建筑给排水系统课件

第1章建筑内部的给水系统§1－1给水系统的分类和组成一、给水系统的分类给水系统按用途可分为3类：（1）生活给水系统水量不均匀，水质需符合规定的饮用水质标准（2）生产给水系统水量均匀，水质随生产工艺而异（3）消防给水系统有较高的水压要求二、给水系统的组成1、引入管：建筑（小区）总进水管2、水表节点：水表及前后的阀门、泻水装置3、管道系统：给水干管、立管和支管4、配水装置和用水设备：各类配水龙头及生产、消防设备5、给水附件：起调节和控制作用的各类阀门6、增压和贮水设备：包括水泵、水箱和气压贮水设备。三、给水系统的管材、附件和水表1、常用给水管材及连接方法（1）钢管

a.分类：无缝钢管焊接钢管（镀锌钢管和不镀锌钢管）

b.特点：强度大，重量轻；易腐蚀

c.适用范围：高压管段、室内管道（不埋地）（2）铸铁管

a.分类：高压铸铁管b.特点：耐腐蚀，寿命长；普压铸铁管重量大，难安装低压铸铁管质地脆，易损坏

c.适用范围：埋地给水管道、室内排水管道（3）塑料管

a.分类：聚氯乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管、铝塑管

b.特点：强度高，重量轻，耐腐蚀，易安装；耐久性差

c.使用范围：广泛用于室内给排水管段2、给水管道的连接

（1）螺纹连接（2）焊接（3）粘接（4）法兰连接3、给水附件（1）配水附件：各类水龙头（2）控制附件：各类阀门

a.截止阀b.闸阀c.止回阀

d.浮球阀e.安全阀4、水表（1）作用：计量用水量（2）工作原理：管径一定时，流量与流速成正比（3）构造：表壳、翼轮、减速装置、记录装置（4）分类：a.螺翼式水表和旋翼式水表

b.干式水表和湿式水表（5）性能：（用性能参数表示）（6）选用原则：通过水表的设计生活用水量接近（不超过）水表的额定（公称）流量（7）安装地点：便于安装、维护和检修§1－2给水方式

给水方式是指建筑内部给水系统的供水方案。选择确定给水方式需考虑以下几方面因素：（1）技术因素：包括供水可靠性，水质，节水节能效果，系统的运行管理等；（2）经济因素：包括基建投资，系统运行费用等；（3）社会及环境因素：系统对建筑外观、建筑结构的影响，占地面积，对环境的影响，建设难度和建设周期等。给水方式的基本类型（低层建筑给水方式）有以下几种：1.直接给水方式适用条件：外网的水压在一天中的任何时刻均能满足室内水压要求。（P8图1－8）主要特点：简单，经济，无能耗，易管理。2.设水箱的给水方式适用条件：a.外网的水压周期性不足（P8图1－9（a）)；

b.外网的水压偏高或不稳定（P8图1－（b）)。主要特点：a.低峰时由外网直接供水，水箱贮水；高峰时由水箱补水。简单，经济，无能耗，易管理。

b.利用水箱的固定安装高度实现减压或稳压供水。3.设水泵的给水方式适用条件：外网的水压经常性不足

a.建筑内部用水均匀时，采用恒速水泵供水方式

b.建筑内部用水不均匀时，采用变速水泵供水方式图1－10（a）:直吸式水泵工作方式

图1－10（b）:断流式水泵工作方式4.水泵、水箱联合给水方式适用条件：外网的水压经常性不足且建筑内部用水不均匀主要特点：a.由水泵向小型水箱及时供水，保证系统水压；

b.采用恒速水泵增压，确保高效工作；

c.通过水箱调节供水和用水之间的不平衡流量。（P10图1－11）5.气压给水方式适用条件：外网的水压经常性不足，建筑内部用水不均匀，且不宜采用水泵、水箱供水主要特点:a.利用密闭罐内空气的压缩性能来贮存、调节和输送流量;b.设备简单，管理方便，可置于建筑中任意部位。（P10图1－12）6.分区给水方式适用条件：外网的水压能满足部分楼层供水需要主要特点:a.将建筑分为若干个给水区域，下部区域采用直接给水方式，上部区域采用水泵（或水泵、水箱联合）供水方式。

b.可充分利用外网的水压，节约系统运行能耗。

c.节省设备投资，降低基建费用，利于设备维护。（图1－13）7.环状网给水方式

适用条件：不允许断水的给水系统（建筑消防系统,部分工业给水系统）。主要特点：干管和立管连接成环，多根引入管供水。8.分质给水方式主要特点：根据不同用途所需的不同水质，分别设置独立的给水系统。

(图1－14）§1－3给水管道的布置和敷设一、管道布置原则和布置形式

1、管道布置基本原则

（1）安全、经济供水的原则；■管道尽可能与墙、梁、柱平行，呈直线走向；

■干管应布置在用水量大或不允许断水的配水点附近；

■不允许间断供水的建筑应设两条引入管。（2）保护管道免受损坏的原则；

■避开重物和生产设备基础；

■不宜穿过伸缩缝和沉降缝；

■不宜设置在环境污浊处。

（3）与建筑其它设施协调一致的原则；

■不宜穿过配电间；

■不防碍生产操作和交通运输；

■远离危险物。

（4）方便安装维修的原则。

（P12表1-1）2、管道布置形式（1）下行上给式：干管设在用水点下方（如直接供水方式）（2）上行下给式：干管设在用水点上方（如水箱供水方式）（3）中分式：干管设在技术层中，向上、下供水（一般用于高层建筑中）。

