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建筑设备 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 古代的建筑设备 人类出现以来 就择溪而居 这是因为水是各种生物 包括人类 赖以生存的 不可缺少的物质 当我们游览 参观各种遗址 文物古迹时 我们会发现人类居住的建筑物的是这样逐渐演变为我们今天居住的房子的 即山洞 土穴 地窖 茅草房 土石 砖瓦房 现代建筑 例如 古猿人时代 他们以崖洞 山穴为居 像170万年前的元谋猿人 80 120万年前的蓝田猿人 40 50万年前的北京猿人都是选择天然的 附近有河水的 山洞作为居住的场所 山洞 遮雨 到了母系社会 开始利用土崖为壁体 建造穴居 再发展为用树木 草泥建造简单的穴居或浅穴居后来发展为地面建筑 例如 6000 7000年前的浙江余姚的河姆渡文化5000 7000年前的西安半坡文化4000 6000年前的山东泰安的大汶口文化 中国自奴隶社会开始 已经出现了大规模的建筑群 有了完善的供水 排水系统 这种建筑结构的发展 是人们生存条件不断改善的过程 取排水方面 经历了陶罐 陶制水槽 较完善的水系统的历程 2 现时的建筑设备 十九世纪爱迪生发明电以来 人们的生活越来越便利 如今人们可以尽情的享受现代文明带给我们的各种便利 自来水 电灯 冰箱 空调 天然气所有这些用具 设备的安装与使用都与 建筑设备 这门课密切相关 了解大自然 利用大自然 为人类造福 如若将来能对四季进行人工调节 冬季蓄冷 夏季贮热 进一步开发 利用太阳能 风能等自然能源 改进采光方式 减少电能的消耗 发挥我们的优势 3 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 4 考核方式闭卷考试 第一章城市给水系统 第一节给水排水工程引论一 给水排水工程在经济建设中的任务安全 可靠 经济 合理地用水 安全 用水水质 洪水排放 消防 生产 生活 可靠 保证供水 尽量不出现意外断水 保证供水水量 经济 节约用水 不随便浪费水 合理 按需用水 如冷却水 可以用中水系统的水 饮用自来水不要用于洗涤 工业废水不要随意排放 城市尽量建在靠近水源的地方 河流 湖泊两岸 地下水丰富的地方 城市取水要在河流的上游 城市的污水排放要置于河流的下游 二 给水 排水的基本内容1 它包括取水 净水 输水 用水 排水等几个环节 它由三个部分组成 即 城市给水系统 建筑给 排水系统 城市排水系统 如下图 1 取水构筑物 2 一级泵站 3 净水厂 4 清水池 5 二级泵站 6 输水管 7 城市给水管网 8 水塔 高位水池 第二节给水系统 由取水 净水 输水设施三部分组成根据城市规划 地势地形 通过综合考虑 确定出安全可靠 经济合理的给水系统 三种 一 统一给水系统 如图0 1 1 适用条件 水质 水压差别较小的中小城市或工业区2 水质标准 统一为饮用水标准特点 统一的管网供应生产 生活 消防 构造简单 成本低 管理方便 1 取水构筑物 2 一级泵站 3 净水厂 4 清水池 5 二级泵站 6 输水管 7 给水管网 8 水塔 9 排水管网 10 雨水管网 11 污水管网 12 污水处理13 排水口 14 灌溉农田 15 回用水处理厂 二 分区给水系统 三类 在下列情况的前题下 地势 地形高差很大 有山 河分隔 有明显的功能区别 各部分用水量较大 用分区供水 分压给水系统1 适用条件 城市地形高差很大 各区用水压差大2 水质标准 符合饮用水标准3 特点 两个或多个区域 两个管网 要求管理高 构造较统一 系统复杂 图中 1 取水构筑物 2 泵站 3 净水厂 4 高低压泵站 5 低压区 6 高压区 分质给水系统1 适用条件 有用水量很大的 对水质要求较低的工业用水2 水质标准 分别符合饮用水标准及工业用水标准3 特点 两个或多个供水系统 管理要求高 避免将水全部处理为饮用水而多花费用 分区给水系统1 适用条件 超大城市 地势有自然分割 江 河 山脉 2 水质标准 符合饮用水标准3 特点 