建筑给水排水工程课程设计.docx

建筑给水排水工程课程大作业学院：土木建筑工程学院班级：环境1401班姓名：谢凡14232021指导教师：王锦目录1.设计基本内容和要求11.1设计资料11.2设计主要内容11.3基本要求11.4设计重点研究的问题：21.5参考资料推荐：21.6评分标准：22.给水系统22.1设计说明22.2设计计算33.消防系统63.1设计说明63.2设计计算84.排水系统114.1设计说明114.2设计计算135.雨水系统155.1设计说明155.2设计计算186.热水系统196.1设计说明196.2设计计算197心得体会2711.设计基本内容和要求1.1设计资料（1）工程概况：该建筑为一幢7层高的多层建筑，该建筑为一类、耐火等级一级。该幢楼包括四个单元，各单元各层的建筑结构基本相同（见建筑平面图）。在该幢建筑物的北侧共建四个出口：分别对应于每个单元，每个单元的每层有两个住户，每个住户为三室两厅的一套，每套间均设有厨房与两个卫生间。该幢建筑物总建筑面积为8733.16m2，总高度为20.9m，标准层高为2.9m，一层地坪标高位0.000m，冻土深度为0.7m。（2）背景资料本建筑水源为小区自备井，经给水泵站加压后供给小区各用水点，一层引入管压力不低于0.35MPa。本建筑0.00以上排水采用重力排水，0.00以下采用压力提升排水。污废水经污水管道收集后排入室外化粪池，经化粪池处理后，排入市政污水管网。（3）建筑图纸：首层及标准层。（4）气候暴雨强度等条件按各位同学家乡考虑。1.2设计主要内容（1）多层建筑给水系统方式选择与设计计算,完成该建筑的给水系统平面图和系统图草图；（2）多层建筑消防系统方式选择与设计计算,完成该建筑的消防系统平面图和系统图草图；（3）多层建筑排水系统方式选择与设计计算,完成该建筑的排水平面图和系统图草图；（4）多层建筑雨水系统方式选择与设计计算,完成该建筑的排水平面图和系统图草图；（5）多层建筑热水系统方式选择与设计计算,完成该建筑的热水平面图和系统图草图；1.3基本要求（1）建筑给水、排水、消防、雨水、热水各系统的体制应当合理选择，注意技术先进性和经济合理性。（2）根据选定的系统体制，按照相关设计手册，确定有关的设计参数、尺寸和所需的材料、规格等。（3）平面图管线布置合理，并注意各管线交叉连接，注意立管编号。1.4设计重点研究的问题：建筑给水、排水、雨水、消防、热水系统的体制选择，尤其是消火栓系统、热水系统的设计计算。1.5参考资料推荐：1王增长，建筑给水排水工程第四版，中国建筑工业出版社 19982高明远，建筑给水排水工程学中国建筑工业出版社 20023严煦世，给水排水工程快速设计手册中国建筑工业出版社 19984中国建筑工业出版社编，建筑给水排水工程规范，中国建筑工业出版社5陈耀宗，建筑给水排水设计手册，中国建筑工业出版社 19926建筑给水排水设计规范（GB50015-2003），建筑设计防火规范GBJ16-87，高层民用建筑设计防火规范GB50054-2001，自动喷水灭火系统设计规范GB50084-2001，室外给水设计规范GBJ13-86，室外排水设计规范GBJ14-87，建筑中水设计规范CECS30：91，居住小区给水排水设计规范CECS57：941.6评分标准：（1）通过课程设计作业提高学生分析、解决实际问题和独立工作的能力，掌握必要的设计思路、计算方法。（2）提交该建筑给水、消防、排水、雨水、热水系统设计说明书，设计计算书。（3）提交设计建筑给水排水各系统设计草图。（4）根据设计思路、计算方法正确性，计算结果准确性，给予成绩。2.给水系统2.1设计说明根据设计资料，已知本建筑的水源为小区自备井，经给水加压泵站加压后供给小区各用水点。所以室内给水采用水泵加压给水方式，不设水箱。要求一层引入管压力不小于0.35MPa。2.2设计计算（1）给水用水定额及时变化系数假设一户住4人。