毕业设计（论文）大厦建筑给水排水工程设计

1、xxx 大厦建筑给水排水工程设计 xxxx 学院 土木工程学院 给水排水工程 2007 届 xx 指导教师：xx 摘要：本设计为二十一层综合楼，建筑类别为一级，防火等级为中危险级级。 须设建筑给水排水、消防、热水系统。该建筑地下二层为水池、泵房、设备间、 换热间、车库，地下一层为商场，地上一层为办公大厅，二至二十层为办公室， 二十一层为越层与二十层相通。地下一层和一层有公共卫生间，底下二层有值 班员卫生间，一至二十一层办公室内设有卫生间。 生活给水系统：地下二层至三层由市政外网直接供水为低区，四至十二层 为中区，十三至二十一层为高区，中、高区由变频水泵供水。 热水给水系统：本系统采用集中热水供

2、应系统，闭式集中式分区热水供应 系统。各区热水配水循环管网自成系统，加热设备、循环水泵集中设在地下二 层，各区加热设备的冷水分别来自各区冷水水源。 消火栓给水系统：竖直不分区，由设在地下二层消防泵房内的消防水泵向 消火栓管网供水。 闭式自动喷水灭火系统：不分区供水，五套报警阀组，水泵加压。 关键词：关键词：给水系统，排水系统，消防系统。 abstract the design here is a 21-floors integrated building, with construction level and middle danger level, which shall contain

3、building water supply and drainage system, fire-fighting system and hot water system. there are pool, pump house, equipment room, heat-exchanger room and garage in the second underground floor, while market at the first underground ground floor. the 1st floor here is designed to be a hall, while the

4、 2nd to 20th floor is office, with the 20th connected with the 21st. there are public toilets at the 1st underground floor and 1st floor, and the toilet for attendant is set on the 2nd underground floor, with washing room in each office from 1st floor to 21st floor. water supply system: the 2nd unde

5、rground floor to the 3rd on the ground is the low area and water is supplied directly from municipal water supply network; the 4th to 12th floor is the middle area; 13th to 21st is the high area. the water in middle and high area is supplied by the inverter pump. hot water supply system: the system,

6、 used by centralized water supply system, is a closed centralized area water supply system. the hot water distribution net in each area is separated. the heating equipment and circulation pump are designed on the 2nd underground floor, with the cooling water used for the heating equipment supplied b

7、y the cooling water source in each area. fire hydrant system: the system is not separated into areas at the vertical direction. the fire hydrant piping net water is supplied by fire pump, which is located on the 2nd underground floor. closed automatic sprinkler system: the system is not separated in

8、to areas, with five sets warning valves group and pumps pressurized. key words: water supply system, water drainage system, fire fighting system. 目录 第一章 概论.1 1.1 工程概况.1 1.2 设计依据.1 1.3 设计范围.2 第二章 设计水量计算.3 2.1 生活用水量.3 2.1.1 地下一层最高日用水量计算.3 2.1.2 一层最高日用水量计算.3 2.1.3 二二十一层最高日用水量计算.3 2.1.4 建筑最高日用水总量.3 2.2

9、消防用水量.3 2.2.1 消火栓用水量.3 2.2.2 自动喷水系统用水量.4 2.3 热水系统用水量.4 2.4 污水排量.4 第三章 系统方案设计.5 3.1 生活给水系统.5 3.1.1 系统概述.5 3.1.2 系统方案论证.5 3.2 生活热水系统.12 3.2.1 系统概述.12 3.2.2 系统方案论证.12 3.2.3 换热器选型论证.13 3.3 消火栓系统.14 3.4 自动喷水灭火系统.15 3.5 污水系统.16 3.6 雨水系统.16 第四章 设计计算.17 4.1 生活给水系统设计计算.17 4.1.1 高区生活给水系统水力计算.17 4.1.2 中区生活给水系统

10、水力计算.19 4.1.3 低区生活给水系统水力计算.21 4.1.4 设备选择.23 4.2 热水系统设计计算.24 4.2.1 高区热水管道水力计算.24 4.2.2 中区热水管道水力计算.27 4.2.3 低区热水管道水力计算.29 4.2.4 回水管径确定.31 4.2.5 换热设备及附件计算.31 4.3 消防系统设计计算.33 4.3.1 室内消火栓系统设计计算.33 4.3.2 自动喷水灭火系统设计计算.35 4.3.3 消防系统设备器材附件.36 4.4 排水系统设计计算.39 4.4.1 排水系统水力计算.39 4.4.2 排水系统设备附件.40 4.5 雨水系统设计计算.4

11、1 致谢.42 参考文献.43 附录 1 格兰富水泵样本.44 附录 2 上海凯泉水泵样本.51 附录 3 舒瑞普板式换热器样本.54 附录 4 消防稳压泵样本.55 第一章 概论 1.1 工程概况 1.该工程位于辽宁省北部,冬季采暖温度为-13；最大积雪厚度为： 380mm；最大冻土深度为：1200mm；地下水位为：-5.5 米； 2.自来水干管 dn300mm 位于本楼东侧约 20 米，水压为：0.25mpa：市政排 水管 dn500mm，位于本楼西侧约 25 米，埋深为：-2.4 米；市政饱和蒸汽 0.55mpa，位于本楼西侧； 3.本设计为二十一层综合楼，建筑类别为一级，防火等级为中危

