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建筑给水排水工程,绪论,一、建筑给水排水工程的内容,3、建筑内部的排水系统,2、建筑内部的热水供应系统,1、建筑内部的给水系统,生活给水 生产给水 消防给水,满足水量、水压、水温三方面的要求,生活排水 生产排水 屋面雨排水,二、建筑给水排水工程与室外给排水工程及其他专业的关系,1、与室外给排水工程的关系,2、与其他专业的关系,建筑、结构、水、暖、电、通讯等专业协调、配合。,三、课程意义、特点及要求 建筑给水排水的完善程度，是建筑物标准等级的重要标志之一。 是一门应用科学，涉及知识面广（流体力学、热工学、物理化学、微生物学等）。 掌握建筑给排水工程设计原理与方法，完成一般建筑的给水排水工程设计。 学时：27学时,第1章 建筑内部给水系统,1-1 给水系统的分类和组成,一、建筑内给水系统的分类 1.生活给水系统 供给人们饮用、盥洗、沐浴、烹饪用水。 1）生活饮用水系统 2）杂用水系统 目前国内通常将饮用水与杂用水系统合为 一，统称生活给水系统。 特点：(1)用水量不均匀 (2)水质应达生活饮用水卫生标准,2. 生产给水系统供给生产原料和产品洗涤、设备冷却及产品制造过程用水。 特点：用水量均匀；水质要求差异大。 3. 消防给水系统供给各类消防设备 特点：用水量大；对水质无特殊要求；压力要求高。 分类：1）消火拴给水系统 2）自动喷水灭火系统 4给水系统的设置 1）独立的给水系统 2）共用给水系统,例：生活消防给水系统 生产消防给水系统 生活生产给水系统 生活生产消防给水系统 5给水系统选择 相关因素： 各类用水对水质、水量、水压、水温的要求； 室外给水系统的实际情况； 建筑使用功能对给水系统的要求。,二、建筑内给水系统组成 （见附图1） 1.引入管：室外给水管网与室内给水管网之间的联络管。 2.水表节点：水表节点是指引入管上装设的水表及其前后设置的闸门、泄水装置的总称。 水表： 螺翼式水表大口径，阻力小，计量范围大。 旋翼式水表小口径，阻力大，计量范围小。 干式水表构造简单，计量精确，对水质要求高 湿式水表精度低，计数机件不受水中杂质影响,闸门：关闭管网，以便修理和拆换水表。 泄水阀：检修时放空管网，检测水表精度、 测进户点压力。 旁通管：设有消火拴的建筑物、因断水可能 影响生产的建筑、不允许断水的建筑物如 只有一条引入管时，应绕水表装旁通管， 以提高安全供水的可靠性。 水表的安装要求：安装在便于检修和读数，不受曝晒、不结冻、不受污染及机械损伤的地方。 为使水流平稳，计量准确，水表前后应有符合产 品要求的直线管段。,螺翼式水表前应有810倍公称直径的直线段 旋翼式水表前后应有300mm直线段。 3.管道 干管、立管、支管。 给水管材： 钢管（镀锌钢管、非镀锌钢管）、不锈钢管、 铸铁管、铜管。 塑料管 管（硬聚氯乙烯管） 管（聚丙乙烯管） 管（氯化聚氯乙烯管） 管（交联聚乙烯管） 管（铝塑复合管） 钢塑复合管,管材的选择： 相关因素 管内水质、压力、敷设场所及敷设方式。 1）埋地管材，应具有耐腐蚀性和承受地面荷载的能力 2）室内给水管道应采用耐腐蚀和安装连接方便的管材 3）室外明敷管道一般不宜采用铝塑复合管、给水塑料管 4）当环境温度大于60或因热源辐射使管壁温度高于60的环境中，不得采用 管。 5）当采用塑料管材时，系统压力0.6 ，水温不超过管材的规定。 6）给水泵房内管道宜采用法兰连接的衬塑钢管或涂塑钢管及配件,4.附件： 配水附件各式龙头 调节附件截止阀、闸板阀、蝶阀、止回阀 截止阀：水流单向流动；管径不大于75mm；需 要调节流量、水压；需要经常启闭的管段上。 闸板阀、蝶阀：水流需双向流动；管径大于50mm。空间小的部位宜采用蝶阀。 止回阀：阻止管道中水的反向流动。 旋启式止回阀设置在水平、垂直管道，阀前水压小时采用，启闭迅速易引起水锤 ，不宜在压力大的管道上采用。 升降式止回阀靠上下游压差值使阀盘启动，水流阻力大，宜用于小管经的水平管道上。,5.升压和贮水设备 室外给水管网的水压或流量经常或间断不足，不能满足室内或建筑小区内给水要求时，应设加压和流量调节装置，如贮水箱、水泵装置、气压给水装置。,12 给水方式,1.直接给水方式 供水方式： （见附图2） 适用范围：室外管网压力、水量在一天的时间内均能满足室内用水需要，H0H。 特点：系统简单，安装维护方便，充分利用室 外管网压力；建筑内部无贮水设备，供水的 安全程度受室外供水管网制约。,2.单设水箱供水方式 供水方式：（见附图3） 适用：室外管网水压周期性不足，一天内大部 分时间能满足需要，仅在用水高峰时，由于 水量的增加，而使市政管网压力降低，不能 保证建筑上层的用水时。 特点：节能 无需设管理人员 减轻市政 管网高峰负荷(众多屋顶水箱，总容量很大， 起到调节作用) 水箱水质易污染。,3水泵水箱联合供水 供水方式： （见附图4） 适用：室外管网压力低于或经常不足，且室内 用水又不很均匀建筑。 特点：水泵及时向水箱充水，使水箱容积减小， 又由于水箱的调节作用，使水泵工作状态稳 定，可以使其在高效率下工作，同时水箱的 调节，可以延时供水，供水压力稳定，可以 在水箱上设置液体继电器，使水泵启闭自动 化。