ความรู้เรื่องท่อและระบบประปา3

การออกแบบระบบท่อประปา

ส่วนประกอบระบบประปาในอาคาร  ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 5 ส่วน คือ
1)      ถังเก็บน้ำประปา ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 2 แบบ คือ
- ถังเก็บน้ำบนดิน

ในอาคารสูงจำเป็นต้องสร้างถังเก็บน้ำใต้ดิน เพื่อใช้สำหรับเครื่องสูบน้ำเพื่อการอุปโภคบริโภค และเพื่อไว้ใช้ป้องกันอัคคีภัยด้วย ขนาดของถังเก็บน้ำที่เล็กที่สุดที่ต้องสามารถเก็บน้ำไว้ได้ไม่น้อยกว่าผลต่างระหว่างปริมาณน้ำที่ถูกสูบออกไปจากถังเก็บน้ำ และปริมาณน้ำที่ไหลเข้าถังเก็บน้ำในแต่ละรอบของการเดินเครื่องสูบน้ำ ส่วนถังเก็บน้ำที่ใหญ่กว่านั้น ขึ้นอยู่กับความต้องการในการสำรองน้ำเอาไว้ ตามลักษณะประเภทของอาคาร ถังเก็บน้ำมักจะสร้างในระดับดิน เพื่อให้น้ำจากท่อจ่ายน้ำของการประปาสามารถไหลเข้ามาได้สะดวก

 

รูปที่ 3.1 ถังเก็บน้ำบนดิน

 

- ถังเก็บน้ำบนหลังคาหรือถังสูง

ถังสูงจะต้องอยู่ในระดับซึ่งสามารถให้ความดันแก่เครื่องสุขภัณฑ์ชั้นบนได้อย่างพอเพียง ซึ่งเกี่ยวข้องกับความสวยงามและทางด้านโครงสร้างของอาคารด้วย

  1. ท่อส่งเข้าถังจากเครื่องสูบน้ำ ซึ่งที่ปลายท่อส่งน้ำอาจจะติดตั้งประตูน้ำลูกลอย เพื่อใช้ในกรณีที่ระบบควบคุมการทำงานขัดข้อง น้ำจะได้ไม่ไหลล้นออกจากถังสูง
  2. ท่อจ่ายน้ำให้ระบบ โดยจะต้องต่อท่อจ่ายน้ำรวมให้ออกที่จุดสูงกว่าก้นถังประมาณ 10 เซนติเมตร เพื่อให้เกิดการหมุนเวียนของน้ำในถังอย่างทั่วถึง และมีชั้นเก็บตะกอนที่ก้นถัง
  3. ท่อน้ำล้นให้มีขนาดใหญ่พอที่จะรับปริมาณน้ำที่สูบเข้าถังได้
  4. ท่อระบายน้ำก้นถัง เพื่อใช้ซ่อมบำรุงโดยปลายท่อระบายน้ำทิ้งและท่อน้ำล้น
  5. ปริมาณของน้ำสำรองเพื่อการดับเพลิง ควรจะมีปริมาณเพียงพอที่จะจ่ายน้ำดับเพลิงได้ภายในเวลา 20 นาที ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบดับเพลิงด้วย

ขนาดของถังเก็บน้ำหลังคาหรือถังสูง สามารถพิจารณาได้ 2 ทางคือ

  1. พิจารณาจากการใช้น้ำ โดยกำหนดให้ถังเก็บน้ำสำรองเอาไว้ใช้ได้เป็นเวลา 30 นาที ทำให้อาคารยังคงมีน้ำใช้ในกรณีที่ไฟฟ้าดับ หรือเครื่องสูบน้ำเสีย หรือน้ำประปาขาดช่วงในระยะเวลาสั้น ๆ นอกจากนั้น การที่เครื่องสูบน้ำทำงานเพียง 2 ครั้งต่อชั่วโมง จะทำให้มีอายุในการใช้งานที่ยาวนาน
  2. พิจารณาตามความเหมาะสมของอาคารและการใช้งาน โดยเปรียบเทียบความเสียหายที่อาจจะเกิดขึ้นหากไม่มีน้ำประปาในช่วงระยะเวลาต่าง ๆ กับราคาค่าก่อสร้าง สถานที่ตลอดจนความสวยงามต่าง ๆ โดยเฉพาะอาคารพิเศษ เช่น โรงพยาบาล ห้องทดลอง เป็นต้น

