高层住宅建筑给排水工程设计书 23页

高层住宅建筑给排水工程设计书1.设计任务及设计资料1.1设计任务：1．根据要求完成一栋高层住宅建筑给排水工程初步设计。2．设计围：（1）建筑给水系统（2）建筑排水系统（3）建筑消火栓供系统（4）建筑自动喷洒灭火系统（不含压力校核与增压、自控系统设备选型）1.2设计原始资料：1.工程概况：（参见题图，包括建筑物的性质，建筑总高度，各楼层功能、面积、层高，建筑部用水点的分布情况等。）2.建筑外部市政给排水管道现状资料：距建筑（北面）20米马路上有DN400给水管和DN600排水管各一根。室外给水管中心标高为-1.20，室外排水管管底标高为-2.50。市政给水管网的资用水头为240kPa。室外排水管网采用雨、污分流排水体制。2、设计过程说明2.1给水工程根据设计资料，已知水压可供五层，满足五层楼的水压，故采用分区给水方式，1-5楼由室外给水管网直接供水，采用下行上给方式，6-11楼采用水泵和水箱联合供水方式，管网下行上给。屋顶水箱为消防和自喷系统共用。在建筑物前\n面建设泵站。2.2排水工程本居住楼采用生活污水和生活废水合流排放，经收集后直接排至城市排水管网。2.3消防给水根据《高层民用建筑设计防火规》（GB50045—95,2005年版），本建筑11层居住楼，所以本建筑为二类建筑，设室、室外消火栓给水系统，自动喷洒灭火系统。室消火栓用水量为15L/s，每根竖管最小流量10L/s，每支水枪最小流量5L/s。根据《自动喷水灭火系统设计规》（GB50084--2001），建筑应该设置闭式自动喷水灭火系统。室消火栓系统不分区，采用水箱和水泵联合供水的临时高压给水系统，每个消火栓处设直接启动消防水泵的按钮，高位水箱贮存10min消防用水，消防泵和管道均单独设置。每个消火栓口径为65mm单栓口，水枪喷嘴口径19mm，充实水柱为12m，采用衬胶水带直径65mm，长度20m。消防泵直接从消防水池吸水，火灾延续时间以2h计。2.4管道布置及管材室给水、排水及消防管道在有管井时设置在管井，而没有管井时则靠在墙壁、角落里。下区给水的水平干管、消防给水的水平干管和排水横干管均设置在地面以下。屋顶水箱的进水横管、水箱消防出水横干管和水箱自喷出水横干管均设在屋顶上。上区给水立管，消防立管和自喷立管在屋顶由横管连接。给水管道采用给水PPR管，屋顶给水管道采用复合钢管；排水采用UPVC管；消防管道采用钢管；自喷系统采用钢管。\n3、设计计算3.1室给水系统的计算3.1.1给水用水定额及时变化系数查《建筑给排水设计规》GB50015-2003（2009年版），该住宅的最高日生活用水定额170～250L/(人*d),小时变化系数Kh为2.0～2.5，使用小时T为24h。根据本建筑物的性质和室卫生设备之完善程度，选用最高日生活用水定额为210L/（人·天），时变化系数2.0。设定两室户型每家2.5人，一室户型，每家1.5人，则总人数为md=（2.5×2+1.5×2）×3×11=264人。查《建筑给排水设计规》厨房两个水龙头，用水当量为2；洗衣间一个水龙头，用水当量1.2；洗手间水龙头用水当量0.5，大便器用水当量0.5，淋浴器用水当量0.75。3.1.2最高日用水量Qd=md·qd=264×210/1000=55.44m3/d3.1.3最高日最大时用水量Qh=QP·Kh=Qd/T·Kh=55.44/24×2.25=5.198m3/h3.1.4设计秒流量1）:计算最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：2）:计算卫生器具给水当量的同时出流概率：\n3）:计算管段的设计秒流量：3.1.5生活贮水池容积贮水池容积按最高日用水量的20%确定，则V=55.44×20%=11.09m3，取11m3。贮水池设于泵房，尺寸为，有效水深为1.0m，有效容积11m3。市政给水管网停水时，由贮水池可以供水。3.1.6压力校核及水泵选型1、单元平面水力计算（取最不利单元）：图1D型单元给水平面图水力计算如下表1：单元室给水管网水力计算管段编号当量总数Ng同时出流概率U(%)设计秒流量(L/s)管径DN(mm)流速v(m/s)每米管长沿程水头损失i(kpa/m)管段长度L(m)沿程水头损失h=i×L(kpa)自至15141.388.240.23200.730.392.611.02\n14131.875.270.27200.860.530.950.501312358.620.35250.720.290.370.1112113.752.920.39250.800.350.260.091114.747.090.44250.900.440.