建筑设备教案(土木).doc

教 案 2014 2015 学年 第二学期课 程 名 称 建筑设备 专 业 班 级 土木12级 授 课 教 师 方荔华 职 称 职 务 讲师 院、系（部） 土木建筑工程学系 莆 田 学 院 莆 田 学 院 教 案 首 页课程名称建筑设备专业、层次（本、专科）本科总学时24本学期学时24教学安排课型（理论、实验、其他）：理论教学方法：多媒体课件教材和主要参考书：1 刘源全主编，建筑设备，北京大学出版社，20062 刘传聚主编，建筑设备，同济大学出版社，20053 王继明主编，建筑设备（第二版），中国建筑工业出版社，20064 孙勇主编，建筑给水排水，哈尔滨工业大学出版社，20055 王天富主编，空调工程，机械工业出版社，20066 关光福主编，建筑电气，重庆大学出版社，2007教学目的与要求：本课程主要讲授各类常用建筑设备系统的组成、工作原理及对建筑要求，通过对本课程的学习，可以掌握建筑物内部给水、排水、通风、空气调节、照明等常用设备的基本知识和技术，从而对建筑设备专业知识有一个全面了解，以便在建筑装饰设计和施工时让设备和建筑结构良好地配合，协调施工，保证建筑美观的同时又满足建筑良好的使用功能，并且在节省资源和减少结构破坏影响都有重大意义。专业系主任或教研室审核意见：负责人签名： 年 月 日绪论教学目的：了解建筑设备课程内容、学习目的、学习方法和参考书目。教学内容：1. 课程内容2. 课程性质、学习目的3. 学习方法4. 参考书目教学进程组织与设计：0.5学时，多媒体课件。11课程内容建筑设备工程，是为建筑物的使用者提供生活和工作服务，满足人们舒适、安全、健康以及提高工作效率的各种设施和设备的总称。包括：（1） 给水排水工程：室外给水排水工程、室内（建筑）给水排水工程；（2） 暖通工程：供热工程、空气调节、通风工程、制冷技术、锅炉房工艺及设备和燃气供应工程；采暖工程又称供暖，供热l 任务和目的： 按需向空间供给热能，补偿热损失，达到室内温度要求，是人类最早开始使用的室内温度指标控制手段。l 系统组成: 热源、输送管道、散热设备、调控构件通风工程l 任务和目的： 通风换气、防暑降温、改善室内空气品质、防止室内外环境污染。l 系统组成：通风机、送（排）风口、风道、净化装置、调控构件等。空气调节l 任务和目的： 用人工的方法，将室内空气的温度、湿度、气流速度和洁净度等维持在一定的范围内，以保证生产工艺、科学实验或人体的生理需求。l 系统组成： 冷热源、空气处理设备与末端装置、风机、泵、管道、风口、调控构件等。l 分类： 集中式空调系统、半集中式空调系统和分散式空调系统等。（3） 电气工程：供配电系统、用电系统（建筑电气照明系统、建筑动力系统和建筑弱电系统）。 供配电系统建筑供配电系统由高压（10kV）配电线路、变电站（包括配电站）、低压配电线路和用电设备组成。 一般民用建筑的供电电压在10kV及以下，只有少数特大型民用建筑物（群）及用电负荷大的工业建筑供电电压在35110kV之间。 建筑弱电系统子系统：火灾自动报警与消防联动控制系统 共用天线电视系统 闭路监控电视及保安系统 电话通讯系统 有线广播系统 楼宇设备自动化管理系统 办公自动化系统 结构化综合布线系统12 课程性质、学习目的建筑设备是土建类专业必修的一门专业技术课程。学习本课程的目的，在于掌握建筑物内部给水、排水、通风、空气调节等常用设备的组成、工作原理、布置和安装要求及其与建筑主体之间的关系，以便在建筑设计和施工中更好地对各工种之间可能出现的问题进行协调与处理。13 学习方法（1）观察、考察周围的建筑设备；（2）了解相关的国家规定和技术规程;（3）适当阅读参考书，更新知识;（4）通过作业，巩固所学知识。14 参考书目（1）给排水标准图集；暖通标准图集；电气标准图集；（2）全国民用建筑工程设计技术措施；（3）设备样本：给排水设备、暖通设备、电气设备；（4）防火规范：建筑设计防火规范、高层建筑设计防火规范、自动喷水灭火系统设计规范；（5）有关施工验收规范；（6）其它有关教材。第一章 室外给排水工程概述教学目的：了解室外给排水的组成，净水处理厂的一般流程、污水处理的基本方法。教学内容：1 水源2 取水工程3 净水工程4 输配水工程5 排水体制6 污水处理方法教学重点：净水工程、污水处理方法。教学难点：无教学进程组织与设计：1.5学时，多媒体课件。11 室外给水工程概述室外给水工程：为满足城乡居民及工业生产等用水需要而建造的工程设施。其水量、水压和水质方面应适合各种用户的要求。任务：自水源取水，并将其净化到所要求的水质标准后，经输配管网系统送往用户。组成部分：水源、取水工程、净水工程、输配水工程。111水源1. 