西安杰森房地产开发公司美佳花园3号住宅楼给水排水工程设计.doc

西安工业大学课程设计（论文）题 目：西安杰森房地产开发公司美佳花园3号住宅楼给水排水工程设计 院 （系）： 建筑工程系 专业班级： 给水排水工程11班 姓 名： 王 亚 妮 学 号： 050711129 指导教师： 马 东 华 2008 年 6月 15 日西安工业大学课程设计（论文）任务书专业班级： 学生姓名： 指导教师（签名）： 一、课程设计（论文）题目西安杰森房地产开发公司美佳花园3号住宅楼给水排水工程设计二、本次课程设计（论文）应达到的目的1.加深对建筑给水排水工程课程内容的理解与掌握；2.培养学生综合运用和深化所学理论知识，培养学生的工程观念；提高独立分析问题和解决工程实际问题的能力；3.掌握建筑给水排水系统的工程设计方法。 三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）主要任务：要求进行室内建筑给水排水工程设计，具体项目为：1给水系统；2热水系统3排水系统；4消火栓系统；设计成果：完成设计说明书1份，设计图纸1套。设计说明书要求（1）撰写工整，公式表达严密，公式、图表按序列编号（2）说明书的内容：目录；设计资料；设计方案比选；各系统的水力计算；水箱间平面布置及平面尺寸确定；水箱高程确定；其他问题的说明；参考文献。图纸要求（1）给水、热水、排水、消火栓系统平面图。（2）给水、热水、排水、消火栓系统图。（3）卫生间给水、排水平面及系统大样图。（4）水箱间平面布置图、水箱配管图。（5）设计说明及主要工程数量表。内容包括：管道、各类阀门、水箱、消火栓、其它设备等。（6）布局合理、线条清晰有层次、数据及文字标注完整工整、符合国家规范。（7）要求图纸布图合理、清晰、能完整表达工程设计的内容。设计资料（1）建筑设计资料。（2）室内外高差为 0.5 m；冻土深度为0.85 m。（3）该建筑以城市给水管网为水源，室外管网供水压力为0.30MPa。（4）室内排水需经化粪池处理后方可排入城市下水道。四、应收集的资料及主要参考文献：主要参考文献：1给水排水设计手册1、3、7、10、11册. 中国建筑工业出版社，1988年10月2全国通用给水排水标准图集S1、S2、S33王增长. 建筑给水排水工程. 中国建筑工业出版社，2007年12月4建筑给水排水设计规范；5建筑设计防火规范；6建筑给水排水设计手册；7建筑给水排水标准图集。五、审核批准意见教研室主任（签字） 设计过程说明1. 给水工程 根据设计资料，已知室外给水管网常年可保证的工作水压仅为300Kpa,故室内给水拟采用上，下分区供水方式.即1-3层及地下室由室外给水管网直接供水，采用下行上给方式，4-7层设水泵，水箱联合供水，官网上行下给.因为市政给水部门不允许从市政管网直接抽水，故在建筑物地下室内设贮水池.屋顶上水箱设水位计电器自动启闭水泵.2. 排水工程 室内排水拟生活污水与生活废水合流排放，室内排水经室外化粪池处理后排至城市排水管网.3. 消防工程 根据高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95，2001年版），本建筑属于II类建筑，设室内消火栓给水系统.室内消火栓用水量为5L/s,每根竖管最小流量为5L/s，每支水枪最小流量为2.55L/s.室内消火栓系统不分区，采用水泵和水箱联合供水的临时高压给水系统，每个消火栓处设直接启动消防水泵的按钮，高位水箱贮存10分钟消防用水，消防泵及管道均单独设置.每个消火栓口径为50毫米双栓口，水枪喷嘴口径16毫米，充实水柱为12 mH2O，采用衬胶水带直径50毫米，长度20米，消防泵直接从消防水池吸水，火灾延续时间以2小时计.4. 热水供应工程 室内热水采用集中式热水供应系统，竖向分区与冷水系统相同，下区的水加热器由市政给水管网直接供给冷水，上区的水加热器由高位水箱供给冷水，上下两区均采用半容积式水加热器，集中设置在地下室，水加热器出水温度为70度，由室内热水配水管网输送到各用水点，蒸汽来自该建筑物附近的锅炉房，凝结水采用余压回水系统流回锅炉房的凝结水池，下去采用下行上给供水方式，上区采用上行下给供水方式，冷水计算温度以10度计.5. 管道平面布置与管材 管道平面布置图见附图，室内为给水管均采用钢管，室内排水管采用塑料管，室外排水采用铸铁管. 设计计算1.室内给水系统的计算(1).