410.1824231.973.300.28200.890.561.700.9525231.582.290.25200.790.450.750.3423223.455.150.37250.760.336.802.2322213.951.570.40250.820.371.740.652124.747.090.44250.900.440.310.1435331.582.290.25200.790.454.972.2224331.973.300.28200.890.560.620.3533323.455.150.37250.760.332.910.9532313.951.570.40250.820.371.400.523134.747.090.44250.900.446.072.7045441.388.240.23200.730.393.441.3444431.875.270.27200.860.530.670.364341358.620.35250.720.291.740.5142411.777.400.26200.840.500.310.154144.747.090.44250.900.442.911.29　备注：最大用水时平均出流概率U0取2.0，αc取0.01097.2、室所需的压力1）1-5楼给水系统所需压力计算根据计算用图2，下区1-5楼管网水力计算成果见表2图2：1-5楼给水管网布置图\n表2、1-5楼给水管网水力计算表管段编号用水器具/当量当量总数同时出流概率U设计秒流量qDemm单阻i管长沿程水头损失自至洗手盆洗菜盆蹲式便器洗衣机淋浴喷头0.520.51.20.75L/smmkPamh=i·L544444419.823.510.93320.52931.59438888839.616.941.34400.35131.0532121212121259.414.021.67500.17630.5321161616161679.212.281.95500.23530.711G220202020209911.092.20500.294185.30G2G340404040401988.143.23700.116182.10G3市政60606060602976.844.06700.178203.57由图1、图2、表2可知，低区最不利点为四楼节点34。由设计资料可知，市政给水管道的资用水头为240kpa=24mH2O。管道中心为-1.20m。则最不利节点与管道的高程差：H1=12.0+0.8-(-1.20)=14.0mH2O。式中，0.8为配水嘴距室地坪的安装高度。由表1、表2可知，最不利点到市政给水管网沿程水头损失为：Hf=（4.52+14.30）kPa=18.82kPa=1.88mH2O。局部水头损失可以沿程水头损失的30%估算。故节点34至市政管网的总水头损失为：H2=1.88×（1.0+0.3）=2.44mH2O最不利点水嘴的最低工作压力：H4=50kPa\n由计算可知，每户的用水当量为4.95，流量为0.45L/s,选用LXS—20C型旋翼式水表，公称直径为20mm，最大流量qmax=5m3/h，性能系数为Kb=qmax2/100=52/100=0.25，则水表的水头损失hd=qg2/Kb=(0.25)2/0.25=10.5kPa，满足正常用水时24.5kPa的要求。室所需的压力：H=H1+H2+H3+H4=140+24.44+7.7+50=222.14kPa＜240kPa室所需的压力与市政给水管网工作压力240kPa接近，可满足1-5层供水要求，不再进行调整计算。2）6-11楼给水系统水力计算下图为6-11楼的给水系统计算图：图3、6-11楼的给水系统计算图表3、6-11层给水计算表管段编号用水器具/当量当量总数同时出流概率U设计秒流量qDe单阻i管长沿程水头损失自至洗手盆洗菜盆蹲式便器洗衣机淋浴喷头0.520.51.20.75L/smmkPamh=i·L11104444419.823.510.93400.52931.591098888839.616.941.34400.35131.0598121212121259.414.021.67500.17630.53\n87161616161679.212.281.95500.23530.717620202020209911.092.20500.29430.886G12424242424118.810.222.43500.354186.38G1G22424242424118.810.222.43500.354186.38G2G34848484848237.67.523.58700.141182.54G3市政7272727272356.46.334.51700.217204.33高区生活泵必须要能够满足楼层最不利点的压强要求。