水源类型u 地下水源：潜水、自流水和泉水；u 地表水源：江河、湖泊、水库和海洋等。2. 水源水质112 取水工程1. 取水构筑物用于从选定的水源地集取原水。u 地下水取水构筑物：管井、大口井、辐射井、复合井和渗渠等；u 地表水取水构筑物：河床固定式、岸边缆车、浮船 活动式等。2管井和大口井u 管井（机井）：其井壁和含水层中进水部分均为管状结构，直径一般为501000mm，井深可达1000m以上。能用于各种岩性、埋深、含水层厚度和多层次含水层的取水工程。u 大口井：直径一般为58m，井深一般在15m以内。多用于开采埋深小于12m，厚度在520m的含水层。3河床式取水构筑物：利用伸入江河中心的进水管和固定在河床上的取水头部取水的构筑物。113 净水工程1水污染污染物排入水体，在水体中的含量超过了水体的本底含量和水体的自净能力时，就改变了水体原有物理、化学性质，使水体使用价值降低或丧失。若继续使用，就会产生危害人体健康或破坏生态环境的后果。2. 饮用水指标u 感官化学指标：u 毒理学指标：u 细菌学指标：u 放射性指标：3. 水处理n 水处理的任务是解决水的净化问题。n 水处理方法和净化程度根据水源的水质和用户对水质的要求而定。n 工业用水的水质标准和生活饮用水不完全相同。工业用水应按照生产工艺对水质的具体要求来确定相应的水质标准及净化工艺。n 城市自来水厂只满足生活饮用水的水质标准。对水质有特殊要求的工业企业，应单独建造生产给水系统。n 地表水的水处理工艺流程应根据水质和用户对水质的要求确定。一般以供给饮用水为目的的工艺流程，主要包括沉淀、过滤、消毒三个部分。一般净水处理流程： 沉淀：除去水中悬浮物质及胶体物质。投入混凝剂（无机混凝剂和有机混凝剂，如硫酸铝、明矾、三氯化铁、硫酸亚铁等）可加速沉淀。 过滤：以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，进一步减低浊度到5mg/L。 消毒：消灭细菌、病原菌，保证净化后的水在送到用户之前不再次污染，消毒方法有物理法（紫外线、超声波、加热法）和化学法（氯法。氯胺、臭氧）。114 输配水工程组成：输水管道、配水管网、增压设备、调节构筑物（清水池和水塔、高地水池）。任务：解决如何把净化后的水输送到用水地区并分配到各用水点，保证配水管网足够的水压。1.输水管道：将原水送到处理厂、处理后的水送至用水区管网的管道。2.配水管网给水管网u 枝状式：投资省，供水安全性差，末端水质易变坏；u 环状式：投资大，供水安全性高。3.泵站u 一级泵站：由水源地把水输送至净水构筑物或无需净化时直接由水源地把水输送至配水管网或调节构筑物。u 二级泵站：把净水厂已经净化了的水输送到配水管网供用户使用。u 4.调节构筑物：贮存和调节水量，高地水池和水塔还兼有保证水压的作用。u 5.其他管线：分配管和进水管u 6.附属设施：水龙头、阀门、排气阀、泄水阀等12 室外排水工程概述1.排水类别：生活污水、生产污水、雨水n 生活污水：日常生活使用过的水；n 工业废水：工业生产使用过的水，其中，污染较轻的叫生产废水，污染较重的叫生产污水。2.室外排水工程的内容：收集各种污水并及时输送到适当地点；设置处理厂（站）进行必要的处理。3.排水系统：为系统地排除污水而建设的一整套工程设施。由排水管网和污水处理系统组成。4.排水系统的制度：分为合流制和分流制两种类型。n 合流制：将生活污水、工业废水、雨水排泄到同一个管渠内排除的系统；n 分流制：将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。5.污水处理方法n 按照处理原理分：物理处理法、化学处理法、生物处理法n 按照处理程度分：一级处理、二级处理、三级处理（1）物理法：利用物理作用来分离废水中的悬浮物，如沉淀法、气浮法（浮选法）、筛网过滤、蒸发法等。（2）化学法：利用化学反应作用来处理废水中的溶解物质或胶体物质，如中和法、吹脱法等。（3）生物法：利用微生物作用来除去废水中的胶体和溶解性的有机物质，分好氧氧化法和厌氧还原法两种。（4） 一级处理：主要截留和去除水中的悬浮物，包括格栅、沉砂池和沉淀池等。（5） 二级处理：主要去除有机物，通常采用生物处理，包括活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化、氧化塘及土地处理法等。（6） 三级处理：进一步去除污染物质，包括未被生物降解的有机物和氮、磷等导致水体富营养化的可溶性有机物，包括生物脱氮、混凝沉淀法、砂滤、活性碳过滤等。第二章建筑给水工程教学目的：了解室内给水系统的分类、组成，常用供水方式、特点及其应用场合，常用管材、附件及设备，管道布置和敷设要求，并熟悉室内给水系统水力计算。