二、管道敷设（自学）1、敷设形式明装和暗装2、敷设要求（1）横管与立管的敷设要求；（2）引入管的敷设方法；（3）埋地管段的敷设方法；（4）管道的空间敷设方法。§1－4水质防护一、水质污染的现象及原因1、贮水带来的污染（1）贮水池（箱）的制作材料或防腐涂料选择不当，有毒物质逐渐溶于水中；（2）水在贮水池（箱）中的停留时间过长，水中有害微生物繁殖；（3）由于管理不当，各类污染物从人孔、管口处进入贮水池（箱）；2、回流污染

非饮用水或其他液体倒流入生活给水系统引起的水质污染。（图1－21）主要原因:a.给水附件设置不当；

b.管道或附件连接不严密；

c.给水管网压力波动，时有负压状态发生。

二、水质防护措施1、合理设计、制作与布置饮用水管道及贮水设备，加强日常维护管理（图1－23贮水池（箱）中的水质防护措施）2、正确安装给水附件（图1－24洗脸盆出水口的“空气隔断”设置）3、分质给水系统各区的管道不得直接连接（图1－25饮用水与非饮用水管道连接时的防护措施）

第2章建筑内部给水所需的水压、水

量和增压贮水设备

§2－1给水所需水压

1.两个基本概念①额定流量与流出水头②管网最不利点2.给水系统所需的水压（1）利用建筑层数粗略估算系统所需水压一层：10mH20

二层：12mH20

三层及以上：12＋4×（n-2)mH20

（2）给水系统的水压计算公式（图2－1）

H=H1+H2+H3+HB

H:建筑给水系统所需的水压（kPa);H1:

引入管起点至最不利点的高差（kPa);

H2：最不利点的流出水头（kPa)（表2－1）;H3：引入管起点至最不利点的供水管路中的水头损失（kPa);

HB：水流流经水表所需的水头损失（kPa).作业1：利用贝努利方程推导给水系统的水压计算公式。

§2－2给水所需水量

1、建筑用水量的一般特点及计算方法（1）生产用水量比较均匀，可按单位产品或单位时间耗水量进行计算（略）；（2）生活用水量受气候条件、生活习惯、卫生设备完善程度及水价等多种因素的影响而有较大幅度的变化，可根据国家制定的用水定额进行估算。（3）消防用水量与建筑物的性质、规模、耐火等级等因素有关，为保证灭火效果，消防水量按需要同时开启的消防灭火设备用水量之和计算（见第4章）。

2、建筑生活用水量的估算

最高日用水量Qd

Qd=m×qdm：用水单位数（人数，床位数）；

qd：用水定额（L/人，d）。

最大时用水量QhQh=Kh（Qd/T）

Kh：时变化系数；

T：建筑用水时间（hr）。§2－3增压、贮水设备一、水泵1、水泵工作方式

按启动时的充水方式：1）吸入式

2）灌入式按吸水管与外网的连接方式：1）直吸式

2）断流式按水泵转速是否变化：1）恒速水泵供水方式

2）变速水泵供水方式水泵工作方式（1）自灌式启动（√）:泵轴低于贮水池最低水位自吸式启动泵轴高于贮水池最高水位真空泵直吸式断流式A.可充分利用外网水压；B.不易产生二次污染；C.影响周围用户用水(lowtheneighboringconsumers’waterpressure)A.不能充分利用外网水压；B.易产生二次污染；C.不影响周围用户用水水泵工作方式（2）水泵工作方式（3）

—

变频（变速）供水基本原理

水泵变频（变速）供水是指通过改变水泵电机的工作频率，从而调节水泵叶轮的转速，控制水泵的出水量和扬程，使水泵工况处于高效运行范围内。

变速供水的基本原理是：传感器将水泵后的压力变化数据变为电讯号输入控制器中，经控制器处理后传递给变频器，改变电机点电源的工作频率，从而改变水泵的转速，起到增加或减少供水量的作用，以适应用水量的变化。建筑物的用水量是随时变化的，甚至会出现零流量，而变频又有一定的限度，因此，建筑的变频供水系统往往由几台水泵组合而成。控制器传感器（压力检出传送器）变频器2、水泵流量和扬程的确定（1）流量

A.室内用水较均匀时，取建筑的最大时用水量

B.室内用水不均匀时，取管网的设计秒流量

（2）水泵的扬程

A.直吸式工作方式

Hb

≥H1+H2+H3+HB－H0

Hb:水泵的扬程（kPa）;H1:

引入管起点至最不利点所需的静水压（kPa）;H2:最不利点的流出水头（kPa）;H3:最不利管路中的水头损失（kPa）;HB：通过水表的水头损失（kPa）；

H0：外网资用水头（kPa）。B.断流式工作方式

Hb≥H1+H2+H3

Hb:水泵的扬程（kPa）;H1:

贮水池最低水位至最不利点所需的静水压（kPa）;H2:最不利点的流出水头（kPa）;H3:最不利管路中的水头损失（kPa）。3.水泵的选择特点：小流量，大扬程选择：1）恒速水泵：用于建筑内部用水均匀时或与水箱联合使用；