由上图和计算表可知，该楼层可能的最不利点有两个：给水立管G1的十一层节点34和屋顶消防水箱。给水立管G1的十一层节点34的水头要求：H1=1.3×2.89+0.8+30-(-3)+5=42.6mH2O。（2.89为节点至泵站的沿程水头损失）屋顶消防水箱的水头要求：H2=1.3×2.89+30-（-3）+5=41.8mH2O。（2.89为屋顶消防水箱至泵房的沿程水头损失）因为42.6>41.8，故取52.6mH2O为水泵最小扬程。3、水泵选型：①生活水泵初选水泵出水量按主干管设计秒流量3.99L/s计，水泵扬程44.265m，选用50DL15-12×4型水泵，额定流量4.17L/s，扬程48m，，轴功率5.5kw。查水力计算表，吸水管水管选用De75的PPR管，设计流速为0.9m/s，i=0.025。水泵压水管侧选用De70的PPR管，设计流速0.9m/s，i=0.025。②校核吸水管长度为1.8m，压水管长度3.5m泵站沿程水头损失hy=0.025×（3.5+1.8）=0.13m。吸水管上装有闸阀1个，压水管上装有闸阀一个，逆止阀1个。局部水头损失为：hj=（ζ1+ζ2+ζ3）v2/2g=（0.20+0.20+1.0）×0.92/19.6=0.059m=0.59kpa故水泵的总水头损失为0.59+1.3=1.89kPa=0.2m。水泵可以提供给外网的真实压力为（48-0.2）=47.8m>41.8m；满足要求。因此，选用50DL15-12×4型水泵，额定流量4.17L/s，扬程48m，轴功率5.5kw。一用一备。\n4、总进户水表选取建筑用水总当量为653.4，同时出流概率U=0.0422，流量qg=0.2×0.0422×653.4=5.51L/s。选取湿式LXS-50N（螺翼式）水头损失，符合要求。3.2室排水系统的计算3.2.1排水方式本居住楼采用生活污水与生活废水合流排放。排水管皆设伸顶通气管。根据设计规，1层污水与2-11层污水分别排放。3.2.2室横管管径确定1）设计秒流量其中，取1.5.2）横管管径确定①厨房洗菜盆为双格洗涤盆，排水流量为1.00L/s，排水横管管径采用de75，水力坡度取0.020，直接排入排水立管。②洗衣机排水流量为0.50L/s，管径采用de50mm，水力坡度取0.012，直接排入排水立管。③淋浴器排水经蹲式大便器排出，其排水流量为0.15L/s；蹲式大便器采用延时自闭冲洗阀，排水流量为1.20L/s。总排水流量为1.35L/s，横管管径采用de110mm，水力坡度取0.012，直接排入排水立管。\n3.2.3排水立管管径与通气方式1）2-11层排水计算：户型D-1,D-2和户型E-1相同，户型D-3和E-2相同；故可选择部分立管进行计算，选取立管WL-1，WL-2，WL-13，WL-14管道进行计算。排水设计秒流量计算公式：，。两居室户型立管WL-1承接卫生间和洗衣间污水，立管WL-2承接厨房污水；一居室户型立管WL-13承接卫生间污水，立管WL-25承接洗衣间污水，立管WL-14承接厨房污水；各立管设计秒流量为：WL-1：。WL-13：WL-25：WL-2：WL-14：其中10为层数,对于WL-1，WL-13，WL-2，WL-14此值小于De110无专用通气立管的排水量,故采用De110普通通气的单立管排水系统。对于WL-25，此值小于De75无专用通气立管的排水量,故采用De75普通通气的单立管排水系统。另外每个两层，排水立管设置一个检查口。对于WL-1,出户管选用De110排水UPVC管，h/D=0.34，坡度0.0026流速1.53m/s；对于WL-13和WL-25,出户管共用选用De110排水UPVC管，h/D=0.33，坡度0.0026流速1.53m/s；对于WL-2,WL-14，出户管选用De110排水UPVC管，h/D=0.28，坡度0.0026流速1.52m/s；满足要求。2）一层排水计算：\n①两居室型卫生间；由于有大便器，排水立管选用De110管道，出户横管选用De110管道，坡度0.0026。厨房仅有排水龙头，排水流量为0.66L/s；排水立管选用De75管道，出户横管选用De75管道，坡度0.0026。②一居室型卫生间：由于有大便器，排水立管选用De110管道，出户横管选用De110管道，坡度0.0026。厨房：仅有排水龙头，排水流量为0.66L/s；排水立管选用De75管道，出户横管选用De75管道，坡度0.0026。洗衣间：仅有洗衣机排水，排水流量为0.5L/s；排水立管选用De50管道，排水横管与卫生间出户管共，选用De110管道，坡度0.0026。