12、险级一级。 建筑地下两层，地上 21 层；层高分别为：地下一层：4.4m，地下二层：5.9m， 一层：5.0m，二十层：3.3m，十一二十层：3.3m，顶层：3.1m，一层室内外 高差为：0.5m；地下一层为车库，地下二层为商场，一层以上为办公楼，建筑 高度 70.80m，总建筑面积约 35000m2。 1.2 设计依据 1.本工程设计任务书； 2.有关部门提供的设计基础资料； 3.国家现行的有关设计规范： 建筑给水排水设计规范 gb 50015-2003 高层民用建筑设计防火规范gb 50045-95 2005 版 自动喷水灭火系统设计规范gb 50084 -2001 2005 版 建筑灭火

13、器配置设计规范gb50140-2005 建筑排水用硬聚氯乙烯管道工技术规程cjj/t29-98 建筑排水用硬聚氯乙烯内螺旋管管道工程技术规程cecs 94:2002 建筑给水聚丙烯管道工程技术规范gb50349 t-2005 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范gb 50242 2002 4.建筑专业提供的有关条件图。 1.3 设计范围 1.生活给水系统； 2.生活热水系统； 3.消火栓系统； 4.自动喷水灭火系统； 5.建筑灭火器配置； 6.排水系统。 第二章 设计水量计算 2.1 生活用水量 2.1.1 地下一层最高日用水量计算 按公式：卫生器具个数小时用水量每天使用 10 小时计算 蹲

14、便器用水量：qd =6100l/h10h=6.0m3/d 小便器用水量：qd =32010=0.6m3 /d 洗手盆用水量：qd =42010=0.8 m3/d 洗涤池用水量：qd =110010=1.0 m3/d 2.1.2 一层最高日用水量计算 分为公共卫生间和办公室两部分，公共卫生间按公式：卫生器具个数小 时用水量每天使用 10 小时计算；办公室按公式：qd=mqd/1000（m3/d）计算 （其中按每户两人计） ； 公共卫生间： 蹲便器用水量：qd =6100l/h10h=6.0m3/d 小便器用水量：qd =32010=0.6m3 /d 洗手盆用水量：qd =62010=1.2 m3

15、/d 洗涤池用水量：qd =210010=2.0 m3/d 办公室：qd=mqd/1000=10 人50l/人*班/1000=0.5m3 /d 2.1.3 二二十一层最高日用水量计算 按公式：qd=mqd/1000（m3/d）计算（其中按每户两人计） ； qd=mqd/1000=426 人50l/(人*班)/1000=21.3m3 /d 2.1.4 建筑最高日用水总量 qd=6.0+0.6+0.8+1.0+6.0+0.6+1.2+2.0+0.5+21.3=40 m3/d 2.2 消防用水量 2.2.1 消火栓用水量 根据建筑物的分类及防火等级（一类建筑） ，和高层民用建筑设计防火规 范gb50

16、045-95 05 年版 7.2.2 及 7.3.3 之规定：室内消火栓用水量 40l/s，火灾 延续时间 3h；室外消火栓用水量 30l/s，火灾延续时间 3h； 2.2.2 自动喷水系统用水量 根据建筑物的分类及防火等级（一类建筑，中危险级） ，喷水强度为 6l/minm2,作用面积为 160m2, 火灾延续时间 1h。由于内装修的需要，往往装 设网格状、条栅状等不挡烟的通透性吊顶，顶板下喷头的洒水分布将受到通透 性吊顶的阻挡，影响灭火效果，根据自动喷水灭火系统设计规范gb 50084 - 2001 2005 版 5.0.3 之规定系统的喷水强度应按本规范规定值的 1.3 倍确定，即： q

17、z=1.3616060=20.8 l/s 2.3 热水系统用水量 本建筑的热水系统用水包括在生活用水量中，热水系统的设计秒流量见计 算说明书。 2.4 污水排量 按建筑生活用水总量的 90%确定： dmmqp/36%9040 33 第三章 系统方案设计 3.1 生活给水系统 3.1.1 系统概述 生活给水系统分为低、中、高三区供水，低区由市政管网引入管直接供水， 中区和高区有设在地下二层泵房内的变频水泵加压供水。其中，变频水泵是经 地下二层的生活水箱吸水，水箱补水来自低区生活给水管道。管道直径大于等 于 dn50 采用钢衬塑管材，小于 dn50 采用 pp-r 塑料管材。水龙头采用充气混 合龙

18、头，每分区底下五层设置节流塞。 3.1.2 系统方案论证 方 案：本建筑为一类高层建筑，使用功能为办公楼，按 0.35mpa 分区供 水。 方案一：分区串联式供水系统：各区分设水箱和水泵，低区的水箱兼作上 区的水源水箱。 论证：优点是：无需设置高压水泵和高压管线；水泵可保持在高区工作， 能耗较少；管道布置简洁，较省管材。其缺点是：供水不够安全，下区设备故 障，将直接影响上层供水；各区水箱、水泵分散设置，维修、管理不便，且要 占用一定的建筑面积；水箱容积较大，将增加结构的负荷和造价。 方案二：减压式分区供水系统：建筑用水由设在底层的水泵 1 次提升至屋 顶水箱，再通过各区减压装置如减压水箱、减压