两个给水管网系统 管理要求高三 循环给水系统1 适用条件 有用水量很大的工业用水 如冷却水 使用后水温升高 水质基本未受污染 供水 使用 冷却 降温 补充水 再使用2 水质标准 较低3 特点 水循环使用 第三节用水量 城市用水量是通过城市人口 工业生产 生活标准 其它行业用水情况 由设计部门通过计算得来的 它必须保证生活及生产等的用水 一 用水量的标准 目的 安全可靠的供水 生活用水量标准 下表 有日用水量平均值 最高值 时变化系数三项内容 特点 1 居住的条件越好 用水量越大 设施越完善 用水量越大 居住地区 温度越高 南方 用水量越大 温度低 北方 用水量小 用水量大的地区 用水量小的地区 相差3 5倍 用水设施越完善 用水时变化系数越小 工业生产用水量标准1 工业企业中生活用水标准2 工业企业中生产用水标准不同行业 差异很大 例钢厂 铸造厂 电子厂 造纸厂的用水不一样 消防用水量标准 建筑设计防火规范 GBJ67 87 高层民用建筑设计防火规范 GBJ45 82 特点 1 居住区人口密度大 人员多 用水量大 2 体积大 用水量多 3 库房 工业 民用建筑 二 用水量变化日常的生产 生活等活动中 用水量随季节 四季 用水集中程度 早中晚 变化夏季用水量大 早晚用水量大 提出变化系数最高日用水量 Qmd 一年之内 用水量最大的一天的用水量 m3 平均日用水量 Qd 全年内 每天用水量的平均值 m3 最高时用水量 Qh 一日之内 用水量最大的单位小时的用水量 m3 日用水量变化系数Kd Qmd Qd时用水量变化系数Kh 24 Qh Qmd 三 用水量计算 上述各最高用水量之和乘以 1 15 1 25 第四节取水工程 水源 取水构筑物 一级泵站一 水源 两类 地下水源 井水 泉水 特点 1 埋于地层 水质清洁 水温低2 取用简便 安全经济3 若过量开采 会导致地面下沉4 水量有时不能保证 地表 面 水源 江 河 湖 水库 特点 1 水量大2 水质较差3 水温随季节变化4 需较完善的净化过程 二 取水构筑物根据水源的不同 构筑物也不同 地下水取水构筑物1 管井 地理水源丰富的地区 水位深 深水泵 管井图1 井室2 井壁管3 过滤器4 沉淀管5 粘土封闭6 人工填砾7 深井泵 2 大口井 浅层地下水 深30米以内 3 渗渠 河道 水库的水体下面或岸边 铺设管网收集地下渗流水 埋深3 5米P11fig1 7 地面水1 固定式取水构筑物 是永久性取水设施 取水量大 取水可靠 维护方便 投资大 工程复杂 水位变化不大的地面水 AB固定式取水构筑物1 进水井 泵站 进水间 吸水间 立式泵 立式电机 泵站 格栅 格网 活动式取水构筑物 水源水位涨落幅度大 水量相对较小 投资小 建设快 适应性强 三 一级泵站抽 提 升水源水的泵站由泵房 水泵 水管 附属设备 控制设备等构成 第五节净水工程 水源水由于自然或人为因素 都有被污染的可能 为保证人们正常的生产与生活 水源水要进行处理 此为净水工程一 生活饮用水的质量标准 五类35条 1 感官指标 色 味 可见物 透明度2 化学指标 单质元素如铜 锰 铁 锌化合物如酚类盐类3 毒理学指标 氰 氟化物 铅 砷等4 细菌学指标 细菌总数 大肠菌总数5 放射性指标 放射检测 来源于地下水流经的矿物质 核电站的冷却水等 二 净水方法净化结果 根据需求而定加药器消毒器泵站 混凝池 沉淀池 过滤池 澄清池清水池 二泵站1 加药 混凝剂 明矾 硫酸亚铁 碱式氯化铝等2 混凝沉淀 用于去除原水中固体颗粒物 微小的悬浮物 混凝成絮状 3 过滤 下图 快滤池的工作原理进水管1 集水槽2 3 承托层4 排水系统 集水管 5 出水管6冲洗 清理 集水管5 承托层4 砂层3 洗砂排水槽8 洗砂排水管9 4 消毒 物理法 紫外线 超声波化学法 加氯 氯胺 ClO2 臭氧5 清水池 经过上述处理 达到饮用水标准 集中于此 第六节输配水工程 用于将符合标准的水 通过输水管网送到用水户 它包括二泵站 输水管线 配水管网 水塔 在给水系统中 该部分工程量最大 投资额最高 一 二泵站它是输送净水的高压泵站 将净化的水送往用户的动力 二 输水管线送水的总管 