 

รูปที่ 3.2 ถังเก็บน้ำบนหลังคา

 

2)      เครื่องสูบน้ำ

ความสามารถในการสูบน้ำของเครื่องสูบน้ำรวมทั้งหมด โดยปกติจะเท่ากับอัตราการใช้น้ำสูงสุด ซึ่งโดยหลักการออกแบบจะต้องมีเครื่องสูบน้ำสำรองเอาไว้ ในกรณีซึ่งอาจเกิดการชำรุดเสียหาย ส่วนความดันรวม (Total Dynamic Head) จะใช้คำนวณเป็นหน่วยความสูงของน้ำ สามารถคำนวณได้จากค่าความแตกต่างความสูงของระดับน้ำต่ำสุดในถังเก็บน้ำกับปลายท่อส่งน้ำ รวมทั้งการสูญเสียความดันในท่อส่งน้ำและอุปกรณ์ต่าง ๆ เมื่อได้ปริมาณการสูบน้ำและความดันรวม ก็สามารถเลือกชนิดของเครื่องสูบน้ำได้อย่างถูกต้อง ระบบควบคุมการทำงานสามารถใช้ได้ทั้ง Float Mercury Switch, Pressure Switchหรือ Electrode Probe เพื่อสั่งให้เครื่องสูบน้ำทำงานเมื่อน้ำในถังลดระดับมาถึงระดับที่ต้องการ และสั่งให้หยุดเมื่อน้ำในถังถึงระดับสูงสุด

 

รูปที่ 3.3 เครื่องสูบน้ำสำหรับระบบประปา (END Suction Pump)

 

3)      ระบบท่อจ่ายน้ำ

          ท่อจ่ายน้ำประปาภายในอาคารนิยมใช้เป็นท่อเหล็กชุบสังกะสี เพื่อป้องกันการเกิดสนิม ท่อพีวีซี ท่อ HDPEและท่อ HDPB การติดตั้งท่อประปาเพื่อจ่ายน้ำประปาในอาคารจะต้องคำนวณอัตราการไหลและแรงดันที่อุปกรณ์ใช้น้ำต้องการ การออกแบบท่อประปาที่มีขนาดเล็กเกินไปจะเกิดแรงเสียดทานในท่อมาก เครื่องสูบน้ำจะต้องทำงานหนักและน้ำไหลช้า ท่อจ่ายน้ำประปาจะต้องติดตั้งอุปกรณ์เปิด-ปิด เพื่อความสะดวกในการบำรุงรักษา

4)      วาล์วและอุปกรณ์ประกอบ

วาล์วและอุปกรณ์ประกอบท่อน้ำประปา จะติดตั้งไว้เพื่อประโยชน์ในการบำรุงรักษา วาล์วในระบบประปามีหลายแบบ เช่น Gate Valve, Butterfly Valve และBall Valve เป็นต้น

 

     
ก)      Gate Valve ข)      Butterfly Valve ค)      Ball Valve

รูปที่ 3.4 วาล์วแบบต่าง ๆ

 

5)      สุขภัณฑ์และอุปกรณ์ที่ใช้น้ำ

สุขภัณฑ์และอุปกรณ์ที่ใช้น้ำ เช่น โถปัสสาวะ อ่างล้างมือ เป็นต้น

 

2.1.2 ระบบการจ่ายน้ำประปาในอาคาร

          ระบบท่อประปาภายในอาคารจำเป็นต้องพยายามเดินท่อโดยใช้ความยาวท่อที่สั้นที่สุด มีการเลี้ยวคดไปคดมาน้อยที่สุด ตำแหน่งของท่อประปาควรอยู่บริเวณที่สามารถเข้าไปบำรุงรักษาและซ่อมแซมได้ง่าย โดยทั่วไปรูปแบบการจ่ายน้ำจะเป็นแบบจ่ายขึ้นดังรูปที่ 2.5 ซึ่งเครื่องสูบน้ำจะทำงานตลอดเมื่อมีการใช้น้ำ