19、阀等，依次向下供水。 论证：系统优点是：水泵数量少，占地少，且集中设置便于维修、管理； 管线布置简单，投资省。共同的缺点是：各区用水均需提升至屋顶水箱，不但 水箱容积大，而且对建筑结构和抗震不利，同时也增加了电耗；供水不够安全， 水泵或屋顶水箱输水管、出水管的局部故障都将影响各区供水。采用减压水箱 供水方式时，由于各区水箱仅起减压作用，容积小，占地少，对结构影响小。 但其液位控制阀启闭频繁，容易损坏。采用减压阀供水方式时，可省去减压水 箱，进一步缩小了占地面积，可使建筑面积充分发挥经济效益，同时也可避免 由于管理不善等原因可能引起的水箱二次污染现象。 方案三：分三区供水，地下二层至三层由市政管

20、压直接供水，四层至十二 层分一区，十三至二十一层分一区，选用一套无负压装置对三区供水。 论证：此方案为分区并联给水方式，优点是供水稳定可靠，占地面积小， 设备布置集中，管理较方便，在高层建筑给水系统中较为常用，可避免水箱二 次污染现象。关键是无负压装置的选择，无负压装置全称“全自动管网直联无 负压供水设备” ，不需要修建水池和加设水箱，二次加压供水设备可直接同市政 管网联接，采用密闭式的稳流调节器和负压抑制器，利用 plc 控制，自动调节， 使自来水管道不产生负压，而且设备可叠加自来水管网的压力，达到节能的目 的，稳流调节器与小流量稳压器容为一体，与传统供水设备相比优势明显。是 目前供水方式的

21、潮流发展方向。 方案四：地下二层至三层由市政管网直接引出管道供水，四层至十二层分 一区，十三至二十一层分一区，此二区各由变频水泵从设在地下二层的生活水 箱中吸水后供水。 论证：此方案为分区并联给水方式，优点是供水稳定可靠，占地面积小， 设备布置集中，管理较方便，在高层建筑给水系统中较为常用，可避免水箱二 次污染现象。 结 论： 给水系统没有固定的形式，设计时根据用户的要求，结合外部给水情况确 定供水方式。对多层住宅、别墅和高层住宅低区尽量利用外部给水管网的压力 直接供水。对高层住宅，当外部管网水压不能满足整个建筑物上部用水要求时， 在建筑物的底层设调节水箱和变频供水设备加压供水。高层住宅生活给

22、水系统 的竖向分区，是根据规范要求“各分区最低卫生器具给水配件处的静水压力不宜 大于 0.35mpa”的标准进行划分的，其供水方式多为下行上给式。高层住宅内为 上部供水的增压设备，目前常采用调节水箱和变频供水设备加压供水，这种系 统既节省了建筑面积及造价，又节约了电耗， 同时还防止了水源的二次污染， 加压设备为全自动系统还可减少运行管理费用。在系统中间采用国产或进口减 压阀控制，使整个系统简单、实用，受到了用户的欢迎。 目前，变频调速生活给水在建筑给水中应用越为越广，其主要原因是： 变频调速给水的供水压力可调，可以方便地满足各种供水压力的需要。 在设计阶段可以降低对供水压力计算准确度的要求，因

23、为随时可以方便地改变 供水压力。但在选泵时应注意，泵的扬程宜大一些，因为变频调速其最大压力 受水泵限制。最低使用压力也不应太小，因水泵不允许在低扬程大流量下长期 超负荷工作，否则应加大变频器和水泵电机的容量，以防止发生过载。 目前，变频器技术已很成熟，在市场上有很多国内外品牌的变频器，这 为变频调速供水提供了充分的技术和物质基础。变频器已在国民经济各部门广 泛使用。任何品牌的变频器与变频供水控制器配合，即可实现多泵并联恒压供 水。因为建筑供水的应用广泛，有些变频器设计生产厂家把变频供水控制器直 接做在供水专用变频器中；这种变频器具有可靠性好，使用方便的优点。 变频调速恒压供水具有优良的节能效果

24、，由水泵一管道供水原理可知， 调节供水流量，原则上有二种方法；一是节流调节，开大供水阀，流量上升； 关小供水阀，流量下降。调节流量的第二种方法是调速调节，水泵转速升高， 供水流量增加；转速下降，流量降低，对于用水流量经常变化的场合（例如生 活用水） ，采用调速调节流量，具有优良的节能效果。我国国家科委和国家经贸 委在中国节能技术政策大纲中把泵和风机的调速技术列为国家九五计划重 点推广的节能技术项目。应当指出，变频恒压供水节能的效果主要取决于用水 流量的变化情况及水泵的合理选配，为了使变频恒压供水具有优良的节能效果， 变频恒压供不宜采用多泵并联的供水模式。由多泵并联恒压变频供水理论可知 多泵并联

25、恒压供水，只要其中一台泵是变频泵，其余全是工频泵，可以实现恒 压变量供水。在变频恒压变量供水当，变频泵的流量是变化的，当变频泵是各 并联泵中最大，即可保证恒压供水。多泵并联恒压供水，在设计上可做到在恒 压条件下和工频泵的效率不变（因工况不变） ，并使之处于高效率区工作，变频 泵的流量是变化的，其工作效率随着流量而改变。因为采用多泵并联恒压供水， 变频泵的功率降低，从而可以降低多泵并联变频恒压供水系统的能耗，改善节 能状况。 当多泵并联恒压供水系统采用具有自动睡眠功能的变频器，当用水流量接 近于零，变频泵能自动睡眠停止，从而可以做到不用水时自动停泵而没有能量 损耗，具有最佳的节能效果。 多泵并联

