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建筑设备工程 绪论 建筑设备 的目的与作用建筑设备是为了给人们营造一个安全 合理 舒适的生活与生产环境而设置的一门课程 充分发挥建筑物使用功能 为人们提供卫生舒适和方便的生活与工作环境 为生产提供必要的环境保障 同时建筑消防保护人民生命财产以及经济建设安全等方面 所包括的专业内容 给 排水工程供热 通风及空气调节工程供配电及电气照明工程 讲叙内容 小方面 家庭的上 下水 通风 取暖 中等方面 一幢建筑 一个小区的供暖 供水 制冷 空调 大方面 整个城市 一个大型企业的供水 排水等 建筑设备工程与土建工程之间关系 设计阶段 层高 风管 管道井施工阶段 预留空洞 第二章室外给水排水工程概述 室外给排水工程是为满足人们生活 生产 消防等用水需要以及将各类用水中所产生的污水收集 处理后排放至水体而建设的一整套工程设施 室外给排水工程是一项集城市用水的取水 净化 输送 城市污水的收集 处理 综合利用 降水的汇集 处理 排放 以及城市防洪 排涝为一体的系统工程 一 室外给水工程 室外给水工程的基本任务 从天然水源取水 并将原水净化到所要求的水质标准后经输配水管网系统送至用户 组成 取水工程 净水工程 输配水工程和泵站等 如图1 1所示 二 室外排水工程 城市排水 城市排水工程是用来收集 输送 处理 利用和排放城市污水和降水的综合设施 任务 选择污水和降水的出路 收集 输送污水和降水 合理处理后排放或再利用 保护城市水环境 污水的分类 生活污水 人们在日常生活中使用过的水 工业废水 各种生产过程中排出的污水和废水 降水 雨雪水 城市污水排水系统组成 室内管网系统和设备 室外管网系统 污水泵站以及污水处理厂等 如图1 2所示 排水系统的体制 1 合流制 将生活污水 工业废水和雨水混合在一个管渠内排除的系统 2 分流制 将生活污水和雨水在两个或两个以上各自独立的管线内排除的系统 该种排水方式又可分为 完全分流制 分设污水和雨水两个系统 不完全分流制 只设污水排水系统不设雨水系统 第三章管道材料 器材及卫生器具 室内 外给排水系统是由卫生器具 管道 配件附件以及附属构筑物组成 其根本作用是输送用水 排泄污水 管材及器具 配件的选用直接影响用户的使用和工程质量 影响工程造价 因此 了解给排水工程时 必须熟悉管材 器具等的种类 性能 以便于我们选用 一 管材 附件及水表 1 室内给排水常用的管材 常用的管材有钢管 铸铁管 塑料管 石棉水泥管等 1 钢管 分为焊接钢管和无缝钢管 钢管的连接方法有 螺纹连接 法兰连接 焊接 焊接钢管又称为有缝钢管 是水 煤气输送钢管中应用最为广泛的一种 它分为镀锌钢管 白铁管 和非镀锌钢管 黑铁管 两种 2 铸铁管 与钢管比较具有抗腐蚀性好 使用寿命长 价格低廉等优点 但质地较脆 不耐振动及弯折 工作压力低 重量大 根据用途可分为给水铸铁管和排水铸铁管 给水铸铁管 可承压 接口形式主要有承插接口和法兰接口两种 承插接口常用于埋地管线 法兰接口用于明装管线中 排水铸铁管 不可承压 用于排除室内生活污水 屋面雨水以及振动不大场所的生产污废水 排水铸铁管接口形式主要为承插式接口 填塞材料主要为石棉水泥 水泥沙浆 膨胀水泥等 3 塑料管 塑料管与传统金属管相比 具有重量轻 耐腐蚀 卫生安全 水流阻力小 安装方便等特点 2000年6月1日起 新建住宅中禁止使用镀锌钢管做给水管 推广应用PAP管 PE X管 PP R管等塑料管道 同时 淘汰沙模铸造铸铁排水管用于室内排水管道 推广应用硬聚氯乙烯塑料管 CPVC管 综上所述 塑料管得以广泛应用 塑料管的连接方式 螺纹连接 热熔连接 法兰连接 粘接 2 附件 1 控制附件 主要作用是调节水量 水压 控制水流方向以及关断水流 便于管道 仪表和设备检修 常用的有 闸阀 截止阀 蝶阀 止回阀 减压阀以及安全阀等 截止阀 适用于管径小于50mm的管道上 水流阻力较大 开启 关闭力较大 安装具有方向性 闸阀 宜在管径大于50mm的管道上采用 全开时水流阻力小 开启 关闭力较小 安装无方向性 止回阀 又称为单向阀 用来阻止管道中水的反向流动 当水流反向时 该阀将自动关闭 2 配水附件 主要指各类配水龙头 见后面图示 3 水表 水表是计量建筑用水量的仪表 水表按工作原理分为 流速式水表 容积式水表和活塞式水表 其中流速式水表是目前建筑给水系统中广泛使用的 是根据管径一定 流速与流量成正比的原理计量水的流量的 流速式水表按其结构又分为 旋翼式水表 螺翼式水表 旋翼式水表 叶轮轮轴与水流方向垂直 水流阻力较大 多为小口径水表 宜用于小流量的计量 螺翼式水表 叶轮轮轴与水流方向平行 水流阻力较小 计量范围较大 适用于大流量的计量 第四章建筑给水 一 建筑给水工程综述 给水系统应满足人们在生活 生产 消防等各项用水时对水质 水温 水压和水量的要求 设计中还应结合室外给水系统等因素 经技术经济比较而确定 建筑给水系统任务 选定适用 经济合理的最佳供水系统 将城市管网的水从室外管道输送到各种卫生器具 生产设备和消防装置等处 并保证向用户输送水质合格 水量充裕 水压足够的自来水 建筑给水系统分类 生活给水系统 为住宅 公共建筑和工业企业内人员提供饮用 盥洗等生活上的用水 要求 1 符合饮用水的质量标准2 水压 水量满足需求3 