查表2-2可知，有大便器、洗脸盆、洗涤盆、洗衣机、集中热水供应(或家用热水机组)和沐浴设备的普通住宅的用水定额（最高日）为180320L/(人d)，小时变化系数Kh为2.52.0，使用时间为24h。根据本建筑的性质和室内卫生设备之完善程度，选用住户的最高日用水定额为qd=260L/(人d)，用水时变化系数Kh=2.0。该建筑一层标高为-0.00m，层高3.7m，且无用水设备，所以实际居住6层住户。二七层为标准层，层高2.9m。（2）最高日用水量Qd=mqd=486280/1000=53.76m3/d（3）最高日最大时用水量Qh=Qd/TKh=53.76/242.0=4.48m3/h（4）设计秒流量qg=0.2UNg同时出流概率U=1+（Ng-1）0.49Ng100%该住宅为普通住宅III型，U0参考值为1.52.5，取U0为2.5。查表2-5，得到的值为1.51210-2。（5）室内所需压力根据图1给水管网水力计算用图，室内给水管网水力计算见表1室内给水管网水力计算表。图 1 给水管网水力计算用图图 2 给水管网平面图表格1室内给水管网水力计算表H1=17.2+0.8-(-0.9)=18.9mH2O=189kPa(其中0.8为配水嘴距室内地坪的安装高度)H2=1.3hy=1.327.53=35.789kPaH4=50kPa（即最不利点水嘴的最低工作压力）引入管处选LXL-100型螺翼式水表，其最大流量qmax=120m3/h，性能系数为Kb=qmax2/100=1202/100=144。则水表的水头损失hd=qg2/Kb=（4.323.6）2/144=1.44kPa，即H3=1.44kPa。每户入水口选择LXS-50N型螺翼式水表，其最大流量qmax=30m3/h，性能系数为Kb=qmax2/100=302/100=9。则水表的水头损失hd=qg2/Kb=（0.523.6）2/9=0.004kPa，可忽略不计。室内所需的压力H=H1+H2+H3+H4=189+35.789+1.44+50=276.229kPa要求一层引入管压力不低于0.35MPa，室内所需的压力小于该值，可满足17层供水要求。（6）地下室加压水泵的选择本设计的加压水泵是为17层给水管网加压，水泵出水量按最大时用水量4.48m3/h（1.24L/s）计。由于要求一层引入管压力不低于0.35MPa，故水泵扬程为：Hp=350+2.1=352.1kPa=35.21mH2O（其中2.1为1516管段沿程水头损失）根据表格2，选用水泵32LG6.5-15x3（H=45m，Q=6.5m3/h，N=2.2kW）2台，其中1台备用。表格2 LG、DL系列常用水泵规格、型号、参数一览表3.消防系统3.1设计说明建筑设计防火规范GB 50016-2006中规定：8.4.3 室内消火栓的布置应符合下列规定：1除无可燃物的设备层外，设置室内消火栓的建筑物，其各层均应设置消火栓。单元式、塔式住宅的消火栓宜设置在楼梯间的首层和各层楼层休息平台上，当设2 根消防竖管确有困难时，可设1 根消防竖管，但必须采用双口双阀型消火栓。干式消火栓竖管应在首层靠出口部位设置便于消防车供水的快速接口和止回阀；2消防电梯间前室内应设置消火栓；3室内消火栓应设置在位置明显且易于操作的部位。栓口离地面或操作基面高度宜为1.1m，其出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面成90角；栓口与消火栓箱内边缘的距离不应影响消防水带的连接；4冷库内的消火栓应设置在常温穿堂或楼梯间内；5室内消火栓的间距应由计算确定。高层厂房（仓库）、高架仓库和甲、乙类厂房中室内消火栓的间距不应大于30m；其它单层和多层建筑中室内消火栓的间距不应大于50m；6同一建筑物内应采用统一规格的消火栓、水枪和水带。每条水带的长度不应大于25m；7室内消火栓的布置应保证每一个防火分区同层有两支水枪的充实水柱同时到达任何部位。建筑高度小于等于24m 且体积小于等于5000m3 的多层仓库，可采用1 支水枪充实水柱到达室内任何部位。