教学内容：1 给水系统分类和组成2 给水系统供水方式3 给水系统管路布置和敷设4 给水系统水力计算 5 给水系统管材6 给水系统增压、贮水设备教学重点：给水方式，给水设备，管路布置和敷设。教学难点：给水管网水力计算。教学进程组织与设计：6学时，多媒体课件。21给水系统的分类和组成211给水系统分类（1）生活给水系统水量、水压应满足用户需要；水质应符合国家规定的生活饮用水水质卫生标准。（2）生产给水系统根据生产工艺不同，生产用水对水压、水量、水质的要求各不相同。（3）消防给水系统要保证充足的水量、水压，对水质要求不高。212给水系统组成（1）引入管水表节点：引入管水表前后和旁通管上均应设检修闸阀，水表与表后阀门之间应设泄水装置。（2）给水管网（3）配水装置和给水附件配水装置包括各类卫生器具和用水设备的配水龙头和生产、消防等用水设备。给水附件指给水管道上的配水龙头和调节水量、水压、控制水流方向、水位和保证设备仪表检修用的各种阀门。（4）增压、贮水设备（5）局部处理设施（6）计量仪表22给水方式221给水系统所需压力式中：建筑给水管网所需水压，kPa； 引入管至最不利点之间的静压差，kPa； 引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的压力损失，kPa；水流通过水表时的压力损失，kPa；配水最不利点所需的流出水头（指各种卫生器具配水龙头或用水设备处，为获得规定的出水量所需的最小压力），kPa；富余压力，kPa； 计算出建筑给水系统所需压力与室外给水管网压力（资用压力）比较：（1）略大于，设计方案可行；（2）略小于，可适当放大部分管段的管径，减小系统压力损失；（3）大于许多，可调小部分管段的管径，节约能源和投资；（4）小于许多，需设置增压装置。在方案或初步设计阶段，对层高不超过3.5米的民用建筑，可用经验法估算给水系统所需的压力(自室外地面算起) :层为 mH2O 层为 m H2O层以上每加一层增加 4 mH2O222 给水方式（1）直接给水方式当室外给水管网的水量、水压一天内任何时间都能满足室内管网的水量、水压要求。（2）设水箱给水方式当室外管网的水压周期性变化大，一天内大部分时间，室外管网水压、水量能满足室内用水要求，只有在用水高峰时，由于用水量过大，外网压力下降，短时间内不能保证建筑物上层用水要求。（3）设水泵给水方式当一天内室外给水管网的水压大部分时间满足不了建筑内部给水管网所需的水压，而且建筑物内部用水量较大又较均匀。（4）设水泵、水池给水方式当外网水压低于或经常不能满足建筑内部给水管网所需的水压，而且不允许直接从外网抽水。（5）设水泵、水池、水箱给水方式当外网水压低于或经常不能满足建筑内部给水管网所需的水压，且室内用水不均匀。（6）气压给水方式当外网水压不能满足建筑内部给水管网所需的水压，用水不均匀，且不宜设水箱时采用。调节能力小，只适用于低层或多层建筑。（7）分区给水方式：并联分区、串联分区、减压阀供水、减压水箱供水高层建筑，为充分利用外网水压，防止下部卫生器具静水压力太大。l 生活给水系统中，卫生器具处静水压力不得大于0.60MPa；l 竖向分区的高层建筑生活给水系统，各分区最不利配水点的水压，都应满足用水水压的要求；l 并且各分区最低卫生器具配水点处的静水压力不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa；l 对于水压大于0.35MPa的入户管（或配水横管），宜设置减压或调压措施。l 一般可按下列要求分区：住宅、旅馆、医院其最低卫生器具的静水压宜为0.30.35MPa；办公楼、教学楼、商业楼宜为0.350.45MPa。23管道布置和敷设231布置形式（1）根据管网形状n 枝状：室内给水管网宜采用枝状管网，单向供水。 n 环状：水平配水干管或立管互相连接成环，组成水平干管环状或立管环状。高层建筑、大型公共建筑和工艺要求不间断供水的工业建筑常采用这种方式232布置要求利用外网压力；在保证供水安全的前提下，以最短的距离输水；力求水利条件最佳。（经济原则）不影响建筑的使用和美观；管道宜沿墙、梁、柱布置，但不能有碍生活、工作、通行，一般可设在管井、吊顶内或墙角。（实用原则）确保管道不受到损坏。（安全原则）便于安装维修。（便于管理原则） （1）引入管和水表节点u 引入管布置 用水点分布不均匀时，宜从建筑物用水量最大处和不允许断水处引入；用水点分布均匀时，从建筑中间引入。 条数：一般1条，当不允许断水或消火栓个数大于10个时，2条；且从建筑不同侧引入，同侧引入时，间距大于10m。 引入管穿越承重墙或基础时预留洞、预埋套管（防水套管），留洞尺寸。 