建筑给水排水工程.ppt

建筑给水排水工程 WaterSupplyandSewageinBuilding环境学院建环教研室雷飞 1 课程内容 包括 给水排水热水供应消防给水其他类型系统 游泳池等建筑给水排水是建筑物设备的一部分建筑 结构 供暖与通风 给水排水 电气等工程构成可供使用的建筑整体 与建筑电器 供暖与通风构成建筑物设备 2 课程学习的作用 设计 施工 管理中暖通 给排水关系密切从事暖通专业工作 常 客串 改行 为给排水专业 水暖不分家 全国勘察设计注册暖通空调工程师考试项目 采暖 通风 空气调节 制冷技术 空气洁净技术 民用建筑房屋卫生设备 建筑给排水 民用建筑房屋卫生设备 熟悉房屋卫生设备 冷热水供 排水量指标 掌握系统设计计算 掌握消防水量计算及系统设计 生活中 3 课程的基本要求 了解室内给水 消防给水 排水 热水管网的系统知识 结构组成 工作原理 设备等掌握室内给排水系统水力计算方法及主要设备计算 结合工程实际知识 设计较简单的建筑给排水系统 4 相关课程 室外给水排水 建筑给水排水与室外给水排水相互联系的整体建筑给水排水系统的设置 必须与室外给水排水系统紧密配合室外给水排水的现状 也势必影响建筑给水排水泵系统的选择和布局 流体输配管网 流体力学 泵与风机 建筑概论 等相关课程是基础 5 教材 建筑给水排水工程 第四版 王增长建工版参考书目 建筑给水排水工程学 高明远建工版1 室内给水排水工程 2 房屋卫生设备 6 课程要求 教材 人手一册考勤 三次不到 无成绩 作业课堂考试成绩 考试成绩 30 平时成绩 70 7 中国给水工程历史 古代给水 凿井而饮 挖穴而居 人类的生活离不开水 住在河边 旱地上只有掘井取地下水商品买卖的地方叫 市井 人们在集市交换商品围绕水井进行城市供水 唐朝长安城 整修渠道 把水从外引入城内 几条渠道穿过长安城内 形成了一个完整的供水网 解决了长安城百万人口的供水问题 净水技术 中国是首先采用明矾降低水中浑浊度的近代给水 我国给水事业始于1879年 旅顺龙引泉供水 1882年在上海建成了杨树浦水厂 8 五 六十年代 我国城市的三 四层建筑居多 且室内卫生设备不完善 有上水无下水 自来水普及率低 建筑给排水工作仅限于室内的上 下水管道 六十年代至八十年代 通过对许多工程实践的总结 对以往机械搬用国外经验并造成某些失误进行了总结 并在总结的基础上 在建筑给排水范畴内开始形成并确立我国独立的技术体系 1986年建筑给排水规范通过国家级审定 9 80年代后 随着国民经济的发展 室内卫生设备的完善与普及 使得建筑给排水技术水平得到了相应的发展 我国高层建筑在许多大中城市如雨后春笋般拔地而起 目前10 30层建筑为数甚多 30 50层建筑不胜枚举同时旅游业的发展 也促进了大型豪华宾馆的兴建 这一切都对建筑给排水提出了更高的要求 并促进了其发展 建筑内给排水不再单单是上 下水管道 还要有热水供应 不但要设消火栓灭火系统 而且要设自动喷洒系统 人们不但要有一个优美 舒适的生活环境 吃的好 住的好 还要娱乐健身 相应的室内游泳室 桑那浴 冲浪浴在一些楼堂馆所建成 10 建筑业的发展 对建筑给排水提出了一系列的亟待解决的问题 如给水系统的自动控制节约用水节能的研究噪声及水锤的防止高层建筑消防问题污水立管通水通风问题雨水系统的计算问题 等等 11 水的循环 水源 河水 湖水 井水 12 城市给水系统 取水净水输水配水 13 地表水二次净化工艺流程 14 水厂平面 15 高程布置 16 城市排水系统 17 第一章建筑内部的给水系统 18 建筑给水的任务 建筑给水的任务 将室外城市给水管网的水 送至生活 生产和消防用水设备 并满足各用水点对水量 水压和水质要求的冷水供应系统 给水系统按用途可分为三类生活给水系统 1 用水量不均匀 2 水质达到国家饮用水标准 生产给水系统 用水量均匀 水质要求差异大消防给水系统 用水量大 对水质无特殊要求 压力要求高 19 水质要求 直饮水 饮用净水水质标准 1999年 饮用水 生活饮用水卫生标准 85年 再利用的中水 雨水 城市污水再生利用 2002 用于不与人体直接接触游泳池 锅炉给水 冷却水有专门的水质标准采暖水 空调制冷用水可参考国外标准 20 生活饮用水卫生标准 1 感官性指标 2 化学指标 3 毒理性指标 4 细菌学指标 21 1 1给水系统的组成 引入管水表节点给水管道配水装置和用水设备增压和储水设备 22 引入管水表节点给水管道配水装置和用水设备增压和储水设备 23 1 1 1引入管 连接室内外管网 安装 冻土线以下管沟直埋 24 1 1 2水表节点 25 闸门 关闭管网 以便修理和拆换水表 泄水阀 检修时放空管网 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 以提高安全供水的可靠性 水表的安装要求 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 为使水流平稳 计量准确 水表前后应有符合产品要求的直线管段 水表的安装 26 流速式水表 螺翼式水表 大口径 阻力小 计量范围大 旋翼式水表 小口径 阻力大 计量范围小 27 水表设置问题 装分户水表 节水10 20 住宅的分户水表或分户水表的数字显示宜设在户外 水表设在户内 抄表的工作量很大 