给水用水定额及时变化系数查建筑给水排水表2.2.1，此住宅为普通II类，最高日生活用水定额为130-300L，小时变化系数为2.8-2.3.据本建筑性质和室内卫生设备的完善程度，选用最高日生活用水定额为250L/（人*d）.小时变化系数kh=2.5，每户按4人计算。(2).最高日用水量 Qd=mq0=428250=28000L/d=28 m3/d（3）.最高日最大时用水量 Qh=Qdkh/T=282.5/24=2.9 m3/h(4).设计秒流量按公式 qg=0.2UNg 其中 U0= q0mkh/(0.2NgT3600) 100% =25042.5/(0.22.25243600) 100%=6.4%查建筑给水排水表2.3.1，用内插法得：ac=0.049994. U=1+ac(Ng-1)0.49/ Ng0.5100%（5）.供水方式确定 H=12+4（n-2）=12+4(7-2)=32m30m 所以，采用分区供水方式，1-3层由室外管网直接供水，4-7层由水泵-水箱联合供水。（6）.屋顶水箱容积本住宅供水系统水泵自动启动供水。据规范，每小时最大启动kb=6次。安全系数C可在1.5-2.0内采用，为保证供水安全取C=2.0.4-7层之生活用冷水由水箱供给，1-3层的生活用冷水虽然不由水箱供给，但考虑市政给水事故停水，水箱仍应短时供下区用水，故水箱容积应按1-7层全部用水确定。选水泵出水量与最高日最大小时用水量相同，即qb=2.9m3/h。 水泵自动启动装置安全可靠，屋顶水箱的有效容积为： V=Cqb/(4kb)=2.02.9/(46)=0.24 m3屋顶水箱钢制，尺寸 1.0m1.0 m0.6 m，有效水深0.4 m，有效容积0.4 m3.如果水泵自动启动装置不可靠，则屋顶水箱有效容积不宜小于最大用水时水量的50%。（7）.地下室内贮水池容积据规范，贮水池的有效容积可按最高日用水量的20%-25%确定。则V=2820%=5.6 m3. 生活贮水池钢制，尺寸为2.0 m2.0m1.5m，有效水深为1.4m，有效容积6 m3.（8）.室内所需压力 1）.1-3层室内所需压力 根据计算用图（1），下区1-3层管网水力计算成果如表1图（1） 1-3层给水管网水力计算用图表 1管段编号0-1 1-32-33-44-55-6器具量浴盆（1.0）11-123坐便器（0.75）- 1-123洗脸盆（0.5） - - 1 12 3洗涤盆（0.75） - -Ng 1.0 1.50.752.254.56.75U(%) 10084.610070.451.543.0qg(L/s)0.200.250.200.320.460.58DN/mm 20 2020202525V(m3/s)0.620.780.620.930.831.13单组i0.721.090.721.530.9321.59管长/m0.91.30.83.03.05.5hy/Kpa0.651.420.584.092.815.27管段编号6-77-88-99-1010-11器具量浴盆（1.0）3391228坐便器（0.5）3391535洗脸盆（0.5）3391535洗涤盆（0.75）3661228Ng8.2510.522.539.7592.75U(%)32.730.525.820.615.1qg(L/s)0.830.921.161.642.80DN/mm3232405050V(m3/s)0.84 0.950.950.801.32单组i0.630.780.660.340.87管长/m3.15.85.41.042hy/ m4.731.643.560.3436.5H1=6.0+0.8-(-2.00)=8.8m (0.8为配水龙头距室内地坪的安装高度)。H2=1.3hy=1.363.93=83.109 Kpa=8.32 mH4= 5 m（即最不利点水龙头的最低工作压力）。选LXS-50C型旋翼式水表，其最大流量qmax=30 m3/h,性能系数Kb=qmax2/100=302/100=9,则水表的水头损失hd=qg2/Kb=(2.83.6) 2/9=11.29 Kpa=1.129 m,满足正常用水时12.8 Kpa的要求，即H3=1.13 m.室内所需的压力 H= H1 + H2+ H3+ H4=8.8+8.32+1.13+5=23.25 m.室内所需的压力市政给水管网工作压力30 m，可满足1-3层供水要求，不再进行调整计算。