Item: Tính toán thiết kế và lựa chọn bơm cấp nước sinh hoạt
Rating: 6
Author: Tài liệu môi trường

I. Giới thiệu về hệ thống bơm cấp nước:

Hệ thống bơm nước sinh hoạt là một thiết bị đã không còn lạ lẫm gì trong cuộc sống hiện tại của chúng ta, nhưng để hiểu rõ hơn về máy bơm nước chắc ít người có thể định nghĩa được máy bơm nước là gì?

Tính toán thiết kế và lựa chọn bơm cấp nước sinh hoạt

Máy bơm nước sinh hoạt thật ra là để trung chuyển nguồn nước sinh hoạt từ nơi này đến nơi khác, hoặc từ nơi có áp suất thấp đến nơi có áp suất cao. Ứng dụng cụ thể nhất là việc máy bơm nước hút nước sinh hoạt từ bể nước dự trữ lên cung cấp nước sinh hoạt trực tiếp đến từng thiết bị sử dụng hoặc bơm trung chuyển lên bể nước mái dự trữ ; không những thế, ngày nay máy bơm nước còn được sử dụng trong nông nghiệp và công nghiệp với nhiều lợi ích to lớn khác.

Có thể nói máy bơm nước dường như đã trở thành một công cụ đắc lực cho mọi người mọi nhà, hiện nay mỗi nhà mỗi khu dân cư, mỗi nhà trọ hay cả khách sạn, nhà hàng lớn đều cần máy bơm nước để cũng cấp nguồn nước ổn định nhất cho người sử dụng.

Hệ thống bơm nước sinh hoạt được áp dụng cho trường hợp áp lực đường ống cấp nước bên ngoài không đảm bảo cấp nước đến được các thiết bị vệ sinh trong nhà (theo mục 7.1 của TCVN 4513:1988)

II. Phương pháp tính toán trạm bơm cấp nước sinh hoạt:

2.1. Tính toán lưu lượng máy bơm nước sinh hoạt:

Bước 1: Tính toán công suất cấp nước trung bình ngày của toàn dự án.

Áp dụng công thức tính toán mục 3.3 của TCXDVN 33:2006) để tính toán công suất cấp nước trung bình ngày của toàn dự án Qtb ngày (lưu ý áp dụng tiêu chuẩn dùng nước qtc cho các đối tượng dùng nước như căn hộ, trường học, khách sạn, tưới cây… theo bảng 1 của TCVN 4513:1988).

Bước 2: Tính toán công suất cấp nước lớn nhất trong ngày của toàn dự án.

Bước 3: Tính toán công suất cấp nước lớn nhất trong giờ của toàn dự án.

Đề đảm bảo được việc cấp nước sinh hoạt cho toàn dự án đảm bảo được ổn định trong suốt quá trình sử dụng thì lưu lượng máy bơm nước sinh hoạt phải đáp ứng được lưu lượng vào giờ dùng nước lớn nhất của toàn dự án (theo mục 7.7 của TCVN 4513:1988).

2.2. Tính toán cột áp máy bơm nước sinh hoạt:

Bước 1: Xác định các thông số cần thiết như cao độ từ vị trí đặt bơm đến vị trí cần bơm đến, chiều dài của ống hút và ống đẩy của máy bơm.

Bước 2: Áp dụng công thức tính toán tổn thất thủy lực Hazen – William ở phụ lục 14 – mục B của TCXDVN 33:2006 để tính toán tổn thất dọc đường cho hệ thống ống bơm nước sinh hoạt.

J = 6,824 x (V/C)1,852 x D-1,167 (mH20/1m dài)

Bước 3: Xác định tổn thất cục bộ cho hệ thống ống bơm nước sinh hoạt. Theo mục 6.16 của TCVN 4513:1988 thì tổn thất cục bộ của hệ thống cấp nước sinh hoạt cho nhà ở và nhà công cộng bằng 30% tổn thất dọc đường.

