《建筑给排水》学习园地

1、建筑给排水学习园地第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

2、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

3、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。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;b.外网的水压偏高或不稳定。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

4、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直吸式水泵工作方式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。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

5、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。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。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。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

6、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。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1、敷设形式明装和暗装2

7、、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。第2章建筑消防系统2-1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2-2消火栓给水系统一、设置条件按建筑设计防火规范执行二、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

8、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2-3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+hkhq-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=fhm10/(1-fhm)hm-充实水柱长度(m);f-实验系数;-与喷嘴口径有关的系数。2、hd的计算:h

9、d=azldqxh2az-水带阻力系数;ld-水带长度，m;qxh-水枪射流量，l/s。qxh=(bhq)1/2b-水枪水流特性系数;hq-水枪喷嘴处压力。二、管网水力计算步骤1、根据规范要求进行流量分配，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:1.41.8m/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+h2hxh-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)。三、消防水池、水

10、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23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=(60q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)。2-4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

11、)压力开关(电动警铃)d)感烟、感光装置水源4、基本工作流程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)1/22r喷头布置的一般要求: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

12、度坡向立管，以便泻空。2-5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24mh50m，自救+外救h50m，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第3章建筑内部的排水系统3-1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

13、统工业废水排水系统屋面雨水排水系统排水体制:分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、坐式大便器合流制附: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3-2排水管系和通气管系排水管系(1)器具排水管(

14、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

15、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0.50.7mb)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

16、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+mfn3-3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

17、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

18、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水流流动状态a.附壁螺旋流(充水率t/j1/4)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(1/4t/j1/3)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(t/j1/3)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

19、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

20、。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)=wp(5-2)其中w=mg=qtg(5-3)p=djl(5-4)=(/8)v2(5-5)=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/t)(dv/dt)=qg-(0.1212/8)(kp/e)1/3v3dj(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=(21qg/dj)(e/kp)1/31/3(5-9)终限流速时的排水流量q=etvtd

21、j(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)q=0.3686(1/kp)1/6(djet)et5/3/dj2/3(5-14)化简后有:q=0.0365(1/kp)1/65/3/dj8/3(5-15)其中，q:排水流量，l/s;:充水率(=t/j)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=-vt2或p1=-1.53(1/kp)1/5(q

22、/dj)4/5p1:立管内最大负压值，pa;: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;:空气阻力系数，=1+(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，=，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

23、;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4章建筑内部热水供应系统4-1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。(

24、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

25、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4-2加热方式和加

26、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、快速式水加热器优点:1)

27、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、热水箱加热优点:1)设备简单，成本低，热效率高;2)既可加热，又可贮热。缺点:1)设置地点受限;2)对蒸汽品质有要求。5、半容积式水加热器6、半即热式水加热器7、太阳能热水器4-3热水管网的布置和敷设一、热水管网的敷设建筑内部热水管网的布置和敷设方法基本与生活给水(冷水)管网相同，总的原则是在安全供水(包括水量、水质、水压、水温)的前提下尽量使管线最短。热水管网与给水(冷水)管网的不同之处主要体现在以下几个方面:1、热水管网的配水立管始端、回水立

28、管末端和支管上装设水龙头多于5个时，需装设阀门，使局部管段检修时不影响其它管段供水;同时，可利用阀门进行节流调节。2、所有横管均应有与水流相反的坡度(i0.003)，便于排气和泄水。排气装置设于配水横干管的最高点;泄水装置设于管网的最低点。3、对于下行上给的全循环管网，为防止管网中析出的气体被带回循环管，每根配水立管的循环管始端应接到相应立管最高点以下0.5m处。4、为防止管道热胀冷缩产生的破坏，长直管段、立管与横管相连时应布置成自然补偿管段或设置管道伸缩器。5、热水贮水罐和加热设备上的管道连接应严格按设备安装说明执行。6、以蒸汽为热媒时，凝水管上要设置疏水器。7、热水系统的配水干管、水加热器

29、和热水贮罐一般均需保温。8、热水系统的管材，宜采用镀锌钢管和配件。二、热水管道的保温高层建筑给水方式一、水压过大造成的危害当建筑物的高度很高时，如果只采用一个区供水，则下层的给水压力过大，会带来许多不利之处:(1)下层龙头流出水头过大，流量和流速偏高。龙头开启时，水呈射流态喷射，影响使用;(2)必须采用耐高压管材、零件及配水器材;(3)由于压力过高，器材磨损迅速，寿命缩短，漏水增加，检修频繁;(4)易产生水锤及噪音。二、竖向分区的水压标准1、竖向分区分区高度过小，维修管理量大，很不经济;反之，若分区高度过大，仍回带来前述水压过高的不良现象。竖向分区的高度一般以系统中最低卫生器具处最大静水压力值

30、为依据。结合我国目前水暖产品情况，高层建筑给水系统分区水压的范围可采用:旅馆、医院、住宅:3040mh20办公楼建筑:3545mh202、最低水压的保证在高层建筑中，由于下层用水点多，水压过大，实际流量往往大于计算流量。如果水箱安装高度不够，就会产生顶层龙头的负压抽吸现象。在进行竖向分区时，不仅要避免过大的水压，而且还应保证供水点所需的最低水压，避免上述现象的发生。一般分区水箱宜设在供水区以上23层，即给水系统的最小静水压有70100kpa。三、常用的高层建筑给水方式(一)高位水箱供水方式可分为并列供水方式、串联供水方式、减压水箱供水方式、减压阀供水方式。1、高位水箱并列供水方式(p219，图13-6)在各分区独立设水箱和水泵，水泵集中设置在建筑底层或地下室，分别向各区供水。优点:1)各区是独立系统，供水安全可靠;2)水泵集中，管理维护方便;3)运行动力费用经济。缺点:1)水泵数量多，高压管线长，设备费用增加;2)分区水箱占用建筑面积，影响经济效益。2、高位水箱串联供水方式(p217图13-1)水泵分散设置在各区的楼层中，低区的水箱兼作上