2）变速水泵：用于建筑内部用水不均匀时4.泵房的布置（自学）二、贮水池1、贮水池的容积

V=VS+VX+V事故

VS:生活用水调节容积（m3）；

VX：消防贮水容积（m3）；

V事故：事故贮水容积（m3）。VSVxV事故（1）按经验法确定（不设水箱时）：取最高日用水量的10％（2）按计算公式确定（水泵水箱联合供水时）：

Vs=(qb-ql)Tb

（注意容积校核问题）

qb:水泵的出流量（水箱的进水量）（

m3/h）；

ql:水池的进水量（

m3/h）；

Tb:水泵连续运行时间（h）；

Tb＝V箱/(qb-qp)

qp：水箱的出水量（取最高日平均时水量）（

m3/h）。2、VS

（生活用水调节容积）的确定3、Vx（消防贮水容积）的确定计算公式：

Vs=60×qx×Tx/1000

(m3)

qx：消防设计流量（L/s);

Tx:消防灭火时间（min),Tx=60～180min.4、V事故（事故贮水容积）的确定

按经验法：

V事故=（Vs+Vx）5％5、贮水池设置要点（1）远离污染源（如化粪池、厕所）；（2）合理设置管路，注意防止水质腐化；（3）贮水池内的消防用水不得动用；（4）容积较大时应分格，保证检修时的连续供水。三、水箱1、水箱的作用

1）贮水和调节作用

2）减压作用

3）稳压作用2、水箱的种类及规格

按用途分：

1）高位水箱2）减压水箱

3）冲洗水箱4）断流水箱

按材料分：1）钢制水箱

2）钢筋混凝土水池

3）玻璃钢水箱钢制水箱的型号1＃~12#3、水箱上的管道设施及安装

1）进水管4）排水（放空）管

2）出水管5）信号管（液位计）

3）溢流管6）通气管4、水箱的容积和安装高度的确定（1）水箱的容积V=VS+VX+V事故VS

：生活用水调节容积（m3）；VX

：消防容积（火灾初期自救用水）（m3）；V事故：事故用水（m3）。VSVXV事故生活用水调节容积——消防容积——事故容积——水箱容积组成确定VS：1）只设水箱的给水方式

理论公式：VS=QL×tL

（×）

QL——水箱供水的连续平均小时用水量，m3；

tL

——水箱供水的连续时间，hr。经验公式：大型建筑VS=（10～20）%Qd

中小型建筑VS=（50～100）%Qd

Qd

——

建筑的最高日用水量，m3/d。

2）水泵水箱联合供水方式

a.水泵手动启动时

理论公式：公式（2-8）（×）经验公式：VS=（12～20）%Qd

b.水泵自动启动时

理论公式：VS=C×（qb/4Kb）

qb：水泵出水量（水箱进水量）；

Kb：水泵1hr内启动次数；

C：安全系数，取1.5～2.0。经验公式：VS=（5～8）%Qd[附：公式推导]

水泵工作周期（运行+间歇）t=水箱充水时间t1+水箱放水时间t2

=1/Kb——

（1）又：t1=Vs/（qb-qg）（水箱充水时间）

t2=Vs/qg（水箱放水时间）

——（2）将（2）带入（1）得到含Vs的方程，求Vs的最小值，得

Vs=qb/4Kb

确定VX：

VX=60×qX×TX／1000（m3）

qX：消防设计流量（L/s）；

TX：消防灭火时间，取10min。

确定V事故：

按经验，取25%Qh。（2）水箱的安装高度水箱的安装高度应满足最不利用水点的流出水头，要根据管道的水力计算确定。

A.水力条件

hs≥H2+H3H2：最不利点流出水头（kPa）；

H3：最不利管路的水头损失（kPa）。

B.安装要求

h1≥0.4m水箱的安装高度hs

h1四、气压给水装置

利用密闭罐内空气的压缩性能来贮存、调节和输送水量的装置。一、气压给水装置的组成（1）密闭罐（2）水泵（3）补气装置（4）控制装置HminHmax二、气压给水装置的分类和工作原理

