वायु, जल व निकास सेवाएँ: संवातन, वातानुकूलन, जल-आपूर्ति, पुनरुपयोग, वर्षा-जल, मल-जल व प्लंबिंग

यह अध्याय वास्तुकला एवं नियोजन (AR) पेपर के भाग B1 के खंड B1.4, भवन सेवाएँ, के पहले अर्द्ध का उत्तर है: “प्राकृतिक व यांत्रिक संवातन; HVAC अभिकल्प सिद्धांत; वातानुकूलन प्रणालियाँ; जल-आपूर्ति व वितरण प्रणाली; जल संचयन प्रणालियाँ; जल शोधन, पुनश्चक्रण व पुनरुपयोग; वर्षा-जल निकास; मल-जल व अपशिष्ट निपटान; स्वच्छता उपकरण व फ़िक्स्चर; प्लंबिंग प्रणालियाँ; निकास प्रणाली”। यह सिखाता है कि वायु कैसे चलाई व अनुकूलित की जाती है (चिमनी व पवन संवातन, पंखे, साइक्रोमेट्रिक्स, वातानुकूलन प्रणालियों के मुख्य प्रकार) तथा जल भवन में कैसे आता व निकलता है (माँग, संचय, पंपन, संचयन, शोधन, धूसर जल का पुनरुपयोग, वर्षा-जल, मल-जल, ट्रैप, वात-पाइप, तथा एक-पाइप, द्वि-पाइप व एकल-स्टैक प्रणालियाँ)। संख्यात्मक प्रश्न हैं: वायु-परिवर्तन व संवातन दर, TR में शीतलन भार, दैनिक माँग व टंकी क्षमता, पंप शक्ति, वर्षा-जल उपज तथा परिमेय सूत्र से वर्षा-जल निस्सरण। जहाँ संहिता का आँकड़ा अधिभोग के अनुसार बदलता है, वहाँ प्रश्न उसे स्वयं बताता है।

1. प्राकृतिक व यांत्रिक संवातन

संवातन (ventilation) अधिभोगियों को ताज़ी वायु देता है, ऊष्मा, नमी, गंध व प्रदूषक हटाता है, और गर्म मौसम में वह वायु-गति देता है जिससे स्थान आरामदायक बनता है। इसका मूल माप प्रति घंटा वायु-परिवर्तन (ACH) है: ACH = Q (m³/h) ÷ कक्ष आयतन (m³)। हल उदाहरण: 12 m × 10 m × 3 m के जिस कक्ष को 6 ACH चाहिए, उसका V = 360 m³ है, अतः Q = 6 × 360 = 2,160 m³/h = 0.6 m³/s = 600 L/s। जब संहिता ACH तथा प्रति व्यक्ति लीटर-प्रति-सेकंड, दोनों आँकड़े देती है, तब दोनों निकालकर बड़े के अनुसार अभिकल्प करें। अंतःरिसाव (infiltration) यानी दरारों से अनियंत्रित रिसाव संवातन नहीं है: उस पर भरोसा नहीं किया जा सकता और वह केवल तापन या शीतलन का भार बढ़ाता है।

प्राकृतिक संवातन के दो चालक हैं। पवन-दाब पवनमुख फलक को धनात्मक तथा पवनविमुख व पार्श्व फलकों को चूषण-क्षेत्र बनाता है, इसलिए वायु उस कक्ष को पार करती है जिसका प्रवेश व निकास भिन्न दाब-फलकों पर हों; प्रवाह Q = C·A·V है, जो छिद्र-क्षेत्रफल व पवन-वेग के समानुपाती है। चिमनी प्रभाव (stack effect) बिना पवन के काम करता है: गर्म भीतरी वायु हल्की होकर ऊपर उठती है और ऊँचे छिद्रों से निकलती है, जबकि ठंडी वायु नीचे से आती है। इसका प्रवाह (छिद्रों के बीच की ऊँचाई × भीतर-बाहर तापांतर) के वर्गमूल तथा छिद्र-क्षेत्रफलों के साथ बढ़ता है, और दोनों तापमान समान होने पर रुक जाता है। प्रवाह प्रवेश व निकास के छोटे क्षेत्रफल से सीमित होता है; बड़े निकास के साथ छोटा प्रवेश रहने वालों पर तेज़ धारा देता है।

  • अंगूठे के नियम से, आर-पार संवातन फ़र्श-से-छत ऊँचाई के लगभग पाँच गुना गहराई तक के कक्ष को सेवा देता है; एकतरफ़ा संवातन केवल लगभग ढाई गुना तक।
  • प्रवेश नीचे व पवनमुख ओर, निकास ऊँचे व पवनविमुख ओर रखें, ताकि पवन व उत्प्लावन एक-दूसरे की सहायता करें।
  • चिमनी-युक्तियाँ: रिज व क्लेरस्टोरी वातायन, आँगन, एट्रियम, सौर चिमनी तथा पवन-ग्राही।
  • खिड़कीहीन शौचालय, रसोई, तलघर व गहरी योजनाएँ मौसम पर निर्भर नहीं रह सकतीं: उन्हें यांत्रिक संवातन चाहिए।
यांत्रिक संवातन की व्यवस्थाएँ
व्यवस्थाकक्ष का दाबविशिष्ट उपयोग
केवल आपूर्ति पंखा (प्लीनम)धनात्मक: वायु बाहर रिसती हैऑपरेशन थिएटर, स्वच्छ कक्ष, वे स्थान जिन्हें पड़ोस की धूल व गंध से मुक्त रखना है
केवल निष्कासन पंखाऋणात्मक: आसपास से वायु भीतर खिंचती हैशौचालय, रसोई, संक्रमण-पृथक्करण कक्ष, प्रयोगशाला के फ़्यूम कपबोर्ड
आपूर्ति व निष्कासन (संतुलित)लगभग उदासीनकार्यालय, प्रेक्षागृह, दुकानें, प्रायः ऊष्मा-पुनर्प्राप्ति सहित
🧠 पंखा-नियम
प्रवाह ∝ गति N, दाब ∝ N², शक्ति ∝ N³। पंखे की गति 20% बढ़ाने पर प्रवाह 20% बढ़ता है पर शक्ति 1.2³ = 1.728 गुना हो जाती है; गति आधी करने पर शक्ति आठवें भाग रह जाती है। इसीलिए परिवर्ती-गति पंखे इतनी ऊर्जा बचाते हैं।
ℹ️ ऊष्मा हटाने हेतु संवातन
वायु का आमाप ऊष्मा हटाने के लिए भी निकाला जा सकता है: Q = H ÷ (ρ·c_p·ΔT)। ρ·c_p ≈ 1.2 kJ/m³·K लेने पर, 5 K वायु-ताप वृद्धि के साथ 6 kW हटाने हेतु 6 ÷ (1.2 × 5) = 1 m³/s चाहिए।

2. HVAC अभिकल्प सिद्धांत व साइक्रोमेट्रिक्स

HVAC अभिकल्प एक निश्चित क्रम में चलता है: अभिकल्प द्वारा भार घटाना (अभिविन्यास, छायाकरण, ऊष्मारोधन, निम्न सौर-लाभ काँच, दिन-प्रकाश व वायुरुद्ध निर्माण), भार का आकलन, प्रणाली का चयन व ज़ोनिंग, वितरण का आमाप (डक्ट, पाइप, शाफ़्ट, संयंत्र-कक्ष) और उसका नियंत्रण। पहला चरण वास्तुविद के अपने हाथ में है, और शेष के लिए आवश्यक स्थान भी, इसलिए सबसे सस्ता टन शीतलन वही है जिसकी कभी आवश्यकता ही न पड़े। ऊष्मा-लाभ या तो संवेद्य (शुष्क-बल्ब तापमान बदलते हैं) या गुप्त (नमी जोड़ते हैं) होते हैं, और SHF = संवेद्य ÷ (संवेद्य + गुप्त)।