26、变频恒压变量供水的工作模式通常是这样的：当用水流量小于一 台泵在工频恒压条件下的流量，由一台变频泵调速恒压供水；当用水流量增大， 变频泵的转速自动上升；当变频泵的转速上升到工频转速，为用水流量进一步 增大，由变频供水控制器控制，自动启动一台工频泵抽入，该工频泵提供的流 量是恒定的（工频转速恒压下的流量） ，其余各并联工频泵按相同的原理投入。 在多泵并联变频恒压变量的供水情况下，当用水流量下降，变频调速泵的转速 下降（变频器供电频率下降） ；当频率下降到零流量的时候，变频供水控制器发 出一个指令，自动关闭一台工频泵使之超出并联供水。为了减少工频泵自动投 入工超出时的冲击（水力的或电流的冲击） 。

27、在投入时，变频泵的转速自动下降， 然后慢慢上升以满足恒压供水的要求。上述频率自动上升，下降由供水变频控 制器控制。 另一种变频供水模式通常叫做恒压变量循环启动并先开先停的工作模式。 在这种供水模式中，当供水流量少于变频泵在恒压工频下流量时，由变频泵自 动调速供水，当用水流量增大，变频泵的转速升高。当变频泵转速升高到工频 转速，由变频供水控制器控制把台水泵切换到由工频电网直接供电（不通过变 频器供电） 。变频顺则另外启动一台并联泵投入工作。随用水流量增大，其余和 关联泵均按上述相同的方式软启动投入。这就是循环软启动投入方式。 当用水流量减少，各并联工频泵按次序超出，并泵超出的顺序按先投入先 关泵

28、超出的原则由变频控制器单板计算机控制。 由上述可见，对于变频器恒压变量给水通常有两种工作模式，一是变频泵 固定方式，二是变频循环软启动工作方式。在变频固定方式中，各并联水泵是 按工频方式自动投入或超出的。因为变频泵固定不变，当用水量流量变化，变 频泵始终处于运行状态，因此变频泵的运行时间最长。为了均衡各水泵的运行 时间，对于变频泵固定运行方式，可以设计成变频泵定时轮换运行方式。即当 某一台变频泵运行一定时间后，由变频控制器控制变频泵自动进行轮换。例如： 开始时 1 泵变频，23 泵工频，当 1 泵变频运行 t 时间后（t 可按序设定）自 动轮换为 2 泵频，31 泵工频，在此状态下运行 t 时

29、间后自动轮换为 3 泵变频， 12 工频，.。如此反复进行定时轮换。显然，具有变频泵自动轮换控制的 变频恒压变量供水系统，变频泵是定时改变的，即任何一台并联泵都有可能成 为变频泵。由变频恒压变量供水理论可知，为了保证恒压供水，变频泵必须是 各并联泵中的最大者。为此，对于变频恒压供水并变频泵自动定时轮换的水机， 各并联水泵的大小应相同以保证恒压供水。 在现代建筑生活给水系统中，采用变频调整泵一台或多台给水的突出优点 是： 采用变频调速给水可以大幅度降低节流能量损耗，具有优异的节能效果。 采用变压变量给水可以做到使节流损耗降低到零，具有最佳的节能效果，但是 这种变压变量给水系统只适用于特点是给水管

30、路系统，没有通用性。国内外一 种常用的具有一定能用性的变压变量给水系统是准变压奕量给水系统；这种给 水系统的给水压力随给水流量的增大而跃阶上升；对于多泵联的供水设备，当 多投入一名泵工频，给水恒压值上升一个台阶；台阶值可以按需设定。这种准 变压变量给水系统(设备)可以适用于没给水管路，具有一定的通用性。 变频恒压变量给水系统(设备)的给水压力可调，在设计上允许降低给水压 力的计算精度，在使用上可以适应不同的给水压力要求。建筑给水节能的基本 原理如下：设要求的给水流量为 qqqmax；要求的给水扬程为 hhmin hmax。 给水流量取决于使用，夜间不用水时 q0，白天用水高峰时 qqmax。最

31、 小给水扬程 hmin 应保证能把水供向一定高度；最大给水扬程， hminhminq2nax(管路流阻损失)。建筑给水系统能常按 qmax 及 hmax 值来 确定给水泵的台数及大小。应当指出，建筑给水系统通常多采用多泵并联的给 水系统。 要求建筑给水节能，首先要求给水泵处于高效率区工作。众所周知，高佳 心泵的高效率区处决于泵的工况(n、q、h 值决定是泵的工况点)。当采用变频调 速(n 值可变)，则泵的高效率区扩大，因此采用变频调速可以节能。其次是防止 给水泵出现大马拉小车的工况。因为给水系统要满足 qmax 及 hmax 的工况， 如果采用 1 台泵，当小流量用水时必然出现大马拉小车的工况

32、，此时水泵的效 率低，功率浪费大。为了防止大马拉小车，通常的做法是采用多台水泵并联给 水的方式，多用水多开泵，少用水少开泵，可以显著减轻大马拉小车弊端的出 现，改善节能的效果。理论分析及实际使用证明，多泵并联变频调速给水可以 显著提高节能效果。所以现代建筑生活给水系统大多采用多泵并联恒压变量(或 准度变压变量)给水方式。 采用多泵并联给水，按变频调速恒压给水原理，在多泵并联的给水系统中， 只要其中有一台是变频调速泵，就可以达到恒压给水的目的；为了达到恒压给 水，变频泵必须是并联泵中的最大者；最经济的配泵方集是各并联泵的大小相 同。从节能考虑，并联水泵的台数愈多愈好；但是如数太多，设备的机械结构