水支管系统计算草图分别如下：\n排立1管道计算表管段名称卫生器具名称数量排水当量总数Np设计秒流量Qp（L/s）管径de（mm）坡度i大便器洗衣机淋浴器洗手盆Np=4.5Np=1.5Np=0.45Np=0.312-1100000050　11-1011116.751.97110　10-9222213.52.16110　9-8333320.252.31110　8-74444272.44110　7-6555533.752.55110　6-5666640.52.65110　5-4777747.252.74110　4-38888542.82110　3-2999960.752.9110　2-11010101067.52.98110　1-A1010101067.52.981100.0026\n排立2，排立14管道计算表管段名称卫生器具名称数量排水当量总数Np设计秒流量Qp（L/s）管径de（mm）坡度i洗菜盆Np=312-1100050　11-1013175　10-9261.4475　9-8391.5475　8-74121.6275　7-65151.775　6-56181.76110　5-47211.82110　4-38241.88110　3-29271.94110　2-110301.99110　1-B（b）10301.991100.0026排立13管道计算表管段名称卫生器具名称数量排水当量总数Np设计秒流量Qp（L/s）管径de（mm）坡度i大便器淋浴器洗手盆Np=4.5Np=0.45Np=0.312-1100000.0050　11-101115.251.75110　10-922210.52.08110　9-833315.752.21110　8-7444212.32110　7-655526.252.42110　6-566631.52.51110　5-477736.752.59110　4-3888422.67110　3-299947.252.74110　2-110101052.52.80110　1-a10101052.52.801100.0026\n排立25管道计算表管段名称卫生器具名称数量排水当量总数Np设计秒流量Qp（L/s）管径de（mm）坡度i洗衣机Np=1.512-1100050　11-10130.550　10-9260.8150　9-8390.8850　8-74120.9450　7-65150.9950　6-56181.0475　5-47211.0875　4-38241.1275　3-29271.1675　2-110301.275　1-a10301.2750.00263.2.4室外排水横管水力计算下图为室外排水横管平面布置图，图5室外排水横管平面图\n表5室外排水横管水力计算表管段编号卫生器具名称数量当量总数Np设计秒流量(L/S)管径mm坡度管长m降落量I×L设计充满度埋设深度蹲式大便器洗脸盆淋浴器洗菜盆（双格）自至3.60.750.453mh/Dh上端下端lk111111052.82.811100.0052.70.010.500.060.700.71kj1111111185.83.171100.00650.030.500.060.710.74ji11111122118.83.461100.0072.70.020.500.060.740.76ih22222222171.63.861100.009120.110.500.060.760.87hg33333322224.44.201250.0052.70.010.500.060.870.88gf33333333257.44.391250.00650.030.500.060.880.91fe33333344290.44.571250.0062.70.020.500.060.910.93ed44444444343.24.831250.007120.080.500.060.931.01dc555555443965.081250.0072.70.020.500.061.011.03cb555555554295.231250.00850.040.500.061.031.07ba555555664625.371250.0082.70.020.500.061.071.09aO66666666514.85.581250.01350.350.500.061.091.44Lk111111052.82.811100.0052.70.010.500.060.700.71KJ1111111185.83.171100.00650.030.500.060.710.74JI11111122118.83.461100