शीतलन-भार के घटक
घटकऊष्मा का प्रकारवास्तु-उपाय
दीवारों व छत से चालनसंवेद्यऊष्मारोधन, हल्का रंग, छायाकरण, तापीय द्रव्यमान
काँच से सौर विकिरणसंवेद्यअभिविन्यास, छायाकरण युक्तियाँ, निम्न-SHGC काँच, खिड़की-दीवार अनुपात
अधिभोगीसंवेद्य व गुप्त दोनोंअधिभोग घनत्व; काफ़ी हद तक अपरिहार्य
प्रकाश व उपकरणसंवेद्यदक्ष प्रकाश, दिन-प्रकाश, दक्ष उपकरण
ताज़ी वायु व अंतःरिसावसंवेद्य व गुप्त दोनोंऊष्मा-पुनर्प्राप्ति, वायुरुद्ध निर्माण, ताज़ी वायु केवल आवश्यकतानुसार

शीतलन क्षमता प्रशीतन टन (TR) में बताई जाती है: 1 TR = 3.517 kW = 12,000 Btu/h। हल उदाहरण: जिस कक्ष का भार 12 kW संवेद्य व 3 kW गुप्त है, उसका कुल भार 15 kW तथा SHF = 12 ÷ 15 = 0.80 है। 1 TR को 3.5 kW मानने पर 21 kW का भार 21 ÷ 3.5 = 6 TR है। दक्षता COP = शीतलन प्रभाव ÷ निवेशित कार्य है, और kW/TR = 3.517 ÷ COP, अतः उच्च COP का अर्थ प्रति टन कम किलोवाट है: COP 5.0 लगभग 0.70 kW/TR है।

साइक्रोमेट्रिक्स आर्द्र वायु का वर्णन करता है। स्थिर दाब पर दो स्वतंत्र गुण अवस्था निश्चित करते हैं। ये गुण हैं: शुष्क-बल्ब तापमान (DBT), आर्द्र-बल्ब तापमान (WBT, भीगे बल्ब से पढ़ा जाता है, अतः वाष्पीकरणी शीतलन दर्शाता है), ओस-बिंदु तापमान (DPT, स्थिर नमी पर ठंडा करने पर जहाँ संघनन आरंभ हो), आपेक्षिक आर्द्रता (RH), आर्द्रता अनुपात ω (kg जल प्रति kg शुष्क वायु) तथा एंथैल्पी h। सदैव DPT ≤ WBT ≤ DBT, और तीनों केवल संतृप्ति (RH 100%) पर बराबर होते हैं।

साइक्रोमेट्रिक प्रक्रियाएँ
प्रक्रियाDBTआर्द्रता अनुपातRHटिप्पणी
संवेद्य तापनबढ़ता हैस्थिरघटता हैतापन कॉइल; नमी में परिवर्तन नहीं
संवेद्य शीतलन (DPT से ऊपर)घटता हैस्थिरबढ़ता हैDPT पर RH 100% पहुँच जाती है
शीतलन सहित निरार्द्रीकरणघटता हैघटता हैउच्चकॉइल-सतह DPT से नीचे; संघनित जल बहता है; सामान्य वातानुकूलन
वाष्पीकरणी (रुद्धोष्म) शीतलनघटता हैबढ़ता हैबढ़ता हैWBT लगभग स्थिर; केवल गर्म-शुष्क जलवायु
रुद्धोष्म मिश्रणद्रव्यमान-भारित माध्यद्रव्यमान-भारित माध्यबीच का मानअवस्था दोनों धाराओं को जोड़ने वाली सीधी रेखा पर; 35°C की 25% वायु व 25°C की 75% वायु लगभग 27.5°C देती है
⚠️ डेज़र्ट कूलर व आर्द्र वायु
डेज़र्ट कूलर शुष्क-बल्ब तापमान घटाता है पर आर्द्रता अनुपात व RH बढ़ाता है। गर्म-आर्द्र जलवायु में वायु पहले से संतृप्ति के निकट होती है, WBT, DBT के पास होता है, और ठंडा करने की गुंजाइश कम रहती है: वह नमी व असुविधा बढ़ाता है। तापमान व नमी दोनों घटाने का काम वह कॉइल करती है जो ओस-बिंदु से नीचे ठंडा करती है।

3. वातानुकूलन प्रणालियाँ

प्रणालियाँ इस बात में भिन्न हैं कि ऊष्मा कहाँ से उठाई व कैसे ले जाई जाती है। प्रत्यक्ष प्रसार (DX) प्रणाली में प्रशीतक का वाष्पक स्वयं कक्ष की वायु को ठंडा करता है; शीतल-जल प्रणाली में केंद्रीय चिलर जल को ठंडा करता है जो पाइप से वायु-संचालन इकाइयों (AHU) या फ़ैन-कॉइल इकाइयों (FCU) तक जाता है; सर्व-वायु प्रणाली में केवल अनुकूलित वायु ही डक्ट से कक्षों तक पहुँचती है। जल में ऊष्मा ले जाना वायु में ले जाने से कहीं अधिक सघन है, इसीलिए बड़े भवन शीतल-जल का उपयोग करते हैं और सर्व-वायु प्रणालियों को बड़े डक्ट व शाफ़्ट चाहिए।

वातानुकूलन की मुख्य प्रणालियाँ
प्रणालीकार्य-विधिउपयुक्तसीमा
विंडो इकाईदीवार या खिड़की में लगा एक डिब्बा; वाष्पक व संघनित्र एक ही आवरण मेंएकल कक्षशोर, मुख-भाग बिगाड़ता है, प्रति इकाई एक कक्ष
स्प्लिट इकाईभीतरी वाष्पक व बाहरी संघनन-इकाई, प्रशीतक पाइपों से जुड़ीघर, छोटे कार्यालयप्रति बाहरी इकाई एक भीतरी इकाई; बाहरी इकाइयाँ मुख-भाग पर भीड़ करती हैं
VRF / VRVइन्वर्टर संपीडक वाली एक बाहरी इकाई कई भीतरी इकाइयों को सेवा देती है; इलेक्ट्रॉनिक वाल्व प्रत्येक को प्रशीतक-प्रवाह बदलते हैं; ऊष्मा-पुनर्प्राप्ति प्रकार एक ज़ोन ठंडा व दूसरा गर्म कर सकते हैंहोटल, कार्यालय, भिन्न उपयोग वाले मध्यम-ऊँचाई भवनप्रशीतक पाइप की लंबाई व ऊँचाई की सीमा; छोटे कक्षों में रिसाव-सांद्रता; ताज़ी वायु अलग से
पैकेज्ड इकाईसंपीडक, संघनित्र, वाष्पक व पंखा एक कैबिनेट में; डक्ट से वायुदुकानें, रेस्तराँ, सभागारबड़े डक्ट; प्रति इकाई एक ज़ोन
केंद्रीय शीतल-जलचिलर लगभग 7°C का जल बनाता है जो लगभग 5 K गर्म होकर लौटता है; ऊष्मा वायु-शीतित संघनित्र या शीतलन मीनार से निकलती है; AHU व FCUबड़े भवन, मॉल, अस्पताल, मीनारेंसंयंत्र-कक्ष, मीनार व राइज़र-स्थान चाहिए; प्रारंभिक लागत अधिक

चिलर में संपीडक, संघनित्र, प्रसार-युक्ति व वाष्पक होते हैं। वह प्रत्यागामी, स्क्रॉल, स्क्रू या अपकेंद्री हो सकता है, अथवा अवशोषण चिलर, जो बिजली के स्थान पर ऊष्मा (भाप, गर्म जल या गैस) से चलता है। जल-शीतित चिलर शीतलन मीनार (cooling tower) से ऊष्मा बाहर फेंकता है और वायु-शीतित चिलर से अधिक दक्ष होता है, पर वह पूरक जल लेता है, मीनार माँगता है और उसमें लेजियोनेला (Legionella) नियंत्रण आवश्यक है। द्वि-पाइप FCU परिपथ एक समय में शीतलन या तापन में से एक देता है; चतुष्-पाइप परिपथ दोनों देता है। VAV प्रणालियों में आपूर्ति-वायु का तापमान स्थिर रहता है और वायु-आयतन भार के साथ बदलता है, जिससे पंखे की ऊर्जा बचती है क्योंकि शक्ति गति के घन से घटती है।