不负担配水任务 要求 管线简短 安全 两条以上 以保安全 沿公路敷设最好 三 配水管网向用户输水的直接管道 敷设中要使干管通向用水量最大的区域 力求简短 管网的布置形式 1 枝式管 树枝状 主干 分枝 管径随分枝级别的增加 及流量的减少而变细特点 管网管线最短 供水直接 投资较少 安全性较差 末端封堵 水流停滞 水质易变坏 多用于初建工程P17fig1 15 2 环式管网干管构成回路特点 每个位置都有两个方向的供水 安全 不会停水 管线较长 投资大 小城市一般有数个环网 大城市环数超过两位数 管网附属设备控制水流 安全控制 维修 包括阀门 闸门 消火拴 排气阀 泄水阀1 阀门 作用 控制水流 调节水流量 维护控制布置的要求 过长的干管 个 400 600米 每个分支管的始部 其它需控制水流的部分2 消火拴 作用 消防时 消防车从城市配水管网的取水口 消火拴取水位置 配水管线所敷设的路边 十字街口等便于操作的地方 通常在明处 消火拴间距 100mm 3 排气阀 排除管道中可能聚集的气体 以免堵塞水的流动 装在管道的最高处 4 泄水阀 用于放水 维修 调节设备1 种类 水塔 高地水池 水厂中的清水池2 作用 调节供水能力 稳定水压 供水量 用水量时 改善水泵运行状况 水流的稳定运行 可使水泵节电 水管中水的流速管径小 流速高 流动阻力大 耗电管径大 流速小 流动阻力小 工程造价高通常D 400mm 0 9 1 2m s 400mm 0 6 0 9m s 第二章给水管道材料 配件及设备 给水管道材料 配件及设备是管网组成的主要构件 需要根据水的工作情况 管网的重要程度 施工的技术及方法 可以获取的材料等多种因素 选取 第一节管道材料 两大类 金属材料与非金属材料一 金属管材料 黑色金属 铸铁及钢管 有色金属 铜 铝 铸铁管 分低压 小于4atm 普压 小于7atm 高压 小于9atm 三种 优点 耐腐蚀性好 价格低 寿命长 用于给水管道缺点 质脆 不耐振动和冲击 重量大 壁厚 连接 承插 法兰 异口橡胶圈接口 如图 规格 管径 75 1200mm 长度 3 6m 钢管 其它 耐压值 0 3 1 0Mpa 城市给水管网出水压力0 3M a 室内通常使用普压给水铸铁管 室外排水的铸铁管 因为不承受压力 管壁较薄 重量较轻 铸铁管适宜于做埋地管道 钢管 优点 强度高 耐振动 壁薄质轻 耐耐腐蚀性差 易生锈 常需采取防腐措施 质脆 不和冲击 重量大 钢管 连接 法兰 焊接 螺纹 卡箍连接 新型的连接方法 安全可靠 规格 其它 耐压值 1 0Mpa加强 厚 钢管 1 5Mpa 钢管 种类 a 焊接钢管 DN150 1500mm低压流体管镀锌钢管 白铁管 镀锌的目的在于防腐 防锈 不使水质变坏 通常只能用螺纹连接 焊接会损坏镀锌层 不镀锌钢管 黑铁管 常用于消防系统和对水质无要求的场合 b 无缝钢管 热轧无缝管 32 600mm高压流体管 铜管美观 优点 耐腐蚀性极好 极强的热传导性 优良的韧性 壁光滑 水力性好 价格高 连接 焊接为主 规格 管径通常较小 长度 3 6m 其它 耐压值高 非金属管 塑料管一 非金属管高分子材料玻璃钢管水泥管 钢筋混凝土管 钢筋做骨架用于给水压力管 适于地下埋设特点 耐腐蚀 耐久性好 强度高抗渗透 价格便宜 管径大 400 2000mm 重量大 搬运不便 连接 承插 套环连接 规格 p26表2 3 表 钢筋混凝土管 石棉水泥管 加有玻璃丝特点 表面光滑 耐腐 寿命长 易加工 价格便宜质脆 强度低 抗冲击性差 易破损 连接 套环 胶圈接口 塑料管 有软 硬管之分包括钢塑复合管 聚丙烯管 聚乙烯管 聚氯乙烯管 聚丁烯管 等等 特点 耐腐蚀 加工方便 重量轻耐热性差 直径小 耐紫外线性差 连接 粘接 焊接 螺纹连接 玻璃钢复合管玻璃丝布上涂环氧树脂 分层粘合制成 特点 耐腐蚀 耐压 质轻 表面较光滑 管径大连接 套环连接 新型管材1 硬聚氯乙烯 PVC U 管材 较早出现的塑料给水管道 克服了镀锌管易腐蚀的缺点 但PVC管不耐热 只能用于输送低于45 液体 一般采用粘接剂或橡胶密封圈连接 2 氯化聚氯乙烯 CPVC 