建筑给排水工程教案 79页

《建筑给水排水工程》教案绪论一.室内给排水工程的内容室内给排水工程主要介绍室内给水、排水和热水供应工程的设计原理及方法，同时还要介绍一些施工及管理方面的基本知识和技术。这是一门专业技术课程，是给排水专业的必修课。1.内给水工程：室内给水概括起来不外乎三大类。生活给水生产给水——满足水量、水压二方面的要求消防给水室内给水工程就是为实现三类给水任务而采取的技术措施，即把室外给水工程经取-净-送至城市管网的水按建筑的要求送至各个用水点，从而满足用户对水量、水压方面的要求，进而提供安全、便利的用水条件。提到安全，要强调消防给水。消防给水的设置提高了建筑物的安全度，对保障建筑财产及人身安全具有极为重要的意义。试想，一幢高层建筑或者一个大型地下建筑，如果没有消防给水与之配套，那么该建筑在消防设施上是不健全的，原则上讲它就不能(不应该)投入使用。如地宫，随着建筑高度的增加，体积的增大，装修等级的提高，消防给水应该给予高度的重视。2.热水供应：是人们在生产和生活中除了对水量、水压的要求外，对水温有某种要求。如松花江冬季最冷月平均水温5℃，建筑内如设淋浴其使用温度为40℃；如设游泳池，池水水温27℃。为此，我们需要采取一系列工程技术设施，以解决加热、送配及相应的问题。如冷水加热后体积膨胀、气水分离、管道受热伸长等，热水的水质控制问题，蒸汽压力过高。3.室内排水工程主要包括三类：生活排水生产排水屋面雨排水室内排水工程的任务就是把在生产及生活中产生的污水(废水)及时、迅速的排放到室外排水管网中去，以保证环境卫生及使用便利，如宿舍堵水。我们知道，给水一经使用，即被污染，其用途不同，其所受到的污染程度亦不同。这样，排水就有了污水和废水之分，污水与废水是相对而言的，通常我们说冲洗厕所的排水为污水，洗浴后的排水为废水。室内排水系统将各类污(废)水合流排出，还是分别排出，这就是我们以后要介绍的排水方式问题。排水方式应根据排水性质、水量、受污染程度及室外排水管网和处理设施情况而定。另外，高层民用建筑及大型工业厂房屋面雨水内排水，也是室内排水工程的重要任务之一。总而言之，室内给排水工程的任务：为用户提供方便、舒适、卫生、安全的生产、生活环境。二.室内给排水工程于室外给排水工程及其它专业的关系1.室外给排水工程的关系建筑给排水是给排水中不可缺少而又独具特色的组成部分，与城市给排水、工业给排水并列组成完整的给排水体系。“建筑给排水工程”-79-\n《建筑给水排水工程》教案是给排水专业的一门技术课程，它与室外给排水工程相配合，形成一套完整的给排水体系，见下图：一泵站净水厂二泵站室外管网室内给排水排水管网污水泵站污水处理水源由图可知，建筑给排水工程是室外给水工程的终点，是室外排水工程的起点。室外给排水工程是为室内给排水工程服务的，是为其存在而设置的。室内外给排水工程相互关联、相互影响。因为建筑物其功能本身对室外给水工程提出了相应的水量、水压要求，而室外给水工程的现状，势必影响到室内给水排水系统的选择和布置。需要与供给本身就是一对茅盾，给排水工程技术人员就是要利用自己所学到的知识，掌握的技术解决这一矛盾，从而经济、合理的满足人们生产、生活用水的要求。1.与其他专业的关系建筑给排水工程是建筑物的有机组成部分。它和建筑学、建筑结构、建筑采暖与通风、建筑电气、燃气共同构成可供使用的建筑物整体，在满足人们舒适的卫生条件，促进生产的正常进行和保障人们生命财产的安全方面，建筑给排水起着重要的作用。建筑给排水的完善程度，是建筑物标准等级的重要标志之一。旅游宾馆的星级标准条件按(1)地理位置环境、建筑装修(2)设施设备(3)餐厅、酒吧和厨房(4)公共设施等四大项进行评分。一星级饭店80分；二星级120分；三星级220分；四星级300分；五星级330分。一个现代化的工业与民用建筑，是由建筑、结构、水、暖、电、通讯等有关工程所构成的综合体，建筑给排水工程为其中的一部分，是一个必不可少的专业。在设计中应考虑到与其它专业相互协调、配合。如何配合哪？各专业在确定各自的设计方案后，向有关专业提出相应的技术要求。如水专业，向建筑专业提出设备用房要求(设备间、水箱间)有平面面积、高度上的要求；向电气专业提出动力配电要求。即启动消防泵的要求，自动灭火装置的自动报警要求；对暖专业提出采暖通风的要求，有热水供应的要提出热媒用量(高温水、蒸汽)；向结构专业提出基础留洞，设备荷载，各种设备支吊架，预埋件的要求。各专业也向水专业提出有关要求，即给水排水要求，如设置空调系统，需要循环水进行冷却，循环水的补充水量，水压及排水。一幢建筑只有各专业都充分发挥其功能，紧密配合，协调一致，才能最大限度的发挥该建筑的使用功能。(如消火栓的布置)要做到紧密配合，协调一致，这要求工程技术人员不但应熟悉本专业设计原则，同时还要熟悉其他专业的一般性的设计原则。在相互配合中做到既使自己本专业设计合理，又能为其他专业提供便利(如选泵)，避免设计中出现不尽合理的问题。如卫生间、化验室设在变电所、厨房、冷库楼上，给排水管道设置带来困难。三.建筑给排水的发展五、六十年代，我国城市的三、四层建筑居多，且室内卫生设备不完善，有上水无下水，自来水普及率低。建筑给排水工作仅限于室内的上、下水管道。六十年代至八十年代，通过对许多工程实践的总结，对以往机械搬用国外经验并造成某些失误进行了总结，并在总结的基础上，在建筑给排水范畴内开始形成并确立我国独立的技术体系，1986年建筑给排水规范通过国家级审定。-79-\n《建筑给水排水工程》教案近年来，随着国民经济的发展，室内卫生设备的完善与普及，使得建筑给排水技术水平得到了相应的发展。特别是80年代起，我国高层建筑在许多大中城市如雨后春笋般拔地而起，目前10~30层建筑为数甚多，30~50层建筑不胜枚举，同时旅游业的发展，也促进了大型豪华宾馆的兴建。这一切都对建筑给排水提出了更高的要求，并促进了其发展。建筑内给排水不再单单是上、下水管道，还要有热水供应，不但要设消火栓灭火系统，而且要设自动喷洒系统；人们不但要有一个优美、舒适的生活环境，吃的好，住的好，还要娱乐健身，相应的室内游泳室、桑那浴、冲浪浴在一些楼堂馆所建成，如哈市即将建成的“康乐宫”。建筑业的兴旺与发展，对建筑给排水提出了一系列的亟待解决的问题，如给水系统的自动控制、节约用水节能的研究、噪声及水锤的防止、高层建筑消防问题、污水立管通水及通风问题和雨水系统的计算问题，等等。要解决研究的问题不少，因此创造更加完善的建筑给排水工程技术体系，是每个从事给排水工程技术人员的责任和义务，这责任，责无旁贷；这义务，义不容辞。四.课程特点及要求建筑给排水工程是一门应用科学，涉及的知识面广，涉及到流体力学、热力学、物理化学、微生物学等课程的基础知识和原理。学习这门课程的目的是让大家了解和掌握建筑给排水工程的设计原理和方法。我们知道，一项工程设计，是多种基础知识的集合与体现，我们就是要通过学习这门课程，完成一个把理论应用于实践的过程，使大家既学到知识又掌握能力。当然这需要一个过程，我们希望对大家能起到一个入门的引导作用。要求：通过本课程的学习使大家掌握建筑给排水工程设计的原理和方法，能在教师指导下完成一般建筑的给排水工程设计。学时：教材：考试：课设：第1章建筑内部给水系统1-1建筑内部给水系统的分类和组成建筑内给水系统的任务：是根据用户对水量和水压的要求，将水由城市管网输送至装置在市内的各种配水龙头、生产机组和消防设备等用水点。一.建筑内给水系统的分类按用途分为三类1.生活给水系统生活饮用水系统——与人体直接接触的或饮用的烹饪、饮用、盥洗、洗浴，——达到饮用水标准。杂用水系统——冲洗便器、浇地面、冲洗汽车等——非饮用水标准目前国内通常为节省管道，便于管理将饮用水与杂用水系统合二唯一它所具有的特点是：(1)用水量不均匀；(2)水质达到国家饮用水标准。国家现行的《生活饮用水标准》控制指标主要有四类(1)感官性指标：指人的感觉器官可直接感受的指标，即色、浊度、嗅味、肉眼可见物，达不到这些指标虽不一定对人体造成伤害，但却会让使用者产生厌恶感。-79-\n《建筑给水排水工程》教案(2)化学指标：指水中化学物质的含量，这些物质一般不对人体造成危害，但超标会给生产、生活带来不利影响，如：pH值(6.5~8.5)——过低会造成腐蚀，过高会徽析出溶解盐和降低氯消毒效果硬度——过高，浪费肥皂(每增加1mg/L，每吨水浪费肥皂12~15克)加热时结垢(锅炉水垢每增加1mm，耗煤量增加2~8%，加热器结垢降低传热条件，管道结垢增加水头损失)铁、锰含量——超标水呈红褐色，铁锰的化合物沉淀会使洗涤的衣物、器皿上产生绣斑。挥发酚超过0.002mg/L，加氯消毒时形成的氯酚，产生异臭锌超过5mg/L，谁会产生涩味。(3)毒理性指标：指有毒有害物质的最高允许标准。超过指标就会引起急性或慢性中毒，如：氟化物——高引起牙齿斑釉河骨质硬化，含量少引起龋齿；氰化物——超标引起神经衰弱、头痛、血压降低等症状；Hg——含量过高会危害神经系统、心脏、胃、肠道病；铝——含量超过规定引起神经和血液系统的病变。(4)细菌学指标：间接衡量水指被病菌污染情况的指标，包括a.细菌总数﹤100个/ml，是反映水体受生活污水或者其他有机物污染程度和水处理效果的指标，超标说明水体污染严重或水处理效果降低。b.大肠菌群数：≤3个/L，本省并非致病菌，但因其数量多，其生存条件与肠道疾病相似，所以用以指示其它病源菌存在的数量。游离余氯：保持一定浓度，可以抑制残存病源菌的再繁殖，并保证水在输送和贮存过程中继续维持消毒效果，再污染的指示信号。2.生产给水系统特点：用水量均匀；水质要求差异大生产给水系统由于各种生产工艺不同，系统的种类繁多，如直流给水系统，循环给水系统，纯水系统。生产给水系统对水量、水质、水压及完全供水的要求要因工艺不同而不同，需要详尽了解生产工艺对水质的要求。3.消防给水系统特点：用水量大；对水质无特殊要求；压力要求高分类：消火拴给水系统；制动喷水灭火系统上述三个系统不一定独立设置，应根据各种用水对水质、水温、水压等具体要求，考虑技术上可行，经济上合理，安全可靠等因素，将其中二种或三种系统合并，形成：生活——消防给水系统生产——消防给水系统生活——生产给水系统生活——生产——消防给水系统一.室内给水系统的组成1.引入管：室外给水管网与室内给水管网之间的联络管，也称进户管，见P24，图2-1，对工厂、学校区引入管指总进水管。2.水表节点：水表节点是指引入管上装设的水表及其前后设置的闸门、泄水装置的总称。闸门——关闭管网，以便修理和拆换水表，表前阀为闸阀h保证表前水流直线流动-79-\n《建筑给水排水工程》教案泄水——检修时改变管网，检测水表精度测进户点压力旁通管——设有消火拴的建筑物，因断水可能影响生产的建筑，不允许断水的建筑物如只有一条引入管时，应绕水表装旁通管。水表的安装：应安装在便于检修和读数，不受曝晒、不结冻、不受污染及机械损伤的地方。螺翼式水表前应有8~10倍公称直径的直线段旋翼式水表前后应有300mm直线段，以保证表前水流平稳，计量准确。3.管道系统水平垂直于干管立管支管4.附件：配水附件——各式龙头调节附件——阀门、止回阀、截止阀5.