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建筑给排水系统\n绪论一、建筑给水排水工程的概念建筑给水排水是给水排水工程中不可缺少而又独具特色的组成部分。与城镇给水排水、工业给水排水并列而组成完整的给水排水体系。建筑给水排水工程又是建筑物的有机组成部分，它和建筑学、建筑结构、建筑暖通与空调、建筑电气、建筑燃气等工程共同构成可供使用的建筑物整体。其主要作用包括满足日常生活条件，改善生活环境，保证生产的正常进行，保障建筑安全等方面。\n二、我国建筑给水排水发展的三个阶段（一）房屋卫生技术设备阶段（1949～1964）开始设置给水排水专业，房屋卫生技术设备被确定为一门独立的专业课程，专业队伍形成。（二）室内给水排水和热水供应阶段（1964～1989）结合工程实践，对机械搬用国外经验造成的失误进行认真总结，逐步形成和确立我国独立的技术体系。（三）建筑给水排水工程阶段（1989~现在）技术成熟阶段。高层建筑的大量兴起，新材料、新设备的不断问世，建筑智能化技术的应用，有力推动建筑给排水技术的迅速发展。\n三、建筑给水排水体系的构成建筑给水排水由5个部分组成：（1）建筑内部给水排水包括建筑内部给水，建筑内部排水和热水供应3个部分。（2）建筑消防包括水消防（消火栓系统、自动喷洒灭火系统等）和气体消防（二氧化碳灭火系统、卤代烷灭火系统等）。（3）建筑小区给水排水\n三、建筑给水排水体系的构成（4）建筑水处理按处理性质可分为：建筑给水处理，建筑污、废水处理，建筑中水处理，建筑循环水处理等。（5）特殊建筑给水排水包括特殊用途建筑给水排水（景观建筑、体育建筑、人防建筑等）和特殊地区建筑给水排水（湿陷性黄土区、地震区等）。\n课程要求1、正确理解和掌握建筑给排水工程（体系）的基本组成和设计原理；了解建筑给排水工程施工及维护管理的基本知识；2、了解建筑给水排水工程新材料、新设备及适用情况，把握技术发展趋势；3、熟练掌握建筑内部给排水工程的设计方法及基本步骤，具备一定的图纸表达能力。\n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\n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。\n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\nc.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\n3、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\n4、水表（1）作用：计量用水量（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\n§1－2给水方式给水方式是指建筑内部给水系统的供水方案。选择确定给水方式需考虑以下几方面因素：（1）技术因素：包括供水可靠性，水质，节水节能效果，系统的运行管理等；（2）经济因素：包括基建投资，系统运行费用等；（3）社会及环境因素：系统对建筑外观、建筑结构的影响，占地面积，对环境的影响，建设难度和建设周期等。\n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。（P8图1－8）主要特点：简单，经济，无能耗，易管理。\n2.设水箱的给水方式适用条件：a.外网的水压周期性不足（P8图1－9（a）)；b.外网的水压偏高或不稳定（P8图1－（b）)。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。\n3.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图1－10（a）:直吸式水泵工作方式图1－10（b）:断流式水泵工作方式\n4.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。（P10图1－11）\n5.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。（P10图1－12）\n6.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。（图1－13）\n7.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。(图1－14）\n§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。\n（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。（P12表1-1）\n2、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）。\n二、管道敷设（自学）1、敷设形式明装和暗装2、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。\n§1－4水质防护一、水质污染的现象及原因1、贮水带来的污染（1）贮水池（箱）的制作材料或防腐涂料选择不当，有毒物质逐渐溶于水中；（2）水在贮水池（箱）中的停留时间过长，水中有害微生物繁殖；（3）由于管理不当，各类污染物从人孔、管口处进入贮水池（箱）；\n2、回流污染非饮用水或其他液体倒流入生活给水系统引起的水质污染。（图1－21）主要原因:a.给水附件设置不当；b.管道或附件连接不严密；c.给水管网压力波动，时有负压状态发生。\n二、水质防护措施1、合理设计、制作与布置饮用水管道及贮水设备，加强日常维护管理（图1－23贮水池（箱）中的水质防护措施）2、正确安装给水附件（图1－24洗脸盆出水口的“空气隔断”设置）3、分质给水系统各区的管道不得直接连接（图1－25饮用水与非饮用水管道连接时的防护措施）\n第2章建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备\n§2－1给水所需水压1.两个基本概念①额定流量与流出水头②管网最不利点2.给水系统所需的水压（1）利用建筑层数粗略估算系统所需水压一层：10mH20二层：12mH20三层及以上：12＋4×（n-2)mH20\n（2）给水系统的水压计算公式（图2－1）H=H1+H2+H3+HBH:建筑给水系统所需的水压（kPa);H1:引入管起点至最不利点的高差（kPa);H2：最不利点的流出水头（kPa)（表2－1）;H3：引入管起点至最不利点的供水管路中的水头损失（kPa);HB：水流流经水表所需的水头损失（kPa).