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建筑给水排水工程教案 第一章建筑内部给水系统建筑给水排水工程教学大纲毕业论文第1章 建筑内部给水系统1-1 建筑内部给水系统的分类和组成建筑内给水系统的任务：是根据用户对水量和水压的要求，将水由城市管网输送至装置在市内的各种配水龙头、生产机组和消防设备等用水点。一. 建筑内给水系统的分类按用途分为三类1. 生活给水系统 生活饮用水系统与人体直接接触的或饮用的烹饪、饮用、盥洗、洗浴，达到饮用水标准。 杂用水系统 冲洗便器、浇地面、冲洗汽车等非饮用水标准目前国内通常为节省管道，便于管理将饮用水与杂用水系统合二唯一它所具有的特点是：(1)用水量不均匀；(2)水质达到国家饮用水标准。国家现行的生活饮用水标准控制指标主要有四类(1)感官性指标：指人的感觉器官可直接感受的指标，即色、浊度、嗅味、肉眼可见物，达不到这些指标虽不一定对人体造成伤害，但却会让使用者产生厌恶感。(2)化学指标：指水中化学物质的含量，这些物质一般不对人体造成危害，但超标会给生产、生活带来不利影响，如：pH值(6.58.5)过低会造成腐蚀，过高会徽析出溶解盐和降低氯消毒效果硬度 过高，浪费肥皂(每增加1mg/L，每吨水浪费肥皂1215克) 加热时结垢(锅炉水垢每增加1mm，耗煤量增加28%，加热器结垢降低传热条件，管道结垢增加水头损失)铁、锰含量超标水呈红褐色，铁锰的化合物沉淀会使洗涤的衣物、器皿上产生绣斑。挥发酚超过0.002mg/L，加氯消毒时形成的氯酚，产生异臭锌超过5mg/L，水会产生涩味。(3)毒理性指标：指有毒有害物质的最高允许标准。超过指标就会引起急性或慢性中毒，如：氟化物高引起牙齿斑釉河骨质硬化，含量少引起龋齿；氰化物超标引起神经衰弱、头痛、血压降低等症状； Hg 含量过高会危害神经系统、心脏、胃、肠道病；铝 含量超过规定引起神经和血液系统的病变。(4)细菌学指标：间接衡量水指被病菌污染情况的指标，包括a. 细菌总数100个/ml，是反映水体受生活污水或者其他有机物污染程度和水处理效果的指标，超标说明水体污染严重或水处理效果降低。b. 大肠菌群数：3个/L，本省并非致病菌，但因其数量多，其生存条件与肠道疾病相似，所以用以指示其它病源菌存在的数量。游离余氯：保持一定浓度，可以抑制残存病源菌的再繁殖，并保证水在输送和贮存过程中继续维持消毒效果，再污染的指示信号。2. 生产给水系统特点：用水量均匀；水质要求差异大生产给水系统由于各种生产工艺不同，系统的种类繁多，如直流给水系统，循环给水系统，纯水系统。生产给水系统对水量、水质、水压及完全供水的要求要因工艺不同而不同，需要详尽了解生产工艺对水质的要求。3. 消防给水系统特点：用水量大；对水质无特殊要求；压力要求高分类：消火栓给水系统；制动喷水灭火系统上述三个系统不一定独立设置，应根据各种用水对水质、水温、水压等具体要求，考虑技术上可行，经济上合理，安全可靠等因素，将其中二种或三种系统合并，形成：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二. 室内给水系统的组成1.引入管：室外给水管网与室内给水管网之间的联络管，也称进户管，见P24，图2 -1，对工厂、学校区引入管指总进水管。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。闸门关闭管网，以便修理和拆换水表，表前阀为闸阀 h保证表前水流直线流动泄水检修时改变管网，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。水表的安装：应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。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，以保证表前水流平稳，计量准确。3.管道系统 水平垂直于干管 立管 支管4.附件：配水附件各式龙头 调节附件阀门、止回阀、截止阀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。6.