1、分类

按充水、充气方式：双罐式单罐式按供水压力是否变化：定压式变压式按气水接触方式：补气式隔膜式2、工作原理（变压式）（1）送水过程

工作初期工作末期

PPminPmaxHmaxHminHHminHmax

（2）补水过程由压力继电器控制。（3）补气过程由液位继电器控制。补气方法：A.简单补气法

B.空压机补气

C.补气罐补气

三、气压给水装置的工作特点及适用条件

1、工作特点优点：1）灵活性大设置位置不受限制；

2）占地面积小，工期短，土建费用低；

3）可自动工作，便于管理；

4）水质不易受污染。

缺点：1）调节容积小，贮水量少；

2）采用压力容器，耗用钢材多；

3）采用变压式设备时有压力波动；

4）能耗大。

2、适用条件有升压要求，但不适宜设置水塔和高位水箱的场所，如地震区、军事性建筑、临时建筑。四、气压给水装置的设计及计算（自学）

设计计算内容（1）容积的确定（2）空压机的选择（隔膜式除外）（3）水泵的选择第3章建筑内部给水系统的计算§3-1建筑所需水量一、建筑生活用水的不均匀性及其原因

影响用水的主要因素有：（1）建筑物的性质（2）气候条件和生活习惯（3）卫生设备完善程度（4）管理水平二、生活用水定额（用水量标准）

我国各种不同类型的建筑物的生活用水量标准，是国家组织有关单位在325个观测区实测资料的基础上参考国外情况确定的。包括：

1、住宅生活用水定额

2、集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水定额

3、工业企业建筑生活用水定额

4、居住区生活用水定额三、最高日用水量和最大时用水量最高日用水量Qd

Qd=m×qdm：用水单位数（人数，床位数）；

qd：用水定额（L/人，d）。最大时用水量QhQh=Kh（Qd/T）

Kh：时变化系数；

T：建筑用水时间（hr）。

§3-2给水管网设计秒流量

建筑内的生活用水量在1昼夜、1小时里都是不均匀的，为保证用水，生活给水管道的设计流量应为建筑内卫生器具按最不利情况组合出流时的最大瞬时流量，即设计秒流量。

一、给水管网设计秒流量的确定方法

1、经验法（同时给水百分数法）

2、平方根法（前苏联专家库尔辛的最大秒流量法）

3、概率法（美国专家亨脱根据建筑性质和卫生器具设置定额在大量实测基础上获得各类卫生器具使用频率，以此作为流量设计依据）。二、我国的计算方法

1、对于用水时间集中，设备使用集中，同时给水百分数高的建筑，如工业企业生活间、公共浴室、食堂、剧院、体育馆等，采用经验法。

qg=∑qonob%（3-1）

2、对于用水时间长，设备使用不集中，用水极不均匀的建筑，如住宅、集体宿舍、宾馆、医院、办公楼等，采用平方根法。

qg=0.2α（Ng

）1/2+KNg

（3-2）

几点说明:1、同时给水百分数b(经验系数）：

反映卫生设备同时使用机率的系数，包含三个修正系数，即b=b1b2

cg

b1：不同类型卫生器具同时使用的机率；

b1：同类型卫生器具同时使用的机率；

cg：考虑卫生器具出流特性而乘的流量降低百分数。2、给水当量

给水管道负荷计量基准

1给水当量=0.2L/S

额定流量[附]平方根法设计秒流量公式推导

设计秒流量应为建筑用水的最大秒流量（用qg或qs表示）：

qs=KS（QP’

/24×3600）×1000（L/s）（1）

30年代苏联专家在观测研究基础上，提出住宅建筑生活用水量的秒变化系数（KS）和平均日用水量（QP’）的关系公式：

KS=30/（QP’

）1/2

（2）将（2）带入（1）有：

qs=0.347（QP’

）1/2

（L/s）（3）

当计算引入管管径时，采用（3）式较简便，但用于计算室内给水支管时，因管段所服务的人数较难确定，使用就不方便。

为此，苏联专家提出以卫生器具数量来决定设计流量的公式形式。为使不同性质的卫生器具可以累加，需把各种卫生器具的额定流量换算成器具给水当量.

（1当量=0.2L/s）（P18，表2-1）

设S0为一个卫生器具当量值的平均日用水量，Ng为卫生器具当量总数，则

QP’

=S0Ng

（4）将（4）带入（3），有

qs=0.347（QP’

）1/2=0.347（S0Ng

）1/2

（5）

设b=

0.347（S0

）1/2

，则

qs=b（Ng）1/2

（6）实践结果表明，当建筑的平均日用水量在

75～250L/人，d

的范围间变动时，b值的变化范围不大（0.174~0.187），在0.2附近波动。因此，取b=0.2，并将b值随qs的变化情况用α值来反映，即有：

qs=0.2α（Ng）1/2

（7）我国在运用（6）式进行住宅管道流量设计时发现，计算结果与实际情况相比偏小。因此在公式上加上一个修正项KN，即成为目前的流量公式：

qg=0.2α（Ng）1/2+KNg公式3-2使用说明1、对于卫生器具较少的管段，有时计算结果小于管段上一个卫生器具的额定流量，此时应以管段上最大卫生器具的额定流量值作为设计秒流量；有时计算结果大于管段上所有卫生器具的额定流量累加值，此时应以额定流量累加值作为设计秒流量；2、对于综合性建筑，应用加权平均法确定总管的α