升压和贮水设备室外给水管网的水压或流量经常或间断不足，不能满足室内或建筑小区内给水要求时，应设加压和流量调节装置，如贮水箱、水泵装置、气压给水装置。6.室内消防设备根据建筑物的性质、规模、高度、体积等条件，根据消防规范而定。普通的消防给水系统——消火拴系统特殊的消防给水系统——喷洒系统1-2给水方式给水方式即为给水方案，它与建筑物的高度、性质、用水安全性、是否设消防给水、室外给水管网所能提供的水量及水压等因素有关，最终取决于室内给水系统所需总水压H和室外管网所具有的资用水头(服务水头)H0之间的关系。H——室内给水系统所需总水压H0——室外管网所具有的资用水头给水方式有许多种，介绍几种基本方式，在工程中可根据实际情况采用一种或几种，综合组成所需要的形式。1.直接给水方式适用范围：室外管网压力、水量在一天的时间内均能满足室内用水需要，H0＞H。供水方式：室外管网与室内管网直接相连，利用室外管网水压直接工作。特点：系统简单，安装维护可靠，充分利用室外管网压力，内部无贮水设备，外停内停。-79-\n《建筑给水排水工程》教案图1-1直接给水方式1.水泵水箱供水方式1)单设水箱供水图1-2单设水箱的给水方式适用：室外管网水压周期性不足，一天内大部分时间能满足需要，仅在用水高峰时，由于水量的增加，而使市政管网压力降低，不能保证建筑上层的用水时。供水方式：室内外管道直接相连，屋顶加设水箱，室外管网压力充足时(夜间)向水箱充水；当室外管网压力不足时(白天)，由水箱供室内用水。特点：①节能②无需设管理人员③减轻市政管网高峰负荷(众多屋顶水箱，总容量很大，起到调节作用)④屋顶造型不美观⑤水箱水质易污染。注意：①采用该方式，应掌握室外供水的流量及压力变化情况，及室内建筑物内用水情况，以保证水箱容积能满足供水压力时，建筑内用水的需要。②仅适用于用水量不大，水压力不足时间不很长的建筑。V不大于20m32)水泵水箱联合供水适用：室外管网压力经常不足且室内用水又不很均匀的供水方式，水箱充满后，由水箱供水，以保证用水。-79-\n《建筑给水排水工程》教案特点：水泵及时向水箱充水，使水箱容积减小，又由于水箱的调节作用，使水泵工作状态稳定，可以使其在高效率下工作，同时水箱的调节，可以延时供水，供水压力稳定，可以在水箱上设置液体继电器，使水泵启闭自动化。图1-3水泵水箱联合供水方式3.水泵给水方式1)恒速泵适用：室外管网压力经常不满足要求，室内用水量大且均匀，多用于生产给水。2)变频调速泵供水适用：当建筑物内用水量大且用水不均匀时，可采用变频调速供水方式。特点：变负荷运行，节省减少能量浪费，不需设调节水箱。图1-4水泵给水方式4.分区供水方式-79-\n《建筑给水排水工程》教案适用条件：多层建筑中，室外给水管网能提供一定的水压，满足建筑下几层用水要求，且下几层用水量有较大。供水方式：下区由市政管网压力直接供水；上区由水泵水箱联合供水，两区间设连通管，并设阀门，必要时，室内整个管网用水均可由水泵、水箱联合供或由室外管网供水。图1-5分区供水方式5.环状供水方式按用水安全程度不同，管网为枝状管网、环状管网。枝状：一般建筑中的给水管路环状：不允许断水的大型公共建筑、高层或某些生产车间形式：水平环状、垂直环状三.室内给水系统的管路图式上述各种给水方式按其水平干管在建筑内敷设的位置分为：1.下行上给式：水平干管敷设在地下室天花板下，专门的地沟内或在底层直接埋地敷设，自下向上供水。民用建筑直接从事外管网供水时，多采用此方式。2.上行下给式：水平干管设于顶层天花板下，吊顶中，自上向下供水。适用：屋顶设水箱的建筑，或下行存在困难时采用。缺点：结露、结冻，干管漏水时损坏墙面和室内装修、维修不便。另外，按用户对供水可靠程度要求的不同，管网分：枝状(一般建筑)和环状(不允许断水的建筑)1-3室内给水管道的布置和敷设一.给水管道的布置1.引入管：从配水平衡和供水可靠考虑，宜从建筑物用水量最大处和不允许断水处引入(用水点分布不均匀时)。用水点均匀——从建筑中间引入，以缩短管线长度，减小管网水头损失。条数：一般一条，当不允许断水或消火拴个数大于10个时，2条，且从建筑不同侧引入，同侧引入时，间距大于10m。防冰防压室外：冰冻线以下0.2m以下，粘土0.7m以上：室内穿基础，基础下。＞10m-79-\n《建筑给水排水工程》教案2.水表节点：北方——承重墙内；南方——水表井3.室内给水管网：与建筑性质、外形、结构状况、卫生器具布置及采用的给水方式有关①力求长度最短,尽可能呈直线走，平行于墙梁柱，照顾美观，考虑施工检修方便。②干管尽量靠近大用户或不允许间断供水，以保证供水可靠，减少管道转输流量，使大口径管道最短。③不得敷设在排水间、烟道和风道内，不允许穿过大小便槽、橱窗、壁柜、木装修。④避开沉降缝，如果必须穿越时，应采取相应的技术措施⑤车间内给水管道可架空可埋地，架空时，不得妨碍生产操作及交通，不在设备上通过。不允许在遇水会引起爆炸、燃烧或损坏的原料、产品、设备上面布管道。埋地应避开设备基础，避免压坏或震坏。二.敷设根据建筑对卫生、美观方面的要求不同，可分为明装和暗装1.明装：管道在室内沿墙、梁、柱、天花板下、地板旁暴露敷设。优点：造价低，便于安装维修；缺点：不美观，凝结水，积灰，妨碍环境卫生。2.暗装：管道敷设在地下室或吊顶中，或在管井、管槽、管沟中隐蔽敷设。特点：卫生条件好，美观，造价高，施工维护均不便。适用：建筑标准高的建筑，如高层、宾馆，要求室内洁净无光的车间，如精密仪器、电子元件等室内给水管道可以与其它管道一同架设，当应考虑安全、施工、维护等要求。在管道平行或交叉设置时，对管道的相互位置、距离、固定等应按管道综合有关要求统一处理。3.引入管①防冰防压室外部分：管顶标高在冰冻线以下20cm；覆土不小于0.7~1.0m②离墙：在基础下通过，留洞；穿基础d+200-79-\n《建筑给水排水工程》教案图1-6引入管进入建筑物(a)从浅基础下通过(b)穿基础4.水表节点北方——为第一道承重墙内南方——水表井中气温＞2℃以上，便于维修查表，不受污染，不被损坏。三.管道防腐、防冻、防露、防漏的技术措施使建筑内部给水系统能在较长年限内正常工作，除应加强维护管理外，在施工中还需采取如下一系列措施。1.防腐：不论明暗装的管道和设备，除镀锌钢管外军需做防腐钢管外防腐——刷油法：除锈、防锈漆二道(樟丹)面漆(银粉)防腐层：底漆(冷底子油)、沥青玛缔脂、防水卷材、牛皮纸等冷底子油、沥青玻璃布二道、热力清三道(二布三油)铸铁管——埋地外表一律刷沥青防腐明露刷樟丹及银粉内防腐——输送具有腐蚀性液体时，除用耐腐蚀管道外，也可将钢管或铸铁管内壁涂衬防腐材料，如衬胶、陈玻璃钢。2.防冻避开易冻房间保暖——寒冷地区屋顶水箱，冬季不采暖的室内管道，设于门厅、过道处的管道应采取保暖措施，矿渣棉、玻璃棉等。3.结露采暖卫生间，工作温度高温度较大的房间(洗衣房)管道水温低于室温时，管道及设备外壁结露，久而久之会损坏墙面，引起管道腐蚀，影响环境卫生。防结露措施——防潮绝缘层，一般与温保法相同上海锦江饭店采取一层油漆，一层3~4mm软木粒喷粘在管壁上，效果较好！-79-\n《建筑给水排水工程》教案1－4水质防护1.各给水系统（生活给水、直饮水、生活杂用水）应各自独立、自成系统，不得串接。2.生活用水不得因管道产生回流污染。3.建筑内二次供水设施的生活饮用水箱应独立设置，其贮量不得超过48h的用水量，并不允许其他用水的溢流水进入。4.埋地式生活贮水池与化粪池、污水处理构筑物的净距不应小于10m。5.建筑物内的生活贮水池应采用独立结构形式，不得利用建筑物本体结构作为水池的壁板、底板及顶盖。6.生活水池（箱）与其他用水水池（箱）并列设置时，应有各自独立的池壁，不得合用同一分隔墙；两池壁之间的缝隙渗水，应自流排出。7.建筑内得生活水池（箱）应设在专用的房间内，其上方得房间不应设有厕所、卫生间、厨房、污水处理间等。8.生活水池（箱）得构造和配管应符合下列要求：1）水池（箱）的材质、衬砌材料、内壁涂料应采用不污染水质的材料：2）水池（箱）必须有盖并密封；人孔应有密封盖并加锁；水池透气管不得进入其他房间。3）进出水管布置应在水池的不同侧，以避免水流短路，必要时应设导流装置。4）通气管、溢流管应装防虫网罩，严禁通气管与排水系统通气管和风道相连。5）溢水管、泄水管不得与排水系统直接相连。0.2m的空气隔断。第3章建筑内部给水系统的水力计算目的：ⅰ确定管径，经济合理ⅱ求定管段的水头损失3-1设计秒流量设计秒流量是确定建筑内给水管网的管径及管道的水头损失的依据。一.按卫生器具同时作用系数求定若不考虑建筑内用水特点，只按卫生设备的完善程度，则某管段的设计秒流量为：(4-3A)其中：——设计秒流量——某种卫生器具数——该种卫生器具最大出水量按上式求建工学院一宿舍进户管的设计秒流量，并确定管径建筑性质：学生宿舍建筑概况：六层，每层2个厕所，2个盥洗室卫生器具额定流量卫生器具个数∑q-79-\n《建筑给水排水工程》教案厕所污水盆0.2l/s3×2×67.2l/s小便器0.05l/s6×2×63.6l/s大便器0.1l/s8×2×69.6l/s盥洗水龙头0.16l/s20×2×638.4l/s∑58.8l/s进户管按水力学选定流速，便可确定流速选定：支管=0.6~1.2m/s，干管=1.0~1.8m/s对管道流速必须加以限制，因为，流速与管径成反比，与水头损失成正比↑↓↑电耗及维护费用高，造价低↓↑↓电耗及维护费用低，造价高前者影响管材投资，后者影响压力损失，水泵扬程、电耗，应综合考虑两者后求得经济流速。但室内给水管网管经小，有时也利用室外压力，各地管材、电费不尽相同，所以室内流量用经验流量取代经济流量，国内倾向于小流量，原因：①以减少水头损失，特别是在当室外给水管网能保证使用水压较低时。②习惯认为，水流噪声决定于水流速度。降低以求降低噪音③考虑发展留有余地④阀门的快速启闭会引起水锤，而水锤压力与水柱冲击阀门的速度——管道的初始流速成正比。国家规范推荐生活给水支管=0.6~1.2m/s，干管=1.0~1.8m/s而=2.0m/s，解：0.1936m=193.6mm=200mm经查，实际进户管径75mm，差异的出现说明在计算的过程中脱离了用水实际，属于极限状态，即在同一时刻，240个水龙头，96个大便器水箱同时作用。同时作用指卫生器具、配水龙头同时开启，故不同于同时使用。卫生器具数量越多，同时开启的可能性越小，上述计算不符合用水实际，故对公式进行修正：①引入不同类型卫生器具同时作用百分数b1②引入同类型卫生器具同时作用百分数b2③引入卫生器具出流特性不同流量降低百分数Cg引入b1、b2的合理性是明显的，因为建筑内同类与不同类卫生器具100%同时作用的可能性小。引入Cg是考虑到各种配水龙头配水情况不同，一般说来，龙头的流量随龙头开启而增加，如下图，即使是两个龙头在同时作用，但配水过程中起始和终了完全吻合的可能性很小，故不宜将同时作用流量都按最大流量叠加，而只叠加重合部分，引入三个修正系数后-79-\n《建筑给水排水工程》教案(4-3B)令：——卫生器具同时给水百分数，由大量统计资料得出，按p45表4-1采用。则：(4-3C)将换成——一种卫生器具的额定流量(4-3)额定流量不同于最大流量，是指在相应水龙头作用下的流量。