  • संयंत्र-कक्ष भार-केंद्र के निकट रखें, उपकरण निकालने के मार्ग सहित; शीतलन मीनार छत पर रखें, ताज़ी वायु के अंतर्ग्रहण व पड़ोसियों की खिड़कियों से दूर (फुहार व शोर)।
  • स्प्लिट व VRF प्रणालियों की बाहरी इकाइयों को मुक्त वायु-प्रवाह व छाया चाहिए, और गर्म निष्कासित वायु लौटकर अंतर्ग्रहण में नहीं जानी चाहिए।
  • छत के ऊपर की रिक्ति में डक्ट, बीम व सेवाएँ एक साथ समानी चाहिए, और ऊर्ध्वाधर राइज़र तल-दर-तल एक सीध में हों।
  • प्रत्येक शीतलन कॉइल संघनित जल बनाती है जिसे ढाल सहित निकास चाहिए; प्रशीतक व शीतल-जल पाइपों पर ऊष्मारोधन चाहिए।
ℹ️ प्रशीतक
प्रशीतकों को ओज़ोन-क्षयकारी विभव (ODP) व भूमंडलीय तापन विभव (GWP) से परखा जाता है। मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल HCFC-22 जैसे ओज़ोन-क्षयकारी प्रशीतकों को समाप्त करता है, और उसका किगाली संशोधन उच्च-GWP वाले HFC को घटाता है, इसीलिए R-32 व R-290 जैसे निम्न-GWP प्रशीतक नए उपकरणों में आ रहे हैं।
⚠️ VRF, VAV नहीं है
VRF प्रणाली प्रशीतक (DX) प्रणाली है: उसमें न शीतल-जल है, न शीतलन मीनार। उसका “परिवर्ती” प्रशीतक-प्रवाह है, वायु-आयतन नहीं, इसलिए उसे VAV से न मिलाएँ, जो डक्ट-युक्त शीतल-जल या सर्व-वायु प्रणाली में वायु-आयतन बदलता है।

4. भवनों में जल-आपूर्ति व वितरण

दैनिक माँग = अधिभोगियों की संख्या × प्रति व्यक्ति माँग (लीटर प्रति व्यक्ति प्रतिदिन, lpcd)। राष्ट्रीय भवन संहिता (NBC) का आवासों हेतु सामान्य नियोजन आँकड़ा लगभग 135 lpcd है, जिसमें लगभग 45 L फ़्लशिंग के लिए है; कार्यालयों में प्रति व्यक्ति बहुत कम चाहिए, और अस्पतालों व होटलों में प्रति शय्या अधिक, इसलिए सदैव वही आँकड़ा लें जो प्रश्न देता है। हल उदाहरण: 60 फ़्लैट × 5 व्यक्ति × 135 lpcd = 40,500 L = 40.5 m³ प्रतिदिन। यदि ऊपरी टंकी को एक दिन की माँग का एक-तिहाई रखना है तो वह 13.5 m³ की होगी। औसत प्रवाह माँग ÷ 24 h है, पर प्रातः व सायं का शिखर निकास औसत का दो से तीन गुना होता है।

भवनों में जल-वितरण प्रणालियाँ
प्रणालीसिद्धांतटिप्पणी
प्रत्यक्ष (ऊर्ध्व-आपूर्ति)मुख्य लाइन का दाब जल को सीधे फ़िक्स्चरों तक धकेलता हैस्थिर व पर्याप्त दाब चाहिए; केवल निम्न-ऊँचाई हेतु
अप्रत्यक्ष (अधो-आपूर्ति)मुख्य लाइन से भूमिगत टंकी, पंप से ऊपरी टंकी, गुरुत्व से फ़िक्स्चरस्थिर दाब व आरक्षित जल; छत की टंकी चाहिए; सबसे ऊपरी तल को सबसे कम शीर्ष मिलता है
हाइड्रो-न्यूमैटिकपंप दाब-पात्र भरते हैं; वे दाब के अनुसार चालू व बंद होते हैंछत की टंकी नहीं; दाब-सीमा निश्चित
परिवर्ती-गति बूस्टरमाँग बदलने पर पंप गति बदलकर दाब स्थिर रखते हैंसघन व दक्ष; बिजली का बैकअप चाहिए
ज़ोन-युक्त (उच्च-ऊँचाई)दाब-घटाने वाले वाल्व या दाब-भंजक टंकियाँ ऊँचाई को ज़ोनों में बाँटती हैंनिचले तलों का दाब फ़िक्स्चर व पाइप की सीमा में रखता है

दाब p = ρgh है: जल के प्रत्येक 10.2 m लगभग 1 bar हैं, अतः छत की टंकी से 30 m नीचे के नल पर लगभग 2.9 bar स्थैतिक दाब होता है। पंप की शाफ़्ट शक्ति P = ρ·g·Q·H ÷ η। हल उदाहरण: Q = 20 L/s = 0.02 m³/s, कुल शीर्ष H = 50 m, η = 0.75 से जल-शक्ति 9.81 × 0.02 × 50 = 9.81 kW तथा शाफ़्ट शक्ति 9.81 ÷ 0.75 = 13.08 kW मिलती है। कुल शीर्ष = स्थैतिक उत्थान + घर्षण हानियाँ + सबसे दूर के फ़िक्स्चर पर चाहिए अवशिष्ट शीर्ष। टंकी को निश्चित समय में भरने हेतु पंप निस्सरण = टंकी आयतन ÷ भरने का समय।

  • टंकियाँ: दो खंड, ताकि एक की सफ़ाई के समय दूसरा आपूर्ति करे; सफ़ाई हेतु मैनहोल, अतिप्रवाह व धावन-निकास पाइप, मच्छर-रोधी वातायन तथा प्रकाश व गंदगी रोकने वाला ढक्कन।
  • भूमिगत टंकियाँ नालियों, सेप्टिक टैंक व सोख-गड्ढों से दूर रखें, और पेय व अपेय लाइनों को कभी आपस में न जोड़ें; वायु-अंतराल या दाब-भंजक टंकी रखें।
  • पाइप: GI, uPVC, CPVC, PPR, ताँबा (गर्म जल), HDPE या तन्य लोहा (मुख्य लाइनें)। प्रत्येक तल की शाखा पर पृथक्करण वाल्व रखें; अरेस्टर व धीमे बंद होने वाले वाल्व वाल्व के झटके से होने वाले जल-हथौड़े को घटाते हैं।
  • गर्म जल: विद्युत बैकअप सहित सौर जल-तापक, या ऊष्मा-पंप, विद्युत भार घटाते हैं।
ℹ️ पाइप का आमाप सभी फ़िक्स्चरों के योग पर नहीं होता
सभी फ़िक्स्चर शायद ही एक साथ खुलते हैं। फ़िक्स्चर-इकाई विधि (हंटर का वक्र) प्रत्येक फ़िक्स्चर को भार देती है और कुल को संभावित समवर्ती माँग में बदलती है, जो फ़िक्स्चर-प्रवाहों के अंकगणितीय योग से बहुत कम होती है।
⚠️ दाब कहाँ सबसे कम है
अधो-आपूर्ति प्रणाली में दाब टंकी के ठीक नीचे के सबसे ऊपरी फ़िक्स्चरों पर सबसे कम तथा सबसे निचले तल पर सबसे अधिक होता है। कमज़ोर ऊपरी तल को टंकी ऊँची करके या बूस्टर लगाकर ठीक करें, केवल पाइप बड़े करके नहीं; ऊँचे भवन के तल पर अत्यधिक दाब ज़ोनिंग से ठीक करें।

5. जल संचयन, शोधन, पुनश्चक्रण व पुनरुपयोग

वर्षा-जल संचयन के दो उद्देश्य हैं: उपयोग हेतु छत का स्वच्छ जल संगृहीत करना, और भूजल का पुनर्भरण। वार्षिक क्षमता V = वर्षा × जलग्रहण क्षेत्रफल × अपवाह गुणांक है। हल उदाहरण: 800 m² छत, 900 mm वर्षा तथा C = 0.8 से 0.9 × 800 × 0.8 = 576 m³ प्रति वर्ष मिलता है। शृंखला है: छत, नाली व उतरन-पाइप, प्रथम-बहाव विक्षेपक (first-flush diverter) (पहले का गंदा अपवाह हटाता है), फ़िल्टर, फिर संचयन टंकी या पुनर्भरण संरचना। संचयन टंकी का आमाप माँग × शुष्क अवधि से निकलता है (120 दिन के शुष्क काल में 500 L/दिन की माँग हेतु 60 m³ चाहिए); पुनर्भरण संरचना का आमाप अभिकल्प-वर्षा के अपवाह से तय होता है।

