Giáo Trình Mô Đun: Lắp Đặt Hệ Thống Cấp, Thoát Nước Dân Dụng (MĐ 25)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Lắp đặt hệ thống cấp, thoát nước dân dụng (Mã mô đun: MĐ 25) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo nghề Điện dân dụng ở trình độ Cao đẳng. Giáo trình do tác giả Nguyễn Ngọc Hoàn biên soạn, được thông qua bởi Khoa Điện - Điện lạnh và Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình (thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn), ban hành theo Quyết định số QĐ-TCGNB năm 2018 và phát hành năm 2021.

Trong khung chương trình đào tạo, mô đun MĐ 25 có vị trí là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc, được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học/mô đun kỹ thuật cơ sở và các mô đun chuyên môn về điện dân dụng.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể trên các phương diện:

  • Trình bày được các khái niệm kỹ thuật cơ bản về hệ thống cấp nước sạch và hệ thống thoát nước thải.
  • Nêu rõ cấu tạo, tính năng và quy trình sử dụng các dụng cụ, thiết bị gia công đường ống (máy cắt, máy ren, máy hàn nhiệt).
  • Đọc, phân tích được các bản vẽ sơ đồ cấp thoát nước và lập bảng dự trù vật tư, thiết bị thi công.
  • Trình bày trình tự và thực hiện lắp đặt các tuyến ống cấp nước, ống thoát nước và thiết bị vệ sinh đúng quy chuẩn kỹ thuật, bảo đảm yêu cầu mỹ thuật và tiến độ thời gian.
  • Thực hiện đầy đủ các quy định về an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp trong suốt quá trình thi công.

Về cấu trúc và cách tiếp cận, giáo trình được thiết kế theo cấu trúc mô đun tích hợp gồm 3 bài học chính: Bài 1 về lắp đặt đường ống cấp nước, Bài 2 về lắp đặt đường ống thoát nước, và Bài 3 về lắp đặt thiết bị dùng nước. Tài liệu được biên soạn theo quan điểm mở, tập trung vào những kiến thức cốt lõi, chuẩn hóa quy trình thao tác kỹ thuật cơ khí đường ống để các cơ sở đào tạo có thể linh hoạt điều chỉnh theo đặc thù khung chương trình.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình phân chia nội dung giảng dạy thành 3 bài học chuyên đề có tính liên kết chặt chẽ:

  1. Bài 1: Lắp đặt hệ thống đường ống cấp nước dân dụng

    • Khái niệm và phân loại: Cung cấp định nghĩa hệ thống cấp nước, sơ đồ cấp nước thành phố, cấp nước trực tiếp và tuần hoàn. Phân loại hệ thống cấp nước theo đối tượng, chức năng, nguồn nước, nguyên tắc làm việc (có áp hoặc tự chảy), và phạm vi cấp nước.
    • Mô hình cấp nước trong nhà: Trình bày 4 sơ đồ cấp nước lạnh: hệ thống đơn giản, hệ thống có két nước, hệ thống có két nước và trạm bơm, hệ thống có bể nước ngầm kết hợp trạm bơm và két nước (áp dụng khi áp lực ngoài nhà thấp hơn 5m).
    • Hệ thống cấp nước nóng: Phân loại theo phạm vi (cục bộ, tập trung), phương pháp đun (trực tiếp, gián tiếp) và nguồn nhiệt (than củi hiệu suất 40–50%, điện hiệu suất 90–95%, hơi nước, khí gas, năng lượng mặt trời). Mô tả cấu tạo ống phân phối, ống tuần hoàn, ống dẫn nhiệt và xiphông ngưng tụ (bố trí cách nhau 50–100m).
    • Kỹ thuật thi công ống: Hướng dẫn sử dụng máy cắt sắt cầm tay, máy ren ống kim loại (chế độ 2 tốc độ cho ống từ phi 90mm đến 114mm), kỹ thuật hàn nhiệt ống PP-R (chịu nhiệt đến 120°C, chỉnh góc lệch tối đa 5°), dán keo ống nhựa PVC (chờ khô 2 giờ, thông nước sau 72 giờ), và quấn băng keo Teflon ren ngoài (5 đến 5,5 vòng theo chiều kim đồng hồ).
    • Vật tư và phụ kiện: Đặc tính của ống thép tráng kẽm (chịu áp lực ≤ 10 at hoặc 10–25 at), ống nhựa PE (nhiệt độ làm việc ≤ 30°C), ống nhựa PVC, ống thép không gỉ, phụ kiện nối ống (tê đều, tê thu, cút 90°/135°, măng xông, rắc co, côn, thập, lơ ren) và các thiết bị đóng mở, van một chiều, van phòng ngừa, van giảm áp, van phao hình cầu, đồng hồ đo nước.