值和K值。

§3-3给水管网的水力计算

计算内容：

1、确定管径

2、计算最不利管路的水头损失并校核系统所需水压

一、确定管径

依据Q=[（1/4）πd2]u

查水力计算表（附录3-1），通过控制流速确定管径。

经济流速范围：（P36）

二、计算最不利管路的水头损失

计算步骤：

1、找出最不利管路，根据流量变化的节点对各管段编号，并量出各管段的长度；

2、计算各管段的沿程和局部水头损失（hy）

hy=∑iLhj=（25～30）％∑iL

最不利管路的水头损失Ｈ３＝hy＋hj三、水表的选择与设计

1、确定水表的类型

2、确定水表的口径

3、水表流量的校核

4、水流通过水表的水头损失计算（式3－1)四、水压校核

Ｈ＝Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋ＨＢ

Ｈ１：引入管起点与最不利用水点的高差；

Ｈ２：最不利用水点的流出水头；

Ｈ３：最不利管路中的水头损失；

ＨＢ：通过水表的水头损失。

校核结果：（1）ＨO≥Ｈ，外网水压满足建筑需要，计算结束；（2）ＨO

稍小于Ｈ，需调整部分管段的管径；（3）ＨO远小于Ｈ，需调整给水方案。第四章建筑消防系统§4-1建筑消防概述

建筑消防分类：

1、按建筑高度分：

低层建筑消防高层建筑消防

2、按消防设备分：

消火栓系统自动喷洒灭火系统卤代烷灭火系统二氧化碳灭火系统泡沫灭火系统§4-2消火栓给水系统

一、设置条件

按《建筑设计防火规范》执行（P50～51）二、消火栓系统的组成与供水方式

１、组成

（1）水枪（2）水龙带（3）消火栓（4）水泵接合器（5）消防管道（6）消防水池（7）消防水箱

2、消防给水方式

（1）简单消防系统（2）设水箱的消防系统（3）设水泵、水箱的消防系统三、消火栓系统的布置１、设置原则

保证所要求的水柱股数同时到达室内任何角落２、消火栓保护半径和充实水柱长度

Ｒｆ＝ｌｄ＋ｌｓ３、消火栓设置间距ｌｆ

（ａ）单排单股（ｂ）单排双股（ｃ）双排单股（ｄ）双排双股４、消火栓设置注意事项５、管道布置方法§4-3消火栓系统的水力计算水力计算的基本内容：

1、选择消火栓并确定栓口压力

2、确定消防管网的管径

3、消防水压校核及消防泵的选择一、消火栓口所需的水压

Hxh=Hq+hd+Hk

Hq—

水枪喷嘴处的压力（kPa）；

hd

—

水带的水头损失（kPa）；

Hk

—

栓口水头损失，按20kPa计。

1、Hq的计算：

Hq=αf×Hm×10/（1-φ×αf×Hm）

Hm—

充实水柱长度（m）（表4-3）；

αf

—

实验系数（表4-7）；

φ—

与喷嘴口径有关的系数。

2、hd的计算：

hd=AzLd

qxh2

Az—

水带阻力系数（表4-10）；

Ld

—

水带长度，m；

qxh—

水枪射流量，L/s。

qxh=（BHq）1/2

B—

水枪水流特性系数（表4-8）；

Hq—

水枪喷嘴处压力。二、管网水力计算步骤1、根据规范要求（附录4-2）进行流量分配，查水力计算表，确定立管和干管管径；消防管道的经济流速范围：

1.4~1.8m/s（小于2.5m/s）2、选择最不利管路和最不利消火栓；3、计算最不利管路的水头损失；4、校核消防水压（或确定消防泵所需扬程）：

H消=Hxh+H1+H2

Hxh—

最不利消火栓的栓口压力（KPa）；

H1—

消防引入管起点（或贮水池最低水位）与最不利消火栓的高差×10；

H2—

最不利消防管路中的水头损失（KPa）。例：商店消火栓管网流量分配

（用水量15L/s，最不利立管10L/s，次

不利立管5L/s）5L/s10L/s15L/s三、消防水池、水箱的贮水容积

1、消防水池

低层建筑贮存1小时消防用水量高层建筑贮存2~3小时消防用水量

2、消防水箱

贮存10分钟火灾初期建筑自救水量计算公式：

V=（60×q消防×T）/1000（立方米）

T—

消防用水时间（分钟）；

q消防—消防用水量（消火栓+自喷）。§4-4自动喷水灭火系统及布置一、自喷系统种类、功能、组成和适用范围

1、种类

根据管网工作特点分为：湿式自动喷水灭火系统干式自动喷水灭火系统预作用喷水灭火系统雨淋喷水灭火系统水幕系统2、功能

自动开启喷头洒水灭火并给出火警信号3、组成

洒水喷头

a）按释放机构分b）按用途分

c）按安装方法分

洒水管网控制信号阀（也称报警阀，设有延迟器）

报警装置：a）水流指示器

b）水力警铃

c）压力开关（电动警铃）

d）感烟、感光装置

水源4、基本工作流程

图4-9（b）5、适用范围（1）火灾危险性较大，起火蔓延很快的场所；（2）容易自燃，同时无人管理的仓库；（3）对消防要求较高的建筑或个别房间。三、喷头和管网的布置

1、喷头的布置

喷头布置间距：

正方形布置：X=B=2Rcos45°

长方形布置：（A2+B2

）1/2≤2R

喷头布置的一般要求：

（附录4-4）2、管网的布置（1）管网布置形式

侧边布置中央布置（2）管道负荷

a、每根配水支管或配水管的管径均不应小于

25mm；

b、配水支管上的喷头数应符合下列要求：轻危险级和普通危险级建筑物不应超过8个；严重危险级建筑物不应超过6个。（3）管道排水

喷水系统的管道应设有不小于0.002的坡度坡向立管，以便泻空。配水干管主配水管配水支管配水立管供水管管段名称

§4-5自动喷水灭火系统的水力计算

水力计算方法：

（1）作用面积法（自学）（2）特性系数法1、自喷系统的总用水量（表4-14）

水箱供水：贮存在屋顶水箱中，用于火灾初期建筑自救（10分钟）。

贮水池供水：贮存在消防水池中，由水泵送往管网。2、自喷系统的管网水力计算（1）用经验法确定管径根据管段上喷头数目确定管径

4002751601004020105321最多喷头数（个）20015012510080705040322520管径（mm）根据管段上喷头数目确定管径（2）最不利供水时的流量分配

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，直至某管段累积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。最不利点（H1=5mH20）支管流量分配公式喷头出流量q=k（H）1/2