,4水泵给水方式 变频调速泵供水 （见附图5） 原理：通过改变电机定子的供电频率来改变电 机的转速，从而使水泵的转速发生变化。调 节水泵的转速，可以改变水泵的流量、扬程 和功率，使出水量适应用水量的变化，并使 水泵变流量供水时保持高效运行。 变频调速供水的最大优点是：高效节能设备占地面积小，不设高位水箱，减少了结构负荷，节省水箱占地面积，避免了水质的二次污染。,5分区供水方式 供水方式： （见附图6) 适用条件：多层建筑中，室外给水管网能提供 一定的水压，满足建筑下几层用水要求，且下几层用水量较大。 6气压给水方式 供水方式： (见附图7） 适用条件：室外给水管网供水压力低于或经常 不能满足建筑内给水管网所需水压，室内用水不均匀，不宜设高位水箱的建筑。,1-3 室内给水管道的布置和敷设,一、给水管道的布置 1基本原则 1）充分利用外网压力；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。 2）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。 3）确保管道不受到损坏。 4）便于安装维修。,2布置形式 枝状：室内给水管网宜采用枝状管网，单向供 水。 环状：不允许断水的建筑或生产设备。 下行上给式：水平干管敷设在地下室天花板下， 专门的地沟内或在底层直接埋地敷设，自 下向上供水。 上行下给式：水平干管设于顶层天花板下，吊 顶中，自上向下供水。,3布置要求： 1）引入管： 用水点分布不均匀宜从建筑物用水量最大处和不允许断水处引入。 用水点分布均匀从建筑中间引入。 条数：一般1条，当不允许断水或消火拴个数大 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。（见附图8）。 2）水表节点： 北方承重墙内；南方水表井,3）室内给水管道： 力求长度最短,尽可能呈直线走，平行于墙梁 柱，照顾美观，考虑施工检修方便。 干管尽量靠近大用户或不允许间断供水处。 不得敷设在排水间、烟道和风道内，不允许 穿过大小便槽、橱窗、壁柜、木装修。 避开沉降缝，如果必须穿越时，应采取相应 的技术措施，（见附图9）。 车间内给水管道架空时，不得妨碍生产操作及交通， 不在设备上通过，不允许在遇水会引起爆炸、燃烧或 损坏的原料、产品、设备上面布管道。埋地时应避开 设备基础，避免压坏或震坏。,二管道敷设 1敷设形式 1）明装 特点：造价低，便于安装维修；不美观，凝结水， 积灰，妨碍环境卫生。 适用：对卫生、美观没有特殊要求的建筑。 2）暗装 直埋式嵌墙敷设、埋地或在地坪 面层内敷设。 非直埋式管道井、管窿、吊顶内， 地坪架空层内敷设。 特点：卫生条件好，美观，造价高，施工维护不便。 适用：建筑标准较高的建筑。,2敷设要求 1）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（见附图10）。 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 2）给水横管穿承重墙或基础、立管穿楼板应预留洞。 3）管道在空中敷设时，必须采取固定措施。 4）室内给水管道与其它管道一同架设时，当应 考虑安全、施工、维护等要求。在管道平行 或交叉设置时，对管道的相互位置、距离、 固定等应按管道综合有关要求统一处理。 5）管道与墙、梁、柱的间距应满足施工、维护、检修的要求。 6）暗装管道不得直接敷设在建筑结构层内。,三、管道的防护 1.防腐： 钢管外防腐刷油法；防腐层。 铸铁管埋地外表一律刷沥青防腐 明装刷樟丹及银粉 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。 2.防冻 ： 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。 3.防结露： 防结露措施防潮绝缘层。 4.防振：支、吊架内衬垫减震材料。,14 水质防护,1.各给水系统（生活给水、直饮水、生活杂用水）应各自独立、自成系统，不得串接。 2.生活用水不得因管道产生回流污染。 3.建筑内二次供水设施的生活饮用水箱应独立设 置，其贮量不得超过48h的用水量，并不允许其他用水的溢流水进入。 4.埋地式生活贮水池与化粪池、污水处理构筑物的净距不应小于10m。 5.建筑物内的生活贮水池应采用独立结构形式，不得利用建筑物本体结构作为水池的壁板、底板及顶盖。,6. 生活水池（箱）与其他用水水池（箱）并列设置时，应有各自独立的池壁，不得合用同一分隔墙；两池壁之间的缝隙渗水，应自流排出。 7.建筑内得生活水池（箱）应设在专用的房间内，其上方得房间不应设有厕所、卫生间、厨房、污水处理间等。 8. 生活水池（箱）得构造和配管应符合下列要求： 1）水池（箱）的材质、衬砌材料、内壁涂料应采用不污染水质的材料： 2）水池（箱）必须有盖并密封；人孔应有密封盖并加锁；水池透气管不得进入其他房间。 3）进出水管布置应在水池的不同侧，以避免水流短路， 必要时应设导流装置。