高层建筑给排水简介-课堂.ppt

第五章 高层建筑给排水简介 第5章 高层建筑给排水简介 高层建筑的发展 高层建筑的分界 高层建筑的特点 给水系统分类 给水系统的竖向分区 特点 消火栓给水系统 自动喷水灭火系统 分类 高层建筑排水横、立管内水流状态 高层建筑排水通气系统 给水方式 5.1高层建筑的特点 5.2高层建筑给水 5.3高层建筑消防给水系统 5.4高层建筑排水 5.5高层建筑的管道设置 设备的设置 管道的设置 第一节 高层建筑的特点 一、高层建筑的发展 1 国际金融中心大厦（中国台北） 位于中国台北，2004年建成，共101层，楼高1671英尺(509米) ，到目前为止，是世界上最高的建筑物。此世界最高建筑还安装有 世界最快的客梯。电梯以世界顶级速度运行，上升速度为每分钟 1010米，下降速度为每分钟600米。每小时运行距离为60.6公里。 融合东方古典文化及台湾本土特色的这栋前卫建筑，造型宛若劲 竹节节高升、柔韧有余，象征生生不息的中国传统建筑意涵。运用 高科技材质及创意照明，以透明、清晰、营造视觉穿透效果，与自 然及周遭环境和谐融合，为台北都会带来视觉上全新的体验 。 国际金融中心大厦有世界最大且最重的“风阻尼器”，还有两台世 界最高速的电梯，从一楼到89楼，只要39秒的时间。 2，3 国家石油双子星座大厦（塔楼1、2） 国家石油双子星座大厦（塔楼1），451.9米，位于马来西亚吉隆坡。 4 西尔斯大楼（美国 ） 西尔斯大楼， 443米，位于 美国芝加哥。 5金茂大厦（中国上海） 上海金茂大厦 金茂大厦高1380英尺(421米) ，共88层，于1998年落成， 是中国大陆最高的建筑。被 誉为中华第一高楼的上海金 茂大厦，堪称国际上后现代 建筑艺术的佳作，融现代气 派、民族风格为一体。高耸 入云的塔尖，如绽放的上海 市花白玉兰。 6 国际金融中心大厦（二期） 香港国际金融中心(第二期) 位于中国香港，高1362 英尺(415米)，88层，目前是世界第6高的建筑物，于 2003年建成。 国际金融中心第二期取代了湾仔的中环广场，成为香 港目前最高的大厦。 国际金融中心大厦（二期） 7 中信广场大厦 广州中信广场大楼 位于中 国广州，1997年建成后曾是 中国大陆最高的建筑，但 1998年上海金茂大厦的建成 让它很快就失去了这个称号 。高1283英尺(391米)，80 层。 8信兴广场大厦（中国深圳） 深圳信兴广场大 楼位于中国深圳 ，高1260英尺 (384米)，69层 ，于1996年完工 。同时也是中国 最高的“钢铁” 建筑物。 9 帝国大厦（美国纽约） 纽约曼哈顿的帝国大厦 是纽约最具人气的旅游 景点之一，也是目前纽 约最高的建筑。帝国大 厦高1250英尺(381米)， 102层。建于1931的帝国 大厦也曾是“地球上最 高的建筑”。纽约世贸 中心高1368和1362英尺 （417和415米）曾一度 取代了它，成为纽约最 高的建筑。 10 中国银行大厦（中国香港） 由贝聿铭建筑师事务所设计，1990年完工。总建筑面 积12.9万平方米，地上70层，总高369米。结构采用4角 12层高的巨形钢柱支撑，室内无一根柱子。 仔细观察中银大厦，会发现许多贝氏作品惯用的设计， 以平面为例，中银大厦是一个正方平面，对角划成4组三 角形，每组三角形的高度不同，节节高升，使得各个立面 在严谨的几何规范内变化多端，至于平面的概念，可以溯 至1973年的马德里大厦，马德里大厦亦是以方正的正面做 多边的分割，分析其组合，乃系两个平等四边形的变化。 5.1 高层建筑的特点 二、高层建筑的分界 建筑防火规范中: 10层与10层以上的居住建筑 高度超过24m的公共建筑 5.1 高层建筑的特点 三、高层建筑的特点 1 楼层层数多、高度大, 建筑面积大,使用 功能多,在建筑内工作、生活的人数多。