水枪的充实水柱应经计算确定，甲、乙类厂房、层数超过6 层的公共建筑和层数超过4 层的厂房（仓库），不应小于10m；高层厂房（仓库）、高架仓库和体积大于25000m3 的商店、体育馆、影剧院、会堂、展览建筑，车站、码头、机场建筑等，不应小于13.0m；其它建筑，不宜小于7m；8高层厂房（仓库）和高位消防水箱静压不能满足最不利点消火栓水压要求的其它建筑，应在每个室内消火栓处设置直接启动消防水泵的按钮，并应有保护设施；9室内消火栓栓口处的出水压力大于0.5MPa 时，应设置减压设施；静水压力大于1.0MPa 时，应采用分区给水系统；10设有室内消火栓的建筑，如为平屋顶时，宜在平屋顶上设置试验和检查用的消火栓。所以本设计采用每单元两根消防立管，每单元每层2个消火栓，布置在电梯的前室。3.2设计计算（1）消火栓的布置该建筑为单元式建筑，每单元均有消防电梯。所以采用每单元两根独立消防立管，给水方式为设水泵、水箱的消火栓给水方式。每单元每层设置2个消火栓，布置在消防电梯的前室。图 3 消防系统布置平面图（每单元与此图相同）（2）水枪喷嘴处所需的水压水枪喷口直径选19mm。查表3-3，3-6，表3-7，表3-8，表3-9，表3-10，得水枪系数值为0.0097；充实水柱Hm要求不低于7m，选Hm=10m，水枪实验系数f值为1.20m。水枪喷嘴处所需水压:Hq=fHm/(1-fHm)=1.2010/(1-0.00971.2010)=13.58MH2O=135.8kPa（3）水枪喷嘴的出流量喷口直径19mm的水枪水流特性系数B为1.577。qxh=BHq=1.57713.58=5.01L/s5.0L/s（4）水带阻力19mm水枪配65mm水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓水带多位衬胶水带。本设计选择衬胶水带。水带长度为20m。查表3-10，65mm衬胶水带阻力系数AZ值为0.00172。水带阻力损失：hd=AZLdqxh2=0.00172205.22=0.93m（5）消火栓口所需的水压Hxh=Hq+hd+Hk=13.58+0.93+2=16.51mH2O=165.1kPa（Hk为消火栓栓口水头损失，按20kPa算）（6）校核设置的消防水箱最低水位高程为25.4m（该建筑处于南方冬季非供暖地区，水箱设置为室外不设水箱间）。设置的最不利点消火栓栓口高程为17.2+1.1=18.3m，则最不利点消火栓口的压力为25.4-18.3=7.1mH2O=71kPa。按消防给水及消火栓系统技术规范GB509742014规定（高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓静水压力，当建筑高度不超过100m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.07MPa），可不设增压设施。（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x2，出水枪数为2支。Hxh0 =Hq+hd+Hk=13.58+0.93+2=16.51mH2O=165.1kPaHxh1 =Hxh0+H（0和1点的消火栓间距）+h（01管段的水头损失）=16.51+2.9+0.22=19.63mH2O1点的水枪射流量：qxh1=BHq1Hxh1=qxh12/B+AZLdqxh12+2所以：qxh1=Hxh1-21B+ALd=19.63-211.577+0.0017220=5.14L/s进行消火栓给水系统水力计算时，按图示管路计算，配管水力计算结果见表3。图 4 消防系统为保证消防车通过水泵结合器向消火栓给水系统供水灭火，对于建筑消火栓给水管网的管径不得小于DN100。表格3消火栓给水系统配管水力计算设有室内消火栓的建筑，如为平屋顶时，宜在平屋顶上设置试验和检查用的消火栓。