9 95 119 181 236 75 274 342 523 682
10 100 125 191 249 80 283 354 540 704
11 105 131 200 261 85 292 364 557 726
12 110 137 209 273 90 301 375 573 747
13 114 143 218 284 95 309 385 589 767
14 119 148 266 295 100 317 395 604 787
15 123 153 234 305 120 347 433 662 863
16 127 158 242 315 140 375 468 715 932
17 131 163 249 325 160 401 500 764 996
18 134 168 256 334 180 425 530 811 1056
19 138 172 263 343 200 448 559 854 1114
20 142 177 270 352 220 470 586 896 1168
21 145 181 277 361 240 491 612 936 1220
22 149 185 283 369 260 511 637 974 1270
23 152 190 290 378 280 530 661 1011 1318
24 155 194 296 386 300 549 685 1047 1364
25 158 198 302 394 320 567 707 1081 1408
26 162 202 308 401 340 584 729 1114 1452
27 165 205 314 409 360 601 750 1146 1494
28 168 209 320 417 380 618 771 1178 1535
29 171 213 325 424 400 634 791 1208 1575
30 174 217 331 431 450 672 838 1282 1670

جدول (2)

ماکزیمم ارتفاع ورودی

روش سوم : با استفاده از نمودار (1)

اگر فرض بر این باشد که به طور متوسط در هر واحد 4 نفر زندگی می کنند، با توجه به نمودار آبی که توسط پمپ آب باید تامین گردد از مقدار عدد 3/8 متر مکعب به دست می آید.

ماکزیمم ارتفاع ورودی (HA)

این پارامتر، محدوده ای است که بعد از آن پمپ آب قادر به مکش نیست و از فرمول زیر محاسبه می شود :

HA = 10.33 – (NPSH + 0.5) – Ʃ HP

10.33  : ارتفاع ستون آب (متر) مربوط به فشار اتمسفریک که بر روی مابع عمل می کند.

NPSH : ارتفاع خالص مطلق کل (متر) که باید در ورودی پمپ آب تضمین شود و با توجه به نرخ جریان تغییر می کند. مقادیر آن در دیاگرام های پمپ آب نشان داده می شود.

0.5 : ضریب ایمنی پیشنهادی

Hp : مجموع مقادیر مقاومت جریان (متر ستون آب) بسته به اصطکاک مایع در امتداد دیواره لوله ها و از میان اجزاء سیستم ورودی (فیلتر، زانویی، …) متفاوت می باشد.

تذکر : اگر دمای مایع بالاتر از 25 درجه سانتی گراد است و مقدار ارتفاع بالای سطح دریاست، باید ارتفاع ورودی ماکزیمم را کاهش دهیم :

HA = 10.33 – (NPSH + 0.5) – Ʃ HP – Kt – Kh

 

به منظور تعیین مقادیر Kt و Kh جداول زیر را ملاحظه کنید.

 

DECREASE IN THE DIFFERENCE OF INTAKE LEVEL IN RELATION

TO WATER TEMPERATURE CHANGES*

INTAKE FLOW RESISTANCE

IN METERS (K T )

TEMPERATURE

(ÆC)

0.4 30
0.8 40
1.3 50
2.0 60
3.2 70
4.8 80
7.1 90

*TABLES VALID FOR WATER ONLY

جدول (3)

DECREASE IN THE DIFFERENCE OF INTAKE LEVEL IN RELATION

 

TO WATER TEMPERATURE CHANGES*

INTAKE FLOW RESISTANCE

IN METERS (Kh)

ALTITUDE

IN METERS

0.4 30
0.8 40
1.3 50
2.0 60
3.2 70
4.8 80
7.1 90

*TABLES VALID FOR WATER ONLY

جدول (4)

انتخاب مخزن ذخیره (Surge Tank)

برای محدود کردن تعداد استارت های ساعتی پمپ ها از مخزن ذخیره استفاده می شود. مخزن می تواند از نوع دیافراگمی (Membrane) و یا بالشتکی (Air  Cushion) باشد.