室外部分：冰冻线以下0.2m，覆土0.7m以上。 室内覆土：金属管0.3m； 塑料管DN50mm，0.5m； DN50mm，0.7m u 水表节点布置 北方布置在承重墙内；南方布置于水表井中。（2）管道敷设明装：管道在室内沿墙、梁、柱、天花板下、地板旁暴露敷设。一般民用建筑和大部分生产车间均为明装方式。暗装：管道敷设在地下室天花板下或吊顶中，或在管井、管槽、管沟中隐蔽敷设。标准较高的高层建筑、宾馆等，工业企业中的某些生产工艺，如精密仪器或电子元件车间等，均采用暗装方式。为了便于检修，管道井每层设检修门，暗设在吊顶和管槽内的管道，在阀门处应留有检修门。u 给水管的布置不能妨碍生产操作、交通运输和建筑物的使用。不得布置在遇水会引起燃烧、爆炸的原料、产品和设备上面。u 室内给水管道不应穿越变配电房、电梯机房、通信机房、大中型计算机房、计算机网络中心、音像库房等遇水会损坏设备和引发事故的房间，并应避免在生产设备上方通过。u 给水管道应避免布置在重物下面，不能穿越生产设备的基础，不宜穿过伸缩缝、沉降缝和抗震缝。保护措施有：软性接头法、丝扣弯头法、活动支架法。u 给水横管穿承重墙或基础、立管穿楼板应预留洞，预埋金属或塑料套管。u 管道在空中敷设时，必须采取固定措施（管卡，支、吊架）。u 管道与墙、梁、柱的间距应满足施工、维护、检修的要求。u 暗装管道不得直接敷设在建筑结构层内。（3）管道保护防腐 n 钢管外防腐刷冷底子油，沥青防腐层。n 铸铁管埋地外表一律刷沥青防腐，明装刷红丹漆及银粉。n 内防腐输送具有腐蚀性液体时，除用耐腐蚀管道外，也可将钢管或铸铁管内壁涂衬防腐材料。防冻 n 寒冷地区屋顶水箱，冬季不采暖的室内管道，设于门厅、过道处的管道应采取保温措施。防结露 n 防结露措施防潮绝缘层。防振n 支、吊架内衬垫减震材料。24给水系统水力计算241用水量计算（1）最高日用水量式中： 最高日用水量（L/d）； 用水单位数（人或床位等，工业企业建筑为班人数）； 最高日生活用水定额（L/人d 、L/床d或L/人班等）。（2）最大小时用水量式中： 最大小时用水量（L/h)（），用水量最高时一个小时的用水量； 建筑物内每日或每班的用水时间（h），根据建筑物的性质决定； 平均时用水量，又称平均小时用水量，为最高日生活用水量在给水时间内以小时计的平均值（L/h）； 小时变化系数，最大日中最大小时用水量与该日平均小时用水量之比。（3）设计秒流量为保证建筑内部用水，生活给水管道的设计流量，应为建筑内部，卫生器具按最不利情况组合出流时的最大瞬时流量，又称为设计秒流量。u 住宅生活给水设计秒流量计算公式：式中： 计算管段设计秒流量（L/s）； 计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（%）； 计算管段的卫生器具给水当量总数。 u 集体宿舍、旅馆、宾馆、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、客运站、会展中心、中小学教学楼、公共厕所等建筑的生活给水设计秒流量计算公式：式中： 计算管段中的设计秒流量（L/s）； 计算管段上的卫生器具当量总数； 根据建筑物用途而定的系数。u 工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、影剧院、体育馆等建筑设计秒流量计算公式:式中： 计算管段中的设计秒流量（L/s）； 同类型卫生器具数； 同一类型一个卫生器具给水额定流量；按表4-1根据设计手册确定（L/s）； 卫生器具的同时给水百分数 % ；242 管径计算生活给水管道的水流速度管道公称直径（mm）15202540507080水流速度（m/s）1.01.21.51.8消火栓系统给水管道的水流速度不宜大于2.5m/s；自动喷淋灭火系统给水管道的水流速度不宜大于5.0m/s，但在个别情况下，配水支管的流速可以大一些，但不宜大于10.0m/s。243 给水压力计算（1）沿程水头损失计算式中： 管段的沿程水头损失 kPa或 mmH20； 计算管段长度，； 水力坡降，即管道单位长度水头损失，kPa/m。实际工程设计时，计算量比较大，一般不是使用以上公式，逐段计算，而是直接使用根据上述公式编制而成的管道的水力计算表，即根据管段的设计秒流量，控制流速在正常范围内，在不同材料管道的水力计算表或图中查出管径和单位长度的水头损失。（2）局部水头损失计算式中： 沿流动方向局部零件下游的流速，（m/s）； 管段的局部水头损失之和，（kPa或mmH20）； 管段局部阻力系数； 重力加速度，（m/s2)。（3）水表水头损失式中： 计算管段的设计秒流量，(m3/h)； 水表的水头损失，（kPa）； 水表的特性系数，一般由生产厂提供，也可按式计算。