室内消防设备根据建筑物的性质、规模、高度、体积等条件，根据消防规范而定。普通的消防给水系统消火拴系统特殊的消防给水系统喷洒系统1-2给水方式给水方式即为给水方案，它与建筑物的高度、性质、用水安全性、是否设消防给水、室外给水管网所能提供的水量及水压等因素有关，最终取决于室内给水系统所需总水压H和室外管网所具有的资用水头(服务水头)H0之间的关系。H室内给水系统所需总水压H0室外管网所具有的资用水头给水方式有许多种，介绍几种基本方式，在工程中可根据实际情况采用一种或几种，综合组成所需要的形式。1. 直接给水方式适用范围：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。供水方式：室外管网与室内管网直接相连，利用室外管网水压直接工作。特点：系统简单，安装维护可靠，充分利用室外管网压力，内部无贮水设备，外停内停。图1-1 直接给水方式2. 水泵水箱供水方式1)单设水箱供水图1-2单设水箱的给水方式适用：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。供水方式：室内外管道直接相连，屋顶加设水箱，室外管网压力充足时(夜间)向水箱充水；当室外管网压力不足时(白天)，由水箱供室内用水。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) 屋顶造型不美观 水箱水质易污染。注意：采用该方式，应掌握室外供水的流量及压力变化情况，及室内建筑物内用水情况，以保证水箱容积能满足供水压力时，建筑内用水的需要。仅适用于用水量不大，水压力不足时间不很长的建筑。V不大于20m32)水泵水箱联合供水适用：室外管网压力经常不足且室内用水又不很均匀的供水方式，水箱充满后，由水箱供水，以保证用水。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。图1-3 水泵水箱联合供水方式3.水泵给水方式1)恒速泵适用：室外管网压力经常不满足要求，室内用水量大且均匀，多用于生产给水。2)变频调速泵供水适用：当建筑物内用水量大且用水不均匀时，可采用变频调速供水方式。特点：变负荷运行，节省减少能量浪费，不需设调节水箱。图1-4 水泵给水方式4.分区供水方式适用条件：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，且下几层用水量有较大。供水方式：下区由市政管网压力直接供水；上区由水泵水箱联合供水，两区间设连通管，并设阀门，必要时，室内整个管网用水均可由水泵、水箱联合供或由室外管网供水。图1-5 分区供水方式5.环状供水方式按用水安全程度不同，管网为枝状管网、环状管网。枝状：一般建筑中的给水管路环状：不允许断水的大型公共建筑、高层或某些生产车间形式：水平环状、垂直环状三. 室内给水系统的管路图式上述各种给水方式按其水平干管在建筑内敷设的位置分为：1.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。民用建筑直接从事外管网供水时，多采用此方式。2.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。适用：屋顶设水箱的建筑，或下行存在困难时采用。缺点：结露、结冻，干管漏水时损坏墙面和室内装修、维修不便。另外，按用户对供水可靠程度要求的不同，管网分：枝状(一般建筑)和环状(不允许断水的建筑)1-3 室内给水管道的布置和敷设一. 给水管道的布置 1.引入管：从配水平衡和供水可靠考虑，宜从建筑物用水量最大处和不允许断水处引入(用水点分布不均匀时)。用水点均匀从建筑中间引入，以缩短管线长度，减小管网水头损失。条数：一般一条，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。防冰防压 室外：冰冻线以下0.2m以下，粘土0.7m以上：室内穿基础，基础下。10m2.水表节点：北方承重墙内；南方水表井3.室内给水管网：与建筑性质、外形、结构状况、卫生器具布置及采用的给水方式有关力求长度最短,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，以保证供水可靠，减少管道转输流量，使大口径管道最短。