Водоснабжение и водоотведение предприятия общественного питания

В задачу проектирования этой системы инженерного оборудования входит обеспечение предприятия водой с учетом требований организации технологического процесса, а так же обеспечения хозяйственно-бытовых потребностей посетителей и работников предприятия.

Схема водоснабжения и канализации назначается исходя из наличия и вида источника воды, напора и других условий (см. лекционный раздел 1.11). В основу проектирования должен быть положен СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий, М. 1997.

При проектировании водопровода и канализации определяются расчетные расходы воды общие (q₀^tot), горячей (q^h), холодной (q^c) и соответственно оцениваются расчетные стоки в канализационную систему.В соответствии с потребностью решения этих вопросов определяются секундные расходы (л / с), часовые расходы (л/час) и суточные(л/сутки),с учетом холодной и горячей воды.

 

По секундным расходам производится гидравлический расчет внутренних сетей, назначается производительность насосов на системах с подкачкой, проверяются потери напора на счетчиках.

Максимальные и среднечасовые расходы используются для проверки производительности насосов при отсутствии регулируемых емкостей, назначаются калибры счетчика воды. По суточным расходам производится оплата стоимости водопотребления.

Секундные расходы q₀ определяются как сумма расходов воды на технологические цели установленного оборудования по паспортам этого оборудования при условии совпадения его работы по времени (примечание 2 к пункту 3.3 СНиП). При отсутствии паспортов в общественных зданиях допускается принимать суммарный расход q₀^tot=0,3 л/с и горячей, и холодной соответственно q₀^h = q₀^c = 0,2 л/с (примечания 2 к пункту 3.2 СНиП).

Расходы воды на питьевую воду и санитарно-бытовые нужды q_0i через водоразборные приборы определяются по приложениям 2 и 3 СНиП при этом суммарные расходы определяются с учетом вероятности действия каждого i-го прибора P_i по формуле (1):

(1),

где q_0i – расход воды (общий ~t_ot, горячей ~h, холодной ~c) за временной период (в секунду, час); N_i – число водоразборных приборов; P_i – вероятность действия прибора определяемая по формуле (3) или (4).

При одинаковых водопотребителях U без учета изменения соотношения U/N по формуле (3):

(3).

При отличающихся группах водопотребителей различного назначения определяется средняя вероятность:

(4).

По формуле (3) определяют сначала вероятность пользования i-го прибора, а затем устанавливают среднюю вероятность.

Среднюю вероятность использования всех приборов по формуле (4) для последующего определения общего расхода по формуле (1) в течение расчетного периода (в секунду, за час).

При расчетах часовых расходов в СНиП вероятность использования санитарно-технических приборов P_hr рекомендуют определять по формуле (7) через вероятность секундных расходов P, определяемой по формуле (3). Анализ этой формулы позволит ее записать в виде:

(7΄)

Значения q₀ и q_0hr взять из приложения 2 и 3 СНиП, а P принять из расчета секундного расхода. Общий часовой расход тогда определяется по формуле (6), аналогичной формуле (1):

(6)

СНиП кроме определяемых расходов (секундных и часовых) по формуле (1), требует определить секундные и часовые расходы максимальные на участках потребления.

Максимальный секундный расход:

(2),

где α – коэффициент, определяемый по приложению 4 в зависимости от общего числа приборов и вероятности их действия (средней вероятности P_Σi, определяемой по формуле (4)).

Максимальный часовой расход воды:

(8)

Максимальный секундный расход сточных вод q^S л/с при q^tot<8л/с определяется по формуле (5), а при большем расходе:

Максимальный часовой расход сточных вод принимается равным максимальному часовому расходу воды q_hr, определяемому по формуле (8).

Средний расход воды q_T за время Т определяется по формуле (9) СНиП.

Качество питьевой воды должно соответствовать ГОСТ 2874-82*, на технологические цели качество определяется соответствующими технологическими требованиями. Температура горячей воды в местах водозабора из центральных сетей не менее 60ºС и 50ºС из закрытых систем водоснабжения. Во всех случаях температура не должна быть более 75ºС (см. СНиП пункт 2.2).

