高层建筑给水排水设计方案分析.pdf 71页

'Y879097高层建筑给水排水设计方案分析TheAnalysisofWaterSupplyandSewerageDesignProjectsofHigh-Building研究方向邀直给丛生查工猩生量苤导师及职称王国盟副教援2006年2月 高层建筑给水排水设计方案分析摘要高层建筑给水排水设计中的给水、热水、消防和排水对各个用水点或整个系统的压力都有一定的范围要求。如何合理的解决这些符合范围要求的压力问题是高层建筑给水排水设计的难点和关键。本论文详细分析了高层建筑给水为增压减压而采取的变频泵减压阀供水方式；气压罐增压系统在消防给水系统中的具体应用；热水系统为解决冷水和热水压力平衡而采取的等压措施；各种通气立管在排水系统中的综合运用，解决了排水的负压抽升和水道阻塞难题。最后一章用上海市某一高层建筑的设计实例来说明高层建筑给水排水中各个不同系统的关于压力的解决方法在实践中的运用，并详细地进行了高层建筑给水、消防和排水的分析与计算，从而在感性上给读者对高层建筑给水排水设计有一个较为完整的思路和轮廓。关键词：高层建筑(消防)给水系统变频泵气压罐系统排水系统 TheAnalysisofWaterSupplyandSewerageDesignProjectsofHighBuildingAbstractAllofwatersupply，hotwater，firewaterandsewerageinwater＆seweragedesignofhi曲一buildinghavearangedesireofwaterhead．toeachofwaterpositionorwholesystem．Howtosolvethosewaterheadquestionsofaccordingwithrangeisadifficultpointandkey．Thepaperanalysisesdetailedlysupplyingwatermodeoffrequencyconversionpumpandwatervalveofhigh-building’Swatersupplyinordertoaddorreducewaterhead；airaddingpresstanksystemareconcretelyboughttobearinfirewatersystem；equalwaterheadisadoptedinhotwatersysteminordertosolvewatersupplyandhotwater’Sbalance；allkindsofventilatingerectionpipesaresyntheticallyexertedinsewerageinordertosolveminuswaterheadrisingandsewerageblocking．Thelastchapterappliessomehigh—building’Sdesignexampleinshanghaitoexplainapplicationinpracticeindifferentsystem’Ssolvingwaysaboutwaterheadinhigh—buildingwatersupply＆sewerage,andanalyseandcalculateinparticularwatersypply,firewaterandsewerageofhighbuilding,accordinglyitgivesreadersamoreintegratedthoughtandfigureinsensibilityinwatersupplyandseweragedesignofhigh—building．Keywords：highbuilding，(fire)watersupplysystem，frequencyconversionpumpair-presstanksystem，sewerage 插图清单图3．1集中换热跨减压阀分区回水系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19图3．2分区换热、分区回水系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19图4．1水箱出水管上安装气压给水设备稳压装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23图4．2补气式气压水罐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23图4．3气压给水稳压装置示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24图4．4气压罐控制示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32图4．5变频消防供水原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯33图6．1一区给水管网计算草图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40图6，2二区或三区给水管网计算草图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40图6．3上区喷头布置图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51 致谢在导师王国明副教授的悉心指导下和严格要求下，论文从选题到定稿，经过一年多时间的努力终于完成。在这两年多时间的学习中，我得到了导师的细心关怀和谆谆教诲。他严谨的治学态度，刻苦钻研、兢兢业业的工作精神和平易近人的作风，使我深受崩迪，受益匪浅。在此向导师致以崇高的敬意!本人在研究生学习阶段和论文选题的过程中，得到除得潜教授、王军教授、金菊良教授等土建学院和研究生院许多老师的热情帮助和鼓励，在此谨向老师们付出的辛勤劳动表示深深的谢意!最后，谨向所有关心、支持、鼓励和帮助过我的老师、专家、同学、朋友和亲人致以诚挚的谢意!作者：包陆玖2006年2月 第一章绪论lIl高层建筑给水排水发展要求⋯随着经济的快速发展和科学水平的不断提高，高层建筑的高度和层数也在不断地增加。进入2l世纪，商层建筑向着层数更多、设备更完善、功能更齐全、技术更先进的方向发展。高层建筑已成为现代化大都市的一种标志。