管线要简短 使用要方便 生产给水系统 为生产工艺提供所要求的用水 要求 1 水质须符合生产工艺的要求冷却水 空调用水 洗衣房用水要求较低电子工业的高纯水 要求很高 静电 灰尘 医药用水 纯度 细菌 毒性物质更低 2 当与生活用水的水质要求不同时 可设分质给水系统 消防给水系统 为民用建筑 大型公共建筑以及某些生产厂房 仓库的消防系统的消防设备提供用水 消火栓系统 设置于各种需要设置消防给水系统的地方 自动喷洒灭火系统 火灾危险性大 可能的损失严重的建筑物内 需另外添加的灭火系统 如商场等 要求 水压 水量必须满足设计标准 对水质无特殊要求 2 建筑给水系统的组成 一般情况下 建筑内部给水系统由引入管 给水附件 管道系统 水表节点 升压和贮水设备与室内消防设备等6部分组成 如图3 1所示 1 引入管 联络室内 外管网之间的管段 2 给水附件 闸阀 止回阀等控制附件 水嘴 水表等配水附件 3 管道系统 由水平干管 立管 支管等组成 4 水表节点 水表装置设置的总称 水表设置在引入管上 在其前后分设闸门和泄水装置 5 室内消防设备 消火栓 自动喷水系统或水幕灭火设备等 6 升压和贮水设备 常用的有贮水池 高位水箱 水泵和气压给水装置等 供水压力 为满足各用水设备的正常出水 水压 水量 建筑给水系统所需提供的水压 与之相关的因素包括 最高出水点与引入管的高程差 管道的阻力损失 水表的阻力损失 最不利出水点的出水压力 头 mH2O 与城市管网的连接1 当城市管网的供水压力 o 大于或等于 时 直接由城市管网供水 当城市管网的供水压力 o 小于 时 需增加水泵提升供水压力 一般配水压力 一层建筑10m 二层12m三层以上 每层加4m水头 分区供水系统 在多 高 建筑中 通常采用下部 城市供水压力只能满足下部几层的用水 上部楼层 设水泵和水箱联合供水 形成上下分区供水系统 既可充分利用城市配水管网 又可减小上区供水设备的储水容量 供水安全 经济合理 建筑给水方式以及管道布置 建筑内给水方式有很多种 一般应根据建筑情况 高度 所需压力以及城市配水管网的供水能力和水压等因素来选用 以下为最基本形式 1 直接供水方式城市管网的供水能力大于建筑用水的需求特点 简单 经济 2 设置水箱的供水方式城市管网的压力有波动 用水在高峰时 压力不足 可只设水箱 它增大了建筑物的负荷 故水箱容积不宜过大 3 设置水箱和水泵的供水方式城市管网供水能力不足 且建筑用水不均匀1 水泵用以提高供水压力 同时向建筑给水系统和水箱供水 水箱满 水泵停 水箱水少到一定量时 水泵重新启动 2 减小了水箱的容积 提高了水泵的运行效率 供水安全经济 4 分区供水系统在多 高 建筑中 通常采用下部楼层 城市供水压力只能满足下部几层的用水 上部楼层 设水泵和水箱联合供水 形成上下分区供水系统 既可充分利用城市配水管网 又可减小上区供水设备的储水容量 上述各方式见后图示 管道布置和敷设 A 管道布置 给水管道的布置 在保证供水安全的前提下 力求管线简短 使用方便 减少与建筑 结构 暖通以及电气各方面的矛盾 并应便于施工和竣工后使用中的维修管理工作 管道布置的要点 引入管 水表 供水干管 立管和支管 B 管道敷设 给水管道的敷设方式主要有明装和暗装两种 为了安装和检修方便 一般多用明装 管道可沿墙壁 梁 柱 地板或天花板下等处附设 并以钩钉 吊环 管卡及托架等固位 管道穿越基础 墙壁 楼板时 应预留孔洞 并避免穿过梁 柱 以免影响结构安全 暗装方式一般应用在特殊要求的建筑中 管道常用吊装固定支架见后图 增压设备 城市配水管网的压力通常只满足于大多数低层用户的用水需求 这样可以避免供水压力过高而引起的管道漏水 材料要求过高 运行费用高的一系列问题 由于多层建筑的大量出现 用水量的剧增 用水峰时的水压下降 都使得在建筑给水系统上 必须加设增压设备 增压设备包括 水泵 高位水箱 气压装置及变频调整供水设备等 一 水泵 机械设备 通过泵中叶轮的转动 将机械能转换为水的势能 使水加压的装置 常用的为离心式水泵 布置的位置 在底层或地下室 减小建筑物的负荷 减小振动对整修建筑物的影响 降低噪音的传递 也便于水泵的吸水 吸水方式 直接由配水管网上吸取 前题 配水管供水量大 水泵吸水时不影响管网的工作 且由供水部门同意 简便 经济 安全可靠2 由贮水池抽取 自备贮水池 水泵由水池抽水加压后 送入建筑给水系统 增大了耗电 贮水池一般存贮生活与消防的共同用水 对配水管网无影响 是一般常用的方法 水泵的选用指标 水泵流量 根据用水量而定 只有水泵时 供水量按设计秒流量确定 水泵 水箱 可采用最大小时供水量 扬程 直接从配水管中吸水的扬程 p 0 p扬程 建筑物所需压力 泵站内管道阻力损失 0配水压力 由贮水池中抽水的扬程 p s d L s水泵轴到贮水池最低水面的距离 d泵轴到最不利出水点的垂直距离 它与前面所提到的高程差 引入管到最不利出水点的高差 L管道的总水头损失 最不利出水点的出水压力 头 二 水箱 置于建筑物顶部 作用 存储水 调节用水量 稳定水压适用于 单一水箱 配水管内水压周期不足的情况 压力高 储水 压力低 供水 水泵 水箱 配水管网经常无法满足建筑供水需要 减小了水箱容量 提高了水泵的运行效率 缺点 增加了建筑高度和建筑载荷 有碍美观 不利于抗震 水箱的构造及构成1 材料 钢板焊接而成 制作方便 费用高 