 

 

รูปที่ 3.5 ระบบการจ่ายน้ำทั่วไป

 

ระบบจ่ายน้ำประปาภายในอาคารสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทใหญ่ ๆ คือ

1)      ระบบจ่ายน้ำประปาขึ้น (Up-feed Distribution System)

ระบบจ่ายน้ำประปาขึ้นหมายถึง ระบบจ่ายน้ำประปาขึ้นจากชั้นล่างของอาคารไปแจกจ่ายทั่วอาคาร จนถึงชั้นบนของอาคาร ดังแสดงในภาพที่ โดยความดันน้ำของท่อประปาประธานที่จ่ายต้องมีมากเพียงพอที่จะจ่ายน้ำประปาให้แก่ผู้ใช้น้ำที่อยู่ชั้นบนๆ ถ้าต้องเดินท่อจ่ายยาวมาก อาจทำให้ความดันลดเนื่องจากความยาวของท่อมีมาก ทำให้ความดันน้ำภายในท่อลดลงมาก ซึ่งอาจจำเป็นต้องติดตั้งเครื่องสูบน้ำหรือถังอัดความดันไว้ที่ชั้นล่าง เพื่อทำหน้าที่สูบจ่ายน้ำประปาขึ้นในอาคารโดยตรง ดังแสดงในภาพที่ อาคารที่มีขนาดสูงเกิน 10 ชั้น และหรือมีพื้นที่อาคารเกิน 10,000 ตร.เมตร ไม่ควรใช้วิธีจ่ายน้ำประปาขึ้น แม้ว่าจะมีเครื่องสูบน้ำ และถังอัดความดันช่วยก็ตาม เพราะไม่ประหยัดพลังงานไฟฟ้าและขนาดของถังอัดความดันจะมีขนาดใหญ่จนเกินไป ดังรูปที่ 2.6

 

 

 

 

 

 

รูปที่ 2.6 ระบบจ่ายน้ำประปาขึ้น

2)      ระบบจ่ายน้ำประปาลง (Down-feed Distribution System)

ระบบจ่ายน้ำประปาลง หมายถึง ระบบจ่ายน้ำประปาจากชั้นบนสุดไหลลงจ่ายทั่วอาคารไปจนถึงชั้นล่าง ดังแสดงในภาพที่ หลักการของระบบจ่ายน้ำประปาลงคือ น้ำประปาไหลจากท่อประปาประธานเข้าสู่ถังเก็บน้ำใต้ดิน มีเครื่องสูบน้ำทำการสูบน้ำประปาขึ้นไปเก็บไว้ในถังน้ำบนหลังคาของอาคาร น้ำประปาจากถังเก็บน้ำบนหลังคาจะจ่ายลงไปทั่วอาคาร ระบบจ่ายน้ำประปาวิธีนี้นิยมใช้กับอาคารสูง 3 ชั้นขึ้นไป ซึ่งวิธีจ่ายน้ำประปาลงจะเป็นวิธีที่นิยมใช้กันอย่างมากที่สุด ยกเว้นบางอาคารที่ไม่สามารถติดตั้งถังเก็บน้ำบนหลังคาได้เลย จึงจำเป็นต้องเลือกใช้ระบบจ่ายน้ำประปาขึ้น ความดันของระบบจ่ายน้ำประปาลงจำเป็นต้องพิจารณาขนาดความดันน้ำ ณ ระดับสูงต่างๆ  ของอาคารโดยเฉพาะบริเวณชั้นบนสุดและชั้นล่างสุด เพราะบริเวณชั้นบนสุดจะมีขนาดความดันน้ำต่ำสุดของอาคารและบริเวณชั้นล่างสุดจะมีขนาดดันน้ำสูงสุดของอาคาร โดยมีเงื่อนไขเกี่ยวกับความดันน้ำของท่อประปาที่จ่ายแต่ละชั้นดังต่อไปนี้