高层建筑有别于低层建筑，具有层数多、高度大、振动源多、用水要求高、排水量大等特点，因此，对建筑给水排水工程的设计施工材料及管理方面都提出了新的技术要求。必须采取新的技术措施，才能确保给水排水系统的良好工况，满足各类高层建筑的功能要求。1．2高层建筑的划分目前，关于高层建筑的划分国际上尚无统一的标准，各国根据本国的经济条件和消防装备情况，规定了本国高层建筑的划分标准。我国高层民用建筑设计防火规定：10层和10层以上的住宅(包括首层设有商业服务网点的住宅)或建筑高度超过24m的两层及两层以上的厂房为高层建筑，而建筑高度超过24m的单层厂房不属于高层建筑。高层建筑层多楼高，有别于低层建筑，因此对建筑给水排水工程提出了新的技术要求，必须采取新的技术措施，才能确保给水排水系统的良好工况，满足各类高层建筑的功能要求。1．3高层建筑给水排水工程的特点由于高层建筑具有层数多高度大、振动源多、用水要求高、排水量大等特点，因此，对建筑给水排水工程的设计、旌工、材料及管理方面都提出了较高的要求。与低层建筑给水排水工程相比，高层建筑给水排水工程具有以下特点。(1)高层建筑给水热水消防系统静水压力大，如果只采用～个区供水，不仅影响使用，而且管道及配件容易被破坏。因此，供水必须进行合理的竖向分区，使静水压力降低，保证系统的安全运行。(2)高层建筑引发火灾的因素多，火势蔓延速度快，火灾危险大，而且扑救困难。因此，高层建筑消防系统的安全可靠性要比底层建筑的高。由于目前我国消防设备能力有限，扑救高层建筑火灾的难度较大，所以高层建筑的消防系统应立足于自救。(3)高层建筑的排水量大，管道长，管道中压力波动大。为了提高排水系统的排水能力，稳定管道的压力，保护水封不被破坏，高层建筑的排水系统应设置通气管系统或采用新型单立管系统。另外，高层建筑的排水量管道应采用机 械强度较高的管道材料，并采用柔性接口。(4)高层建筑的建筑标准高，绘水排水设备使用人数多，瞬问的给水量和排水量大，一旦发生停水或排水管道堵塞事故，影响范围大。因此．高层建筑必须采用有效的技术措施，保证供水安全可靠，排水通畅。(5)高层建筑动力设备多，管线长，易产生振动和噪声。因此，高层建筑的给水排水必须考虑设备和管道的防振动和噪音的技术措施。1．4高层建筑给水排水工程存在的问题“”经过上百年的发展，高层建筑的给水排水技术已日趋成熟，但也存在着许多亟待解决的问题，具体有以下几个方面。(J)节水、节能的给水排水设备及附件的开发与运用。(2)新型减压、稳压设备的研制与应用。(3)安全可靠经济实用运行管理方便的供水技术与方式的研究与推广应用。(4)高层建筑消防技术与自动控制技术。(5)提高排水系统过水能力，稳定排水系统压力的技术措施。(6)低成本高效能的新型管道材料开发与应用。(7)热效率高体积小的热水加热设备的研制与应用。高速发展的建筑业，必将对建筑给水排水技术提出更高的要求，为了适应和推动高层建筑的发展，必须不断改进和提高高层建筑给水排水技术，使高层建筑给水排水技术达到一个新的水平。 第二章高层建筑给水系统2．1高层建筑给排水竖向分区的必要性和方法⋯1．必要性：由于高层建筑物总高度大，仅靠室外管网的供水压力，通常无法满足较高楼层用水点的水压要求，工程中一般采用增压设备辅助供水，以产生更大的水压。如果给水系统不进行竖向分区，则底层卫生器具将承受较大的静水压力，从而带来一系列问题：一是下层给水龙头流量过大，水流呈喷溅状。不仅造成浪费，而且影响使用；二是上层给水龙头流量过小，甚至出现负压抽吸，造成回流污染；三是下层管网由于承受压力巨大，关阔时易产生水锤，轻则产生噪音和振动，重则使管网遭受破坏；四是下层阀件易磨损，造成渗漏，增加维修工作量。倘使压力超过管材和设备的额定工作压力，还会造成管材和设备的损坏。实践证明，对高层建筑实行分区供水，是解决上述问题的有效方法。2．方法：高层建筑的给水管网必须竖向划分成几个区域。通常分区的原则如下。(1)充分利用市政给水管网压力，所以～般用初估法来计算低区层数。(2)上区划分根据静水压力。建筑给水排水设计规范》规定高层建筑生活给水系统竖向分区：对住宅旅馆医院宣为300～350kPa；办公楼高层建筑竖向分区根据管道或设备所承受的静水压力，为350～450kPa。这样可以确定上区划分为几个区，每个区几层即可。如对市政给水管网压力为220kPa，层高为3．5m的22层宾馆建筑进行分区，由公式H。=12+(n-2)×4，得出n-----4，即下区为地下i～地上4层；其余18层计算静水压力3．5×18×10=630kPa，超过350kPa的限制压力，所以分两区，每个区9层，压力在允许范围内。。2．2高层建筑给排水给水方式‘231．高位水箱给水方式高位水箱供水方式包括水泵和水箱。该方式又可分并联供水式、串联供水式、减压水箱供水式、减压阀供水式。高位水箱的作用是存储调节本区的用水量和稳压。水箱内的水由设在泵房内的离心水泵供给。高位水箱给水方式具有以下优点：一是水箱内可储备～定水量，供水比较安全可靠；二是水压稳定：三是泵启动次数较少，效率较高；四是设备费和运营费较低。其主要缺点：一是水箱的设蓬占用了一些建筑面积；二是增加了高层建筑结构的复杂性，基建投资相对上升；三是水质较易受到污染；四是水箱进水时，产生噪音和振动。2．气压罐给水方式 气压罐的设备包括离心水泵和气压罐。其中气压罐为一钢制密闭容器，供水时利用容器内空气的可压缩性存储和调节水量，并将罐内储水压送到一定的几何高度，达到节能的目的；二是水泵机组采用软启动和循序启动，从而实现无塔供水。气压罐供水的主要优点：一是一般不需要水箱和水塔，荷载大大减小，尤其适用地震区的高层建筑；二是罐内水质不易受污染；三是基建投资较省；四是便于集中管理，较易实现自动控制。其主要缺点：一是供水压力不稳，常出现周期性的波动；二是气压罐容积有限，储水较少，因而水泵启动频繁，且水泵在变压状态下工作，不仅效率低，而且增加了设备的运行费用，缩短了水泵的使用寿命；三是由于气压罐的有效容积较少，其储水和调节水量的作用远不如高位水箱，因而供水可靠性较差。3．变频泵无水箱给水方式变频调速水泵，是～种将单片机技术变频技术和水泵机组相结合，通过变频器电源改变频率和电压，以控制交流电动机的转速，进而实现水压与流量可调的给水设备。由于变频泵的水压和流量可调，可取消高位水箱。该方式的主要优点：一是节能。在保持设定压力的前提下，根据用水量的变化情况随时调整电机的转速，运行，即可延长设备使用寿命，又能保证运行的可靠性；三是调速全自动化，使用方便：四是结构紧凑，占地省，安装方便，便于集中管理等。变频调速水泵的缺点：一是变频器价格贵，整机费用比其他给水设备昂贵；二是变频器对工作环境条件(包括温度湿度灰尘等)要求较高；三是变频器易受外界电池干扰，影响机组正常运行。