住宅的安全性和私密性大大降低 设置有以下几种形式 采用远传水表 把普通水表换成远传水表采用磁卡式水表 采用普通水表设在户外 28 水表使用中的一些问题 据有关部门对我国10个城市 1432只在装水表拆回校验 符合 4 要求的 占60 9 偏快的占33 4 偏慢的占5 7 国家技术监督局已于1991年发文规定 生活用水表只作首次强制检定 限期使用 到期更换 使用期限 口径15 20mm的水表不超过6年 口径25 50mm的水表 不超过4年 据1998至1999年在北京住宅小区和大专院校调查统计 约有80 以上的用水单位和居民区进水管及家庭进户管表前阀门损坏或锈蚀难以启闭 给水表的拆卸更换带来了很大的困难 29 水表除计费功能外 它还是合理用水分析和水量平衡测试必不可少的仪表 水量平衡测试是用水单位对本单位用水体系进行实际测试 根据其输入水量与输出水量之间的平衡关系进行分析的工作 目前各城市节水法规中对开展合理用水分析和水量平衡测试工作均有明确的要求 如北京市有关节水法规中规定 凡本市行政区域内实行计划供水月均取水量在 2000m3以上 含 2000m3 的用水单位 均应进行水量平衡测试 月均取水量在 2000m3以下的用水单位 应进行合理用水分析工作 定期开展以上工作对制订合理用水规划 加强用水管理 实现节约用水 都能起到积极的作用 如上海交通大学徐汇分部 进行水量平衡测试后 查出了不少漏水隐患 经整治给水系统 取得了每月节水3万m3 每年少缴100万元水费的显著成效 然而 由于原 规范 中水表的设置要求不如阀门 止回阀等附件具体 全面 部分设计人员对合理用水分析和水量平衡测试等要求了解不够 设置水表仅以计量收费为依据 致使给水系统 先天不足 为落实节水法规一些单位不得不断管增表 为此给基层管理部门增添了不少麻烦 30 1 1 3给水管道 包括干管 立管和支管 我国给水主要管材 钢管 焊接钢管 铸铁管 塑料管 焊接钢管 耐压 抗振性能好 单管长 接头少 且重量比铸铁管轻 给水管管径 150mm时 采用镀锌钢管 镀锌钢管 白铁管 非镀锌钢管 黑铁管 铸铁管 性脆 重量大 但耐腐蚀 经久耐用 价格低 给水管管径 150mm 31 32 淘汰镀锌管 国家建设部规定 自2000年6月1日起 在新建住宅中 禁止使用冷镀锌管用于室内给水管道 并根据当地实际情况逐步限时禁止使用热镀锌管 33 推广新型管材 传统的给水管材一般采用镀锌钢管镀锌管 易锈蚀 使用寿命短 二次污染 内壁易生锈 结垢 滋生细菌和微生物等有害杂质 红水现象 新型管材 金属管材 铜管塑料管材 34 塑料给水管 塑料给水管 重量轻 耐压强度好 输送液体阻力小 耐化学腐蚀性能强 安装方便 省钢节能 使用寿命长等优点 给水用塑料管道主要有 硬聚氯乙烯 PVC U 高密度聚乙烯 HDPE 交联聚乙烯 PEX 改性聚丙烯 PP R PP C 聚丁烯 PB 铝塑复合管 PE AL PE PEX AL PEX 钢塑复合管等 35 聚丙烯PP R 无毒 无锈蚀 不结垢 不滋生细菌同质热熔连接保温节能重量轻 比强度高 36 聚乙烯 PE 37 铝塑复合管 五层材料 交联聚乙烯PE用于连接聚乙烯塑料和金属的粘胶剂纵向叠加焊接的铝质管壁粘胶剂交联聚乙烯安装方便 不用管道工 不用套口 攻丝 38 39 金属管材 热水管注意保温塑料管材 安装问题 热伸缩系数大于金属管材使用问题 热蠕性 影响寿命 理想的寿命是等同于建筑的使用寿命塑料管材施工方法 不同的管材用不同的方法挤压夹紧法热熔合方法电熔合方法粘合法螺纹法 40 1 1 4配水装置 不同用水设备配置不同的水龙头洗脸盆 洗涤槽过去常用 螺旋升降式铸铁水嘴2000 1 1 禁止使用 性能不佳替代 陶瓷片密封水嘴 水流稳定 便于调节水流大小 密封性好 耐久 关闭后不滴水 节水 41 水龙头的变化 洗衣房 开水间 用旋塞式水嘴 水流直线通过 阻力小 短时间可以获得大流量 关闭快引起水锤 医院及公共场所 非手动开关水龙头 医院为强制性条文 肘开关脚踏式红外线式光电式其他高级出水口装数片滤网和孔板 使水流柔和不四溅 减少出水压力和噪声 并节水冷热水混合恒温式种类越来越多 价格悬殊 螺旋升降式铸铁水嘴200元 42 1 1 5给水附件 阀门 按阀体结构形式和功能可分为闸阀 蝶阀 截止阀 球阀 旋塞阀 止回阀 减压阀 安全阀 疏水阀 平衡阀等类按照驱动方式分为手动 电动 液动 气动等四种方式按照公称压力分高压 中压 低压三类给排水 供热空调水系统中常用的大都为低压或中压阀门 以手动为主各阀门型号含义按机械工业部标准JB308275规定 43 闸阀 在管道上它主要作切断和节流用 杂质引起磨损和漏水 蝶阀 切断和节流用 用作切断时 多用弹性密封 材料选橡胶 塑料等 当用作节流时 多用金属硬密封 44 截止阀 关闭严密 阻力大 局部阻力与管径成正比 只适用于 50mm球阀是由旋塞阀演变而来的 启闭件为一个球体利用球体绕阀杆的轴线旋转 实现开启 关闭的目的 它在管道上主要用于切断 分配和改变介质流向旋塞阀 关闭件 塞子 45 管径50mm 闸阀 蝶阀要求阻力小时 闸阀双向流动 环形管网 闸阀 不能用截止阀需要调节水量 水压时用 截止阀 闸阀 46 47 给水系统例子 48 49 50 作业 绘制一个建筑的给水排水系统 包括管径 标高等 51 1 2给水方式 给水方式 