如污水盆龙头，出流水头为2m时，其额定流量为0.2l/s。该公式适用于：工业企业生活间、公共浴池、食堂、影剧院、体育场。上述建筑用水特点：用水时间集中，设备使用情况集中，同时给水百分数高，其数值相对稳定，但是对于住宅、旅馆、用水特点为分散型建筑，b是多少？因使用无规律，无统计资料。二.按秒不均匀系数求定室外管网流量：室内给水管网：——秒不均匀系数=？国内尚无统计资料1932~1938年苏联工程师库尔辛在奥得萨城对大量的公寓性住宅(1750幢)进行了为期6年的研究。分析了住宅用水量变化曲线，并通过数学计算得出秒不均匀系数同平均日用水量的关系。——平均日用水量m3/d需要指出的是，在求时，用水量变化曲线是以5分钟为单位，而不是以秒为单位，所谓最大秒流量，实际上是以5分钟高峰用水的平均流量。-79-\n《建筑给水排水工程》教案l/s(4-4A)日用水量平方根，求设计秒流量称之为平方根法。用求建工学院一宿舍进户管流量=100×3000=300000l/d=300m3/d——使用人数3000人——用水标准100l/人日l/s取=2.0m解=60mm，没有该规格取=75mm铸铁管。在计算引入管时使用(4-4A)是方便的=使用人数×用水标准，然而室内的给水管段很难确定服务人数，使用并不方便。人们发现，无论建筑性质如何，室内用水最终是通过各种配水龙头来体现的，人们希望变数人数到数卫生器具个数。但各种卫生器具配水龙头出流特性及流量各不相同，为了便于计算提出当量的概念。给水当量：以污水盆用的一般球形阀配水龙头在出流水头为2.0m时，全开流量为0.2l/s为一个给水当量，以此为基准，其它卫生器具按此折算成相应的当量数。卫生器具额定流量当量数污水盆0.21高位水箱0.10.5集中供水龙头0.31.5洗脸盆0.160.8厨房洗涤盆0.241.2设计手册及p46页表4-5中均列出各种卫生器具的额定流量及相应的当量数以便查用。其中：——一个当量卫生器具一天用水量，即单位当量日用水量——卫生器具当量总数问题是如何求？是一个变量其中：——用水人数-79-\n《建筑给水排水工程》教案——用水标准——卫生器具当量数所以是随用水标准、卫生设备设置情况及服务人口而变化。①卫生器具设置情况、用水量标准及当量数之间的关系卫生器具为下列值时的75100125150200250污水盆1.01.01.01.01.01.0厨房洗涤盆1.01.0浴盆(集中)1.51.51.5浴盆(局部)1.01.0洗脸盆0.330.330.330.33大便器0.50.50.50.50.50.5当量合计1.52.52.833.334.334.33由上表可知，用水标准与卫生设备设置有关有各种卫生器具的用户将会表底所列的当量数。②用水量标准不同，不同该户日用水量(m3)0.3750.50.6250.751.00.250.20.2210.2250.2310.50.4470.4710.4750.4810.1740.1550.1630.1650.167从上表可知是随用水量标准而变化的，亦随用水量标准变化而变化，但变幅在0.174~0.176之间，范围并不大，为便于计算取=0.2。则本应，把变化的值取为定值不尽合理，故考虑系数，将随而变化的性质用反映，不同性质的建筑不同(见p49表4-7)。则使用后认为偏小，故加进行修正：(4-4)式中：——修正系数(p49表4-7)-79-\n《建筑给水排水工程》教案用该公式计算建工学院进户流量，适用：住宅、旅馆、公共建筑查当量数大便器96×0.5=48小便器72×0.25=18污水盆36×1.0=36盥洗240×0.8=192=294=6.172l/s=1.8；=0(学校)结果一致，在计算某管段流量时查卫生器具个数方便。3-2给水管网的水力计算步骤1.平面定线原始资料ⅰ建筑条件图1:100，五层住宅(面、立、剖)，层高3.0米，水箱房位置设于楼梯间层高4.0米，地下室为设备间，层高为4.0米。ⅱ建筑位置图上水管位置DN埋深-2.5m，城市资用水头H0=15mH2O。2.作轴侧图3.节点编号(选择最不利管段)，从最不利点开始，对流量有变化的节点编号。4.计算ⅰ水量计算最大日用水量==4×4×5×12.5=10m3/d，——用水人数——用水标准取=12.5l/人·日最大时用水量，——查表4-1，p240，取=2.5；——取16小时，用水时间ⅱ水箱容积m3，手工启动，取2次ⅲ水箱安装高度几何尺寸：m32×1.5×2.0=6.0m3水箱距最不利点位置高度为：16.5-14.6=1.9mⅳ管网水力计算-79-\n《建筑给水排水工程》教案采用公式：取=1(简化)，=0.005不计。管段器具名称污水盆大便器1-210.50.14150.821822.6473.22-3111.50.25200.781094.0436.03-4223.00.35250.665863.0175.84-5334.50.42250.80803.0240.05-6446.00.49250.941133.0339.06-7557.50.55320.5831.84.0127.27-81010150.77320.8158.2105828-92.8501.3286.9108699-102020302.8501.3286.9201738.08-8’2020301.1500.5215.317.02608-9管段有水泵流量进入水箱，又有水箱供水工况按水箱0.5~1.0小时充满水，取0.5小时充满水泵流量m3/h=10m3/h=2.8l/s水泵向水箱充水时，同时向管网供水，而用水量是未知的但=2.8＞＞0.77l/s，比较9-10管段，30个给水当量折合=1.1＜＜2.8l/s故8-9管段流量按2.8l/s计，9-10管段仍按2.8l/s计。8’-8-1管段的水头损失=2.633＞1.9m，故需调整管径，减少水头损失，调整后8’-8-1管段：=1.409m，=1.2=1.2×1.409=1.69m=1.7m＜1.9m水表损失(分户表)通过3-2管段的水表流量=0.25l/s=0.9m3/h选择DN15，L×S-15C，查(p19页，表1-5)得：公称流量为1.5m3/h，最大流量为3.0m3/h则m所以，总损失=1.7+0.9=2.6m＞1.9m，不满足要求。解决方法：①上层高位水箱改为低位水箱②改上行下给式供水③继续放大管径④水箱充满水时为满足要求，其它时间不满足要求，控制最低液为0.5m。⑤管网为非设计流量时，流量减少，损失亦应相应减少。-79-\n《建筑给水排水工程》教案注：流出水头未考虑3.考虑清通维护检查口，清扫口4.通气四.确定管径立管Ⅰ：卫生器具个数当量当量总数大便器74.57×4.5污水盆71.07=7×4.5=38.5=3.0l/s＜4.5满足要求选DN100mm，允许4.5l/s出户管：=3.5l/s＜4.5符合要求存在问题：出户点标高？相关因素：市政排水管道标高？地面荷载、冰冻线-79-\n《建筑给水排水工程》教案第4章建筑消防给水4-1消火栓给水系统及布置低层建筑：扑救初期火灾高层建筑：满足自救需要一.设置原则执行国家《建筑设计防火规范》，《高层民用建筑设计防火规范》。例：第8.4.1条第4款：超过七层的单元式住宅，超过六层的塔式住宅、通廊式住宅、底层设有商业网点的单元式住宅。(应设室内消防给水)二.建筑内消火拴给水系统组成、组件及类型(一)组成及组件水枪、水龙带、消火拴、消防水喉、消防通道、水箱、消防水泵接合器、增压设备和水源。1.水枪DNφ喷嘴口径：13，16，19mm与水龙带接口：用快速螺母连接。2.水龙带DN50mm，DN65mm麻质：抗折叠，质轻，水流阻力大qxh≤3l/s，φ16,DN50橡胶：易老化，质重，水流阻力小qxh＞3l/s，φ16，19，DN653.消火拴内扣式快速连接螺母+球形阀，单出口、双出口DN65，DN504.消防水喉——小口径拴25mm，喷嘴，φ6~8mm，L=20，25，30m工作压力：106Pa=103kPa=1MPa=10kg/cm2爆破压力：3×106Pa=3MPa=30kg/cm25’屋顶检验用拴5.消火拴箱——玻璃门内置：消火拴、水枪、水龙带、水喉、消防报警及启泵装置设置：承重墙，明、暗、半暗6.消防水泵接合器作用：一端接室内消防管网，另一端可供消防车加压供水组成：闸门、安全阀、止回阀形式：地面、地下、墙壁式设置点：便于消防车接管供水地点；周围有15~40m范围内***水池。7.消防给水管网环状，立管不变径。低层可生活+消防，高层独立8.消防贮水设备及加压设备、水源初期火灾用水(10分钟)水箱，气压给水装置火灾连续用水水池可与生活贮水合用，但存不动用措施消防水泵水源(二)类型1.不设消防水箱及水泵的消火拴给水系统-79-\n《建筑给水排水工程》教案室外管网的压力及水量在任何时候均可满足室内消防要求1.仅设水箱只保证火灾初期10分钟供水(室外水量及压力不足)2.设消防贮水箱、消火拴泵的消火拴系统火灾延续时间内由室内保证消防用水量及水压3.分区供水的室内消火拴系统(高层)分区原因：从便于灭火和系统安全考虑分区依据：最低处消火拴最大静水压力超过80mH2O时分区方式：串联分区，并联分区三、设置要求1.设有消火拴的建筑内，其各层均应设置(无可燃物的设备层除外)；2.设在明显、易于取用的地点(走廊、楼梯间、大厅入口处)；3.保证有二只水枪的充实水柱同时达到室内任何部位(H≤24，V≤5000m3，库房除外，一只水枪)；图4-1消火拴布置方式单排一只枪：单排二只枪：4.保护半径间距通过计算确定-79-\n《建筑给水排水工程》教案——折减系数，0.8——水龙带长度——充实水柱(为保证喷枪射出的水流具有一定强度而需要的密集射流)1.消火拴拴口静水压力≥80mH2O减压孔板(便于使用，控制出水量，维持10分钟)；2.拴口距地面1.10m；3.同一建筑采用同一规格的消火拴、水枪及水龙带；4.消防电梯前应设消火拴；5.每个消火栓处应设直接启动消火拴泵按钮。三、室内消火给水管道的布置1.室内消火拴个数大于10个，且室外消防水量大于15l/s，市内给水管道应为环状，进水管应为二条。一条事故时，另一条供应全部水量；2.阀门设置便于检修又不过多影响供水；3.室内消火拴管网与喷淋管网宜分开设，如有困难在报警阀前分开四、水泵接合器设置a)便于消防车接管供水地点，同时考虑周围有15~40m内有室外消火拴或消防贮水池：b)数量按室内消防水量及每个接合器流量经计算定，每个接合器10~15l/s。五、消防水池与水箱的布置a)独立消防水池设置条件①室外管网的和进水管流量＜②不允许直接抽水③室外管网为支状,＞25l/sb)防止消防贮水被动用的措施c)水箱安装高度：原则上满足最不利点灭火设备所需水量和水压。一类高层(住宅除外)，可设增压设备，气压罐、稳压泵。二类公共建筑、一类住宅，水箱高度：最高处消火拴静水压力≮7mH2O六、消防泵及泵房a)消防泵吸水管应有独立的吸水管b)消防泵自灌吸水c)消防泵压水管二条与环管接d)备用泵：不小于一台主泵的能力e)泵房有直通室外出口，在楼层内应靠近安全出口4-2建筑内消火栓系统的水力计算目的：确定管径、系统所需压力、选定设备一.