第5章建筑热水与直饮水供应系统

1、第5章建筑排水系统5.1建筑排水系统的分类、组成与选择5.2卫生器具、排水管材和附件5.3排水管道系统中水气流动规律5.4雨水管道系统设计5.5污废水管道系统设计5.6污废水提升和局部处理5.1建筑排水系统的分类、组成与选择5.1.1排水系统的分类5.1.2排水系统的组成5.1.3污废水排水系统的类型5.1.4排水系统的选择5.1.1排水系统的分类1.生活排水系统2.工业废水排水系统3.建筑雨水排水系统1.生活排水系统生活排水系统接纳并排除居住建筑、公共建筑及工业企业生活间的生活污水和生活废水。对于分质排水系统，又可细分为排除冲洗便器的生活污水排水系统和排除盥洗、洗涤废水的生活废水排水系统。2

2、.工业废水排水系统工业废水排水系统排除工业企业在生产过程中产生的污废水。按污染程度的不同可分为生产污水排水系统和生产废水排水系统。生产污水污染较重，多半具有危害性，需要经过处理，达到排放标准后排放；生产废水污染较轻或水温稍有增高的水，可作为杂用水水源，也可经过简单处理后(如降温)回用或直接排入水体。3.建筑雨水排水系统建筑雨水排水系统收集、排除降落到建筑屋面上的雨(雪)水。5.1.2排水系统的组成(1)卫生器具和生产设备受水器卫生器具是生活排水系统的起点，是用来满足人们日常生活中各种卫生要求，收集和排除污废水的容器或装置。(2)排水管道排水管道包括器具排水管(含存水弯)、横支管、立管、埋地干管

3、和排出管。(3)清通设备为疏通建筑内部排水管道，保障排水畅通，常需设检查口、清扫口、带有清扫门的90弯头或三通、室内埋地横干管上的检查井等。5.1.2排水系统的组成(4)提升设备工业与民用建筑的地下室、人防建筑、高层建筑的地下技术层和地铁等地下建筑物的污废水不能自流排至室外的检查井，需设污废水提升设备。(5)污水局部处理构筑物当建筑物内部污水未经处理不允许直接排入市政排水管网或水体时，需设污水局部处理构筑物。(6)通气系统建筑物内部排水管道内是水、气两相流。5.1.2排水系统的组成图5-1污废水排水系统的基本组成1坐便器2洗脸盆3浴盆4厨房洗涤盆5排水出户管6排水立管7排水横支管8器具排水管(

4、含存水弯)9专用通气管10伸顶通气管11通风帽12检查口13清扫口14排水检查井15地漏16污水泵5.1.3污废水排水系统的类型1.单立管排水系统2.双立管排水系统3.三立管排水系统5.1.3污废水排水系统的类型图5-2污废水排水系统的类型a)无通气单立管b)普通单立管c)特制配件单立管d)吸气阀单立管e)双立管f)三立管g)污废水立管互为通气管1排水立管2污水立管3废水立管4通气立管5上部特制配件6下部特制配件7吸气阀8结合通气管1.单立管排水系统1)无通气管的单立管排水系统。2)有通气的普通单立管排水系统。3)特制配件的单立管排水系统。2.双立管排水系统双立管排水系统由一根排水立管和一根专

5、用通气立管组成。双立管排水系统利用排水立管与通气立管之间进行气流交换，所以叫外通气。适用于污废水合流的各类多层和高层建筑。3.三立管排水系统三立管排水系统由三根立管组成，分别为生活污水立管、生活废水立管和通气立管。两根排水立管共用一根通气立管。三立管排水系统的通气方式也是(干式)外通气，适用于生活污水和生活废水需分别排出室外的各类多层和高层建筑。5.1.4排水系统的选择1)建筑物内生活排水系统的选择，应根据排水性质及污染程度，结合室外排水体制和有利于综合利用与处理要求确定。2)下列情况下的建筑排水应单独排水至水处理或回收构筑物。3)建筑雨水管道应单独设置，雨水回收利用可按GB 50400建筑与