防腐处理 钢筋混凝土制作 不锈钢 成本昂贵 美观 玻璃钢 耐腐性优良 工程塑料2 形状 圆形 耗材少 结构合理 承压均匀 造价低 但占地 布置不方便 矩形 布置方便 节省空间 结构复杂 应力处理 耗材 造价高 球形 美观 承压均匀 安装复杂 构成 通常放在水箱间里 水箱高度不超过2 5m 水箱与大气相通 需进行保暖 通风处理 应装有防虫 蚊 蝇 鸟 设备 水箱示意图及说明 进水管 由水箱侧壁或顶部接入 由浮球阀或其它信号控制水的注入 出水管 由水箱侧壁或底部接出 位置应高于池底50mm 以保证出水质量 溢流管 防止水箱水满 而溢出而设 避免浮球阀损坏时 水的浪费 设置注意事项 a 管径比进水管大 b管口比控制水面略高 c下端不得直接接入下水管道 d下端出口处应设滤网 泄水管 放空水箱中的水 用于清洗水箱 维修水箱 由水箱最低处接出 管径大于 50mm 可与溢流管组合 通气孔 保证水的呼吸 设置在水箱盖上 管口下弯并设滤网 管径 50mm 水位计 信号管 检修口 三 气压给水装置 配有水泵 压缩机 局部升压和调节水量的给水设备 如图 特点 应用灵活方便 建设快 投资小 供水水质好 容量小 调节水量小 罐内水压变化大 水泵开启频繁 耗电多 布置位置 可在任何位置 如室内 外 地下 地上 各楼层中 工作原理 水泵将水压入罐体内 压缩机加压罐内空气 压迫罐内的水进入建筑给水系统 罐的关水压力是压缩空气 而不是水罐的高度 二 消防给水工程消防给水系统是扑灭火灾 保护国家财富和人民生命财产安全的给水系统 火灾虽是偶然事故 一旦发生危害无穷 因此对消防供水要求极为严格 必须使供水管网及设备 处于警备状态 保证消防的用水需求 城市消防给水系统建筑消防给水系统 1 城市消防给水系统 1 水源 消防给水必须有可靠水源 保证消防用水量 水源可用城市给水管网 这是最常用的消防水源 如果城市有天然水体 如河流 湖泊等 水量能够满足 也可以作为消防水源 上述两种水源不能满足消防用水量要求时 可以设置消防贮水池供水 但容量应满足在火灾延续时间内消防用水量的要求 2 消防给水系统 城市消防给水系统可以分为三种形式 A 低压制给水系统 管网内保持一般建筑生活用水压力 消防时 由消防车水泵加压供水 管网压力应保证不小于10m水柱 地面算起 B 高压制给水系统 是使给水管网内的压力能保证当消防用水量达到最大而且水枪布置在任何建筑的最高处时 水枪充实水柱仍须不小于10m C 临时高压制给水系统 是在泵站内加设消防水泵 平时以低压供水 火灾发生时 启动消防水泵 增大管网水压而达到高压给水系统的供水要求 3 消防给水管网 A 管网布置 一般都与生活 生产给水管网结合设置 为保证供水安全 应采用环状管网 环状管网输水干管不宜少于两条 其中一条发生事故 其余干管仍应通过70 的消防用水总量 同时 消防给水管道的最小管径不小于100mm B 消火栓 为便于取用给水管消防水量 在管网沿线设置消火栓 消火栓应沿道路设置 宜靠近十字路口间距不大于120m 地上式应有一个100mm和两个65mm的栓口 地下式有100mm和65mm栓口各一个 C 水泵接合器 是消防车向建筑内管网送水的接口设备 水泵接和器的型式有地上式 地下式以及墙壁式三种 如图 2 建筑消防给水系统 建筑消防给水系统是设置在建筑物内部的消防给水管道和设备 一般将该系统分为多层建筑消防系统和高层建筑消防系统 多层建筑 低层 指9层及9层以下的住宅建筑和建筑高度在24m以下的其他建筑物 高层建筑 指10层及10层以上的住宅建筑以及建筑高度超过24m的其他民用建筑 1 低层建筑消防系统 主要为消火栓系统 A 系统形式 该系统常采用生活与消防或生产与消防合用系统 简化管道设备 降低造价 在消防要求严格或采用合用系统经济上不合理时 也可采取独立设置消防系统 各形式见后图所示B 消火栓系统组成以及布置 消火栓系统由管网以及消火栓组成 管网应形成环网 应有两条进水管并附有水泵 水箱等设备 立管靠近消火栓 消火栓由消防龙头 水带 水枪组成 并将三者装设于壁龛中 箱侧设有水泵启动及火灾报警按钮 a 消防龙头 控制水带水流的阀门 口径为50mm和65mm两种 b 水带 引水的软管 水带直径50mm和65mm 长度10 15 20m等 c 水枪 为锥形喷嘴 规格13 16 19mm 消火栓系统布置 明显 使用方便的地方 如走廊 楼梯口 电梯口 水枪的充实水柱 一般建筑为至少7米 6层以上的民用建筑和4层以上的厂房 库房至少为10米 水枪的保护半径 水枪出来的水柱必须达到建筑物的任何位置 R Lh LpLp Lc cos450 Lh水带长度 Lp水柱在水平面上的投影长度 Lc水柱充实长度 也即水由水枪喷出时 与地面呈450夹角 消火栓的间距 不同要求 不同布置 对于一般要求 如下图 较高要求每个地方均有两个水枪的水同时到达 如下图 2 高层建筑消防系统 消火栓消防系统 前面已介绍 自动喷水消防系统 该系统在火灾起后能够自动喷水灭火 在火灾发生时 由于喷头封闭元件自动开启喷水灭火 并同时发出报警讯号 灭火及控制火势蔓延的效果高 成功率可达95 以上 对保护建筑 减少火灾损失 防灾灭火起了很大作用 自动喷洒是一种极为有效的灭火给水系统 但该系统的管网以及附属设备等复杂 造价较高 目前 我国主要使用于易燃工厂 高级宾馆 大型公共建筑物中的重要部位 