Bước 4: Xác định áp lực yêu cầu tối thiểu tại đầu ra của máy bơm. Đề đảm bảo nước chảy vào bể nước mái thì áp lực yêu cầu tối thiểu tại đầu ra của máy bơm là 1m (theo mục 3.8 của TCVN 4513:1988).

Bước 5: Xác định cột áp cần thiết của máy bơm nước sinh hoạt theo công thức sau:

Hb = (Hz + Hdd + Hcb + Hđầu ra) x 1,2

Trong đó:

Hb: Cột áp bơm nước sinh hoạt
Hz: Cao độ từ vị trí đặt bơm đến vị trí cần bơm đến
Hdd: Tổn thất dọc đường của đường ống
Hcb: Tổn thất cục bộ của đường ống
Hđầu ra: Áp lực yêu cầu tại đầu ra của máy bơm.

Hệ thống bơm sinh hoạt trên thị trường hiệu suất hoạt đồng từ 75%-85%. Để đảm bảo lựa chọn máy bơm đáp ứng được nhu cầu thực tế cần nhân hệ số 1,2 vào công thức ở trên (tức là bù 20% bị mất đi do máy bơm không hoạt động được 100% hiệu năng).

2.3. Phương pháp thiết kế bơm nước sinh hoạt:

Trường hợp mạng lưới đường ống cấp nước bên ngoài thường xuyên hay từng thời gian không có đủ áp lực cần thiết để đưa nước lên các tầng của công trình cần phải thiết kế trạm bơm tăng áp. Nghiêm cấm việc đặt máy bơm hút trực tiếp trên đường ống dẫn nước vào nhà mà phải hút qua bể chứa nước dự trữ (theo mục 7.1 của TCVN 4513:1988).

Kiểu loại và chế độ làm việc của máy bơm phải được xác định trên cơ sở so sánh kinh tế kĩ thuật các phương án:

Máy bơm hoạt động liên tục.
Máy bơm hoạt động từng thời kì.

(theo mục 7.2 của TCVN 4513:1988).

Không cho phép đặt máy bơm trực tiếp dưới các căn hộ, các phòng của nhà trẻ, các lớp học của trường phổ thông, các phòng điều trị của bệnh viện, phòng hành chính, các giảng đường của trường đại bọc và các phòng tương tự khác (theo mục 7.4 của TCVN 4513:1988).

Máy bơm trong nhà sản xuất nên bố trí ngay trong xưởng dùng nước. Trường hợp máy bơm đặt trong gian sản xuất phải có thiết kế hàng rào ngăn che (theo mục 7.5 của TCVN 4513:1988).

Trục máy bơm nước cần đặt thấp hơn mực nước thấp nhất của nguồn nước. Trường hợp máy bơm đặt cao hơn thì phải có bộ phận mồi nước (theo mục 7.13 của TCVN 4513:1988).

Khi máy bơm hút nước từ bể chứa có hai máy bơm trở lên thì số lượng ống hút ít nhất là 2 (theo mục 7.14 của TCVN 4513:1988).

Trên đường ống đẩy ở mỗi máy bơm phải có van khóa, van một chiều và đồng hồ áp lực, trên đường ống hút chỉ cần đặt van khóa và đồng hồ áp lực (theo mục 7.15 của TCVN 4513:1988).

Máy bơm phải đặt trên bệ móng cao hơn mặt nền nhà tối thiểu là 0,2m (theo mục 7.18 của TCVN 4513:1988).

2.3.1 Khoảng cách cho phép nhỏ nhất giữa các thiết bị đặt trong phòng máy bơm, theo quy định sau:

a) Từ cạnh bên của móng đặt máy bơm và động cơ điện đến tường nhà và khoảng cách giữa các móng là 700 mm.

b) Từ cạnh bệ máy bơm phía ống hút đến mặt tường nhà đối diện là l000 mm.

(theo mục 7.19 của TCVN 4513:1988).