指建筑内部给水系统的供水方案 即给水管网形式 决定因素 供水可靠性 水质 操作管理 自动化程度等 经济因素包括 基建投资 年经常费用等最基本因素 水压 水量 水质水压原则 给水方式提供的水压大于给水系统所需的水压 给水系统所需的水压 经验法估算 1层为100kPa 2层为120kPa 3层以上每增加1层 增加40kPa 52 给水方式选择 按照建筑所需的水压 水量与能供给的水压 水量匹配分为几种匹配是动态的建筑所需的水量是变化的市政管网供给的水压 水量也变化的 53 1 2 1直接给水方式 室外给水管网直接供水 最简单 经济适用于室外给水管网的水量 水压在一天内均能满足用水要求的建筑 54 1 2 2水箱给水方式 室外给水管网供水压力周期性不足时采用 55 1 2 3水泵的给水方式 室外给水管网供水压力经常不足时采用 56 我国 城市供水条例 规定 禁止在城市管网公共供水管道上直接装泵抽水 这是因为抽水时可能产生的负压会干扰水力工况 影响周围用水 甚至造成管网破坏 所以在工程设计时首先建一个水池或水箱 再用增压泵加压到用户供水管网 57 1 2 4水泵 水箱 水池给水方式 因室内用水不均匀 水箱有调节作用水泵出水量稳定 高效率 58 1 2 5气压给水方式 气压水罐的作用相当于高位水箱 但在可设低处 59 60 1 2 6分区给水方式 61 水箱 62 不同水箱会因材质的不同 不同程度的影响水质 铁水箱避光 避风 但箱内铁锈的残渣令水质下降 水泥水箱与管道的接口常因热胀冷缩出现裂缝 塑料水箱因内壁毛糙极易滋生细菌 玻璃钢水箱则因投光 若箱内积水不能排完 会滋生藻类生物 污染水质 武汉市二次供水水箱设施约有2 4万多个 水务集团接管1 6万个 63 1 2 7调速水泵的给水方式 卫生 比水箱方式节能 比普通单设水泵方式 64 调速的意义 普通水泵流量大时 水泵压头 h 小 不能满足最高点用水需要 流量小时 水泵压头 h 大 超过最高点用水压头需要 不节能功率 W h Q调速改变水泵曲线功率 W h QH不变化 D点最佳 E点实际控制点 定压控制 调速曲线 定速曲线 开阀管网曲线 关阀管网曲线 半开管网曲线 E 65 变频调速原理 供电频率变了 水泵转速变变频 自控自控参数管道压力自控策略台数 变频 66 台数 变频控制曲线 67 给水方式选择的原则 尽量利用外部水压除高层建筑和消防要求较高的大型公共建筑和工业建筑 消防给水系统宜与生活 生产系统共用 但应防止污染生活系统中 卫生器具处的静压力不得大于0 6mPa 68 1 3给水管道的布置与敷设 入口 69 入口 70 管道的布置 用水安全 经济合理不受损坏不影响其他设备便于维护 71 穿过沉降缝 伸缩缝 72 支架 73 其它 布置形式 上行下给 下行上给 中分式敷设形式 明装 暗装敷设要求 给水管预留孔洞 墙槽 间距管道防护 防腐 防冻 防露 防漏 防振 74 住宅给排水立管的敷设 1 明装在厨房 卫生间的墙角处 以往的住宅设计中较多采用施工方便 有碍居室美观在二次装修时大多会给予隐藏2 明装在建筑物外墙阴角处 仅适用于南方天气较暖和的地区管道在外墙敷设 影响建筑美观 不便于日后管理和维修 3 敷设在管道井内 居室洁净美观 管道井占用了面积 且管道施工 维修都比较困难 75 给水支管暗设 住宅给水支管管径一般 32mm 小管径塑料管给水支管暗设的方式有 1 暗设在砖墙里 砖墙面开管槽 管槽宽度为管子外径de 20mm 深度为管子外径de 管道直接嵌入管槽 并用管卡将子固定在管槽内 2 对于 20mm 可暗设在楼 地 面找平层里 在楼 地 板面上开管槽 槽宽为de 10mm 深为1 2de 管道半嵌入管槽里 并用管卡将管子固定在管槽内 76 77 管道防护 防腐 除锈 刷防腐涂料防冻 防结露防漏防振 78 l 4水质防护 生活饮用水卫生标准 生活饮用水 指水质符合用水卫生标准的用于日常饮用 洗涤的水 规范术语解释 规范条文解释中 生活饮用水并不包括饮用水 水源 水厂 市政管网 小区管网 建筑管网 水龙头 水质控制 79 达到 生活饮用水卫生标准 是不太容易的水厂不能处理新的有机物污染 水质达到85年规范 但不适合饮用 85年规范未规定有机物污染水质输送污染 正常情况 出厂水达标 管网水 龙头水超标 达标办法 龙头水 改造水厂处理 引入深度处理工艺 改造城市 小区管网和室内管道 工程浩大 80 水质问题 现实的解决办法 局部改造 水厂 管网分质供水 建立直饮水系统防水质污染建筑管网中 水质输送污染的现象及原因 贮水池 箱 回流污染生活饮用水管道与非饮用水管道直接连接 81 回流污染 82 用水设备 回流污染 停水回流污染自来水停止供水后 从消防管道 无人居住的楼宇或自来水管尚未使用的旁支管道中的死水 锈水倒流 83 防污染 不同水质的管网应分开生活饮用水与消防之间要设防倒流器防腐蚀污染 生活水池储水时间不得过长生活饮用水管网使用前必须消毒冲洗非饮用水龙头应明显标记 84 防污隔断阀 双止回阀及与大气相通的泄水阀防污隔断阀必须水平安装防污隔断阀配有空气隔阻器 其出口接至下水管道处 85 贮水池水质防护措施 减少不流动的储水体积保证消防用水 86 作业 一栋12层宿舍楼 外网 常年可保证工作水压为300kPa 问 采用何种给水方式 图示经验法估算 1层为100kPa 