,4）通气管、溢流管应装防虫网罩，严禁通气管与排水 系统通气管和风道相连。 5）溢水管、泄水管不得与排水系统直接相连。0.2m的 空气隔断。,附图1 建筑内给水系统,附图2 直接给水方式,附图3 单设水箱的给水方式,附图4 水泵水箱联合供水方式,附图5 水泵给水方式,附图6 分区供水方式,附图7 气压给水方式,附图8 引入管平面布置图,附图9 管道穿越沉降缝,附图10 引入管进入建筑物,第2章 建筑内部给水所需水压、水量和增压贮水设备,2-1 给水所需压力,一、室内给水系统所需压力（见附图1） 流出水头：各种配水龙头或用水设备为获得规定的出水量(额定流量)而必须的最小压力(H4) H = H1 + H2 +H3 + H4,H建筑内给水系统所需总水压，kPa； H1克服引入管起点至最不利配水点位置高度所需要的静水压， kPa； H2计算管路的水头损失，kPa； H3水表的水头损失，kPa； H4最不利配水点所需流出水头，kPa。 建筑内给水系统所需压力估算：,2-2 给水所需水量,一、生活用水量标准 1住宅生活用水量标准及时变化系数 (见附表1) 2集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水量标准 二、最大日用水量 Qd最高日生活用水量，m3/d； m设计单位数，人或床为数等； qd单位用水定额L/人d 、L/床d 、L/m2d；,三、最大时用水量 Qh最大小时生活用水量，m3/h； Qd最高日生活用水量，m3/d； T每日（或最大班）使用时间，h； Kh时变化系数，按表22，23采用。,23 增压贮水设备,一、水泵 1进水方式 1） 直接抽升 特点：可充分利用市政管网的压力，减少 水泵经常运行费用；不需建水池，减少基建投资和庞大水池所占面积；减少水质受到污染变质的机会。 2） 间接抽升 特点：不能利用城市管网的水压，水泵的能量消耗显然要比直接抽升方式要大，需建贮水池，增加基建费用，且水池贮水其水质易受污染。,2水泵的流量及扬程 1）流量 无水箱按系统设计秒流量确定。 有水箱按最大时流量确定。 2）扬程 直接抽升 间接抽升 3一般要求 1）水泵应在高效区运行； 2）采用间接抽水时，水泵宜设计成自灌式 3）自灌式水泵，单独的吸水管。 吸水管内的流速宜采用1.01.2m/s 。,4）当每台水泵单独从水池吸水有困难时，可采用单独从吸水总管上自灌吸水。吸水总管内的流速应小于1.0m/s。水泵吸水管与吸水总管的连接应采用管顶平接。 5）每台水泵的出水管上，设压力表、止回阀和闸阀；自灌式水泵吸水管上设闸板阀；非自灌式水泵入口处应装设真空表。 6）水泵直接从市政给水管网吸水时，吸水口处市政管网的压力不得低于0.1MPa。 7）生活水泵的备用泵不应小于最大一台运行水 泵的供水能力。,5 水泵的布置 1）建筑物内设置的水泵机组，不应与需要安静的房间相毗邻。 2）水泵房应有充足的光线和良好的通风。 采暖16，无人值班5。 3）水泵机组布置要求： （见附图2） 4）水泵基础高出地面一般为0.10.3m。 5）基础平面尺寸应较水泵机座每边宽出1015cm。 基础深度根据机座底脚螺栓直径的2030倍采取，但不应小于0.5m。 6）水泵应隔振 (见附图3),减少水泵噪音的措施： （1）用低噪音水泵。 （2）水泵基础下安装隔振装置。 （3）水泵的进出水管上应设置可曲挠接头 。 （4）管道支架宜采用弹性吊架、弹性托架。 （5）泵房的墙壁和天花板应采取隔音吸音处理。 二、 贮水池 1.设置条件： 只有一条引水管，建筑物不允许停水； 室外管网进水量小于建筑所需设计流量； 室外管网不允许直接抽水。,2. 贮水池有效容积 理论 ： 且满足 式中： 经验： ，不得大于48h的用水量。 3设置要求 水池布置位置及配管均应满足水质防护要求； 生活贮水量超过1000m3时，应分成两个格或分 设两个。,三、水箱 （见附图4） 作用：增压、稳压、减压、贮水 材质：不锈钢、钢筋砼、玻璃钢 防腐：钢板水箱内外均应防腐，防腐涂料无毒。 1.水箱配管 1）进水管 设闸门、浮球阀2个；进水管距箱顶200mm。 2）出水管 可与进水管共用，设单向阀。 3）溢流管 高于最高液位50mm，管径比进水管大12#, 箱底以下可与进水管同径。 4）泄水管 4050mm。 5）信号管 溢流管口以下10mm ， DN20 。 6）通气管 管径一般50mm。,2水箱布置 水箱的位置应便于管道布置，尽量缩短管道的长度。 水箱间应有良好通风、采光、防蚊蝇措施，气温 5C。 水箱间净高 2.2m，且应满足水箱布置要求。 水箱底距地面 400mm。 水箱布置间距要求:,3.水箱容积 有效容积 1）单设水箱 ： 2）设水泵水箱联合： 水泵为自动启动时 水泵为手动启动时,没有上述资料时 水泵水塔联合供水时，调贮水量可按下表选定,水塔（高地水池）生活调贮水量,4水箱的设置高度 Zx Hc h Zx高位水箱的最低液位与最不利配水 点之间的垂直压力差，kPa； h水箱出水口至最不利配水点的管道总水头损失，kPa。,四、气压给水装置 1组成及工作原理 定义：气压给水设备是利用密闭贮罐内压缩空气的压力变化，调节和压送水量，起到增压和水量调节的作用。 