管材 CPVC管材克服了普通聚氯乙烯管材不耐热的缺点 可适用于80 以下的液体输送 3 交联聚乙烯 PE X 管材 聚乙烯交联以后 强度大幅提高 可用作热水管道 管材可以弯曲 适应于多种用途 但易收缩 安装时应设法补偿 管件多用铜管件 4 三型聚丙烯 PP R 管材 目前较为理想的塑料给水管材 耐温 可使用于95 的热水 热胀系数小 耐高压 抗冲击 可与混凝土一起浇注 管材与管件连接采用焊接 5 聚丙烯 聚乙烯共聚 PP C 管材 是在PP R后以聚乙烯 聚丙烯按比例共聚制成 其特点是共聚而不是熔合 聚丙烯具有较好的韧性 参入共聚可合格证一定的强度 耐压耐温 可输送60 80 的热水 而参入共聚的聚乙烯 可降低成本 6 聚丁烯 PB 管材 PB管材的强度 耐热性 柔韧性都更好 也是一种抗冲击性能较好的管材 管材与管件连接采用焊接 在塑料管材中加入金属 进一步改善塑料管材性能 出现了一系列塑料金属复合管材 7 铝塑复合管 一般分为五层结构 最外面与最里面是聚乙烯层 中间层为铝 其他两层为粘接剂 这种管材热胀系数小 对热较稳定 可输送60 左右的热水 将聚乙烯层改为交联聚乙烯后 热稳定性进一步提高 可输送80 90 的热水 一般多采用铜管件 8 覆塑铜管 铜管较传统的镀锌钢管耐腐蚀 不结垢 较塑料管材强度高 耐高温 耐老化 铜管外面覆塑后 保温性能大大提高 更适合用于热水管道 外塑套与铜管一般不完全紧贴 留有一定空隙 以求通气散热 避免脱层 9 覆塑钢管 以钢管内覆塑料制成 强度高 特别适用于高层楼宇直上管 又弥补了普通镀锌管易腐蚀的缺点 但钢与塑的热胀系数相差大 在温差大或热水输送场合使用会受到一定限制 外层经防腐处理后 适合户外使用 弥补了大部分新型管材只适合室内使用 须埋墙定形 易老化 易收缩需弯曲爬墙等缺点 第二节管道配件及附属设备 对应于不同的管材 需采用不同的管道配件 一 管道配件 常用铸铁管管道配件 配件特点 以承插连接为主 包括 承插盘 承插渐缩管 正 斜 三通 正 斜 四通 900弯头 450弯头 乙字管 大小头 P弯 S弯 套筒 双承管等 常用钢管管件 以螺纹连接为主 包括 变向用的 450 900弯头 直线连接用的 内管箍 对丝 管箍 补心 异径管箍分叉用的 异径 等径 三通 四通维修用的 活接头 管塞调节及维修用的 阀门 二 附件安装在管道及设备上的启闭和调节装置的总称 包括 配水附件 控制附件两类 配水附件 如图 配水龙头a 普通龙头 球形阀式配水龙头 水流变向 阻力较大b 旋塞式配水龙头 设在压力不大的给水系统上 可短时获得较大流量 水流直线流过龙头 阻力小 其缺点 启闭迅速 易产生水击 混合龙头 用于调节冷热水的龙头 供盥洗 洗涤 浴用 其它 消防龙头 等 形式有 鸭嘴式 角式 长脖式等等 控制附件 如图 截止阀关闭严密 阻力大 小管径 50mm 闸阀阻力小 有时关不严 止回阀用来阻止水流有反向流动a 升降式止回阀 装于水平管上 水头阻力损失大 适于小管径b 旋启式止回阀 直径较大 水平 垂直管道上均可装置 浮球阀多装在水箱或水池中 起自动关闭的作用 安全阀 排气阀保安器材 可避免管网和其它设备中压力超过设定的范围 而装的 有弹簧式和拉杆式两种 一 仪器设备 测量流量的有 水表 家用或建筑物使用 如图 a 水表是一种流速式计量仪 其原理是 当管道直径一定时 通过水表的水流速度与流量成正比 水流通过水表时推动翼轮转动 通过一系列联运齿轮 记录出用水量 b 根据翼轮的不同结构 又分为螺翼式和旋翼式两种螺翼式 翼轮转轴与水流方向方向平行 阻力小 适于大流量 大口径 的计量 旋翼式 翼轮转轴与水流方向垂直 水流阻力大 用于小口径的液量计量 复式水表 是螺翼式和旋翼式的组合 用于水流变化很大的流量的计量 c 水表的选用参数 1 水表特性流量Qs 水流通过水表时 使水头损失达10m的流量值 此值约相当水表机件机械强度达到极限时的流量 2 最大流量Qmax 水表在短时间 每昼夜不超过1小时 内 允许超负荷使用的上限值 约为特性流量的的一半即 Qmax Qs 2 3 额定流量Q 水表正常使用时的流量的上限值 Q 0 