第5章建筑排水系统

1、 第第5章章 建筑排水系统建筑排水系统 5-1 5-1 建筑内排水系统的分类和组成建筑内排水系统的分类和组成 一、分类 1按污废水性质： 生活排水系统：生活污水、生活废水 工业排水 ； 屋面雨排水 2排水体制： 合流制生活污水和废水用一套管系排出。 分流制生活污水和废水分别设置管系排出。 3确定排水体制和系统的相关因素： 二、建筑内排水系统组成 1.卫生器具或生产设备受水器 2.排水管道 v 组成：卫生器具排水管、横支管、立管、 总干管、出户管 。 v 管材： 排水塑料管UPVC；胶粘剂粘接。 柔性接口排水铸铁管，适用：T40或瞬间排水温度80 的排水管道，高度100m建筑。 3. 通气管道

2、作用： 1）向排水管内补给空气，水流畅通，减小 气压变化幅度，防止水封破坏。 2）排出臭气和有害气体。 3）使管内有新鲜空气流动，减少废气对管 道的锈蚀。 形式： 1）伸顶通气 高出屋面0.3m，且大于积雪厚。 管径：北方 比立管大一号 南方 比立管小一号 2）专用通气管(管径比最底层立管管径小一级) 当立管设计流量大于临界流量时设置，且每隔二 层与立管相同 。 3）结合通气管(不小于所连接的较小一根立管管径) 10层以上的建筑每隔68层设结合通气管，连接 排水立管及通气管。 4）环形通气管 横支管连接6个以上的便器，横支管连接4个以上 的卫生器具且管道长度大于12m时设置。 5）安全通气管

3、横支管连接卫生器具较多且管线较长时设置。 6）卫生器具通气管 卫生标准及控制噪音要求高的排水系统。 4.清通设备 检查口：立管上，距地面1.0m，间距10m（塑料 排水立管宜每隔6层），机械清通15m。 底层、最 高层应设置。 最冷月平均气温低于13的地区，在最高层离 室内棚顶0.5m处设置。 清扫口：横管，隔一定间距清通用。 1）连接2个及2个以上大便器或3个及3个以上卫生 器具的铸铁排水横管上宜设置。 2）塑料排水管，连接4个及4个以上大便器的 污水横管上宜设置。 3）水流转角大于45度的排水横管上，应设置。 4）生活污废水横管的直线管段上清扫口的最 大距离： 5. 抽升设备 6. 污水局

4、部处理构筑物。 管径mm 生活废水 生活污水 5075 10 8 100150 15 10 200 25 20 三、排水管道组合类型 1.单立管排水系统多层建筑。 2.双立管排水系统多层和高层建筑。 3.三立管排水系统多层高层建筑。 5 52 2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 一、建筑排水特点 1.间断排水、水量变化大，气压不稳定。 2.流速变化剧烈。 二、水封作用及破坏原因 1.水封是利用一定高度的静水压力来抵抗 排水管内气压变化，防止管内气体进入室 内的措施。 （见附图1） 2.水封破坏因静态和动态的原因造成存水弯内 水封高度减少，不足以抵抗管道内允许的压力 变

5、化值（25mmH2O）管内气体进入室内的现象。 3.水封强度存水弯内水封抵抗管道系统压力 变化的能力。 4.水封破坏原因 自虹吸损失、诱导虹吸损失、静态损失。 三、排水横管中的水流状态 1.冲激流 水流特点：历时短，流速大，来势猛。 2.压力变化 1）横支管（见附图2） 2）横干管 措施：设计时应将底层横支管与立管底部 最小距离应符合表要求。（见附图3）。 最低横支管与立管连接处距立管管底垂直距离 排水支管连接在排出管或排水横干管 上时，连接点距立管底部水平距离不宜小于 3.0m。不得小于1.5m。 立管连接卫生 器具的层数 4 56 12 1319 20 垂直距离（m） 0.45 0.75

6、1.2 3.0 6.0 当靠近排水立管底部的排水支管的连接不能满 足、两条要求时，排水支管应单独排出室外。 排水竖支管接入横干管竖直转向管段时，连接 点应在转向处以下，且垂直距离h2不小于0.6m。 四、排水立管水流状态 1. 立管中水气流的基本特征 断续的非均匀流； 水气两相； 压力变化。（见附图4） 2.立管中水流运动状态（见附图5） 1）附壁螺旋状态流 水流附着管壁作螺旋运动 ，空气可以自由流通， 气压稳定为大气压。 2）水膜流 水膜流具有二个主要特征： 会形成短时间的水塞隔膜流， 1/31/4充水 率。 水膜运动由变速运动到匀速运动 水膜形成后作加速运动，膜的厚度与下降变速 运动的速度

7、成反比，在足够长的管段上，当重 力与摩擦力相等时，e不变，v亦不变，此时的 流速vt终限流速。 3）水塞运动 当流量达到充水率1/3以上时隔膜流形成频繁， 形成不易破坏的水塞，水塞引起立管气体压力 激烈波动，形成有压冲击流。 3. 3. 排水立管中水膜流运动的动水力分析排水立管中水膜流运动的动水力分析 终限流速终限流速: : 立管内的水流并非作自由落体运动，而是在下 降之初具有加速度，e与v成反比。水流下降一段 距离后，当水流受到的管壁摩擦阻力P与重力 W达 到平衡时，做匀速运动，不再变化。这 种一直降落到立管底部保持不变的下落速度。 终限长度：终限长度： 自水流入口到开始形成终限流速的距离。