2层为120kPa 3层以上每增加1层 增加40kPa 87 第2章给水的水压 水量和增压贮水设备 88 2 1给水所需水压 为满足使用要求 用水设备的要求 流量额定流量 根据卫生器具和用水设备用途要求而规定的 其配水装置单位时间的出水量为额定流量 洗脸盆水龙头 0 15L s决定出水量的因数压力最低工作压力 流出水头 各种配水装置为克服给水配件内摩阻 冲击及流速变化等阻力 而放出额定流量所需的最小静水压称流出水头 洗脸盆水龙头 0 05MPa 89 90 系统压力要求 给水系统所需的水压 要满足建筑内给水系统各配水点单位时间内使用所需的水量保证配水最不利点 通常位于系统的最高 最远处 具有足够的流出水头 91 系统压力要求 计算公式如下 HH1 提升高度 静水压H2 流动阻力 包括沿程和局部H3 水表阻力H4 最不利点的最低工作压力H H1 H2 H3 H4 92 2 2给水所需水量 系统的所需水量 所有用水设备的额定流量之和 用水量不均匀性 生活 生产和消防用水三部分不同 生产用水量均匀生活用水量 根据用水定额 小时变化系数和用水单位数 计算 93 生活用水量 用水定额q d 每人每天 每床每天 每人每班的用水量 最高日 受当地气候 生活习惯 建筑物使用性质 卫生器具和用水设备的完善程度以及水价等多种因素的影响实测数据统计85 150L 人 d生活用水量是设备选择的主要参数 94 用水定额q d 95 用水量 最高日用水量 Q d m q d L d平均小时用水量 Q p Q d TL h最大小时用水量 Q h Q p K h L hK h 小时变化系数 最大小时用水量 平均小时用水量 96 2 3增压 贮水设备 水泵恒速水泵 水泵直接向水箱输水时 水泵的出水量与扬程几乎不变 变速水泵 水泵直接向管网输水时 用水不均匀时 出水量变化 调速泵与恒速泵组合变速水泵 节能水泵的流量 扬程和功率分别与其转速的1次方 2次方和3次方成正比变频调速器 变频控制方式 97 水泵变频控制方式 压力控制 安装压力传感器传感器压力 设定压力 表示供水量和供水压力过剩 降频降速 传感器压力 设定压力 表示供水量和供水压力不足 升频升速 传感器安装位置 水泵出水口 安装维护简便 常用 管网末端 安装距离远系统复杂 节能效果更好 98 水泵选型 流量 无水箱调节时 满足系统高峰用水要求 设计秒流量有水箱调节时 最大时流量大水箱 用水量均匀 平均时流量扬程 Hb当水泵与室外给水管网直接连接时 H b H 1 H 2 H 3 H 4 H p 当水泵与室外给水管网间接连接 从水池抽水时 H b H 1 H 2 H 4 水泵台数与备用 99 水泵安装 位置 通风 防冻 排水噪声防振检修尽可能采用自动控制优先采用自灌式充水吸入式 应有抽气或灌水装置 100 贮水池 贮存和调节水量贮水池有效容积V 包括生活调节水量消防储备V f 生产事故用水V s 生活调节水量水泵运行时T b 消耗的水量 Q b Q l T b 在水泵最长连续运行时间内 满足水泵的供水量V Q b Q l T b 十V f 十V s 101 贮水池 同时在水泵运行时间间隔 补水量应大于生活调节水量Q l T 1 Q b Q l T b 估算 调节水量 Q b Q l T b 建筑日用水量的20 25 贮水池设有进出水管 溢流管 泻水管 水位信号管贮水池一般等份为两格 检修时不断水 102 水箱结构 水箱的配管 附件进水管出水管 103 水箱 有效容积由室外给水管网直接供水 V QLTL人工启动水泵供水 V Qd n QpTd水泵自动启动供水 V C qb 4Kb经验估算 按最高日用水量估算自动 50 Qh人工 12 Qd设置高度 h H2 H4H2 阻力 H4 流出水头禁用普通旋启式水龙头 而代之以瓷片式水龙头 但缺点是水流阻力大 对系统的影响是 直接影响水箱设置高度和给水方式 104 气压给水设备分类 增压 贮水压力变压式定压式单罐 液压调节阀双罐 气压调节阀气水接触补气式简单停水补气压缩空气补气补气罐补气隔膜式 105 106 107 气压给水设备 优点 设置位置不受限制 工厂生产 现场集中组装 水质不受污染缺点 调节容积小20 30 贮水量少 供水压力变化较大 耗电量较大 适用范围设置要求选择计算 气压水罐的总容积 水泵型号 108 第3章给水系统的水力计算 计算条件建筑内部给水系统的计算是在完成给水管线布置 绘出管道轴测图后进行的 109 水力计算的目的 确定给水管网各管段的管径确定给水系统所需的压力 复核室外结水管网的水压是否满足室内给水系统所需压力的要求 有升压 贮水设备的给水系统 还要选定升压 贮水设备和确定其设置高度 110 3 l设计秒流量 设计秒流量 卫生器具按配水最不利情况组合出流时的最大瞬时流量在管线水力计算中用设计秒流量设计秒流量的确定方法 经验法 平方根法 概率法 111 经验法 设定同时使用系数设计秒流量 同时使用系数 各用水设备流量简单 不精确平方根法 秒流量不均匀系数 30 平均日用水量的平方根设计秒流量 0 347 平均日用水量的平方根计算结果偏小 112 概率法 使用概率不大于0 01的情况忽略设计秒流量 f n p 概率P f n r n个设备同时使用r个 p放水使用概率例 50个卫生间冲洗阀 同时使用概率1个 2个 3个 4个之和 0 99 