消防用水量根据：火场用水量统计资料，消防设备供水能力，建筑物的重要性和保证建筑物的基本安全及国民经济发展水平等因素综合确定。《建筑设计防火规范》《高层建筑设计防火规范》。-79-\n《建筑给水排水工程》教案一.充实水柱充实水柱——从水枪喷口射出的水流，为保证一定的强度而需要的密集射流长度。过长，压力大，作用力大，使用不便，过短，不能射及火焰充实水柱，低层≮7m甲、乙厂房，大于六层民宅≮10m高层≮13m计算：——建筑层高二.水力计算1.拴口所需压力图5-2垂直射流组成——枪口造成某长度的充实水柱所需水压——水龙带水头损失-79-\n《建筑给水排水工程》教案①求不计空气阻力，理想状态下的射流长度，所以其中：——水流离开喷嘴的流速——重力加速度实际上，水枪喷嘴及空气都对射流产生阻力，——垂直射流高度按水力学管道的沿程损失公式：式中：——水流与管壁的阻力系数，因是水流在空气中流动故用代替——水流流动距离，用代替——柱口喷嘴直径令：整理：或建立了与的关系——与喷嘴直径有关的系数，由试验得：(表5-8，p79)-79-\n《建筑给水排水工程》教案与之间的关系由试验——垂直射流高度——试验系数，(表5-9)则：给出了与之间的关系(，查表得到)。故确定了值后，便可求出产生的枪口压力值实验证明：充实水柱长度与倾角无关①水龙带损失式中：——水带水头损失，mH2O——水带长度，m——水带阻力系数——消防射流量，l/s②消防射流量与水枪枪口压力有关，规范规定≮5l/s，≮2.5l/s是不同性质建筑消防水枪射流的界限值，实际射流量应根据枪口压力计算并满足规范规定。其中：——喷口流量系数——圆形断面，=1.0-79-\n《建筑给水排水工程》教案令：则：，，给出与之间的关系例：DN=50mm，=20m，=16mm，=8m，求？m，l/s＞2.5l/s，——(p80，5-12表)mH2O查表p80，表5-11根据最不利点消火拴压力确定。2.消防贮备水量计算其中：——室内消防用水量——初期火灾时间，10分钟——室内外消防用水量，l/s——水池连续补水量——火灾延续时间3.管路水力计算目的：确定DN和环状网：假设不通水管段，选不利管段进行计算，方法同给水1)水箱供水：从水箱出水口到最不利点算，已确定水箱安装高度，选补压设备。-79-\n《建筑给水排水工程》教案2)水泵供水：从水池液面到最不利点求，选泵的扬程。注意：①建筑内同时发生火灾的次数为1次，着火点1处②消防管，低层≮50，高层≮100，且立管不变径(流向水箱供水、水泵供水，双向)③各立管流量确定应符合规范要求，p82，表5-13各管段流量应符合实际情况AhB4.余压消耗多层建筑，最不利点A；；使得＞，故B点着火消防射流量增大，使水箱贮水迅速放空。(数据10层建筑，低层出水量=2.5，10分钟水在5分钟用完)，为保证柱出水均匀，需将余压消耗掉。采用减压孔板，求出即为孔口口径。各层不同，求出孔径不同，由小到大，由下到上。4.增压设备选型①水泵，H、Q②气罐局部增压=30s，室内消防用水量代替水箱=60s，室内消防用水量应满足最不利点消火拴口需要的水压。4-3自动喷水灭火系统及布置一.组成及动作过程自喷系统是一种固定式的自动喷水灭火系统设置，在国外有百年的历史，国内有五十余年的历史，是控制火灾的有效手段之一。与消火拴系统相比有如下优点：1.自动报警，自动洒水。2.随时处于准备工作状态。3.从火场中心喷水，并不受烟雾的影响，造成水渍的损失小。4.灭火及时，2~5min使火灾不易扩散，灭火成功率高：美国纽约69~78年十年间，254起装有自动喷淋灭火系统的建筑发生的火灾中有仅开放3个喷头而扑灭的火灾239起，成功率94.1%。-79-\n《建筑给水排水工程》教案美国国家防火协会1922~1967(45年)发生火灾81425起，自动喷淋设备火灾控制率96.2%。澳大利亚和新西兰1886~1967(81年)扑救了5734次，成功率99.8%。成功的灭火，保证建筑的安全，国外应用于各类建筑及住宅(保险金下降，10年内回收)投资：占建筑总投资的1~3%我国自动喷淋设置要求见规范。二、分类1.闭式：湿式——系统充水4℃＜室温＜70℃建筑干式——系统充气70℃＜室温＜4℃预作用式——探测系统+喷水系统。快速排气充水，变干式为湿式，减少误报、水渍。2.开式：水幕——冷却、阻火、防火隔断雨淋——严重危险级别喷雾——喷射出水雾状，起冷却、窒息、稀释、乳化作用。1.湿式适用4℃＜t＜70℃2.干式适用无采暖场所管路容积V≯2000L3.预作用适用建筑装饰要求高，灭火要求及时4.水幕5.雨淋喷水系统AB6.水喷雾灭火系统三、布置7.喷头布置：喷头布置在吊顶下正方形长方形——喷头的最大保护半径(见P270表4-3)表中给出的喷头的最大保护面积=12.5m2，=2.5m，=5m正方形。规范正方形最大间距为3.6m。长方形选=4.0m=3.1m2.管网布置1)中央布置2)侧边布置支管喷头个数≯8个报警阀个数≯500个4-4自动喷淋灭火系统的水力计算目的：选定管径，计算管路的总水头损失，确定实际消防用水量和所需总压力，选择加压设备。1.基础设备建筑物危险等级-79-\n《建筑给水排水工程》教案消防用水量(l/s)设计喷水强度(L/m2·min)作用面积(m2)喷头作用压力(Pa)严重危险生产建筑5010.03009.8×104储存建筑7515.03009.8×104中危险级206.02009.8×104轻危险级93.01809.8×104注：1)困难时，最不利点工作压力可为5×1042)设计流量=1.3理论流量3)消防用水量=设计喷水强度/60×F1.计算方法1)步骤①选择系统内最不利计算管路，从末端起编号。②逐一计算各喷头节点的出流量和各管段的流量，使计算管段的流量为规定流量的1.3倍。③按求出各管段的流量(v＜5m/s)初选管径，求出水头损失。④流量达到设计流量后的管段，其流量按设计流量求水头损失。⑤确定水泵扬程举例1.特性系数法管段Ⅰ喷头1.2.3.4管段Ⅱ喷头a.b.c.d每个喷头的出水量式中：——l/s=0.184(=12.7)——喷头工作压力，mH20(——kPa时，=0.0184)——喷头特性系数，喷头一定，该值为常数，故喷头出水量与作用于每个喷头上的工作水头有关。喷头管段特性系数某点压力(mH20)流量(l/s)10.184=5.0=0.961-2=0.960.92250.43673.6=1.4520.184=6.45=1.092-3=2.054.20320.0943.6=1.4230.184-79-\n《建筑给水排水工程》教案=7.87=1.203-4=3.2510.56320.0943.6=3.5740.184=11.44=1.454-5=3.25+1.45=4.7022.10400.0451.8=1.795-6=11.44+1.79=13.23=4.7022.10400.0453.6=3.586=16.816-7节点管段喷头特性系数节点压力(mH20)流量(l/s)管径(mm)比阻(S2/A2)管长沿程损失10.184=5.0==0.961-2=0.960.92250.43673.6=1.4520.184=5+1.45=6.45=1.092-3=2.054.20320.0943.6=1.4230.184=6.45+1.42=7.87==1.20-79-\n《建筑给水排水工程》教案3-4=3.2510.56320.0943.6=3.5740.184=11.44==1.454-5=3.25+1.45=4.7022.09400.0451.8=1.795-6=13.23=4.7022.09400.0453.6=3.586=13.23+3.58=16.816-7=?，采用与管段Ⅰ相同计算法，得mH20，为保证最不利点，节点6压力值只能是16.81mH20，∴＞。由于管段Ⅰ与管段Ⅱ的水力条件相同(管径、管材、喷头口径)∴管路特性系数相同令=令=l/sl/s-79-\n《建筑给水排水工程》教案式中：——流量调整系数，∵＞，故管段Ⅱ的流量为管段Ⅰ流量的倍数。按此方法进行流量计算直至满足规定流量后，管段的流量不再增加，管径并不变化，求。2.平均喷水强度法。例，按中危险级①选择最不利位置划作用面积≤，=17m，=12m，实际作用面积为204m，共布20个喷头。②每个喷头流量l/s③作用面积内喷头洒水量：l/s④理论流量l/sl/s⑤作用面积内平均喷洒水强度l/m2·min＞规定6l/m2·min⑥校核作用面积内任意四个喷头的实际保护面积内的平均喷水强度不大于也不小于规定值的20%＜，符合不大于20%的规定值＞，不符合，基本符合。第5章建筑内部的排水系统5-1排水系统的分类和组成一.污水管道分类1.生活排水2.工业废水3.雨排水合流制：将上述三类污废水中的两类或三类统一用一套管道系统排出。分流制：分别设置管道系统排出二.建筑内排水系统组成1.卫生器具或生产设备受水口2.排水管系卫生器具排水管；横支管；立管；总干管；出户管3.通气管系通气管系作用：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-79-\n《建筑给水排水工程》教案1)使管内有新鲜空气流动，减少废气对管道的锈蚀通气管形式1)伸顶通气离出屋面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6~8层设结合通气管，连续排水立管及通气管4)环形通气管(管径见p105表6-1)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，隔10m设置，顶、底层设。清扫口：横管，隔一定间距清通用5.抽升系统6.室外排水管道：室外第一个检查井至城市下水道之间管道。7.污水局部处理构筑物。5-2排水管系中的水气流动的物理现象一.水封及水封破坏二.排水横管中的水、气流动水流流态和基本特征-79-\n《建筑给水排水工程》教案图5-1横支管内压力变化1.冲激流水流特点：历时短，流速大，来势猛，尤其是大变器的支管上更明显。现象：形成水跃，使水面壅起，短时间充满管道断面，流速增加，动能亦增加。这种不稳定的非均匀流——冲激流。一定时间后水面下降，流速下降。结论：冲激流虽然在短时间内形成高峰流量，但由于设计充满度的考虑，使管道有足够的空间容纳高峰流量，且v↑，故不会冒水。冲激流以较高的流速冲刷沉积物，有利于排水支管的排水功能。2.压力变化a.横支管排水管——非满流，给空气留有自由空间，冲激流状态下，排水点处形成水塞，使空气不能自由流动，引起压力波动，如：①B点大量排水，形成水塞，充满管道，AB管段气体受到压缩，压力升高，正压，BD段气体受压缩，形成正压，使存水弯中水层上升直至破坏，称正压喷溅。②随水流排出，AB管空气随水流流走，且由空间增大而变扩疏，形成负压，抽吸A存水弯中的水层，使之下降，甚至全部流失。当满流水流至C点，会因惯性抽吸C点水层水，使之下降，甚至全部抽走——抽吸冲激流引起正压负压变化，不利于排水横支管正常工作。b.