作业1：利用贝努利方程推导给水系统的水压计算公式。\n§2－2给水所需水量1、建筑用水量的一般特点及计算方法（1）生产用水量比较均匀，可按单位产品或单位时间耗水量进行计算（略）；（2）生活用水量受气候条件、生活习惯、卫生设备完善程度及水价等多种因素的影响而有较大幅度的变化，可根据国家制定的用水定额进行估算。（3）消防用水量与建筑物的性质、规模、耐火等级等因素有关，为保证灭火效果，消防水量按需要同时开启的消防灭火设备用水量之和计算（见第4章）。\n2、建筑生活用水量的估算最高日用水量QdQd=m×qdm：用水单位数（人数，床位数）；qd：用水定额（L/人，d）。最大时用水量QhQh=Kh（Qd/T）Kh：时变化系数；T：建筑用水时间（hr）。\n§2－3增压、贮水设备一、水泵1、水泵工作方式按启动时的充水方式：1）吸入式2）灌入式按吸水管与外网的连接方式：1）直吸式2）断流式按水泵转速是否变化：1）恒速水泵供水方式2）变速水泵供水方式\n水泵工作方式（1）自灌式启动（√）:泵轴低于贮水池最低水位自吸式启动泵轴高于贮水池最高水位真空泵\n直吸式断流式A.可充分利用外网水压；B.不易产生二次污染；C.影响周围用户用水(lowtheneighboringconsumers’waterpressure)A.不能充分利用外网水压；B.易产生二次污染；C.不影响周围用户用水水泵工作方式（2）\n水泵工作方式（3）—变频（变速）供水基本原理水泵变频（变速）供水是指通过改变水泵电机的工作频率，从而调节水泵叶轮的转速，控制水泵的出水量和扬程，使水泵工况处于高效运行范围内。变速供水的基本原理是：传感器将水泵后的压力变化数据变为电讯号输入控制器中，经控制器处理后传递给变频器，改变电机点电源的工作频率，从而改变水泵的转速，起到增加或减少供水量的作用，以适应用水量的变化。建筑物的用水量是随时变化的，甚至会出现零流量，而变频又有一定的限度，因此，建筑的变频供水系统往往由几台水泵组合而成。控制器传感器（压力检出传送器）变频器\n2、水泵流量和扬程的确定（1）流量A.室内用水较均匀时，取建筑的最大时用水量B.室内用水不均匀时，取管网的设计秒流量\n（2）水泵的扬程A.直吸式工作方式Hb≥H1+H2+H3+HB－H0Hb:水泵的扬程（kPa）;H1:引入管起点至最不利点所需的静水压（kPa）;H2:最不利点的流出水头（kPa）;H3:最不利管路中的水头损失（kPa）;HB：通过水表的水头损失（kPa）；H0：外网资用水头（kPa）。\nB.断流式工作方式Hb≥H1+H2+H3Hb:水泵的扬程（kPa）;H1:贮水池最低水位至最不利点所需的静水压（kPa）;H2:最不利点的流出水头（kPa）;H3:最不利管路中的水头损失（kPa）。\n3.水泵的选择特点：小流量，大扬程选择：1）恒速水泵：用于建筑内部用水均匀时或与水箱联合使用；2）变速水泵：用于建筑内部用水不均匀时4.泵房的布置（自学）\n二、贮水池1、贮水池的容积V=VS+VX+V事故VS:生活用水调节容积（m3）；VX：消防贮水容积（m3）；V事故：事故贮水容积（m3）。VSVxV事故\n（1）按经验法确定（不设水箱时）：取最高日用水量的10％（2）按计算公式确定（水泵水箱联合供水时）：Vs=(qb-ql)Tb（注意容积校核问题）qb:水泵的出流量（水箱的进水量）（m3/h）；ql:水池的进水量（m3/h）；Tb:水泵连续运行时间（h）；Tb＝V箱/(qb-qp)qp：水箱的出水量（取最高日平均时水量）（m3/h）。2、VS（生活用水调节容积）的确定\n3、Vx（消防贮水容积）的确定计算公式：Vs=60×qx×Tx/1000(m3)qx：消防设计流量（L/s);Tx:消防灭火时间（min),Tx=60～180min.\n4、V事故（事故贮水容积）的确定按经验法：V事故=（Vs+Vx）5％5、贮水池设置要点（1）远离污染源（如化粪池、厕所）；（2）合理设置管路，注意防止水质腐化；（3）贮水池内的消防用水不得动用；（4）容积较大时应分格，保证检修时的连续供水。\n三、水箱1、水箱的作用1）贮水和调节作用2）减压作用3）稳压作用2、水箱的种类及规格按用途分：1）高位水箱2）减压水箱3）冲洗水箱4）断流水箱\n按材料分：1）钢制水箱2）钢筋混凝土水池3）玻璃钢水箱钢制水箱的型号1＃~12#3、水箱上的管道设施及安装1）进水管4）排水（放空）管2）出水管5）信号管（液位计）3）溢流管6）通气管\n4、水箱的容积和安装高度的确定（1）水箱的容积V=VS+VX+V事故VS：生活用水调节容积（m3）；VX：消防容积（火灾初期自救用水）（m3）；V事故：事故用水（m3）。\nVSVXV事故生活用水调节容积——消防容积——事故容积——水箱容积组成\n确定VS：1）只设水箱的给水方式理论公式：VS=QL×tL（×）QL——水箱供水的连续平均小时用水量，m3；tL——水箱供水的连续时间，hr。经验公式：大型建筑VS=（10～20）%Qd中小型建筑VS=（50～100）%QdQd——建筑的最高日用水量，m3/d。\n2）水泵水箱联合供水方式a.水泵手动启动时理论公式：公式（2-8）（×）经验公式：VS=（12～20）%Qd\nb.水泵自动启动时理论公式：VS=C×（qb/4Kb）qb：水泵出水量（水箱进水量）；Kb：水泵1hr内启动次数；C：安全系数，取1.5～2.0。经验公式：VS=（5～8）%Qd\n[附：公式推导]水泵工作周期（运行+间歇）t=水箱充水时间t1+水箱放水时间t2=1/Kb——（1）又：t1=Vs/（qb-qg）（水箱充水时间）t2=Vs/qg（水箱放水时间）——（2）将（2）带入（1）得到含Vs的方程，求Vs的最小值，得Vs=qb/4Kb\n确定VX：VX=60×qX×TX／1000（m3）qX：消防设计流量（L/s）；TX：消防灭火时间，取10min。确定V事故：按经验，取25%Qh。\n（2）水箱的安装高度水箱的安装高度应满足最不利用水点的流出水头，要根据管道的水力计算确定。A.水力条件hs≥H2+H3H2：最不利点流出水头（kPa）；H3：最不利管路的水头损失（kPa）。B.安装要求h1≥0.4m\n水箱的安装高度hsh1\n四、气压给水装置利用密闭罐内空气的压缩性能来贮存、调节和输送水量的装置。一、气压给水装置的组成（1）密闭罐（2）水泵（3）补气装置（4）控制装置HminHmax\n二、气压给水装置的分类和工作原理1、分类按充水、充气方式：双罐式单罐式按供水压力是否变化：定压式变压式按气水接触方式：补气式隔膜式\n2、工作原理（变压式）（1）送水过程工作初期工作末期PPminPmaxHmaxHminHHminHmax\n（2）补水过程由压力继电器控制。（3）补气过程由液位继电器控制。补气方法：A.简单补气法B.空压机补气C.