  • श्रेणीबद्ध बजरी व रेत से भरा पुनर्भरण गड्ढा या खाई छिछले जलभृतों हेतु है; पुनर्भरण कूप या शाफ़्ट गहरी पारगम्य परतों तक पहुँचता है; बोरवेल में पुनर्भरण केवल गाद-कक्ष व फ़िल्टर के बाद, अन्यथा वह जाम हो जाता है।
  • पारगम्य फ़र्श, उथली नालियाँ (swale) व वर्षा-उद्यान अपवाह को धीमा करते हैं और उसे स्थल पर ही रिसने देते हैं।
  • पुनर्भरण में केवल छत का जल डालें; तैलीय आँगनों, कचरा-स्थलों या मल-जल का पानी कभी पुनर्भरण बोर में न जाने दें।

जल शोधन में प्रक्रिया को संदूषक के अनुरूप चुना जाता है। सतही जल में क्रम है: छनन, स्कंदन व फ़्लॉकुलन (फिटकरी), अवसादन, द्रुत बालू-निस्यंदन तथा विसंक्रमण। भवन-स्तर पर: गदलापन स्कंदन व निस्यंदन से; लौह व गंध वातन, निस्यंदन व सक्रिय कार्बन से; कठोरता (कैल्शियम व मैग्नीशियम) आयन-विनिमय मृदुकारक से; उच्च घुले लवण (TDS) रिवर्स ऑस्मोसिस (RO) से; रोगाणु क्लोरीन, UV या ओज़ोन से दूर होते हैं। क्लोरीन अवशिष्ट छोड़ता है जो टंकी व पाइपों में जल की रक्षा करता है; UV नहीं छोड़ता। IS 10500 पेयजल की विशिष्टि है।

धूसर जल (greywater) स्नानघर, वॉश-बेसिन व कपड़े धोने का अपशिष्ट जल है; काला जल (blackwater) WC व मूत्रालयों का निस्सरण है, जिसमें मल-पदार्थ रहता है (रसोई-सिंक का जल चिकनाई व भोजन-अवशेष के कारण प्रायः इसी के साथ उपचारित होता है)। भवन द्वारा प्रयुक्त जल का लगभग 80% अपशिष्ट जल बनकर निकलता है, इसलिए पुनरुपयोग माँग का बड़ा भाग पूरा कर सकता है: यदि 135 lpcd में 45 फ़्लशिंग में जाता है, तो केवल फ़्लशिंग हेतु उपचारित जल ताज़ी आपूर्ति का एक-तिहाई बचाता है। धूसर जल को केवल सरल उपचार चाहिए; काले जल को पूर्ण मल-जल उपचार संयंत्र (STP) चाहिए, जिसमें विस्तारित वातन सक्रिय पंक, MBBR, SBR, MBR या निर्मित आर्द्रभूमि जैसी प्रक्रियाएँ होती हैं।

  • उपचारित जल पृथक अपेय जाल (द्वि-प्लंबिंग) में जाता है: चिह्नित, रंग-कूटित और पेय पाइपों से कभी न जुड़ा हुआ।
  • उपयोग: WC फ़्लशिंग, भूदृश्य सिंचाई, शीतलन मीनार का पूरक जल, फ़र्श धुलाई, गाड़ी धुलाई।
  • पुनरुपयोग से पहले विसंक्रमण करें, गंध नियंत्रित करें, पंक-निपटान की योजना बनाएँ, और STP को गंध-बफ़र सहित आवासीय कक्षों से दूर रखें।
  • उपचारित जल में देखे जाने वाले प्राचल: BOD, निलंबित ठोस, pH तथा कोलीफ़ॉर्म संख्या।
⚠️ फ़िल्टर व झिल्ली विसंक्रामक नहीं हैं
बालू व कार्बन फ़िल्टर घुले लवण या कठोरता नहीं हटाते, और मृदुकारक जीवाणु नहीं हटाता। RO घुले लवण घटाता है पर सांद्र अस्वीकृत जल की धारा छोड़ता है (जिसे फ़्लशिंग या बगीचे में पुनः प्रयुक्त किया जा सकता है), और पेयजल को अलग विसंक्रमण चरण फिर भी चाहिए।

6. वर्षा-जल निकास, मल-जल व अपशिष्ट निपटान

छोटे जलग्रहण से वर्षा-जल का शिखर निस्सरण परिमेय सूत्र (rational formula) Q = C·i·A ÷ 360 से निकलता है, जिसमें Q m³/s में, i mm/h में और A हेक्टेयर में है। तीव्रता i उस वर्षा की ली जाती है जो सांद्रण-काल (प्रवेश-काल + नाली में प्रवाह-काल) जितनी चले। मिश्रित सतहों हेतु गुणांक क्षेत्रफल-भारित होता है: C = ΣCᵢAᵢ ÷ ΣAᵢ। हल उदाहरण: 4 ha स्थल में 1 ha छतें (C 0.9), 1 ha फ़र्श (0.8) तथा 2 ha लॉन (0.35) हैं। ΣCA = 0.9 + 0.8 + 0.7 = 2.4, अतः C = 0.6 और i = 90 mm/h पर Q = 2.4 × 90 ÷ 360 = 0.6 m³/s = 600 L/s।

विशिष्ट अपवाह गुणांक (प्रश्न आवश्यक मान स्वयं देता है)
सतहविशिष्ट C
छतें0.85–0.95
डामर व कंक्रीट फ़र्श0.8–0.9
बजरी के आँगन व कच्ची सड़कें0.4–0.6
लॉन व बगीचे0.1–0.35

नालियों का आमाप मैनिंग समीकरण V = (1/n)·R^(2/3)·S^(1/2) तथा Q = A·V से निकलता है; पूर्ण बहने वाले वृत्ताकार पाइप में R = D/4। हल उदाहरण: D = 0.5 m, n = 0.0125, S = 0.0016 से R = 0.125, R^(2/3) = 0.25 तथा √S = 0.04, अतः V = 80 × 0.25 × 0.04 = 0.8 m/s और Q = 0.8 × π × 0.5² ÷ 4 = 0.157 m³/s = 157 L/s। नाली इतनी ढालू हो कि स्व-स्वच्छन वेग (0.6 m/s या अधिक की कोटि का) मिले, पर उस वेग से कम रहे जो पाइप को घिसता है (मल-नलिकाओं में लगभग 3 m/s)।

छत या पक्का भूखंड खुली मिट्टी से तेज़ वर्षा-जल बहाता है, इसलिए अभिकल्प का लक्ष्य विकास-पश्चात् शिखर अपवाह को पहले से अधिक न होने देना है: पारगम्य फ़र्श, उथली नालियाँ, वर्षा-उद्यान, अवरोध टंकियाँ (detention tanks) जो शिखर को रोककर धीरे छोड़ती हैं, और पुनर्भरण। पृथक प्रणाली में वर्षा-जल की अपनी नालियाँ होती हैं और वह कभी मल-नलिका में नहीं जाता; संयुक्त मल-नलिका दोनों ढोती है और वर्षा में उफन जाती है; आंशिक-पृथक प्रणाली छत का जल मल-नलिका में लेती है। गाद-जाल सहित जल-ग्राही (गली) तथा दिशा व ढाल बदलने पर मैनहोल नालियों को रख-रखाव-योग्य रखते हैं।

मल-जल की मात्रा आपूर्ति किए गए जल का लगभग 80% होती है, इसलिए 135 lpcd पर प्रति व्यक्ति लगभग 108 L प्रतिदिन जुड़ता है, साथ में अंतःरिसाव। शिखर प्रवाह औसत का गुणज है (नगरों हेतु लगभग 2 से 3), और छोटे भवन का शिखर-गुणक अधिक होता है क्योंकि उसके फ़िक्स्चर साथ-साथ निस्सरित होते हैं। उपचार का क्रम है: प्रारंभिक (छन्ने व कंकड़-पात्र), प्राथमिक (अवसादन), द्वितीयक (जैविक, BOD हटाता है) तथा तृतीयक (विसंक्रमण, निस्यंदन)। जहाँ मल-नलिका नहीं है, वहाँ सेप्टिक टैंक ठोस बैठाता और पंक को अवायवीय रूप से पचाता है; उसका बहिःस्राव फिर भी तीव्र रहता है और उसे पारगम्य मिट्टी में कुओं से दूर सोख-गड्ढे या प्रकीर्णन-खाई में, अथवा आगे उपचार में जाना चाहिए। वह केवल मल-जल लेता है, वर्षा-जल कभी नहीं।