设 备多、标准高、管线多而且管径大，建筑 、结构和水泵、水箱等设备在布置中的矛 盾也多,必须密切配合、协调工作。 5.1 高层建筑的特点 2 无论是供水和排水设施,其服务的人数多 、使用频繁、负荷大,要求必须可靠、安全 。 3 易发生火灾, 火势蔓延快,扑救困难。因 此,高层建筑消防给水有极重要的意义,高 层建筑必须设置独立的,自救的消防给水系 统。 5.2 高层建筑给水 一、给水系统分类 高层建筑的给水系统可以分为以下几种: 生活给水系统:供楼内饮用水和沐浴用水； 中水系统:当建筑面积达到一定规模后, 按当地政府的规定, 需要设中水系统。中水系统是用洗涤废水和沐浴废水经处理、 消毒后,供厕所冲洗用水； 生产给水系统:供各种工业生产用水； 消防给水系统: 其中包括消火栓给水系统和自动喷水消防系 统、气体消防系统； 锅炉房给水系统。 5.2 高层建筑的特点 二、给水系统的竖向分区 高层建筑中常常沿竖直方向进行分区供水,以减小 每区内的水压差。每区的高度应根据每区最低层 处用水设备允许的静水压力而定, 一般为: 住宅、旅馆及医院:最大静水压宜为3035mH20; 办公楼等公共建筑 :3540mH20; 每区的最大静水压不得大于 60mH20。 5.2 高层建筑给水 三、高层建筑的给水方式 高层建筑的供水方式可以分为 重力供水方式 压力供水方式 5.2 高层建筑给水 1. 重力供水 重力供水方式,在给水系统的最高处设高位水箱,水 泵将水供给水箱,水箱再靠重力流向给水管网, 进 行配水,供各用水设备的用水。 重力供水系统在建筑的底层设贮水池和水泵, 贮水 池用以调节室外供水管网向室内均匀供水和室内用 水的不均匀之间的水量。 贮水池往往同时用作消防水量的贮水池。 在贮存消防水量时,要注意水流要使池水总在更新, 避免死水区, 同时又要使平时的用水不能动用到消 防贮水量。 5.2 高层建筑给水 1重力式供水 (1) 串联式给水方式。 水泵向第一区水箱供水,该水箱除负责向本 区管网配水外,还要作为上层各区提升泵的 吸水池与贮水池。 优点:水泵适应每区的用水量和用水压力, 效率高。 缺点: 每区都需要设水箱、水泵,而且水箱 容积除供本区用水还要储备以后各区的水 量, 占地大; 可靠性差, 管理不便, 噪声 大。 图5-1 串联式给水方式 5.2 高层建筑给水 (2) 并联给水方式 将各供水区的水泵集中设于地 下室,各水泵从储水池向各自 的供水区的水箱送水,再由各 区的水箱向本区管网供水。 优点:这种给水方式比起串联 重力给水方式动力消耗小,可 靠性提高,水泵集中于底层,管 理方便。 缺点:但仍有占地大、设备及 管路复杂。 图5-2并联给水方式 5.2 高层建筑给水 图5-1 串联式给水方式 图5-2并联给水方式 5.2 高层建筑给水 (3) 单管给水方式。 该种给水方式又可分: 1) 单管减压水箱串联给水 水泵将水由储水池送到最高处的水箱, 再逐级向下一区的高位水 箱给水, 形成减压水箱串联给水。 优点：省水泵，占地小; 缺点：能耗大,水箱容积大。 2) 单管减压水箱并联给水 水泵从储水池同时向各供水区供水, 对于不同高度的水箱其进水 管上设不同的减压阀,这样水箱是并联于单供水管上的。 优点：各区的水箱容积体积小,供水管道数量也少;缺点：能耗大。 3) 单管减压阀串联给水 水泵从储水池直接将水送到最顶层的水箱,由水箱向各个供水区 供水,区与区之间设减压阀。 4) 单管减压阀并联给水 图 6 -3 单 管 给 水 方 式 (a)单管减压水箱串联给水(b)单管减压水箱并联给水; 图 5-3 单管给水方式 (c)单管减压阀串联给水;(d)单管减压阀并联给水 5.2 高层建筑给水 2. 压力供水 (1)气压给水 优点：用气压罐代替高位水箱,可以将气压罐设在 建筑底层,减轻荷载,节省楼层面积,对抗震有利。 缺点:是气压给水压力变化幅度大,气压罐效率低, 耗能多,造价较高。 