（4）给水系统所需压力给水系统所需压力应为：最不利供水点所需的静高差加最不利管道系统的所有的水头损失：244 水力计算方法和步骤水力计算的基本步骤：u 根据给水管网平面布置绘制给水系统图，确定管网中最不利配水点（距引入管起端最远最高，要求流出压力最大的配水点）；u 由最不利配水点起，按流量变化对计算管段进行节点编号；u 根据建筑物类型和性质，正确选用设计流量计算公式。根据卫生器具的当量数计算各个管段的设计秒流量；u 根据各管段设计秒流量和各管段的控制流速，查水力计算表确定各管段的管径 d 和单位管长的水头损失 i ；u 计算管段的沿程压力损失和局部压力损失，计算最不利管路的总压力损失；u 确定建筑物室内给水系统所需的总压力；u 将室内管网所需的总压力与室外管网提供的压力进行比较。u 选择水泵或其他加压贮水设备并确定设备安装高度等参数。25 管材251金属管（1）镀锌钢管从2000年6月1日起，在城镇新建住宅生活给水系统中禁止使用镀锌钢管。目前镀锌钢管主要用于消防给水系统以及室内燃气管道。（2）不锈钢管具有机械强度高、坚固、韧性好、耐腐蚀性好、热膨胀系数低、卫生性能好等优点，适用于建筑给水特别是管道直饮水及热水系统。（3）铸铁管 多用于给水、排水和煤气管道工程。当给水管管径大于150mm，或生活给水管道埋地敷设，管径大于75mm时，宜采用铸铁管。（4）铜管 主要用于中高档高层建筑中的给水、热水管道。252 塑料管（1）硬聚氯乙烯管（UPVC）使用温度为545。不适用于热水输送，适用于供冷水管网。（2）聚乙烯管（PE）耐强震，适用于输送水、气体等。（3）聚丙烯管（PP-R）耐高温（ 95）、高压，易变形，不适合明装，不仅可用于冷、热水系统，且可用于纯净饮用水系统。253 复合管（1）钢塑复合管由普通镀锌钢管和管件以及ABS、PVC、PE等工程塑料管道复合而成，如加压给水管及屋面明露部分给水管采用。（2）铝塑复合管耐95高温、高压，主要用于建筑冷热水管和地面辐射采暖 。给水管材的选择： 根据水质要求及建筑物使用要求等因素确定。 主要原则：安全可靠、卫生环保、经济合理、水力条件好、便于施工维护。 埋地给水管道采用的管材，应具有耐腐蚀和能承受相应地面荷载的能力，可采用塑料给水管、有衬里的铸铁给水管、经可靠防腐处理的钢管。 室内的给水管道，应选用耐腐蚀和安装连接方便可靠的管材，可采用塑料给水管、塑料和金属复合管、铜管、不锈钢管及经可靠防腐处理的钢管。26增压、贮水设备（1） 水泵给水系统的升压设备A.直接抽水：式中：水泵所需总扬程，最不利配水点与引入管起点之间的静压差，设计流量下计算管路的总阻力损失，最不利配水点处所需的流出水头，水表的阻力损失，室外给水管网所能提供的最小压力，B.从贮水池中抽水式中：最不利配水点与贮水池最低工作水位之间的静压差，设计流量下计算管路的总阻力损失，最不利配水点处所需的流出水头，C.水泵流量当建筑物内给水系统不设置高位水箱时，水泵的流量按设计秒流量确定。在建筑物内设置有高位水箱调节生活给水的场合，水泵的流量应当大于或等于最大小时用水量。（2）水池给水系统的贮存调节水量有效容积：应根据调节水量、消防储备水量和生产事故备用水量确定。式中：贮水池有效容积，水泵出水量，水泵进水量，水泵运行时间，生产事故备用水量，消防要求贮水量，建筑物内的生活用水低位贮水池（箱）应按进水量与用水量变化曲线经计算确定，当资料不足时，宜按最高日用水量的2025确定，最大不得大于48h的用水量。（3）水箱作用给水系统的贮水、调节水量、稳压合用水箱的有效容积：式中：合用水箱的有效容积，消防储备水量，生产事故备用水量，水箱的调节容积，生活水箱调节容积 ： ：l 单设水箱的系统，应按用水人数和最高日用水定额确定：对日用水量不大的建筑物，水箱调节容积可取（50100）最高日用水量；日用水量较大者，可取（2530）最高日用水量 。l 水泵水箱联合供水，如水泵自动启停，水箱调节容积按最大小时用水量的50计；如水泵由人工开关，水箱调节容积按最高日用水量的12计。生产事故备用水量按工艺要求，从有关设计规范、手册查取。消防贮备水量用以扑救初期火灾，一般应储存10min的室内消防用水量。A.高层民用建筑一类公共建筑不应小于18m3，二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12m3，二类居住建筑不应小于6m3。B.多层民用建筑和工业建筑消防水箱应储存10min消防用水量，当室内消防用水量不超过25L/s，经计算水箱消防储水量大于12m3时，仍可采用12m3；当室内消防用水量超过25L/s，经计算水箱消防储水量大于18m3时，仍可采用18m3。