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车间内给水管道可架空可埋地，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。埋地应避开设备基础，避免压坏或震坏。二. 敷设根据建筑对卫生、美观方面的要求不同，可分为明装和暗装1. 明装：管道在室内沿墙、梁、柱、天花板下、地板旁暴露敷设。优点：造价低，便于安装维修；缺点：不美观，凝结水，积灰，妨碍环境卫生。2. 暗装：管道敷设在地下室或吊顶中，或在管井、管槽、管沟中隐蔽敷设。特点：卫生条件好，美观，造价高，施工维护均不便。适用：建筑标准高的建筑，如高层、宾馆，要求室内洁净无光的车间，如精密仪器、电子元件等室内给水管道可以与其它管道一同架设，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。3.引入管防冰防压室外部分：管顶标高在冰冻线以下20cm；覆土不小于0.71.0m离墙：在基础下通过，留洞；穿基础 d+200图1-6 引入管进入建筑物(a) 从浅基础下通过 (b)穿基础4.水表节点北方为第一道承重墙内南方水表井中气温2以上，便于维修查表，不受污染，不被损坏。三. 管道防腐、防冻、防露、防漏的技术措施使建筑内部给水系统能在较长年限内正常工作，除应加强维护管理外，在施工中还需采取如下一系列措施。1.防腐：不论明暗装的管道和设备，除镀锌钢管外均需做防腐钢管外防腐刷油法：除锈、防锈漆二道(樟丹) 面漆(银粉) 防腐层：底漆(冷底子油)、沥青玛缔脂、防水卷材、牛皮纸等 冷底子油、沥青玻璃布二道、热力清三道(二布三油)铸铁管埋地外表一律刷沥青防腐明露刷樟丹 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，如衬胶、陈玻璃钢。2.防冻 避开易冻房间 保暖寒冷地区屋顶水箱，冬季不采暖的室内管道，设于门厅、过道处的管道应采取保暖措施，矿渣棉、玻璃棉等。 3.结露 采暖卫生间，工作温度高温度较大的房间(洗衣房)管道水温低于室温时，管道及设备外壁结露，久而久之会损坏墙面，引起管道腐蚀，影响环境卫生。 防结露措施防潮绝缘层，一般与温保法相同 上海锦江饭店采取一层油漆，一层34mm软木粒喷粘在管壁上，效果较好！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。 第2章 建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备2-1 建筑内给水系统所需压力一. 室内给水系统所需压力室内给水系统所需压力，应该能将所需的流量输送至建筑物内最不利点(最高最远点)的配水龙头或用水设备处，并保证有足够的流出水头。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(H3) 图1-1 建筑内部给水系统所需压力室内给水系统所需的总水压最高最远配水点与室外引入管起点的标高差(米)计算管道的水头损失(米水柱)计算管路最高最远配水点的流出水头水流通过水表的水头损失(米水柱)在设计初，为选择给水方式，判断是否需要设置给水升压及贮水设备，常常要对建筑内给水系统所需压力按建筑层数进行估算：层数(n)12345需水压(mH2O)1012162024上表适用于层高3.5m以下的建筑，该压力为自地平算起的最小保证压力。2-2 给水所需水量1. 生产用水用水量根据生产工艺过程、设备情况、产品性质、地区条件等确定计量方法：以单位产品用水量计以单位时间某种设备上用水量计用水特点：有规律，均匀2.生活用水用水量根据卫生设备完善程度，气候情况，生活习惯、水价等因素有关，其中最主要的因素是卫生设备的完善程度。我国现行规范住宅生活用水定额取消了气候分区而以卫生设备完善程度为基本条件，其主要原因：影响用水量的主要因素是卫生设备的完善程度，其它原因已包括地区条件可体现在用水定额的幅度中。