横干管-79-\n《建筑给水排水工程》教案注意：对多层建筑地下横管来说所，当立管排来水量过大时，在立管底部产生强烈的冲激流，此时参混在水中的气体受阻不能自由运动，受到强烈的使管内压力增加，形成正压区，严重时,将污水从底层卫生器具存水弯中反喷出来，因此在无专用通气立管时，设计时应将底层横支管与地下横管中心线距离应有最小高度。5~6层0.75m(低)；7~9层3m；20层6m。且规定立管底部距横支管水平距离不得小于1.5m。三.排水立管中的水、气流动图5-2立管水流状态1.立管中水气流的基本特征①断续的非均匀流；②水气两相——部分充满水，水流夹气；③形成气压核心——水流中空部分包卷着气体(水包气)引起压力变化2.立管中水流运动的三个阶段①附壁螺旋状态流流量小时，水流附着管壁作螺旋运动(因水流受到管壁摩擦阻力)，空气可以自由流通，气压稳定为大气压。②水膜流水流增加到足以覆盖住管壁，管壁的吸附力大于水的表面张力，使水流附着在管壁作片状的水膜流状态下落。水膜流具有二个主要特征：a.会形成短时间的水塞——隔膜流，但管道中有足够的空气量可以冲破水塞，使之继续作水膜运动，1/3~1/4充水率。b.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成正比，在足够长的管段上，当重力与摩擦力相等时，不变，亦不变，此时的流速终限流速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，在其前方形成正压，后方则为负压，其数值足以对卫生器具水封产生回压及抽吸现象，不利排水工况-79-\n《建筑给水排水工程》教案综上，对于一定的管径的立管，夹气水流的大小，决定着立管工况的优劣，因此必须把立管的水流流量控制在一定的范围内，以免在水流下降的过程中引起管道内压力的波动。立管的最适宜流量应在水膜形成的范围内，即充水率为1/3~1/4，此时，即充分发挥了立管的通水能力，而其压力波动又不至于太大(控制在允许范围内)，立管设计流量负荷极限值，依此原则确定。3.排水立管中水膜流运动的动水力分析力学分析的目的：确定各种管径立管的通水能力。水膜——中空的圆柱体状若按自由落体其下降试验表明：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，与成正比。水流下降一段距离后，当水流受到的管壁摩擦阻力与重力等平衡时，便做匀速运动=0，不再变化。这种一直降落到立管底部保持不变的下落速度——终限流速。自水流入口到开始形成终限流速的距离，称为终限流速。根据牛顿第二定律，建立排水立管中水膜流动运动的微分方程式，按终限流速和终限长度的定义，并引入有关参数，经数学运算得：或或其中：——终限流速(m/s)——污水立管下落的水流的流量(L/s)——立管内径(cm)——终限长度——管壁粗糙高度(m)，(新铸铁管=25×10-5m)分析：①对DN100立管，当=9l/s时，=4m/s，当、超过上述值时，立管中的水流为非水膜状态。②DN100，=9l/s，=3.0m，说明污水由立管经过3.0m降落后，流速和不变，流态稳定。表明横支管的排水在立管内引起了压立变化，不会对相邻层横支管的水封产生影响。水力学分析的目的：确定立管在压立允许波动范围内最大通水能力，提供立管设计依据，我们把下降的水膜视为一中空的圆锥体。取长度的基本小环，该脱离体在变加速下降过程中同时受到二个力的作用：-79-\n《建筑给水排水工程》教案⊿LdjePW=mg①重力↓②摩擦力↑根据牛顿第二定律：紊流：其中：——时刻内通过该断面的水流质量(kg)——重力加速度(m/s2)——下落水流流量(m3/s)——水密度(kg/m2)——时间(s)——水流内摩擦力，单位面积上平均切应力(N/m2)当→时，→，此时，，——管壁粗糙高度(m)即，将代入终限流速：，此时——L/s；——cm。终限长度：四.排水立管的设计负荷排水立管的允许通过的流量按水膜流计算，即按和确定其流量-79-\n《建筑给水排水工程》教案d0djeet——取25×10-5m解：l/s时中为已知，故预求需确定=？在前面分析中知：水膜流时，立管充水率为(——过流断面，——立管断面)。当时，即；即当时，，mm上式告诉我们：虽立管径，mm管内绝大部分面积通气！而不是超过压力波动。工程中，把，，对应的(终限状态时的)列表p113表6-3根据选定不同的，按表6-3的比值求出代入上式，求出不同-79-\n《建筑给水排水工程》教案时的立管呈水膜状态的流量，列表6-4(p114)再根据求出相应的、时的列表6-4(p114)。我国现行排水规范对排水立管临界流量=呈水膜状态的通水能力原因：①实验是新管，实际上使用一段时间后管道的粗糙度增加，即↑，过流能力下降20~33%。②实验是清水。注意：表6-4立管呈水膜状态时最大允许通水能力，决非设置专用通气立管与否的判别标志，是否需要设置专用通气立管以改善系统的压力波动是以管内压力波动值在±25mmH2O来判断。第6章建筑内部排水系统的计算目的：求出，横管的、和6-1排水定额和设计秒流量一、排水定额二、设计秒流量1.按同时排水百分数计算其中：——同类型一个卫生器具排水量——卫生器具个数——同时排水百分数(同给水)2.按排水当量数计算——排水当量：以污水盆额定排水流量0.33l/s为一个排水当量——建筑物性质系数——计算管段上排水量最大的一个卫生器具排水量l/s6-2排水管网的水力计算一、设计规定1)流速m/sm/s(生活)；(工业)2)充满度＜1＜1的目的①排除气体；②调节压力波动避免水气撞击；③容纳高峰流量生活=0.5~0.63)最小坡度(p125表7-6)标准坡度-79-\n《建筑给水排水工程》教案二、计算1)横管水力计算为方便计，已编制出横管水力计算表，已知、，选或→2)立管计算(按临界流量核算)a.设通气立管时排水立管临界流量，表7-4管径(mm)5075100150流量(l/s)5925b.无需设专用通气立管临界流量值(表7-3为表6-4减半使用)管径(mm)5075100150流量(l/s)1.02.54.510.0c.无通气立管的排水立管最大排水能力(p125，表7-5)立管工作高度排水能力(L/s)管径(mm)5075100≤30.641.352.4040.50.921.7650.40.701.3660.40.501.070.40.500.76≥80.40.500.64三、按维护经验确定1.室内最小管径，≥50mm2.凡连大便器管段，≥100mm3.大便槽，≥150mm4.管径逐渐增大，不得缩小。四、庭院排水1.最小管径最小管径(mm)服务人口最小坡度最大充满度检查井问题150＜250(70户)0.0060.5520m200＞2500.00430m2.管道布置：沿街道和建筑四周呈直线布，与建筑物最小距离3m。3.冲洗厕所排水，需经化粪池后进入城市排水管网。-79-\n《建筑给水排水工程》教案五、化粪池1.作用：沉淀，杂质去除率50~60%，厌氧分解，使污泥中有机物转化为稳定状态，，有机物去除率20~30%。原因：厌氧分解中产生气体，气泡上翻使已沉下来的污泥又翻起，同时气泡的产生破坏了厌氧条件，致使BOD去除率较低，出水呈酸性有恶臭。仅管处理效果不尽人意，但其造价低，在城市无污水处理厂的地区，或者有处理厂，但在进入污水处理厂前BOD降低20%仍是有意义的。2.构造砖砌体，顶底砼板，防渗漏。矩形≤10m3，分两格，污泥沉降在第一格内＞10m3，分散格，格间设连通管，防止短路。圆形：小体积进出水三通：防止气水界面形成污泥壳，影响进出水，淹没出流，进出管材高差100mm。3.设置(就近设置)平面建筑物背街面，距建筑基础＞5m，距水源地＞30m。纵向：市政排水管足够深，由建筑出户管到市政管网，出管埋深＞0.6m。市政排水管不够深，由市政管网到出户管。4.计算：其中：——污水体积——污泥体积——使用人数，不同建筑物要折扣——每人每天排水量，合流制用给水，分流制20~30l/人·日——污水在化粪池停留时间，12~24h——每人每天污泥量——污泥清掏周期，90~180天，与温度有关——污泥折减系数，0.8，不能全沉降在池内，随水流失一部分——熟污泥系数，1.2-79-\n《建筑给水排水工程》教案——生活污泥含水率，97.5%——熟污泥含水率，95%计算出有效容积后，按国家标准图集选用。第7章建筑雨水排水系统7-1屋面雨水排除方式1.檐沟外排水(水落管外排水)(小型屋面)雨水→屋面→檐沟→水落管→散水坡→地面→檐沟→铅皮、预制砼水落管→白铁皮、铸铁管。=75~100mm，间距8~16m。2.天沟外排水：利用屋面构造上所形成的天沟本身容量和坡度排泄雨水(大型屋面)雨水→屋面→天沟→立管→地面或管道天沟长度：40~50m，=0.003天沟在两跨中间并坡向端墙，雨水斗设在伸出山墙的天沟末端，立管连接雨水斗沿外墙布置，屋外设雨水斗，建筑物内有雨水管道的雨排水系统。图7-1天沟布置示意图3.内排水：建筑立面要求高，大屋面面积，屋面上有天窗，多跨，锯齿形建筑屋面。雨水→屋面→雨水斗→悬吊管→立管→埋地管→出户管→室外管道内排水系统一.组成：1.雨水斗：65型(铸铁)；79型(钢焊制)布置：以伸缩缝或沉降缝为分水线，伸出屋面的防火墙可作为分水线，也可在伸缩缝、防火墙、沉降缝二侧各设雨水斗，悬吊管穿越伸缩缝时应作伸缩接头。2.悬吊管：当雨水斗不能直接接立管埋地时，用悬吊管在空中吊设，适当位置接立管。≮0.003，端头及＞15m，设检查口，检查口间距≯20m。悬吊管：铸铁，安装固定在墙梁衍架上。3.立管：要求和悬吊管同径，且不宜大于300mm，距地面1.0m安检查口。4.排出管：DN≮立管管径。5.埋地横管：DN≥200管道连接检查井：敞开式；管件：封闭式二.分类-79-\n《建筑给水排水工程》教案1.单斗和多斗形式2.敞开式、密闭式敞开式——重力排水普通检查井密闭式——压力排水密闭三通7-2雨水内排水系统中的水汽流动物理现象目的：了解雨水内排系统，由于水气两相流动，管内压力变化，变化的影响因素？规律？从而为雨水管系设计提供依据。一.单斗系统1.雨水斗泄流状态图7-2雨水泄流与各参数的关系曲线按降雨历时，雨水斗泄流状态分三个阶段：①初始阶段0≤＜汇水而积，浅，随↑、↑、↑，但↓,故泄流量和↑速度变缓。-79-\n《建筑给水排水工程》教案——掺气比；水深浅，进气面积大，而小，故急剧上升，在处达到最大。——雨水斗入口处压力小、小、连接管内呈膜状，管内压力平稳，随↑、↑、↑、↑,变化缓慢。该阶段：雨水靠重力流，水气两相重力流②过渡阶段≤＜：↑、↑→↑，但↓，故增加缓慢，近似线性，↑↑，而不变∴泄洪量增长速率小：↑进气面积↓，↓，而↑∴↓，时=0：↑，↓，水塞形成，出现抽力，↑快该阶段，水气两相压力流③饱和阶段=：淹没雨水斗，不掺气管内满流，因雨水斗安装高度已定，↑产生的作用小，不足以克服因↑在管壁上产生的摩擦阻力，基本不增加。=0，不增加，↑，泄水由抽力进行。该阶段单相压力流。2.悬吊管和立管内的压力变化-79-\n《建筑给水排水工程》教案图7-3单斗雨水系统压力变化曲线①较浅时，管道泄水能力小。悬吊管——非满流重力流，立管——附壁膜重力流，管系内无压力变化。