一般情况仍是以消火栓给水系统为主 自动喷水消防系统 A 自动喷水消防系统分类 a湿式系统 b干式系统 c预作用系统 d雨淋式系统 e水幕系统B 自动喷水消防系统的主要部件 a喷头 b报警阀 c水流报警设备 d火灾探测器 第五章建筑排水 中水及特殊建筑给水排水 建筑排水工程所完成的工作是对建筑物内的污水与废水进行收集 输送排出以及进行局部处理 一 排水系统分类 排水有污水和废水之分 污水 水一经使用即成污水 日常生活使用过的水叫生活污水 工业使用过的水即工业废水 其中污染较轻的生产废水 冷却水 污染严重的生产污水 印染 污水 废水分类 1 生活污水 日常生活用水后排出的水 包括洗涤 沐浴 厨房用水 粪便污水 特点 通常无毒 有大量的悬浮物 有机物容易滋生细菌 卫生条件差 2 工业废水 工业生产中排出的水 随不同的工业 不同的产品 不同的生产工艺 如生产纸张 小化肥比正规化肥生产的污染大 有很大的差别 特点 有的有毒 电镀 有的无毒 冷凝水 有的脏 印染 造纸 有的净 冷却水 3 雨雪水 一般比较清洁 可以直接排入水体或城市雨水排水系统 二 排水系统分类 有合流制与分流制之分 1 粪便污水排水系统 排入化粪池2 中水排水系统 沐浴 洗涤 一般需回收利用此部分废水时 采用该系统的排放收集系统 上述两类常合为一个生活管道系统 3 工业废水排水系统 排除工业废水的管道系统 4 雨水排水系统 是排除屋面雨水 雪水的排水系统 因其比较清洁 故可直接排入水体 三 排水系统的组成 7部分 1 污水 废水收集器具 即为 生活用水器具 如洗涤盆 生产设备上集水器具 设备上的排水装置 如车床冷却用肥皂水 屋面雨水的集雨器 雨水斗 地漏 有横管端部时 也兼作清扫口 2 排水管道 设备排水管 由排水设备到后续管道的部分 设备上带的管道部分 排水横支管 水平方向输送污水和废水的管道 排水立管 接受横管的来水 向下垂直排泻 排出管 收集一根或几根立管的污水 并从水平方向排至室外污水检查井的管段 3 水封装置排水管道上的一段存水设备 用来阻挡排水管道中产生的臭气 使其不致溢到房间里 以便保持室内空气清洁 4 通气管作用 保证排水管道与大气相通 以免在排水管中因局部满流 柱塞流时 水流后形成负压 产生抽吸作用 致使设备排水管的水封被破坏 或产生喷射 通常通气管为排水立管 从屋顶伸出屋面的一段管道 通气管通常伸出屋顶的长度为 不上人屋顶 0 30m可上人屋顶 2 0m 通气管顶上用铅丝网球或其它格栅罩 以防堵塞 5 清通部件 检查口 立管上 也有在横管上 有盖压封 发生管道堵塞时 可打开 进行检查 清理 清扫口 在排水横管的端部或中部 其端部是可拧开的青铜盖 一旦发生横管堵塞 用于清理 检查井 排出管的拐弯及两条以上排出管交汇处 检查井最小直径为700mm 6 提升设备 提升泵 建筑物的地下室或人防建筑 其内部标高低于室外排水管网的标高 常用水泵将地下室的污水抽送出去 7 污水局部处理设备建筑排水不符合水质排放标准时 在排放前局部处理所需设备常用的有 隔油池 化粪池 降温池 酸碱中和池等 隔油池 餐厅 厨房等排出的水 机加工车间排水中含有油脂 油脂会凝固在管壁上 堵塞管道 有时也会引起火灾 化粪池 用于截留生活污水中大块悬浮物的构造物 拦截后的粪便及其它悬浮物 在池内 通常为1 3月 有机物在微生物的分解作用下 经过一段时间 转化为无机化合物的消化污泥 每隔一段时间 将消化污泥清掏出去作肥料 降温池 用以处理某些超过40 废水 降温池一般多设于室外 尽量利用废水来冷却 对温度较高的污水 应尽可能将其所含热量回收利用 室内排水管的布置与敷设 一 排水管布置的一般原则及特点 1 特点 常含有大量的悬浮物及纤维类 或大块其它杂质 易阻塞管道 排水管一般比较粗大 同时排出之水温度相对较低 夏天 有时外管会产生凝露水 二 原则 力求简短 减少拐弯 以免塞阻 不能穿越卧室 客厅 贮藏柜 物品堆放处的上方 不能穿越炉灶上方 漏水损坏物品 不穿过烟道 引起管道腐蚀 不穿越沉降缝 伸缩缝 重载地段 损坏管道 不穿越冰冻地段 冻裂 三 室内排水管的布置与敷设1 设备排水管 应设置水封管 S P型 排水管与存水弯排水管与存水弯间隙连接直接接连 各种水箱的溢水管 2 排水横支管 设备排水管与立管的连管 力求排水横管简短 少拐弯 沿墙布置 明装为多 由于横管中水流是重力流 因此要有一定的坡度 注意 一不挡窗户 二不穿大梁 暗装时 要留有检修门 最底部横支管要与立管管底有一定的高差 以免立管中的水流形成的下压破坏该横管上所连接的水封 3 排水立管 设在排水量最大 含杂质最多的排水设备附近 如住宅中大便器附近 一般设在墙角或沿墙 柱垂直布置 为清通立管方便 在排水立管上 从第一层起 每层应设检查口 检查口距地面1 0m 暗装时 立管常布置在管井中 4 排水横干管与排出管横干管 排水横干管是汇集几条立管的水平干管 横管的排水能力和输送能力比立管小 易堵塞 横干管力求简短 不应拐弯 尽快排出室外 穿越承重墙时 应在墙上留洞 且洞顶与管顶部间隙不小于0 15m 穿越地下室外墙时 为防止地下水渗入室内 应做穿墙套管 及防建筑下沉被压坏的措施 排出管 一般是排水立管最底部直接拐向室外 这时要求使水流顺畅 拐弯处以2个45 弯头连接 也可是排水横干管的延伸部分 排出管与室外排水管交接处设检查井 井距墙 3 0m 但也不宜太长 