6、小区雨水利用技术规范执行。5.2卫生器具、排水管材和附件5.2.1卫生器具5.2.2排水管材与附件5.2.3管道系统的选择与布置敷设5.2.1卫生器具1.盥洗用卫生器具2.沐浴用卫生器具3.洗涤用卫生器具4.便溺用卫生器具1.盥洗用卫生器具(1)洗脸盆洗脸盆一般用于洗脸、洗手和洗头，设在卫生间、盥洗室、浴室及理发室内。(2)盥洗槽盥洗槽设在集体宿舍、车站候车室、工厂生活间等公共卫生间内，可供多人同时使用，如图5-4所示。(1)洗脸盆图5-3洗脸盆a)普通型b)柱型(2)盥洗槽图5-4盥洗槽a)单面盥洗槽b)双面盥洗槽2.沐浴用卫生器具(1)浴盆浴盆一般设在住宅、宾馆、医院住院部等卫生间或公共浴

7、室，供人们清洗身体。(2)淋浴器淋浴器是一种由莲蓬头、出水管和控制阀组成，喷洒水流供人沐浴的卫生器具，如图5-6所示。(3)淋浴盆淋浴盆是专门收集淋浴排水的，如图5-7所示。(4)净身盆净身盆是一种由坐便器、喷头和冷热水混合阀等组成，供使用者冲洗下身用的卫生器具，如图5-8所示。(1)浴盆图5-5浴盆(2)淋浴器图5-6淋浴器安装图3.洗涤用卫生器具(1)洗涤盆(池)装设在厨房或公共和营业性厨房内。(2)化验盆化验盆是洗涤化验器皿、供给化验用水、倾倒化验排水用的洗涤用卫生器具。(3)污水盆(池)污水盆(池)设在公共建筑的厕所、盥洗室内，供洗涤清扫用具、倾倒污废水的洗涤用卫生器具。3.洗涤用卫生

8、器具图5-7淋浴盆3.洗涤用卫生器具图5-8净身盆(1)洗涤盆(池)装设在厨房或公共和营业性厨房内。图5-9洗涤盆a)单格陶瓷洗涤盆b)双格洗涤池c)双格不锈钢洗涤盆d)双格不锈钢带钢板洗涤盆(2)化验盆化验盆是洗涤化验器皿、供给化验用水、倾倒化验排水用的洗涤用卫生器具。图5-10化验盆(3)污水盆(池)污水盆(池)设在公共建筑的厕所、盥洗室内，供洗涤清扫用具、倾倒污废水的洗涤用卫生器具。图5-11污水盆a)落地式b)挂墙式4.便溺用卫生器具(1)大便器大便器是排除粪便的便溺用卫生器具，其作用是把粪便和便纸快速完全地排入下水道，同时自带或另外安装水封防臭。(2)大便槽大便槽是可供多人同时使用的

9、长条形沟槽，用隔板隔成若干小间，代替成排的蹲式大便器。(3)小便器小便器是设在公共建筑男厕所内，收集和排除小便的便溺用卫生器具，多为陶瓷制品，有立式和挂式两类，如图5-14所示。(4)小便槽小便槽是可供多人同时使用的长条形沟槽，由水槽、冲洗水管、排水地漏或存水弯等组成。4.便溺用卫生器具(5)倒便器倒便器又称冲洗器。(6)冲洗设备冲洗设备是便溺器具的配套设备，有冲洗水箱和冲洗阀两种。(1)大便器图5-12坐式大便器a)冲洗式b)虹吸式c)喷射虹吸式d)漩涡虹吸式(1)大便器图5-13高水箱蹲式大便器1蹲式大便器2高水箱3DN32冲水管4DN15角阀5橡胶碗(3)小便器图5-14小便器a)立式小

10、便器b)挂式小便器(6)冲洗设备图5-15手动冲洗水箱a)虹吸冲洗水箱1水箱2浮球阀3拉链-弹簧阀4橡胶球阀5虹吸管6小孔7冲洗管b)水力冲洗水箱1水箱2浮球阀3扳手4橡胶球阀5阀座6导向装置7冲洗管8溢流管(6)冲洗设备图5-16节能低水箱(6)冲洗设备图5-17自闭式冲洗阀坐式大便器安装图5.2.2排水管材与附件1.管材2.附件1.管材(1)排水铸铁管排水铸铁管有刚性接口和柔性接口两种，为使管道在水压下具有良好的曲绕性和伸缩性，以适应建筑沉降和楼层间错位导致的轴向位移和横向变形，防止管道产生裂缝、折断，建筑内部排水管道应采用柔性接口机制排水铸铁管。(2)排水塑料管目前在建筑内部广泛使用的排