②↑，管道泄水能力增加，悬吊管、立管压力变化，压立变化曲线如图。悬吊管，起端正压，末端负压，整个管系由正压变负压，压立零点位置随↑而上移，满流的压力零点在最高位置。3.埋地横管的水气流动来自立管的水流具有较大的动能，该动能的绝大部分用以克服沿程阻力和转变为后面井中壅高水位的静水压力，有利于增强管内排水能力。水流特点：①水流掺气水中夹带气泡一方面水平前进，另一方面受浮力。结果，扰动水流，导致水流阻力和能量损失增加，所以，埋地管不能再按单相水流规律计算。②半有压非满水中分离出气泡，在管道上部形成“气室”，具有压力作用于液面上。气室占据了一定的管道断面积，导致排水能力下降，但另一方面，水流具有压力，水力坡度不仅是管道坡度一项，还应考虑由压力变化引起的水力坡度的增值。③波动水跃的流动状态立管喷出速度较高的水流直冲入埋地横管，因受阻立导致下降，动能转化为势能，使井内水位上升，另一方面，挟气水流上下翻滚，使井内水流旋转紊乱，阻扰水流顺利下泄，同时部分气体从水中分离，在井室中产生压力，若为敞开系统，气体溢出释放的压力，使井中水位猛升，在水柱大于埋深的情况下，很容易由检查井反冒水。7-3雨水排水系统的水力计算一.雨量计算：按当地暴雨强度公式：1.按(L/s·ha)计算：-79-\n《建筑给水排水工程》教案(L/s)(7-1)式中：——屋面泄流系数——汇水面积(m2)2.按小时降雨厚度(mm/h)计算：(7-2)联立上二式，得：，——L/s·100m2存在问题：雨量计算中有误差：雨水→屋面→管道，=2~3min，但暴雨公式是选用5~120min，实测雨量记录并经整理得到、没有数据曲线外延，曲线在=15~60min内较精确，误差大。二.单斗系统计算1.雨水斗泄流量计算(单斗)，试验得到：(7-3)式中：——雨水泄流量——流量系数，试验值1.6~1.8——天沟水深2.雨水斗排泄雨水面积，由(7-2)得到，=1(7-4)——取决于暴雨强度大小的系数p156，表7-1根据、及表7-1，绘制一个65型雨水斗最大允许汇水面积.m2(表7-2)，可供布置雨水斗使用。3.管道的*流能力(单斗)列0-0与1-1断面方程：-79-\n《建筑给水排水工程》教案ⅠⅠHhs004.埋地横管泄流量埋地横管为水气两相流，但目前无可靠的掺气水流泄流公式，故按单相流计算，充满度0.8=例：=10m，=0.4m，=20m，=100mm/h，=432m2计算管道系统1.选择雨水斗：DN10065型雨水斗雨水斗前水深=8cm(一般6~10cm)，查p156，表7-2，=497m2，屋面面积432＜。2.雨水流量l/s3.管道*流量==26l/s＞，满足要求。-79-\n《建筑给水排水工程》教案综上，影响雨水系统排泄能力的因素有、、和，主要是。三.多斗系统多斗系统：气水两相流，各斗雨水泄流到立管的水力阻力，因、配件及立管负压抽吸作用影响不同而有差别。实测：近斗泄流能力为远斗泄流能力的数十倍，远斗由于少受或不受立管负压抽吸作用影响天沟水位高，泄流量亦不会明显增加，故多设亦无实际意义。多斗系统由于目前尚缺乏理论上的计算公式，只能按单斗公式经验的安全的修正，一般采用单斗。第8章建筑内部热水供应系统8-1热水供应系统的分类、组成和供水方式一分类1局部热水供应系统；2集中热水供应系统；3区域性热水供应系统二组成热水供应系统由下列部分组成，见图。（画图10－1讲义）-79-\n《建筑给水排水工程》教案1热媒系统（第一循环系统）发热设备——→加热设备2热水系统（第二循环系统）加热设备——→用水设备三热水供水方式1按加热方式直接加热——热媒与冷水直接混合；间接加热——传热面传递能量。2按循环与否全循环——配水干管、立管均设回水管道，保证任意点水温；（见教材图P144T8-5a、b）-79-\n《建筑给水排水工程》教案半循环——只在干管设回水管道，保证干管水温。（见教材图144t8-5cz左图）3按循环动力自然循环——利用热网中配、回管网中的温度差形成自然循环作用水头，使管网维护一定的循环流量，以补偿热损失，保证一定的供水水温；机械循环——利用水泵强制水在热水管网内循环，造成一定的循环流量。4按管路布置图式上行下给下行上给5按热媒种类蒸汽热媒高温水热媒6按系统是否敞开开式热水系统——配水点关闭，系统仍与大气相通（见教材图P142-T8-2）闭式热水系统——配水点关闭，系统不与大气相通（见教材图P142-T8-3）8-2加热设备和器材一加热设备1小型锅炉热水锅炉属于一次换热设备，可以分为三种类型：燃煤、燃气和燃油。2水加热器1）容积式水加热器（二次换热设备）容积式加热器是内部设有热媒导管的热水贮存器，具有加热冷水和贮存热水两种功能。见图8-10画图8-10组成：①贮水罐：钢板、密闭压力容器。②盘管：铜、钢热媒：蒸汽、高温水特点：①具有较大的贮存、调节能力；②出水温度稳定；③水头损失小；④传热系数小，热交换效率低；⑤占地面积大，容积利用率低。适用范围：用水温度要求均匀、需要贮存调节用水量的场所。-79-\n《建筑给水排水工程》教案2）快速加热器快速加热器就是热媒与被加热水通过较大速度的流动进行快速换热的一种间接加热设备。类型：按热媒：水——水：以高温水为热媒汽——水：以蒸汽为热媒按导管：单管式、多管式、板式、管壳式、波纹管式、螺旋管式多管式汽水快速加热器见下图：画图讲义10-6单管式汽水快速加热器见图：画图，教材10-7-6特点：①效率高、体积小、安装搬运方便；②无调节能力、水头损失大、在热媒或被加热水的压力不稳定时，出水温度波动大。3）半容积式水加热器半容积式水加热器是带有适量贮存与调节容积的内藏式容积式水加热器。国产的半容积式水加热器通常由贮热水罐和内藏式快速换热器组成。（见下图）画图p1488-13组成：①贮水罐、②内藏式快速换热器、③内循环泵工作过程：贮水罐与内藏的快速加热器分离，水在快速加热器中迅速被加热，通过配水管进入贮水罐。当管网用水量<设计流量时，热水一部分落至贮水罐底部与补充水一道经内循环泵升压后再次进入贮水罐。当管网用水量＝设计流量时，贮水罐内没有循环水，加热水连续送至管网。循环泵作用：①提高被加热水的流速，以增大传热系数和换热能力。②克服水头损失。③形成水的连续内循环，消除冷水区，提高贮罐利用率。特点：体型小、加热快、换热充分、供热温度稳定、节水节能，但对循环泵要求质量高。国产的HRV半容积换热器取消了内循环泵，用强制下降管将热水送到罐底部，保持整个罐内热水同温。见下图：画图8-154）半即热式水加热器-79-\n《建筑给水排水工程》教案半即热式水加热器是带有超前控制，具有少量贮存容积的快速式水加热器。构造见示意图画图8-16p150。特点：①具有预测温控装置，出水温度稳定；②传热系数大，换热速度快；③体积小，占地面极小，水流停留时间短，能有效的防止军团菌滋生；④自动除垢。适用：各种不同负荷需要的机械循环热水供应系统半即热式水加热器对热媒要求必须充足，热媒的供应量应按设计秒流量计算，同时冷水供水压力必须稳定。5）热水箱①直接加热水箱：在水箱中安装蒸汽多孔管或蒸汽喷射器。②间接加热水箱：在水箱中安装排管或盘管。适用：公共浴室等用水量大而均匀的定时热水供应系统。二加热器材1自动温度调节装置：见图8-18直接温度调节装置：温包——→自动调节阀——→控制热媒量间接温度调节装置：温包——→电触点温度计——→变速开关阀门2减压阀利用流体通过阀瓣产生阻力而减压。型式：波纹管式、活塞式、膜片式等选择：阀口截面面积，按下式计算：f——孔口截面积，cm2；Gc——蒸汽流量，Kg/h；qc——通过每平方厘米孔口截面的理论流量，Kg/cm2·h；φ——流量系数，0.45～0.6。3疏水器作用：保证冷凝水及时排放、防止蒸汽漏失-79-\n《建筑给水排水工程》教案安装位置：安装于以蒸汽为热媒、间接加热，第一循环系统凝结水管道上。型式:浮筒式、吊桶式、热动力式。选择计算：ΔP——疏水器前后压差，Pa;ΔP>50KpaΔP＝P1-P2G——疏水器排水量G＝,Kg/h；A——排水系数；d——疏水器排水阀孔径。4自动排气阀避免上行下给式管网中热水气化产生的气体，以保证管内热水畅通，在管网的最高处安装自动排气阀。5自然补偿管道和伸缩器金属管道受热后伸长，采取补偿设置，避免管道承受巨大的应力，管路挠曲、变形、位移和接头开裂漏水。钢管热伸长量为：ΔL＝0.012（t2r-t1r）L式中：ΔL——钢管热伸长量,mm；t2r——管中热水最高温度，℃；t1r——管道周围环境温度，℃，一般取t1r＝5℃；L——计算管段长度，m；0.012——普通钢管的线膨胀系数，mm/m·℃.补偿管道热伸长措施：1自然补偿：利用管路布置时形成L、Z型转向，在转弯前后的直线段上设置固定支架。一般L型和Z型平行伸长臂不宜大于20～25m。画图讲义10-25缺点：补偿量小，伸缩时管道产生横向位移，管道承受较大应力2伸缩器补偿：套管伸缩器：适用于管径DN≥100mm，伸长量250～400mm。方型伸缩器：安全可靠、不漏水，但占用空间大。波型伸缩器：安装方便、节省面积、外形美观、耐高温。-79-\n《建筑给水排水工程》教案6膨胀管和膨胀罐膨胀管高度计算：见图8－28教材式中：h——膨胀管高出水箱水面地垂直高度，m；H——锅炉、水加热器底部至高位水箱水面的高度，m；——冷水的密度，Kg/m3;——热水的密度，Kg/m3。膨胀管最小管径：画表8－2p115膨胀罐：利用密闭膨胀罐的容积，调节热水管网中水受热后的膨胀量。安装膨胀管不方便的时候，可采用膨胀罐见图8－3教材8－3热水管道的布置与敷设第9章建筑内部热水供应系统的计算9-1水质、水温及热水用水量定额一、热水水质生活用热水的水质应符合我国现行的《生活饮用水卫生标准》钙镁离子含量：日用水量<10m3(按60℃计算)的热水供应系统可不进行水质处理，日用水量≥10m3(按60℃计算)，且原水总硬度>357mg/L时，需要进行水质处理。二、热水水温冷水水温以当地最冷月平均水温为依据，可按表9－1计算画表热水水温按表9－2计算。画表三、用水定额1．根据建筑物的使用性质和内部卫生器具的完善程度来确定。2．根据建筑物的使用性质和内部卫生器具的单位用水量来确定。9-2热水量、耗热量、热媒耗量的计算-79-\n《建筑给水排水工程》教案一.设计用水量计算1.按用水单位数计算：（9－1）式中：Qr——设计小时用水量，L/h；m——用水计算单位数，人数或床位数；Kh——热水小时变化系数，全天供应热水系统可按表采用；qr——热水用水量定额，L/人·d或L/床·d，按表确定。2.按使用热水的卫生器具数计算（9－2）式中：Qr——设计小时用水量，L/h；qh——卫生器具的热水小时小时用水定额，L/h；b——同类卫生器具同时使用百分数；Kr——热水混合系数。根据混合水、冷水、热水以及水温之间的关系，按照热平衡方程式，求出冷热水混合百分数为：（9－3）式中：tr——热水系统供水温度℃；th——混合后卫生器具出水温度，℃；tL——冷水计算温度，℃。二.耗热量计算（9－4）式中：Q——设计小时耗热量，kJ/h；Qr——设计小时热水量，L/h；CB——水的比热，kJ/Kg·℃；tr——热水温度，℃；tL——冷水计算温度，℃。