4．减压分区给水方式减压分区给水方式是利用减压阀或各区的减压水箱进行减压。水泵将水直接送入最上层的水箱，各区分别设置水箱，由上区的水箱向下区的水箱供水，利用水箱减压；或者上下区之间设置减压阀，用减压阀代替水箱，起减压的作用。向下区供水时，先通过干管上的减压阀，然后进入下一区的管网，依次向下区供水。特点是供水比较可靠，设备和管道系统简单，节约投资，维修管理方便。采用减压阀减压方式，各区不再设置水箱，可提高建筑面积的利用率。但下区供水压力损失较大，水泵能源消耗较大。设计时一般生活给水系统采用可调式减压阀；消防系统采用比例式减压阀。总的来说，根据实际情况和各个地方的不同要求采用相应的供水方式，也可以是几种供水方式相结合。2．3建筑内部给水管网布置方式‘81‘钔建筑内部给水通过引入管引入室内以后，根据管网形式不同可以分为：环状网、枝状网。根据横千管在建筑内部的位置不同，可以分为：下行上给式、4 上行下给式、中分式。2．4给水系统的水量计算2．4．1计算目的(1)合理选择用水定额确定给排水工程规模和投资。(2)通过计算确定整个系统各管段的管径。(3)计算管路的水头损失，定出室内管网所需压力。2．4．2计算方法”。1．用水定额：用水对象单位时间内所需用水量的规定数值，是确定建筑物设计用水量的主要参数之一，是工程设计必须遵守的规范。设计时，生活用水量根据规范中规定的用水定额，小时变化系数和用水单位数进行计算。2．最高日用水量：Qd=mXqd(L／d)式中：Qd为最高日用水量(L／d)：qd为最高日生活用水定额(L／(人·d)、L／(床·d)、L／(人·班))；111为用水单位数。最大小时用水量：Qh----酶·Qd厂r式中：Qh为最大小时生活用水量(mS／h)；Qd为最高日生活用水量(m3／d)：T为每日使用时间(h)；Kh为时变化系数，按手册上表选用。3．高层建筑给水设计秒流量的确定建筑内部生活用水量在一天中每时每刻都是变化的，如果以最大生活用水量为设计流量，难以保证室内生活用水。因此，室内生活给水管道的设计流量应为建筑内卫生器其按配水最不利情况组合出流时的最大瞬间流量又称设计秒流量。根据建筑物的用水特点，并结合我国一些设计单位的实践经验，我国高层建筑给水管道设计秒流量可按如下两种方法计算。(1)按卫生器具当量数计算设计秒流量高层住宅楼类建筑及一般旅馆类高层建筑设计秒流量计算可按公式：岔，；o．2a撕《+纵式中：qg为计算管段的给水设计秒流量(L／s)；d，．i}根据建筑物用途而定的系数，按表选用；Ng为计算管段的卫生器具当量总数。当大便器采用自闭式冲洗阀时·设计秒流量按式：啦：o．2√趸+1．2式中，qg、Ng同上式。(2)按卫生器具同时作用百分数计算设计秒流量高级宾馆、饭店类建筑用水时间集中，用水设备使用集中，因此可借用“公共浴室”计算公式计算设计秒流量。％=]Eqonob／100式中，q；为计算管段的一 个卫生器具给水额定流量(L／s)；qo为同类型的一个卫生器具给水额定流量(L／s)；no为同类型卫生器具数；b为卫生器具同时给水百分数，按表选择。2．5管网的水力计算”㈣“”“””‘1．列出计算管路2．确定计算管路：从引入管起点到配水管路最不利点进行编号，按流量变化节点由小到大编号。3．计算各管段通过的设计秒流量(列表计算)4．管径确定：选择管径必须了解管段流速，规范规定生活、生产给水管道v≤2m／s。当有防噪音要求，且管径小于等于25ram时，v采用O，8～1．2m／s，消防v≤2．5m／s。查规范给水管道沿程水头损失计算表。5．求水头损失(1)管道水头损失：h*=∑iL(2)局部水头损失：生活给水管网及生产给水管网h；=(25％～30％)h。；(生活+消防)或(生活+生产)，h目=20％hm；消火栓给水系统h。占10％；生产、消防共用系统h月占15％；总水头损失H：=h目+h。。6．确定管网所需压力：室内给水系统所需压力为H=Hl+H2+H3+H4：式中，Hl最不利点与引入管始点标高差；H2计算管路的水头损失：H3水流通过水表的水头损失；H4计算管路最不利配水点的流出水头。7．生活用水泵选择：通常水泵吸水不允许直接从室外给水管网抽水，而是水泵从储水池抽水，有单设水泵和水泵一水箱联合(可在水箱中设置浮球润或液位继电器)两种，目前给水系统升压多用离心式水泵，因为它的类型多、选择方便、占地少。(1)水泵类型：给水系统所用水泵一般分为恒速水泵和变频调速水泵，目前变速泵应用于高层建筑生活供水系统较为广泛。采用变速泵供水的优点是，取消给水系统中用于调节水量的高位水箱，特别是变速泵可使水泵的送水量与管网用水量协调一致，且能把预先确定的供水压力值，保持泵的出口(或管网最不利点)压力基本不变，高层建筑变速泵供水中，给水管网的阻力损失之和在水泵扬程中所占比例较小，所以高层建筑采用变速泵，应该选用保证水泵出口压力恒定的控制方式。(2)恒速水泵：泵的选择需要解决流量、扬程两个参数。①流量a．单设水泵：任何时候水泵流量能满足室内用水设备任何时候的流量。用水高峰时的流量按其建筑物的设计秒流量表示。Qb=q。。b．水泵一水箱联合供水方式：由于水箱的调节作用，水泵启闭可以自动化，高峰用水时，水泵水箱同时供水，平时由水泵供水，故水泵流量小些。按最大 时用水量或平均时用水量，QB=qma，h。②扬程：由于水泵和外网连接方式不同，水泵扬程也不～样。通常采用间接连接方式，压力计算公式为：Hb=H1+Hz+∑h+H。。式中，H1为吸水几何高度；H：为压水管几何高度；Iq。为最不利配水点所需流速水头。(3)变频调速水泵：高层建筑采用变速供水的几个问题：①关于压力给定值Ho的选择a．Ho应满足给水管网最不利配水点的水压要求；b，在水泵转速调节范围内，给定压力值Ho应为水泵压力最大变化幅度的中间值。②关于消防10rain储水问题：在高层建筑物的顶层单独设置消防储水箱12～24m3。③关于夜间供水问题：对于一般的高层民用建筑，由于夜间用水量小于白天用水量，使变速泵在夜间长期处于流量极小的状态下工作，这样，泵转动产生大量热能而导致水泵故障。为了避免出现上述情况并保证夜涮正常供水，可考虑采用并联小型恒速泵或多余的给水量回流水池等办法解决。8．水箱：按照材料分为钢板、玻璃钢、搪瓷和不锈钢组装水箱。当前水箱容积计算方法有近似计算法和经验数据法两种。(1)近似计算法①单设水箱：当一天内室外管网大部分时间能满足要求，仅在用水高峰时，由于用水量的增加，室外管网不能满足上面几层用水，此时设水箱，～般夜间向水箱充水，白天由水箱供水(一般在日用水量不大的建筑物中采用)。