气候分区 是从建筑的采暖出发不完全适合生活用水定额人员流动，生活习惯的改变，生活水平的提高，使气候因素的影响下降借鉴国外定额确定原则用水特点：不均匀，卫生器具越多，设备越完善，用水不均匀性越小。3.最大日、最大时用水量计算：根据用水量定额及用水单位数来确定 (4-1) (4-2)其中：最高日用水量 (l/d)用水单位数(人床位)用水定额(l/人日)最大小时用水量(l/h)建筑内用水时间时变化系数平均时流量是借助于自动流量记录仪测得建筑物内一昼夜用水变化曲线，并绘制出以小时计的用水量变化阶段图求得。时变化参数经过人们大量测定后，定出一个标准值，作为已知资料被应用。用来设计室外给水管道最合适。原因：室外管网服务区域大，人数众多，卫生设备数量多，不同性质的建筑混杂，工作、生活时间不一，参差交错使用，用水量变化趋于缓和，显得比较均匀。而对于一栋或少数几栋建筑来说，用水人数少，卫生设备少，建筑性质单一，人们的生活工作条件基本相同，用水不均匀性就显著增加，就不能认为最大小时内用水是均匀的，要考虑最大小时内最大秒(如高峰用水时段内5分钟平均秒流量)的用水量以反映室内用水高峰的特点。2-3 增压、贮水设备一、水泵装置（一）水泵装置的进水方式1.直接抽升水泵直接从市政管网抽水特点：充分利用市政管网水压，减少水泵经常运转费用。闭式系统，保护水质不受污染。系统简单，减少基建投资。引起市政管网压力降低，影响相邻建筑用水。缺点：有可能因回流而污染城市生活饮用水造成室外管网局部水压下降，影响附近用户用水。目前，由于城市工业的发展，住宅、公共建筑的增加，室外管网供水压力不足的情况下，为保证市政管网的正常工作管理部门对此种抽水方式加以限制，一般说来，生活给水泵不得直接从市政管网直接抽水。在室外给水管网流量能满足要求的前提下，消防泵可否直接抽升？从理论上讲应该是可以的。因为火灾发生几率小，且消防车也是从市政管网抽水的。测试资料表明，在市政管网足够大时，水泵抽水引起相邻管道压力降低值并不大。但设计中如采用消防水泵直接抽水，需得到有关部门的同意。上海和平饭店、中百公司、北京燕京饭店、建国饭店等消防泵都采用直接从室外管网抽水方式。水泵从大干管上抽水，当室外给水管网为大管径，室内为小泵时，水泵直接从室外给水管网吸水时，影响甚微。湖南省院和长沙自来水公司曾进行水泵直接吸水的科学试验，水管为管道泵，吸水后室外给水管网降低压力仅为1015KPa。为保证消防时的水压要求和避免水泵吸水而使室外给水管网造成负压，规范规定，吸水时，室外给水管网压力不得低于100 KPa，且直吸时水泵应装有低压保护装置(当外管网压力低于100 KPa时，水泵自动停转)。水泵直吸时，计算水泵扬程，应考虑室外管网压力，因室外管网压力是变化的，当室外管网为最大压力时，应校核水泵出口压力是否过高，在某工程曾发生因选泵时没考虑室外管网的有效压力，造成在使用时消防水龙带爆破的事故。2. 间接抽升在建筑物内部抽水量较大，不允许直接从市政给水管网抽水时，常建水池。水泵从水池抽水，供给室内给水管网。启闭方式：无论直接间接自动启闭 水箱 液位控制 水泵 直接 市政管压力 间接 室内管压力机组设置：生活泵按供水可靠性考虑备用机组 生产泵视工艺要求 消防泵视规范要求而定（二）水泵运行方式1.恒速运行水泵在额定转速下运行，n一定，水泵特性曲线一定QH，供水管网一定，管路特性曲线Qh一定。QH与Qh两条曲线交点M为水泵工况点，相对应流量为设计最大流量，相应的扬程为管网所需要的压力，满足H0+h，H0为不利点静水压力。存在问题：设计的最大流量Qmax在一天用水中出现的几率较小，多数情况下用水量小于Qmax，水泵工作点将沿着QH曲线上下移动(Q，h)管网中压力增大，工作点移至M1，静水压力无用途增加了H1H0，h为能量浪费，多采用阀门调节。2. 变速运行众所周知：按水泵叶轮的相似方程，在不同转速下运行的同一台水泵 转速与流量有如上关系，它表明水泵当流量改变时，水泵性能发生变化的规律，一般n只能下调，提高水泵n会使叶轮中的离心力增加，造成机械性的损伤。n自能改变了水泵Q与H关系特性曲线，于是着眼于降低n。 (电工学)其中： 电机转数电机定子供电频率磁极对数转差率从上式可知：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机定子供电频率，来调节电机转数。