组成：气压水罐、水泵机组、管路系统、电控系统、（补气装置）。 原理：根据波义耳马略特定律，即在定温条件下，一定质量的气体的绝对压力和它所占的体积成反比的原理制造的。 工作过程： (见附图5),2分类 1）变压式和恒压式 变压式气压给水装置 （见附图5） 恒压式气压给水装置 （见附图6） 2）补气式和隔膜式两类。 补气方式：利用空压机补气、定期泄空补气、在水泵出水管上安装水射器或补气罐补气等方式。 3) 隔膜式气压给水装置 （见附图7） 隔膜主要有帽形、囊形两类。,3 计算 1）贮罐总容积 整理得：,令： 取值范围见表2 规范推荐： 相应的 若想提高调节容积，取 小值，如,2）水泵的选择 Qb=1.2Qh P1气压罐最低工作压力，MPa,按系统最不利点所需水压确定。,附图1 建筑内部给水系统所需压力,附图2 水泵机组布置,附图3 水泵隔振,附图4 水箱配管、附件示意图,附图5 气压给水设备,附图6 定压式气压给水设备,附图7 隔膜式气压给水装置,附表1 住宅最高日生活用水定额及小时变化系数,附表2,第3章 建筑内部给水系统计算,目的： 确定管径，经济合理 求定管段水头损失，确定给水系统所需压力。,31 设计秒流量,1按卫生器具同时作用系数求定设计秒流量 其中： 适用：工业企业生活间、公共浴池、食堂、影剧院、体育场。,2按给水当量数求定设计秒流量 给水当量：以污水盆用的一般球形阀配水龙头在出流水头为2.0m时，全开流量为0.2l/s为一个给水当量。 式中：,32 给水管网的水力计算,步骤： 1.确定给水方案。 2.绘图平面图、轴侧图 。 3.选择最不利管段，节点编号，从最不利点开始，对流量有变化的节点编号。 4.选定设计秒流量公式，计算各管段的设计秒流量。 5.按： 求定管径。 流速：（1）干管、立管流速：0.81.0m/s； （2）支管流速：0.60.8m/s。 （3）消火栓系统给水管道内水流速度不宜大 于2.5m/s。 （4）自动喷水系统给水管道内水流速度不宜 大于5.0m/s。,6管网水头损失的计算 (1) 沿程水头损失 hl i L 式中： hl管段的沿程水头损失，kPa； L计算管段长度，m； i管道单位长度的水头损失,kPa/m。 (2) 局部和水头损失,给水管道的局部水头损失可按管网沿程水头损失的百分数估算： 消火栓系统给水管网为10； 生活给水管网为2530； 生产、消防合用管网为15； 自动喷水灭火系统消防管网为20； （3）水表水头损失计算 水表损失： 式中：,表1 水表水头损失允许值(kPa) 7求定给水系统所需压力 水泵直接给水： 水箱给水：校核水箱安装高度 水泵水箱联合给水： 计算水泵扬程、校核水箱安装高度 。,例题： 一、工程概况：某15综合服务性大楼，总建筑面积近13000m2，建筑高度58.30m，地下一层，地面上15层。地下一层为车库及设备用房。13层为裙房，功能为银行、商场、餐饮用房。裙房每层公共卫生间内设自闭式冲洗大便器4个，自闭式冲洗小便器2个和洗手盆3个，层高4.5m。室外给水管网常年可保证的工作水压为310kPa。 二、给水方案 建筑内采用分区供水方式。生活给水系统分为高、低两个供水区，即至13层及地下室为低区，由室外给水管网直接供水，管网布置成下行上给式。415层为高区，采用水泵、水箱联合供水方式，管网布置成上行下给式。13层系统图（见附图1）。,列表进行水力计算 ：,低区室内给水所需要的压力： H = H 1 + H 2 + H 3 + H 4 根据附图1及表2可知： H 1 = 9.0 + 0.8 -（-2.50）= 12.30 mH2O = 123 .0 kPa (其中0.8为配水龙头距室内地坪的安装高度)。 H2 =1.3 h y = 1.359.4 kPa = 77.22 kPa H4 = 15 kPa (即最不利点配水龙头的流出水头)。 H3为水表的水头损失，查附录2-6，选用LXL80N型水表，该水表的水头损失为： H =123.0 + 77.2 + 11.8 +15.0 = 227.0 kPa 市政管网供水压力为310kPa 室内给水所需的压力227.0 kPa,可以满足13层的供水要求。,附图1 13层给水管网水力计算用图,第4章 建筑消防给水,1消防给水系统 消火栓给水系统；自动喷水灭火系统。 2固定灭火装置 固定灭火装置有以下四种。 （1）卤代烷灭火系统。 （2）二氧化碳(CO2)灭火系统。 （3）蒸气（水蒸气）灭火系统。 （4）氮气灭火系统。,41消火栓给水系统及布置,一、 设置原则 执行国家建筑设计防火规范，高层民用建筑设计防火规范。 二、 建筑内消火拴给水系统组成 1.水枪 喷嘴口径： 与水龙带接口：用快速螺母连接。 2. 水龙带 DN50mm，DN65mm 麻质：抗折叠，质轻，水流阻力大 橡胶：易老化，质重，水流阻力小,3.消防水喉小口径拴 25mm，喷嘴，68mm，L=20，25，30m 4.消火拴 内扣式快速连接螺母+球形阀，单出口、双出口 DN65，DN50 配置： 消火栓DN65，水枪19或16，65水带。 消火栓DN50，水枪16或13，50水带。 消防软管卷盘19或25，长30m，6水枪。 