3Qs 正常运行流量 4 最小流量Qmin 水表能准确指示的流量下限值 Qmin 1 2 1 5 Qs 水表度盘读数与实际流量之间的误差 称为水表误差 一般应 2 孔板流量计 文氏表 大流量 工业用 测量水压的 压力表 真空表 测量水温的 温度计 测量水位的 水位计 第三章建筑给水工程 第一节给水系统建筑给水系统是供应小区 工厂或城市内各建筑物的生活 生产 消防用水的系统 一 系统的分类 下面的三种系统可以设置成一个系统 也可设置成有有三个分别独立的系统 经济 通流量 管道的技术布置 生活给水系统 目的 专供饮用 烹饪 洗涤 沐浴及冲洗器具等生活上的用水系统 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 生产用水系统 目的 供生产场所生产设备用水的系统要求 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 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 消火拴系统 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 目的 消防灭火 对水质无特殊要求要求 水压 水量必须满足设计标准 二 给水系统的组成 P32 GIfig3 1 引入管 建筑物的总进水管 它是城市给水管网 配水管网 与建筑给水系统的连接管道 布置原则 通常由用水集中的地方引入建筑物 当用水分散时 应由建筑中部引入 一般系统设一条引入管 要求供水不能中断的 重要的建筑物设置两条 或两条以上 埋入地下 应注意防冻与不受地面载荷的损坏 管径大于50mm时 使用铸铁管 穿过基础墙时要预留孔洞 1 水表 计量用水量 在各用水用户的用水设备上 还要设置分户水表 设置在室内外方便查表的地方 并不会受冻 压的地方 总水表前后应装有阀门及跨越管 以便给维修 干管 是水平管道 连接引入管和各个立管 应尽量靠近立管 供水要求严格的系统 布置成环形供水 置于管沟 地下室 形成下行上给式供水系统 建筑顶层 形成上行下给式供水系统 立管 向各楼层供水的垂直管道 根据干管有下行上供 干管在下 上行下供两种供水方式 干管在上 靠近用水设备 并沿墙柱 墙角 向上延伸 避免弯来弯去 支管 立管后续的 各楼层的水平水管及家庭立管 直接供各用水点的用水 支管不得穿越橱柜 风道及卧室等处 要避免支管过长而引起的管道与门窗 梁柱 其它管道的矛盾 用水设备 用水龙头和用水设备 三 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 Lost faucet 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 四 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 第二节给水方式及管道布置 根据建筑的情况 城市给水管网的情况 供水压力 供水能力 确定建筑物内的给水方式一 给水方式 直接供水形式 城市管网的供水能力大于建筑用水的需求 特点 简单 经济 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 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 分区供水方式 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 二 管道布置和敷设 管道布置原则 保证供水安全 用水量 用水压力 力求管线简短 阻力小整洁 平直 美观 使用方便 布置的位置 便于人们的使用 避免与减小与建筑方面 结构框架 暖通 电气各方面的矛盾 水让通风 电气让水 小让大 次要让重要 便于施工 管道的布置位置 便于使用中的维护与管理 管道敷设注意事项 为了安装和检修方便 一般多用明装 有特殊需要时 简单 费用小 易发现缺陷 暗装 并将管道装在墙槽 管井 吊顶内 施工不便 投资增大 管道可沿墙壁 