即5个及以上卫生间冲洗阀同时使用概率 0 01 则按4个冲洗阀的水量计为该管段的设计秒流量设计秒流量 4 1 7L s计算值于实测值误差0 5 美 日 德等采用 记录 研究我国国情的概率数等计算参数是推广使用概率法的关键 113 我国的计算方法 一 用水时间集中 用水设备使用集中 同时给水百分数高的建筑 如工业企业 按卫生器具数量计qg q0n0bqg q0时 qg q0 114 115 我国的计算方法 二 用水时间长 用水设备使用不集中 如住宅 集体宿舍给水当量 额定流量为0 2L s为一个当量qg 0 2 Ng1 2 k Ngqg q0时 qg q0两个以上类型 k加权平均 116 117 3 2给水管网的水力计算 已知流量 流速 管径 比摩阻必须先确定其中一个 才能求出其他两项摩擦阻力计算公式Pml 4Rs v2 2 l Rml局部阻力计算公式 P v2 2给水系统 先确定管径 满足控制流速 118 控制流速 控制流速 系统技术 经济的考虑生活或生产给水管道 不宜大于2m s 小管径0 8m s 1 0m sDN 15 20mm 80mm 2 0m s消防给水管道 不宜大于2 5m s自动喷水灭火系统给水管道 不宜大于5m s 119 水力计算过程 确定管径管段的设计秒流量 控制流速 得管径计算阻力 局部和沿程阻力管径 设计秒流量 得实际流速 得比摩阻P266 P268 求总阻力校核 120 给水管网水头损失的计算 水头损失 沿程 局部水头损失 沿程水头损失 h y i Li 单位长度的沿程水头损失 kPa m 公式计算水力计算表 由管段的设计秒流量 控制流速在正常范围内 查得管径和单位长度的水头损失i 121 122 123 局部水头损失 公式计算 hj v2 2g估算1 按管网沿程水头损失的百分数生活给水管网为25 一30 生产给水管网 10 生产 消防共用给水管网为15 自动喷水灭火系统消防给水管网20 消防共用给水管网10 124 局部水头损失 估算2 管件当量长度计算法管件产生的局部水头损失大小等于同管径某一长度管道产生的沿程水头损失管件损失折算为沿程损失 125 水头损失 水表的水头损失hd qg2 kbqg计算流量kb水表的特性系数水表的选取 流量用水均匀 管段设计秒流量不大于水表常用流量用水不均匀 管段设计秒流量不大于水表过载流量消防生活共系统 管段消防 生活设计秒流量和不大于水表过载流量 126 水力计算的方法步骤 绘轴测图 择配水最不利点 确定计算管路 从配水最不利点开始 节点编号 划分成计算管段及标出计算管段长度计算各管段的设计秒流量 进行水力计算 求出给水系统所需压力校核初定给水方式 外网直接给水方式 升压方式确定非计算管路各管段的管径 127 水力计算表 128 3 3给水管网的计算机计算方法 129 设计例题 1 了解设计任务及设计资料2 初步确定给水方式3 水量计算4 水池 水箱计算选型5 管网计算6 水泵计算选型结束 130 了解设计任务及设计资料 根据计划任务书要求 华北某城市拟建一幢12层普通旅馆 总建筑面积近9000m 客房有一室一套及2室一套两种类型 每套设卫生间 内有浴盆 洗脸盆 坐便器各 件 共计114套 每层12套 504个床位 该设计任务为建筑工程设计中的给水 包括消防绘水 排水及热水供应单项设计项目 所提供的资料为 建筑物所在总平面 建筑物各层平面及剖面 该建筑共12层 另有地下室一层 131 2 该城市给水 排水管道现状为 在该建筑南侧城市道路人行道下 有城市给水干管可作为建筑物的水源 其管径为DN300 常年可提供的工作水压为210kPa 21mH2O 接点管顶埋深为地面以下1 0m 城市排水管道在该建筑北侧 其管径为DN400 管顶距地面下2 0m 坡度i 0 005可接管检查井位置见图返回设计例题 132 初步确定给水方式 下3层室外管网直接供水3层上水泵 水池 水箱联合供水返回设计例题 133 水量计算 最高日用水量最高日最大时用水量设计秒流量返回设计例题 134 管网计算 下3层管网 135 H 高差91kPa 阻力1 3 63 77 流出水头15kPa 水表阻力7 7kPa 196 6kPaH 室外管网压头210kPa 下3层符合要求 136 3层上管网 顶层以下 只需计算流量 根据控制流速 确定管径顶层 水箱需计算阻力 137 138 沿程阻力 11 15阻力19 62kPa 0 11顶层支管阻力6 12kPa 25 74kPa总阻力 1 3 25 74总阻力 流出水头15 48 46kPa 139 水箱高度 42 9m 34 1m 8 8m 88kPa 总阻力 流出水头 48 46kPa水箱高度符合要求 返回设计例题 140 水泵计算选型 水泵流量 最高日最大时用水量 12 6m3 h压头 高差 阻力 水箱流出水头 461 4 12 6 20kPa 49 4kPa返回设计例题 141 第4章建筑消防系统 消火栓给水系统 自动喷水灭火系统 非水灭火剂的固定灭火系统 如 二氧化碳灭火系统 干粉灭火系统 卤代烷灭火系统等 142 消火栓给水系统及布置 设置室内消火栓给水系统的原则 建筑设计防火规范 GBJl6 87 的规定 143 消火栓给水系统的组成 消火栓设备消防管道消防水他 高位水箱水泵接合器增压水泵等 144 消火栓设备 水枪 喷嘴口径 13 16 