  2. Bài 2: Lắp đặt hệ thống đường ống thoát nước dân dụng

    • Phân loại nguồn thải và sơ đồ: Phân loại 4 nhóm nước thải (nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải sản xuất, nước mưa) và 3 hệ thống mạng lưới thoát nước (hệ thống thoát nước chung, hệ thống thoát nước riêng, hệ thống thoát nước riêng một nửa).
    • Tiêu chuẩn và tính toán thủy lực: Tiêu chuẩn thoát nước xí nghiệp công nghiệp (phân xưởng nóng 35 l/người.ngày-đêm với hệ số không điều hòa $K_h = 2,5$; phân xưởng lạnh 25 l/người.ngày-đêm với $K_h = 3,0$; tiêu chuẩn vòi tắm 500 l/h). Quy định đường kính cống tối thiểu (sân nhà DN 150–200mm, tiểu khu DN 200mm, cống ngoài hè phố DN 300–400mm). Quy định độ đầy cho phép ($h/d$ từ 0,6 đến 0,8 theo tiêu chuẩn 20TCN-51-84), vận tốc dòng chảy tối thiểu ($V_{min}$ từ 0,7 đến 1,5 m/s) và vận tốc tối đa (ống phi kim loại ≤ 4 m/s, ống kim loại ≤ 8 m/s).
    • Lắp đặt mạng thoát nước gia đình và bể tự hoại: Quy chuẩn kích thước ống cống chính, cửa thăm (phi > 102mm), ống ngang (phi > 38mm, độ nghiêng ≤ 45°), ống đứng (phi > 78mm), ống thông khí (phi > 38mm), bẫy nước ngăn mùi. Quy trình lắp đặt hệ thống hầm cầu tự hoại 2–3 ngăn: ống xả bồn cầu (phi ≥ 114mm cho hộ gia đình, phi 168–200mm cho công ty), ống tràn sang ngăn lắng/ngăn lọc (phi 114mm, đặt sâu 20–30cm, gắn co 90° cắm chúc xuống 30–40cm), và ống thông hơi (phi ≥ 42mm).

  3. Bài 3: Lắp đặt thiết bị cấp, thoát nước dân dụng

    • Dụng cụ thi công: Hướng dẫn sử dụng máy ren ống đa năng, bàn ren tay, dao cắt ống, kìm cá sấu, ê-tô/bàn kẹp giữ ống, thước lá, thước dây và thước cặp cơ khí 300–1000mm (gồm 8 chi tiết: thân, đầu đo cố định, đầu đo di động, ống cố định, khóa hãm, ống di động, nắp cố định, núm xoay).
    • Quy trình lắp đặt thiết bị: Quy trình gá lắp, cố định và đấu nối các thiết bị vệ sinh: chậu rửa, bồn tắm, vòi tắm hoa sen, bình nóng lạnh, và các cụm van, khóa nước.

Progression logic: Trình tự kiến thức phát triển từ nguyên lý mạng lưới vĩ mô và kỹ thuật lắp đặt tuyến ống cấp nước (Bài 1) sang nguyên lý, quy chuẩn tính toán và thi công tuyến thoát nước/xử lý cục bộ (Bài 2), sau đó kết thúc ở kỹ năng đấu nối thiết bị vệ sinh hoàn thiện (Bài 3).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết thủy lực và áp lực cấp nước: Công thức tính toán áp lực cần thiết của ngôi nhà: $$H_{ct} = H_{hh} + H_{td} + H_{đh} + h_{tt} + H_{cb} \quad (\text{m})$$ Trong đó quy định áp lực tự do tối thiểu tại vòi nước thông thường $H_{td} = 2\text{ m}$ (tối thiểu $1\text{ m}$), vòi rửa hố xí $H_{td} \ge 3\text{ m}$, vòi tắm hoa sen $H_{td} \ge 4\text{ m}$. Công thức xác định cột áp bơm nước: $$H_b = H_h + H_đ + H_{dd} + H_d + H_{cb} \quad (\text{m})$$ với tổn thất cục bộ $H_{cb}$ chiếm 20–30% tổn thất dọc đường đối với cấp nước sinh hoạt và 10% đối với chữa cháy.
  • Tính toán lưu lượng thoát nước: Các công thức xác định lưu lượng nước thải trung bình và tối đa theo ngày, giờ, giây của khu dân cư ($Q_{ng}^{tb}$, $Q_{ng}^{max}$, $Q_h^{tb}$, $Q_s^{tb}$), lưu lượng sản xuất ($Q_{sx.ngày}^{tb}$, $Q_{s.max}$), và lưu lượng sinh hoạt công nghiệp theo ca làm việc.
  • Quy chuẩn độ sâu và độ dốc đặt cống: Công thức tính độ dốc thủy lực gần đúng $i = 1/d$ và công thức xác định độ sâu đặt cống ban đầu: $$H = h + i(L + l) - (Z_1 - Z_2) + \Delta d$$