При выполнении технической детали к дипломному проекту студент определяет расходы воды общие и горячей воды, устанавливает источники ее получения, устанавливает диаметр труб для подводки воды к приборам, свободный напор H в метрах и диаметр труб отвода в канализацию (приложение 2 к СНиП). Диаметр разводящих сетей обычно определяется специальным расчетом. Диаметр трубопровода на вводе устанавливается из расчета поддержания скорости пропуска максимальных секундных расходов воды (t₀t) в размере 1,2-1,7 м/с, но не выше 3 м/с.

Для измерения количества и расхода воды устанавливаются счетчики. По расчетному секундному расходу по таблице 4* СНиП определяется диаметр условного прохода счетчика в миллиметрах, и подсчитываются потери давления:

,

где S – гидравлическое сопротивление счетчика. По этим параметрам подбирается марки счетчиков и водомеров.

При постоянном или периодическом недостатке напора в подводящей сети водопровода предусматриваются насосные установки, рассчитываемые на часовой расход воды. Для размещения насосов предусматривают на вводе изолированные помещения (обычно у тепловых пунктов). Производительность и марки насосов устанавливаются расчетом.

Для выполнения расчетов и разработки детали проекта в приложении к этому разделу приведены извлечения из СНиП:

- основные буквенные обозначения (приложение 1 к СНиП);

- расходы воды и стоков санитарными приборами (приложение 2 к СНиП)

-нормы расхода воды потребителями (приложение 3 к СНИП).

 

Пример исполнения детали по проектированию сетей водопровода для кафе на 40 посадочных мест с 10 работниками обслуживающего персонала

 

В связи с тем, что эти разделы проекта требуют специфических профессиональных знаний, то при исполнении этой детали будут решаться только принципиальные вопросы необходимые для организации функционирования предприятия. Это расчет общей потребности, учета ее расхода, потребности в дополнительной подкачке, обеспечении потребности горячей воды, необходимости ее прогрева, обеспечения водоотвода (стока) в канализацию.

Согласно примечанию 9 к СНиП в кафе в час будет реализоваться блюд в количестве:

,

где n –количество посадочных мест, m – количество посадок за стол. Для кафе m=2 (для столовых m=3 и ресторанов m=1,5).

В проектируемом кафе будет в час реализовываться:

блюд.

На их приготовление потребуется вода. В связи с тем, что нет технических характеристик на приготовление этих блюд, расход воды определен согласно примечания 2 к пункту 3.2 СНиП в размере общий q_o^tot=0,3 л/с, горячей воды q_o^h=0,2 л/с и холодной q_o^h=0,2 л/с.

В кафе в соответствии с планировочным решением предусмотрено 3 унитаза, 3 умывальника, душевая кабина для персонала, 2 мойки для кухонной и столовой посуды.

Исходя из изложенной выше методики, производится расчет секундных расходов воды с учетом вероятности действия приборов P на технологические цели (приготовления пищи) – 1 кран, на хозяйственно-питьевые и сантехоборудование – 9 приборов.

Так как потребители воды разные (клиенты и работники кафе), то расчет потребления делается отдельно для каждой группы потребителей с последующим суммированием расходов. Произведем последовательно расчет секундных расходов q_o и часовых расходов q_hr.

Секундные расходы воды:

На технологические цели, как указывалось выше, примем: размере общий q_0,1^tot=0,3 л/с, горячей воды q_0,1^h=0,2 л/с и холодной q_0,1^h=0,2 л/с, вероятность использования крана Р=1.

На использование хозяйственно-бытовых и питьевых целей производим расчет используя приложение 2 СНиП, выбрав из него необходимые сведения по каждому прибору. Эти сведения сведены ниже в таблицу 3.1. Производим по этим данным расчет вероятности использования приборов по формуле (3) для каждой группы приборов (2, 3, 4, 5).

По формуле (4) определяется средняя вероятность действия используемых приборов без первого технологического крана для приготовления блюд.