补气罐补气\n三、气压给水装置的工作特点及适用条件1、工作特点优点：1）灵活性大设置位置不受限制；2）占地面积小，工期短，土建费用低；3）可自动工作，便于管理；4）水质不易受污染。\n缺点：1）调节容积小，贮水量少；2）采用压力容器，耗用钢材多；3）采用变压式设备时有压力波动；4）能耗大。2、适用条件有升压要求，但不适宜设置水塔和高位水箱的场所，如地震区、军事性建筑、临时建筑。\n四、气压给水装置的设计及计算（自学）设计计算内容（1）容积的确定（2）空压机的选择（隔膜式除外）（3）水泵的选择\n第3章建筑内部给水系统的计算§3-1建筑所需水量\n一、建筑生活用水的不均匀性及其原因影响用水的主要因素有：（1）建筑物的性质（2）气候条件和生活习惯（3）卫生设备完善程度（4）管理水平\n二、生活用水定额（用水量标准）我国各种不同类型的建筑物的生活用水量标准，是国家组织有关单位在325个观测区实测资料的基础上参考国外情况确定的。包括：1、住宅生活用水定额2、集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水定额3、工业企业建筑生活用水定额4、居住区生活用水定额\n三、最高日用水量和最大时用水量最高日用水量QdQd=m×qdm：用水单位数（人数，床位数）；qd：用水定额（L/人，d）。最大时用水量QhQh=Kh（Qd/T）Kh：时变化系数；T：建筑用水时间（hr）。\n§3-2给水管网设计秒流量建筑内的生活用水量在1昼夜、1小时里都是不均匀的，为保证用水，生活给水管道的设计流量应为建筑内卫生器具按最不利情况组合出流时的最大瞬时流量，即设计秒流量。一、给水管网设计秒流量的确定方法1、经验法（同时给水百分数法）2、平方根法（前苏联专家库尔辛的最大秒流量法）3、概率法（美国专家亨脱根据建筑性质和卫生器具设置定额在大量实测基础上获得各类卫生器具使用频率，以此作为流量设计依据）。\n二、我国的计算方法1、对于用水时间集中，设备使用集中，同时给水百分数高的建筑，如工业企业生活间、公共浴室、食堂、剧院、体育馆等，采用经验法。qg=∑qonob%（3-1）2、对于用水时间长，设备使用不集中，用水极不均匀的建筑，如住宅、集体宿舍、宾馆、医院、办公楼等，采用平方根法。qg=0.2α（Ng）1/2+KNg（3-2）\n几点说明:1、同时给水百分数b(经验系数）：反映卫生设备同时使用机率的系数，包含三个修正系数，即b=b1b2cgb1：不同类型卫生器具同时使用的机率；b1：同类型卫生器具同时使用的机率；cg：考虑卫生器具出流特性而乘的流量降低百分数。2、给水当量给水管道负荷计量基准1给水当量=0.2L/S额定流量\n[附]平方根法设计秒流量公式推导设计秒流量应为建筑用水的最大秒流量（用qg或qs表示）：qs=KS（QP’/24×3600）×1000（L/s）（1）30年代苏联专家在观测研究基础上，提出住宅建筑生活用水量的秒变化系数（KS）和平均日用水量（QP’）的关系公式：KS=30/（QP’）1/2（2）将（2）带入（1）有：qs=0.347（QP’）1/2（L/s）（3）\n当计算引入管管径时，采用（3）式较简便，但用于计算室内给水支管时，因管段所服务的人数较难确定，使用就不方便。为此，苏联专家提出以卫生器具数量来决定设计流量的公式形式。为使不同性质的卫生器具可以累加，需把各种卫生器具的额定流量换算成器具给水当量.（1当量=0.2L/s）（P18，表2-1）设S0为一个卫生器具当量值的平均日用水量，Ng为卫生器具当量总数，则QP’=S0Ng（4）将（4）带入（3），有qs=0.347（QP’）1/2=0.347（S0Ng）1/2（5）\n设b=0.347（S0）1/2，则qs=b（Ng）1/2（6）实践结果表明，当建筑的平均日用水量在75～250L/人，d的范围间变动时，b值的变化范围不大（0.174~0.187），在0.2附近波动。因此，取b=0.2，并将b值随qs的变化情况用α值来反映，即有：qs=0.2α（Ng）1/2（7）我国在运用（6）式进行住宅管道流量设计时发现，计算结果与实际情况相比偏小。因此在公式上加上一个修正项KN，即成为目前的流量公式：qg=0.2α（Ng）1/2+KNg\n公式3-2使用说明1、对于卫生器具较少的管段，有时计算结果小于管段上一个卫生器具的额定流量，此时应以管段上最大卫生器具的额定流量值作为设计秒流量；有时计算结果大于管段上所有卫生器具的额定流量累加值，此时应以额定流量累加值作为设计秒流量；2、对于综合性建筑，应用加权平均法确定总管的α值和K值。\n§3-3给水管网的水力计算计算内容：1、确定管径2、计算最不利管路的水头损失并校核系统所需水压\n一、确定管径依据Q=[（1/4）πd2]u查水力计算表（附录3-1），通过控制流速确定管径。经济流速范围：（P36）\n二、计算最不利管路的水头损失计算步骤：1、找出最不利管路，根据流量变化的节点对各管段编号，并量出各管段的长度；2、计算各管段的沿程和局部水头损失（hy）hy=∑iLhj=（25～30）％∑iL最不利管路的水头损失Ｈ３＝hy＋hj\n三、水表的选择与设计1、确定水表的类型2、确定水表的口径3、水表流量的校核4、水流通过水表的水头损失计算（式3－1)\n四、水压校核Ｈ＝Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋ＨＢＨ１：引入管起点与最不利用水点的高差；Ｈ２：最不利用水点的流出水头；Ｈ３：最不利管路中的水头损失；ＨＢ：通过水表的水头损失。校核结果：（1）ＨO≥Ｈ，外网水压满足建筑需要，计算结束；（2）ＨO稍小于Ｈ，需调整部分管段的管径；（3）ＨO远小于Ｈ，需调整给水方案。\n第四章建筑消防系统§4-1建筑消防概述\n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\n§4-2消火栓给水系统一、设置条件按《建筑设计防火规范》执行（P50～51）\n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\n三、消火栓系统的布置１、设置原则保证所要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\n§4-3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\n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=αf×Hm×10/（1-φ×αf×Hm）Hm—充实水柱长度（m）（表4-3）；αf—实验系数（表4-7）；φ—与喷嘴口径有关的系数。