5 通气管作用 使排水管保持正常大气压 使与主管相连接的横支管上的水封不破坏 排除排水管中的臭气种类 普通通气管 通常直接伸出屋面 0 3m或 2 0m的管道 专用通气管 当排水立管的设计流量大于某一最大数值时 专门设置的通气管道 环形通气管 多适用于高层及高级住宅区 旅馆 设置条件a 4个及以上卫生器具 与污水立管距离大于12m的污水横支管b 6个及以上大便器的污水横支管 器具通气管 对于在卫生和安静方面要求高的建筑 在生活污水管道上还可设置器具通气管 器具通气管是从每个排水设备的存水弯出口处引出通气管 6 管径的一般规定 一般排水设备的排水横管及立管 50mm 小便池排水管 含油脂的排水管 75mm 大便池后排水管 100mm 屋面雨水系统 一 排除方式1 无组织排水 雨 雪水沿屋面檐口落下 无专门集水和排除设施 适用于低矮建筑 老式平房 2 有组织排水 有专门设置 使其沿一定路线排泄二 有组织排水的具体形式1 水落管外排水方式 将雨雪水引入屋面檐口处的檐沟 在檐沟内设雨水收集口 将雨雪水引入雨水斗和水落管 落水管的形式 传统的为铸铁管 100mm 矩形100 80新形的塑料管 复合材料管 2 天沟外排水方式 如图 多跨厂房 利用两跨之间的低谷做成排水沟 天沟 用雨斗和立管将伸出山墙的雨水排到地面雨水沟或雨水管 排水长度以 50m为宜 3 屋面雨水的内排方式 屋面面积很大 不宜采用雨落管外排等方式时 可采用内排方式 由雨斗 经立管 室内布置 在直接将雨水接入室内检查井 再由地下雨水管道流入室外检查井 三 屋面雨水内排水系统的组成与布置 1 雨水斗 由檐沟 或天沟中接收雨水2 连接短管 雨水斗与悬吊管之间的管段3 悬吊管 横向输水管道 一般是沿着屋架固定 并保持一定坡度 其末端与立管相接 将天沟中的水向立管输送 4 立管 接收悬吊管的来水 并将其垂直泄入地下管道 立管下部常常是有压流 5 排出管 立管与埋地管间的管段 管径应不小于立管管径 6 埋地管 可做成暗管或暗沟 并且 埋地管径 600 同时 200 不得穿越设备基础 可用钢筋混凝土或石棉水泥管 为非满流管 以便留有过气的断面积 高层建筑给排水系统简介 一 高层 10层以上的住宅建筑 或24m以上的公共建筑 特点 1 两大三多 层数多 高度大 面积大 功能多 人数多2 建筑物内设备多 标准高 管线多且大3 通常有设备层 管井 要求1 供 排水必须可靠 安全2 若有火灾 因为竖井多 火势蔓延快 故需设置独立自救的消防给水系统3 要有自设水泵房 自行供水4 分区供水 以减少每区水压差 以免出现喷溅 同时高层压力不足 甚至产生负压抽吸现象 二 高层给水方式1 重力供水 在最高处设高位水箱 底层设置贮水池和水泵 水再靠重力流向给水管网 串联式给水方式 每区设水箱 水泵 并联式给水方式 泵集中设于地下室 各区放水箱 单管给水方式 减压水箱 2 压力供水 气压给水 用气压罐代替高位水箱 且置于底层 减振 减负重 水泵直接给水方式 变频调速泵 三 高层消防给水1 设置室外消火栓2 设消防系统消防给水 1 高压给水系统 正常运行时 能满足该高层生活 消防流量和水压要求 适用于区域集中的高层建筑 2 临时高压给水系统 平时不满足最不利点的消防流量和水压要求 需设专门消防泵 在有火情时启用 使管网内的水压和流量达到灭火要求 四 高层排水系统通常采用分流排放生活废水 洗涤 沐浴 收集处理后到中水系统 回用作厕所冲洗或浇灌花园用水 中水处理 利用废水进行净化处理后再回用的水 一般利用中水冲洗厕所 浇洒绿地中水系统 包括 调节池 调节水量 水质 沉淀池 除悬浮物 生物反应池 对水中有机物分解 过滤池 过滤消毒 五 管道布置 位置 立管设在管井中 管井上 下贯穿各层 通常设置设备层目的 1 立管无法贯穿时 在此用水平管道做上层立管的新起点 2 为美观 将各种交叉管道置于此 3 放置水箱 水泵 贮水池 水泵站 加热换热器通常设在地下室 第七章热水及燃气供应 热水供应系统 在生产和生活中 需要大量的使用热水 随着经济建设的持续增长 人民生活的日益提高 热水的需求量也以倍数的增长变化 过去只有在旅馆 高级住宅区使用的热水系统 已走入寻常人家 热水的使用对人民生活水平的提高 对人民身体的健康 对人体的保护都起着重要的作用 第一节热水供应方式 一 热水供水系统构成 热水加热器 热水管网 及其它附属设备组合而成 二 热水供水系统举例及分类1 解释下页图的工作过程 一个加热器 一个换热器 进水泵 循环泵 热用户 锅炉加热 换热器取热 循环泵送水 循环管保持水温 给水箱定压 凝水箱存冷背凝水 排气得来 2 热水供应系统的分类局部热水供水系统 用于供水点很少的情况 如家庭 食堂等建筑 加热器就是普通的炉灶 煤气热水器 电热水器 太阳能热水器等特点 设备简单 使用方便 造价低 集中热水供水系统 设于热水供应范围较大 用水量多的建筑物 热水的加热 输送动力 贮备都在锅炉房中 输送通过管网 特点 集中管理 节省建筑面积 热效率高 投资大 大型公用设施 区域热水供水系统 建设小区锅炉房或利用城市热水管网集中供应热水 特点 供水规模大 设备集中 热效率高 使用方便 排污量小 设备复杂 管理要求高 投资很大 二 热水供应的方式 根据建筑物的性质 供水要求 建筑高度 热源情况来定 按加热方式分 直接 间接加热法 热源 热交换器 按管网布置形式 