И далее определяют общий секундный расход воды по формуле (1) для приборов 2-5:

л/с

Таблица расходов воды и стоков санитарными приборами:

Таблица 3.1

наименование прибора	секундный расход воды л/с	часовой расход воды л/с	свободный напор Hq, м	расход стоков от прибора q0^S, л/с	минимальный диаметр усл. прохода, мм
общий qo^tot	холодный qo^c	горячий qo^h	общий qohr^tot	холодный qohr^c	горячий qohr^h			подводки	отвода
1.Водоразборный кран на технологические цели	0,3	0,2	0,2
2.Умывальник N=3 U=40+10=50 чел.	0,1	0,1						0,15
3.Унитазы с бочком N=3, U=40+10=50 чел.	0,1	0,1						1,6
4.Душевая кабина с мелким поддоном N=1 U=10 чел.	0,12	0,09	0,09					0,2
5.Мойки кухонной и столовой посуды N=2, U=40 чел.	0,12	0,09	0,09					0,6

 

Аналогичным порядком определим секундный расход горячей воды q₀^h:

На технологические цели q₀₁^h=0,2 л/с (см. таблицу).

На хозяйственно-бытовые и питьевые расходы через приборы 2-5 определим сначала по формуле (3) вероятности использования горячей воды:

;

P₀₃^h=0, т.к. расходуется только холодная вода;

;

.

По формуле (4) определяется средняя вероятность действия приборов питьевого и хозяйственно-бытовые оборудования (без технологического крана):

.

Определим секундный расход горячей воды по формуле (1) для этого оборудования:

л/с.

С учетом расхода горячей воды на приготовление пищи 0,2 л/с секундный расход горячей воды составляет в кафе:

q_o^h = 0,154 + 0,2 = 0,354 л/с.

По этой же методике определяется часовой расход воды общий q_ohr^tot и горячей q_ohr^h. Так же сначала определяется вероятности использования хозяйственно-бытовых приборов по формуле (7΄):

Используя данные, приведенные в таблице 3.1 определим вероятности использования хозяйственно-бытовых приборов 2-5 в течении часа (вероятность Р₁ = 1) при общем расходе воды (t_ot).

;

;

;

.

Средняя вероятность в часовом использовании определяется по формуле (4) без первого прибора (технологического крана для приготовления блюд):

.

Общий часовой расход приборов 2-5 по формуле (6):

л/с

С учетом технологических расходов воды q_hr = 300 + 65,66 = 365,66 л/с.

Определим часовые расходы горячей q_hr^h по такой же методике.

Р₁ = 0;

Технологический расход горячей воды по таблице 3.1 - q_оhr^h = 200 л/ч.

P_hr2^h = 0;

P_hr3^h = 0;

;

.

Средняя вероятность использования оборудования подачи горячей воды:

Часовой расход горячей воды составит для хозяйственно-бытовых нужд:

л/ч.

Общий часовой расход горячей воды составит:

q_hr^h = 60 + 200 = 260 л/ч.

Для целей расчета сетей необходимо произвести определение максимальных расходов воды. По пункту 3.3 СНиП определим максимальный секундный расход на расчетном участке сети

q_max=5^.q₀^.

q₀=0.464 л/сек – общий расход (см. выше). Коэффициент определяется по приложению 4 СНиП при общем количестве приборов N = 10 (см. выше) и вероятности

Р = 2,62. По таблице 2 приложение 4 при N^.P=26.2 =8.55

q_max=5^.0.464^.8.55=19.84л/сек = 0,01984 м³/сек

по этому расходу назначаются диаметры труб ввода, назначая скорости течения воды

1,2 – 1,7 м/сек.

Определяется максимальный часовой расход по формуле (8)

q_hr= 0.005^.q_0hr^. _hr

из ранее проведенного расчета q₀=365.66 л/час =16,66 N= 10 N^.P=166.6

по таблице 2 приложение 4 _hr=40,85

q_hr= 0.005 ^, 365,66 ^, 40,85 = 74,68 л/час

По этому расходу назначается производительность насоса при отсутствии регулирующих емкостей. Так как вода поступает от центрального водопровода, то насос не ставится.