19mm水带 口径 长度消火栓 直径50mm 65mmL5L s 65mm 145 水泵接合器 连接消防车向室内消防给水系统加压供水的装置一端消防给水管网水平干管 另一端设于室外消防车接近有地上 地下和墙壁式 146 其他设备 消防管道消防水池消防水箱 147 消火栓给水系统的给水方式 由室外给水管网直接供水的消防给水方式设水箱的消火栓给水方式设水泵 水箱的消火栓给水方式 148 直接供水的消防给水方式 室外给水管网提供的水量和水压任何时候均能满足要求时采用 消防管道两种布置形式 消防管道与生活 或生产 管网共用消防管道单设 149 水箱的消火栓给水方式 室外管网一天之内有一定时问能保证消防水量出水箱贮存10min的消防水 150 水泵 水箱的消火栓给水方式 151 消火栓给水系统的布置 水枪充实水柱长度 Hm7 15m之间各类建筑要求水枪充实水柱长度 保证射到室内任何部位 152 消火栓布置 消火栓保护范围 R C L hh 0 7 Hm一般建筑 h 3m每层应设置消火栓 间距 应保证有1支水枪的充实水柱达到任何部位水枪间距 S 2 R2 b2 1 2保证有2支水枪的充实水柱达到同层内任何部位水枪间距 S R2 b2 1 2 153 消火栓距地面安装高度为1 1m安装位置 通道口处 楼梯间 前室 屋顶设一个 154 消防给水管道的布置 进水管 两条 一条管网 环状 枝状消防水量 15L s 消火栓数量多于10个 环状 两个进水管消火栓与自动喷水灭火管网分开设置检修阀门关闭 155 4 2消火栓给水系统的水力计算 主要任务 管网的管径所需的水压 水池 水箱的容积泵的型号消火栓用水量 156 157 消火栓口所需的水压 消火栓口的水压 水枪喷嘴处的压力十水带的水头损失十消火栓栓口水头损失水枪喷嘴处的压力 保证水枪充实水柱高度 保证流量消火栓栓口水头损失 20kPa计算水带的水头损失 水带长度 水带阻力系数 射流量 158 水枪喷嘴处的压力 保证水枪充实水柱高度理想高度 高度 喷嘴处的压力Hq v2 2g空气阻力 k 空气沿程阻力系数d 管径Hq Hf K1 d1 v2 2g HfHf 水枪垂直射流高度 159 充实水柱 Hm Hf 水枪喷嘴处的压力 f 充实水柱 口径 水枪喷嘴处的流量 f 水枪喷嘴处的压力 口径 f 充实水柱 口径 160 水枪喷嘴处的压力 充实水柱 水枪流量 161 消火栓口的水压 水枪喷嘴处的压力十水带的水头损失十消火栓栓口水头损失消火栓栓口水头损失 20kPa计算水带的水头损失 水带阻力系数 水带长度 射流量 162 二 消防管网水力计算 计算主要目的 确定消防给水管网的管径 计算或校核消防水箱的高度 选择消防水泵 枝状管网流 选择最不利立管和最不利消火栓 以此确定计算管路 按照消防规范规定的室内消防用水量进行流量分配 在最不利点水枪射流量按公式 4 10 确定后 以下各层水枪的实际射流量应根据消火栓口处的实际压力计算 消火栓给水管道中的流速一般以1 4一1 8m s为宜 不大于2 5m s消防管道沿程水头损失的计算方法与给水管网计算相同 其局部水头损失按管道沿程水头损失的10 采用 163 164 消火栓布置系统布置 165 166 1 求出0号栓口压力 按照充实水柱高度和单个喷嘴最小流量 0号栓口压力 212 3kPa 167 2 校核水箱高度最不利点消火栓静水压力为 41 50一34 4 7 1mH2O 71kPa按 高层民用建筑设计防火规范 规定 符合要求 168 3 沿最不利支路阻力 管径 最不利支路0123495最不利立管 出水枪2支 相邻立管 出水枪2支 1 2流量按实际压力下的流量计算得到 169 4 选水泵 管路总水头损失为 49 54 1 1 54 49kPa消火栓给水系统所需总水压应为 Hx 高差H1十0123495阻力HM十0号栓口压力Hw 34 4 10一 一2 84 10十54 49十212 3 629 19kPa消火栓灭火总用水量 22 06L s 170 5 根据室内消防用水量 应设置2套水泵接合器 171 三 消防水池 水箱的贮存容积 消防贮水池的消防贮存水量V 3 6 Q f Q t TQ f 室内消防用水量与室外给水管网不能保证的室外消防用水量之和Q t 市政管网可连续补充的水量T 火灾延续时间 h 1 6h消防水箱的消防贮水量 10min的室内消防用水总量 172 自动喷水灭火系统及布置 自动喷水灭火系统自动洒水灭火 报警时刻处于准备状态 反应时间 2min初期火灾 灭火及时扑灭初期火灾的效率 97 用水量少在国外 商场 高层 公共建筑 及一些住宅各类自动喷水灭火系统的设置危险性 易燃 关系生命安全重要性 173 一 自动喷水灭火系统及组成 自动喷水灭火系统由水源 加压贮水设备 喷头 管网 报警装置等组成 自动喷水灭火系统 喷头的常开 闭 管网充水与否分 174 湿式自动喷水灭火系统 175 湿式自动喷水灭火系统 组成 闭式喷头 管路 报警装置 湿式报警阀 供水系统 喷头常闭 管网中充满有压水使用范围广 结构简单 可靠 易维护灭火及时 扑救效率高渗漏会损坏建筑装饰和影响建筑的使用适用于室内环境温度 4和 70度 176 干式自动喷水灭火系统 组成 闭式喷头 管路 报警装置 干式报警阀 充气设备 供水系统 177 干式自动喷水灭火系统 喷头常闭 管网中充有有压空气 