选用：室内消防水量qxh10L/s，消火栓DN50； qxh10L/s，消火栓DN65。 5消火拴箱 内置：消火拴、水枪、水龙带、水喉、消防报警 及启泵装置 设置：承重墙，明、暗、半暗,6消防水泵接合器 作用：连接消防车向室内消防给水系统加压供水的 装置。 组成：闸门、安全阀、止回阀、消防水泵结合器接 口。 形式：地面、地下、墙壁式 。 设置点：便于消防车接管供水地点；周围在1540m 范围内有消防水池或室外消火栓。 7消防给水管网 环状；低层：生活、消防共用系统；高层：独立系 统。,8消火栓系统加压贮水设备 初期火灾用水(10分钟)贮水：水箱，气压给水装置。 消防水池设置条件： 市政给水管道或天然水源不能满足消防用水量； 市政给水管道为枝状或只有一条进水管（二类 居住建筑除外）。 消防贮水可与生活贮水合用，但应有消防用 水不被动用技术措施。 消防水泵：提供火灾延续时间内消火栓系统所需 水量及压力。 三、给水方式 1.直接给水方式 2.单设水箱给水方式 3.水泵水箱联合给水方式,四、室内消火栓的布置 1.设有消防给水的建筑物，其各层均应设置消火栓。 2.栓口拴口距地面1.10m。 3.设在明显、易于取用的地点(走廊、楼梯间、大厅入口处)； 4.大空间或大房间消火栓应首先考虑设置在疏散门附近，不应设在死角位置。 5.消防电梯前应设消火拴， 6.建筑屋顶应设一个装有压力显示装置的检验用消火栓， 7.高级旅馆、重要的办公楼、一类建筑的商业楼、展览楼、综合楼等和建筑高度超过100m的其他建筑，应设消防卷盘。,8.消火栓间距，（见附图1）可按下式计算： 9.保护半径间距通过计算确定 水枪射流上倾角按45计。,10水枪充实水柱长度应通过计算确定，一般Hm7m，不超过100 m的高层建筑，Hm10 m；建筑高度超过100 m的高层建筑，Hm13 m。 11在临时高压消防给水系统的每个消火栓处，应设直接启动消防水泵的按钮。 五、室内消火栓给水管网 1.室内消火拴个数大于10个，且室外消防水量大于15l/s，室内消火栓给水管道应为环状。 2.环状管网的进水管应为二条。 3. 79层的单元式住宅和8层的通廊式住宅，室内消火栓给水管道可为枝状。,4.多层建筑中超过6层的塔式和通廊式住宅、超过5层或体积10000m3的其他民用建筑、超过4层的库房，当室内消防竖管2条时，至少每两根竖管成环。 5.多层建筑的消火栓管道宜独立，高层建筑的消火栓管道应独立设置。 6. 阀门设置便于检修和使用安全。阀门关闭后，同层停止使用的消火栓5个。 7.水泵接合器周围有1540m内有室外消火拴或消防贮水池； 8.水泵接合器数量按室内消防水量及每个接合器流量经计算定，每个接合器1015l/s。,4-3 建筑内消火拴系统计算,一、栓口所需压力 (见附图2) 式中： 1求 不计空气阻力，理想状态下的射流长度为:,式中： 实际上，水枪喷嘴及空气都对射流产生阻力， 垂直射流高度Hf为： 空气阻力为： 按水力学管道的沿程损失公式： 式中：,则： 2水龙带损失 式中： 3消防射流量 其中：,根据水枪口径和充实水柱长度可查出水枪的射流量和枪口压力值。 二、消防贮备水量计算 1消防水箱容积：,2消防水池容积： 其中： 三、消防管网水力计算 目的：确定DN和 1选不利消火栓和最不利立管，确定计算管路。环状网：假设某端发生故障，按枝状计算。,2按消防规范规定，分配室内消防流量。（注意：建筑内同时发生火灾的次数为1次，着火点1处） 3求出计算管路上各消火栓的消防射流量及栓口压力； 4在消防管道的流速允许的范围内确定管径。 5求出水头损失；选加压设备。 1)水箱供水：从水箱出水口到最不利点算，已确定水箱安装高度，选补压设备。 2)水泵供水：从水池液面到最不利点求，选泵的扬程。,4-3 自动喷水灭火系统,一、自动喷水灭火系统 1.定义：在火灾发生时，能自动打开喷头喷水并同时发出火警信号的消防灭火设施。 2.成功灭火率： 3.设置场所 性质重要、火灾危险性大；人员集中、不易疏散、外部增援较困难的建筑或场所。,二、自动喷水灭火系统类型 洒水系统 (湿式系统、干式系统、预作用系统)、 雨淋系统、水幕系统、水喷雾系统。 1.湿式自动喷水灭火系统 组成：闭式喷头报警装置（水力警铃、压力开关）、 湿式报警阀、管网及供水设施等。（见附图3） 特点：管道始终充满有压水，灭火速度快、控火效率高。 适用：温度4C，且70C的场所 2.干式喷水灭火系统 组成：闭式喷头、管道系统、干式报警阀、充气设备供水设施等。,特点：在干式报警阀前的管道内充有压力水，报警阀 后的管道内充以压力气体（空气或氮气）。 适用：环境温度70的场所 。 3预作用喷水灭火系统 组成：无压气体的管网、自动报警装置、供水设施及探测和控制系统组成。 特点：管道中平时无水，呈干式，充以低压压缩空气。火灾发生时，由火灾探测系统或手动开启控制预作用阀,使消防水进入阀后管道，当闭式喷头开启后，即可喷水灭火。 适用：建筑装饰要求高，灭火要求及时的建筑物。,4雨淋自动喷水灭火系统 组成：火灾探测系统、开式喷头、雨淋阀、管网、报警系统、供水设施等。 特点：在雨淋阀后的管道，平时为空管。火灾发生时，管道内给水是通过火灾探测系统控制雨淋阀来供给，雨淋阀开启后被保护区内所有喷头一起喷水，出水量大，灭火及时。 