-79-\n《建筑给水排水工程》教案三.热媒耗量计算1.采用蒸汽直接加热：(9-5)式中：Gm——蒸汽直接加热热水时的蒸汽耗量，kg/h；Q——设计小时耗热量，kJ/h；i——蒸汽热焓，kJ/h，按蒸汽绝对压力查表决定；Qhr——蒸汽与冷水混合后的热焓，kJ/h。2.采用蒸汽间接加热：(9-6)式中：Gmh——蒸汽间接加热热水时的蒸汽耗量，kg/h；——蒸汽的气化热，可查表决定；Q——设计小时耗热量，kJ/h。3采用热水间接加热(9-7)式中：Gms——蒸汽间接加热热水时的蒸汽耗量，Kg/h；tmc——热媒热水供应温度，℃；tmz——热媒热水回水温度，℃；Q、CB同上。当热媒采用热力网热水时，tmc与tmz的温差不得小于10℃。9－3加热器及贮存设备的选择计算一加热设备的选择计算1.传热面积的计算(9-8)式中：Fp——水加热器的传热面积，m2；-79-\n《建筑给水排水工程》教案Q——制备热水所需的热量，可按设计小时耗热量计算，W；ε——由于传热表面结垢影响传热效率的修正系数，一般采用ε＝0.6～0.8，采用软化水时取ε＝1.0；α——热水系统的热损失附加系数，一般取α＝1.1～1.2；K——传热材料的传热系数，W/m2•℃；⊿tj——热媒和被加热水的计算温差，℃；的计算：①容积式加热器——算术平均温度差：(9-9)式中：tmc、tmz——容积式水加热器热媒的初温和终温，℃；热媒为蒸汽，其压力大于0.07MPa时，应按饱和蒸汽温度计算，其压力小于0.07MPa时，应按100℃计算；热媒为热水时，应按热力管网供、回水的最低温度计算，但热媒的初温应比热水的终温高10℃以上；tc、tz——被加热水的初温和终温，℃。②快速式加热器——对数平均温度差：(9-10)式中：——热媒和被加热水在水加热器一端的最大温差，℃；——热媒和被加热水在水加热器另一端的最小温差，℃。半容积式水加热器——按照容积式水加热器公式计算。半即热式水加热器——按照快速式水加热器公式计算。2贮水器容积的计算1）理论法：根据建筑内热水用水曲线得逐时耗热曲线——→根据逐时耗热曲线绘出耗热积分曲线——→拟定供热曲线-79-\n《建筑给水排水工程》教案2)经验法贮水器的贮热量可按经验,由下表确定（画表表9-12p167jiaocai）9—4热水管网的水力计算第一循环系统：目的：确定热媒系统的D、第二循环系统：（配水管、回水管系统）确定热水系统的D、介绍第二循环系统的计算一．配水系统内容：确定DN及。方法：同冷水，但因水温高，和粘滞系数小于冷水，且考虑结垢等因素，水力计算采用热水水力计算表，。二．回水管系作用：保证让管系内有循环流量在流动，以保证供水温度。循环方式：自然、机械循环1.自然循环计算（插图见教材热水管网的自然压力上行下给图）内容：确定管网循环作用水头、回水管经、循环流量及循环流量在配水、回水管路中的水头损失。实现自然循环的条件：Hzr>1.35Hx（9－11）式中：Hzr——第二循环系统的自然循环压力值，Pa；HX——循环流量通过配水回水管路的水头损失Pa；⊿h——锅炉或水加热器的中心至立管顶部的标高差，m；γ2——最远处立管管段中点的水的比重，kg/m3；γ1——配水主立管管段中点的水的比重，kg/m3。(1)管网循环流量管段的热损失：-79-\n《建筑给水排水工程》教案（9－12）式中Qs——计算管段热损失,W；K——无保温时管道的传热系数，W/m2•℃；η——保温系数，无保温时η=0，简单保温时η=0.6，较好保温时η=0.7～0.8；tj——计算管段周围空气温度，℃；D——管道的外径，m；L——计算管段的长度，m；tc——计算管段的起点水温，℃；tz——计算管段的终点水温，℃。管段的循环流量：（9－13）式中：Qx——循环流量，L/s；C——水的比热，一般取C=4.19kJ/kg•℃；tc、tz——计算管路起点、终点的水温，℃；Qs——计算管段的热损失，W。(1)计算方法与步骤：1）选择计算管路（管路最长、水头损失最大）。2）按冷水计算方法确定配水管路的管径。3）初选回水管径，比相应配水管小1#~2#。4）选定计算管路水温降落值。（从加热器出口到最不利配水点）。5）求配水管路的各管段的热损失及循环流量。①求出各管段的水温降落值。假设水温落与管道表面积成正比，近似算出单位面积的温降值。（9-14）（9-15）式中：Δt——配水管网中的面积比温降，℃/m2；-79-\n《建筑给水排水工程》教案ΔT——配水环路起点和终点的温差，一般ΔT=5～15℃；F——计算管路的总外表面积，m2；tc、tz——计算管路起点、终点的水温，℃；Σf——计算管段的散热面积，m2，可查表计算。②按式（9－12）求管段热损失。③热水管网分支环路的循环流量确定按循环流量与热损失成比例的原则，计算各配水管段管段的所通过的循环流量。（计算用图见教材图预计算最好在一页）节点1：流入节点1时携带的热量为W1-2+W2-3+WA+WB+Wc循环流量流离节点2时携带的热量为Q1=Qx流入A管段的循环流量QA携带的热量为节点2：流入节点2的流量所携带的热量为流入节点2流量为用来补充热损失-79-\n《建筑给水排水工程》教案1）计算配水管网的热损失，求总循环流量。=Ws1+Ws2+……+Wsn(9-16)将∑Ws代入下式求解热水系统的总循环流量Qx：(9-17)2）复核各管段终点的水温(计算结果)（按面积比温降值初定的）结果如与原来确定的温差较大，t”=作为各管段终点水温，重新计算。3）计算循环管网的总水头损失（9－18）式中：H——循环管网的总水头损失，kPa；Hp——循环流量通过配水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；Hx——循环流量通过回水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；hj——循环流量通过水加热器的水头损失，kPa。4）计算环路的自然循环作用水头5）比较Hzr、Hx判断能否实现自然循环若不能实现自然循环则采用机械循环。机械循环：全日制循环定时循环-79-\n《建筑给水排水工程》教案①全日制循环——计算方法、步骤同自然循环。循环水泵的流量按下式计算：Qb=Qx+Qf（9－19）式中：Qx—循环流量，L/s；Qf—循环附加流量，一般取设计小时用水量的15%，L/h。循环水泵扬程按下式计算：（9－20）式中：；;;Qx、Qf——同式（9－17）。②定时供应热水的循环管网计算定时循环方式——每日定时热水供应之前，将管网中已凉冷的水抽回并补充以热水的循环方式。循环水泵的流量按下式计算：Qb≥(9-21)循环水泵扬程按下式计算：Hb≥Hp+Hx+Hj(9-22)式中：Vgs——循环管网的全部容积，L；ts——在最长配水和回水环路中，循环一次所需时间，ts=15~30min。举例：热水供应系统如图（插图见讲义）1）选择计算管路，管道节点编号。2）按给水管网方法确定配水管管径。3）初选定回水管径，比相应的给水管径小1~2#。-79-\n《建筑给水排水工程》教案1）选定水温降落值。5)按面积比温降法算出计算管段水温，。6)按求出各管段的热损失及循环流量。管段热损失循环流量温降①总循环流量②各管段的循环流量：按循环流量与热损失成正比原则求各管段的循环流量。热水到达B点时携带热量为：W2+W3+W4+W5+W6,W1已损失掉。-79-\n《建筑给水排水工程》教案9）复核各配水点水温10)计算循环流量的水头损失11)循环作用水头已知：12）循环泵选择2-4高层建筑给水系统一.高层建筑的发展-79-\n《建筑给水排水工程》教案高层建筑是密切伴随着社会的进步，经济技术的发展而发展的，是城市建设的的时代特征。古代，高层建筑主要是寺庙塔楼，其中有一些不仅历史悠久，而且在建筑艺术造型和建筑结构方面有许多独特之处，因而驰名于世界。如建于公元523年的河南封县的嵩丘寺塔(十层砖砌，塔楼高40米)建于公元1055年的河北正定县的料敌塔为我国现存的最古最高的砖塔(十一层，高82米)建于公元1056年山西应县木塔(高67米)西安的大雁塔，南京报恩寺等，不胜枚举。解放前我国高层建筑为数极少，且都依赖于国外投资，如上海锦江饭店、沙逊大厦、百老汇大厦、国际饭店等。解放后，随着国民经济的发展，自50年代起，高层建筑陆续在各地兴建。从生活条件来说，居住高层并不便利但是由于城市人口的增长，引起用地紧张，地价昂贵，迫使建筑业“借天入地”发展高层建筑以满足人们对住宅和庞大的办事机构的需要，随着旅游业的发展，国际交往的日益频繁，也促进了高级豪华宾馆的兴建。科学技术的进步，建筑结构材料等方面的发展，为实现高层建筑提供了设计、施工的物质条件。高层建筑越来越高，目前世界上最高的建筑(楼房)是1974年建成的美国芝加哥西尔斯大厦，共110层，高443米，其次为美国纽约(1972年)建成的两座并立的世界贸易中心大楼，共110层，高412米。我国高层建筑80年代起，在许多大中城市中，如雨后春笋般拔地而起，目前，国内10~30层为数甚多；30~50层亦不胜枚举。深圳国贸中心大楼53层(162米)，超过百米以上的楼房：上海电讯大厦、深圳亚洲大酒店、广州百云宾馆、花园酒家、北京的国际饭店、中央彩电大楼。二.高层建筑的分界高层建筑是指层数多，高度大的民用与工业建筑，多少层才算是高层建筑，目前各国划分的标准并不一致。如果仅以建筑层数来划分，则由于层高有2.7~5.0m不等，就会出现层数相同的建筑其高度相差很大的情况，所以建筑高度和层数都应该作为划分高层的指标，下面列举一些国家高、低层民用建筑的划分情况。表2-1高层建筑的分界国名高层建筑划分情况德国最高一层地板(经常有人逗留)高出地面22m日本层数≥11层，建筑高度≥31m英国建筑高度≥30m苏联层数≥10层居住，层数≥7层公共建筑美国建筑高度≥22~25m，层数≥7层中国层数≥10层居住，高度≥24米公共建筑在我国，高、底层建筑的划分是根据市政消防能力的规定。目前，消防云梯最大工作高度30~48m，国产CQ23型曲壁登高消防车的最大供水高度为23m。三.生活给水系统1.分区当建筑物的高度很高时，如果给水只采用一区供水，则下层水压过大，会带来许多不利之处。(1)压力过高，管道配件的阀门等器材易损失，寿命短；(2)龙头开启，会因水压过大致使水流喷溅而适用不便；-79-\n《建筑给水排水工程》教案(1)水击形成噪音于振动；(2)维修管理费用增多。为了消除上述弊端，减少管道内的静水压力，使其小于管道及配件工作压力，高层建筑给水系统需进行竖向分区。高层给水系统竖向分区高度要适当，高度过小势必增加给水设备、管道、土建投资，增加维修管理工作。高度过大仍会带来前述水压过高的不良现象。竖向分区以系统中最低卫生器具所承受的最大静水压力值为依据。这个压力值究竟多少为适当，目前国内外尚无一致的规定，应该根据使用要求，管材质量，卫生器具零件承压能力，维修管理等条件，并根据建筑层数合理安排。我国国产管道配件和卫生器具零件的工作压力目前一般为0.34~0.4MPa，因此我国《建筑给排水设计规范》(GB15-88)规定：住宅、旅馆、医院宜为300~350MPa；办公楼450MPa。