11、水塑料管是硬聚氯乙烯塑料管(简称UPVC管)。(1)排水铸铁管图5-18排水铸铁管连接方法a)法兰压盖螺栓连接1直管、管件直部2法兰压盖3橡胶密封圈4承口端头5插口端头6定位螺栓b)不锈钢带卡紧螺栓连接1橡胶圈2卡紧螺栓3不锈钢带4橡胶球阀5排水铸铁管(2)排水塑料管表5-1硬聚氯乙烯排水塑料管的规格(单位：mm)(2)排水塑料管图5-19常用塑料排水管件2.附件(1)存水弯存水弯是在卫生器具排水管上或卫生器具内部设置的有一定高度的水柱。(2)地漏地漏是一种内有水封，用来排放地面水的特殊排水装置(国外一般不设)，设置在经常有水溅落的卫生器具(如浴盆、洗脸盆、小便器、洗涤盆等)附近、地面有水需要

12、排除的场所(如淋浴间、水泵房等)或地面需要定期清洗的场所(如食堂、餐厅等)，住宅阳台的地漏还可以用作洗衣机排水口。(1)存水弯图5-20存水弯及其水封a)S形b)P形c)U形(1)存水弯图5-21几种新型存水弯a)Grevak存水弯b)Mcalpine存水弯c)阀式存水弯1水封2补气管3滞水室4阀(1)存水弯图5-22地漏a)普通地漏b)单通道地漏c)双通道地漏d)三通道地漏e)双箅杯式地漏f)防倒流地漏g)双接口多功能地漏1外箅2内箅3杯式水封4清扫口5浮球(2)地漏表5-2淋浴室地漏直径5.2.3管道系统的选择与布置敷设1. 卫生器具的布置和敷设2.排水管道的布置与敷设3.通气系统的布置与

13、敷设1. 卫生器具的布置和敷设图5-23卫生间平面布置图a)公共建筑b)宾馆c)住宅2.排水管道的布置与敷设(1)布置与敷设要求(2)施工安装、维护管理方便(1)布置与敷设要求表5-3最低横支管接入处至立管管底的最小垂直距离(2)施工安装、维护管理方便表5-4排出立管或排出管上的清扫口至室外检查井的最大允许长度3.通气系统的布置与敷设图5-24通气管系统图式a)专用通气立管b)主通气立管与环形通气管c)副通气立管与环形通气管 d)主通气立管与器具通气管5.3排水管道系统中水气流动规律5.3.1建筑内部排水的流动特点5.3.2水封的作用及其破坏原因5.3.3横管内水流状态5.3.4立管中水流状态

14、5.3.5排水立管在水膜流时的通水能力5.3.6提高排水立管通水能力的方法与措施5.3.1建筑内部排水的流动特点(1)水量变化大与室外排水相比，建筑内部排水管道接纳的排水量少，且不均匀，排水历时短，高峰流量时可能充满整个管道断面，而大部分时间管道内可能没有水，管道内可能处于很小或无水状态。(2)气压变化幅度大在卫生器具不排水时，排水管道中的气体通过通气管与大气相通，气压稳定；但在卫生器具排水时，管内自由水面有较大幅度波动，水气容易掺和，造成管内气压很不稳定。5.3.1建筑内部排水的流动特点(3)流速变化激烈建筑内部横管与立管交替连接，当水流由横管进入立管时，流速急剧增大，水气混合，当水流由立管

15、进入横管时，流速急剧减小，水气分离。(4)事故危害大建筑内部排水不畅，污水外溢到室内地面，或管内气压波动，水封被破坏，有毒有害气体进入房间，将直接危害人体健康，影响室内卫生，事故危害大。5.3.2水封的作用及其破坏原因1.水封的作用2.水封破坏1.水封的作用水封是设在卫生器具排水口下，用来抵抗排水管内气压变化，防止排水管道系统中气体窜入室内的一定高度的水柱，通常用存水弯来实现。2.水封破坏(1)自虹吸损失卫生设备在瞬时大量排水时，存水弯自身充满而形成虹吸，排水结束后，存水弯内水封的实际高度低于应有的高度h。(2)诱导虹吸损失诱导虹吸又称负压抽吸。(3)静态损失静态损失是因卫生器具较长时间不使用

16、造成的水量损失。5.3.3横管内水流状态1. 能量变化关系2. 水流状态3. 管内压力1. 能量变化关系2. 水流状态图5-25横管内水流状态示意图3. 管内压力(1)横支管内压力变化排水横支管内压力的变化与排水横支管的位置(立管的上部还是下部)以及是否还有其他横支管同时排水有关。(2)横干管内压力变化横干管连接立管和室外排水检查井，接纳的卫生器具多，存在着多个卫生器具同时排水的可能，所以排水量大。(1)横支管内压力变化图5-26无其他排水时横支管内流态与压力变化a)排水初期b)排水末期(1)横支管内压力变化图5-27有其他排水时上部横支管内流态与压力变化a)排水初期b)排水末期(1)横支管内