\n2、hd的计算：hd=AzLdqxh2Az—水带阻力系数（表4-10）；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（表4-8）；Hq—水枪喷嘴处压力。\n二、管网水力计算步骤1、根据规范要求（附录4-2）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：1.4~1.8m/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）。\n例：商店消火栓管网流量分配（用水量15L/s，最不利立管10L/s，次不利立管5L/s）5L/s10L/s15L/s\n三、消防水池、水箱的贮水容积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2~3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=（60×q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）。\n§4-4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\n2、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）压力开关（电动警铃）d）感烟、感光装置水源\n4、基本工作流程图4-9（b）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。\n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）1/2≤2R喷头布置的一般要求：（附录4-4）\n2、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。\n（3）管道排水喷水系统的管道应设有不小于0.002的坡度坡向立管，以便泻空。配水干管主配水管配水支管配水立管供水管管段名称\n§4-5自动喷水灭火系统的水力计算水力计算方法：（1）作用面积法（自学）（2）特性系数法\n1、自喷系统的总用水量（表4-14）水箱供水：贮存在屋顶水箱中，用于火灾初期建筑自救（10分钟）。贮水池供水：贮存在消防水池中，由水泵送往管网。2、自喷系统的管网水力计算（1）用经验法确定管径根据管段上喷头数目确定管径\n4002751601004020105321最多喷头数（个）20015012510080705040322520管径（mm）根据管段上喷头数目确定管径\n（2）最不利供水时的流量分配从系统设计最不利点喷头开始，沿程计算各喷头的压力、喷水量和管段的累积流量、水头损失，直至某管段累积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。\n最不利点（H1=5mH20）支管流量分配公式喷头出流量q=k（H）1/2K：喷头流量系数（玻璃球喷头K=0.133）H：喷头处水压（KPa）设管路1-5-6为管路Ⅰ，a-d–6为管路Ⅱ管路Ⅰ：q1=k（H1）1/2q2=k（H2）1/2，H2=H1+∑h1-25c1234bd678ⅠⅡa末端4个喷头及作用面积\nq3=k（H3）1/2，H3=H2+∑h2-3q4=k（H4）1/2，H4=H3+∑h3-4Q4-5=q1+q2+q3+q4h4-5=A4-5L4-5Q4-52（1）H5=H4+h4-5，H6=H5+h5-6对于管路Ⅱ：hd-6=Ad-6Ld-6Qd-62=H6-Hd（2）假设管路Ⅰ和管路Ⅱ的水力条件相同，即A4-5=Ad-6，L4-5=Ld-6则有h4-5/hd-6=Q4-52/Qd-625c1234bd678ⅠⅡa\nQd-6=Q4-5（hd-6/h4-5）1/2=Q4-5（H6-Hd/H5–H4）1/2=Q4-5（H6/H5）1/2（根据经验）=Q5-6（H6/H5）1/2（3）（3）式说明：在节点6处流量发生分支时，不是在管路Ⅰ和管路Ⅱ中均匀分配的，管路Ⅱ的流量是管路Ⅰ的流量的（H6/H5）1/2倍。因此Q6-7=Q5-6[1+（H6/H5）1/2]同理Q7-8=Q6-7[1+（H7/H6）1/2]Q8-9=Q7-8[1+（H8/H7）1/2]\n以此类推。直至某管段的流量达到（超过）系统的流量规定值，后面管段的流量不再累加（维持不变）。3、流速和喷水强度的校核A流速校核V≤5m/s（个别情况下支管流速≤10m/s）B喷水强度校核管网末端4个喷头作用面积内的喷水强度需满足表4-14的规定。\n4、计算最不利管路的水头损失沿程水头损失∑h=ALQ2局部水头损失按20%∑h估算。5、系统（引入管或消防水泵处）所需压力HPB=HP+HPJ+∑hP+HKPHP：最不利洒水喷头的流出水头；HPJ：引入管起点（贮水池最低水位）至最不利点的高差；∑hP：最不利管路的水头损失；HKP：水流通过报警阀的水头损失（参看设计手册）。\n6、自动喷洒灭火系统的设计步骤（1）根据建筑要求进行喷头和洒水管网的布置，绘制平面图和系统图；（2）确定洒水管网的各段管径；（3）选择最不利管路（或最不利作用面积），用特性系数法（或作用面积法）进行流量分配；（4）计算最不利管路中的水头损失；（5）校核流速及喷水强度；（6）计算（校核）自喷系统所需压力，选择消防泵。\n§4-6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24m≤H≤50m，“自救”+“外救”H≥50m，完全依靠“自救\n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\n\n\n3、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\n§4-7其他固定灭火设施简介1、干粉灭火系统2、泡沫灭火系统3、卤代烷灭火系统4、二氧化碳灭火系统（自学）\n下一步总结对听众的要求总结您要进行的工作\n第5章建筑内部的排水系统\n§5-1排水系统的分类和组成系统的分类按污废水的来源分为：生活污水排水系统工业废水排水系统屋面雨水排水系统排水体制分流制合流制\n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\n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）\n（2）排水管系（图5-1）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\n§5-2排水管系和通气管系排水管系（1）器具排水管（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\n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。