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác cắt gọt kim loại, tiện ren ống thép mạ kẽm (ren thô và ren tinh trên máy ren hộp số); kỹ thuật hàn nhiệt ống nhựa PP-R đúng biểu đồ thời gian gia nhiệt; kỹ thuật dán ghép ống nhựa PVC bằng dung môi keo dán; kỹ năng đo kiểm kích thước bằng thước cặp và máy đo áp lực nước.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Bóc tách bản vẽ kỹ thuật thi công cấp thoát nước; tra cứu bảng thông số trở kháng $S$ và dải lưu lượng ($Q_{min} - Q_{max}$) của đồng hồ đo nước; kiểm tra thông số độ đầy, vận tốc dòng chảy theo tiêu chuẩn 20TCN-51-84.
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Lập bảng dự trù vật tư phụ kiện; định vị và cố định thiết bị vệ sinh (chậu rửa, bồn tắm, bình đun nước nóng); lắp đặt đường ống thoát tràn hầm tự hoại; thử nghiệm áp lực và kiểm tra độ kín của mạng lưới trước khi vận hành.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp giảng dạy tích hợp giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành rèn luyện kỹ năng nghề. Tiếp cận sư phạm đi từ việc trang bị bản chất lý thuyết, nhận diện ký hiệu quy ước trên bản vẽ kỹ thuật, đến việc hướng dẫn quy trình công nghệ theo từng bước (step-by-step) có kèm sơ đồ minh họa.

Bài tập và thực hành

Các bài tập thực hành được phân bổ theo từng công đoạn gia công và lắp ráp:

  • Thực hành thao tác an toàn với máy cắt sắt cầm tay và máy tiện ren ống nước.
  • Thực hành quấn băng keo Teflon đúng kỹ thuật (5 đến 5,5 vòng theo chiều xoắn ren).
  • Thực hành gia nhiệt, ghép nối phụ kiện ống PP-R và dán keo ống PVC bảo đảm độ sâu ngậm ống từ 1/2 đến 2/3 chiều dài đầu nong.
  • Thi công lắp đặt tuyến ống cấp nước lạnh nhánh với độ dốc kỹ thuật 0,002–0,005 (phục vụ không quá 5 thiết bị trên một nhánh).
  • Thực hành lắp đặt các đầu ống thoát tràn, ống xả và ống thông hơi cho mô hình hầm tự hoại 2–3 ngăn.

Phương pháp đánh giá

Người học được đánh giá qua hai hình thức:

  • Đánh giá kiến thức: Kiểm tra hiểu biết về sơ đồ nguyên lý, công thức tính toán áp lực $H_{ct}$, tiêu chuẩn độ đầy cống và các quy định an toàn lao động.
  • Đánh giá kỹ năng thực hành: Đánh giá độ chuẩn xác về kích thước gia công, độ kín khít của mối nối ren và dán keo (kiểm tra sau thời gian chờ khô quy định: không rung lắc trong 5 phút, thử áp sau 24–72 giờ), chất lượng lắp đặt thiết bị vệ sinh bảo đảm yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ.