در نوع بالشتکی، جدایی آشکاری بین هوا و آب موجود نیست، بنابراین امکان حل شدن اکسیژن موجود هوای بالای مخزن در آب می باشد که ضروری است آن را به وسیله واحدهای تامین هوا یا یک کمپرسور باز گردانیم.

در نوع دیافراگمی، واحدهای تامین هوا یا کمپرسور مورد نیاز نیستند و از اتصال بین هوا و آب با یک پرده کائوچویی داخل تانک جلوگیری می شود.

برای تعیین حجم مخزن از روش زیر استفاده می شود که برای مخازن افقی و عمودی قابل دسترسی است، معمولا اولین پمپ را در محاسبه حجم مخزن در نظر می گیریم.

تانک ذخیره بالشتکی :    (AIR-CUSHION SURGE TANK)

مقدار حجم این تانک در رابطه با نرخ جریان، فشار پمپ و تعداد استارت های ساعتی تعیین می شود

حجم کل مخزن به متر مکعب

Va : حجم کل مخزن به متر مکعب

P min : مینیمم فشار تنظیم شده به متر ستون آب

Z : ماکزیمم تعداد استارت های ساعتی مجاز دستگاه

Q p : نرخ متوسط جریان پمپ به متر مکعب در ساعت

P max : ماکزیمم فشار تنظیم شده به متر ستون آب

توجه : منظور از نرخ متوسط جریان پمپ، متوسط بین نرخ جریان در ماکزیمم فشار و مینیمم فشار است، که برابر است با :

نرخ متوسط جریان پمپ

به منظور بیان بهتر مطلب به شرح مثالی می پردازیم :

 

مثال : یک پمپ با مشخصات زیر مفروض است مطلوب است حجم تانک ذخیره.

KSB 32-160 pump

Pmax=32 m

Pmin=22 m

Qp=18 m3/h

Z=30

حجم تانک ذخیره

از نظر تجاری یک منبع 750 لیتری می تواند انتخاب شود.

اگر مخزن دیافراگمی انتخاب شود، حجم آن کمتر از نوع بالشتکی خواهد بود. این حجم را می توان از فرمول  زیر محاسبه کرد :

دیافراگمی

انواع اتصال دستگاه (سمت ورودی)

تامین آب بوستر پمپ آب به دو روش صورت می گیرد :

الف . سیستم بوستر پمپ آب از یک تانک ذخیره تغذیه شود (اتصال غیر مستقیم)

ب . سیستم بوستر پمپ آب بصورت مستقیم از لوله کشی آب شهر تغذیه شود (اتصال مستقیم)

تذکر : اتصال مستقیم برای استفاده در سیستم تامین آب مجاز نیست.

تعیین هد دستگاه

برای محاسبه هد دستگاه (بوستر پمپ آب) می توان به روش های زیر عمل کرد :

الف. منبع ذخیره و سیستم بوستر پمپ آب در یک سطح قرار دارند.

Ht = He + Hr + Hc

ب. منبع ذخیره بالاتر از سیستم بوستر پمپ آب قرار دارد.

Ht = He + Hc – Hb + Hr

ج. منبع ذخیره در سطح پایین تری از سیستم بوستر پمپ آب قرار دارد.

Ht = He + Hr + Hc + Hb

د. اتصال مستقیم به شبکه آب شهری.

Ht = He + Hr + Hc – Pc

Hb – اختلاف ارتفاع بین بوستر پمپ آب و منبع ذخیره

He – اختلاف ارتفاع بین بوستر پمپ آب و بالاترین نقطه تحویل

Hr – فشار مورد نیاز جهت دورترین خروجی

Hc – مجموع افت فشار درون لوله، اتصالات و شیرآلات

Pt – فشار ورودی آب شهر بین کنتور و بوستر پمپ آب

Ht – هد کلی دستگاه

در این مورد ارتفاع ورودی باید با دقت محاسبه شود، زیرا اختلاف زیاد در سطح بین تانک ذخیره و دستگاه و همچنین اشتباه محاسبه در اندازه گیری قطر لوله ورودی باعث بوجود آمدن پدیده کاویتاسیون (خوردگی پروانه) می گردد که برای عملکرد پمپ مضر می باشد.