2）.4-7层室内所需的压力 上区4-7层管网水力计算成果如表2，计算用图如（2）所示： 图（2） 4-7层给水管网水力计算用图表 2管段编号0-1 1-32-33-44-55-6器具量浴盆（1.0）11 -123坐便器（0，5）1123洗脸盆（0.75）- 11123洗涤盆（0.75） - - - - -Ng 1.0 2.25 0752.254.56.75U(%) 1.00.846 1.0 0.7040.5150.43qg(L/s)0.200.250.20.320.460.58DN/mm 20 2020202525V(m3/s)0.620.780.620.930.851.13单组i0.721.090.721.530.9321.59管长/m0.91.30.83.03.03.0管段编号6-77-88-99-1010-1111-12器具量浴盆（1.0）444121216洗脸盆（0.75）444121220坐便器（0，5）444121220洗涤盆（0.75） -4 881220Ng9.012.015.033.036.056.0U(%)0.3790.2900.2710.18545.289.1qg(L/s)0.680.991.081.963.259.98DN/mm3232 40505080V(m3/s) 0.74 1.050.870.891.411.8单组i0.490.950.560.4180.9980.946管长/m5.53.15.85.42.61.3hy/ m2.72.93.242.262.612.3管路上沿程水头损失为14.3+0.65+1.42+0.58=16.95 Kpa=1.7 m由表2和上图（2）可知 h=26.20-18.48=7.72 m H2=1.3hy=1.31.7=2.21 m H4= 5 m即 H2+ H4=2.21+5=7.21 m hH2+ H4 水箱安装高度满足要求。(9).地下室加压水泵的选择本设计的加压水泵是为4-7层给水管网增压，但考虑市政给水事故停水，水箱仍应短时供下区用水，故水箱容积应按1-7层全部用水确定。水泵出水按最大时用水量2.9 m3/h（0.81L/s）.由钢管水力计算表可查得：当水泵出水管侧Q=0.81L/s 时，选用DN50的钢管，v=0.41 m3/s,i=0.102kPa/m, 水泵吸水管侧选用DN70钢管，同样可查得，v=0.21 m3/s,i=0.023 kPa/m.由图可知压水管长度为 29.83 m，其沿程水头损失hy=0.10229.83=3.05 kPa.吸水管长度0.8 m，其沿程水头损失hy=0.0230.8=0.02 kPa。故水箱的总管路水头损失为（3.05+0.02）1.3=4.0 kPa=0.4 m水箱最高水位与底层贮水池最低水位之差：26.25-（-1.80）=28.05 m 取水泵进水浮球阀的流出水头为2 m故水泵扬程 Hp=0.4+28.05+2=30.45 m水泵出水量如前所述为2.9 m3/h据此选得水泵FLGR2型2台，其中一台备用。2.消火栓给水系统计算（1）消火栓的布置该建筑总长1.7米，宽度12.2米，高度23米.，按高层民用建筑设计防火规范（GB 5004595,2001 年版）要求，消火栓的间距应保证同层任何部位有2个消火栓的水枪充实水柱同时到达.水带长度取20米，展开时的弯曲折减系数C取0.8，消火栓的保护半径应为：Ls=0.7Sk=0.7（H1-H2）/sin45=0.7（3-1.1）/sin45=3.0米R=CLd+Ls=0.820+3=19米据此在每个楼梯间布置一个双水枪的消火栓就能满足消火要求.系统图如下图所示（2）水枪喷嘴处所需水压查表，水枪喷口直径选16毫米，水枪系数&值为0.0124，充实水柱Hm要求不小于10米，选Hm=12米，水枪实验系数af值为1.21.水枪喷嘴处所需水压Hq=afHm/（1-&afHm）=1.2112/（1-0.01241.2112）=17.7mH2O=177Kpa（3）水枪喷嘴的出流量喷口直径16毫米的水枪水流特性系数B 为0.793qxh=（BHq）1/2=（0.79317.7）1/2=3.8L/s5.0L/s（4）水带阻力16毫米水枪配50毫米水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓水带多为衬胶的.本工程亦选衬胶水带，查表知50毫米水带阻力系数Az 值为0.00677.