Hướng dẫn tự học

Người học sử dụng tài liệu để tự tra cứu các bảng thông số kỹ thuật (bảng kích thước đồng hồ đo nước, bảng trở kháng, bảng vận tốc tính toán $V_{min}$ ứng với độ đầy $h/d$), tự nghiên cứu trình tự tháo lắp ê-tô, thước cặp và quy tắc an toàn vận hành thiết bị điện cầm tay.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Cơ sở biên soạn chuẩn mực: Giáo trình được xây dựng trên cơ sở kế thừa chương trình đào tạo của các trường chuyên nghiệp, đã thông qua hội đồng chuyên môn Khoa Điện - Điện lạnh và phê duyệt theo quyết định của Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình.
  • Cập nhật vật liệu và kỹ thuật thi công hiện đại: Giáo trình cập nhật chi tiết công nghệ ghép nối ống nhựa chịu nhiệt PP-R (Polyphenylene/Polypropylene chịu nhiệt $t \le 120^\circ\text{C}$), kỹ thuật dán keo PVC, thay thế cho các phương pháp đường ống cũ; phân tích rõ ưu nhược điểm của các dòng vật liệu như ống thép tráng kẽm, ống thép không gỉ và ống nhựa PE.
  • Tích hợp các tiêu chuẩn ngành: Các số liệu tính toán thủy lực cống thoát nước được trích xuất trực tiếp từ quy phạm 20TCN-51-84; thông số lưu lượng và trở kháng đồng hồ nước được lập bảng chi tiết từ cỡ D10mm đến D250mm.
  • Tính ứng dụng thực tế cao: Nội dung bài học gắn liền với các công trình thực tế dân dụng, từ mô hình cấp nước trực tiếp, cấp nước qua két mái đến kỹ thuật đặt ống thoát tràn hầm cầu tự hoại hộ gia đình (phi 114mm) và công ty/xí nghiệp (phi 168–200mm).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên/Học viên: Sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Điện dân dụng học tập mô đun MĐ 25; học viên các khóa đào tạo nghề ngắn hạn hoặc trung cấp kỹ thuật lắp đặt điện nước công trình dân dụng.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học/mô đun kỹ thuật cơ sở (cơ khí đại cương, đo lường, an toàn lao động) và các mô đun chuyên môn cơ bản của nghề Điện dân dụng trước khi học mô đun này.
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chính khóa, xây dựng đề cương bài giảng, thiết kế phiếu hướng dẫn thực hành và tiêu chí chấm điểm tại xưởng thực hành.
  • Kỹ thuật viên và người tự học: Thợ thi công điện nước, kỹ thuật viên bảo trì công trình dân dụng sử dụng tài liệu làm cẩm nang tra cứu thông số kỹ thuật, quy cách lắp đặt phụ kiện và tính toán lưu lượng, cột áp bơm.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Tài liệu được biên soạn cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Điện dân dụng theo khung chương trình mô đun MĐ 25, đồng thời phù hợp làm tài liệu tham khảo cho giảng viên kỹ thuật và thợ thi công lắp đặt cấp thoát nước công trình.

2. Cần trang bị kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Người học cần nắm vững kiến thức các môn học/mô đun cơ sở nghề và các mô đun chuyên môn điện dân dụng nền tảng, bao gồm an toàn điện, kỹ thuật nguội cơ bản và đọc bản vẽ xây dựng.

3. Giáo trình có điểm gì khác biệt về mặt kỹ thuật?

Giáo trình kết hợp cụ thể giữa lý thuyết tính toán thủy lực (áp lực cần thiết $H_{ct}$, tiêu chuẩn thoát nước 20TCN-51-84) với hướng dẫn quy trình thao tác cơ khí chi tiết (vận hành máy ren ống 2 tốc độ, quy chuẩn quấn băng Teflon 5–5,5 vòng, góc căn chỉnh hàn PP-R 5°, thời gian đóng rắn keo dán PVC).

4. Làm thế nào để tự học giáo trình này đạt hiệu quả?

Người học cần đọc kỹ phần lý thuyết sơ đồ nguyên lý, tự thực hành giải các bài toán tính toán áp lực và lưu lượng thông qua các bảng tra cứu trở kháng, đồng thời đối chiếu các bước quy trình kỹ thuật khi thực hành thao tác gia công ống tại xưởng.

5. Giáo trình có cung cấp các bảng tra cứu kỹ thuật kèm theo không?

Có. Giáo trình tích hợp sẵn các bảng tra cứu: Bảng 1.1 về Cỡ lưu lượng và đặc tính đồng hồ đo nước; Bảng 1 về Trở kháng của đồng hồ đo nước (D10–D250mm); Bảng 2 về Độ đầy tối đa cho phép và vận tốc tính toán nhỏ nhất theo tiêu chuẩn 20TCN-51-84; Bảng tiêu chuẩn thoát nước sinh hoạt trong xí nghiệp công nghiệp; cùng danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành tại trang 62.

Kết luận

Giáo trình Lắp đặt hệ thống cấp, thoát nước dân dụng (MĐ 25) của Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình cung cấp khối lượng kiến thức chuẩn hóa về thi công mạng lưới đường ống cấp nước, mạng lưới thoát nước và kỹ thuật lắp đặt thiết bị vệ sinh dân dụng.

Lộ trình học tập đề xuất:

  1. Nghiên cứu nguyên lý mạng lưới, tính toán áp lực và kỹ thuật gia công đường ống cấp nước (Bài 1).
  2. Nắm vững tiêu chuẩn thủy lực 20TCN-51-84, tính toán lưu lượng và thi công hệ thống thoát nước, hầm tự hoại (Bài 2).
  3. Sử dụng thành thạo dụng cụ đo kiểm cơ khí, thực hành lắp đặt và kiểm tra hoàn thiện các thiết bị dùng nước (Bài 3).

Người học có thể tham khảo thêm các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành liên quan đến hệ thống cấp thoát nước bên trong công trình để củng cố và mở rộng kiến thức thực tế.