ठोस अपशिष्ट का स्रोत पर ही पृथक्करण गीला (जैव-निम्नीकरणीय), सूखा (पुनश्चक्रणीय) व खतरनाक धाराओं में होना चाहिए, जैसा ठोस अपशिष्ट प्रबंधन नियम माँगते हैं। भवन धुलाई, निकास व वाहन-पहुँच सहित पृथक भंडारण-कक्ष या खाँचा देता है; उच्च-ऊँचाई भवनों में कचरा-शूट अग्नि-रोधी हो और उसके हर तल के मुख पर सील-बंद, स्वतः बंद होने वाले द्वार हों, तथा बड़े उत्पादक गीले कचरे का स्थल पर ही खाद बनाते हैं। अस्पताल जैव-चिकित्सा अपशिष्ट नियमों का पालन करते हैं, जिनमें प्रत्येक श्रेणी हेतु रंग-कूटित डिब्बे होते हैं।

7. स्वच्छता उपकरण, प्लंबिंग व निकास प्रणालियाँ

स्वच्छता फ़िक्स्चर जल ग्रहण करते और अपशिष्ट निस्सरित करते हैं: WC (पाद-स्थल सहित बैठकर उपयोग वाला “भारतीय” पैन, या यूरोपीय वॉश-डाउन अथवा साइफ़ोनिक पैन), मूत्रालय (बाउल, स्टॉल या जलरहित), वॉश-बेसिन, सिंक, शावर, बाथ-टब व फ़र्श-नालियाँ। ये विट्रियस चीनी-मिट्टी, चमकीली अग्नि-मृत्तिका या स्टेनलेस स्टील के बनते हैं क्योंकि सतह चिकनी, अवशोषणरहित व सरलता से साफ़ होने वाली चाहिए। फ़्लशिंग सिस्टर्न (उच्च-स्तर, निम्न-स्तर या छिपे हुए) या फ़्लशिंग वाल्व से होती है; द्वि-फ़्लश सिस्टर्न छोटा व बड़ा फ़्लश देते हैं, और एरेटर व सेंसर नल खपत घटाते हैं। प्रत्येक फ़िक्स्चर ट्रैप से होकर निस्सरित होता है; WC पैन का ट्रैप उसी में बना होता है।

ट्रैप (trap) एक जल-मुद्रा (water seal) (50 से 75 mm की कोटि की) रोकता है जो मल-गैस को भवन में आने से रोकती है। सामान्य प्रकार हैं: P-ट्रैप (निकास दीवार से), S-ट्रैप (निकास फ़र्श से), गली-ट्रैप (फ़र्श व रसोई का अपशिष्ट), ग्रीस-ट्रैप (व्यावसायिक रसोई) तथा अंतरोधी ट्रैप (गृह-नाली पर)। वात-पाइप वायु लेते या दाब मुक्त करते हैं, और साइफ़न-रोधी पाइप ट्रैप के शीर्ष को वात-स्टैक से जोड़ता है।

ट्रैप की जल-मुद्रा कैसे टूटती है, और उपचार
कारणक्या होता हैउपचार
स्व-साइफ़ननपूर्ण-बोर निस्सरण अपने ही ट्रैप को खाली कर देता हैट्रैप-शीर्ष पर साइफ़न-रोधी पाइप; S-ट्रैप से बचें
प्रेरित साइफ़ननस्टैक में निस्सरण किसी अन्य ट्रैप की मुद्रा खींच लेता हैवात-स्टैक व ट्रैप-वात
पश्च दाबस्टैक की संपीडित वायु मुद्रा को फ़िक्स्चर में धकेलती हैदाब मुक्त करने हेतु वात-स्टैक; तीखे विस्थापन से बचें
वाष्पनअप्रयुक्त ट्रैप की मुद्रा सूख जाती हैसमय-समय पर पानी डालें; गहरी मुद्रा या ट्रैप-प्राइमर
केशिका क्रियाधागा या बाल जल को अवरोध-कगार के पार खींचता हैनिकास साफ़ रखें; चिकना ट्रैप लगाएँ
तीन प्लंबिंग प्रणालियाँ
प्रणालीपाइपवातनटिप्पणी
द्वि-पाइपपृथक मल-स्टैक (WC, मूत्रालय) व अपशिष्ट-स्टैक (बेसिन, बाथ, सिंक)दोनों स्टैक व ट्रैप वातितसबसे स्वच्छ व सबसे महँगी; अपशिष्ट-स्टैक गली-ट्रैप पर समाप्त होता है
एक-पाइपएक स्टैक मल व अपशिष्ट दोनों लेता हैप्रत्येक ट्रैप अलग से वात-स्टैक से वातितद्वि-पाइप से कम पाइप पर बहुत वात-पाइप; बहुमंज़िला उपयोग
एकल-स्टैकएक स्टैक मल व अपशिष्ट दोनों लेता हैपृथक ट्रैप-वात नहीं; स्टैक छत के ऊपर तक जाता हैसबसे सस्ती; ट्रैप-मुद्रा की रक्षा छोटी शाखाओं, सीमित ढाल व गहरी मुद्रा से; फ़िक्स्चर स्टैक के निकट; मध्यम ऊँचाई

भवन निकास प्रणाली स्टैकों के आधार से गृह-नाली (house drain) होकर सार्वजनिक मल-नलिका तक जाती है। निरीक्षण-कक्ष या मैनहोल दिशा, ढाल या आमाप बदलने के हर स्थान पर, संगमों पर तथा सीधी लंबाइयों में अंतराल पर (30 m की कोटि के) रखे जाते हैं। पाइप चमकीले चीनी-मिट्टी के, कंक्रीट, ढलवाँ लोहे या uPVC के होते हैं, जो स्व-स्वच्छन ढाल पर बिछाए जाते हैं। मल-नलिका के तल से नीचे के तलघर-फ़िक्स्चर संप में निकलते हैं और मल-उत्क्षेपक (sewage ejector) से ऊपर पंप किए जाते हैं। नालियों को ढकने से पहले जल, वायु या धुएँ से परीक्षित किया जाता है। पृथक प्रणाली में वर्षा-जल पाइप मल-स्टैकों से अलग रहते हैं।

⚠️ मल-, अपशिष्ट- व वात-पाइप
मल-पाइप WC व मूत्रालय का निस्सरण ले जाता है; अपशिष्ट-पाइप बेसिन, बाथ व सिंक का जल; वात-पाइप केवल वायु ले जाता है, द्रव कभी नहीं। वात-स्टैक छत के ऊपर उठता है और खिड़कियों व ताज़ी वायु के अंतर्ग्रहण से दूर समाप्त होता है। S-ट्रैप स्व-साइफ़नन को न्योता देते हैं क्योंकि निकास ऊर्ध्वाधर गिरता है, इसलिए वातित P-ट्रैप को वरीयता दी जाती है।

मुख्य बिंदु

  • ACH = Q ÷ V; ACH व प्रति-व्यक्ति आवश्यकता में जो बड़ी हो उसके अनुसार अभिकल्प करें। चिमनी-प्रवाह √(h·ΔT) के साथ बढ़ता है और तापमान बराबर होने पर रुक जाता है; पंखे की शक्ति गति के घन से चलती है।
  • पहले भार घटाएँ; ऊष्मा को संवेद्य व गुप्त में बाँटें (SHF); 1 TR = 3.517 kW; kW/TR = 3.517 ÷ COP, अतः उच्च COP का अर्थ प्रति टन कम kW।
  • DPT ≤ WBT ≤ DBT। ओस-बिंदु से नीचे ठंडा करने पर निरार्द्रीकरण होता है; वाष्पीकरणी शीतलन केवल गर्म-शुष्क जलवायु हेतु है; मिश्रित वायु दोनों धाराओं के बीच की रेखा पर होती है।
  • विंडो, स्प्लिट, VRF (ज़ोन-नियंत्रण सहित DX), पैकेज्ड व केंद्रीय शीतल-जल इस बात में भिन्न हैं कि ऊष्मा कहाँ ले जाई जाती है; VRF प्रशीतक-आधारित है और VAV नहीं है; जल-शीतित चिलर अधिक दक्ष हैं पर मीनार माँगते हैं।
  • माँग = व्यक्ति × lpcd; पंप शक्ति = ρgQH ÷ η; उच्च-ऊँचाई जल-आपूर्ति ज़ोन में बाँटी जाती है ताकि स्थैतिक दाब सीमा में रहे; टंकियों को सफ़ाई-पहुँच, अतिप्रवाह व क्रॉस-कनेक्शन रक्षा चाहिए।
  • वर्षा-जल उपज = R × A × C; संदूषक के अनुसार शोधन करें; धूसर जल का सरल तथा काले जल का केवल STP के बाद पुनरुपयोग करें; वर्षा Q = CiA ÷ 360 व मैनिंग से नालियों का आमाप निकलता है; एक-पाइप, द्वि-पाइप व एकल-स्टैक प्रणालियाँ वातन या विन्यास से ट्रैप-मुद्रा की रक्षा करती हैं।