2.供水方式i）串联给水图2-8串联供水方式供水方式：各区水泵设在技术层内，各从下一区水箱吸水。各区水箱容积除按本区贮水量计算外，还应附加输转到上区的水量。特点：各区水泵的扬程按本区所需设计，能量消耗少。设每区分区高度一致-79-\n《建筑给水排水工程》教案每区分区流量一致则Ⅲ区：Ⅱ区：Ⅰ区：(千瓦)缺点：a水泵设在楼层内，防震、隔音要求高b水泵分散布置，管理、维护不便，占用面积大c下区水箱容积大，增加结构负荷d供水安全性差，下区发生事故上区受影响。ii)并联供水-79-\n《建筑给水排水工程》教案图2-9并联供水方式供水方式：各区设置水箱水泵，水泵集中布置在底层为中立系统。特点：水泵集中设置在底层，便于维护管理，各区为中立系统，互不影响，供水较安全可靠，上区水泵扬程较大，压水管线长，管材耗用多，水泵型号多，水箱占用使用面积。能量消耗：(千瓦)iii)减压给水方式-79-\n《建筑给水排水工程》教案图2-10减压供水方式供水方式：整个建筑用水由设置在底层的水泵至最高层水箱，尔后由此高位水箱依次向下区供水，并通过各区水箱减压。中低区水箱作用：减压作用(释放静水压力)特点：水泵数量最少，设备费用降低，管理维护简便，泵房面积小，各区减压水箱调节容积小，屋顶水箱总容积大，增加荷载，供水安全性差，上区水箱管道出问题影响下区用水。能耗大：(千瓦)用减压阀代替减压水箱，可节省水箱房面积3.管网高层建筑给水管网，应视供水的安全可靠程度设计成环状管网。高层建筑给水系统要考虑消声、抗震、防水锤。如消声上回阀、橡胶隔振垫、曲挠橡胶接头、弹性支吊架。1—阀门井；2—引入管；3—闸阀；4—水表；5—水泵；6—逆止阀；7—干管；8—支管；9—浴盆；10—立管；11－水龙头；12—淋浴器；13—洗脸盆；14—大便器；15—洗涤盆；16—水箱；17—进水箱；18—出水管；20—消火栓；—入贮水池；—来自贮水池-79-\n《建筑给水排水工程》教案第9章建筑内部热水供应系统的计算9-1水质、水温及热水用水量定额一、热水水质生活用热水的水质应符合我国现行的《生活饮用水卫生标准》钙镁离子含量：日用水量<10m3(按60℃计算)的热水供应系统可不进行水质处理，日用水量≥10m3(按60℃计算)，且原水总硬度>357mg/L时，需要进行水质处理。二、热水水温冷水水温以当地最冷月平均水温为依据，可按表9－1计算画表热水水温按表9－2计算。画表三、用水定额1．根据建筑物的使用性质和内部卫生器具的完善程度来确定。2．根据建筑物的使用性质和内部卫生器具的单位用水量来确定。9-2热水量、耗热量、热媒耗量的计算一.设计用水量计算1.按用水单位数计算：（9－1）式中：Qr——设计小时用水量，L/h；m——用水计算单位数，人数或床位数；Kh——热水小时变化系数，全天供应热水系统可按表采用；qr——热水用水量定额，L/人·d或L/床·d，按表确定。2.按使用热水的卫生器具数计算（9－2）式中：Qr——设计小时用水量，L/h；qh——卫生器具的热水小时小时用水定额，L/h；b——同类卫生器具同时使用百分数；-79-\n《建筑给水排水工程》教案Kr——热水混合系数。根据混合水、冷水、热水以及水温之间的关系，按照热平衡方程式，求出冷热水混合百分数为：（9－3）式中：tr——热水系统供水温度℃；th——混合后卫生器具出水温度，℃；tL——冷水计算温度，℃。二.耗热量计算（9－4）式中：Q——设计小时耗热量，kJ/h；Qr——设计小时热水量，L/h；CB——水的比热，kJ/Kg·℃；tr——热水温度，℃；tL——冷水计算温度，℃。三.热媒耗量计算1.采用蒸汽直接加热：(9-5)式中：Gm——蒸汽直接加热热水时的蒸汽耗量，kg/h；Q——设计小时耗热量，kJ/h；i——蒸汽热焓，kJ/h，按蒸汽绝对压力查表决定；Qhr——蒸汽与冷水混合后的热焓，kJ/h。2.采用蒸汽间接加热：(9-6)式中：Gmh——蒸汽间接加热热水时的蒸汽耗量，kg/h；——蒸汽的气化热，可查表决定；-79-\n《建筑给水排水工程》教案Q——设计小时耗热量，kJ/h。3采用热水间接加热(9-7)式中：Gms——蒸汽间接加热热水时的蒸汽耗量，Kg/h；tmc——热媒热水供应温度，℃；tmz——热媒热水回水温度，℃；Q、CB同上。当热媒采用热力网热水时，tmc与tmz的温差不得小于10℃。9-3加热器及贮存设备的选择计算一加热设备的选择计算1.传热面积的计算(9-8)式中：Fp——水加热器的传热面积，m2；Q——制备热水所需的热量，可按设计小时耗热量计算，W；ε——由于传热表面结垢影响传热效率的修正系数，一般采用ε＝0.6～0.8，采用软化水时取ε＝1.0；α——热水系统的热损失附加系数，一般取α＝1.1～1.2；K——传热材料的传热系数，W/m2•℃；⊿tj——热媒和被加热水的计算温差，℃；的计算：①容积式加热器——算术平均温度差：(9-9)式中：tmc、tmz——容积式水加热器热媒的初温和终温，℃；热媒为蒸汽，其压力大于0.07MPa时，应按饱和蒸汽温度计算，其压力小于0.07MPa时，应按100℃计算；-79-\n《建筑给水排水工程》教案热媒为热水时，应按热力管网供、回水的最低温度计算，但热媒的初温应比热水的终温高10℃以上；tc、tz——被加热水的初温和终温，℃。②快速式加热器——对数平均温度差：(9-10)式中：——热媒和被加热水在水加热器一端的最大温差，℃；——热媒和被加热水在水加热器另一端的最小温差，℃。半容积式水加热器——按照容积式水加热器公式计算。半即热式水加热器——按照快速式水加热器公式计算。2贮水器容积的计算1）理论法：根据建筑内热水用水曲线得逐时耗热曲线——→根据逐时耗热曲线绘出耗热积分曲线——→拟定供热曲线2)经验法贮水器的贮热量可按经验,由下表确定（画表表9-12p167jiaocai）9—4热水管网的水力计算第一循环系统：目的：确定热媒系统的D、第二循环系统：（配水管、回水管系统）确定热水系统的D、介绍第二循环系统的计算一．配水系统内容：确定DN及。方法：同冷水，但因水温高，和粘滞系数小于冷水，且考虑结垢等因素，水力计算采用热水水力计算表，。二．回水管系-79-\n《建筑给水排水工程》教案作用：保证让管系内有循环流量在流动，以保证供水温度。循环方式：自然、机械循环1.自然循环计算（插图见教材热水管网的自然压力上行下给图）内容：确定管网循环作用水头、回水管经、循环流量及循环流量在配水、回水管路中的水头损失。实现自然循环的条件：Hzr>1.35Hx（9－11）式中：Hzr——第二循环系统的自然循环压力值，Pa；HX——循环流量通过配水回水管路的水头损失Pa；⊿h——锅炉或水加热器的中心至立管顶部的标高差，m；γ2——最远处立管管段中点的水的比重，kg/m3；γ1——配水主立管管段中点的水的比重，kg/m3。(1)管网循环流量管段的热损失：（9－12）式中Qs——计算管段热损失,W；K——无保温时管道的传热系数，W/m2•℃；η——保温系数，无保温时η=0，简单保温时η=0.6，较好保温时η=0.7～0.8；tj——计算管段周围空气温度，℃；D——管道的外径，m；L——计算管段的长度，m；tc——计算管段的起点水温，℃；tz——计算管段的终点水温，℃。管段的循环流量：（9－13）式中：Qx——循环流量，L/s；C——水的比热，一般取C=4.19kJ/kg•℃；-79-\n《建筑给水排水工程》教案tc、tz——计算管路起点、终点的水温，℃；Qs——计算管段的热损失，W。(1)计算方法与步骤：1）选择计算管路（管路最长、水头损失最大）。2）按冷水计算方法确定配水管路的管径。3）初选回水管径，比相应配水管小1#~2#。4）选定计算管路水温降落值。（从加热器出口到最不利配水点）。5）求配水管路的各管段的热损失及循环流量。①求出各管段的水温降落值。假设水温落与管道表面积成正比，近似算出单位面积的温降值。（9-14）（9-15）式中：Δt——配水管网中的面积比温降，℃/m2；ΔT——配水环路起点和终点的温差，一般ΔT=5～15℃；F——计算管路的总外表面积，m2；tc、tz——计算管路起点、终点的水温，℃；Σf——计算管段的散热面积，m2，可查表计算。②按式（9－12）求管段热损失。③热水管网分支环路的循环流量确定按循环流量与热损失成比例的原则，计算各配水管段管段的所通过的循环流量。（计算用图见教材图预计算最好在一页）节点1：流入节点1时携带的热量为W1-2+W2-3+WA+WB+Wc循环流量流离节点2时携带的热量为-79-\n《建筑给水排水工程》教案Q1=Qx流入A管段的循环流量QA携带的热量为节点2：流入节点2的流量所携带的热量为流入节点2流量为用来补充热损失1）计算配水管网的热损失，求总循环流量。=Ws1+Ws2+……+Wsn(9-16)将∑Ws代入下式求解热水系统的总循环流量Qx：(9-17)2）复核各管段终点的水温(计算结果)（按面积比温降值初定的）-79-\n《建筑给水排水工程》教案结果如与原来确定的温差较大，t”=作为各管段终点水温，重新计算。1）计算循环管网的总水头损失（9－18）式中：H——循环管网的总水头损失，kPa；Hp——循环流量通过配水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；Hx——循环流量通过回水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；hj——循环流量通过水加热器的水头损失，kPa。2）计算环路的自然循环作用水头3）比较Hzr、Hx判断能否实现自然循环若不能实现自然循环则采用机械循环。机械循环：全日制循环定时循环①全日制循环——计算方法、步骤同自然循环。循环水泵的流量按下式计算：Qb=Qx+Qf（9－19）式中：Qx—循环流量，L/s；Qf—循环附加流量，一般取设计小时用水量的15%，L/h。循环水泵扬程按下式计算：（9－20）式中：；;;Qx、Qf——同式（9－17）。-79-\n《建筑给水排水工程》教案②定时供应热水的循环管网计算定时循环方式——每日定时热水供应之前，将管网中已凉冷的水抽回并补充以热水的循环方式。循环水泵的流量按下式计算：Qb≥(9-21)循环水泵扬程按下式计算：Hb≥Hp+Hx+Hj(9-22)式中：Vgs——循环管网的全部容积，L；ts——在最长配水和回水环路中，循环一次所需时间，ts=15~30min。举例：热水供应系统如图（插图见讲义）1）选择计算管路，管道节点编号。2）按给水管网方法确定配水管管径。3）初选定回水管径，比相应的给水管径小1~2#。4）选定水温降落值。5)按面积比温降法算出计算管段水温，。6)按求出各管段的热损失及循环流量。管段热损失循环流量温降-79-\n《建筑给水排水工程》教案①总循环流量②各管段的循环流量：按循环流量与热损失成正比原则求各管段的循环流量。热水到达B点时携带热量为：W2+W3+W4+W5+W6,W1已损失掉。9）复核各配水点水温10)计算循环流量的水头损失11)循环作用水头已知：12）循环泵选择-79-\n《建筑给水排水工程》教案-79-