8、 1) 终限流速计算 重力 摩擦力 牛顿第二定律： （1） （2） gtQmgW LdP j PW dt dv mmaF Ldgm dt dv m j 2 8 v ；距离的平均流速，水流下降 ；水密度， ；时间， ；流量， ；长度，中空圆柱水膜体的单元 ；排水立管内径， ；应力，单位面积上平均摩擦切 ；重力加速度， ；的质量，时刻内通过管断面的水式中： smLv mkg st smQ mL md mN smg kgtm j / / / / / 3 3 2 2 将式（2）和 代入（1） （3） 当 时， ， ， ， 则： （4） （5） tQm 3 2 88 Q d g Qt vLd g dt

9、dv jj t vv tvtcost ee 0 dt dv 3 1 8 j t d gQ v 3 1 )(1212. 0 t p e K 。膜层厚度，与终线流速相对应的水 ；管壁粗糙高度， me mK t 将（5）代入（4） （6） 由图所示，在终线流速 时水 膜的厚度 。 忽略 ，则 （7） 3 3 1 21 p t t k e d Q gv d0 dj e et ttu vQ 2 222 0 2 )2( 4 )( 4 tjttjjjt edeedddd t v t e 2 t e ttu vedQ t u t vd Q e 将(7)代入（6） （8） 取g=9.81m/s2， 若QL/s，

10、 dcm； 取Kp0.00025m （9） 5 2 10 1 3 )()(22. 2 jp t d Q K g v 5 2 10 1 )() 1 (4 . 4 jp t d Q K v 5 2 10 1 )() 1 (75. 1 jp t d Q K v 5 2 )(4 j u t d Q v 2终线长度计算 由终线长度定义，对复合函数v=f(L)，L=f(t)取导 数演算得： 终限长度： （10） L自水流入口处起的下落距离。 将（3）代入（10） v dL dv dt dL dL dv dt dv dL dv v Q vLd g j 8 3 3 8 1v gQ d g vdv dL 两边积

11、分，经数学运算得： （11） 将（8）代入（11） （12） 终限长度， ； 终线流速， ； 流量， ； 管径， 。 五、 排水立管的设计负荷 排水立管的允许通过流量按水膜流计算，即按 、 确定流量。 联立以下三式： 2 14433. 0 tt vL 5 4 )(31. 2 j u t d Q L t L t v Qd m sL/cm sm/ t v t e ttu vQ 解： 水膜流时，立管充水率为 )()2( 4 )( 4 222 0 2 tjttjjjt edeedddd 5 2 )(4 j u t d Q v 3 2 3 5 )(47. 1 d ede Q tt u 4 1 3 1 t

12、 立管断面 过流断面 t 2 0 2 2 0 2 )(1 4 )( 4 j j j t d d d dd 当 时，即 ； 即 当 当 时， ， 4 1 t 4 1 )(1 2 0 j d d 866. 075. 0 4 1 1 0 j d d j dd866. 0 0 j jjj t d dddd e067. 0 2 866. 0 2 0 ；，mmemmd tj 7 . 6100 3 1 t 3 1 )(1 2 0 j d d 816. 0667. 0 3 1 1 0 j d d 即 当 把 ， ， 对应的 (终限状态时) 水膜流状态时水膜厚度（见附表1） 已知 j jjj t d dddd

13、e092. 0 2 816. 0 2 0 j dd816. 0 0 ；，mmemmd tj 2 . 9100 100d mmet2 . 97 . 6 4 1 t 24 7 3 1 j t d e ut Qed、 4 1 3 1 t 5 53 3 排水管道的布置与敷设排水管道的布置与敷设 一、排水管道的布置 1排水立管应设在靠近最脏、杂质最多的排水点处， 污水管道的布置应尽量减少不必要的转角及曲折， 尽量作直线连接。 2生活污水立管不得穿越卧室、病房等对卫生、安 静要求较高的房间，并不宜靠近与卧室相邻的内 墙。 3明装的排水管道应尽量沿墙、梁、柱作平行设置， 以保持美观。 4管道的安装位置应有足

14、够的空间以利于拆换管件 和进行清通和维护。 5排水出户管一般按坡度要求埋设于地下，并宜以 最短地距离通至室外 。 6排水管道不得布置在食堂、饮食业的主副食操作 烹调的上方。 7排水管道不得穿过沉降缝、伸缩缝、烟道和风道。 8排水管道不得布置在遇水引起燃烧、爆炸或损坏 的原料、产品和设备的上面。 9当排出管与给水引入管布置在同一处进出建筑物 时，排出管与给水引入管的水平距离不得小于 1.0m。 二、排水管道的敷设与安装 管道的敷设安装要求： 1在标准较高的建筑内所有的排水管道均暗装。 2管道的连接方式应满足下列要求： 卫生器具排水管与排水横支管连接时， 可采用90斜三通。 排水管道的横管与横管、

15、横管与立管的连接， 宜采用45三通、45四通、90斜三通、90斜四通。 排水立管与排出管端部的连接，宜采用两个 45弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90弯头。 排水管应避免轴线偏置，当受条件限制时，宜采用 乙字弯管或两个45弯头连接。 排水管与室外排水管道连接，排出管管顶标高不得低于室外 排水管管顶标高。其连接处的水流转角不得小于90，当 有大于0.3m的跌落差时，可不受角度限制。 3排水管必须采取可靠的固定措施，立管必须在每层设置支 撑支架，横管一般用吊箍吊设在楼板下。 4为防止埋设在地下地排水管道受机械损坏，排水管道的最 小埋设深度，可参照下表确定。 管 材 地面至管顶的距离（m） 素土夯实、缸砖、 木砖地面 水泥、混凝土、 沥青混凝土、菱 苦土地面 排水铸铁管 0.700.40 混凝土管 0.700.50 带釉陶土管 1.000.60 硬聚氯乙烯管 1.000.60 5排水管穿过承重墙或基础处，应预留洞口，且 管顶上部净空不得小于建筑物的沉降量，一般不 小于0.15