水箱容积：V。--Qth；式中，Ql为水箱供水的最大连续平均用水量．m3厂h：t1为由水箱供水的最大连续出水小时数，h。②水泵一水箱联合供水方式：分人工启动与自动启动两种，从将来的发展趋势多选用自动启动，所以仅介绍自动启动有效容积计算方法。即：V=Cqj4Kb：式中，Kb为水泵1小时内启动次数，6～8次m；C为安全系数，取1．5～2．0：qb为水泵出水量，m3／la。(2)经验数据法：在没有上述资料时，水箱容积可根据生活用水量Qd的百分比来确定。①单设水箱：当Qd较大时，V=20％～30％Qd；当Qd较小时，v=50％～100％Qda②水泵一水箱联合供水：人工启动，V≥12％Qd：自动启动，v≥s％Qd。③水泵一水箱联合供水系统中水箱设置高度：计算水箱出口至该系统最不利配水点所需压力，确定水箱设置高度，并与热水供应系统水箱所需高度校核屋顶水箱设置高度Hz≥Hl+H。+Eh’。注意，如果水箱容积要考虑消防储水时， 消防专业水量按式，，60q。T。计算。¨21矿式中，H1、H。分别为最不利点标高和所需压力水头，qxh为消防设计流量(L，s)，Tx为水箱保证供水时间(rain)(一般T。=10rain)9、贮水池容积：v；(qb--q1)Tb+V。+V。；式中，qb为水泵出水量，m3／h；ql为水池进水量，m3／h；Tb为水泵每天运行时间，h；Tt为水泵运行的间隔时间，h；V。为消防贮备水量，vx=(Q女自+Q女*)·T*火时目；V。为事故备用水量，对不允许断水用户必须加此项，V。=4～6h最大时用水量。V同时满足条件(qb--q1)Tb≤ql·Tt。2．8高层建筑给水系统设计方案运行分析2．6．1生活、消防水池(箱)应分建㈣㈨㈨㈣㈨从水质保护和消防泵定期试水维护保养角度出发，认为分建水池及共用吸水管的作法对优化地下室设计、有效利用地下室面积、降低造价起到积极作用。1．生活、消防合建水池(箱)存在弊病合建贮水池(箱)因容积大，对生活用水来说水质更新周期长。高层建筑地下合建贮水池，按规定需贮存室内、外消防用水，生活用水占总贮水量不足20％，更新周期远近超过24h，水中余氯不足，造成细菌和藻类繁殖。为保证水质必须二次加氯，使运行费用增加，并带来管理上的麻烦。合建贮水池(箱)给消防泵定期试水运行带来困难。消防部门规定，电动消防水泵每月要试水运行5～10min作检查。试运行除了察看水泵运转、压力指标是否正常外，尚需放水检查，对于合建水池来说，这部分排水难以处理，若放回合建贮水池则必然污染水质；若直接排放到室外雨水井，则压力过高，易冲毁雨水井，即使减压排放也仍然存在不安全因素，同时造成水的浪费。合用屋顶水箱在消防试水时因水箱与消防管网连接上的止回阀关闭不严渗漏使消防管网中的存水部分回流到水箱中，造成水质污染。当消防管网连接两幢或多幢塔楼的高位水箱时，因每幢塔楼用水不均造成水位缓慢变化，水位在达到平衡的过程中，水流无法使止回阀严密关闭，造成渗漏而污染水质。当合建贮水池贮有室外消防用水时，其室外消防车取水口因密封不好，也会污染水池水质。综上所述，虽然消防管网与生活用水管网是分开独立设置的，但由于采用合建贮水池和高位水箱必然对生活用水水质造成污染。因此，单独设置生活贮水池和消防贮水池，从根本上消除了对生活用水水质造成污染的因素，消防泵试水运转的排水只需直接回水到消防贮水池中，利用水池中的存水消能，从而达到节约用水的目的。2．分建生活、消防水池(箱)的意义许多人担心生活用水与消防用水分别设置贮水池会增加造价和使消防用水变质发臭，其实只要措施得当，是完全可以 避免的。只要所贮存的消防用水采用合格的自来水，在向贮水池充水过程中适量加些氯酚杀菌剂，贮水池的开口、通气部分有必要的防尘、防虫措施，贮水是不会变质发臭的。当然每年将贮水放空，更换一次仍然是有必要的。生活用水与消防用水分建贮水池不会增加造价。在实际工程设计中，分建贮水池对优化地下室的设计、有效利用地下室的面积、降低造价起到积极作用。分建贮水池，总贮水容积数并没有随池数增加而变化。合建贮水池，水箱须按规范要求采取有效措施防止消防贮水不被动用，分建时不存在被动用的问题。合建贮水池不允许与建筑物地下室的底板和侧壁共用作为池底和池壁，当池顶上层为洁净用房时，允许楼板作池顶共用；当池顶上层为非洁净用房时应独立设池顶，确保生活用水水质，给设计带来诸多不便。而消防贮水池往往可直接利用地下室的底板、侧壁和顶板作池底、池壁和池顶，池内也无需设置导流墙，有效水深增加，减少水池的占地面积，降低造价。旧城改造用地十分紧张，使得许多建筑物地下室形状极不规则。为了保证地下室车库的车位及车道，设备用房通常布置在形状不规则、不影响停车位的地方。采用生活、消防合建贮水池要使池底、池壁、池顶均达到生活用水贮水池标准非常困难，常见的处理方法则是通过限制池顶上方建筑物的功能或加大水池占地面积(降低有效水深)设独立池顶来保证，使造价增加。采用分建生活、消防贮水池只需找出一块面积很小、上部条件较好的位置布置生活水池，其余位置用作消防贮水池，使设计具有很大的灵活性，消防水池有效水深大大提高，占地面积减少，降低了工程造价。分建的消防贮水池，按规定需要贮存火灾延续时间内室内外消防用水量。由于贮水量大，一般都进行分格布置，在实际工程中，由于生活贮水池占据条件较好的位置，使得消防贮水池在分格设计后，虽然容量保证了，然而每台消防水泵单独布置吸水管存在一定的困难。高规规定，一组消防水泵吸水管不应少于两条，当其中～条损坏或抢修时，其余吸水管仍应通过全部水量。也就是说，允许采用共用吸水管做法，使得设计变得简单易行，水泵布置整齐有序，便于管理和维修保养。采用共用吸水管做法时，应注意以下几点：(1)消防水泵必须是自灌式吸水，若不能保证水泵自灌启动，则每台水泵必须分设独立吸水管。(2)共用吸水管应按最大可能出现的流量选择管径，其流速应控制在0．5m／s左右，水泵支管流速0．8～1．2m／s。(3)各水泵支管与共用吸水管的连接，采用管顶平三通连接，支管与水泵吸水E1采用管项平的偏心大小头连接，以保证吸水管能自动排气。(4)各水泵支管上应设闸阀，～般采用闸板阀。3-高位共用水箱消防出水管上止回阀型号选择及设置高位水箱出水管上的止回阀是依靠水箱静压开启的，一般静压只有几十kPa，故选定的止圆润一定要有开启压力小、关闭快的特点。梭形止回阀、微阻缓闭止回阀、消声止回阀都不 能满足要求，最适宜的止回阀是旋启式止回阀。采用旋启式止回阀，应安装在水箱底高度不小于15kPa处，且必须安装在水平管段上。许多教科书和设计手=|1|}在水消防系统的原理图中，随意将止回阀画在竖管上，使许多设计人员误认为：只要选用开启压力小的止回阀，无论止回阀水平安装或竖向安装均满足要求。