方式：并联气压给水和气压罐减压阀给水方式两 种。 5.2 高层建筑给水 图 5-4 气压给水 (a) 气压罐并列供水方式;(b) 气压罐减压阀供水方式 5.2 高层建筑给水 (2) 水泵直接给水方式 1) 变频调速泵供水 各供水区自己选用水泵自行直接供水,为适应用水量 变化和与之相联的扬程变化采用自动控制变频调速泵 。 优点：节电； 缺点：投资大。 方式：分为并联调速泵供水和减压阀供水两种方式。 5.2 高层建筑给水 (2) 水泵直接给水方式 2) 多泵并联供水 同一个供水区内, 为适应用水量和相应的水压变 化,设置多台泵,在不同的情况下进行水泵切换。 优点：运行费用低; 缺点：泵房占地大,初期投资大。 5.2 高层建筑给水 (2) 水泵直接给水方式 3) 水泵减压给水方式 所有各区共同一组水泵,水压以最高区为准,其他 各区设减压阀减压后供水。 优点：设备简单； 缺点：能耗大。 适用：用水量变化小的建筑。 5.2 高层建筑给水 变频调速泵供水 多泵并联供水 水泵减压给水供水 节电 投资大 运行费用低 水泵台数多,占地大,初期 投资大 设备简单 能耗大 水 泵 直 接 给 水 方 式 图 5-5 变频调速供水 () 并列调速泵供水 ;(b) 减压阀调速泵供水 5.2 高层建筑给水系统 图 5-6 多台泵并联给水方式 图 5-7 水泵减压给水方式 5.3 高层建筑消防给水系统 一、特点 火灾危险性大，高层部分无法依靠室外消 防设施协助救火。 1 功能复杂，起火因素多； 2火灾蔓延迅速； 3疏散困难，易造成伤害； 4火灾扑救困难。 5.3 高层建筑的消防给水系统 二、消火栓给水系统 1 消火栓给水系统的形式 （1）每幢设一个独立的消防给水系统。 可设置常高压给水系统或临时高压给水系统。 （2）若高层建筑比较密集，且高度相差不大，经 过比较后，也可设集中加压水泵站及贮水池，以 节省投资便于管理。 5.3 高层建筑的消防给水系统 （3）按建筑物高度考虑消防给水系统 建筑高度不超过50m，消防车可由室外消火栓取水 ，通过水泵接合器向建筑物内消防管网送水，协 助扑灭火灾。 建筑高度超过50m，宜采用分区给水系统。 原则：消火栓口压力不大于0.8MPa，自动喷水系统管网压 力不大于1.2MPa 形式：串联式、并联式 分别设水泵接合器 5.3 高层建筑的消防给水系统 （4）建筑物内设消火栓和自动喷水系统时 ，应将二者分开设置。 如有困难时，可以合用水泵，但应在自动 喷水系统的报警阀前将管道分开设置，以 免干扰。 5.3 高层建筑消防给水系统 二、消火栓给水系统 由消防贮水池、水泵站、消防给水管网、消防灭火设备及存水箱等组成 。 2 消火栓给水系统的管网 （1）环网 给水管网无论在平面上或竖向上都应成环状。 （2）引入管大于两条 其引入管应不少于两条，并由不同的方向进入建筑内。 当其中一条发生故障时，另一条仍能保证消防所需的水量和 水压。 （3）立管： 消防立管管径不小于100mm，管径按计算确定，v2.5m/s。 （4）消防泵出水管 两台及以上的消防泵，设两条及以上的出水管与室内给水管 网相连。 5.3 高层建筑的消防给水系统 3 室内消火栓 基本要求同低层。 唯口径应为65 mm， 水龙带长度25m， 水枪不小于19mm， 每支水枪流量为5L/s， 充实水柱长度不小于10m。 在高级宾馆、重要办公楼、一类建筑的商业楼、展览 馆、综合楼和高度超过100m的其它建筑内，均应增设消防 卷盘（小口径消火栓） H100m，10m； H100m，13m 消火栓的组成？ 多层消防龙头的 口径？ 多层消防水龙带 的长度及材质？ 多层消防枪的口 径？ 5.3 高层建筑的消防给水系统 4 消防用水量 同时设有消火栓、自动喷水、水幕及其他灭火设 备时，应按同时启用的灭火设备的用水量之和计 算。 