适用： 雨淋喷水灭火系统适用于火灾蔓延速度快、危险性大的建筑或部位。 5水幕系统 组成：水幕喷头、雨淋阀、供水设施、管网、探测系统和报警系统组成。 特点：开式喷头，喷出的水形成水帘状，与防火卷帘、防火水幕配合使用。 适用：防火隔断、防火分区及局部降温。,6喷雾系统 特点：喷雾喷头，把水粉碎成细小的水雾滴之后喷射到不在燃烧的物质表面，通过表面冷却、窒息以及乳化、稀释的同时作用实现灭火。 适用：扑灭可燃液体火灾、电器火灾。,三、自动喷水灭火系统的组件 1喷头 （1）闭式喷头 易熔合金喷头 玻璃球喷头 标准型玻璃球洒水喷头 （下垂型、直立型、普通型、边墙型）、 装饰型洒水喷头、 大保护面积喷头、 ESFR（快速响应早期抑制型）喷头。 喷头动作温度：高于环境最高温度30。,(2)开式喷头 开式洒水喷头 无释放机构的洒水喷头。通常 用于雨淋系统中。 水幕喷头喷水形成均匀的水帘状，起阻火、隔火作用。主要用于窗口、檐口和燃烧体构成的墙面，以及对建筑物内设置的玻璃幕墙的防护与冷却。 水雾喷头 在一定压力下，将水流分解为细小水滴，以锥形喷出。（离心式和撞击式两种） 2.报警阀 作用：开启和关闭水流；传递控制信号至控制系统并启动水力警铃直接报警。 类型：湿式、干式、雨淋阀、预作用报警阀。,3水流报警装置 （1）水流指示器 作用：报告火灾发生的层数或区域。 原理：管道中水流动，引起水流指示器中浆片随 水流而动作，接通延时电路2030s后，继电器 触点吸合发出区域电信号，送至消防控制室。 位置：各楼层的配水管或支管上。 （2）水力警铃 原理：报警阀打开消防水源后，具有一定压力的水 流冲动叶轮打铃报警。 位置：报警阀附近（其连接管不宜超过6m）。,（3）压力开关： 位置：垂直安装于延迟器和水力警铃间的管道上。 原理：在火灾发生时，湿式报警阀开启后，一部分水流经过延迟器进入压力开关的阀体内，开关膜片受 压后，触点闭合，电信号输入报警控制箱，发出火灾警报或启动消防泵。 4延迟器 作用：用来防止由于水压波动原因引起报警阀开启 而导致的误报。报警阀开启后，水流需经过30s左 右充满延迟器后方可冲打水力警铃。 位置：湿式报警阀与水力警铃（或压力开关）之间。,5.末端监测装置 作用：打开排水阀门相当于一个喷头喷水，即可观察 到水流指示器和报警阀是否正常工作。压力表可测 量系统水压是否符合规定要求，排气阀用来排除管 道中的气体。 位置：安装在系统管网末端，管径为DN25mm。由 排水阀门、压力表、排气阀组成。 6.火灾探测器 类型：感烟、感温探测器。 位置：火灾探测器布置在房间或走道的天花板下面。 其数量应根据探测器的保护面积和探测区面积计算 而定。,四、喷头及管网布置 1喷头布置： 原则： 满足喷头的水力特性和布水特性要求； 设在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀洒水； 喷头布置应不超过最大保护面积； 均匀洒水并满足设计喷水强度要求。 形式： 正方形布置(见附图4) 喷头间距按下式计算： XB2RCOS45 式中 X喷头间距，m； R喷头计算喷水半径，m； 喷头与边墙的距离不应超过B/2。,长方形布置： 2管网布置（见附图5） 报警阀前可枝状、环状。 报警阀后枝状、环状和格栅状。 枝状： 侧边末端进水、侧边中央进水轻危险级。 环状： 中央末端进水、中央中心进水中、严重危险级。 格栅状：严重危险级,4-4 自动喷水灭火系统的计算,1建筑物火灾危险等级 轻危险级、 中危险级（级和级）、 严重危险级（级和级） 仓库危险级（级、级、级）。 2自动喷水灭火系统设计的基本数据 民用建筑和工业厂房设计基本数据（见附表1）。,3.水力计算的步骤 1）判断保护对象的性质、划分危险等级和选择系统。 2）确定作用面积和喷水强度。 3）确定喷头的形式和保护面积。 4）确定作用面积的形状。 5）确定作用面积内的喷头数。 6）确定第一个喷头的压力和流量。 7）计算第一根支管上各喷头流量、支管各管段的水头损失、支管的流量和压力并计算出相同支管的流量系数。 8）根据支管流量系数计算出配水干管、各支管的流量和各管段的流量、水头损失；并计算出作用面积内的流量、压力和作用面积流量系数。 9）计算系统供水压力，选择水泵。,4水力计算公式 1）系统的设计流量 2）喷头的出流量,3）水头损失 5.水力计算方法 1）作用面积法 在计算系统流量时，假定作用面积内每只喷头的喷水量相等，均以最不利点喷头喷水量取值，仅包括作用面积内的喷头才计算喷水量。对轻危险级和中危险级建筑物、构筑物的自动喷水灭火系统进行水力计算时，应保证任意作用面积内平均喷水强度不小于表42中的规定，最不利点处作用面积内任意4个喷头组成的保护面积内平均喷水强度不应小于表42中规定值的85。,计算方法如下： 选择最不利位置，划作用面积（见附图6）。 水力计算选择最不利点处作用面积宜选择矩形，其长边应平行配水支管，其长度不宜小于作用面积平方根1.2倍，即 。 实际作用面积为204m，共布20个喷头。 每个喷头流量： 作用面积内喷头洒水量： 理论流量：,作用面积内平均喷洒水强度 校核作用面积内任意四个喷头的实际保护面积内的平均喷水强度不小于规定值的85%。 