共用水箱消防出水管上的止回阀竖向安装时，止回阀的阀瓣在重力作用下，长时间下垂而开肩，消防管网存水与高位合用水箱中的生活用水直接接触，当消防管网中压力出现微小波动时，部分存水迸入合用水箱，污染生活用水，这种情况广泛存在于多层住宅建筑。消防部门要求室内消防系统与市政给水管相连，由予消防出水管口低于共用水箱给水进水目标高，当市政给水管网压力降低，水压力无法使竖向止回阀关闭时，自来水则通过消防管网直接进入共用高位水箱造成水质污染，使南方城市住宅共用水箱内红虫现象无法根除，若将止回阀改为水平安装，收效甚大，红虫现象出现的频率大大降低。4．结论：(1)从保护水质和消防泵定期试水维护管理角度出发，生活、消防水池、管网和高位水箱均宜分别独立设置。(2)采用共用吸水管作法，使设计简化，设备的维护管理方便。(3)分建贮水池对优化地下室的设计、有效利用地下室面积、降低造价起积极的作用。(4)高位水箱出水管上止回阎必须水平安装。2．6．2室内给水宜采用分区恒压变频供水方式㈣㈨㈨㈣㈨高层建筑如由屋顶水箱供水，由于水箱供水压力低，最上面3～4层的水压和水量过小，不能满足热水器供水，分区恒压变流量供水方式，进行合理的分区，选择合适的供水泵和变频器，保持设定的压力，达到恒压供水的效果，提高了水的品质。采用水箱供水，在夜间水压升高时(或启动水泵)水箱进水，供水压力由用水点和水箱的高差决定，高差越大，供水压力越大。所以，顶层供水压力最小。如果水箱不能及时补水，水位将更低，压力更小。一般情况下，顶层热水器即使能打开，供水量也极小，不能正常作用。要解决供水压力不足问题，可以从增加供水压力或减少管道阻力损失两方面考虑。顶层供水压力明显不足，加大供水管管径，减少管道阻力损失对供水系统影响很有限，不能解决问题。所有只能采用增加供水压力。提高供水压力可以有4个方案：1．提高水箱的底标高，增加用水点和水箱的高差。提高水箱的底标高虽然节约投资，但对建筑外立面影响效果很大，破坏建O 筑整体的美观协调，且水箱提高1m，只能提高lOkPa，当水箱底标高离屋顶8m，水箱充满水的情况下，才能确保顶层淋浴器的供水压力。所以该方案没有采用的可能性。2．每户增设增压泵在每户进水管上安装小型增压泵，可基本解决供水压力问题，但水泵安装在室内噪音很大，开启时不但对住户有影响，而且通过管道传给其他用户。3．气压给水设备气压给水系统工作原理，上水通过水泵加压送至压力罐和用户，随着气压罐内水量的增加，水罐内空气被压缩，压力升高，但压力升高至最大工作压力时，压力控制器使水泵关闭。用户用水时，气压水罐里的水在压缩空气的压力下被送至给水管网，随着气压水罐内水量的减少，空气体积膨胀，压力减小，但压力降至设计最小工作压力时，水泵再次启动。如此循环工作。气压供水最大的问题是压力罐体积庞大，占用了很大的空间，增加的建筑造价，减少了绿化面积，对于小区总体环境有一定的影响，目前采用很少。4．分区恒压变量供水系统该系统是在高层建筑给排水设计中采用较成功的提供供水压力的方法。分区恒压变流量供水方式，根据计算得到供水小时最大流量的扬程，选择合适的供水泵，配置相应的变频器，在保持设定的工作压力情况下，由用户用水量的变化通过变频器控制水泵电机的转速，由水泵电机转速的变化，改变供水量，满足用户使用舒服性要求，达到恒压供水的效果。每分区设定两个水泵交替使用，延长设备的使用寿命。另外，取消屋顶水箱。能够减少二次污染，提供了供水的卫生标准。在投资方面，与砼水箱比较也相差无几。由于取消屋顶水箱，建筑外观效果更好，同时，在物业管理上，减少了清洗水箱的麻烦。但是有一点，就是小区在停电时，楼上用户没有水箱储备，如设置一定的备用电源，则更为完美。 第三章高层建筑热水系统热水供应技术是建筑给水排水技术的薄弱环节，但是近年来由于建筑标准的提高，热水供应工程的普及，热水供应技术也有极其明显的发展。水的加热方式有直接加热和间接换热。在采用热水锅炉加热设备中，主要有燃气热水锅炉、燃油热水锅炉从总体上讲一次换热的效率要高于二次换热的效率。现国内研究的全自动高效热水锅炉，基本解决了热水锅炉设于楼上的安全问题，以适用于我国南方无热力管网的地区。在直接加热中，利用太阳能也取得了很大进展。近几年，国内还多次开展了热水供应、加热方式和设备方面的研讨。在间接加热方式上，采用的热媒主要为蒸汽和热水。其换热设备的理论于导到一定的发展，对容积式水加热的设计提出了“紊流加热”的概念，即提高热媒和被加热水的流速，以提高热媒对管壁的放热系数和管壁对被加热水的放热系数，用以改善传热效果。在二次加热设备中，出现了导流型容积式热交换器、半容积式热交换器、半加热式热交换器。在设计中已意识到综合考虑设备的安全、先进性以及设备一次性投资与占地面积。3．1高层建筑热水供应系统的特点高层建筑楼层多，高度大，用水人数多，因此对热水供应系统的水量、水压、水质的要求相应的比较高，供水压力、热损失、水头损失等问题比较突出。高层建筑的热水供应系统，按照热水系统的供应范围也可以分为局部热水供应系统和集中热水供应系统。局部热水供应系统即采用各种小型加热器就地加热，供应一个或几个热水点使用的热水系统，系统和设备简单，易于维护或改建。集中热水供应系统即采用锅炉房或加热问集中加热，设置热水管网将热水输送至建筑物内的各个用水点。适用于热水用水量大，用水点集中、建筑标准比较高的高层建筑。1．高层建筑热水供应系统的分区和系统压力高层建筑由于室内给水和热水管道系统中的静水压力很大，为使管道及配件承受的压力小于其工作强度及节约能量、减少维修，高层建筑的热水供应系统同冷水系统～样，应进行经济合理的竖向分区，而且两者的分区范围应相同，并且各区的水加热器、贮水器的进水均应由同区的生活给水系统设置专管供给，即此专管上不应分支供给其他用水，从而可以保证冷、热水的压力平衡，便于调节冷、热水混合龙头的出水温度，便于管理。当卫生设备设有冷热水混合器或混合龙头时，冷、热水供水系统在配水点处应保持压力值相近。原则上应保持冷热水供水压力相同，因供水系统内如果水压不稳定，将使冷热水混合器或冷热水混合龙头的出水温度波动很大，造成水的浪费，使用也不方便，不安全。 当工程实际中，由于冷、热水管道管径、管长不一致，还需要附加水加热器的阻力，相应的水头损失也比冷水管道大。因此实际中要做到冷热水在同一点压力相同是不可能的，只能是保持压力相近。一般以冷热水供水压力差小于等于O．OlMPa为宜，在集中热水供应系统的设计中还应特别注意：热水供水管道中的水头损失应与冷水供水管的水头损失相平衡：水加热器的水头损失宣小于等于0．01MPa。2．