17、压力变化图5-28有其他排水时下部横支管内流态与压力变化a)排水初期b)排水末期5.3.4立管中水流状态1.排水立管水流特点2.立管内压力变化3.立管水流流动状态1.排水立管水流特点(1)断续的非均匀流由于卫生器具的使用是间断的，排水是不连续的。(2)水、气两相流排水立管是按非满流设计，水流在下落过程中会夹带管内气体一起流动。2.立管内压力变化图5-29排水立管和横干管内压力分布示意图2.立管内压力变化如图5-29所示，污水由横支管进入立管竖直下落过程中会夹带一部分气体向下流动，若不能及时补充带走的气体，在立管的上部会形成负压。立管中挟气水流进入横干管后，因流速减小，挟带的气体析出，水流形成水

18、跃，充满横干管断面，从水中分离出的气体不能及时排走，在立管的下部和横干管内形成正压。沿水流方向，立管中的压力由负到正，由小到大逐渐增加，零压点靠近立管底部。3.立管水流流动状态(1)附壁螺旋流如图5-30a所示，当横支管排水量较小时，横支管的水深较浅，水平流速较小。(2)水膜流如图5-30b所示，当排水立管中流量进一步增加，由于空气阻力和管壁摩擦力的共同作用，水流沿管壁作下落运动，形成有一定厚度的带有横向隔膜的附壁环状水膜流。(3)水塞流如图5-30c所示，随着排水量继续增加，充水率超过1/3后，横向隔膜的形成与破坏越来越频繁，水膜厚度不断增加，隔膜下部的压力不能冲破水膜，最后形成较稳定的水塞

19、。3.立管水流流动状态图5-30排水立管水流状态图a)附壁螺旋流b)水膜流c)水塞流5.3.5排水立管在水膜流时的通水能力5.3.5排水立管在水膜流时的通水能力表5-5水膜流状态时的水膜厚度(单位：mm)5.3.5排水立管在水膜流时的通水能力表5-6当量粗糙高度5.3.6提高排水立管通水能力的方法与措施1. 减小水流下降速度2. 增加三通等处的局部阻力3. 减小水舌局部阻力系数1. 减小水流下降速度1)每隔一定距离(56层)，在立管上设置乙字弯等管件消能，不断改变立管内水流的方向，增加水向下流动的阻力，消耗水流的动能，减小污水在立管内的下降速度，可减小流速50%左右。2)改变立管内壁表面的形状

20、，改变水在立管内的流动轨迹和下降流速。2. 增加三通等处的局部阻力图5-31上部特制配件a)混合器b)环流器c)环旋器d)侧流器2. 增加三通等处的局部阻力图5-32下部特制配件a)混合器b)环流器c)环旋器d)侧流器3. 减小水舌局部阻力系数1)降低横支管与立管连接处的水舌局部阻力系数，保证立管空气通畅。2)结合偏心三通进水，将光滑的排水立管内壁制作成有突起的螺旋导流槽，如图5-33所示。3)设置专用通气管或吸气阀，改变补气方案，使向负压区补气的空气不经过水舌，由通气立管从下补气。3. 减小水舌局部阻力系数图5-33偏心三通管件3. 减小水舌局部阻力系数图5-34吸气阀5.4雨水管道系统设计

21、5.4.1建筑雨水排水系统分类与组成5.4.2雨水排水系统的水力计算5.4.1建筑雨水排水系统分类与组成1.建筑雨水排水系统分类2.建筑雨水排水系统的组成1.建筑雨水排水系统分类1)按建筑物内部是否有雨水管道分为内排水系统和外排水系统两类，建筑物内部设有雨水管道，屋面设雨水斗的雨水排除系统为内排水系统，否则为外排水系统。2)按雨水在管道内的流态分为重力无压流、重力半有压流和压力流三类。3)按屋面的排水条件分为檐沟排水、天沟排水和无沟排水。4)按出户埋地横干管是否有自由水面分为敞开式排水系统和密闭式排水系统两类。1.建筑雨水排水系统分类5)按一根立管连接的雨水斗数量分为单斗系统和多斗系统。2.建

22、筑雨水排水系统的组成(1)檐沟外排水檐沟外排水由檐沟和敷设在建筑物外墙的立管组成，如图5-35所示。(2)天沟外排水天沟外排水由天沟、雨水斗和排水立管组成。(3)内排水系统一般由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地干管和附属构筑物几部分组成，如图5-37所示。(1)檐沟外排水檐沟外排水由檐沟和敷设在建筑物外墙的立管组成，如图5-35所示。图5-35檐沟外排水(2)天沟外排水天沟外排水由天沟、雨水斗和排水立管组成。图5-36天沟外排水(3)内排水系统一般由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地干管和附属构筑物几部分组成，如图5-37所示。图5-37内排水(3)内排水系统一般由雨水斗、连

23、接管、悬吊管、立管、排出管、埋地干管和附属构筑物几部分组成，如图5-37所示。图5-38雨水斗5.4.2雨水排水系统的水力计算1.雨水量计算2. 设计计算步骤1.雨水量计算(1)计算暴雨强度q5设计暴雨强度公式中有设计重现期P和屋面集水时间t两个参数。(2)汇水面积F屋面雨水汇水面积较小，一般按m2计。(3)雨水量计算公式2. 设计计算步骤(1)普通外排水系统(宜按重力无压流系统设计)(2)天沟外排水(宜按重力半有压流系统设计)天沟外排水系统的设计计算主要是配合土建要求，确定天沟的形式和断面尺寸，校核重现期。(3)重力流和重力半有压流内排水系统重力流和重力半有压流内排水设计计算的内容包括选择布

24、置雨水斗，布置并计算确定连接管、悬吊管、立管、排出管和埋地管的管径。(1)普通外排水系统(宜按重力无压流系统设计)表5-7雨水排水立管最大设计泄流量(2)天沟外排水(宜按重力半有压流系统设计)表5-8各种抹面天沟粗糙度系数(2)天沟外排水(宜按重力半有压流系统设计)表5-9雨水最大泄流量(单位：L/s)(3)重力流和重力半有压流内排水系统5.5污废水管道系统设计5.5.1排水定额和排水设计秒流量5.5.2排水管网的水力计算5.5.1排水定额和排水设计秒流量1.排水定额2.排水设计秒流量1.排水定额表5-10卫生器具排水流量、当量和排水管的管径1.排水定额表5-10卫生器具排水流量、当量和排水管

25、的管径2.排水设计秒流量1)住宅、集体宿舍、旅馆、医院、疗养院、办公楼、商场、会展中心、中小学校教学楼等建筑用水设备使用不集中，用水时间长，同时排水百分数随卫生器具数量增加而减少，其设计秒流量计算公式为2)工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、职工食堂或营业餐厅的厨房、实验室、影剧院、体育场、候车(机、船)等建筑的卫生设备使用集中，排水时间集中，同时排水百分数大，其排水设计秒流量计算公式为5.5.2排水管网的水力计算1.横管的水力计算2.立管水力计算3.通气管道计算1.横管的水力计算(1)设计规定(2)水力计算方法对于横干管和连接多个卫生器具的横支管，应逐段计算各管段的排水设计秒流量，通过水力计算

26、来确定各管段的管径和坡度。(1)设计规定表5-11排水横管最大设计充满度(1)设计规定表5-12生活污水排水横管的标准坡度和最小坡度(1)设计规定表5-13工业废水排水管道通用坡度和最小坡度(2)水力计算方法(2)水力计算方法(2)水力计算方法表5-14系数2.立管水力计算表5-15排水立管最大排水能力3.通气管道计算单立管排水系统的伸顶通气管管径可与污水管相同，但在最冷月平均气温低于-13的地区，为防止伸顶通气管口结霜，减小通气管断面，应在室内平顶或吊顶以下0.3m处将管径放大一级。 3.通气管道计算表5-16通气管最小管径(单位：mm)3.通气管道计算3.通气管道计算图5-39某7层教学楼公共卫生间排水管道平面布置图3.通气管道计算表5-17各层横支管水力计算表3.通气管道计算图5-40某教学楼公共卫生间排水系统计算草图5.6污废水提升和局部处理5.6.1污废水提升5.6.2污废水局部处理5.6.1污废水提升1.污水集水池2. 排水泵3. 排水泵房1.污水集水池1)集水池有效容积不宜小于最大一台排水泵5min的出水量，且水泵1h内自动起动次数不宜超