\n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\n（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；\n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。\n通气管系的安装伸顶通气管的安装a）伸出屋顶高度0.5~0.7mb）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）\n辅助通气管的安装a）通气立管上下端的位置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+m∑fn\n§5-3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\n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。\n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\n横管内的水流状态能量转换（公式5-1）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\n\n\n立管内的水流状态排水立管的水流特点（1）断续的非均匀流（2）水气两相流（3）管内压力变化立管内的压力变化（图5-26）水流流动状态A.附壁螺旋流（充水率ωt/ωj≤1/4）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。\n\n\nB.水膜流（1/4≤ωt/ωj≤1/3）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（ωt/ωj≥1/3）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。\n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。\n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）。\nB）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。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）=W–P（5-2）其中W=mg=Q·ρ·t·g（5-3）P=τ·π·dj·△L（5-4）τ=（λ/8）·ρ·v2（5-5）λ=0.1212（KP/e)1/3(5-6)v=△L/t(5-7)\n\n将（5-3、4、5、6、7）带入（5-2），整理后有：（m/ρt）·（dv/dt）=Q·g-（0.1212π/8）·（Kp/e)1/3v3·dj(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=[（21Q·g/dj）·（e/Kp）1/3]1/3(5-9)终限流速时的排水流量Q=etvtπdj(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)\n根据终限长度的定义，利用数学方法推得：Lt=4.4（1/Kp）1/10·（Q/dj）2/5(5-12)立管在水膜流时的通水能力在水膜流状态，当达到终限流速时，水膜下降速度和厚度保持不变，立管通水能力也不变，表达式为：Q=（1/10）ωt·vt(5-13)将ωt=πet（dj–et）和式（5-11）带入，有：\nQ=0.3686（1/Kp）1/6[（dj–et）et]5/3/dj2/3(5-14)化简后有：Q=0.0365（1/Kp）1/6α5/3/dj8/3(5-15)其中，Q：排水流量，L/s；α：充水率（α=ωt/ωj）dj：立管内径，m；Kp：当量粗糙高度，见表5-6。\n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=-ρβvt2或P1=-1.53ρβ（1/Kp）1/5（Q/dj）4/5P1：立管内最大负压值，Pa；ρ：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；β：空气阻力系数，β=1+ξ+λ（L/dj）+K\n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，ξ=∞，造成负压很大，水封受到破坏。\n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；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。\n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。\n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：30～40ｍＨ２0办公楼建筑：35～45ｍＨ２0\n2、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2～3层，即给水系统的最小静水压有70～100kPa。\n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。\n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，低区的水箱兼作上一区的水池。优点：1）无高压水泵和高压管线；2）运行动力费用经济。缺点：1）水泵分散设置，占用较大面积，管理维护不便；2）防震、隔音要求高；3）供水可靠性差。\n3、减压水箱供水方式（图13-2）整个高层建筑的用水量由底层水泵提升至屋顶总水箱，然后再送至各分区减压水箱。优点：1）水泵数量少，设备费用低，维护管理简单；2）泵房面积小，减压水箱容积小。缺点：1）水泵运行动力费用高；2）屋顶水箱容积大，对建筑结构不利；3）供水可靠性差。\n4、减压阀供水方式（图13-3）以减压阀代替减压水箱。优点：减压阀不占面积；缺点：水泵运行动力费用高。（二）气压水箱供水方式1、气压水箱并列供水方式（图13-8）2、气压水箱减压阀供水方式优点：不需高位水箱，不占建筑面积。缺点：运行动力费用高；贮水量小，水泵启闭频繁。\n（三）无水箱供水方式根据给水系统中用水量情况自动改变水泵的转速，调整出流量并使水泵具有较高工作效率。