变频调速泵即通过改变调节改变调节改变调节节能节fn水泵nQH 12345631.水池 2.变频调速泵 3.恒速泵 4.压力变送器 5. 调节器 6.控制器调速运行方式调速恒压供水电机转数发生变化必然会引起QH曲线的变化当n为n1、n2、n3、n4时变速运行近年来建筑给排水系统开始采用变频调速水泵，目的是减少能量浪费原理：由电工学其中：电机转数电机定子供电频率磁极对数转差率 从上式：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机频率来调节电机转速。前提：在变速运行时，要保持电源电压与转速比为常数，或者说保证电机转矩恒定。国外变频器成本高，维修困难。调试运行方式 改变调节改变QH曲线节能的目的f电机n改变水泵n 比例率调速恒压供水 图P28 2-5水泵转数发生变化，必然引起水泵特性曲线发生变化n为n1 n2 n3扬程为H1 H2 H3相应于不同n时的水泵特性曲线QnHn与MHn曲线有交点，因而可使用调速控制改变QH曲线是水泵运行沿HsM直线变动变频调速恒压供水即流量发生变化供水扬程不变，在运行中管网最不利点保持在Hs和H0之间变化，能量仍有浪费h，但毕竟节约了一部分能量h2. 变压运行变水泵工作曲线QH，符合Qh供水，但存在一定问题。a调速变压，水泵效率低b控制较难，造价高c可能造成管网中水压不足：管道损失曲线由一条二次抛物线计算并不十分准确在Q管道复杂变化的情况下，计算测试都会有误差。综上变频调速变压消除能量浪费，但目前，这种技术尚缺少把握性。变频调速恒压有一定能量浪费，控制可靠，广泛采用。实际应用：生活给水系统：选一台变频泵，二台工频泵 水 池号号用水量小时，变频泵工作，用水量大时：达到a点时，变频泵已满负荷，启动第号工频泵，变频泵与号同时工作。当流量达到b点时，启动第号工频泵，变频仍在运行。用水量很小时(夜间)不论是恒速泵变频调速泵都效率很低，不节能。可设小型气压罐在小流量时使用。生活消防给水系统：选泵：按消防泵选正常使用时，调频到20赫兹，消防时调到50赫兹，实现工况转换15s。（三）水泵的选择依据Q、HQ 单设水泵 生活 按 ，以保证安全供水 生产 按Qb=Qh (生产用水均匀)设水箱： 或H：应满足最不利点所需水压，经水力计算确定直吸式，间吸式（四）贮水池容积理论 且满足 水泵间隔运行时间内流入水池的水量水池调节容积，保证间隔时间内把水池灌满 其中：水池有效容积 消防贮水量 调节容积 生产事故贮水 水泵出水量 水池进水量 水泵运行时间 水泵运行间隔时间经验取(1020%)（五）水泵防震1. 对噪声源选低噪音水泵2. 基础固体传振主要通道：橡胶隔振垫3. 管道固体传振第二通道：吸、压水管设可曲挠接头4. 支吊架固体传振第三通道：弹性支吊架5. 隔振为主，吸声为辅，在建筑上采取隔声、吸音措施，如双层门窗、墙面，顶棚设多孔吸音板二、水箱作用：增压、稳压、减压、贮水材质：钢板、钢筋砼、玻璃钢防腐：钢板水箱，内外均应防腐。防腐涂料无毒(一) 水箱配管)进水管 设闸门，便于浮球阀检修。浮球阀2个，进水管距箱顶200mm。)出水管 可与进水管共用，设单向阀以避免将沉淀物冲起。)溢流管 管高于最高液位50mm，管径比进水管大12#到箱底以下可与进水管同径(进水管 压力流 溢流管 重力流)，不设阀门，溢流管不能直接接入下水道。)排污管 排空及清洗水箱时用 4050mm。)信号管 标高：溢流管口以下10mm DN20，一楼至值班室，以便及时发现浮球阀失灵，及时修理，不设阀门。)泄水管 有托盘的水箱，以排出箱壁凝结水，DN3240。(二) 水箱的容积容积 有效容积可供出水的容积 无效容积死水、超高有效容积 1.：水箱的调节容积，理论上应根据水泵供水曲线，建筑物用水曲线确定，但实际上，用水变化曲线很难得到，所以工程上常采用近似公式或经验数据。