梁 柱 地板或在天花板下等敷设 并用钩钉 沿墙立 水平管 吊环 天花板下 管卡 沿墙立 水平管 及托架 沿墙水平管 固定 水平支承的间距视管材 管径而不同 小管径 材质软 易弯曲 间距短 大管径 材质硬 刚性好 间距大 对于钢管 通常管径 40mm 间距为1 5 2 0m 管径 50mm 间距为3 4m对于塑料管 铜管 间距为钢管的1 2 立管的固定支托 钢管 铜管每层一个塑料管 个 1 2m 穿越墙基础 地板等时 应预留孔洞 并避免穿越梁柱 以保证安全 加图 注意管道的防腐 防锈油 红丹漆 银粉漆 防冻 保温 防结露 保温 处理 第三节增压设备 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 上海东方明珠 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 第四章消防给水系统 消防给水系统是扑灭火灾 保护人民生命和国家财产安全的重要组成部分 火灾是偶发事故 但由于其危害大 所以决不能掉以轻心 随着改革开放 党和中央越来越重视人民的生命安全 在生产事故的防范方面的要求越来越高 因此我们必须更加重视消防系统 消防给水的要求极为严格 必须使供水系统 包括管网和设备 处于常备不懈的警备状态 以保证消防的用水需求 一 工作机理 水的特点 水的比热大 汽化潜热更大 可以带走大量的热量 同时汽化后形成的水蒸气是惰性气体 占据燃烧的区域空间 冲淡了该区域中空气中的氧气含量 水有极强的润湿作用 固体遇到水 极易被水把表面润湿 使固体很难达到其燃点 使其难以燃烧 有极强的溶解性 可用于扑灭所有可溶于水的固体和液体的火炎 容易获得 对管道不腐蚀 易于输送 应用简便 二 消防的重要性 自古以来 在严重损失和惨痛的教训后 人们就开始重视防火 也认识到防火的重要性 名胜古迹中的水缸 水池 小桥流水起着装饰 美化环境与消防的双重作用 当今的城市建筑 相对完善的消防系统会越来越深入到各个建筑 在城市的建设发展中 可以发现 当人们思想开始麻痹时 就是火灾开始兴风作浪之时 几乎每个城市都有火灾造成的严重危害 为此我们必须做好消防工作 确保消防供水 及时扑灭火灾 第一节城市消防给水系统 一 水源1 城市管网 是最常用的消防用水水源 大多城市的给水管网是生活 消防 生产给水的合用系统 2 天然水体 河流 湖泊 人工水体 消防水池 人工喷泉等等 二用水量计算根据国家规范 确定用水量 它与建筑物的性质 可能同时发生火灾的次数有关 人越多 用水量越大 建筑物越大 越高 用水量越大 例 城镇居住区室外消防用水量 建筑物室外消防用水量 2 3小时 具体类别分类见下页表 建筑物的耐火等级化分 一级耐火时间长 生产地的火灾危险性分类举例 三 消防给水系统的分类 低压制给水系统 管网内保持一般建筑内的生活用水压力 消防时 由消防车上的水泵加压供水 高压制给水系统 使给水管网内的压力应保证当消防用水量达到最大且水枪在任何位置时 其出水压力不小于10米水柱 需用耐高压管材 较少采用 临时高压制给水系统 泵站内加设消防水泵 平时低压供水 火灾时 启动消防水泵 大量用于小区 工厂 或高层建筑等各种消防系统中 四 城市消防给水管网 管网布置一般与生活 生产给水管网结合设置 为保证供水安全 采用环式管网 消火栓 消火拴用于向消防车输送水 或向消防水龙带输送水的设备要求 城市消火系统 在城市管网的沿线装备消火栓 消火栓应道路沿线布置 消火栓应靠近十字路口 间距不大于120米 离墙小于5米 离路不大于2米 出水量10 15 s 消防水池的水容量保证工厂区 居住区 难燃仓库2小时易燃 可燃品库 小时易燃 可燃材料露天库 小时 水泵接合器 消防结合器 是消防车向建筑内消防管网送水的接口设备 当建筑物发生火灾 建筑物本身的消防水池中的水和市政管网中的水不足以建筑物上消防用水时 由消防车通过该设备将消防车上的水向建筑物的消防管网输送水的设备 消防拴是用于管网向外送出消防水的设备 当建筑遇到火灾 消防水量不足于消防用量 或消防泵发生故障时 通过接合器向建筑管网输送水量 每个接合器的输送量为10 