Определяем средний часовой расход по формуле 9 СНиП

за рабочую смену Т = 8 часов

q₀ – норма расхода воды на одно блюдо по приложению 3, п.20 , U=176 блюд/час

По этому расчету определяют калибр счетчика. По таблице 4^* СНиП при q_T = 0,352 м³/час

Назначаем диаметр условного отверстия d= 32мм для которого S=1,3. По формуле (18)

СНиП проверим потери давления в счетчике. h= S^.q² =1.3^.0.352²= 0.24 м. Это меньше 5 м.

Счетчик можно принять. При установке счетчика надо предусмотреть при разводке сети прямой участок трубы. Диаметры труб подводки приборов принимаем по таблице 3.1 к унитазу не менее 8 мм, умывальнику, душу, мойкам не менее 10 мм.

Трубы канализации определяются по максимальным секундным стокам, они по нашим расчетам составили q_max=19,84 л/сек. Так как этот сток более 8 л/сек то залпового добавки в размере секундного стока одного унитаза в размере 1,6 л/сек не добавляют. Диаметр вентилируемого стояка канализации определяется по таблице 8 СНиП, при диаметре 150мм можно обеспечить сток 19,6 л/сек. Диаметр от приборов при этом надо принимать не менее 50 мм. Диаметр труб выпуска канализационных стоков определяется по максимальному секундному расходу q_max. Скорость течения должна быть не менее 0,7 м/сек в трубах d до 150мм.

Наполнение сечения трубы водой рекомендуется до h/d= 0,5,с тем,чтобы обеспечить проветривание труб. Если проветривание не будет производиться, то в трубах может образоваться вакуум и срыв гидрозатворов на приборах. А это вызовет проникновение запахов из канализации в помещения.

Диаметр труб канализации определяется по формулам или номограммам. Так при наполняемости труб h/d= 0,6 используется формула:

Определим необходимый диаметр трубы канализации для отвода стоков в дворовую сеть при q_расч= q_max 19,84 л/сек = 0,01984 м³/сек

Можно принять диаметр d=200мм.

Проверка диаметра канализационного стока по номограмме приложение 9 СНиП

Определив основные характеристики трубопроводов подачи воды и стоков следует построить принципиальную разводку трубопроводов в виде аксонометрической схемы с показом ввода воды в тепловой узел, разводку по приборам. Вторую аксонометрическую схему построить для отводимой воды. От каждого прибора СС выводом в первый дворовой колодец. Стоки от моек после сбора грязной воды отчистить в жироловке и песколовке и после этого спустить в сеть канализации.

 

В приложении 1 к разделу 3 приведен пример графического оформления: план здания, аксонометрическая схема водопровода и канализации.

 

Отопление здания

Система отопления обеспечивает компенсацию потери тепла через наружные ограждения, что позволяет поддерживать в помещениях заданную расчетную температуру воздуха в помещениях в отопительный период, за который принимается время года, когда средняя дневная температура наружного воздуха становится ниже +8⁰С. Расчетная температура помещений устанавливается по таблице 6 справочного пособия по проектированию предприятий общественного питания.

В современных зданиях имеется большое количество оборудования, которое способно выделять тепло (осветительные приборы, бытовые приборы, технологические приборы и т.д.). Для установления динамического равновесия затрата и потери тепла в отопительный период должны быть одинаковы. При таком условии система отопления способна обеспечить постоянство параметров микроклимата, чистоту воздуха в зависимости от категории помещений, экономичность системы отопления.

При проектировании системы отопления следует решить следующие вопросы:

· Установить источник теплоснабжения (центральная система подачи тепла, использование бойлеров, электрическое отопление).

· Принять тип теплоносителя (водяное, паровое, электрическое). Воздушное отопление в торговых учреждениях не рекомендуется.

· Определить теплопотери через ограждающие конструкции с целью установления затрат тепла на отопление. При этом следует учитывать тепло от оборудования (тепловыделение).

· Проверить возможности прогрева помещений в летний период времени за счет солнечной радиации.

· Разработать систему разводки тепла (верхнего, нижнего).

· Выбрать тип отопительных приборов.

В проекте все эти вопросы должны быть решены с соответствующими обоснованием, исходя из конкретных условий, и конкретно описаны.

Расчет теплопотерь в отопительный период.