K：喷头流量系数（玻璃球喷头K=0.133）H：喷头处水压（KPa）设管路1-5-6为管路Ⅰ，a-d–6为管路Ⅱ管路Ⅰ：

q1=k（H1）1/2

q2=k（H2）1/2

，H2=H1+∑h1-25c1234bd678ⅠⅡa末端4个喷头及作用面积

q3=k（H3）1/2

，H3=H2+∑h2-3q4=k（H4）1/2

，H4=H3+∑h3-4Q4-5=q1+q2+q3+

q4

h4-5=A4-5

L4-5Q4-52

（1）

H5=H4+h4-5，H6=H5+h5-6

对于管路Ⅱ：

hd-6=Ad-6

Ld-6Qd-62=H6-Hd（2）假设管路Ⅰ和管路Ⅱ的水力条件相同，

即

A4-5=

Ad-6

，L4-5=Ld-6

则有h4-5/hd-6=Q4-52/

Qd-625c1234bd678ⅠⅡa

Qd-6=Q4-5（

hd-6/h4-5）1/2

=

Q4-5（

H6-Hd/H5–H4）1/2

=

Q4-5（

H6/H5）1/2

（根据经验）

=

Q5-6（

H6/H5）1/2

（3）

（3）式说明：在节点6处流量发生分支时，不是在管路Ⅰ和管路Ⅱ中均匀分配的，管路Ⅱ的流量是管路Ⅰ的流量的（

H6/H5）1/2

倍。因此Q6-7

=

Q5-6[1+（

H6/H5）1/2]

同理Q7-8

=

Q6-7[1+（

H7/H6）1/2]Q8-9

=Q7-8

[1+（

H8/H7

）1/2]

以此类推。直至某管段的流量达到（超过）系统的流量规定值，后面管段的流量不再累加（维持不变）。3、流速和喷水强度的校核

A流速校核

V≤5m/s（个别情况下支管流速≤10m/s）

B喷水强度校核管网末端4个喷头作用面积内的喷水强度需满足表4-14的规定。4、计算最不利管路的水头损失

沿程水头损失∑h=ALQ2

局部水头损失按20%∑h估算。5、系统（引入管或消防水泵处）所需压力

HPB=HP+HPJ+∑hP+HKP

HP

：最不利洒水喷头的流出水头；

HPJ：引入管起点（贮水池最低水位）至最不利点的高差；∑hP

：最不利管路的水头损失；

HKP：水流通过报警阀的水头损失（参看设计手册）。6、自动喷洒灭火系统的设计步骤（1）根据建筑要求进行喷头和洒水管网的布置，绘制平面图和系统图；（2）确定洒水管网的各段管径；（3）选择最不利管路（或最不利作用面积），用特性系数法（或作用面积法）进行流量分配；（4）计算最不利管路中的水头损失；（5）校核流速及喷水强度；（6）计算（校核）自喷系统所需压力，选择消防泵。§4-6高层建筑的消防系统一、技术要求与低层建筑相比，火灾危险性较大

24m≤H≤50m，“自救”+“外救”

H≥50m，完全依靠“自救二、技术措施1、消防系统的分类和选择（1）常高压和临时高压给水系统（2）区域集中消防给水系统和独立消防给水系统（3）消火栓系统和自动喷水灭火系统2、消防给水方式（1）分区和不分区给水方式消防给水系统的分区标准（2）消防高位水箱的设置设置条件和安装高度要求3、消防给水系统的设置（1）贮水池的设置（2）消防卷盘（3）消火栓设备（4）水泵接合器的设置（5）栓口压力和减压装置§4-7其他固定灭火设施简介

1、干粉灭火系统

2、泡沫灭火系统

3、卤代烷灭火系统

4、二氧化碳灭火系统

（自学）下一步总结对听众的要求总结您要进行的工作第5章建筑内部的

排水系统§5-1排水系统的分类和组成系统的分类

按污废水的来源分为：生活污水排水系统工业废水排水系统屋面雨水排水系统排水体制

分流制合流制

排水系统的组成

（1）卫生器具和生产设备受水器

●常用卫生器具的种类及特点便溺用卫生器具及冲洗设备盥洗、沐浴用卫生器具洗涤用卫生器具专用卫生器具●卫生器具常规设计“三大件”洗脸盆、浴盆、坐式大便器附：常用大便器种类及配套冲洗设备

大便器种类配套冲洗设备坐式大便器低位水箱蹲式大便器高位水箱、冲洗阀大便槽高位水箱（自动）

（2）排水管系（图5-1）器具排水管、排水横管、排水立管、出户管（3）通气管系

伸顶通气管和辅助通气管系（4）清通设备

检查口、清扫口、检查井（5）抽升设备（6）污废水局部处理设施

化粪池、医院污水处理设施等§5-2排水管系和通气管系排水管系

（1）器具排水管（2）排水横管（3）排水立管（4）出户管排水管道组合类型（1）单立管排水系统（2）双立管排水系统（3）三立管排水系统通气管系通气管系的作用（1）使室内污水管道与大气相通，使管道中散发的有毒有害气体排入大气；（2）保持管道中的气压平衡，防止存水弯中的水封受到破坏，使管内水流畅通；（3）经常有新鲜空气流通于管道内，可避免管道因废气而遭受锈蚀。通气管系的种类及设置原则（1）种类