管路总水头损失为Hw=67.181.1=73.90kPa消火栓给水系统所需总水压Hx应为：Hx=H1+Hxh+Hw=18.310-(-0.910)+165.1+73.90=431kPa按消火栓灭火总用水量Qx=20.3L/s，选消防泵32LG6.5-15x3型两台，一用一备。（H=45m，Q=6.5m3/h，N=2.2kW）。根据室内消防用水量，应设置2套水泵接合器。（8）消防水箱消防贮水量按存贮10min的室内消防水量计算：Vf=qxfTx60/1000=201060/1000=12.0m3选用标准图S3：S151（一）15m3方形给水箱，尺寸为3600mm2400mm2000mm。满足建筑规范规定。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池按满足火灾延续时间内的室内消防用水量来计算，即Vf=2023600/1000=144m34.排水系统4.1设计说明本楼采用污、废水合流制。本建筑0.00以上排水采用重力排水，0.00以下采用压力提升排水。污废水经污水管道收集后排入室外化粪池，经化粪池处理后，排入市政污水管网。排水立管设计每单元六个，即A和A反户型分别三个立管分开排放（两个卫生间各一根立管，厨房和阳台合用一根立管）。图 5 排水平面布置图图 6 排水立管1平面布置图图 7 排水立管2平面布置图图 8 排水立管3平面布置图4.2设计计算表格4卫生器具排水流量、当量和排水管的管径（1）排水定额图 9 排水系统（2）横支管计算表格5排水横支管水力计算按公式qp=0.12Np+qmax计算排水设计秒流量，其中，取1.5（查表5-2），卫生器具当量和排水流量按表格4选取，计算出各管段的设计流量后查附表5-1，确定管径和坡度（均采用表5-4通用坡度）。计算结果见表格5。（3）立管计算每户有3根立管，立管直径最下部设计秒流量如下：1号立管（1、4、4、7、7、10、10立管与1号立管相同）1号立管最下部设计秒流量：qp=0.12Np+qmax=0.121.58.256+4.5=5.77L/s（查表5-2可知值为1.5）查表5-8，选用立管管径de160mm，因设计秒流量5.77L/s小于表5-8中de160mm排水管最大允许排水流量7.4L/s，所以不用设专用通气立管。2号立管（2、5、5、8、8、11、11立管与2号立管相同）2号立管最下部设计秒流量：qp=0.12Np+qmax=0.121.55.706+4.5=5.51L/s（查表5-2可知值为1.5）查表5-8，选用立管管径de160mm，因设计秒流量5.51L/s小于表5-8中de160mm排水管最大允许排水流量7.4L/s，所以不用设专用通气立管。3号立管（3、6、6、9、9、12、12立管与3号立管相同）3号立管最下部设计秒流量：qp=0.12Np+qmax=0.121.54.56+3=3.94L/s（查表5-2可知值为1.5）查表5-8，选用立管管径de110mm，因设计秒流量3.94L/s小于表5-8中de110mm排水管最大允许排水流量4.0L/s，所以不用设专用通气立管。（4）排出管计算全楼排水当量：18.4568=885.6排出管设计秒流量：qp=0.12Np+qmax=0.121.5885.6+4.5=9.79L/s查附表5-1，排出管管径取de160mm，取通用坡度0.007。该建筑0.00以下没有用水设备，所以不设污水提升系统。5.雨水系统5.1设计说明暴雨设计重现期：屋面P=5年，室外P=1年。本工程屋面雨水采用外排水至室外散水，详见建筑图纸。按照要求，设计该建筑位于陕西省西安市。雨水斗的布置见设计图纸。采用87式雨水斗。布置为建筑的北侧8个，（标号为YD-2,YD-3,YD-4,YD-5,YD-6,YD-7,YD-8,YD-9），西、东两侧各1个（标号为YD-1,YD-10）。不设悬吊管，雨水斗直接连接立管排出（立管标号为YL-1,YL-2,YL-3,YL-4,YL-5,YL-6,YL-7,YL-8,YL-9, YL-10布置如图）。