1)单设水箱时的容积 式中 调节容积 由水箱供水的最大连续平均小时用水量 由水箱供水的最大连续出水小时数2)设水泵离联合工作时水箱容积水泵为自动启动时 Qbqg式中：调节容积 水泵出水量 m3/h 水泵每小时启动次数安全系数(1.52.0)理论推导：水泵工作周期 式中 水泵充水时间 水箱放水时间 启动频率整理上式得 * 水箱容积与用水量之间二次方程式当要求极值时(最大量时)，求与自变量之间的一次导数即令 对的一次导数等于零得： 说明管网用水量为水泵出水量的一半时，所求水箱容积为最大带入*式 在使用上考虑安全系数，则水泵为手动启动时式中 最高日用水量 一天内启动次数 泵运行时间内，建筑物平均小时用水量(m3/h) 泵运行一次所需时间(h)没有上述资料时根据生活日用水量的百分数来确定水泵+水箱 自动启动 手动启动 2. (m3)式中：消防贮水容积(m3) 室内消防设计流量(l/s) 水箱供水时间 =10min（三）水箱安装高度水箱安装高度应满足建筑物内最不利点所需的流出水头，并经过管道的水力计算确定。基准：相对最不利点与最低液位几何高度差。相关因素：管道长度、管径及流量、建筑物高度A1220HZb1B设 最不利点标高 最低水位与最不利点的标高差 最低液位标高 流出水头最低水位距箱底一般取0.5m，如何求箱底标高水箱安装高度不够，有可能产生“负压回流”列1-1，2-2断面能量方程当时，室内产生负压，开启龙头，不但不出水，反而吸气。水箱间布置：平面参考p38表3-1竖向如图水箱：超高取200mm，有效水深1.0m，最小水深0.05m。20040010005002000600H2200三、气压给水设备(一) 组成及工作原理1. 组成1气压罐，密闭的压力容器，内部用来充气充水2水泵，送水至罐及管网3空气机，保证最大气压供应，补充漏失气体4控制器 压力继电器：启闭水泵 水位继电器：启闭空压机工作原理：遵循波尔定律：在T=cost，工作过程：罐内空气起始压力高于管网所需要的设计压力，为，水在压缩空气的作用下被送至管网，随着罐内水量减少，水位下降，空气容积增大，气体压力降低，当气体压力降至时，压力继电器动作，随之水泵被启动，将水压至罐内及管网，当罐内水位不断上升，气体受到压缩，气压增加，当罐内压力达到设计最大工作压力时，水泵在压力继电器的作用下停止工作，重新由罐内向管网供水，如此周而复始。气压罐中的空气与水直接接触，经过一段时间后，空气由于漏失或者溶解于水，逐渐减少，会使调节容积减少，水泵启动频繁，所以要补充空气。补气方法：a.利用空压机补气。由于罐内空气量减少，在最大工作压力时水位超过最高设计水位，此时水面与水位继电器最高点1接触，空压机被启动向罐内补气，使水面下降，当水面与水位继电器低触点2脱离时，空压机关闭，停止补气。b. 自动补气。当水泵停止运行时，水泵出水管中水位下降，并在罐内形成负压，进气止回阀开启进气，当水泵再次工作时，管道中的空气被补入罐内。存在二个问题 需要控制补气量双控系统用水位继电器控制水位补气用电节点压力表控制气压泵 使补气量=损耗量当补入空气过量时，需要排气，以避免保护容积过小，气体窜入管网。将多余的空气释放的方法设排气阀。 水质污染气压罐通常设置在地下室，环境差，空气污浊，在自动补气的过程中，不如的空气很难说是清洁的，势必造成水质的污染，故需要加保护装置设空气过滤气。(二) 气压给水装置的类型1. 变压式气压给水装置如前所述，罐内空气压力随供水工况而变化，给水系统处于变压状态下工作，适用于用水压力要求不很严格(无特殊要求时)，如生活给水。2. 恒压式气压给水装置在用户要求用水稳定时，在变压式供水装置的出水管上装调压阀，调压阀后压力在所压求的范围内。3. 隔膜式气压给水装置为了简化气压给水装置，节省补气和排气装置，避免水质被污染(来自脏空气、空压机润滑油)。在水罐内装有弹性隔膜(橡胶、塑料)将气水分开，靠隔膜的伸缩变形，调节水量，可以一次充气，长期使用(充空气、N2气)。优点：气水分离，水质得到保证，省去补气、排气等气量调节装置，自控系统简单。要求：隔膜具有一定的抗疲劳强度大于12000次折叠。实际目前小于4000次，具有不透水性和化学稳定性。4. 气囊式气压给水装置气压罐内装有气囊(很薄)充气使气囊张开，贴在罐壁上在压力达到时，启动水泵，向罐内充水，其难受压，气压达到时，停泵，水在作用下送至管网。（三）计算 贮罐总容积其中：水调节容积 按计算 气体容积，变量指相对时的由波尔定律： 整理： 令：则： 取值范围：0100.50.650.750.851说明：时，相当与水罐 时，无调节容积，相当于水泵供水规范推荐：之间相应的之间，调节容积很小。