A伸顶通气管

B辅助通气管系（A）专用通气立管（B）主、副通气立管和环形通气管（C）安全通气管（D）结合通气管（2）设置原则一般2层或2层以上的生活污水管道，有污水立管，必须设置伸顶通气管；只有1层的建筑可以不设伸顶管；底层单独出户管不设伸顶管；当立管所承纳的排水负荷较大，立管所承担的排水负荷超过临界流量时，需设置专用通气立管，以增加立管的通气能力；当横管所承纳的排水负荷较大时，需设置主、副通气立管和环形通气管，以增加横管的通气能力；

a)排水横管上有4个以上卫生器具，且管长大于12米

b)排水横管上有6个以上便器

c)排水横管的充满度大于0.5横管长度大于12米时，需设置安全通气管；结合通气管用于联结排水立管和通气立管。通气管系的安装伸顶通气管的安装

a）伸出屋顶高度0.5~0.7mb）上人屋面不小于1.8mc）出口4m内有门窗时，高于门窗上边缘

0.6md）不能设在挑出部位下（阳台、遮阳板、遮雨板）辅助通气管的安装

a）通气立管上下端的位置

b）环形、安全通气管的末端高度

c）结合通气管的数量及安装方法通气管的管径确定

a）通气立管的管径与排水立管的管径相同或小一级

b）结合通气管管径与通气立管管径相同

c）汇合通气管断面面积总管断面积F=fmax+m∑fn§5-3排水管系中水气流动

的物理现象建筑内部排水流动特点水封的作用及其破坏原因横管内的水流状态立管内的水流状态排水立管的通水能力影响立管压力波动的因素及防止措施建筑内部排水流动特点

排水管道按非满流设计，且污水中含有固体杂质，因此，排水系统中的水流运动为水、气、固三相流动。其主要特点包括：（1）间歇排水，水量、气压变化幅度大；（2）流速变化剧烈；（3）事故危害大。为合理设计建筑内部排水系统，既要使排水安全畅通，又要做到管线短，管径小、造价低，因此需专门研究建筑内部排水管系中的水气流动物理现象。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排水管内气压变化，防止管内臭气和有毒、有害气体进入室内。水封的破坏及其原因

因静态和动态原因造成存水弯内水封高度减少，不足以抵抗管道内允许的压力变化值时，管道内的气体进入室内的现象叫作水封破坏。（1）负压抽吸（2）正压喷溅（3）自虹吸现象（4）静态原因横管内的水流状态能量转换（公式5-1）水流状态

a）急流段b）水跃段

c）跃后段d）衰减段横管内的压力变化

a）横支管内的压力变化

b）横干管内的压力变化立管内的水流状态排水立管的水流特点

（1）断续的非均匀流（2）水气两相流（3）管内压力变化立管内的压力变化

（图5-26）水流流动状态

A.附壁螺旋流（充水率ωt/ωj≤1/4）

特点：a）水流沿管壁周边向下作螺旋运动；

b）水流挟气作用不显著，管内气压稳定。B.水膜流（1/4≤ωt/ωj≤1/3）特点：a）水流沿管壁周边作下落运动，形成有一定厚度的带有横向隔膜的附壁环状水膜流；

b）横向隔膜厚度薄不稳定，易被管内气流冲破，管内气压波动不大，不会造成水封的破坏。C.水塞流（ωt/ωj≥1/3）特点：a）水膜厚度增加，横向隔膜形成频繁，有水塞形成；

b）管内气压波动大，造成水封的破坏。

结论：

在同时考虑排水系统安全可靠和经济合理的情况下，排水系统内的最佳水流状态应为水膜流状态。此时既可保证一定的排水负荷，又能维持管内气压稳定，使管内水流畅通。排水立管的通水能力水膜流运动的力学分析

目的：确定水膜流阶段排水立管在允许压力波动范围内的最大排水能力

A）水膜流的运动特征水膜流形成后比较稳定，向下作加速运动，水膜厚度近似与下降速度成反比。随着水流下降速度的增加，水膜所受管壁摩擦力也随着增加。直至水膜所受的管壁摩擦力与重力达到平衡时，水膜的下降速度与厚度不再变化，此时的流速称作终限流速（vt）；从排水横支管水流入口至终限流速形成处的高度称作终限长度（Lt）。

B）水膜流运动的力学分析

排水立管中的水膜可近似看作一个中空的圆柱状物体（图5-28），在下降过程中同时受到重力W和管壁摩擦力P的作用。取一个长度为△L的单元体进行分析，根据牛顿第二定律有：

F=ma=m（dv/dt）=W–P（5-2）其中W=mg=Q·ρ·t·g（5-3）

P=τ·π·dj·△L（5-4）

τ=（λ/8）·ρ·v2

（5-5）

λ=0.1212（KP/e)1/3

(5-6)

v

=△L/t(5-7)

将（5-3、4、5、6、7）带入（5-2），整理后有：（m/ρt）·（dv/dt）

=Q·g-（0.1212π/8）·（Kp/e)1/3v3·dj(5-8)

当水膜达到终限流速vt时，水膜厚度达到终限流速时的水膜厚度et，此时水流速度不再改变，加速度a=dv/dt=0，式（5-8）可整理为：

vt=[（21Q·g/dj）·（e/Kp）1/3]1/3(5-9)

终限流速时的排水流量Q=et

vtπdj(5-10)

将（5-10）带入（5-9）得

vt

=2.22（g3/Kp）1/10·（Q/dj）2/5

=4.4（1

/Kp）1/10·（Q/dj）2/5

=1.75（1

/Kp）1/10·（Q/dj）2/5

（Q：L/s，dj：cm）

(5-11)

根据终限长度的定义，利用数学方法推得：

Lt=4.4（1

/Kp）1/10·（Q/dj）2/5

(5-12)立管在水膜流时的通水能力

在水膜流状态，当达到终限流速时，水膜下降速度和厚度保持不变，立管通水能力也不变，表达式为：

Q=（1/10）ωt·

vt(5-13)

将ωt=π

et（dj–

et）和式（5-11）带入，有：

Q=0.3686（1

/Kp）1/6[（dj–

et）et]5/3/dj2/3

(5-14)