1、变速水泵并列供水方式（图13-7）2、变速水泵减压阀供水方式优点：不需高位水箱，不占建筑面积；缺点：1）设备费用较大；2）管理水平要求高（设备维修复杂）。建筑很高，分区数较多时，可根据实际情况混合采用各种供水方式。\n四、能耗分析（水泵扬水功率）采用不同给水方式，水泵所需的扬水功率不同。图1-1中所示各区高度为假定高度。假设各分区供水量占建筑总供水量的比率为：低区50%，中区25%，高区25%。各区管道的水头损失按该区高度的10%计。根据假设条件，可求得采用不同给水方式时水泵所需的扬水功率：350030003000低区中区高区水池水泵图1-1\n1、高位水箱并列供水方式Ｗ＝γ（0.25Ｑ×95+0.25Ｑ×65+0.5Ｑ×35）×1.1＝63.25γＱ2、高位水箱串联供水方式Ｗ＝γ（0.25Ｑ×30+0.5Ｑ×65+Ｑ×35）×1.1＝63.25γＱ\n3、减压水箱和高位水箱减压阀供水方式Ｗ＝γ×Ｑ×95×1.1＝104.5γＱ4、气压水箱并列供水方式压力假定为扬程的1.4倍，管道水头损失比其他方式低5%，则Ｗ＝γ（0.25Ｑ×95+0.25Ｑ×65+0.5Ｑ×35）×1.4×1.05＝84.525γＱ\n5、无水箱并列供水方式水泵运行效率一般为高位水箱供水方式的80%，则有：Ｗ＝γ（0.25Ｑ×95+0.25Ｑ×65+0.5Ｑ×35）×1.1/0.8＝79.062γＱ由于水箱的设置易造成水质的二次污染，近年来采用无水箱供水的趋势发展迅速。\n§5-4污废水提升和局部处理污废水的提升（自学）设置条件污水泵和集水池的设置方法\n\n污废水局部处理1、化粪池和生活污水局部处理（1）化粪池的工作原理A沉淀沉淀时间24小时污染物（SS）去除率50~60%B污泥厌氧消化停留时间3个月~半年有机物（BOD5）去除率20%左右C污泥脱水熟化\n（2）化粪池的规格材料及设置方法：埋地钢筋混凝土水池外观：多为矩形，内部分格，进出水口各3规格：按容积由小到大分为1~13#（3）化粪池的设计A.化粪池的容积V=Vs+Vn+Vba）污水容积Vsb）污泥容积Vnc）保护容积Vb（取保护高度250~450mm）VsVnVb\na）污水容积VsVs=αN·q·tαN：化粪池实际使用人数；q：每人每日排水量（取生活用水定额）；t：污水停留时间，取12~24小时。b）污泥容积VnVn=αN·a·T·[（1-b）/（1-c）]·K·ma：每人每日污泥量（0.4~0.7L/人，天）；T：化粪池清掏周期（3个月~1年）；[（1-b）/（1-c）]：浓缩体积缩减系数；K：发酵体积缩减系数（0.8）；m：清掏后残留污泥容积系数（1.2）。\nV有效=Vs+VnB.化粪池的自行设计（1）容积≥25m3时，宜设置2个以上化粪池；（2）每日污水量≤10m3时，采用双格化粪池，其中第一格的容积占总容积的75%；（3）每日污水量≥10m3时，采用三格化粪池，其中第一格的容积占总容积的50%，第二、三格的容积占总容积的25%；（4）化粪池最小尺寸要求：有效深度≥1.3m池长≥1.0m池宽≥0.75mm\n（4）化粪池的布置A布置在隐蔽处；B与建筑物外墙有一定距离；C远离地下水取水设施；D避开城市主导风向。（5）无动力生活污水处理装置A工艺流程（图5-35）B工作性能\n\n2、隔油池（1）污水中的油含量生活污水50~150mg/L厨房洗涤水750mg/L（2）含油水的危害（3）隔油池的设置A作用：去除可浮油（占含油量的65~75%）B隔油池的构造a）曝气室b）撇油室c）出水室C隔油池设计参数a）停留时间b）水平流速\n3、医院污水处理（1）医院污水水量水质A水量（表5-10）B进水水质BOD580~120mg/LCOD150~200mg/LSS70~150mg/LC出水水质达到《医院污水排放标准》的要求。\n（2）医院污水处理流程A处理后出水排入城市下水道：采用一级处理（图5-39）B处理后出水直接排入水体：采用二级处理（图5-40）\n（3）医院污水消毒方法A氯化法a）液氯b）漂粉精（含氯60～70％）漂白粉（含氯28～35％）c）次氯酸钠（食盐电解）B臭氧法优点：a）杀菌的同时去除水中其他有机物b）不产生“三致”物质缺点：a）投资大，成本高b）设备易腐蚀c）管理水平要求高\n§5-5高层建筑排水系统一、技术要求1、确保气压稳定，防止水封破坏2、合理敷设管道，防止淤积堵塞二、技术措施目的：调整和改善压力波动状况1、限制水流速度（设置乙字弯）2、设置通气管系3、采用特殊配件，消灭水塞和气阻4、采用新型管材，提高承压能力\n三、有特殊配件的排水系统1、苏维脱排水系统（Soventsystem）(1)气水混合器（图13-10）（2）气水分离器（图13-11）\n\n2、高奇马排水系统（芯形排水系统）（1）环流器（2）角笛弯头\n3、塞克斯蒂阿排水系统（Sextiasystem）（1）旋流接头（图13-12）（2）特殊排水弯头（图13-13）\n\n4、UPVC螺旋排水系统（1）偏心三通（2）有螺旋线导流突起的UPVC排水管\n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\n\n2、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\n4、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。（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。\n（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。\n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热设备和管道系统\n（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\nh2hh1供热中心P1=h1γ2+hγ1+h2γ1P2=h1γ2+hγ2+h2γ1△P=P2-P1=h（γ2-γ1）△P：自然循环水头t1，γ1t2，γ2P1P2用热中心自然循环的热水供应系统自然循环水头＞循环水头损失\n机械循环的热水供应系统t1，γ1t2，γ2h2hh1P1P2供热中心用热中心自然循环水头＜循环水头损失\n3、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\n6、按配水管路布置方式分（1）上行下给式（2）下行上给式\n§8-2加热方式和加热设备一、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。