水带阻力损失hd=AzLdqxhqxh=0.00677203.83.8=1.96m（5）消火栓口所需的水压Hxh=Hd+hd+Hk=17.7+1.96+2=21.66mH2O=216.6Kpa（7）水力计算按照最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求，最不利消防竖管为x1，出水枪数为2支，相邻消防竖管即x2，出水枪数为2支Hxho=Hq+hd+Hk=21.66mH2O=216.6KpaHxh1=Hxho+H（0和1点的消火栓间距）+h（0-1管段的水头损失）=21.16+3.0+0.0534 =24.21 mH2O1点的水枪射流量qxh1=（BHq1）1/2Hxh1= qxh1qxh1/B+AzLdqxh1qxh1+2qxh1=（Hxh1-2）1/2/（1/B+ALd）1/2=（24.21-2）1/2/（1/0.793+0.00677*20）1/2=4.0 L/s进行消火栓给水系统水力计算时，按图1以树状管路计算，配管水力计算成果见表1 消火栓给水系统配管水力计算表 表1计算管段设计秒流量q（L/s）管长L（m）DNv（m/s）i（kpa/m）I*L（kpa）0-13.83.0800.760.1780.5341-23.8+4.017801.550.69311.7812-37.816.1801.550.69311.157管路沿程水头损失=0.534+11.781+11.157=23.472KPa管路总水头损失Hw=23.4721.1=25.819Kpa消火栓系统所需的总水压（Hx）应为Hx=H1+Hxh+Hw=19.110-（-0.9）10+216.6+25.819=442.419 Kpa消火栓灭火总用水量Qx=7.8L/s（8）消防水箱消防贮水量按存贮10分钟的室内消防水量计算，Vf=qxfT60/1000=51060/1000=3.0立方米消防水箱内的贮水由生活用水提升泵从生活用水贮水池提升充满备用.（9）消防贮水池消防贮水按满足火灾延续时间内的室内消防用水量来计算，Vf=523600/1000=36立方米3.建筑内部排水系统的计算本建筑内卫生间类型，卫生器具类型均相同.采用生活污水与生活废水合流排放.（1）排水立管1，4，5和8与出户管连接处的设计秒流量q=0.12aNp1/2+qmax=0.122.57（6+3+0.75）1/2+2=4.47L/s其中7为层数，6为低水箱虹吸式座便器排水当量，3为浴盆排水当量，0.75为洗脸盆排水当量.此值小于DN110无专用通气立管的排水量，故采用DN110普通伸顶通气的单立管排水系统.出户管管径选DN125排水铸铁管，充满度=0.5，坡度为0.010时，其排水量为4.68L/s，流速为0.76m/s，满足要求.（2）排水立管3，6和7与出户管连接处的设计秒流量.q=0.12aNp1/2+qmax=0.122.5（72）1/2+2=3.12L/s其中7为层数，2为单格洗涤盆排水当量. 此值小于DN90无专用通气立管的排水量，故采用DN90普通伸顶通气的单立管排水系统.出户管管径选DN125排水铸铁管，充满度=0.5，坡度为0.010时，其排水量为4.68L/s，流速为0.76m/s，满足要求.（3）排水立管2与出户管连接处的设计秒流量.q=0.12aNp1/2+qmax=0.122.57（6+2+0.75）1/2+2=4.35L/s其中7为层数，6为低水箱虹吸式座便器排水当量，2为单格洗涤盆排水当量，0.75为洗脸盆排水当量.此值小于DN110无专用通气立管的排水，故采用DN110普通伸顶通气的单立管排水系统.出户管管径选DN125排水铸铁管，充满度=0.5，坡度为0.010时，其排水量为4.68L/s，流速为0.76m/s，满足要求.4.建筑内部热水系统计算（1）.热水量按要求取每日供应热水时间为24小时，取计算用的热水供水温度为700C，冷水温度为100C，查建筑给水排水工程表8.1.1，热水用水定额表，取600C的热水用水定额为80L/(人.d)。则下区（即1-3层）的最高日用水量为 Q下dr = 4128010-3 = 3.84 m3/d 上区（即4-7层）的最高日用水量为 Q上dr = 4168010-3 =5.12 m3/d 折合成700C热水的最高日用水量为 Q下dr = 3.84（60-10）/(70-10)=3.20 m3/dQ上dr = 5.12（60-10）/(70-10)=4.27 m3/d 查建筑给水排水工程表8.2.1，住宅热水小时变化系数表。