上行下给式 横干管在立管上方 下行上给式 与自来水相同 按循环情况 无循环 半循环 对于定时供应热水的系统 在供水前半小时用循环泵使干管中的水循环 以减小排放管路中冷水的时间 全循环 管路中一直是热水 如图 第二节热水系统的器材与设备 由于水温的升高 热水供水中会出现管道的腐蚀 水中在温度较低时 稳定的化学成分开始活跃的结果 热胀冷缩 析出气体 水体膨胀结垢等现象 所以热水系统的器材与设备需有自己的特点 一 防腐蚀由于镀锌管在长期使用中 因镀层脱落等原因 会造成严重腐蚀 如锈蚀 穿孔 但其价格低廉 目前我国仍为首选 但国外常采用铜管 现在国内也开始逐步这样做 同时也有采用聚丁烯管 耐80 铝塑复合管 三型聚丙烯 PP R 管等 二 热胀冷缩 金属的该性质尤为明显 因此在热水系统中 必须考虑 并予以补偿 常用的方法为选用适宜的伸缩管或管道自身转弯 如 形 来补偿 或金属波纹伸缩管 同时系统中必须设置膨胀水箱及安全阀 以容纳热水膨胀后的多余水 三 保温减少散热损失 在加热设备 热水箱配水管道要设置保温层 保温材料选用导热系数小 价格廉 易施工的泡沫混凝土 膨胀珍珠岩 硅藻土等预构件 包装管外作为保温层 注意 由于聚氨酯发泡材料的成本高 所以在热水保温中使用的较少 在强调保温管的美观的有些场合 现在也有采用 四 防结垢水中含有钙 镁等盐类 通常被称为硬水 这种水受热后 钙镁的盐类化合物极易在加热器的表面或水的流通管道壁面上结垢 从而降低换热器的传热效果 增大流动阻力 并损坏加热设备 因此危害极大 除垢方法 化学除垢法 在硬水中加入化学成分 如 含有纳离子的 归丽晶 Na3PO4 通过纳对镁 钙的置换 避免钙 镁的盐类在表面集结 Na Mg Ca 物理法 电子除垢器 磁水器 利用电磁场的作用 改变水的物理性质 使水垢变为极小的颗粒 悬浮在水中 不结垢于壁 五 其它设备促循环的回水泵 排气阀 排蒸汽凝结水的疏水器 阻止蒸汽通过 只允许凝结水和不凝性气体及时排除出 温度调节器 第三节加热方法和加热器 一 加热方法 发热体的热能通过壁面直接与水接触 使水得到热量的方法 直接加热 利用燃料直接的燃烧 加热锅炉中的水 利用清洁的蒸汽的凝结 加热容器中的水 利用电能 利用太阳能 间接加热法冷液体通过换热壁面接收热液体的热量 而升温的方法 应用于有大量余热的电厂 焦化厂等 它可用蒸汽或热水来加热凉水 特点 热媒不会被用户消耗掉 热量被取走后 又送回到锅炉等加热器中 故不用补充热媒水 减少了硬水的处理量 避免锅炉的事故发生 二 加热器 直接加热器 热水锅炉 过去主要为燃煤锅炉 现今还有燃气 燃油锅炉 安装有卧式和立式两种 家用型热水器 主要有燃气 电热水器 太阳能热水器 节能 清洁 安全 常用的有管板式 真空管式 汽水混合加热器 将清洁的蒸汽通过喷射器送入冷水箱中 使汽水充分混合而加热水 其热效率高 设备简单 噪音大 间接热水器 通过冷热换热器加热 按有无贮存水量 分为容积式 即热式 半即热式1 容积式热水加热器加热器内贮存一定的热水量 用以供应和调节热水用量的变化 使供水均匀稳定 它具有加热器和热水箱的双重作用 Fig5 8 下页 特点 安全可靠 热效率低 体积大 占地多 2 快速热水器 即热式 没有贮存热水的容积 体积小 加热面积较大 被加热水的流速较容积式的大提高了传热效率 因而加快热水产量 适用于用水量大而均匀的建筑物 如饭店 医院 随热媒不同 分水 水 管内通水 管外通汽 水 汽 管内流水 管外通汽 快速加热器 两种液体逆向流动 传热效果显著 3 半即热式热水加热 限量贮水加热器 贮水量小 加热面积大 热效率高 体积 大小 组成 筒壳热媒管 加水管 盘管 铜管 温控器 第四节热水管道的布置 布置 1 满足热水供应的前提下 力求管路简短 使用方便 利用维护 2 与冷水管平行敷设 且在冷水管之上 热气上升 冷气下降 以免热 冷相互干扰 3 通常为明装 若要暗装 管槽应尽量在器具下方 4 不能用自然补偿来平衡时 应设置补偿器 如波纹管 拐弯 形管 S弯等 5 在送水管上要设保温层 以减少热损失及烫伤人 6 水平管道应有与水流方向相反的 0 003的坡度 并在最低处设泄水管 以利排污 泄水 排空 体现出热水仰头走 7 上行下给式管网 在最高处设排气阀 以免气阻 阻碍热水的流动 下行上给式析气可由龙头放出 可不设排气阀 8 热水贮水箱 加热器应置于锅炉房 以便于管理 设备的前后要安装阀门 同时为防止水的倒流 在加热器 贮水罐 热水锅炉的进水管上设止回阀 其它 水温的界定洗脸 洗手用热水 供水温度30 35 洗澡 沐浴 盆浴 35 40 洗涤 洗衣 餐具 60 第五节饮用水供应 饮用水包括开水 温水 饮用自来水 冷饮水 矿泉水 纯净水 蒸馏水 等离子水等 一 饮用水定额 表5 7 下页 二 饮用水的水质 符合 生活饮用水卫生标准 对于饮用冷水或冷饮水 在接到饮水装置前 为防止贮存 运送过程中的二次污染 还需进行必要的过滤 消毒处理 三 饮用水温度1 开水 100 且持续3分钟以上 2 可饮自来水 10 30 四 饮用水供应1 集中制备 集中供应在锅炉房设开水炉或沸水器 集中烧制开水 并设置水龙头 集中制取开水 如学校 2 集中制备 管道输送锅炉房制备 以管道输送到各饮水点供取用 同时 为保证水温 管道要保温 设循环管道 3 分散制备 分散供应将热源蒸汽或电力送至各开水制备点 