\n二、常用加热设备及工作方式1、热水锅炉直接加热（图8-4（a））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（图8-10）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。\n3、快速式水加热器（图8-11）优点：1）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（图8-4（b）（c））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。\n5、半容积式水加热器（自学）6、半即热式水加热器（自学）7、太阳能热水器集热器导水管热水贮罐热水管给水管通气管平板型太阳能热水器\n§8-3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：\n1、热水管网的配水立管始端、回水立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（i≥0.003），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（图8-1）。\n4、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。常见安装方式如图：回水管冷水给水管凝水管热媒管热水给水管\n6、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（自学）预制式保温结构：（图8-33）\n第9章建筑内部热水供应系统的计算§9-1水质、水温及热水定额一、热水水质生产用热水水质：取决于生产工艺生活用热水水质：1）满足《生活饮用水卫生标准》2）硬度较大时，需作软化处理（Q≥10m3/d）\n二、热水水温设计时采用下列的水温标准：1、冷水水温1）以当地最冷月的平均水温为标准2）无气候资料时，以表9-1为标准2、热水水温（供应温度）1）热水贮罐和水加热器出口水温：65～75℃2）配水管网最不利点的最低水温：供洗涤时：≥60℃供沐浴时：≥55℃3）配水管网起点和最不利点的温差：≤15℃\n三、热水定额1、生活用热水定额1）按建筑物的使用性质和卫生器具完善程度确定的热水用水定额（表9-3热水用水定额，水温按60℃计）2）卫生器具1次或1小时的热水用水定额（表9-4，水温按使用要求计）2、生产用热水定额取决于生产工艺要求。\n§9-2热水量、耗热量、热媒耗量的计算一、最大时热水用量计算(用于加热设备选型）1、按建筑物使用人数或用水单位数来计算适用范围：住宅（人口数≥5）、医院、疗养院、宾馆等建筑Qr=kh（mqr/T）（9-1）Qr：设计热水用量（L/hr）；kh：热水的时变化系数；m：用水单位数（人）；qr：热水定额（L/人，d）（供应温度60℃）；T：一天内热水供应时间（hr）。\n2、按卫生器具1次或1小时用水量计算适用范围：住宅（人口数≤4）、工业企业生活间、公共浴室、影剧院、体育馆Qh=∑qhnob（9-2）Qh：使用温度下的设计用水量（L/hr）（冷、热水混合水量）；qh：卫生器具1次或1小时热水用量（L/hr，个）（使用温度）；no：同类卫生器具数量；b：同时使用百分数。\nNote：（1）不同水温的热水量换算Qr=Qhkrkr：冷、热水的混合系数kr=（th-tl）/（tr-tl）（2）同时使用百分数的确定只考虑浴盆（淋浴器）和洗脸盆（P163）\n二、耗热量计算集中热水供应系统的设计小时耗热量按下式计算：W=CB（tr-tl）QrW：设计小时耗热量，kJ/h；Qr：设计小时热水量，L/h；CB：水的比热，CB=4.19kJ/kg·℃tr，tl：热、冷水的温度。\n三、热媒耗量计算1、采用蒸汽直接加热：Gm=（1.1～1.2）W/（i-Qhr）Gm：蒸汽耗量,kg/h;（1.1～1.2）：热媒系统的热损失系数；W：设计小时耗热量，kJ/h；i:蒸汽热焓，kJ/kg；Qhr：蒸汽与冷水混合后的热焓，Qhr＝CB×tr,kJ/kg，【公式推导】Gm×i＋Ql×CB×tl=（Gm＋Ql)×CB×trGm=（蒸汽携带的热量）（冷水携带的热量）（热水携带的热量）Ql×CB×(tr-tl)i-CB×tr\n２、采用蒸汽间接加热：Gm=（1.1～1.2）W/γh（γh为蒸汽的汽化热）3、采用热水间接加热：Gm=（1.1～1.2）W/CB（tmc-tmz）\n作业：华北某地拟建一幢旅馆，客房内计有卫生器具共96套（每房一套），每套由一个浴盆，一个洗脸盆和一个坐式大便器组成，客房床位计有336个。已知该建筑的热水供应温度为（65℃时的热水用水量标准为150升/天、床），冷水水温为10℃，小时变化系数Kh=3.3，建筑热水供水时间为1天16小时，试计算：（1）该建筑热水的最大日耗量（70℃）为多少？（2）该建筑热水供应系统的设计小时耗热量为多少？（1）Qd=mqdQh’(65℃)=Qr’(70℃)krkr=（th-tl）/（tr-tl）（2）Qr=kh（mQr’/T）,W=CB（tr-tl）Qr\n§9-3热水加热及贮存设备的选择计算起加热和贮存作用的设备：容积式水加热器、加热水箱、半容积式水加热器、半即热式水加热器仅有加热作用的设备：快速式水加热器仅有贮热作用的设备：贮水器（热水贮罐）主要计算内容：（1）确定加热设备的传热面积（2）确定贮热设备的贮存容积\n一、加热设备的选择计算1、容积式水加热器、快速式水加热器和加热水箱的加热排管或盘管传热面积的计算根据热平衡原理，制备热水所需的热量应等于水加热器传递的热量，即W＝ε·K·△tj·Fp(复合换热量计算公式）则有Fp＝（1.1～1.2）W/ε·K·△tjFp:水加热器的传热面积；W：制备热水所需的热量，取设计小时耗热量；ε：考虑表面结垢而乘的修正系数；K：传热材料的传热系数（表9－10，11）；△tj：热媒和被加热水的计算温差。\n△tj的确定：（1）容积式（半容积式）水加热器（式9－8a)（2）快速式（半即热式）水加热器（式9－8b)2、热水贮水器的容积计算按经验法确定（贮存热量占设计小时耗热量的百分数）V＝T·W/(tr-tl)CB·60（L）（式9－10)T：表9－12中规定的时间（min).\n二、锅炉选择计算（锅炉房设计参阅暖通专业教材）1、较大的集中供热系统锅炉一般由采暖、供热专业设计人员结合整个建筑采暖、空调、食堂用蒸汽等供热需要综合考虑。给排水专业人员提供热水供应系统的设计小时耗热量即可。2、小型建筑物的热水系统单独选择锅炉一般按下式计算：Wg＝（1.1～1.2）WWg:锅炉小时供热量，KJ/hr；W：设计小时耗热量,KJ/hr；(1.1～1.2)：热水系统的热损失附加系数。确定锅炉型号时，从锅炉样本中查出锅炉发热量Wk,应保证Wk≥Wg.