图 10 雨水系统平面布置图图 11 雨水系统平面布置图（YL-1、YL-2、YL-3）图 12 雨水系统平面布置图（YL-8、YL-9、YL-10）图 13 雨水系统平面布置图（YL-4、YL-5）（YL-6、YL-7与此图相同）图 14 雨水系统图 15 雨水斗图 16 雨水斗西安市气候资料：西安410月平均总降水量488.6毫米,平均总降水日数66天。平均日降水25毫米的大雨日4.5天，平均日降水50毫米的暴雨日约1天。表格 6 部分城市降雨强度资料5.2设计计算（1）每个雨水斗的实际汇水面积屋顶面积：91880mm12220mm=1122.7736m2共布置10个雨水斗均匀排列，所以每个雨水斗的汇水面积F=1122.7736/10=112.28m2（2）雨水斗的选用根据表格6，可知该地区降雨重现期为5年的小时降雨深度：h5=109mm/h降雨强度为3.04L/sec100m2=304L/s104m2查附表6-6，选用口径D1=75mm的87式雨水斗。所以每个雨水斗的泄流量Q1=Fq510000=0.9112.2830410000=3.07L/s（3）连接管连接管管径D2与雨水斗口径相同，D2=D1=75mm（4）悬吊管不设悬吊管，雨水斗连接立管直接排出。立管直径75mm。（5）立管立管管径与悬吊管管径相同D4=D3=75mm东西两侧立管（YL-1和YL-6）管径与连接管管径相同，也为75mm。（6）排出管排出管管径与立管相同，D5=D4=75mm6.热水系统6.1设计说明该建筑每日供应热水时间为24小时，使用热水的设备为两个卫生间内的洗脸池和主卧室卫生间内的浴盆。计算用的热水供水温度为70，冷水温度为10，根据建筑给水排水设计规范GB50015-2003用水定额表，有集中热水供应和沐浴设备的住宅，每人每日（24h的）最高用水定额为60100L，取用水定额为80L/(人d)。6.2设计计算（1）热水量Qdr=8019210-3=15.36m3/d（60热水）折合成70热水的最高日用水量为Qdr=15.36（60-10）/（70-10）=12.8m3/d(70热水)表格 7 热水小时变化系数Kh值表热水小时变化系数取4.0，则70时最高日最大小时用水量为Qhmax=KhQdr/T=4.012.8/24=2.13m3/h=0.59L/s按卫生器具一小时用水量来计算：浴盆数目48套，其他器具不计，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GB-50015-2003表5.1.1-2卫生器具的1次和1h热水用水定额及水温表，带淋浴器的浴盆用水量为300L/h(40)，则Qdr=Krqhn0b=0.53004870%=5040L/h=1.4L/s比较Qhmax和Qdr，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Qdr=1.4L/s。（2）耗热量冷水温度取10，热水温度取70，则耗热量：Q=CB（tr-tl）rQr=4.19（70-10）11.4=351.96kW=315960W（3）加热设备选择计算拟采用半容积式水加热器。设蒸汽表压为1.96105Pa，相对应的绝对压强为2.94105Pa，其饱和温度为ts=133，热媒和被加热水的计算温差：t=(tmc+tmz)/2-(tc+tz)/2=133-(70+10)/2=93根据半容积式水加热器有关资料，铜盘管的传热系数K为1047W/(m2C)，传热效率修正系数取0.7，Cr取1.1，水加热器的传导面积：F=CrQ/(Ktj)=1.1315960/（0.7104793）=5.09m2半容积式水加热器的贮热量应大于15min设计小时用水量，则其最小贮水容积V=1560Qdr=15601.4=1260L=1.26m2根据所得的F、V对照样本提供的参数，选择水加热器型号。（4）热水配水管网计算图 17 热水系统平面布置图表格8热水配水管网水力计算表计算用图如图所示。