取Kh为4.49. 则700C时最高日最大小时用水量为 Q下hmax= Kh Q下dr /T = 4.493.20/24=0.6 m3/h=0.17L/s Q 上hmax= Kh Q上dr /T = 4.494.27/24=0.80 m3/h =0.23 L/s 再按卫生器具1h用水量来计算：下区浴盆数为12套，上区为16套，取同类器具同时使用百分数b=70%，Kr=(th-tl)/(tr-tl)=(40-10)/(70-10)=0.5,查建筑给水排水设计规范卫生器具1次和1h热水用水定额及水温表，浴盆用水量为300L/h。 则 Q下dr =Krqhn0b=0.53001270%=1260 L/h=0.35L/s Q上dr =Krqhn0b=0.53001670%=1680 L/h=0.47 L/s 比较Q下hmax与Q下dr，Q 上hmax与Q上dr，两者结果存在差异，为供水安全起见，取较大者作为设计小时用水量，即Q下dr =1.26 m3/h =0.35L/s，Q上dr =1.70 m3/h=0.47 L/s。（2）.耗热量 冷水温度取100C，热水温度取700C，则耗热量为 Q下 =Cb( tr-tl)pQr =4.19(70-10)10.35=88kw=88000wQ上 =Cb( tr-tl)pQr =4.19(70-10) 10.47=118.16kw=118160w（3）.加热设备选择计算 拟采用容积式水加热器。设蒸汽表压为1.96*105Pa,相对应的绝对压强为2.94*105Pa,其饱和温度为ts=1330C,热媒和被加热水的计算温差 tj=(tmc+tmz)/2-(tc+tz)/2=(133+100)/2-(10+70)/2=76.50C. 根据容积式水加热器有关资料，铜盘管的传热系数K为1047 w/ m2.C,传热效率修正系数取0.7，cr取1.1，水加热器的加热面积为 F下P = cr Q下/(Ktj)=1.188000/(0.785076.5)=2.2 m2F上P = cr Q上/(Ktj)=1.1118160/(0.785076.5)=2.9 m2容积式水加热器的贮热量应大于45min设计小时耗热量，则其最小贮水容积为V下=4560Q下dr =45600.35=945L=0.95 m3V上=4560Q上dr =45600.47=1269L=1.27m3 根据计算所得的F下P、V下和F上P、V上分别对照样本提供的数据，选择下区、上区的水加热器型号分别为423.51620、3832360. （4）.热水配水管网计算 计算用图见图（3）、图（4）。下区、上区热水配水管网水力计算表见表3.表4. 图（3） 热水系统水力计算用图 表3管段号0-1 1-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-11器具量A112333699912B -123336991215C - - - -3 66691212Ng 1.0 1.5 3.04.56.759.013.518.020.524.028.5U(%) 10084.1 61.150.842.337.231.127.526.224.922.7qg(L/s)0.200.250.370.460.570.670.840.991.061.201.29DN/mm 25 32324050505050636363V(m3/s)0.920.710.990.810.690.750.981.160.760.870.94单组i0.0610.0280.0510.0270.0160.0180.0290.0390.0140.0170.020管长/m3.33.03.04.24.14.25.24.18.52.33.5hy/ m0.120.080.120.110.070.08.0.150.160.120.040.07hy=1.3 m备注：其中A为浴盆（Ng=1.0），B为洗脸盆（Ng=0.5），C为洗涤盆（Ng=0.75）. 图（4） 热水系统水力计算用图 表4管段编号0-1 1-22-33-44-55-6器具量浴盆（1.0）112344洗脸盆（0.5）- 12344洗涤盆（0.75） - - - - 4Ng 1.0 1.5 3.04.56.09.0U(%) 10