33、 及电气控制系统的复杂程度也随之上升，系统(设备)的整体经济、合理性下降。 所以合理的应采用并联水泵不多也不少的最经济方案。 当用水参数 q 及 h 一定不变(循环泵)，从节能考虑无必要采用变频调速。 但是，采用变频调速，可以调节水泵的工况点，使之处于高效率区工作。当用 水流量 q 经常变化，采用多泵并联的变频恒压变量(或准变压变量)给水具有的节 能效果。变频恒压变量(或准变压变量)给水的纪泵方案，一台变频调速泵(其 余工频恒速泵必须是各并联泵中的最大者。最经济的纪录方案各并联泵的大小 相同。为了取得优良的节能效果，选泵时应注意使工频泵在恒压供水情况下处 于高效率区工作(恒压值的 h常数的水平

34、线与工频泵 hq 曲线的交点位于高 效率区)。 关于无负压装置，目前市场上对这种设备的叫法有多种，如：“无负压 （无吸程）管网增压设备” ， “无负压稳流给水设备” ， “无负压（无吸程）自动 供水设备” ， “智能型管网接力升压（无负压）供水设备”等等。其原理基本是 在变频给水设备的基础上开发的一种能直接与自来水管网相连，对自来水管网 不产生任何负作用的成套给水设备。它直接取代蓄水池，充分利用自来水管网 的压力直接供水或接力供水，免了二次污染和能源的浪费，幅度节省了基建投 资并缩短了施工工期。设备由变频控制柜稳流罐水泵机组仪表阀门管路机组 等组成，用于具有自来水管网，要增高水压，定流量的给水

35、系统。 目前市场上的相关设备没有一个标准的行业规范，青岛“三利”集团在这 方面给水设备开发上较早，所占市场也较大，建立了自己的相关标准。就“三 利”公司产品而言，无负压供水设备供水流程如下：管网水经过管路、过滤器 及倒流防止器进入稳流补偿器，再经过稳流补偿器通过水泵加压到用户，其供 水流程比较简单。 图 3.1.1 无负压装置流程图 其核心技术部分是如何消除供水过程中的负压现象，而其核心部件又在于 稳流补偿器的结构和原理。下图是其稳流补偿器的结构剖面图： 图 3.1.2 稳流补偿器的结构剖面图 这里存在几种情况：第一，当自来水供水量大于用户用水量时，可以正常 供水，不会产生负压。第二，当用户用

36、水高峰，自来水供水量不能满足用户用 水时，稳流补偿器此时可起到短时间内补充水量的作用，由于稳流补偿器水量 的减少造成补偿器水位下降就会形成真空，补偿器内就会出现负压现象，此时 不采取措施，势必影响自来水管网的供水压力，造成周边自来水管网压力的紊 乱，针对这种情况，其他厂家利用一种称为“真空抑制器”的部件来消除真空， （其原理在此不做详述）三利则采取罐内补气的原理来消除真空，即将稳流补 偿器分为两个腔体 a 腔、b 腔。如图二所示。其 a 腔内气体为制造时焊接后预 留的气体，a 腔预留的气体起着消除负压的作用。当自来水供水量不能满足用 户用水量时，补偿器（即 b 腔体）内水位下降出现真空，此时由

37、于真空的负压 作用形成虹吸现象。a 腔内的气体就会因压力差的作用而被导入到 b 腔内，由 此达到破除真空，消除负压的作用。当供水量足够时，随着 b 腔内液位不断上 升，会把腔体上端浮球顶起，于是 b 腔体内空气又重新被压缩回 a 腔体内进行 贮存待用。 （见图 3.1.3） 图 3.1.3 传动预压负压消除器坡面图 上述过程即是青岛三利无负压供水设备所谓“核心技术” 。但是目前因为没 有相关的行业规范，所以有很多问题值得讨论，相关资料搜索中最为集中的问 题如下：第一，a 腔内贮存气体是否存在有毒气体的可能性。因为 a 腔体内的 气体是通过一次性焊接后贮存的气体，腔内气体成分大部是焊接产生的烟气

38、。 第二，a 腔预存的“有毒气体”在与 b 腔内水接触后被水慢慢吸收、水溶。久 而久之 a 腔内气体会被完全水溶吸收，重新产生真空，出现无气可补的现象， 一旦 b 腔出现真空；a 腔内又无气可补，就无法实现消除真空和负压现象。第 三，当补偿器液位下降到 b 腔体 1/3 处时，设备会出现保护性停机，此时如何来 保证高层用户的用水，另外由于水位的不稳定会造成水泵的频繁开启以及用户 用水压力的紊乱。 本人认为，对于该技术设备国家有关职能部门尚没有正式出台行业标准和 规范，众多厂家的无负压技术各有不同。虽然新出版的全国民用建筑工程设 计技术措施-给水排水节能专篇提出无负压技术的节能优点，但对于该技术