अभ्यास प्रश्न (20)

उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।

  1. चिमनी-चालित प्राकृतिक संवातन में वायु-प्रवाह बढ़ता है

    1. पवनमुख दीवार का क्षेत्रफल बढ़ने से, क्योंकि चिमनी प्रभाव मुख-भाग पर पवन-दाब पर निर्भर करता है
    2. निम्न प्रवेश व उच्च निकास के बीच अधिक ऊँचाई तथा भीतर-बाहर के अधिक तापांतर से
    3. छिद्रों के बीच कम ऊँचाई के साथ बाहरी तापमान के भीतरी मान की ओर बढ़ने से
    4. प्रवेश व निकास को एक ही दीवार पर समान स्तर पर रखने से ताकि दोनों पर समान दाब पड़े
    उत्तर देखें

    उत्तर: B — निम्न प्रवेश व उच्च निकास के बीच अधिक ऊँचाई तथा भीतर-बाहर के अधिक तापांतर से

    उत्प्लावन-दाब छिद्रों के बीच की ऊँचाई व तापांतर के समानुपाती है, इसलिए प्रवाह उनके गुणनफल के वर्गमूल के साथ बढ़ता है। बाहरी वायु के भीतरी तापमान के निकट पहुँचने पर चालक बल लुप्त हो जाता है, और एक ही स्तर के छिद्र चिमनी-दाबांतर नहीं देते। पवनमुख दीवार का क्षेत्रफल पवन-चालित प्रवाह में सहायक है, चिमनी प्रभाव में नहीं।

  2. 20 m × 12 m और 3.6 m स्वच्छ ऊँचाई वाले सभागार में 80 व्यक्ति हैं। संवातन की आवश्यकता 5 वायु-परिवर्तन प्रति घंटा तथा 10 L/s प्रति व्यक्ति में से बड़ी है। आवश्यक संवातन दर, L/s में, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 1200

    V = 20 × 12 × 3.6 = 864 m³। वायु-परिवर्तन से: 5 × 864 = 4,320 m³/h = 4,320 ÷ 3,600 = 1.2 m³/s = 1,200 L/s। अधिभोग से: 80 × 10 = 800 L/s। बड़ा आँकड़ा नियामक है, अतः 1,200 L/s। जाँच: 864 × 5 ÷ 3.6 = 1,200।

  3. निम्न में से किस स्थान को अपने परिवेश के सापेक्ष ऋणात्मक दाब पर रखा जाना चाहिए?

    1. औषध-निर्माण का स्वच्छ कक्ष, जिसमें उत्पाद को धूल से बचाना है
    2. ऑपरेशन थिएटर, जिसमें शल्य-स्थल को संदूषण से बचाना है
    3. वायु-जनित संक्रामक रोग वाले रोगी का अस्पताल-कक्ष
    4. डेटा-केंद्र का हॉल, जिसमें उपकरणों से धूल दूर रखनी है
    उत्तर देखें

    उत्तर: C — वायु-जनित संक्रामक रोग वाले रोगी का अस्पताल-कक्ष

    ऋणात्मक दाब वायु को कक्ष के भीतर खींचता और निष्कासित करता है, जिससे संदूषित वायु गलियारों में नहीं रिस सकती। स्वच्छ कक्ष, ऑपरेशन थिएटर व डेटा-केंद्र हॉल को उलटा चाहिए: धनात्मक दाब, जो वायु को बाहर धकेलता है ताकि धूल व रोगाणु भीतर न आएँ। ऑपरेशन थिएटर लुभावना विकल्प है, पर वह रोगी को परिवेश से बचाता है, इसलिए धनात्मक है।

  4. वातानुकूलित कक्ष के निम्न में से कौन-से ऊष्मा-लाभ पूर्णतः संवेद्य हैं?

    1. खिड़की के काँच से संचरित सौर विकिरण
    2. प्रकाश-उपकरणों की ऊष्मा
    3. अधिभोगियों द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा व नमी
    4. संवातन हेतु लाई गई गर्म आर्द्र बाहरी वायु
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — खिड़की के काँच से संचरित सौर विकिरण; B — प्रकाश-उपकरणों की ऊष्मा

    काँच से सौर लाभ व प्रकाश की ऊष्मा केवल वायु का तापमान बढ़ाते हैं, अतः संवेद्य हैं। अधिभोगी संवेद्य ऊष्मा व नमी दोनों जोड़ते हैं, और आर्द्र ताज़ी वायु संवेद्य व गुप्त दोनों ऊष्मा लाती है; इसलिए इनमें गुप्त अंश भी है।

  5. प्रत्यक्ष वाष्पीकरणी (डेज़र्ट) कूलर किस जलवायु में सर्वाधिक प्रभावी है, और वह कक्ष की वायु का क्या करता है?

    1. गर्म-शुष्क जलवायु; वह शुष्क-बल्ब तापमान घटाता है पर आर्द्रता अनुपात बढ़ाता है
    2. गर्म-आर्द्र जलवायु; वह शुष्क-बल्ब तापमान व आर्द्रता अनुपात दोनों घटाता है
    3. ठंडी जलवायु; वह शुष्क-बल्ब तापमान बढ़ाता है और आपेक्षिक आर्द्रता घटाता है
    4. मानसून का मौसम; वह शुष्क-बल्ब तापमान घटाता है और आर्द्रता अनुपात स्थिर रखता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — गर्म-शुष्क जलवायु; वह शुष्क-बल्ब तापमान घटाता है पर आर्द्रता अनुपात बढ़ाता है

    वायु में जल का वाष्पन रुद्धोष्म प्रक्रिया है: शुष्क-बल्ब तापमान आर्द्र-बल्ब तापमान की ओर गिरता है जबकि आर्द्रता अनुपात बढ़ता है। यह वहाँ चलता है जहाँ आर्द्र-बल्ब अवनमन बड़ा हो, अर्थात् शुष्क वायु में। तापमान व नमी साथ-साथ घटाना ओस-बिंदु से नीचे की कॉइल का काम है, वाष्पीकरणी कूलर का नहीं।

  6. किसी भवन की शीतलन कॉइलों से शीतल जल 12 L/s पर बहता है और 5 K गर्म होता है। जल की विशिष्ट ऊष्मा 4.2 kJ/kg·K, 1 L जल का द्रव्यमान 1 kg तथा 1 TR = 3.5 kW लें। शीतलन कर्तव्य, TR में, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 72

    द्रव्यमान-प्रवाह = 12 kg/s। शीतलन = 12 × 4.2 × 5 = 252 kW। TR में: 252 ÷ 3.5 = 72। जाँच: 12 × 5 = 60; 60 × 4.2 = 252; 3.5 × 72 = 252।

  7. 12 मंज़िला होटल का मुख-भाग स्वच्छ रखना है, उस पर दीवार में लगे डिब्बे नहीं चाहिए। उसके अतिथि-कक्ष भिन्न समयों पर भरे रहते हैं, राइज़र-स्थान कम है, और स्वामी शीतल-जल संयंत्र या शीतलन मीनार नहीं चाहता। कौन-सी प्रणाली सर्वाधिक उपयुक्त है?