15L s 设置位置 消防车方便取水的位置 距消火拴和贮水池15 40米之内 形式有地上式 地下式 墙壁式三种 如图 第二节建筑消防给水系统 设置在建筑物内 用于扑灭建筑物内的火灾 和防止火灾蔓延的给水系统 包括 消火栓给水系统 自动喷淋系统 水幕系统 一 低层建筑消防给水系统 特点 用于向九层及以下的住宅建筑 及高度在24m以下的其它建筑 提供消防用水 发生火灾时 首先报警 同时启动消防给水系统灭火 只能起到防止火灾扩大和蔓延 不具备完全灭火的能力 对较大火灾 须由消防车担当主要灭火任务 消火栓给水系统 消防系统的管道用黑铁管即非镀锌钢管 1 设置范围 24m以下的厂房 仓库 科研楼 大型影剧院 体育馆 建筑体积大于5000m3的各种公共场所 如车站 机场 商店 医院等 7层以上的住宅楼 底层设有商店的单元式住宅楼 国家文物保护单位的砖木或木结构建筑 消防给水系统的型式 A 生活和消防给水 生产和消防给水合二为一的合用给水系统 造价低 结构简单 运行不经济 B 独立的消防系统 无论那种系统均要保证灭火的需求 对于 建筑物高度不大 配水管网的供水能力完全满足建筑物的消防灭火要求 可采用供水管网直接供水的消防给水系统 建筑物高度较大 要采用设置消防水泵和水箱的给水系统 水箱至少为10min的灭火贮水量 3 消火栓系统组成 给水管网 应构成水平或垂直环网 至少两条进水管 需要时配水泵 水箱等设备 消火栓 由消防龙头 水带 水枪组成 一个建筑的消防器材必须用同样的规格 以备替换 A 消防龙头 控制水流的阀门 离地1 1米 铜制 口径50mm 65mm两种 有单 双出口两种龙头型式 出水方向与墙呈900角 B 水带 导引水的软管 有尼龙编织 帆布等材料织成 直径50 65mm两种 长度10米 15米 20米 C 锥形喷嘴 流量不变 面积缩小 流速增加 用13 16 19mm三种尺寸的喷嘴 有铜制 铝合金材料 工程塑料等各种材质 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 自动喷淋灭火系统 第三节重点讲 二 高层建筑消防给水系统 特点 10层及以上的住宅建筑 24米以上的其它民用建筑称为高层建筑 此时 消防车不能扑救火灾 需自救灭火 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部分组成 给水管网无论在水平面上及垂直立面上都要成环状 进水管不少于两条 且由不同的方向进入建筑体 消火栓给水系统的要求 1 系统的设备 每幢高层建筑设一个消防给水系统 包括消防贮水池 水箱 消防泵 高层比较密集时 可设集中的消防水泵站 贮水池 50米以下的高层建筑 可由消火车从室外的消火栓取水 通过水泵接合器 向建筑内的消防管网供水 以协助灭火 50米以上的难以得到消防车的供水援助 为加强给水系统的自身灭火能力 以保证灭火 宜采用分区给水系统 消火栓系统 选用大号的 如口径为65mm 水带长度为25m 喷嘴为19mm 充实水柱不小于10米 高层消防用水量 高层民用建筑消火栓用水量 从下表可以看出 易燃品多 用水量大 楼高 用水量大 高层工业建筑消火栓系统用水量由下表可以看出 楼越高 用水量越大 室外比室内大 易燃物多 用水量大 第三节自动喷水给水系统 在火灾发生后 能自动启动喷水灭火 可以有效的扑灭初始的火灾 有极好的灭火能力 成功率达到95 以上 我国目前要求在人员密集的购物场所 娱乐场所 高级宾馆 大型公共建筑 易燃品工厂等场所必须装该种灭火方式 该系统由消防泵 消防管网 自动控制系统 闭式喷头 同时包括消防水源自动喷淋系统的管道用镀锌管 以避免在使用过程中管道中的铁锈堵塞喷淋系统的喷淋管嘴 自动喷淋系统的末端在施工过程中 必须安装防晃支架 消防管道的连接方法 管径大于等于50mm时 用卡箍连接 过去用焊接 管径小于50mm时 用螺纹连接一 闭式喷嘴自动喷水灭火系统 自动喷水系统的设置范围大型影剧院 会堂 体育馆的舞台大商场 展览馆 多功能厅大型棉 毛 麻 木器 火柴厂及仓库有空调的宾馆的走廊等停车库 可燃品库 洒水系统的分类1 