（4）气压给水装置局部升压和调节水量第三章 建筑排水工程教学目的：了解室内排水系统的分类、组成，卫生器具布置，排水管道布置和敷设，熟悉排水系统水力计算。教学内容：1 排水系统分类和组成2 卫生器具布置3 排水系统管路布置和敷设4 排水系统水力计算教学重点：排水系统组成部分，排水管路布置和敷设。教学难点：排水系统水力计算。教学进程组织与设计：4学时，多媒体课件。31排水系统的分类和组成311分类1. 按污废水性质（1）生活排水系统n 生活污水 一般指冲洗便器以及类似的卫生设备所排出的，含有大量粪便、纸屑、病原菌等被严重污染的水。n 生活废水 一般指厨房、食堂、洗衣房、浴室、盥洗室等处卫生器具所排出的洗涤废水。（2） 生产排水系统n 生产废水 指在生产过程指形成，但未直接参与生产工艺，未被生产原料、半成品或成品污染，仅受到轻度污染的水，或温度稍有上升的水，如循环冷却水等。n 生产污水 指在生产过程中形成，并被生产原料、半成品或成品等废料所污染，污染比较严重的水，如纺织漂洗印染污水、医院污水等。（3）屋面雨水排水系统用于排除建筑物屋面雨水或积雪。2. 按通气方式可分为不通气的排水系统、设有通气管系的排水系统、特殊单立管排水系统等。（1）设有通气管系的排水系统设置通气管目的是能向排水管内补充空气，使水流畅通，减少排水管内的气压变化幅度，防止卫生器具水封被破坏，并能将管内臭气排到大气中去。n 仅设伸顶通气管排水系统：排水管道采用普通排水管材及其配件，仅设伸顶通气管；n 专用通气管排水系统：排水管道设有伸顶通气管和专用通气管；n 环形通气管排水系统：排水管道设有伸顶通气管和环形通气管、主通气管或副通气管；n 器具通气管排水系统：排水管道设有伸顶通气管和器具通气管、主通气管； （2）特殊单立管排水系统：排水管道采用特殊排水管材或特殊配件，并仅设伸顶通气管。n 特殊配件的单立管排水系统：排水管道在横支管接入排水立管时采用特殊的配件，排水立管下部采用下部特制配件，并仅设伸顶通气管。n 螺旋管排水系统：排水立管采用螺旋管，横支管接入立管采用侧向进水型配件，并仅设伸顶通气管。3. 按水力状态（1）重力流排水系统利用重力势能作为排水动力，管系排水按一定充满度设计，管系内水压基本与大气压力相等的排水系统。（2）压力流排水系统利用重力势能或水泵等其它机械动力满管排水设计，管系内整体水压大于(局部可小于)大气压力的排水系统。312组成1.卫生器具和生产设备受水器用来满足日常生活和生产过程中各种卫生要求，收集和排除污废水的设备。包括：（1）便溺器具：大便器、小便器（2）盥洗、沐浴器具：洗脸盆、盥洗槽、浴盆、淋浴器（3）洗涤器具：洗涤盆、污水盆（4）地漏及存水弯：厕所、盥洗室、卫生间及其它房间需从地面排水时设置地漏。2.排水管道排水管道包括：器具排水管、排水横支管、立管、埋地干管和排出管。（1）卫生器具排水管 指安在卫生器具和排水支管之间的短管，其中，设有存水弯，存水弯的主要作用是阻止室外排水管道中的有害气体、臭气及有害虫类通过卫生器具进入室内。有S形和P形两种。（2）排水支管 将各卫生器具排水管或生产设备流来的污水排到立管中去，应具有一定的坡度。 敷设位置需根据卫生器具的位置和管道的布置要求而定，在底层可埋设在地下或敷设在地沟内，也可沿墙设于地面上；在楼层可沿墙装在地板上或悬吊在楼板下明装。（3）排水立管立管应靠近最脏、杂质最多、排水量最大的排水点，如在民用建筑中宜靠近大便器。为保证污水畅通，立管管径不得小于50mm，也不应小于任何一根接入的横支管管径。（4）排出管排出管是立管与室外检查井之间的连接管道，它接受一根或几根立管流来的污水排至室外管道中去，排出管管径不得小于与其连接的最大立管的管径。3.通气管设置原因：由于建筑内部排水管道是水气两相流，当排水系统中突然、大量排水时，可能导致系统中波动，造成水封破坏，使有毒有害气体进入室内。主要作用：（1）向排水管道系统补充空气，使水流通畅，减少管道内气压波动，防止卫生器具的水封被破坏；（2）将排水系统中散发的有毒、有害气体和臭气排放到大气中去；（3）保持管道内新鲜空气流通，减轻废气对管道的锈蚀。常见的通气管分为：伸顶通气管、专用通气管、环形通气管和器具通气管等。设置原则： l 生活排水管道的立管顶端应设置伸顶通气管；（伸顶通气管适用于卫生器具不多、排水量小的十层以下的多层或低层建筑）l 下列情况下应设置专用通气管：生活排水立管所承担的卫生器具排水设计流量，当超过仅设伸顶通气管的排水立管最大排水能力时，应设置专用通气管；建筑标准要求较高的多层住宅和公共建筑、10层及10层以上高层建筑的生活污水立管宜设置专用通气管；l 下列排水管段应设置环形通气管：连接4个及4个以上卫生器具且横支管的长度大于12m的排水横支管；连接6个及6个以上大便器的污水横支管；设有器具通气管。