从系统最不利点开始进行编号（节点包括作用面积内及以后管段喷头处，管道分支连接处及变径处），直至水泵处。 从节点1开始，直至水泵吸水池为止，进行水力计算。管段流量仅计算在作用面积范围内的喷头，作用面积外喷头不计在内。,2) 特性系数法 从系统最不利点喷头开始，沿程计算各喷头的压力、喷水量和管段的累积流量、水头损失，直到达到设计流量为止。在此之后的管段，流量不再增加，仅计算沿程和局部水头损失。 以(附图7)为例。 喷头的特性系数确定后，便可由喷头处的水 压求得喷头的出流量。 支管尽端喷头1，为整个系统的最不利点， 在规定的工作水头H1作用下，其出流量为：,喷头2的出流量为： 喷头3、4的出流量，同理为： 45管段流量为： Q4-5= q1 + q2 +q3+ q4 节点5处水压为：H5 H4 + h4-5 节点5无出流量，故Q5-6 = Q4-5 节点6处水压为: H6H5 + h5-6,以支管末端点a为最不利点，为规定的工作水头，以支管相同的方法对支管进行计算，得H6 及Hd6 Hd6为在H6作用下的通过支管的流量。 管系特性系数Bg的求定： Bg值为管系的输水特性。当管系在另一水压 作用下时，即可由已知之Bg值求算出此时管系的流量：,支管的特性系数为： 节点6接出支管，在水压H6作用下，通过该点流量为：,修正系数为,由于支管与支管水力情况相同 因此 ， ，Bg=Bg。将此关系式代入上式，得： 其后各段，依次逐段进行流量调整，直到管段累计流量达到设计流量为止。 自动喷水系统设计流量：Qs=(1.151.3)QL 局部水头损失按沿程水头损失的20计。 自动喷水系统所须压力：H=H1+H2+Hc+Hf,附图1 消火栓布置间距,附图2 水枪垂直射流,附图3 湿式自动喷水灭火系统,附图4 喷头布置,附图5 R值计算,附图6 喷水管网几种布置,附图7 作用面积法,附图8 喷水系统计算用图,附表1 民用建筑和工业厂房的系统设计基本数据,第5章 建筑排水系统,5-1 建筑内排水系统的分类和组成,一、分类 1按污废水性质： 生活排水系统：生活污水、生活废水 工业排水 ； 屋面雨排水 2排水体制： 合流制生活污水和废水用一套管系排出。 分流制生活污水和废水分别设置管系排出。 3确定排水体制和系统的相关因素：,二、建筑内排水系统组成 1.卫生器具或生产设备受水器 2.排水管道 组成：卫生器具排水管、横支管、立管、总干管、出户管 。 管材： 排水塑料管UPVC；胶粘剂粘接。 柔性接口排水铸铁管，适用：T40或瞬间排水温度80的排水管道，高度100m建筑。,3. 通气管道 作用： 1）向排水管内补给空气，水流畅通，减小 气压变化幅度，防止水封破坏。 2）排出臭气和有害气体。 3）使管内有新鲜空气流动，减少废气对管 道的锈蚀。 形式： 1）伸顶通气 高出屋面0.3m，且大于积雪厚。 管径：北方 比立管大一号 南方 比立管小一号,2）专用通气管(管径比最底层立管管径小一级) 当立管设计流量大于临界流量时设置，且每隔二层与立管相同 。 3）结合通气管(不小于所连接的较小一根立管管径) 10层以上的建筑每隔68层设结合通气管，连接排水立管及通气管。 4）环形通气管 横支管连接6个以上的便器，横支管连接4个以上的卫生器具且管道长度大于12m时设置。 5）安全通气管 横支管连接卫生器具较多且管线较长时设置。,6）卫生器具通气管 卫生标准及控制噪音要求高的排水系统。 4.清通设备 检查口：立管上，距地面1.0m，间距10m（塑料排水立管宜每隔6层），机械清通15m。 底层、最高层应设置。 最冷月平均气温低于13的地区，在最高层离室内棚顶0.5m处设置。 清扫口：横管，隔一定间距清通用。 1）连接2个及2个以上大便器或3个及3个以上卫生器具的铸铁排水横管上宜设置。,2）塑料排水管，连接4个及4个以上大便器的 污水横管上宜设置。 3）水流转角大于45度的排水横管上，应设置。 4）生活污废水横管的直线管段上清扫口的最 大距离： 5. 抽升设备 6. 污水局部处理构筑物。,三、排水管道组合类型 1.单立管排水系统多层建筑。 2.双立管排水系统多层和高层建筑。 3.三立管排水系统多层高层建筑。,52 排水管系中水气流动的物理现象,一、建筑排水特点 1.间断排水、水量变化大，气压不稳定。 2.流速变化剧烈。 二、水封作用及破坏原因 1.水封是利用一定高度的静水压力来抵抗 排水管内气压变化，防止管内气体进入室 内的措施。 （见附图1）,2.水封破坏因静态和动态的原因造成存水弯内水封高度减少，不足以抵抗管道内允许的压力变化值（25mmH2O）管内气体进入室内的现象。 3.水封强度存水弯内水封抵抗管道系统压力变化的能力。 4.水封破坏原因 自虹吸损失、诱导虹吸损失、静态损失。 三、排水横管中的水流状态 1.冲激流 水流特点：历时短，流速大，来势猛。,2.压力变化 1）横支管（见附图2） 2）横干管 措施：设计时应将底层横支管与立管底部 最小距离应符合表要求。（见附图3）。 最低横支管与立管连接处距立管管底垂直距离 排水支管连接在排出管或排水横干管 上时，连接点距立管底部水平距离不宜小于 3.0m。