.0072.70.020.500.060.740.76IH22222222171.63.861100.009120.110.500.060.760.87HG33333322224.44.201250.0052.70.010.500.060.870.88GF33333333257.44.391250.00650.030.500.060.880.91FE33333344290.44.571250.0062.70.020.500.060.910.93ED44444444343.24.831250.007120.080.500.060.931.01DC555555443965.081250.0072.70.020.500.061.011.03CB555555554295.231250.00850.040.500.061.031.07BA555555664625.371250.0082.70.020.500.061.071.09AO66666666514.85.581250.01110.110.500.061.091.20OW1321321321321029.67.281250.015160.240.500.061.441.68各段室外排水横管的管径及流速由表可见。由表可知，化粪池出水管与市政排水管网连接，下端埋深为1.68m＜2.5m，故可直接排放，不需设置提升泵。3.2.5化粪池容积的计算化粪池有效容积：\nV=m3建筑物为住宅，所以α取0.7，N=264，q=0.95×Qd/N=200L/（人·天）,停留时间t取12h，污泥清掏周期取180d，则，化粪池有效容积为：V=m3=29.65m3，取30m3。化粪池选用9-30A11型，尺寸为7.15m3.15m×3m，采用三格式，第一格占体积的60%，第二、三格分别占20%。3.3消防给水系统计算3.3.1消火栓给水系统计算(1)消火栓的布置该建筑总长69.8m，宽度15.8m，高度40.0m。按《高层民用建筑设计防火规》（GB50045—95,2001年版）要求，消火栓的间距应保证同层任何部位有2个消火栓的水枪充实水柱同时到达。水带长度取20m，展开时的弯曲折减系数C取0.8，消火栓的保护半径应为：双出口消火栓每单元每层布置一个。（2）水枪喷嘴处所需水压查表，水枪喷口直径选19mm，水枪系数Ф值为0.0097；充实水柱Hm要求不小于7m，选Hm=12m，水枪实验系数af值为1.21。水嘴处所需水压(3)水枪喷嘴的出流量喷口直径19mm的水枪水流特性系数B为1.577。(4)水带阻力\n19mm水枪配65mm水带，衬胶水带阻力较小，本工程亦选用衬胶水带。查《建筑给排水设计手册》知65mm水带阻力系数Az值为0.00172。水带阻力损失：(5)消火栓口所需的水压(6)校核设置的消防贮水高位水箱最低水位高程39.2m，最不利点消火栓栓口高程31.1m，则最不利点消火栓口的静水压力为38.9-31.1=7.8mH2O=78kPa70kPa，按《高层民用建筑设计防火规》GB50045-95（2005版）第7.4.7.2条规定，可不设增压设施。（7）水力计算按照最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求，最不利消防管为消防1，出水枪数为2支。最不利点B点的水枪射流量为：\n进行消火栓水力计算时，按上图以支状管路计算，配管水力计算成果如下表：消火栓水力计算表计算管段设计秒流量q（L/s）管长L（m）DN（mm）v(m/s)i（kPa/m）i*L(kPa)A-B5.23.01000.600.08040.241B-C5.2+5.61=10.8131.11001.250.3099.610C-D10.8133.01001.250.30910.197D-E10.81+10.81=21.6222.71002.491.2528.375E-F21.62201002.491.2525.000由表可知，管路总水头损失为（0.241+9.610+10.197+28.375+25.000）80.77kPa消火栓给水系统所需总水压（）应为：31.1×10+1.4×10+189.8+82.4=597.2kPa（8）消防水泵选型①水泵初选按消火栓灭火总用水量，水泵出水量按主干管设计秒流量20L/s计，水泵扬程59.7m，选用100DL100-20×3型水泵，额定流量27.8L/s，扬程62m，，轴功率30kw。查水力计算表，吸水管水管选用DN125的钢管，设计流速为1.51m/s，i=0.035。水泵压水管侧选用DN100铸铁管，设计流速2.31m/s，i=0.121。