\n作业：（上次作业增加一个问题）（3）该旅馆若采用热水锅炉直接加热方式进行热水供应，则所需热水贮罐容积为多少？\n热水管网水力计算内容：第一循环管网（热媒管网）的管径和水头损失第二循环管网（配水管网和回水管网）的设计秒流量、循环流量、管径、水头损失；确定循环方式，进行设备选型（循环泵、疏水器、膨胀水箱等）§9-4热水管网的水力计算\n一、热媒循环管网的水力计算步骤1、热媒为热水时（1）计算热媒流量Gms（式9－7）（2）确定管径（查附录9－1）控制热媒流速不大于1.2m/s；每米管长的沿程水头损失在50～100Pa(5～10mmH2O)范围内（3）计算热媒管的循环水头损失Hh为沿程和局部水头损失（按沿程损失的100％估算）之和.（4）计算热媒管路的自然循环水头Hzr（式9－13）γ1γ2热水锅炉水加热器\n（5）比较自然循环水头和循环水头损失的大小A.满足Hzr≥（1.1～1.15）Hh时，采用自然循环.B.不满足上述条件时，需设循环水泵.（6）循环水泵的选型水泵扬程确定Hb≥Hh流量确定Qb≥Gms2、热媒为蒸汽时(参见图9－2）高压蒸汽相对压力≥70kPa低压蒸汽相对压力＜70kPa热水供应系统常用高压蒸汽为热媒.\n（1）计算蒸汽耗量Gm（式9-5、6）（2）确定蒸汽管的管径依据：a.蒸汽耗量G，b.管道允许流速v（见表9－13）c.比压降R管道的比压降R由下式决定：R＝10000（Pc-Pz)/(L+LN)Pc:锅炉出口的蒸汽压力（Pa);Pz:加热器蒸汽进口处压力（Pa);L：蒸汽管总长（m）；LN：管道局部阻力的当量长度，取（0.5～1）L.查附录9－2确定管径和水头损失\n（3）确定凝水管的管径凝水管的管长分为两部分：a～b段（水加热器出口至疏水器前部）：根据设计小时耗热量W确定（查附录9－3）（经验）；b～c段（疏水器后部至凝水管末端）：按通过管段的热量计算Wj＝1.25W(KJ/h)（查附录9－4）（经验）查表时，管道的比压降R控制在15mmH2O/m范围内.\n二、热水配水与回水管网的水力计算（一）热水配水管网的水力计算计算内容：（1）确定各配水管段的设计秒流量（2）确定配水管管径（计算方法同冷水系统）不同点：（1）确定管径时不计循环流量，查“热水水力计算表”；(或用放大管径法）（2）管内水流速度较低（P170页）（3）热水管网的最小管径为20mm，以防结垢堵塞.\n（二）热水回水管网的水力计算1、自然循环管网的计算计算内容：A.确定回水管管径B.循环流量计算和最不利管段水温校核（热水管网的最不利点指水温最难获得保证的用水点）C.计算自然循环水头和循环水头损失计算要求：配水管网的温降差（从水加热器出口至管网最不利点的温差）不大于15℃；(自然循环管网取10℃）\n（1）回水管管径确定按经验法确定。回水管管径比相应配水管管径小一号。DN70DN50DN40DN50DN40DN3201234567回水管网计算示意图水加热器（最不利点）\n（2）循环流量计算A.初步估算最不利配水管各节点水温和各管段热水平均温度tm.tz＝tc-△t·l（起点水温为65～70℃）tc,tz:计算管段起点和终点水温；△t:每米管长的温降，△t＝△T/L，△T＝10～15℃;l:计算管段长度.tm＝(tc+tz)/2\nB.确定各计算管段的热损失Ws＝πDlK(1-η)(tm-tj)(9-16)tm：计算管段的平均水温，℃；tj:计算管段周围的空气温度，℃；见表9－14。C.确定循环流量总循环流量Qx＝∑Ws/△TCB∑Ws:管网的总热损失，取设计小时耗热量的5～10％（经验）；△T：配水管网的允许温降差，取10～15℃各计算管段循环流量qxn＝qxn-1·(9-20)式中：qxn___计算管段的循环流量；qxn-1——计算管段前一个管段的循环流量；∑Wsn∑Wsn-1-Wsn-1\n∑Wsn_____计算管段本身的热损失及其后各管段热损失之和；∑Wsn-1_____前一个管段的热损失及其后各管段热损失之和；Wsn-1_____前一个管段的热损失.\n【附】计算管段循环流量公式推导（1）求管段Ⅰ（管段0～1）的循环流量qxⅠqxⅠ＝Qx(总循环流量）（2）求管段Ⅱ（管段1～2）的循环流量qxⅡ在点1的左侧选一点A，则通过点A处的循环流量所携带的热量用于补偿A点后管道的热损失。即有qxⅠCB（t1(A)-tz)=WsⅡ+WsⅢ+WsⅣ+WsⅤ(1)同理，在点1的右侧选一点B，则有qxⅡCB（t1(B)-tz)=WsⅡ+WsⅢ+WsⅣ(2)\nDN70DN50DN40DN50DN40DN3201234567回水管网计算示意图ⅠⅡⅢⅣⅤ水加热器AB\n由(1)/(2)得qxⅡ＝qxⅠ·用同样的方法可求得写成普遍式即为WsⅡ+WsⅢ+WsⅣWsⅡ+WsⅢ+WsⅣ+WsⅤqxⅢ＝qxⅡ·WsⅢWsⅢ+WsⅣqxn＝qxn-1·∑Wsn∑Wsn-1-Wsn-1\n（3）最不利管段水温校核根据循环流量和热损失计算各管段终点水温由Wsn＝qxnCB（tz’-tc)，可得tz’＝tc-Wsn/qxnCB(9-21)将tz’与原来初定的tz进行比较.A.若两者相差不大于1℃，则说明qxn和tz计算值与实际相符.B.若两者相差大于1℃，则说明qxn和tz计算值与实际不相符，应以tz’’=(tz’+tz)/2作为计算管段终点水温，重新计算循环流量并再次进行终点水温校核。\n（4）计算自然循环水头和循环水头损失A.上行下给管网的自然循环水头Hzr＝h(γ4-γ3)h:水加热器中心距上行干管中心的高差；γ4：距水加热器最远的配水立管中热水的平均容重；γ3：水加热器出水总立管中热水的平均容重.水加热器γ3γ4h\nB.下行上给管网的自然循环水头Hzr＝h(γ5-γ6)+h1(γ7-γ8)h:下行干管中心距立管顶端的高差；h1：水加热器中心距下行干管中心的高差；γ5,γ6：距水加热器最远的回水立管与配水立管中热水的平均容重；γ7,γ8：下行回水干管和配水干管中热水的平均容重.γ5γ6γ7γ8hh1\nC.循环水头损失的计算H=(Hp+Hx)+HjH:循环管网的总水头损失,kPa;Hp:循环流量和使用流量通过配水计算管路的沿程和局部损失,kPa;Hx:循环流量通过回水计算管路的沿程和局部损失,kPa;Hj:循环流量通过水加热器的水头损失,kPa.(自学)（5）校核自然循环条件Hzr≥(1.1～1.15)H\n2、机械循环管网的计算（自学）不满足自然循环条件时，系统需设置循环水泵.一般采用管道泵.安装在回水干管末端.循环泵选型：流量Qb≥Qx(总循环流量）扬程式(9-25)\n技术要求防止低层管道静压过大技术措施进行竖向分区，并与冷水系统的分区一致，各区水加热器、贮水器的进水由同区冷水给水系统供应，使得系统内冷、热水压力平衡。热水供应系统的分区形式（1）集中式（2）分散式§9-5高层建筑热水供应系统（自学）