不得小于1.5m。,当靠近排水立管底部的排水支管的连接不能满足、两条要求时，排水支管应单独排出室外。 排水竖支管接入横干管竖直转向管段时，连接点应在转向处以下，且垂直距离h2不小于0.6m。 四、排水立管水流状态 1. 立管中水气流的基本特征 断续的非均匀流； 水气两相； 压力变化。（见附图4）,2.立管中水流运动状态（见附图5） 1）附壁螺旋状态流 水流附着管壁作螺旋运动 ，空气可以自由流通，气压稳定为大气压。 2）水膜流 水膜流具有二个主要特征： 会形成短时间的水塞隔膜流， 1/31/4充水率。 水膜运动由变速运动到匀速运动,水膜形成后作加速运动，膜的厚度与下降变速运动的速度成反比，在足够长的管段上，当重力与摩擦力相等时，e不变，v亦不变，此时的流速vt终限流速。 3）水塞运动 当流量达到充水率1/3以上时隔膜流形成频繁，形成不易破坏的水塞，水塞引起立管气体压力激烈波动，形成有压冲击流。,3. 排水立管中水膜流运动的动水力分析 终限流速: 立管内的水流并非作自由落体运动，而是在下降之初具有加速度，e与v成反比。水流下降一段距离后，当水流受到的管壁摩擦阻力P与重力 W达到平衡时，做匀速运动，不再变化。这种一直降落到立管底部保持不变的下落速度。 终限长度： 自水流入口到开始形成终限流速的距离。,1) 终限流速计算 重力 摩擦力 牛顿第二定律： （1） （2）,将式（2）和 代入（1） （3） 当 时， ， ， ， 则： （4） （5）,将（5）代入（4） （6） 由图所示，在终线流速 时水 膜的厚度 。 忽略 ，则 （7）,将(7)代入（6） （8） 取g=9.81m/s2， 若QL/s， dcm； 取Kp0.00025m （9）,2终线长度计算 由终线长度定义，对复合函数v=f(L)，L=f(t)取导数演算得： 终限长度： （10） L自水流入口处起的下落距离。 将（3）代入（10）,两边积分，经数学运算得： （11） 将（8）代入（11） （12） 终限长度， ； 终线流速， ； 流量， ； 管径， 。 五、 排水立管的设计负荷 排水立管的允许通过流量按水膜流计算，即按 、 确定流量。 联立以下三式：,解： 水膜流时，立管充水率为,当 时，即 ； 即 当 当 时， ，,即 当 把 ， ， 对应的 (终限状态时) 水膜流状态时水膜厚度（见附表1） 已知,53 排水管道的布置与敷设,一、排水管道的布置 1排水立管应设在靠近最脏、杂质最多的排水点处，污水管道的布置应尽量减少不必要的转角及曲折，尽量作直线连接。 2生活污水立管不得穿越卧室、病房等对卫生、安静要求较高的房间，并不宜靠近与卧室相邻的内墙。 3明装的排水管道应尽量沿墙、梁、柱作平行设置，以保持美观。 4管道的安装位置应有足够的空间以利于拆换管件和进行清通和维护。,5排水出户管一般按坡度要求埋设于地下，并宜以最短地距离通至室外 。 6排水管道不得布置在食堂、饮食业的主副食操作烹调的上方。 7排水管道不得穿过沉降缝、伸缩缝、烟道和风道。 8排水管道不得布置在遇水引起燃烧、爆炸或损坏的原料、产品和设备的上面。 9当排出管与给水引入管布置在同一处进出建筑物时，排出管与给水引入管的水平距离不得小于1.0m。,二、排水管道的敷设与安装 管道的敷设安装要求： 1在标准较高的建筑内所有的排水管道均暗装。 2管道的连接方式应满足下列要求： 卫生器具排水管与排水横支管连接时， 可采用90斜三通。 排水管道的横管与横管、横管与立管的连接， 宜采用45三通、45四通、90斜三通、90斜四通。 排水立管与排出管端部的连接，宜采用两个 45弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90弯头。 排水管应避免轴线偏置，当受条件限制时，宜采用 乙字弯管或两个45弯头连接。 排水管与室外排水管道连接，排出管管顶标高不得低于室外排水管管顶标高。其连接处的水流转角不得小于90，当有大于0.3m的跌落差时，可不受角度限制。,3排水管必须采取可靠的固定措施，立管必须在每层设置支撑支架，横管一般用吊箍吊设在楼板下。 4为防止埋设在地下地排水管道受机械损坏，排水管道的最小埋设深度，可参照下表确定。,5排水管穿过承重墙或基础处，应预留洞口，且管顶上部净空不得小于建筑物的沉降量，一般不小于0.15m。 6排水管穿过地下室外墙或地下构筑物的墙壁处，应采取防水措施。 7排水管外表面可能结露，应根据建筑物性质和使用要求，采取防结露措施。,附图1 水封,附图2 横支管,附图3 横干管,附图4 压力分布图,附图5 立管水流状态,附图6,附表1 水膜流状态时水膜厚度,第7章 建筑雨水排水系统,71 建筑物雨水系统分类,一、按管道设置位置 1外排水 1）檐沟排水 组成：檐沟、水落管(见附图1) 管径75mm、100mm。 间距812m。 适用：普通住宅、一般公共建筑、小型 单跨厂房。,2）天沟外排水： （见附图2） 雨水屋面天沟立管地面或管道 天沟长度：4050m，i=0.003 2内排水 组成：雨水斗、连接管、悬吊管、立管、 排出管、埋地横管、检查井。 二、屋面雨水系统按设计流态划分 1压力流（虹吸式） 2半有压流（87式）