化简后有：

Q=0.0365（1

/Kp）1/6α5/3/dj8/3(5-15)

其中，

Q：排水流量，L/s；

α：充水率（α=ωt/ωj）

dj：立管内径，m；

Kp：当量粗糙高度，见表5-6。影响立管内压力波动的因素及防止措施立管（横支管入口处）最大负压

P1=-ρβvt2

或P1=-1.53ρβ（1

/Kp）1/5（Q

/dj）4/5

P1：立管内最大负压值，Pa；

ρ：空气密度，kg/m3；

Kp：管壁粗糙高度，m；

Q：排水流量，L/s；

dj：管道内径，cm；

β：空气阻力系数，

β=1+ξ+λ（L/dj）+K结论立管内最大负压值与管壁粗糙高度、管径成反比；立管内最大负压值与排水流量、终限流速和空气阻力系数成正比；不设伸顶通气管时，ξ=∞，造成负压很大，水封受到破坏。稳定压力和增大通水能力的措施减小终限流速

A.增加管内壁粗糙高度；

B.设乙字弯消能措施；

C.利用溅水方法使下落水流与空气混合，降低流速（瑞士，苏维脱排水系统）；

D.使水流沿切线方向进入立管旋流而下，降低流速（法国，空气芯水膜旋流排水系统）。减小水舌阻力系数

A.设置通气立管；

B.利用空气芯避免水舌；

C.横支管与立管相连时采用异径三通或顺水三通。第8章建筑内部热水供应系统

§8-1热水供应系统的分类、组成和供应方式一、热水供应系统的组成

1、热源

a.锅炉热水锅炉蒸汽锅炉

b.工厂废热利用设备

c.太阳能集热器

2、加热和贮热设备

（1）热水贮罐（2）容积式水加热器（3）快速式水加热器（4）热水箱（5）进口新设备

3、热水管网

（1）第一（热媒）循环管网（2）第二（配水、回水）循环管网

4、热水供应系统的器材和附件（1）疏水器作用：保证蒸汽凝结水及时排放，防止蒸汽漏失。安装部位：热媒循环管网的冷凝水管上。（2）自动温度调节器作用：控制水加热器出口水温。安装部位：水加热器上部或出口处。（3）减压阀作用：调节蒸汽热媒的压力，保证水加热器安全工作。安装部位：水加热器的蒸汽进口管。（4）自动排气阀

作用：排除上行下给热水管网中汽化产生的气体，保证热水畅通。安装部位：管网的最高点。（5）自然补偿管道和伸缩器

作用：对管道受热伸厂量进行补偿，避免管道因承受应力而导致弯曲和破裂。安装部位：长直管段上。（6）膨胀管和膨胀罐作用：开式系统的排气；排除膨胀水量。二、热水供应系统的分类和供应方式1、按供应范围分

（1）局部热水供应系统用于对建筑内部局部房间供应热水

A.供应范围小

B.无复杂的管道供应系统

（2）集中热水供应系统用于建筑内部用水量较大时

A.对整个建筑或局部楼层供应热水

B.建筑内部设置独立的供热设备和管道系统

（3）区域热水供应系统

用于建筑小区或大面积热水供应

A.供热范围大

B.小区内部建筑共用一套供热设备和管道系统2、按工作原理分

（1）自然循环的热水供应系统

利用自然循环水头使热水在管路中循环流动条件：自然循环水头＞循环水头损失

（2）机械循环的热水供应系统利用水泵提供压力使热水在管路中循环流动条件：自然循环水头＜循环水头损失h2hh1供热中心P1=h1γ2+hγ1+h2γ1P2=h1γ2+hγ2+h2γ1△P=P2-P1=h（γ2-γ1）△P：自然循环水头t1，γ1t2

，γ2P1P2用热中心自然循环的热水供应系统自然循环水头＞循环水头损失机械循环的热水供应系统t1，γ1t2

，γ2h2hh1P1P2供热中心用热中心自然循环水头＜循环水头损失3、按循环动力分

（1）全循环热水供应系统（2）半循环热水供应系统（3）非循环热水供应系统4、按循环方式分（1）定时循环（2）全天循环5、按系统是否敞开分（1）开式热水供应系统（2）闭式热水供应系统6、按配水管路布置方式分

（1）上行下给式（2）下行上给式§8-2加热方式和加热设备一、加热方式（1）直接加热

用热水锅炉直接把冷水加热到所需的温度或以蒸汽为热媒与被加热的冷水直接混合；热效率高。（2）间接加热

热媒（蒸汽或过热水）通过加热设备内部的热交换面将热量传递给需加热的冷水；热效率较低。二、常用加热设备及工作方式1、热水锅炉直接加热（图8-4（a））

优点：1）设备简单，占地面积小，热效率高；

2）效果稳定，水温波动小。缺点：1）锅炉易结垢；

2）加热速度慢。2、容积式水加热器（图8-10）优点：1）效果稳定，水温波动小；

2）既可加热，又可贮热；3）设置地点不受限。缺点：1）加热速度慢；2）容积利用率低；

3）占地面积大；4）热效率较低。适用于：宾馆、医院等要求水温稳定的建筑。3、快速式水加热器（图8-11）

优点：1）加热速度快；2）占地面积小。缺点：1）流速大，噪音高；2）水头损失大；

3）不能贮水，水温有波动；4）热效率较低。适用于：生产车间和工业企业生活间。4、热水箱加热（图8-4（b）（c））优点：1）设备简单，成本低，热效率高；