热水系统分区方式有集中供热方式和分散供热方式分散供热方式的水加热设备和循环水泵分别设在各区的设备层里，在大于3个分区的高层建筑中广泛采用。分散式的特点是能避免不必要的过大压力，而且给水、热水、回水总管的长度短，节约工程费用，热水系统所要求的水压也可以减少，但锅炉要供给各区水加热器蒸汽管道和蒸汽凝结水管道，分散管理费用增高。集中供热方式的水加热器集中设置在建筑物的底层或地下室，用管道向各分散用水点供应热水，各区的管网自成独立系统，水加热器的冷水来自各区技术层中的高位水箱，管网大多为上行下给式。集中热水供应设备集中、便于管理、使用安全可靠。但是高区的水加热器承受水压力高，适合在3个分区以下的高层建筑中采用。3．热水管道的循环高层建筑采用集中热水供应系统，均应设置热水回水管道，保持热水在管道系统中的循环，以避免水的浪费。对于要求随时取得适合温度热水的建筑物，应保证支管中的热水循环，并且应有保证支管中热水温度的措施，对于用户内不能循环的支管，则管道不宣过长，以避免水温降低过大，一次用水要放掉很多冷水，造成浪费。为保证热水系统的循环效果，集中热水供应系统均应采用热水管道同程式布置方式，可以有效地防止热水短路循环，保证各个用水点随时可以取得所需温度的热水。保证热水循环效果的另一个措施是设置循环水泵，采用机械强制循环方式，以保证整个热水系统的循环效果和系统的稳定性。环状系统，回水干管、回水立管的管径应设置成与热水配水干管相同管径或相接近的管径，以便配水管出事故时，回水管可当作配水管使用。4．设计中应注意的问题在进行热水供应系统具体设计时，还必须注意以下问题：(1)水垢问题热水供应系统结垢是个严重问题，一般常用措施是软化、控制热水温度和用磁水器。国内很多建筑采用软化法，但水的软化处理中，再生需要大量的盐，运行费用高，管理也比较麻烦。热水温度一般控制在40～60。C之间为宜(以此为依据，选热交换器和管道)。用磁水器，属物理处理法，主要是使水垢松软，容易打散。 (2)热水循环水泵的承压问题当热交换器设置在高层建筑物底层使循环水泵承受的静压很大，因此一般水泵的泵壳强度和密封性能常常不能满足要求，需要专门订货。(3)排气问题高层建筑中当热水加热设备设置在底层，向上供水时，下部压力高，向上逐步减压，因而溶于水中的气体也随着压力变小而逐步的分离、析出，因此高层建筑的热水系统排气很重要。在上行下给式系统中，气体容易在管网最高处集聚，妨碍热水循环。要在配水管最高处设置排气装置，而且热水管道的布置不能形成凸凹形，横管要有≥O．003的坡度。(4)体积膨胀问题冷水加热体积膨胀，为了保证系统内压力正常，必须要设置膨胀管或释压安全阀，通常高层建筑热水系统中设置膨胀管，以保证系统压力平衡。一方面可使热水系统安全运转，～方面起摊气作用。3．2热水供应系统计算。”。3．2．1用水量计算1．确定热水用水定额qr及小时变化系数b。按设计原始资料，了解建筑物性质及用水情况，根据规范确定每床、每个工作人员、餐厅每人次的热水定额及小时变化系数，列于热水用水量计算表中。2．计算热水用水量(1)最高日热水用水量为：Qdr_∑mq，(3--1)式中，为热水最高日用水量，L／d；m为用水单位数，床、人、人次、．⋯．；qf为热水用水定额，L玎床·d)⋯⋯．。(2)设计小时热水用水量为：Qhr=khQd皿(3-2)式中，哂，为设计小时用水量，L／h：kh为热水小时变化系数，按规范确定；T，为高层综合楼热水供应时间，h，按规范规定；Qdr同式(3—1)。高区和低区分别计算，各项热水用水量列于热水用水量计算表中。3．2．2设计小时耗热量计算计算公式为：Q=QhrpCB(tr—t1)／3600(3--3)式中，Q为设计小时耗热量，W：p为水的密度，kg／L，一般取P=lkg／I．：CB为水的眈热，J／(gg·℃)，CB一-4190J／(kg·℃)；t。为热水温度，℃，按规范确定；tl为冷水温度，℃，按规范确定；Qh，同式(3．2)。高区和低区分别计算。14 3．2．3水加热器计算1．水加热器的加热面积为：Fp=C，Q收8K△t，)(3—4>式中，F。为水加热器的加热面积，m2；c，为热水供应系统的热损失系数，取C，=1．1～1．2；E为由于水垢和热媒分布不均匀影响传媒热效率的系数，不采用软化水时，一般取5=O．6～0．81K为传热系数，W／(m2*℃)；△t，为热媒与被加热水的计算温度差，℃；Q同式(3—3)。高层综合楼的加热设备一般采用容积式水加热器，其At，计算式为：Atj．(t。。+tmz)／2一化+tO／2(3—5)式中，k。、t。：为水加热器热媒的初温和终温，℃，热媒为蒸汽时按饱和蒸汽温度计，可查有关资料确定；tc、tz为被加热水的初温和终温，℃，tc=t1，t2采用水加热器出口最高水温：tl同(3—3)。2．水加热器设计容积计算(】)集中供应热水系统中，住宅、集体宿舍、旅馆、医院和公共浴室的贮水器热量不得小于45min的设计小时耗热量，热水贮水器贮存容积：v≥0．75×3．6Q／(CB×m—tJ))(3--6)(2)集中供应热水系统中，工业企业淋浴室贮水器的贮热量不得小于30min的设计小时耗热量，热水贮水器贮存容积：v>／0．5x3．6Q／(CBX“--t1))(3--7)(3--6)、(3—7)式中Q、CB、t，、t1同式(3—3)3．2．4热媒管网计算热媒为蒸汽管网耗热量的计算：G—a=3．6C。QIYh(3--8)式中，Gmh为蒸汽耗量，kg／h『；Yh为蒸汽的气化热，kJ，虹，根据蒸汽压力可查阅有关资料；3,6单位转换系数；Cr、Q同式(3—4)。3．2．5热水配水管网计算H引1．根据草图高低区分选择最不利配水点，确定计算管路，在流量变化处进行节点编号，将各计算管段长度列于水力计算表中。高区计算管路为最不利配水点至高区水加热器再到高位水箱生活用水最低水位；低区计算管路为最不利配水点至低区水加热器再到引入管与城市给水管道的连接点，两条引入管分别计算。2·根据卫生洁具当量数计算各管段设计秒流量：将各计算管路中的卫生洁具、当量数、设计秒流量分别列于高低区水力计算表中。3·热水配水管网水力计算：高层综合楼热水配水管网流速应比冷水管网流速小，一般为O．8～1．0rrds，管径小于等于25ram时，流速为0．6～0．8m／s。根据各管 段的设计秒流量和控制流速，查热水水力计算表，确定各管段的直径和计算管路的沿程水头损失的25％～30％估算。4．校核：根据高区热水最不利配水点所需室内水压计算高位水箱生活用水量低水位，即：Z。