    1. प्रत्येक अतिथि-कक्ष की दीवार में लगी विंडो इकाइयाँ, हर एक का अपना थर्मोस्टैट व रिमोट
    2. प्रत्येक तल तक बड़े आपूर्ति व वापसी डक्ट वाली एक स्थिर-वायु-आयतन पैकेज्ड रूफ़टॉप इकाई
    3. छत पर शीतलन मीनार तथा प्रत्येक अतिथि-कक्ष में फ़ैन-कॉइल इकाइयों सहित जल-शीतित केंद्रीय चिलर
    4. ऊष्मा-पुनर्प्राप्ति बाहरी इकाइयों वाली VRF प्रणाली, जो डक्ट या कैसेट प्रकार की भीतरी इकाइयों को सेवा देती है
    उत्तर देखें

    उत्तर: D — ऊष्मा-पुनर्प्राप्ति बाहरी इकाइयों वाली VRF प्रणाली, जो डक्ट या कैसेट प्रकार की भीतरी इकाइयों को सेवा देती है

    VRF प्रत्येक कक्ष को अपना नियंत्रण व आंशिक-भार दक्षता देती है, शाफ़्टों में केवल छोटे प्रशीतक पाइप चाहिए, और उसमें शीतल-जल संयंत्र या मीनार नहीं है। केंद्रीय चिलर स्वामी की शर्त तोड़ता है; विंडो इकाइयाँ शोर करती हैं, मुख-भाग बिगाड़ती हैं और इस पैमाने पर चलाना कठिन है; एक पैकेज्ड इकाई कक्षों को अलग-अलग नियंत्रित नहीं कर सकती और उसे बहुत बड़े डक्ट चाहिए।

  8. केंद्रीय शीतल-जल वातानुकूलन के बारे में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?

    1. शीतलन मीनार सहित जल-शीतित चिलर प्रायः समान कर्तव्य के वायु-शीतित चिलर से अधिक दक्ष होता है
    2. शीतलन मीनार ऐसे स्थान पर हो कि उसका निष्कासन व फुहार ताज़ी वायु के अंतर्ग्रहण तक न पहुँचे
    3. उच्च COP वाला चिलर प्रति प्रशीतन टन अधिक किलोवाट लेता है
    4. VAV प्रणाली वायु-आयतन स्थिर रखती है और भार के साथ आपूर्ति-वायु का तापमान बदलती है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — शीतलन मीनार सहित जल-शीतित चिलर प्रायः समान कर्तव्य के वायु-शीतित चिलर से अधिक दक्ष होता है; B — शीतलन मीनार ऐसे स्थान पर हो कि उसका निष्कासन व फुहार ताज़ी वायु के अंतर्ग्रहण तक न पहुँचे

    जल-शीतित संघनन कम संघनन-तापमान पर चलता है, इसलिए COP बेहतर होता है, और मीनार को अंतर्ग्रहण से दूर रखने पर उसकी फुहार, जो लेजियोनेला ले जा सकती है, ताज़ी वायु से बाहर रहती है। उच्च COP का अर्थ प्रति टन कम kW है, क्योंकि kW/TR = 3.517 ÷ COP। वायु-आयतन स्थिर रहने का दावा उलटा है: VAV में आपूर्ति-तापमान स्थिर रहता है और वायु-आयतन बदलता है।

  9. एक आवासीय खंड में 60 फ़्लैट हैं, प्रत्येक में 5 अधिभोगी, और माँग 135 लीटर प्रति व्यक्ति प्रतिदिन ली गई है। ऊपरी टंकी को एक दिन की माँग का एक-तिहाई रखना है। उसकी क्षमता, m³ में दशमलव के एक स्थान तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 13.5

    व्यक्ति = 60 × 5 = 300। दैनिक माँग = 300 × 135 = 40,500 L। एक-तिहाई = 13,500 L = 13.5 m³। जाँच: 135 ÷ 3 = 45 L प्रति व्यक्ति, और 300 × 45 = 13,500 L।

  10. एक बूस्टर पंप 50 m के कुल शीर्ष के विरुद्ध 20 L/s पहुँचाता है। समग्र दक्षता 75% है और ρg = 9.81 kN/m³ है। आवश्यक शाफ़्ट शक्ति, kW में दशमलव के दो स्थानों तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 13.08

    Q = 20 L/s = 0.02 m³/s। जल-शक्ति = ρgQH = 9.81 × 0.02 × 50 = 9.81 kW। शाफ़्ट शक्ति = 9.81 ÷ 0.75 = 13.08 kW। जाँच: 0.75 × 13.08 = 9.81।

  11. ऊँचे भवन की जल-आपूर्ति में दाब-भंजक टंकियाँ या दाब-घटाने वाले वाल्व मुख्यतः इसलिए लगाए जाते हैं कि

    1. ऊपरी तल के फ़िक्स्चरों पर दाब बढ़े ताकि वहाँ के शावर व नल पहले से बेहतर चलें
    2. ऊँचाई को ज़ोनों में बाँटकर निचले तलों के फ़िक्स्चरों व पाइपों पर स्थैतिक दाब सीमित रहे
    3. ऊपरी तलों तक ऊपर जाने वाले जल की कठोरता व घुले लवण दूर हों
    4. एक स्थिर-गति पंप छत पर बिना किसी संचय टंकी के प्रत्येक तल को सीधे आपूर्ति दे सके
    उत्तर देखें

    उत्तर: B — ऊँचाई को ज़ोनों में बाँटकर निचले तलों के फ़िक्स्चरों व पाइपों पर स्थैतिक दाब सीमित रहे

    स्थैतिक दाब ρgh है, लगभग 1 bar प्रति 10.2 m, इसलिए बहुत ऊँचे भवन के निचले तलों पर इतना दाब होगा कि फ़िटिंग क्षतिग्रस्त हों। दाब-भंजक टंकियों या घटाने वाले वाल्वों से ज़ोनिंग प्रत्येक ज़ोन को उसके फ़िक्स्चरों व पाइपों की सीमा में रखती है। वे ऊपरी तल का दाब नहीं बढ़ाते, जो बूस्टर या ऊँची टंकी करती है, और वे जल का उपचार भी नहीं करते।

  12. वर्षा-जल संचयन के बारे में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?

    1. प्रथम-बहाव विक्षेपक छत के आरंभिक अपवाह को हटाता है, जो धूल व बीट ले जाता है
    2. पुनर्भरण बोरवेल के सामने गाद-कक्ष व फ़िल्टर चाहिए, अन्यथा वह जाम हो जाता है
    3. संचयन प्रणाली के उतरन-पाइप मल-नलिका से जोड़ने चाहिए ताकि अधिक प्रवाह शीघ्र हट जाए
    4. वार्षिक उपज = वर्षा × जलग्रहण क्षेत्रफल × अपवाह गुणांक है, और छत का गुणांक 1 से कम होता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — प्रथम-बहाव विक्षेपक छत के आरंभिक अपवाह को हटाता है, जो धूल व बीट ले जाता है; B — पुनर्भरण बोरवेल के सामने गाद-कक्ष व फ़िल्टर चाहिए, अन्यथा वह जाम हो जाता है; D — वार्षिक उपज = वर्षा × जलग्रहण क्षेत्रफल × अपवाह गुणांक है, और छत का गुणांक 1 से कम होता है

    पहला बहाव छत धोता है और हटा दिया जाता है; बोर केवल छना जल लेता है; और उपज कुल वर्षा-आयतन को हानियों हेतु 1 से कम गुणांक से गुणा करने पर मिलती है। छत का जल मल-नलिका में भेजना गलत है: वह संचयन व्यर्थ करता है और पृथक प्रणाली में मल-नलिका व उपचार संयंत्र पर बोझ डालता है।

  13. 800 m² की छत का जलग्रहण क्षेत्र एक वर्ष में 900 mm वर्षा पाता है। अपवाह गुणांक 0.8 होने पर वर्ष में संचित किया जा सकने वाला आयतन, m³ में, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 576

    वर्षा-गहराई = 0.9 m। कुल आयतन = 0.9 × 800 = 720 m³। संचेय = 0.8 × 720 = 576 m³। जाँच: 800 × 0.8 = 640 m² प्रभावी; 640 × 0.9 = 576।

  14. निम्न में से कौन-सा धूसर जल की श्रेणी में आता है और सरल उपचार के बाद फ़्लशिंग में पुनरुपयोग-योग्य है?