39、的 可适用性还有待讨论，虽然已经有很多工程实例，但本着工程设计要可靠的原 则这里只做方案备选项暂时不予采用。但由于和变频分区供水方式的管路系统 设计相同，可以在该技术成熟后或国家规范强制要求后更换此种设备，以符合 现代建筑设计节能的目的。 综上述，方案四最为合理，可靠，是现在高层建筑常用方式，本工程亦采 用。 3.2 生活热水系统 3.2.1 系统概述 本工程热水系统为集中供水，采用闭式上行下给立管机械循环（同程）系 统,板式换热器间接加热。同冷水系统一样分三区，其被加热水水源就来自相应 分区的冷水系统。热媒为城市管网供给的热蒸汽。 3.2.2 系统方案论证 方案一：开式热水供应系统：房顶设膨

40、胀水箱，系统设膨胀管，用来调节 系统膨胀量。 论证：占地面积大，耗费管材多，水质易受污染。 方案二：闭式分散式分区供应系统：各区热水配水循环管网自成系统，但 各区的加热设备、循环水泵分散设置在各区的设备层中。 论证：其优点是：供水安全可靠，且加热设备承压均衡，耗钢量少，费用 低。其缺点是：设备分散设置不但要占用一定的建筑面积，维修管理也不方便， 且热媒管线较长。 方案三：闭式集中式分区热水供应系统。各区热水配水循环管网自成系统， 加热设备、循环水泵集中设在底层或地下，各区加热设备的冷水分别来自各区 冷水水源。采用立管循环上供下回式，每区立管顶端设自动排气阀。 论证：该方案优点是：各区供水自成系

41、统，互不影响，供水安全、可靠； 设备集中设置，便于维修、管理。其缺点是：高区水加热器需承受高压，耗钢 量较多，制作要求和费用高。所以该分区形式不宜用于多于 3 个分区的高层建 筑。 结 论：综合对比，本工程有地下设备间，因此方案三不影响建筑使用功 能，方案三最为理想。 从住户的角度讲，集中热水系统应是在用水点随时取用温度、压力稳定的 热水，但从专业角度来讲，供水压力的平衡是设计集中热水系统首选考虑的问 题。根据建筑物的高度，热水系统必须要实行与给水系统相一致的竖向分区， 并由相应的给水系统供水才能保证各用水点的冷热水压力均衡，取得良好的效 果，设计采用半循环系统，将配水干管立管设有相应的回水管

42、道。 热源：热源为室市政高温蒸汽。 系统竖向分区：热水系统竖向分区同给水系统，热水系统各分区水源分别 来自相应冷水分区供水管。 热交换器：热交换器集中设在地下二层热交换间内。采用舒瑞普板式换热 器，每区两台，互为备用，同时使用。 三个区热水回水均采用机械循环，各区循环泵由设在各区回水管上的电接 点温度计控制泵的启停。中、高区的热水供水干管管径在末端比计算管径放大 一级，以保证顶层及末端立管的供水流量及水压。各区热水供水管网采用上行 下给式供水方式，系统各区在立管的顶端需要设排气阀。热水给水立管及热水 回水立管底部设调节阀门，阀门宜设置管井内，以便于调试和维修。立管与干 管连接处，立管加设弯头，

43、以防其中一个管道伸缩时对另一条管道产生影响。 热水供水管及回水管大于等于 dn50 时采用钢衬塑管材，小于 dn50 均采用 pp-r 塑料管，冷热水混合龙头采用具有压力平衡装置的龙头，冷热水压力差可 达 50，水温变化12以内，以防烫伤。每分区底下五层设置节流塞。 3.2.3 换热器选型论证 方案一：采用容积式换热器 论证：容积式换热器容积大，热水储水量大，有一定的水量调节功能，出 水水温稳定，便于控制，水头损失小；重量大，体积大，占地空间大，传热系 数低，耗热量大。 方案二：快速板式换热器 论证：结构紧凑，体积小，占地少，导热系数高，换热效率高。几乎没有 储水容积，不具有水量调节功能，出水

44、水温需要有可靠的温控装置控制，否则 水温不稳定。 结论，经过计算板式换热器换热效率明显高于容积式换热器，耗热量明显 小于容积式换热器（详见热水水力计算部分） ；虽然容积式换热器有水量调节功 能，但本建筑使用功能为办公楼，用水量小，且用水时间为白天，所以无须有 很大的水量调节，加之热水水源来自相应分区的冷水，市政蒸汽源充足，板式 换热器可以满足热水使用量的要求；现在市场上可靠的温度控制装置安全、可 靠，可以满足出水使用安全舒适的要求；板式换热器的体积小，占地少，便于 管理维修；综合考虑，本建筑采暖系统可以采用板式换热器，这样统一布置， 便于管理；现代建筑节能以成为设计首要考虑问题，板式换热器以其

45、高效、快 捷精巧的特点必将成为市场首选。 3.3 消火栓系统 本建筑高度 70.80m，综合系统所需压力估算满足高层民用建筑设计防火 规范gb 50045-95 2005 版 7.4.6.5 消火栓栓口的静水压力不应大于 1.00mpa 的 规定，所以才用不分区供水方式，顶层设消防水箱和增稳压设备以提供火灾初 期消火栓用水，地下设消防水池，储存火灾延续时间内消防用水，供火灾发生 消泵启动后取水供给消火栓管网。 消防水泵选用：在消防给水系统中，平时消防管网由增压、稳压泵稳压， 使之保持在高压（消防水压）的准备消防状态。当发生火灾，启动主消防泵立 即可以提供规定压力和流量的消防用水。按我国消防规范