消火栓给水系统用水量 5 给水压力 （1） 高压消防给水系统（有室外高压管网，不需设水箱） （2） 临时高压消防给水系统（需设高位水箱，贮存10分钟消 防水量） 水箱高度应满足最不利喷头处工作压力不低于0.05 MPa和最 不利点消火栓静水压力不低于0.07 MPa（100m）或不低于 0.15MPa 管网内经常保持灭火所需 水量、水压，不需启动升 压设备，可直接使用灭火 设备救火 5.3 高层建筑消防给水系统 三、高层建筑自动喷水灭火系统 1 H100m，一般应全部设（面积小于5m2 的卫生间除外） 。 H100m，一类建筑和裙房的规定部位设 。 2 常有人停留或可燃物较多的地下室。 5.4 高层建筑的排水系统 一、从排水系统的通风方式来分可以分为 ： 伸顶通气管的排水系统； 特种接头的单立管排水系统（用于10层和 10层左右建筑); 设专用通气管的排水系统; 设器具通气管的排水系统; 地下室污水收集与提升排除系统。 二、 排水管系中水气流动的物理现象 1 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。 2 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。 （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 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 2）横干管 立管连接卫生 器具的层数 4 56 12 1319 20 垂直距离（m） 0.45 0.75 1.2 3.0 6.0 最低横支管与立管连接处距立管管底垂直距离 图 压力分布图 4、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。 （2）立管中水流运动状态 1）附壁流 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 水膜流具有两个主要特征： 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 3）水塞流 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。 附壁流 水膜流水塞流 5.4 高层建筑的排水系统 三、高层建筑排水通气系统 柱塞流 压力变化 1 特殊单立管系统 (1) 苏维托排水系统 (2) 旋流单立管排水系统 2 加设专用通气管的排水系统 5.4 高层建筑的排水系统 (1) 苏维托排水系统 两个管件,一是混合器,二是放气器,组成一个单立管排水系统 。 1）混合器装设在各楼层横排水支管接入立管的地方。 减小下落速度；引导排水横支管内入流水流呈附壁流。 2）放气器是装在立管底部。 突块撞击立管水流；水中夹气在分离室被分离, 通过分离室上 的跑气口被导入排出管。 苏维托系统改善了排水立管中的水流状态,使气流畅通,使用水 设备上的水封不被破坏。 这种系统可用于一般的高层住宅,具有节省材料和投资的优点 。 它是瑞士弗里茨苏玛于 1959年提出的。 5.4 高层建筑的排水系统 图 气水混合接头配件 图 气水分离接头配件图 图 苏维脱排水系统图 5.4 高层建筑的排水系统 图 5-11 旋转立管排水系统图 5.4 高层建筑的排水系统 (2) 旋流单立管排水系统 一是旋流器,二是的导流弯头。 1)旋流器 装在立管与横支管相接处。导流叶片整理横支管的来水成 沿立管纵轴呈旋流状态进入立管, 立管中气流畅通, 立管 气压平稳。 2) 导流弯头 在立管底部与排出管相接处弯头凸岸有一叶片,叶片迫使 水流贴向凹岸一边流动。 减缓水流的冲击, 避免拥水造成立管底部出现过大的正压 。 5.4 高层建筑的排水系统 2 加设专用通气管的排水系统 在10层及10层以上的建筑中,当