Теплопотери можно определить путем суммирования потерь при преодолении потоком тепла термических сопротивлений R₀ каждого участка ограждения помещения от внешней среды (стен, окон, дверей, пола) с учетом ориентации, площади ограждения.температуры наружного воздуха за отопительный период, внутренней температуры в помещениях. Годовой расчет ведется за расчетный отопительный период установлений нормами для пункта строительства.

Потери тепла через i-ю ограждающую конструкцию при таком расчете определяется по формуле:

Общие потери за сутки будут суммироваться по всем ограждающим конструкциям, т.е. равны . Добавляются к ним потери за счет инфильтрации воздуха , и вычитается из них дополнительное тепло поступающее в помещения от бытовой техники и оборудования.

 

Как видно такой расчет тепловых потерь, а, следовательно, и расчет тепла на отопление сложный и трудоемкий и делается обычно при рабочем проектировании отопления.

В детали к дипломному проекту следует расчет теплопотерь делать по укрупненным показателям на м³ объема здания. В таблице заимствованной из книги Ю.Д. Сибикина «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», 2006г. Стр.82 приведены удельные расходы тепла на отопление и вентилирование для ряда зданий при перепаде температуры в один градус в течении одной секунды(потребная мощность отопления одного кубометра обьема здания).

 

 

Здания и сооружения.	Объем здания по наружному обмеру, тыс. м^3	, Вт/м^3 ^0С
Для отопления	Для вентиляции
Жилые дома	Менее 3 От 3 до 10 От 11 до 25 Более 25	0,49 0,38 0,33 0,30	- - - -
Административные здания, конторы	Менее 5 От 5 до 15	0,51 0,41	0,105 0,08
Предприятия общественного питания	До 5	0,407	-
Лаборатории	Менее 5 Более 5	0,42 0,35	1,165 1,05

 

Количество тепловой энергии на отоплении за период времени Т, определяется по формуле:

(1), где

v – объем здания по наружному обмеру в пределах высоты от пола до верха утеплителя покрытия здания;

- средняя температура воздуха помещений;

- средняя температура наружного воздуха за отопительный период;

Т – время использования мощности теплового потока. в часах или в сутках отопительного периода. Для каждого региона установлено нормами и .

Определим потери тепла, следовательно, и потребность в тепловой энергии для здания рассматривавшегося в примере расчета водопотребления, кафе на 40 посетителей. Здание имеет строительный объем v = [ ] м³. Проектируется для города Хабаровска, расчетная зимняя температура наиболее холодной пятидневки – 31⁰С, средняя зимняя температура наружного воздуха в отопительный период – 10,1⁰С, продолжительность отопительного периода 205 суток (см. СНиП 23-01-99, «строительная климатология»). Температуру внутри помещений примем среднюю в размере = 18⁰.

Определим необходимую мощность отопительной системы, т.е. способность обеспечивать зданию параметры внутренней среды. Мощность измеряется работой (теплотой, потоком электричества) в 1 секунду.

.

За годовой отопительный период Т = 205 - будет расходоваться тепловая энергия в количестве.

^-6 = 196,36 ГВт

Примечание:

Измерение работы, принято производить в настоящее время в системе СИ.

Поясним единицы измерения и связь их с единицами измерений в других системах.

Работу силы в один ньютон на пути в 1 метр условно принято называть джоулем (Дж). 1 Дж = 10⁷ эрг =0,2388 кал. = 1 Ватт сек. Мощностью называют работу, совершаемую в течение времени в одну секунду. И она также измеряется в единицах работы. Работа, совершаемая электричеством в 1 сек с напряжением в 1 вольт и силой тока в один ампер принято называть Ваттом (Вт). Принципиально 1 Вт = 1 Дж. Для большого количества работы удобно пользоваться измерителями: Киловаттом, Мегаваттом, Гиговаттом (К, М, Г – это 1000, миллион, триллион).