    1. शावर, वॉश-बेसिन व वाशिंग मशीनों का निस्सरण
    2. WC पैन व मूत्रालयों का निस्सरण, जिसमें मल-पदार्थ रहता है
    3. बैठने के बाद सेप्टिक टैंक के निकास-कक्ष का अतिप्रवाह
    4. प्राथमिक अवसादन टंकी की तली से निकाला गया पंक
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — शावर, वॉश-बेसिन व वाशिंग मशीनों का निस्सरण

    धूसर जल स्नान, हाथ धोने व कपड़े धोने का अपेक्षाकृत स्वच्छ अपशिष्ट जल है। WC व मूत्रालय का निस्सरण काला जल है, जिसमें मल-पदार्थ रहता है और जिसे पूर्ण उपचार चाहिए; सेप्टिक-टैंक का अतिप्रवाह व बैठा पंक अत्यधिक प्रदूषित हैं।

  15. किसी भवन को दिया जाने वाला बोरवेल का जल कठोर है, उसका TDS उच्च है और उसमें जीवाणु-संदूषण है। कौन-सी उपचार-शृंखला उसे पीने योग्य बनाने में सर्वश्रेष्ठ है?

    1. अवसादन व द्रुत बालू-निस्यंदन, उसके बाद क्लोरीनीकरण
    2. वातन व सक्रिय-कार्बन फ़िल्टर, उसके बाद संचय टंकी
    3. मृदुकारक व रिवर्स ऑस्मोसिस, उसके बाद UV या क्लोरीन से विसंक्रमण
    4. फिटकरी से स्कंदन, उसके बाद टंकी के प्रवेश पर छन्ना
    उत्तर देखें

    उत्तर: C — मृदुकारक व रिवर्स ऑस्मोसिस, उसके बाद UV या क्लोरीन से विसंक्रमण

    कठोरता व घुले लवण मृदुकारक व RO से हटते हैं, और जीवाणुओं हेतु विसंक्रमण चरण चाहिए। क्लोरीनीकरण सहित बालू-निस्यंदन गदलापन व रोगाणु सँभालता है पर कठोरता व TDS रह जाते हैं; कार्बन व वातन लौह, गंध व स्वाद हटाते हैं, घुले लवण नहीं; फिटकरी व छन्ना दोनों में से कोई काम नहीं कर सकते।

  16. 4 ha के स्थल में 1 ha छतें (C = 0.9), 1 ha फ़र्श (C = 0.8) और 2 ha लॉन (C = 0.35) हैं। 90 mm/h की अभिकल्प तीव्रता पर परिमेय सूत्र Q = CiA/360 (Q m³/s में, i mm/h में, A ha में) से शिखर वर्षा-जल निस्सरण है

    1. 0.68 m³/s
    2. 0.60 m³/s
    3. 0.90 m³/s
    4. 1.00 m³/s
    उत्तर देखें

    उत्तर: B — 0.60 m³/s

    गुणांक को क्षेत्रफल से भारित करना होगा: ΣCA = 0.9 + 0.8 + 2 × 0.35 = 2.4 ha, अतः Q = 2.4 × 90 ÷ 360 = 0.60 m³/s। लुभावना 0.68 तीनों गुणांकों का सादा औसत (0.9 + 0.8 + 0.35) ÷ 3 = 0.683 लेने से आता है, जो यह उपेक्षित करता है कि लॉन आधे स्थल को ढकता है।

  17. ट्रैप के शीर्ष से जुड़े साइफ़न-रोधी पाइप का मुख्य उद्देश्य है

    1. क्षैतिज शाखा पाइप में निस्सरण का प्रवाह-वेग बढ़ाना ताकि ठोस बह जाएँ
    2. भारी वर्षा में छत की नालियों से वर्षा-जल को गृह-नाली में पहुँचाना
    3. मल-नलिका की दूषित वायु को सीधे कक्ष में लाना ताकि वह खिड़की से निकल जाए
    4. वायु प्रवेश कराना ताकि स्टैक का चूषण या दाब जल-मुद्रा को न तोड़ सके
    उत्तर देखें

    उत्तर: D — वायु प्रवेश कराना ताकि स्टैक का चूषण या दाब जल-मुद्रा को न तोड़ सके

    यह पाइप ट्रैप के शीर्ष पर वायु आने देता है ताकि गुज़रता निस्सरण मुद्रा को साइफ़न से खींच न ले, और पश्च दाब को मुक्त करता है। वात-पाइप वायु ले जाता है, द्रव कभी नहीं, और वह छत के ऊपर समाप्त होता है ताकि दूषित वायु भवन से दूर निकले।

  18. भवन की प्लंबिंग प्रणालियों के बारे में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?

    1. द्वि-पाइप प्रणाली में मल व अपशिष्ट के लिए पृथक स्टैक होते हैं
    2. एकल-स्टैक प्रणाली पृथक ट्रैप-वात नहीं रखती और छोटी शाखाओं, सीमित ढाल व गहरी मुद्रा पर निर्भर रहती है
    3. एक-पाइप प्रणाली मल व अपशिष्ट को एक स्टैक में लेती है और ट्रैप अलग-अलग वातित होते हैं
    4. एकल-स्टैक प्रणाली में बेसिन व बाथ पृथक अपशिष्ट-स्टैक से जोड़ने अनिवार्य हैं
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — द्वि-पाइप प्रणाली में मल व अपशिष्ट के लिए पृथक स्टैक होते हैं; B — एकल-स्टैक प्रणाली पृथक ट्रैप-वात नहीं रखती और छोटी शाखाओं, सीमित ढाल व गहरी मुद्रा पर निर्भर रहती है; C — एक-पाइप प्रणाली मल व अपशिष्ट को एक स्टैक में लेती है और ट्रैप अलग-अलग वातित होते हैं

    पृथक स्टैक, छोड़े गए ट्रैप-वात तथा अलग-अलग वातित ट्रैप वाले कथन द्वि-पाइप, एकल-स्टैक व एक-पाइप प्रणालियों को परिभाषित करते हैं। बेसिन व बाथ को पृथक अपशिष्ट-स्टैक चाहिए, यह दावा एकल-स्टैक के विचार के विपरीत है, जिसमें एक स्टैक सभी निस्सरण लेता है; पृथक अपशिष्ट-स्टैक द्वि-पाइप प्रणाली का अंग है।

  19. सेप्टिक टैंक के बारे में कौन-सा कथन सही है?

    1. वह ठोस बैठाता और पंक को पचाता है, पर उसके बहिःस्राव को फिर भी सोख-गड्ढा या आगे उपचार चाहिए
    2. जमा पंक पंप से निकाल देने के बाद वह ऐसा बहिःस्राव देता है जो पेयजल मानकों को पूरा करता है
    3. उसे छत का वर्षा-जल भी लेना चाहिए ताकि उसकी सामग्री नियमित रूप से बहती रहे
    4. वह सभी रोगाणु हटा देता है, अतः बहिःस्राव सीधे समीप की धारा या नाली में छोड़ा जा सकता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — वह ठोस बैठाता और पंक को पचाता है, पर उसके बहिःस्राव को फिर भी सोख-गड्ढा या आगे उपचार चाहिए

    सेप्टिक टैंक केवल प्राथमिक उपचार इकाई है: उसका बहिःस्राव अब भी उच्च BOD व रोगाणुओं वाला है, अतः वह उपयुक्त मिट्टी में कुओं से दूर सोख-गड्ढे या प्रकीर्णन-खाई में जाता है। वर्षा-जल उसमें कभी नहीं जाना चाहिए, क्योंकि वह टैंक पर बोझ डालेगा और बैठे ठोस बहा देगा।

  20. 5,000 जनसंख्या वाले नगर को 135 लीटर प्रति व्यक्ति प्रतिदिन जल दिया जाता है, और आपूर्ति का 80% मल-नलिकाओं तक पहुँचता मान लिया गया है। अंतःरिसाव की उपेक्षा करने पर औसत मल-जल प्रवाह, m³/दिन में, है

    1. 675
    2. 432
    3. 108
    4. 540
    उत्तर देखें

    उत्तर: D — 540

    आपूर्ति = 5,000 × 135 = 675,000 L/दिन = 675 m³/दिन। मल-जल = 0.8 × 675 = 540 m³/दिन। आँकड़ा 675 में 80% गुणक छूट गया है; 432 उसे दो बार लगाता है (0.64 × 675); 108 प्रति व्यक्ति मल-जल लीटरों में है, नगर का कुल नहीं।