自动喷洒湿式系统 组成 闭式喷头 给水管网 湿式警报器 其它报警装置 警铃 温感 烟感探测器 水流指示器 各种阀门 工作原理 管网内充满压力水 报警阀前后压力相同 管内水压处于平衡状态 火灾发生时 探测器向收信号机报警 同时闭式喷头打开喷水 由于水的流出 报警阀前后出现压差 使阀瓣开启供水开始 同时阀内一股水 流入延迟器及水力警铃 使之发出报警铃声 随之 管网上水流指示器 压力开关等也同时动作 将信号传给报告控制台 便于整体指挥灭火 适用温度 室温在4 70 特点 构造简单 工作可靠 灭火快 效率高 适用范围广 2 自动喷洒干式系统 组成 同上 与湿式系统不同点在于 报警阀后的管网内充以压缩空气 并设有干式报警阀及充气设备 工作原理 当火灾发生时 室内温度上升 打开喷头放出压缩空气 降低管网压力 干式报警阀开启 水即进入管网喷水灭火 同时水力警铃 压力开关 火灾报警器投入工作 特点 该系统不受建筑内低温度的限制 可用于不采暖的房屋 系统设备复杂 维护不便 灭火时 先放气 再喷水 灭火不如湿式系统高 二 开式洒水系统 雨淋式灭火系统1 组成 由开式喷头 给水管网 雨淋阀及控制系统组成 2 工作原理 当火灾发生时 温感 烟感 光感等火灾探测器向控制箱发出信号 经确定火灾发生后 打开雨淋阀 全部喷头现时喷水灭火 这样不仅可以扑灭着火点的火灾 还可向整个被保护面积上喷水 从而防止火灾蔓延和扩大 设置范围 严重危险物品 硝化棉 赛璐璐 胶片 的生产厂房 大型摄影棚 演播室 大型剧院 水幕系统1 组成 干式喷头 给水管网 雨淋阀 控制设备组成 2 工作原理 同上 喷头整排安装在给水管上 喷出水帘 作防火墙 隔断火的通路 并可局部降温 3 设置位置 舞台的前缘 防火卷帘 应设防火墙而无法设置的开口部位 三 喷水系统的主要部件 喷头 有闭式 开式 特殊型1 闭式喷头 低熔合金锁片封闭的 用于无腐蚀性气体的各种建筑 动作温度72 98 142 玻璃球式 球内装有易膨胀液体 温升 液胀 玻璃破裂 水流流出 动作温度 57 68 79 93 141 设置的环境温度 10 否则有液体结晶 玻璃被胀裂 2 开式喷头 报警器 也称为控制信号阀 1 干式 2 湿式 3 两用式 4 雨淋式 水流报警设备 水力警铃 水流指示器 压力开关 延迟器 火灾探测器 温感 湿感 光感 第四节其它灭火系统 对于不宜用水灭火的燃烧物 用水雾 蒸汽 CO2 卤代烷等灭火剂 用于扑灭液体 固体 气体的各项火灾 一 水雾灭火系统 1 构成 由水雾喷头 高压给水设备 控制阀 火灾探测器等组成 2 工作情况 用高压水通过雾化 喷出很小的水滴雾状水流 包围燃烧物体 具有冲淡和隔绝空 氧 气 同时冷却降温的作用 对油类还可起乳化表面的作用 不能用于扑灭与水发生反应的物质 适用范围 用于电器设备 石油加工厂等 二 蒸汽灭火系统 1 组成 蒸汽源 输汽管道 蒸汽喷枪 2 机理 冲淡燃烧区可燃气体的浓度 降低含氧量3 特点 效果好 不损坏设备 适用范围 用于扑救高温设备的油气火灾 易燃易爆物的厂房 锅炉房 火柴厂三 卤代烷灭火系统灭火机理 通过阻碍燃烧的化学反应 而起到灭火作用 这种灭火方式对消除表面的火焰效果十分明显 但对阴火效果较差 传统的灭火剂如 1211 1301中含有的氯原子 对大气中臭氧层造成破坏 已被禁用 现有的替代灭火剂为FE241和NAFS3 但它们的灭火效果不如原有的1301等 第五章热水供应系统 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 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 第二节热水系统的器材与设备 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统小 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 如图Fig换热器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 10