分散制备 供应 使用极为方便 并能保证水温 大多数多层或高层建筑 24米以上 常采用这种供应方式 注意开水系统在锅炉进水管上应设置磁水器或电子除垢器 以降低结垢 提高传热 延长使用年限 高层热水供应 1 集中热水供应 一幢楼或一个建筑中的整个区 或是某个建筑群 由一个锅炉房或热交换站提供热水 加热设备一般在地下室或设备层 热水由管道向各层楼输送 2 局部热水供应 采用分散的就地加热 就近供给水的方式 热源可以是电 煤气组成 热源 加热设备 热水使用设备 第八章采暖 在冬季 室外温度低于室内温度 房间的围护结构 墙 屋顶 地板 门窗等 不断向室外散失热量 使房间温度降低 影响人们的正常生活和工作 为使室内保持所需要的温度 就必须向室内供给相应的热量 这种向室内供给热量的工程设备叫做供暖系统 它是供热工程的一部分 在本篇的学习中 我们主要是了解 集中供暖系统 的有关内容 由远离供暖房间的热源 输热管道和散热设备等三部分组成的工程设施 称为 集中供暖系统 在集中供暖系统中 把热量从热源输送到散热器的物质叫 热媒 这些物质有热水 蒸汽和热空气等 以热水和蒸汽作为热媒的集中供暖系统 在工业和民用建筑中得到普遍的应用 它们具有供热量大 节约燃料 减轻污染 运行调节方便 费用低等优点 集中供暖系统的热媒可分为三类 热水 蒸汽和热风 目前应用最广的是以热水和蒸汽作为热媒的集中供暖系统 其中 热水供暖系统是我们主要介绍的内容 一 热水供暖系统 1 热水供暖系统可按下述方法分类 按热媒参数分 低温热水供暖系统 热媒参数低于100 高温热水供暖系统 热媒参数等于或大于100 按系统循环动力分 自然 重力 循环和机械循环系统按系统的每组立管根数分 单管和双管系统按系统的管道敷设方式分 垂直式和水平式系统低温热水 机械循环方式的供暖系统是民用建筑的主要供暖形式 2 机械循环热水供暖系统常用的几种形式 1 双管系统 双管系统中每层散热器并联在立管上 每组散热器可以进行单独调节 双管系统运行时受自然循环作用压力影响 易造成上冷下热的竖向失调现象 2 垂直单管系统 各层散热器串联在立管上 各立管并联于供回水干管之间 热水逐次顺序进入各层散热器 单管系统构造简单 节约管材 安装方便 造价较底 但各组散热器不能单独调节 3 水平式系统 热水通过总立管沿水平方向供给各楼层散热器的系统 称之为水平式系统 该系统一般适用于单层工业厂房 大厅 商店等 4 同程式与异程式系统 供暖系统中 我们还可以将热水供暖系统分为异程式和同程式两种 各个循环环路热水流程基本相同的供暖系统 称之为同程式系统 否则称为异程式系统 下供下回双管系统 上供下回双管系统 上供下回单管系统 水平顺流式水平跨越式 同程式异程式 3 供暖系统所用散热器及主要辅助设备 散热设备的作用是向供暖房间供给热量 以弥补房间的热量损失 从而保证了室内所需要的温度 达到了供暖的目的 散热器目前是我国大量使用的散热设备 1 散热器的类型 散热器按照材料分为铸铁散热器和钢制散热器两大类 下面介绍几种常用散热器 a 灰铸铁柱型散热器b 灰铸铁翼型散热器c 钢串片式散热器d 钢制板式散热器 散热器内对丝 2 散热器的安装布置 散热器的布置应以容易造成室内冷 暖空气的对流 室外侵入的冷空气加热迅速 人们的停留区暖和舒适以及尽量少占用室内有效空间和使用面积为原则 通常 房间有外窗时 散热器一般应安装在每个外窗的窗台下 这样由散热器上升的对流热气流就能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流及玻璃冷辐射作用的影响 使流动区的空气比较暖和 楼梯间的散热器应尽量布置在底层 当散热器数量过多可适当合理地布置在下部其他层 这是因为底层散热器所加热的空气能够自由上升 从而补偿上部的热损失 为了防止冻裂 双层外门的外室及门斗内不宜布置散热器 散热器在室内应明装 这样散热效果好 而且易于清除灰尘 特殊情况 如幼儿园内的散热器 需要暗装时 装饰罩应有合理的气流通道 足够的通道面积 并方便维修 3 热水供暖系统主要辅助设备 A 膨胀水箱 热水采暖系统中 热媒加热后体积将会膨胀 为容纳这部分膨水量 系统原则上要设置膨胀水箱 系统温度降低 热媒体积收缩 或者系统水量漏失时 又需要由膨胀水箱将水补入系统 机械循环系统中 膨胀水箱还起着重要的定压作用 因此 它连接在水泵吸入口附近的回水干管上 膨胀水箱一般分方形和圆形 从是否与大气相通又可分为开式和闭式两种 膨胀水箱的配管 膨胀管 循环管 信号管 溢流管 排污管 B 集气罐和自动排气阀 为了保证采暖系统的正常工作 必须及时 方便地将系统中的空气排出 集气罐和自动排气阀的作用就在于此 4 供暖管路的布置与敷设 供暖管道采用水煤气钢管输送热媒 管道接口形式可采用螺纹连接 焊接 法兰连接 管道的布置与敷设应遵循一定的原则 应力求管路简单 节省管材 便于管理并应考虑不影响房间美观 供暖管道的安装有明装和暗装两种形式 应用时要依建筑物的要求而定 在民用建筑 公共建筑以及工业建筑中一般都应采用明装 装饰要求较高的建筑物 如剧院 礼堂 展览馆 宾馆及某些有特殊要求的建筑物 如 幼儿园 等常用暗装 1 干管的布置与附设 水平干管要有正确的坡度方向 对于机械循环热水供暖系统管道的坡度为0 002 0 005 一般取0 003 同时应在供暖管道的高点设放气 