若想提高调节容积，取小值，如 由于水泵特性曲线要求很陡，选泵困难，又因为较大，罐壁厚度增加，造价上升。2.选泵 扬程，首先确定系统所吸最小压力，以此确定，选择，定出，变压式： 定压式： （四）特点及应用综上讨论，气压给水装置是利用密闭压力罐内的压缩空气将罐中的水送至管网的升压设备。作用：由于气压给水设备的供水是靠罐内压缩空气来维持的，所以不需要高架，适用于不易设置水箱的德场所，但其调节容积小，经常费用高，耗钢材，供水压力变幅大。在消防给水中的应用：在多层及高层建筑室内消防给水系统中，要求贮有10分钟火灾初期消防用水。在设水泵+水箱联合供水系统中，10分钟水贮于水箱之中，但由于水箱安置高度所限，建筑物上几层消火拴拴口供水压力不能满足要求，可采用气压罐来解决这个问题，起增压作用。设计时，气压罐压力大于最不利点消火拴所需压力。在无高位水箱供水系统中，气压罐起贮水作用，一般高层建筑10分钟贮水量18m3。取，m32400mm5.8m2个存在问题：占地面积大，投资高(罐+泵+控制设备)2030万，长期闲置等问题。气压给水设备得以发胀的因素：1. 某些地区建筑物抗震要求的提高，气压给水设备设在建筑底层，因此比水塔、水箱更有利于建筑的抗震。2.高层建筑的兴建和有关防火规范的的实施，气压给水设备是保证高层建筑上层消防给水压力的有效措施之一。3.市政管网水压的下降。建筑物建成后，由于市政管网水压下降而造成的建筑物上部供水压力不足现象，用气压给水装置来解决此问题比追加水箱更切实可行。4. 城市规划的提高。每幢建筑设单元水箱在一定程度上影响建筑美观和城市观瞻，屋顶水箱水质极易污染，气压给水装置有隐蔽水质不易污染的优点。5. 气压给水装置具有便于集中管理、灵活、建设速度快，易于拆迁，标准化、定型化、商品化。尽管它调节容积小，水泵启动频繁，耗电多于水塔水箱，但仍有广泛的应用。气压给水装置的横向开发气压给水设备的开发，意义并不在设备上，而在于横向的开发利用，主要有：1.水泵非自罐式吸水的补水装置。2.压力式膨胀水箱(用以取代热水供应系统式采暖系统的开式膨胀水箱)3.水锤消除器。(利用气室可以压缩的特点，可用于消除或减弱水泵停泵水锤和管网末段因阀件快速启闭而产生的水锤)4.水景射流调节(利用气压水罐内压力的规律性变化来控制水景射流的变化)5.压力投药或压力加油。以药或油代替水，利用罐内压力投加，投加方式为变量投加。6.缓冲器。以水为载体的冲击波，可利用气室容积的变化来减缓冲击力。横向开发为气压给水开辟了广阔的前景，这方面还大有文章可作。第3章 建筑内部给水系统的水力计算目的：确定管径，经济合理 求定管段的水头损失3-1 设计秒流量设计秒流量是确定建筑内给水管网的管径及管道的水头损失的依据。一. 按卫生器具同时作用系数求定若不考虑建筑内用水特点，只按卫生设备的完善程度，则某管段的设计秒流量为： (4-3A) 其中：设计秒流量 某种卫生器具数 该种卫生器具最大出水量按上式求建工学院一宿舍进户管的设计秒流量，并确定管径建筑性质：学生宿舍建筑概况：六层，每层2个厕所，2个盥洗室卫生器具额定流量卫生器具个数q厕所污水盆0.2l/s3267.2 l/s小便器0.05 l/s6263.6 l/s大便器0.1 l/s8269.6 l/s盥洗水龙头0.16 l/s202638.4 l/s58.8 l/s进户管按水力学选定流速，便可确定流速选定：支管=0.61.2m/s，干管=1.01.8m/s对管道流速必须加以限制，因为，流速与管径成反比，与水头损失成正比 电耗及维护费用高，造价低 电耗及维护费用低，造价高前者影响管材投资，后者影响压力损失，水泵扬程、电耗，应综合考虑两者后求得经济流速。但室内给水管网管经小，有时也利用室外压力，各地管材、电费不尽相同，所以室内流量用经验流量取代经济流量，国内倾向于小流量，原因：以减少水头损失，特别是在当室外给水管网能保证使用水压较低时。习惯认为，水流噪声决定于水流速度。降低以求降低噪音考虑发展留有余地阀门的快速启闭会引起水锤，而水锤压力与水柱冲击阀门的速度管道的初始流速成正比。国家规范推荐生活给水 支管=0.61.2m/s，干管=1.01.8m/s而=2.0m/s，解：0.1936m=193.6mm=200mm经查，实际进户管径75mm，差异的出现说明在计算的过程中脱离了用水实际，属于极限状态，即在同一时刻，240个水龙头，96个大便器水箱同时作用。