46、，水消防的延续时间， 最长按 3 小时考虑，因此主消防泵的节能问题可不予考虑，因而也无必要采用 变频调速以节约电能。众所周知，发生火灾是百年、千年一遇的事件，在一般 情况下是不会发生的，变频器是一种电子器件，如果采用变频器控制主消防泵 变频调速，消防泵变频器长期备而不用，在发生火灾使用时反而容易发生故障， 降低了消防设备的可靠性。另一个重要问题是消防备用泵的自动投入控制问题。 此外，变频控制系统的电气较复杂，会降低可靠性，增加造价。消防泵的功率 一般较大，其控制用变频器的价格也相应提高。综上所述，对于消防泵而言， 从节能、可靠性和造价几点考虑，无必要采用变频调速技术。如果消防泵采用 变频调速控

47、制，由于消防泵(消防泵、喷淋泵)长期不投入使用，容易发生泵生锈 堵转等现象，故应对消防泵定期进行低频运转，以免有消防需要时，消防水泵 不能正常起动，贻误火灾的扑救。所以现在我们一般对消防泵进行自动巡检， 即通过消防泵控制柜内的巡检电路让消防泵每隔一段时间进行一次自启动，巡 检时采用变频控制，以利保养及节能。但在正常火灾情况下，消防泵、喷淋泵 一般通过直接启动、星三角或自藕降压方式启动，以满足消防要求，且消防状 态时所有的非消防电源均已切断，故一般情况下不采用变频器启动方式。 按我国消防规范，消防泵应设有备用泵，备用泵应不小于任一台主消防泵。 由多泵并联恒压供水理论，多泵并联恒压供水，变频调速泵

48、必须是其中最大的 一台泵，其余并联泵自动投入或超出是由变频控制器按用水流量变化自动控制 的。如果变频泵故障可能会导致变频器跳闸，使全部消防泵停泵。从这一点考 虑，消防泵采用变频调速会降低消防供水的可靠性，不宜在水消防系统中应用。 系统概况：为使最不利点消火栓出水口静水压力达到设计要求，必须在水 箱出水口至消防管道系统之间增加消防增稳压设备。同时，消火栓系统前 10 分 钟的消防用水储存在屋顶水箱内，由稳压增压设备加压。水箱出水管与上环相 连，水泵出水管与下环相连。水泵为二台，一用一备，互为备用。为防止消火 栓管道系统在小流量时系统超压，在系统下环设泄压阀，泄压阀的开启压力为 工作压力加 0.0

49、5mpa。消火栓管道系统的阀门设置采用在水平环管设置与在立管 设置相接合的方式，此种阀门设置方式的优点是在既考虑立管检修又考虑环管 检修的情况下，阀门总数较少，系统的供水安全性高。为保证消火栓系统下部 的消火栓栓口压力不大于 0.5mpa，下部消火栓采用减压稳压消火栓，其特点是 系统压力在一定范围内变化，消火栓能进行自动调节保证栓后压力维持稳定， 在消火栓进口压力在 0.4mpa0.6mpa 时，消火栓出口压力可维持 0.250.35mpa（栓后压力可根据需要调整） ，即使栓前压力大到 1.0mpa，栓后压 力也不会超过 0.5mpa。消火栓管道采用热镀锌钢管，小于 dn100 采用丝扣连接，

50、 大于等于 dn100 沟槽连接。 3.4 自动喷水灭火系统 方案：设高位水箱储存 10 分钟消防用水量。 （与消火栓水箱共用）接一出 流管于报警阀前；由二台水泵（一用一备）带五个报警阀供水。 系统说明：本系统为湿式自动喷水灭火系统，系统较大，所带喷头较多， 须设多个报警阀。经估算共设五个报警阀，其中每个报警阀最多可带 800 个喷 头。本工程按中危险级设置，除地下变配电机房、电话机房、消防控制中心、 电梯机房等不设自动喷水外，其余房间均设有喷洒。 系统采用临时高压制，地 下二层水泵房内设系统加压泵两台（一用一备） ，屋顶水箱间设专用增压稳压装 置一套：包括稳压泵二台（一用一备） ，隔膜式气压

51、罐一个。五套报警阀，报警 阀前的管道与自动喷洒加压泵及增压稳压装置出口相连接，并延伸室外与二套 自动喷洒系统水泵接合器相接。 自动喷洒增压稳压装置设在屋顶水箱间，稳压泵流量按 1l/s 计，扬程按最 不利点喷头的工作压力 0.1mpa 计。地下车库自动喷洒管道均梁下敷设，喷头上 喷，有吊顶的楼层喷头采用装饰吊顶喷头。水流指示器及信号阀门按防火分区 设置。自动喷洒管道采用热镀锌钢管，小于 dn100 采用丝扣连接，大于等于 dn100 沟槽连接。 本建筑为一类，中危险一级，总建筑面积约 35000m2，按一个喷头保护面 积为 10m2计算，初步估计需要喷头 3500 个。一个湿式报警阀门可以带

52、800 个 喷头工作，则初步估计需要 5 个湿式报警阀门。 3.5 污水系统 系统才用污、废分流的排水方式。经计算，仅设伸顶通气管时 dn75 的螺 旋消音管道就能满足厨房排水的需要；而仅设伸顶通气管时 dn100 的螺旋消音 管道能容纳的排量相对于卫生间的设计排量只是稍大，本着工程要安全可靠的 原则，采用专用通气立管通气。 二层以上的卫生器具排水立管在地下一层汇集后排到室外检查井；一层卫 生器具的排水经地下一层的排水管汇集后直接单独排放到室外检查井；地下二 层的卫生间污水先排到污水坑，然后由潜水污水泵排到室外检查井；泵放、电 梯井等集水坑也是由潜水污水泵排到室外检查井。 3.6 雨水系统 在