或氮气 发生火灾 火点温度开启闭式喷头 排气 充水 喷水灭火 适用于室内环境温度70度 适用于采暖期长而建筑内无采暖的场所 车库 反应慢 管网气密性要求高 系统复杂 设备多为减少排气时间 一般要求管网容积不大于2000L 178 预作用喷水灭火系统 火灾探测系统 自动喷水系统 无压 原理火灾探测器初期报警预作用阀打开系统充水 干式变湿式 充水时间 3min 温度继续升高喷头动作喷水灭火 179 预作用喷水灭火系统 火灾探测器的启动 启动速度快于干 湿式应用范围广 兼具干 湿式优点 自动元件多 更复杂 造价高 180 雨淋喷水灭火系统 喷头常开 自动控制装置打开集中控制闸门全部喷头同时喷水用于火灾蔓延快 危险大 181 182 水幕系统 阻火 隔离 冷却舞台与观众席 183 二 喷头及控制配件 闭式喷头的喷口 由热敏元件组成的释放机构封闭玻璃球爆炸 易熔合金脱离动作温度及表示颜色开式喷头 184 报警阀 开启和关闭管网的水流 传递控制信号至控制系统 启动水力答铃直接报警 当报警阀上部管压力小于下部 压力差达一定值 压力冲开阀片 供水 同时 带动水力警铃 185 水流报警装置 水力警铃 水流指示器 压力开关延迟器 水流需经30s左右充满延迟器后方可冲打水力警钟 火灾探测器 感烟 感温探测器 186 四 喷头及管网布置 布置间距 保护的区域内任何部位发生火灾都能得到一定强度的水量 187 正方形 长方形和菱形3种形式 188 管网布置 侧边式 中央式 每根支管上设置的喷头不宜多于8个管材 镀锌钢管 189 4 4自动喷水灭火系统的水力计算 管网水力计算 确定各管段管径计算管网所需的供水压力确定高位水箱高度选择消防水泵 计算方法作用面积法 特性系数法消防用水量及水压 喷水时间 按火灾持续时间不小于1小时 190 危险等级及设计要求 危险等级 严重危险级 中度危险级 轻度危险级 设计要求 191 作用面积法 按设计要求选定最不利工作作用面积 喷水量 只包括作用面积内的喷头 作用面积外的管段流量不增加 192 特性系数法 特性系数法是从系统设计最不利点喷头开始 沿程计算各喷头的压力 喷水量和管段的累积流量 水头损失 直至某管段累汁流量达到设计流量为止 此后的管段中流量不再累计 仅计算水头损失 193 4 5其他固定灭火设施简介 干粉灭火系统泡沫灭火系统卤代烷灭火系统二氧化碳灭火系统蒸汽灭火系统 194 第5章建筑内部的排水系统 195 5 1排水系统的分类和组成 分类 生活排水系统 工业排水系统 屋面雨水排除系统建筑内部排水体制分流制合流制室外排水体制是指污水和雨水的分流与合流 室内排水体制是指污水与废水的分流与合流 当室外只有雨水管网时 室内宜分流 当室外有污水管网和污水厂时 室内宜合流 196 二 排水系统的组成 基本要求 迅速畅通地将污废水排到室外 排水管道系统气压稳定 有毒有害气体不进入室内 管线布置合理 简短 197 基本组成 卫生器具和生产设备的受水器排水管道清通设备通气管道提升设备和局部处理构筑物 198 卫生器具和生产设备受水器 199 200 201 冲洗设备 202 203 204 地漏 205 排水管道 包括器具排水管 含存水弯 排水横支管 立管 埋地干管 排出管排水管材 塑料管 铸铁管 钢管 带釉陶土管 206 207 排水管材 建设部在 国家化学建材推广应用 九五 计划和2010年发展规划纲要 规定新建多层建筑必须使用塑料排水管 塑料管 其优点是排水条件好 施工方便 造价低 外形也比传统铸铁管美观普通UPVC管道的排水噪音要比铸铁管高约10dB 208 各种管材 110mm 噪声水平比较 UPVC管58db 铸铁管46 5db 超级静音排水管45db 测试地点位于距离管道一米处 排水量为2 7L S 环境噪声42db 卫生器具布置时要尽量考虑使排水立管远离卧室和客厅 管材考虑新型降噪产品 可采用内螺旋塑料管或将排水立管敷设在外墙 仅限于南方 芯层发泡UPVC管道和UPVC螺旋管则能明显降低噪音 市场上新出现了一种超级静音排水管则加入了特殊吸声材料 噪音低于排水铸铁管 在高层住宅建筑中 排水立管一般采用柔性抗震铸铁排水管和卡箍式铸铁排水管 209 清通设备 横支管上设清扫口或带清扫门的90度弯头和三通在立管上设检查口室内埋地横干管上设检查口井 210 211 212 6 通气管道系统 防止因气压波动造成的水封破坏 气体进入室内 213 排水管道组合类型 单立管双立管三立管 214 5 2排水管系中水气流动的物理现象 水 气 固三相流简化为水气两相流 水气流动特点 水量气压变化幅度大流速变化剧烈事故危害大 215 水封的作用及其破坏原因 水封的作用 利用一定高度的静水压力来抵抗水管内气压变化 防止管内气体进入室内 水封高度 50mm 100mm 216 水封破坏 自虹吸损失诱导虹吸损失静态损失 217 经过有关部门对香港淘大花园事件的调查 做出了如下结论 病毒主要是经感染者的排泄物在下水道内繁殖 由于浴室地板U形聚水器干涸 形成了下水管道到浴室的污染飞沫逆流 同时使用换气扇造成的室内负压又加重了这一逆流 使大量病毒经由浴室换气扇扩散到天井内 再通过窗户向上层住户传播 在传染的初期 淘大花园为检修管道曾停水16个小时 更给病毒停留在排水管道内繁殖创造了条件 最终导致312人被传染 其中16人死亡 218 地漏存在的问题 