②校核吸水管长度为1.8m，压水管长度3.5m，泵站沿程水头损失为：hy=0.035×1.8+0.121×3.5=0.49m吸水管上装有闸阀1个，压水管上装有闸阀一个，逆止阀1个。泵房局部水头损失为hj=（ζ1）v12/2g+（ζ2+ζ3）v22/2g=0.20×1.512/19.6+（0.2+1.0）×2.312/19.6=0.35m=3.5kpa故水泵的总水头损失为0.49+0.35=0.84m。水泵可以提供给外网的真实压力为（62-0.84）=61.16m>59.7m。满足要求。因此选用50DL15-12×4型水泵，额定流量4.17L/s，扬程48m，，轴功率5.5kw。一用一备。根据室消防用水量，应设2套水泵接合器。\n（9）消防水箱消防贮水量按存贮10min的室消防水量计算。消防水箱的贮水由生活用水提升泵从贮水池提升充满备用。考虑到消防与喷淋系统共用水箱，则选取水箱结合两者水量，为15m3，选用方形水箱，尺寸为1800mm2000mm1500mm。满足《高层民用建筑设计防火规》第7.4.7条要求。（10）消防贮水池消防贮水按满足火灾延续时间的室消防用水量来计算，即21.62×2×3600/1000=155m3。贮水池总容积=155+11=166m3（未考虑喷淋用水容积）。3.3.2自动喷洒灭火系统计算（1）自动喷洒灭火系统的布置该建筑为普通住宅，按《高层民用建筑设计防火规》要求，住宅户用房不设自动喷洒灭火系统，故只在每层的公共走廊和楼梯间设置喷头。喷头流量特性系数取80，喷头处压力0.1MPa，设计喷水强度为6L/（min·m2），作用面积为17.34m3，形状如下图所示；作用面积设喷头3个位置如下图所示。按作用面积法进行管道水力计算。\n（2）管道水力计算1、喷头流量：式中：q——喷头处节点流量，L/minP——喷头处水压（喷头工作压力）MPaK——喷头流量系数，取802、流速V：式中：q——管段流量L/sDj——管道的计算径（m）3、水力坡降：式中：i——每米管道的水头损失（mH20/m）V——管道水的平均流速（m/s）Dj——管道的计算径（m），取值应按管道的径减１mm确定4、沿程水头损失：\n式中：L——管段长度m5、局部损失（采用当量长度法）：(当量)式中：L(当量)——管段当量长度，单位m(《自动喷水灭火系统设计规》附录C)6、总损失：7、终点压力：图自动喷洒灭火系统图选定立管自喷1的第十一层点1为最不利点，计算如下表：管段名称管长m流速m/s损失mH2O终点压力mH2O\n起点压力mH2O管道流量L/s当量长度管径mm水力坡降mH2O/m自至1250.940.250.6250.3851.770.335.33235.330.942.250.8250.3851.771.176.5346.51.921.692.1320.3462.021.317.81457.813.011.002.4400.4032.41.379.18569.183.013.000.3400.4032.41.3310.516710.513.013.000.5500.11.420.3510.867810.863.013.000650.0260.850.0810.948910.943.013.000.6650.0260.850.0911.0491011.043.013.000800.0110.610.0311.07101111.073.013.000800.0110.610.0311.1111211.13.013.000800.0110.610.0311.13121311.133.013.000800.0110.610.0311.16131411.163.013.000800.0110.610.0311.2141511.23.013.000.8800.0110.610.0411.24151611.243.014.3001000.0020.350.0111.25161711.253.019.173.11000.0020.350.0311.28171811.283.0122.243.11000.0020.350.0611.34181911.343.0122.2601000.0020.350.0511.39192011.393.019.3701000.0020.350.0211.42由上表可知各管段管径及流量，对于每层平面横管管径与1-2、2-3、3-4、4-5相同，三根立管管径与流量分别对应相等。对于低层自喷系统给水管网，为防止水压过大，应设置减压装置。\n4、参考文献1.建筑给水排水工程课本2.给水设计手册第一册（塑料管水力表）3.给水设计手册第二册（建筑给水排水）4.建筑给水排水设计规5.给水排水标准图集（S1、S2、S3）