l 对卫生、安静要求较高的建筑物内，生活排水管道宜设置器具通气管。4.清通设备作用: 疏通排水管道，保障排水通畅。包括：检查口、清扫口、检查井以及带清通盖板的弯头等。（1）检查口检查口为带有可开启检查盖的配件，装设在排水立管及较长水平管段上，可作检查和双向清通管道之用。铸铁排水立管上检查口之间的距离不宜大于10m（塑料排水立管宜每六层）。在最低层和设有卫生器具的二层以上建筑物的最高层必须设置检查口；当立管水平拐弯或有乙字管时，在该层立管拐弯处和乙字管的上部应设检查口。生活污水、废水横管的直线管段上检查口之间的最大距离应符合下表规定。管径（mm）生活废水生活污水5075151210015020152002520（2）清扫口清扫口装设在排水横管上，用于单向清通排水管道的维修口。在连接2个及2个以上的大便器或3个及3个以上的卫生器具的铸铁排水横管上，宜设置清扫开；采用塑料排水管道时，在连接4个及以上的大便器的污水横管上宜设置清扫开；在水流偏转角大于45的排水横管上，应设清扫口。生活污水、废水横管的直线管段上清扫口之间的最大距离应符合下表规定。管径（mm）生活废水生活污水5075108100150151020025204. 检查井排出管与室外排水管的连接处应设置检查井，检查及消除排水管堵塞。5.提升设备排除不能自流排至室外检查井的地下建筑物污废水，如地下室、人防工程、地下铁道等处，需要设置污水集水池和污水泵房，配置相应的污水提升泵。6.局部处理构筑物当建筑内部污水未经处理不允许直接排入市政排水管网或排入水体时，必须设置污水局部处理构筑物，包括隔油池、降温池、化粪池。（1）化粪池 民用建筑和工业建筑生活间内所排出的生活粪便污水，必须流经化粪池处理后才能排入合流制下水道或水体中去。（2）隔油池 公共餐饮业厨房、汽车洗车等含油废水，应进行除油处理。（3）降温池 温度高于40C的废水，在排入城镇排水管道之前应采取降温措施。32排水系统管路布置和敷设321布置与敷设的原则u 排水畅通，水力条件好；u 使用使用安区可靠，不影响卫生；u 总管线短，工程造价低；u 占地面积小；u 施工安装、维护管理方便；u 美观。1.卫生器具和存水弯以及地漏的设置（1）根据卫生间和公共厕所的平面尺寸、所选用的卫生器具类型和尺寸布置卫生器具。既要考虑使用方便，又要考虑管线短，排水通畅，便于维护管理。（2）卫生器具的安装高度应使其使用方便，功能正常发挥。（3）地漏应设在：地面最低、易于溅水的卫生器具附近。 地漏不宜设在：排水支管顶端，以防止卫生器具排放的固体杂物在卫生器具和地漏之间横支管内沉淀。2.排水横支管布置与敷设（1）排水横支管不宜太长，尽量少转弯，一根支管连接的卫生器具不宜太多，按规范设置坡度。（2）横支管不得穿过沉降缝、烟道、风道。（3）横支管不得穿过有特殊卫生要求的生产厂房、食品及贵重商品仓库、通风小室和变电室。（4）横支管不得布置在遇水易引起燃烧、爆炸或损坏的原料、产品和设备上面，也不得布置在食堂、饮食业的主副食操作烹调的上方。（5）横支管与楼板和墙应有一定的距离，便于安装和维修。 （6）当横支管悬吊在楼板下，接有2个及2个以上大便器，或3个及3个以上卫生器具时，横支管顶端应升至上层地面设清扫口。3.排水立管布置与敷设（1）立管应靠近排水量大，水中杂质多，最脏的排水点处。（2）立管不得穿过卧室、病房，也不宜靠近与卧室相邻的内墙。（3）立管宜靠近外墙，以减少埋地管长度，便于清通和维修。 （4）立管应设检查口，其间距不大于10m，但底层和最高层必须设。 检查口中心至地面距离为1m，并应高于该层溢流水位最低的卫生器具上边缘0.15m。4.横干管及排出管的布置与敷设（1）排出管以最短的距离排出室外，尽量避免在室内转弯。（2）建筑层数较多时，应按下表确定底部横管是否单独排出。立管连接卫器具层数（层）456712161920垂直距离（m）0.450.751.203.006.00（3）埋地管不得布置在可能受重物压坏处或穿越生产设备基础。（4）埋地管穿越承重墙或基础处，应预留洞口，且管顶上部净空不得小于建筑物的沉降量，一般不宜小于0.15m。（5）湿陷性黄土地区的排出管应设在地沟内，并应设检漏井。（6）距离较长的直线管段上应设检查口或清扫口，其最大间距见下表。管径（mm）清扫设备种类距离（m）生活废水生活污水5075检查口清扫口1510128100150检查口清扫口20151510200检查口清扫口25252020（7）排出管与室外排水管连接处应设检查井，检查井中心到建筑物外墙的距离不宜小于3m。检查井至污水立管或排出管上清扫口的距离不大于下表。