同时作用指卫生器具、配水龙头同时开启，故不同于同时使用。卫生器具数量越多，同时开启的可能性越小，上述计算不符合用水实际，故对公式进行修正：引入不同类型卫生器具同时作用百分数b1引入同类型卫生器具同时作用百分数b2引入卫生器具出流特性不同流量降低百分数Cg引入b1、b2的合理性是明显的，因为建筑内同类与不同类卫生器具100%同时作用的可能性小。引入Cg是考虑到各种配水龙头配水情况不同，一般说来，龙头的流量随龙头开启而增加，如下图，即使是两个龙头在同时作用，但配水过程中起始和终了完全吻合的可能性很小，故不宜将同时作用流量都按最大流量叠加，而只叠加重合部分，引入三个修正系数后 (4-3B)令： 卫生器具同时给水百分数，由大量统计资料得出，按p45表4-1采用。则： (4-3C)将换成 一种卫生器具的额定流量 (4-3)额定流量不同于最大流量，是指在相应水龙头作用下的流量。如污水盆龙头，出流水头为2m时，其额定流量为0.2l/s。该公式适用于：工业企业生活间、公共浴池、食堂、影剧院、体育场。上述建筑用水特点：用水时间集中，设备使用情况集中，同时给水百分数高，其数值相对稳定，但是对于住宅、旅馆、用水特点为分散型建筑，b是多少？因使用无规律，无统计资料。二. 按秒不均匀系数求定室外管网流量： 室内给水管网： 秒不均匀系数=？国内尚无统计资料19321938年苏联工程师库尔辛在奥得萨城对大量的公寓性住宅(1750幢)进行了为期6年的研究。分析了住宅用水量变化曲线，并通过数学计算得出秒不均匀系数同平均日用水量的关系。 平均日用水量 m3/d需要指出的是，在求时，用水量变化曲线是以5分钟为单位，而不是以秒为单位，所谓最大秒流量，实际上是以5分钟高峰用水的平均流量。 l/s (4-4A)日用水量平方根，求设计秒流量称之为平方根法。用求建工学院一宿舍进户管流量=1003000=300000l/d=300m3/d使用人数3000人用水标准100l/人日l/s 取=2.0m解=60mm，没有该规格取=75mm铸铁管。在计算引入管时使用(4-4A)是方便的=使用人数用水标准，然而室内的给水管段很难确定服务人数，使用并不方便。人们发现，无论建筑性质如何，室内用水最终是通过各种配水龙头来体现的，人们希望变数人数到数卫生器具个数。但各种卫生器具配水龙头出流特性及流量各不相同，为了便于计算提出当量的概念。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，以此为基准，其它卫生器具按此折算成相应的当量数。卫生器具额定流量当量数污水盆0.21高位水箱0.10.5集中供水龙头0.31.5洗脸盆0.160.8厨房洗涤盆0.241.2设计手册及p46页表4-5中均列出各种卫生器具的额定流量及相应的当量数以便查用。其中：一个当量卫生器具一天用水量，即单位当量日用水量 卫生器具当量总数问题是如何求？是一个变量 其中：用水人数 用水标准卫生器具当量数所以是随用水标准、卫生设备设置情况及服务人口而变化。卫生器具设置情况、用水量标准及当量数之间的关系卫生器具为下列值时的75100125150200250污水盆1.01.01.01.01.01.0厨房洗涤盆1.01.0浴盆(集中)1.51.51.5浴盆(局部)1.01.0洗脸盆0.330.330.330.33大便器0.50.50.50.50.50.5当量合计1.52.52.833.334.334.33由上表可知，用水标准与卫生设备设置有关有各种卫生器具的用户将会表底所列的当量数。用水量标准不同，不同该户日用水量(m3)0.3750.50.6250.751.00.250.20.2210.2250.2310.50.4470.4710.4750.4810.1740.1550.1630.1650.167从上表可知是随用水量标准而变化的，亦随用水量标准变化而变化，但变幅在0.1740.176之间，范围并不大，为便于计算取=0.2。则本应，把变化的值取为定值不尽合理，故考虑系数，将随而变化的性质用反映，不同性质的建筑不同(见p49表4-7)。则使用后认为偏小，故加进行修正： (4-