53、屋面划分汇水区域，每汇水区域均向中间并向边墙处的雨水斗汇集，雨 水管连接雨水斗外墙布置，降落到屋面上的雨水沿坡向雨水斗汇集，经雨水排 至地面或雨水井。 第四章 设计计算 4.1 生活给水系统设计计算 本工程生活给水系统分低、中、高三区，分别对每一区最不利分立管进行 水力计算校核。 4.1.1 高区生活给水系统水力计算 1.计算方法 本建筑高区使用功能为办公室，采用公式 4.1.1 计算。 4.1.1 gg nq2 . 0 其中，。 5 . 1 2.用水器具当量（冷水单阀开）数据取自建筑给水排水设计手册 器具名称浴盆坐式大便器盥洗盆洗菜盆 当量1.00.50.80.7 3.水力计算 取最不利处立

54、管 gjl-9 顶层支管进行水力计算，为了经济及使用舒适，流 速控制在 1.0 -1.5 m/s，个别地方考虑施工方便，在实际允许情况下流速根据管 径适当调整，计算简图如下： 图 4.1.1 最不利处立管 gjl-9 顶层支管简图 表 4.1.1 最不利处立管 gjl-9 顶层支管水力计算表 计算 管段 当 量 设计秒 流量 qg(l/s) 管径 dn(mm) 流速 v(m/s) i (kpa/m) 管段 长度 l/m 管段水 头 损失 kpa 管段水头损失累积 kpa/ y h 0-10.70.14150.750.0561.600.0900.090 1-21.50.367201.100.07

55、51.100.0830.173 2-32.00.424201.250.100.580.0580.231 3-43.00.52201.530.1413.300.4650.696 最不利处立管 gjl-9 水力计算，计算简图如下： 图 4.1.2 最不利处立管 gjl-9 简图 表 4.1.2 最不利处立管 gjl-9 水力计算表 计算 管段 当量 设计秒 流量 qg(l/s) 管径 dn(mm) 流速 v(m/s) i (kpa/m) 管段 长度 l/m 管段水 头 损失 kpa 管段水头损失累 积kpa/ y h 4-53.00.52320.620.0153.30.04950.7455 5-6

56、6.00.73320.870.0293.30.09570.8412 6-79.00.9321.080.0433.30.14190.9831 7-812.01.04400.790.0183.30.05941.0425 8-915.01.16400.890.0233.30.07591.1184 9-1018.01.27400.970.0263.30.08581.2042 10-1121.01.37401.050.0313.30.10231.3065 11-1224.01.47401.130.0353.30.11551.422 12-1327.01.56401.190.0383.40.12921.5

57、512 13-1454.02.20501.060.0233.00.0691.6202 14-15135.03.48651.180.02315.50.35651.9767 15-16270.04.93801.170.01740.30.68512.6618 4.水力校核 最不利点卫生器具的出流水头按 5.0m 计，加压泵出口到最不利点高差为： 78.23m，沿程水头损失 0.266m，局部水头损失按沿程水头的 30%计，所以水泵 最小扬程 hz 为 5.0+78.23+0.266+0.30.266=83.60m 冷水系统立管供水口（不包括热水）设计秒流量为 4.93l/s。 高区供水总量（即按双阀

58、开计算当量,每层十户，每户当量总数为 4.0，高区 共八层，另有一个跃层当量为 12）qg=0.3ng1/2=0.3(8104+12)1/2=5.47l/s 4.1.2 中区生活给水系统水力计算 1.计算方法 本建筑中区使用功能为办公室，采用公式 4.1.1 计算。 4.1.1 gg nq2 . 0 其中，。 5 . 1 2.用水器具当量（冷水单阀开）数据取自建筑给水排水设计手册 器具名称浴盆坐式大便器盥洗盆洗菜盆 当量1.00.50.80.7 3.水力计算 取最不利处立管 zjl-5 顶层支管进行水力计算，流速控制在 1.0 -1.5 m/s,， 个别地方考虑施工方便，在实际允许情况下流速根

59、据管径适当调整，计算简图 如下： 图 4.1.3 最不利处立管 zjl-5 简图 表 4.1.3 最不利处立管 zjl-5 水力计算表 计算 管段 当 量 设计秒 流量 qg(l/s) 管径 dn(mm) 流速 v(m/s) i (kpa/m) 管段 长度 l/m 管段水 头 损失 kpa 管段水头损失累积 kpa/ y h 0-10.70.14150.750.0561.600.0900.090 1-21.50.367201.100.0751.100.0830.173 2-32.00.424201.250.100.580.0580.231 3-43.00.52201.530.1413.300.

60、4650.696 4-53.00.52320.620.0153.30.04950.7455 5-66.00.73320.870.0293.30.09570.8412 6-79.00.9321.080.0433.30.14190.9831 7-812.01.04400.790.0183.30.05941.0425 8-915.01.16400.890.0233.30.07591.1184 9-1018.01.27400.970.0263.30.08581.2042 10-1121.01.37401.050.0313.30.10231.3065 11-1224.01.47401.130.0353.