低点设泄水装置 2 立管布置与附设 散热器的立管布置与系统形式 散热器布置位置等因素有关 立管一般布置在房间的墙角处 或布置在窗间墙处 楼梯间的立管应单独设置 以免冻结而影响其他房间供暖 立管上下端均应设置阀门 以便于检修 立管穿越楼板时 水平管穿越隔墙时相同 为了使管道可以自由移动而且不损坏楼板或墙面 应在安装位置预埋钢套管 套管内径应稍大于管道的外径 管道与套管之间应填以石棉绳 管道穿越墙壁 套管两端与墙壁相平 管道穿越楼板 套管上端应高出地面20 下端与楼板底面相平 具体做法见后面图示 管道穿越楼板管道穿越墙壁 3 立管与散热器的连接 垂直系统中 每组散热器应直接与立管连接 也可以采用串联方式 散热器的间距不应超过1 5m 机械循环热水采暖系统串联管的管径不小于25 另外 散热器支管应尽量同侧连接 水平支管应具有一定坡度 要求 支管长度小于或等于500 时 坡降为5 支管长度若大于500 时 坡降为10 支管与墙面的距离应同立管一致 立管与散热器的连接见后面图示 4 供暖系统的入口装置 供暖系统的入口是指室外供热网路向热用户供热的连接装置 设有必要的设备 仪表以及控制设备 用来调节控制供向热用户的热媒参数 计量热媒流量和用热量 一般我们称之为热力入口 设有压力表 温度计 循环管 旁通阀 平衡阀 过滤器和泄水阀等 建筑物可设有一个或多个热力入口 供暖管道穿过建筑物基础 墙体等围护结构时 应按规定尺寸预留孔洞 具体做法见后面图示 二 高层建筑供暖的特点 10层及24m以上的建筑物我们称其为高层建筑 高层建筑热水供暖系统的静水压力较大 因此高层建筑供暖系统的形式和与室外热网的连接方式 必须充分考虑散热器的承压能力及外网的压力等因素 同时 还必须解决垂直失调的问题 高层建筑热水供暖系统的主要形式有以下几种 1 分区式供暖系统2 双线式系统3 单 双管混合式系统 三 低温热水地板辐射采暖系统 低温热水地板辐射采暖系统 是采用低于60 低温水作为热媒 通过直接埋入建筑物地板内的盘管辐射而达到的一种方便灵活的采暖形式 低温热水地板辐射采暖系统 可以克服散热器采暖系统不便于按热计量 分户分室控温等等 后面示意图为低温热水地板辐射采暖系统组成 1 低温热水地板辐射采暖构造 低温热水地板辐射采暖因水温低 管路基本不结垢 多采用管路一次性埋设于垫层中的作法 地面结构一般由楼板 找平层 绝热层 上部敷设加管 填充层和地面层组成 找平层 是在填充层或结构层上进行抹平的构造层 绝热层 主要用来控制热量传递方向 填充层 用来埋置 保护加热管并使地面温度均匀 地面层 指完成的建筑地面 如允许地面双向散热时 可不设绝热层 住宅建筑因涉及分户热计量 不应取消绝热层 2 低温热水地板辐射采暖系统管材 早期 低温热水地板辐射采暖系统均采用钢管或铜管 埋管接头多 施工困难而且渗漏不能彻底解决 管道膨胀较大 系统寿命短 安全性较差 现在 低温热水地板辐射采暖系统均采用塑料管 低温热水地板辐射采暖系统采用的塑料管有 交联铝塑复合管 PAP XPAP 聚丁烯 PB 管 交联聚乙烯 PE X 管 无规共聚聚丙烯 PP R 管 这几种塑料管具有耐老化 耐腐蚀 不结垢 承压高 无污染 沿程阻力小等优点 3 低温热水地板辐射采暖系统特点 由于辐射强度及温度的双重作用 人体所受冷辐射减少 户内地表温度均匀 室温从下而上逐渐减低 给人以脚暖头凉的良好感觉 具有很好的舒适感 同时 还具有节能 热稳定性好 便于实施分户热计量等优点 但是 低温热水地板辐射采暖系统初投资较大 对施工要求高 增加了楼板厚度 减小了室内净高 楼面的结构荷载也加大了 尽管低温热水地板辐射采暖使用寿命长 但一旦损坏进行维修几乎不可能 四 供暖系统分户热计量 建筑节能是世界建筑技术发展的大趋势 是走可持续发展的必由之路 为实现建设部 民用建筑节能设计标准 采暖居住建筑部分 JGJ26 95节能50 的目标 提高供热系统运行效率 采取供热按热计量收费是达到这一目标的重要手段 供暖系统按热计量收费是适应社会主义市场经济要求的一大改革 是住宅商品化发展的必然结果 供暖系统按热计量收费势在必行 分户热计量系统的常见形式 适合热计量的室内采暖系统形式大体分为两种 一种是沿用传统的垂直的上下贯通的所谓 单管式 或 双管式 系统 另一种是适应按户设置热量表形成的单户独立系统的新形式 前者通过每组散热器上安装的热量分配表及建筑入口的总热表 进行热量计量 后者直接由每户的户用热表计量 1 温控与热计量装置为了实现室内温度控制和分户热量计量 必须要对我国传统的集中供热采暖形式进行改变 通过改变系统形式和增加一系列温度 流量 压力控制设备与热量计量仪表 将传统的稳态供暖系统改变成为动态控制的系统 需要增加的装置 1 热量表 进行热量测量与计算 并作为结算根据的计量仪器称为热量表 又称能量计 热表 2 热量分配表 3 散热器温控阀 散热器温控阀是由恒温控制器 流量调节阀以及一对连接件组成 2 适应按户设置热表的几种室内采暖系统 按户设置热表是指每户系统相对独立 每户入口设一户型热表 户内各散热器相互串联或并联 实现户型热计量以及户型独立调节 是今后供热计量技术的主要发展方向 适应按户设置热表的室内采暖系统有地板辐射采暖系统 散热器采暖系统 其中散热器采暖系统主要有两种形式 一种是户内设置小型分 集水器 散热器之间相互并联 布管方式成放射状 也称之为