В связи с тем, что в кафе будет оборудована вентиляция и кондиционирование будет дополнительно тратиться тепловая энергия на прогрев воздуха в кондиционерах и выброс ее через вентиляцию. Учтём что коэффициентами (1+β), к расчетной мощности отопительной системы, приняв β = 0,07. Тогда мощность отопительной системы кафе должна быть равной

А расход тепла за год, будет составлять:

Далее при выполнении детали к дипломному проекту надо установить потребность горячей воды на отопление. Это зависит от принимаемой системы подачи тепла (от единой системы, водонагревателей), наличие циркуляционных насосов, также подачи горячей воды (верхняя и нижняя разводка) и ряда других факторов и обычно разрабатывается специалистами по отоплению при рабочем проектировании.

Количество воды для циркуляции в системах отопления (на участке) определяется по формуле:

, где - расчетные потоки тепловой энергии на участке, Вт. , коэффициенты = 1,04-1,13 учитывают тип радиаторов, = 1,01-1,03 зависит от материала нагревателя (чугун, сталь, алюминий);

С- теплоемкость воды с=4,2 КДж/кг⁰С;

- температура воды поступающей в систему ⁰С, - 95⁰С при поступление воды через элеватор в сеть.;

- температура воды на выходе из системы (-70⁰С), а при поступление воды через водонагреватели (бойлеры) равно 60-65⁰С.

Определяются возможные потери давления R в трубопроводах вызываемые шероховатостью поверхности труб,а также от поворотов и изгибов в них, от задвижек, фитингов и т. д.

, где - расчетное циркуляционное давление воды для рассчитываемого участка (колец) в Па. Оно определяется соответствующим расчетом, можно принять его порядком 150 Па;

- суммарная длина участка (кольца), м.

Далее по номограмме, приведенной в нормах, определяется диаметр трубопровода в кольце. Можно при принятом диаметре установить потери давления, скорость движения воды.

После этого подбираются приборы отопления, по примечанию. Количество секций в приборах устанавливается в зависимости от площади помещений или потери тепла через ограждающую конструкцию этого помещения, положение – рядовое или угловое, расчетной температуре воздуха в помещении и т. д. Всё это уже решается при разработке рабочего проекта системы отопления.

Продолжим расчет примера.

Определим количество воды для системы отопления кафе. Будем считать, что система монтируется из одного кольца с подачей воды из теплового узла, куда она поступает из городской системы, через элеватор. Количество тепла поступающего в систему составит

Соответственно количество горячей воды G в систему в час должно поступать в размере

Установим циркуляционное давление воды в системе в размере 150 Па (по нашему усмотрению без расчета).

Суммарная длина разводки системы в соответствии с предполагаемой разводкой отопительной сети по плану здания

Тогда потери давления могут составить . По номограмме при расходе воды равным 1596 кг/час и падении давления в кольце разводящей системы 1,55 Па, нужен будет диаметр трубы порядка 89 мм. Диаметр трубок для соединения с приборами 15-20 мм.

Количество секций в приборах отопления определяется исходя из теплоотдачи принятого прибора. Примем радиаторы МС-140-108 площадь поверхности нагрева 0,244 м², номинальная плотность потери м². Теплоотдача .

При полных теплопотерях со всех помещений кафе 11,086 КДж (КВт) надо поставить в помещениях кафе n секций.

секций.

Это количество можно распределить пропорционально площади помещений или обьему. Так в торговом зале площадью 73,9 м² при общей площади помещений 236 м² можно поставить (59/236) 73= 18 секций, под каждым окном по 6 секций. В остальных помещениях соответственно остальные секции. По аналогичной методике подсчитывается количество настенных или напольных конвекторов (смотри приложение 9).

Желательно составить аксонометрическую схему сети отопления по такому же принципу как составлялись аналогичные аксонометрические схемы водопровода и канализации.

В пояснительной записке требуется описать эту схему с учетом правил расположения трубопроводов, крепления их, размещения приборов отопления конкретно для проектируемого объекта пользуясь изъявительным накоплением при построение фраз в записке.

В случае подачи горячей воды через систему с подогреванием (с бойлера, водогрейной установки) в отопительную систему следует подобрать циркуляционный насос. Он обычно устанавливается в тепловом пункте, там же где смонтирован водонагреватель. Характеристика насоса подбирается по объёму подаваемой воды G м³/час, давления циркуляции воды (КПа), мощности двигателя.