建筑给水排水设计规范 GBJ15 88 1997年版 第3 2 8A条规定 地漏的顶面标高应低于地面5 10mm 地漏水封深度不得小于50mm 经常 市场上价格低廉的地漏 一般不大于3厘米 满足不了水封深度要求 居民装修房子时选用的不锈钢地漏替代原来的塑料地漏 外表虽光亮美观 内部水封同样很浅 排水时 地漏的水封由于正压 较低楼层 或负压 较高楼层 被破坏 臭气进入室内 好多居民反映家中有臭味 而且厨房排油烟机打开时更加严重 就是水封由于压力波动被破坏的原因 有的住宅厨房内设置了地漏 由于长时间没有补水 特别冬季供暖时水封容易干涸 应经常给地漏补水 建议设计施工时采用高水封或新型防返溢地漏 厨房内地面溅水很少 可以不设置地漏 219 空调凝结水排放 户式中央空调冷凝水的排放通道成了必须解决的问题 如果将冷凝水引至室外 则所需管道很长 而且往往不够美观 近年来已经形成了一种习惯做法即把冷凝水通过软管经顶棚之后埋在墙体内 再顺墙而下引到盥洗台下面的塑料排水管背后 在排水管根部增加一个开敞式承插口 将软管插入其中 这种方式隐蔽地解决了冷凝水排放问题 问题 臭气进入室内 特别是开机后 由于安装十分隐蔽 一般居民很难发现 220 221 三 横管内水流状态 222 管内压力 横支管内压力八字流 水封震荡多个排水 近乎满管流器具距横支管高差小 波动小横干管内压力变化 223 2020 3 16 224 可编辑 四 立管内水流状态 排水立管水流特点 断续的非均匀流水气两相流管内压力变化 225 226 水流流动状态 附壁螺旋流水膜流水塞流 227 水膜流运动的力学分析 排水立管在水膜流时的通水能力终限流速 终限长度Q f 1 Kp a dj Kp 当量粗糙高度a 过水断面积 管道断面积dj 管径 228 建筑排水系统中的最重要的问题 最重要的两个问题 确保通水能力防止水封破坏 保证水封不破坏 尽量发挥通水能力 两个问题都与立管压力变化相关影响的设计考虑 管径通气 229 立管内压力波动的因素 管内空气的能量方程为P0 g v02 2g p1 g v12 2g p1 2 p1 g v12 2g L dj K va2 2管内负压p1 1 L dj K v12 2 Bv12 2B 为空气在通气管内总阻力系数v1空气流速 排水终限流速 230 压力波动的因素 立管内最大负压值的大小 与排水立管内壁粗糙高度成反比管径成反比 与排水流量成正比终限流速成正比空气总阻力系数成正比 231 水舌 空气总阻力系数 L dj K主要影响是 水舌 通气方式 232 影响排水分管内部压力的因素 空气总阻力系数中 水舌阻力系数尺值最大 其他3项很小 但是当排水立管不伸顶通气时 局部阻力无穷大 排水时造成的负压很大 水封极易破坏 233 2 稳定立管压力增大通水能力的措施 两方面 减小终限流速增加粗糙高度乙字弯增加三通处阻力特殊连接管件 溅水混合空气切向流入减小水舌阻力系数 通气管 增加空气流通 234 2 稳定立管压力增大通水能力的措施 X 两方面 减小终限流速增加粗糙高度乙字弯增加三通处阻力特殊连接管件 溅水混合空气切向流入增加管壁减小水舌阻力系数 通气管 增加空气流通 235 236 5 3排水系统的选择和管道的布置 排水系统的选择因素 确定分流 合流污废水的性质污废水的污染程度污废水的综合利用的可能性和处理要求 237 排水管道的布置 卫生器具的布置与敷设 高度 间距排水管布置排水流畅 水力条件好保证设排水的房间正常使用保证排水管不受破坏房间卫生条件好施工安装 维护管理方便占地面积小 总线短 造价低通气管布置 238 排水支管户内检修的设计方法改进 由于卫生间漏水引起上下层邻居间纠纷的现象越来越多 漏水主要原因在于排水横管敷设于楼板下 居民装修时破坏管道及防水层 卫生间设计成下沉式 下沉350 400毫米 将排水横管布置在本层内 防水层设在管道下方 发生堵塞及漏水均在本层解决 为了减少下沉空间 可以选用后排水坐便器及多通道地漏 卫生间吊顶后的高度能保证2 40米左右 239 5 4污废水提升和局部处理 污水水泵集水池污水泵房 240 二 污废水局部处理 化粪池和生活污水局部处理 利用沉淀和厌氧发酵原理去除生活污水中悬浮有机物的最初级处理构筑物 污水经过12 24h沉淀 去除50 一60 的悬浮物 沉淀下来的污泥经过3个月 厌氧消化 无毒化 定期清掏外 掩埋或用作肥料 241 化粪池 污水在化粪池中的停留时间 12 24h污泥清掏周期 是指污泥在化粪池内平均停留时间 一般不少于90d 清掏周期与发酵时间有关发酵时间受温度影响位置 距建筑物不小于5米特点 结构简单 便于管理 不消耗动力和造价低有机物去除率低 仅为20 左右 臭气污染空气 影响环境卫生 242 化粪池设计 设计问题 容积 形式容积 有效容积 保护容积保护容积 保留20 污泥 提供厌氧菌种保护层高度250 450mm有效容积 污水 污泥污水 停留时间和水量停留时间 沉淀效率最显著2h内 考虑不均匀性 取12 24h污泥 污泥清掏周期 3 12个月 医院12个月 243 形式 标准图集 13种规格 以及每种规格的最大允许实际使用人数 244 隔油井 食堂 车库油的危害在管井内挥发 易发火灾凝结堵塞设计计算 有效容积污水流量污水停留时间2 10min 245 降温池 城市污水排入下水道水质标准 不大