管径（mm）5075100100最大长度（m）101215203.3 排水系统水力计算排水系统管道的水力计算，主要任务是在保证良好的水力条件、管道内压力稳定、水封不被破坏、能迅速顺利将污水排放掉的条件下，根据卫生器具的排水定额，确定管段的设计秒流量，计算管径、管道坡度，并合理地确定排气系统等。排水管径的分布规律基本如下： 器具排水管排水支管排水立管排出管331排水定额建筑内部排水定额按照不同的标准一般有两种：1.以每人每日排水量为标准 生活污水排水定额及小时变化系数与生活用水定额相同。工业废水的最大小时流量和设计秒流量，应按工艺要求计算确定。 根据每人每日排水量可计算出建筑物的总排水量，用以选择污水泵、设计化粪池等。2.以卫生器具的排水量为标准 以一个污水盆的排水量0.33L/s作为一个排水当量，将其它卫生器具的排水量与0.33L/s的比值作为该卫生器具的排水当量。332设计秒流量为了保证最不利时刻的最大排水量能迅速、及时、安全排放，排水设计流量应为建筑内部最大的瞬时排水流量，即为设计秒流量。 建筑内部排水管道的设计秒流量有3种计算办法：经验法、概率法和平方根法。1.住宅、集体宿舍、旅馆、医院、幼儿园、办公楼和学校等建筑：式中： 计算管段排水设计秒流量，L/s；计算管段上卫生器具的排水当量总数； 根据建筑物用途而定的系数； 计算管段上排水量最大的一个卫生器具排水量，L/s。建筑物名称住宅、旅馆、医院、疗养院、幼儿园、养老院集体宿舍、旅馆和其它公共建筑的盥洗室和厕所间值1.52.02.52.工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、实验室、影剧院、体育场等建筑： 式中： 计算管段排水设计秒流量，L/s； 计算管段上同一类型的卫生器具的排水量，L/s ； 该计算管段上同类型的卫生器具数；b卫生器具的同时排水百分数，冲洗水箱大便器的同时排水百分数应按12计。333排水横管水力计算为了保证排水系统在良好的水力条件下工作，排水横管必须有适当的充满度、流速和坡度。1.管道充满度 管道充满度表示管道内水深（h）与其管径（D）之比值。在排水管内，污水、废水是在非满流的情况下流动。管道上部未充满水流的空间，主要是使水中有害气体能顺利排出和调节排水管内的压力波动，以及容纳管道内超设计的流量。2.管道坡度 排水横管必须设有坡度，以保证污水能正常流动，同时保持管道的自清能力。管道设计坡度与污水性质、管径和管材有关。 建筑内部生活排水管道的坡度有两种：标准坡度和最小坡度。生活排水管道，宜按标准坡度采用。标准坡度（通用坡度）：正常条件下应予保证的坡度；最小坡度：必须保证的坡度。3.管道流速自净流速：为了保证污水中的杂质不会沉淀在管底，又使水流能及时冲刷管壁上的污物，保持管道畅通，管道中的流速必须有一个最小的允许值。最大允许流速：为防止污水中坚硬的杂质高速流动时摩擦管壁，防止过大的水流流速冲击管壁，规定了各种不同管材的排水管道最大允许流速。生活排水横管管径，当卫生器具数量不多时，不必进行详细的水力计算，可根据建筑物类别及卫生器具排水当量总数按下表直接查出管径。类型建筑物性质管径（mm）横管立管最小坡度时标准坡度时1住宅5075100385061410016362502集体宿舍、旅馆、医院、办公楼、学校507510038505128010221203工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、实验室、影剧院、体育场5075100248361151222生活排水横管管径，当计算管段上卫生器具数量较多，其排水当量总数超过上表中的允许负荷当量总数时，必须进行水力计算。 式中： 计算管段排水设计秒流量，m3/s； A水流断面积，m2 ； u水流速度，m/s； R水力半径，m； i水力坡度，即管道坡度； n管道的粗糙系数，钢管为0.012、塑料管为0.009、带釉陶土管、铸铁管为0.013、混凝土管、钢筋混凝土管为0.0130.014。为了方便设计，根据上述公式以及各项设计规定，编制成了建筑内部排水铸铁管和排水塑料管水力计算表。334排水立管水力计算排水立管的计算主要是根据的最大允许排水能力确定管径。立管最大允许排水量与立管管径、立管高度、是否设置通气管等因素有关。 立管管径不得小于与其连接的横支管管径。注意：（1）管径DN100的硬聚氯乙烯排水管公称外径为110mm，管径DN150的硬聚氯乙烯排水管公称外径为160mm；（2）塑料排水立管的排水能力应按铸铁排水立管选用，最大不得超过本表所列数值，当按表中塑料排水立管的排水能力选用时，排出管、横干管比与之连接的立管大一号管径。335通气管管径确定通气管管径，应根据污水管道排水能