配水管网水力计算表见表格9。表格 9 热水管网水力计算表图 18 热水系统热水排水管网的计算中，设计秒流量公式与给水管网计算相同。但查热水水力计算表进行配管和计算水头损失。热水配水管网的局部水头损失按沿程水头损失的30%计算，管路总水头损失为：2.636101.3=34.268kPa水加热器出口至最不利点配水嘴的几何高差为：0.8+2.95+0.8+5.6+1=22.7m=227kPa考虑50kPa的流出水头，则热水配水管网所需水压为H=227+34.268+50=311.268kPa根据流量1.4L/s（5.04m3/h）和扬程311.268kPa（31.127m）选择热水系统所需的泵，选择的LG、DL系列常用水泵的型号为32LG6.5-15x3（H=45m，Q=6.5m3/h，N=2.2kW）2台，其中1台备用。（5）热水回水管网的水力计算比温降为t=T/F，其中F为配水管网水力计算管道的展开面积，计算F时，立管均按无保温层考虑，干管均按25mm保温层厚度取值。根据计算图，配水管网计算管路的管道展开面积：F=0.06280.5+0.07851.5+0.1005（4+2.9）+0.1256（2.9+2.9）+0.1570（2.9+2.9+7.4）+0.314（7.4+12.6）+0.3548（10.2+11.2+5.1）+0.392512=24.04m2t=T/F=（70-60）/24.04=0.42然后按照管段顺序（倒序151），按公式tz=tc-tf依次算出格节点的水温值，将计算结果列于下表中。图 19 热水系统表格 10 热水配水管网热损失及循环流量计算图 20 热水系统表格 11 侧立管热损失计算表根据管段节点水温，取其算术平均值得到管段平均温度值，列于表中。管段热损失qs按公式qs=DKL1-tc+tz2-tj=DKL1-t计算，其中D取外径，K取41.9kJ/(m2h)。则有：qs=131.6DL(1-)t。将计算结果列于表中。配水管网的总热损失为：Qs=qs1415+2(qs45+qs56+qs67+qs78+qs89+qs910+qs1011+qs1112+qs1213+qs1314+qs410+qs410+qs410)=70821.99kJ/h=19672.775W配水管网起点和终点温差t取10，总循环流量qx为：qx=Qs/(CBt)= 19672.775/(4190101)=0.469L/s即管段1415的循环流量为0.469L/s。因为配水管网以节点14为界两段对称分布，两端的热损失均为(70821.99-2786.3)/2=34017.845kJ/h。按公式q(n+1)x=qnxq(n+1)s/qns对qx进行分配。将结果填入表中。然后计算循环流量在配水、回水管网中的水头损失。取回水管径比相应配水管段管径小12级，见表。（6）选择循环水泵根据公式Qbqx，循环水泵流量应满足Qb0.469L/s（1.69m3/h）根据公式H=(Hp+Hx)+Hj（容积式水加热器、导流型容积式水加热器、半容积式水加热器和加热水箱，因容器内被加热水的流速一般较低v0.1m/s，其流程短，故水头损失很小，在热水系统中可忽略不计），循环水泵扬程应满足Hb(Hp+Hx)+Hj=根据Qb、Hb对水泵进行选型：（7）蒸汽管道计算已知设计的小时耗热量为：Q=70821.99kJ/h=19672.775W蒸汽的比热h取2167kJ/kg，蒸汽耗量为：Gmh=(1.11.2)Q/h=1.170821.99/2167=35.95kg/h蒸汽管道的管径可查蒸汽管道管径计算表（=0.2mm），选用管径DN80。（8）蒸汽凝水管道计算一直蒸汽参数的表压为2个大气压，采用开式余压凝水系统。水加热器至疏水器间的管径按由加热器至疏水器间不同管径通过的小时耗热量表选取，水加热器至疏水器之间的凝水管管径取DN70，疏水器后管径按余压凝结水管管径选择表选用，选用DN70。（9）锅炉选择已知锅炉小时供热量为：Qg=(1.11.2)Q=