=zrl+I-Ia+Hr3(3—9)式中，Zr为根据高区热水最不利配水点所需水压计算的高位水箱生活用水晟低水位标高，m：Z，l为高区热水最不利配水点标高，m：Hr2为热水最不利配水点至高区水加热器到高位水箱生活用水出口沿程水头损失与局部水头损失之和所对应的测压管高度，rn；Hr3为热水最不利配水点所需的流出水头所对应的测压管高度，m，按规范确定。比较生活用水给水系统所需高位水箱的设置高度和公式(3--9)的结果，选取较大值来确定高位水箱的设置高度。5．计算低区由城市给水直接供水热水配水管网所需的水压为：H。=Zfl+H。2+Hr3(3—10)式中，H，为低区由城市给水管网直接供水热水管网所需的水压，m；Zf】为低区热水最不利配水点与引入管和城市给水管网的连接点之间的标高差，m；Hf2为引入管和城市给水管网的连接点至热水最不利配水点的总水头损失和所对应的测压管高度，m，按规范确定。Hn同(3—9)式；比较生活用水给水系统所需水压和公式(3—10)的结果，其较大值应小于城市给水管网水压lO～30kPa，方能满足安全供水。3．2．6热水循环管网计算该部分的计算目的是满足热水配水点对水温的要求。通过计算配水管网热损失、循环流量和循环管网水头损失选择循环水泵。1．全日热水供应系统循环管网计算(1)计算配水管各管段热损失：qs=ⅡDLK(1一rI)((t。+tz)n)--tj(3--11)式中，q。为计算管段的热损失，w；D为无保温时计算管段外径，m；K为无保温时管道的传热系数，w／(m2·℃)；rl为保温系数；tc为计算管段的起点水温，℃；t：为计算管段的终点水温，℃；tj为计算管段周围环境的空气温度，℃。(2)计算配水管总热损失：n0(3--12)V5一圭。q“式中，Q。为配水管总热损失，w；q。i为配水管各计算管段热损失，W，是式(3．11)的计算结果。(3)管网的总循环流量计算：管网总的循环流量所携带的热量，应等于配水管网总的热损失q。=Qs／CB△TP(3一13)式中，qx为管网的总循环流量，L／s；Q。同式(3—12)；CB，P同式(3—3)：△T为配水管网起点和终点的温差，℃。(4)管网配水管各管段的循环流量计算：任一管段循环流量所携带的热量，16 应等于该管段及其以后所有管段热损失之和。q(。+i}x；qnx∑qs(n+1，／(]Eqs．-qs．)(3—14)式中，q—q‘。+I)。分别为n、n+1管段的循环流量，L／s；∑q。。；Zqs(n+1，分别为n、n+1管段本身及其以后各管段热损失之和，w；q。。为n管段本身的热损失，W。将各管段终点水温、各管段平均水温与周围空气的温度差、配水管网各管段热损失、配水管网总的热损失及各管段循环流量、管网总的循环流量的计算结果列入“热水及循环流量计算表”中。(5)循环水头损失计算：方法式根据循环流量和管径查热水水力计算表。“热水配水管网水力计算”部分中已经得到配水管管径，回水管管径一般取比相应位置热水配水管段管径小1～2级，丽不另进行详细计算。局部水头损失为沿程水头损失的25％～30％。计算过程列入循环水头损失计算表中。(6)循环水泵选择：循环水泵通常安装在回水干管的末端(靠近换热器)，其流量应为：Ob≥3．6q。(3—15)式中，Qb为循环水泵流量，m3／hiq；同式(3—13)。循环水泵扬程计算为：Hb>一((qx+qf)／qx)。Hp+Hx+Hj(3～16)式中，Hb为循环水泵扬程，kPa；qf为循环附加流量，L／s：H。为循环流量通过配水管网总的水头损失，kPa，取“循环水头损失计算”成果；Hl为循环流量通过水加热器的水头损失，kPa，取“循环水头损失”成果；容积式水加热器中水的流速小、流程短，水头损失很小，一般取Hi=0；qx同式(3—13)。由于系统的总循环流量q。是管网不配水是为保证配水水温所需的最小流量。当系统中某些配水点放水时，其流量与q。同时通过配水管，此时的水头损失必将大于q。通过配水管的水头损失，这会影响全系统的正常循环，使系统的其他部分下降。所以在计算水泵扬程时，必须考虑这一工况，增加循环附加流量qfaqf一般取热水设计小时用水量Qhr的15％，此时Qhr的单位采用L／s。根据流量Qb和扬程Hb，一般选择管道泵。在全循环、干管立管半循环的热水系统中，选择两台，～用一备；在仅有干管半循环的热水系统中，选择一台，不考虑备用。2．定时热水供应系统循环管网计算：定时热水供应系统在供应热水之前，加热设备提前工作，先用循环水泵将管网中的全部冷水进行循环加热，直到达到规定的水温。由于供应热水时用水较集中，一般循环水泵关闭。热水循环流量为：qb≥V／T(3—17)式中，V为热水循环管道系统的水容积，m3；T为循环周期，h，一般取0．25～0．5h"Qb同式(3—15)。 循环水泵扬程为：Hb一>H。+Hx+Hj式中，风、Hp、Hx、屿同式(3--16)。定时热水供应系统循环水泵的选择原则，选择。(3—18)同全日热水供应系统循环水泵的3．3高层建筑热水系统供水形式设计方案运行分析3．3．1热水系统形式‘4‘1根据锅炉房和热交换器的设置情况，热水系统形式可分为以下几种：1．整个区域集中设置锅炉房和热交换器，统一设置供、回水管网，其特点是设备集中、系统较大、调节能力强、便于管理维修。但由于供、回水管路过于复杂，回水管阻力难以平衡而使有些末端用户回水不畅、无效冷水过多、热水的使用效率低，同时由于室外热水供、回水管线过长，热水系统的热损失很大。2．区域内集中设置锅炉房或利用城市热网作为一次水，每幢建筑单独设热交换器换热并设二次水系统。这种系统的阻力平衡容易控制，热水的运行效率及供水品质可以得到保障，但热交换器间布置分散、系统较小、调节能力较弱、管理难度较大，因而只适宜在居住相对密集的高层住宅中应用。用以上二者相结合的形式，即相对邻近的几个高层设置集中的锅炉房及热交换设备，然后布置二次水管网到各个高层。为避免二次水管网回水不均衡，建议采用完全并联的方式(即每幢建筑单独设一组供、回水管，在热交换器间设集、分水器)。此系统单从管路的供、回水平衡方面分析是合理的，但在实践中这种系统的管路以热交换器间为中心呈放射状布置且迸、出热交换器间的管路很密集，故其布置及安装有一定的难度且热水系统的管路总体热损失较大、经济性稍差。3．3。2热水系统的竖向分区嘲“23热水系统的竖向分区应按规范与冷水系统的分区相同，而典型的高层住宅的冷水系统一般分成上下两个区，由屋顶水箱或变频调速泵直供至上区，下区采用减压阀减压后供水。1．集中换热跨减压阀分区回水系统见图3．1这种系统的回水泵工况很难达到设计工作点，主要原因是：回水泵的理论扬程为原计算扬程加上减压阀的减压差，但正常情况下回水泵的工作扬程不计减压阀的减压差只需O．06MPa左右，而该系统减压差为0．30MPa(即回水泵扬程只有减压差的1／5)。