-  ความดันของน้ำต่ำสุด ที่ยอมให้มีได้ของท่อประปาจะจ่ายบริเวณชั้นบนสุดควรมีเกิน 10 ม.ของน้ำ

-  ความดันของน้ำสูงสุด ที่ยอมให้มีได้ของท่อประปาที่จ่ายบริเวณชั้นล่างสุดไม่ควรมีเกิน 56 ม.ของน้ำ

จากเงื่อนไขทั้งสองข้อดังกล่าวแสดงว่า ระยะสูงระหว่างผิวน้ำในถังเก็บน้ำบนหลังคากับชั้นบนสุดของอาคารที่มีการเดินท่อประปาจะต้องมีอย่างน้อย 10 เมตร มิฉะนั้นจะต้องมีการติดตั้งเครื่องสูบน้ำกับถังอัดแรงดัน เพื่อเพิ่มความดันน้ำในเส้นท่อประปาบริเวณชั้นบน ๆ ดังรูปที่ 2.7 สำหรับระยะสูงระหว่างผิวน้ำในถังเก็บน้ำบนหลังคากับชั้นล่างสุดของอาคารจะต้องมีไม่มากกว่า 56 เมตร (อาคาร 12 ชั้น) เพื่อป้องกันไม่ให้วาล์วและเครื่องสุขภัณฑ์เสียหาย เนื่องจากมีความดันของน้ำในเส้นท่อบริเวณชั้นล่างสูงเกินไป ซึ่งปัญหานี้อาจแก้ได้โดยการติตั้งวาล์วลดความดัน ที่ท่อแยกตามชั้นล่างต่าง ๆ ดังรูปที่ 2.7 เช่นเดียวกัน

 

 

 

 

รูปที่ 2.7 ระบบจ่ายน้ำประปาลง

 

 

3)      ระบบจ่ายน้ำประปาแบบผสม (Up and Down feed Distribution System)

          ระบบจ่ายน้ำประปาแบบผสม หมายถึง ระบบจ่ายน้ำประปาที่มีการจ่ายน้ำประปาทั้งแบบจ่ายลงและแบบจ่ายขึ้น โดยสามารถทำหน้าที่จ่ายน้ำประปาแบบใดแบบหนึ่งได้ ขึ้นอยู่กับผู้อาศัยจะเลือกใช้ ข้อดีของระบบนี้คือ สามารถรับน้ำประปาที่จ่ายจากท่อประปาประธานหรือระบบสูบน้ำโดยตรงจากชั้นล่างได้ หรือสามารถรับน้ำประปาที่จ่ายจากถังเก็บน้ำบนหลังคาได้ เช่น ในบางเวลาน้ำประปาจากท่อประปาประธานเกิดหยุดไหล ผู้อาศัยเพียงแต่เปิดวาล์วให้น้ำจากถังเก็บน้ำบนหลังคาจ่ายลงไปทั่วอาคารได้ทันที โดยปราศจากการขาดน้ำใช้ในอาคาร สำหรับข้อเสียของระบบนี้คือ จำเป็นต้องมีการติดตั้งท่อประปายาวขึ้นกว่าปกติ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของอาคารนั้นด้วย รูปที่ 2.8 แสดงระบบจ่ายน้ำแบบผสมของอาคารทั่วไป

 

 

 

รูปที่ 2.8 ระบบจ่ายน้ำประปาแบบผสม

สำนักเครื่องจักรกล กรมชลประทาน 200 ม.1 ต.บางตลาด อ.ปากเกร็ด จ.นนทบุรี

ผู้รับผิดชอบเว็บไซต์และข้อมูล : สารสนเทศ สำนักเครื่องจักรกล omeengineer@gmail.com Tel : 025837443 Fax : 025837449

Webmaster : นายเจษฎาภรณ์ เสนอินทร์ E-mail : Jetsadaporn54@gmail.com

ปรับปรุงล่าสุดเมื่อ 10 มกราคม 2557