2.3.2. Khoảng cách cho phép nhỏ nhất giữa các thiết bị đặt trong phòng máy bơm, theo quy định sau:

a) Từ cạnh bên của móng đặt máy bơm và động cơ điện đến tường nhà và khoảng cách giữa các móng là 700 mm.

b) Từ cạnh bệ máy bơm phía ống hút đến mặt tường nhà đối diện là l000 mm.

c) Cho phép đặt hai máy bơm trên cùng một móng mà không cần bố trí lối đi lại giữa chúng, nhưng xung quanh móng phải chừa một lối đi riêng không nhỏ hơn 700mm.

(theo mục 7.19 của TCVN 4513:1988).

Chiều cao thông thủy của trạm bơm lấy tối thiểu là 2,2m (theo mục 7.20 của TCVN 4513:1988).

Miệng vào ống hút phải đảm bảo sao cho khi máy bơm làm việc không tạo xoáy trên bề mặt và không hút cặn ở đáy bể hút (gắn thiết bị đĩa chống xoáy) – theo mục 2.3.1 của QCVN 07-1:2016.

Nếu các bơm có ống hút nối chung thì phải đặt van trên ống hút của từng bơm và trên ống nối chung. Số lượng van trên ống nối chung phải ñảm bảo có thể tách bất kỳ một máy nào hay một ñoạn ống nào ra mà trạm bơm vẫn cấp được 70% lưu lượng nước tính toán (theo mục 2.3.1 của QCVN 07-1:2016).

Côn nối với miệng hút của máy bơm phải là côn lệch. Ống hút của từng máy bơm nối với ống hút chung phải cùng cao ñộ ñỉnh ống và phải có ñộ dốc cao dần về phía máy bơm (theo mục 2.3.1 của QCVN 07-1:2016).

Trên đường ống hút, ống đẩy của từng máy bơm và ống góp chung phải lắp đặt mối nối mềm ở gần các cụm van để tháo lắp, bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế máy bơm và thiết bị khi cần thiết (theo mục 2.3.1 của QCVN 07-1:2016).

Phải đặt thiết bị đo áp lực trên ống đẩy của từng bơm (theo mục 2.3.1 của QCVN 07-1:2016).

Phải đặt thiết bị đo lưu lượng cho trạm bơm (theo mục 2.3.1 của QCVN 07-1:2016).

III. Kết luận:

Để xác định việc có nên sử dụng hệ thống bơm nước sinh hoạt nên xem xét áp lực đường ống cấp nước bên ngoài có đảm bảo cấp nước đến được các thiết bị vệ sinh trong nhà hay không từ đó chọn phương pháp kỹ thuật hợp lý dùng bơm trung chuyển hoặc dùng bơm biến tần.

3.1. Bài tập ví dụ mẫu:

Một công trình căn hộ cho thuê có số lượng nhân viên văn phòng là 300 người. Theo Bảng 1: TCVN 4513-1988 thì tiêu chuẩn dùng nước của 1 người trong căn hộ là 200 lít/người.ngđ.

Bước 1: Tính toán công suất cấp nước trung bình ngày của toàn dự án.

Qtb ngày = N * qtc /1000 = 300*200/1000 = 60 m3/ngđ

Bước 2: Tính toán công suất cấp nước lớn nhất trong ngày của toàn dự án.

Áp dụng công thức tính toán mục 3.3 của TCXDVN 33:2006) để tính toán công suất cấp nước lớn nhất ngày của toàn dự án Qngày max

Qngày max = Qtb ngày * Kngày max = 60 * 1,2 = 72 m3/ngđ

Đối với khu vực TP.HCM thì Kngày max = 1,1-1,2

Bước 3: Tính toán công suất cấp nước lớn nhất trong giờ của toàn dự án.

Áp dụng công thức tính toán mục 3.3 của TCXDVN 33:2006) để tính toán công suất cấp nước giờ dùng nước lớn nhất của toàn dự án Qgiờ max

Qgiờ max = Qngày max * Kh max / 24 = 72 *4,5 / 24 = 13,5 m3/h

Kh max = a max * b max = 1,5 * 3,0 = 4,5

Trong đó: