《流体输配管网 第4版》 课件 第5章 建筑给排水网路基础

流体输配管网

第4版

第5章建筑给排水网路基础5.1建筑给水管网水力计算基础

5.1.1给水系统及其分区与给水方式5.1.1.4竖向分区

当建筑物很高时，若只采用一套给水装置向管道直接供水，为满足上区层供水的压力要求，则会使下区层的给水压力过大，从而带来许多不利之处：

①龙头开启，水呈射流喷溅，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，龙头、阀门、浮球阀等器材磨损迅速，寿命缩短，漏水增加，检修频繁；

④下层龙头的流出水头过大，如不减压，其出流量比设计流量大得多，使管道内流速增加，以致产生流水噪音、振动噪音，并使顶层龙头产生负压抽吸现象，易形成回流污染；

⑤由于压力过大，容易产生水锤及水锤噪音；

⑥维修管理费用和水泵运转电费增高。现列出图5-1给水系统的水箱水面和顶层龙头断面处的能量方程：图5-1给水系统最低水压5.1.1.5给水方式

高层建筑给水方式的基本特征是分区和加压。当高层建筑竖向分区确定以后，如何经济合理选择给水方式同样是个重要问题。高层建筑主要供水方式有：

①水泵－高位水箱供水方式，水泵－高位水箱供水方式又可分为水泵－高位水箱并联供水方式、水泵－高位水箱串联供水方式、减压水箱供水方式、减压阀供水方式等；

②气压罐（气压设备）供水方式，此方式又可分为气压罐并联供水方式、气压罐减压阀供水方式等；

③变频调速水泵供水方式，变速水泵供水也有并联供水方式和减压阀供水方式等两种。

5.1.2给水管网计算

5.1.2.1设计流量计算

1.最高日用水量

(1)建筑生活用水量

建筑物最高日生活用水量按式(5-2)计算：

2.最大小时生活用水量

最大小时生活用水量应根据最高日（或最大班）生活用水量，使用时间与小时变化系数按式(5-4)计算。3.生活给水设计秒流量

(1)住宅、集体宿舍、旅馆、招待所、宾馆、医院、疗养院、休养所、门诊部、诊疗所、幼儿园、托儿所、办公楼、学校等建筑的生活给水设计秒流量应按式(5-5)计算。

(2)工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、实验室、电影院、剧场、游泳池、体育场、仅设集中给水龙头的住宅等建筑的生活给水设计秒流量应按式(5-10)计算。5.1.2.2管网水力计算

1.计算目的

建筑内部给水管网水力计算的目的，在于确定给水管网各管段的管径，求得设计秒流量通过管段时造成的水头损失、决定室内管网所需的水压，确定加压装置所需扬程和高位水箱的设置高度。2.计算要求和步骤

(1)根据建筑物类别正确选用生活给水设计秒流量计算公式，计算生活给水设计秒流量。

(2)以生活给水设计秒流量和其它用水（空调用水、试验室用水等）之和确定设计秒流量。

(3)根据设计秒流量确定给水管管径。

(4)确定管径时，应使设计秒流量通过计算管段时的水流速度符合规定

(5)大型工程在有条件时，可以计算经济流速并用以确定管径。

(6)根据已确定的管径，计算相应的水头损失值，决定室内管网所需的水压，确定加压装置所需扬程和高位水箱设置高度。

(7)对不允许断水的给水管网，如从几条引入管供水时，应假定其中一条被关闭修理，其余引入管应按供给全部用水量计算。

3.管道水头损失计算

(1)单位长度水头损失

给水管道的钢管和铸铁管，其单位长度水头损失应按式(5-12)和式(5-13)计算：

当<1.2m/s时：

当≥1.2m/s时：

(2)局部水头损失

给水管道局部水头损失应按式（5-15）计算：

4.建筑内部给水管网所需水压

图5－2建筑内部给水系统所需压力给水系统的水压就应保证配水最不利点（通常位于系统的最高点、最远点）具有足够的流出水头，参见图5-2，其计算公式如下

H＝H1+H2+H3+H4

5.1.2.3增压与贮水设备计算

1.水泵选择

(1)水泵扬程(m)；

①当水泵单独或与高位水箱联合供水时：

≥

②当水泵与室外给水管网直接相连时：

水泵扬程计算应考虑利用室外管网的最小水压，并应以室外管网的最大水压来校核水泵和内部管网的压力工况，此时：

≥

③当水泵与室外给水管网间接相连（通过贮水池）时：

≥

水箱有效容积计算

由室外管网直接供水时：

由人工操作水泵进水：

当水泵自动运行时：

≥

(1)贮水池的有容积与水源供水保证能力和用户要求有关，一般根据用水调节水量，消防贮备用水量确定，应满足下式要求：

≥

≥

(2)当资料不足时，贮水池的调节水量(qVb-qVg)Tb部分不得小于最高日用水量的10%~20%。

（2）设置高度计算

①水箱的设置高度，应使其最低水位的标高满足最不利配水点或消火栓或自动喷水喷头的流出水头要求：≥

≥

②对于贮备消防用水的水箱，在满足消防流出水头确有困难时，应采取其它适当措施满足消防要求。4.气压给水设备

气压给水设备是利用密闭压力罐内空气的可压缩性来贮存、调节和压送水量的给水装置，其作用相当于高位水箱或水塔。气压给水设备系统中的供水压力是借助罐内压缩空气维持的，罐体的高度不受限制，所以在不宜设置高位水箱的高层建筑给水系统中可采用。

5.2建筑排水网路

[例5-1]某5层10户住宅，每户卫生间内有低水箱坐式大便器1套，洗脸盆、浴盆各1个。厨房内有洗涤盆1个，该建筑有局部热水供应。图5-3为该住宅给水系统轴测图，管材为镀锌钢管。引入管与室外给水管网连接点到配水最不利点的高差为17.1m。室外给水管网所能提供的最小压力H0＝270kPa。试进行给水系统的水利计算。图5-3例5-1给水系统轴测图5.2建筑排水网路5.2.1建筑排水网路组成

5.2.1.1建筑内部排水体制和排水系统的组成

建筑内部排水系统的任务就是把人们在生活、生产过程中使用过的水、屋面雪水、雨水尽快排至建筑物外。１．建筑内部排水系统分类

按所排除的污、废水性质，建筑排水系统分为以下几类。

(1)粪便污水排水系统

(2)生活废水排水系统

(3)生活污水排水系统

(4)生产污水排水系统

(5)生产废水排水系统

(6)工业废水排水系统

(7)屋面雨水排水系统２．建筑排水体制

建筑内部排水体制分为分流制与合流制两种。

分流制即针对各种污水分别设单独的管道系统输送和排放的排水制度；

合流制即在同一排水管道系统中可以输送和排放两种或两种以上污水的排水制度。

5.2.1.2排水系统的组成图5-4室内排水系统基本组成建筑内部排水系统一般由以下几部分组成

1．污(废)水收集器

2.排水管道

(1)器具排水管

(2)排水横支管

(3)排水立管

(4)排出管

3．通气管

通气管的作用是把管道内产生的有害气体排至大气中去，以免影响室内的环境卫生，减轻废水、废气对管道的腐蚀；在排水时向管内补给空气，减轻立管内气压变化的幅度，防止卫生器具的水封受到破坏，保证水流畅通。

4．清通设备

一般有检查口、清扫口、检查井等作为疏通排水管道之用。

5．抽升设备

常见的抽升设备有水泵、空气扬水器和水射器等。

6．污水局部处理构筑物

5.2.1.3通气管系统

通气管系统分为伸顶通气管、专用通气管和辅助通气管5.2.2建筑排水网路计算

水力计算的目的在于合现、经济地确定管径、管道坡度、以及确定设置通气系统的形式，以使排水管系统正常地工作。5.2.2.1排水定额与设计秒流量

排水当量：与建筑内部给水一样，以污水盆排水量0.33L/s作为一个排水当量，将其它卫生器具的排水量与0.33L/s的比值，作为该种卫生器具的排水当量。5.2.2.2排水横干管水力计算

1.排水横干管水力计算公式

水力计算应按曼宁公式进行，即

2．水力计算的规定

为了保证管道在良好的水力条件下工作，用公式(5-31)进行计算时，必须满足以下规定。

(1)排水管道最大设计充满度

(2)管道坡度

(3)管道流速

(4)最小管径

[例题5-2]某市有一幢14层宾馆，2~13层为客房，各客房的卫生间内均设有低水箱坐式大便器、洗脸盆、浴盆各1件，地漏1个。洗涤废水与生活污水分别排除，通气系统采用三管制，即洗涤废水立管与生活污水立管合用一根通气管，管道布置见图5-5和图5-6。管材采用排水铸铁管，进行该排水系统水力计算。

图5-5卫生间大样图图5-6排水轴侧图5.2.3建筑雨水排水与高层建筑排水概述

5.2.3.1建筑雨水排水简介

外排水是指屋面不设雨水斗，建筑物内部没有雨水管道的雨水排放方式。按屋面有无天沟，又分为普通外排水和天沟外排水两种方式。

内排水是指屋面设雨水斗，建筑物内部有雨水管道的雨水排水系统。

5.2.3.2高层建筑排水简介

高层建筑排水可分为两大类，即普通排水系统与新型排水系统。

普通排水系统的组成与多层建筑排水系统的组成基本相同，所以又称为一般排水系统。在普通排水系统中，按污水立管与通气立管的根数，分为双管式和三管式两种排水系统。

新型排水系统具有多种型式，其中较典型的有混流式排水系统(苏维脱单立管排水系统)、旋流式排水系统(塞克斯蒂阿单立管排水系统)和环流式排水系统(小岛德原配件排水系统)三种。5.3消防给水管网

5.3.1消火栓给水管网

5.3.1.1消火栓给水系统的组成及供水方式

1.消火栓给水系统的组成

建筑消火栓消防给水系统一般由水枪、水带、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱、水泵结合器及增压水泵等组成。

图5-7设水泵、水箱的消防供水方式

1-室内消火栓；2-消防竖管；3-干管；4-进户管；5-水表；6-旁通及阀门；7-止回阀；8-水箱；9-消防水泵；10-水泵结合器；11-安全阀2.消火栓给水系统的给水方式

室内消火栓给水系统有如下几种给水方式：

1.由室外供水管网直接供水的消防给水方式；

2.设水箱的消火栓给水方式；

3.设水泵、水箱的消火栓给水方式。（1）消防给水系统按压力分类

消防给水系统按压力分类有高压、临时高压和低压消防给水系统。

（2）消防给水系统按范围分类

按消防给水系统的服务范围，消防供水的方式有独立高压（或临时高压）消防给水系统和区域或集中高压（或临时高压）消防给水系统。

（3）按建筑高度分类5.3.1.2消火栓给水系统水力计算

消火栓给水系统水力计算的主要任务是根据规范规定的消防用水量及要求使用的水枪数量和水压确定管网的管径，系统所需的水压，水池、水箱的容积和水泵的型号等。

1．水枪充实水柱长度计算R=Ld+Ls

2.消火栓保护半径消火栓保护半径按式（5-34）计算：3.消火栓间距

4.消火栓栓口处所需水压5.消防水箱与消防水池计算

6.消防水泵扬程

7.减压计算

8.消防管道水力计算原则5.3.2自动喷水灭火系统管网及水力计算

5.3.2.1自动喷水灭火系统的分类

自动喷水灭火系统有湿式喷水灭火系统、干式喷水灭火系统、干湿式喷水灭火系统以及预作用喷水灭火系统。5.3.2.2自动喷水灭火系统水力计算

1．消防用水量及水压

2.管网水力计算

自动喷水灭火系统管网水力计算的目的在于确定管网各管段管径、计算管网所需的供水压力、确定高位水箱的设置高度和选择消防水泵。

（1）作用面积法

作用面积法是《自动喷水灭火系统设计规范》（GBJ84—85）推荐的计算方法。

(2)特性系数法

特性系数法是从系统设计最不利点喷头开始，沿程计算各喷头的压力、喷水量和管段的累计流量、水头损失，直至某管段累计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。[例题5-3]某一7层办公楼，最高层喷头安装标高23.7m（一层地坪标高为±0.00m）。喷头流量特性系数为0.133，喷头处压力为0.1MPa，设计喷水强度为6L/（min

m2），作用面积为200m2，形状为长方形，长边，短边为12m。作用面积内喷头数共20个，布置形式见图5-10所示。按作用面积法进行管道水力计算。图5-10例题（系统图）5.4建筑内部热水管网

5.4.1热水供应系统分类、组成与供水方式

5.4.1.1分类与组成

建筑内的热水供应按供水范围的大小，可分为集中热水供应系统和局部热水供应系统。

室内热水系统主要由热媒系统（第一循环系统）、热水供应系统（第二循环系统）及相关附件等组成。

热媒系统即第一循环系统由热源、水加热器和热媒管网组成。热水供水系统即

第二循环系统由热水配水管网和回水管网组成。

5.4.1.2热水供水方式

热水供水方式按管网压力工况的特点可分为开式和闭式两类。

根据热水加热方式的不同有直接加热和间接加热之分。

根据热水管网设置循环管网的方式不同，有全循环式、半循环、无循环热水供水方式之分。

根据热水配水管网水平干管的位置不同，还有下行上给供水方式和上行下给的供水方式。5.4.2热水系统管网计算

5.4.2.1热水用水定额、水质及水温

5.4.2.2热水供应系统附件计算5.4.2.3耗热量计算

设计小时热水量是耗热量计算的基础。集中热水系统的设计小时耗热量应根据小时热水量和冷、热水温差计算确定，见式（5-61）：5.4.2.4热水贮水与加热计算

热水贮水器容积计算

（1）根据供热曲线和耗热曲线计算

（2）集中热水供应系统中，当小时供热量等于设计小时耗热量时，热水贮水器的贮水容积可按经验计算决定。

（3）集中热水供应系统，如采用半即热式加热器，且蒸汽量随时满足要求，并设有自动温装置，可不设热水贮水器。水加热器计算

常用水加热器分为2类即容积式水加热器与快速热交换器，其中快速热交换器又有水—水快速热交换器和汽—水快速热交换器。

容积式水加热器计算包括容积的计算和加热盘管的计算，前者可按前述的热水贮水器容积计算方法决定，后者可依据传热学中相关知识进行计算。5.4.2.5热水管网水力计算

本节主要介绍第二循环管网。

室内热水管道即第二循环管网的计算可以分为二部分，即热水配水管道与热水回水管道的计算。

1.热水配水管道计算

热水配水管道计算的内容为确定管径和所需总水压.

2.热水回水管道计算

热水回水管道计算的目的主要决定回水管径，在自然循环热水管中，看其能否产生自然循环。在机械循环热水管网中，便于选定循环水泵。（1）自然循环热水管网

1）自然循环作用水头

如图5-13所示的上行下给式热水管网，