在上述工况下若常用的可调式减压阀工作点发生微小偏移则回水泵就难以工作在设计的工作点。在实际调试过程中就出现过这种情况：将减压阀的阀后压力调到0．05MPa时该层的热水水嘴出流很小(由于回水泵流量偏18 大)，随着阀后压力的逐渐调高热水出流逐渐变大，直至阀后压力达到0．10MPa时热水出流才完全正常(实际上此时最下层压力已超压)，而回水泵由于扬程变小、流量变大而不能工作在设计的工作点上，只有人为调节回水泵的出水阀以提高阻力来限制水泵的出流量。若回调减压阀阀后压力使分区的最下层不超压且最上层能正常出流，实际上要做到这一点很难，其重要原因是该系统减压阀前的输水管兼作了上区的配水管，这不符合常规的减压阀设计规则。系统若要在减压阀前单独设输水管，则应上、下区单设回水泵或在上区配水管下端设减压阀(接至统一设置的回水泵回水管上)。这两种选择都会使系统的立管数量增加一倍，使系统的安装既不经济也不简便。因此，采用跨减压阀分区回水可以使系统容量变大，易于管理及调节，但其回水泵的运行工况会因减压阀工作点的微小偏移而出现很大波动。甄啦藏瓣暖鹋—纛蠢国水泵图31集中换热跨减压阀分区同水系统图3．2分区换热、分区同水系统2．分区换热、分区回水系统(见旦—三皇)：该系统相对于前一个系统的特点是不跨减压阀回水，避免了回水泵工况不稳的状况。由此可见这样热交换器要分组设置，系统显得比较复杂、管网容量小、随机调节能力差，故可将相邻几幢建筑组成同～组管网以克服以上缺点。在设计上区管网时若采用热交换器上置(设在屋顶的机房)和下行上给式管网时要注意回水泵的设置高度与水箱定压点的高差／-／(一般回水泵总是附设在热交热器问)，此高差低于回水泵计算扬程时在泵的吸入端就会形成负压。在封闭状态下冷水加热至60。C左右，根据水气平衡原理原来在冷水状态下溶入的气体会随着温度的升高雨逐渐释放出来，但在这种管网状态下，水流在下行过程中由于压力逐渐增大而使气体的释放量相对较少，水流在上行过程中压力逐渐减小使气体释放量逐渐加大，若在水泵的吸入端形成负压的话则气体很可能在该处集聚而造成水泵气蚀或吸气断流在实际工程调试时就会遇到过这种情况，即当系统处于封闭状态运行(即无出水状态)、水 温逐渐由常温加热到60℃左右时回水泵尚能正常回水，随后在配水管上逐渐增加出流且其流量远未达到设计流量时出现了水泵断流现象。因此，在设计下行上给式热水系统时应认真推敲回水泵的设置位置以防止负压吸气现象出现，并将热交换器及回水泵设在下部比较安全可靠，尽管这样做热交换器的承压要大一些，但为了系统的可靠运行是值得的。3．3．3结论与建议1．高层住宅的热水系统应采用每幢建筑单独设热交换器、二次水自成系统的形式。为加大单个系统容量，将几幢建筑的供、回水管组合成二次水系统时，为避免某些末端用户回水不畅、无效冷水过多，每幢建筑应自成供、回水系统并在机房单独设回水泵以保证回水质量。2．高层住宅热水系统的竖向分区应与冷水系统分区相同。为确保系统回水的稳定性，建议采用分区换热、分区回水系统。3．为保证高层住宅热水系统中回水泵吸入端不出现负压、断流现象’换热器及回水泵均应下置并辅以常规的上行下给式全循环管网刊。比较安全可靠。 第四章高层建筑消防给水系统4．1高层建筑消防的特点和要求。”1．高层建筑火灾特点高层建筑由于层数多，建筑高度高，与低层和多层建筑相比，高层建筑发生火灾的危险性大，往往具有：①火灾的隐患多，火种多。②火势猛、蔓延快。③人员疏散困难。④消防设备设施不够完善，补救难度大。⑤伤亡惨重，经济损失巨大。2．高层建筑消防给水设计要求建筑高度超过消防车有效的灭火高度，即高度为10层及10层咀上的住宅和建筑高度超过24m以上的其他民用建筑和工业建筑，主要靠室内消防给水设备扑救火灾的消防给水系统称为高层建筑消防给水系统。①高层建筑消防给水受建筑高度影响：当24m250m时，建筑设计中应采用特殊的防火措施，并提交国家消防主管部门论证。②高层建筑消防应立足于室内自救。③灭火剂以水为主，其他灭火剂为辅。④严格执行国家和地方现行的消防与条例。3．高层建筑消防给水系统分类(1)按消防给水系统的构成与功能可分为室外消火栓系统、室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。自动喷水灭火系统又分为闭式自动喷水灭火系统。开式自动喷水灭火系统与自动喷水～泡沫联用灭火系统。(2)按消防给水系统的服务范围大小，可分为区域集中高压(或临时高压)消防给水系统和独立高压(或临时高压)消防给水系统。(3)按消防给水的压力与流量是否满足系统要求，可分为常高压和临时高压消防给水系统。(4)按消防给水方式的不同，可分为分区消防给水系统和不分区消防给水系统。4．2室外消防给水系统“31．室外消火栓给水管网(1)为确保消防给水安全，高层建筑室外消防管网的进水管不宜少于两条，并宜从两条市政给水管道引入，当其中一条进水管发生故障时，其余进水管应仍能保证全部用水量。进水管管径按式：。=品4写Q(4—1) 式中，D一进水管管径，in／ll；Q一生活、生产与消防用水总量，L／s：v一进水管水流速度，不宜大于2．5m／s，独立自动喷水灭火系统，进水管水流速度不宜大于5．0m／s；n一进水管数量。(2)管网布置室外消防给水管道布置应符合：①应布置成环状。②环状管网进水管不应少于两条，并宜从两条市政给水管道引入，当其中一条进水管发生事故或检修时，其余的进水管仍应保证全部消防流量。③环状管网应采用阀门分成若干独立段。每段内消火栓数量不宣超过5个，并应在节点处设置阀门。④建筑物室外消防给水管道管径不应小于100mm。⑤室外管道的敷设按《室外给水设计规范》的规定，当专为消防给水管时，其管顶应在冻土层底20cm以下埋设。2．消防水池(1)设置条件：一般情况下将室内消防水池与室外消防水池合并考虑。当市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量，市政给水管道为枝状或只有一条进水管时，高层建筑应设消防水池。(2)容积计算：n=±Q∥t，一Q。Ta(4—2)式中，Vx一消防水池有效容积，ITl3；Qpi-各种水消防灭火系统设计流量，m3／tl，室外给水管网能满足室外消防用水量的要求，可以只计室内消防用水量：t，一火灾延续时间，h：Qb一在火灾延续时间内，可连续补充的水量，m3／h，城市市区给水管补水速率不宜大于2．5rrds：Tb--各种水消防灭火火灾延续时间的最大值，h。4．3室内消火栓给水系统4．3．1高层建筑室内消火栓给水系统的主要设旌高层建筑室内消火栓给水系统一般由水枪、水带、消火栓、消防卷盘、消防管道、消防水池、消防水箱、水泵结合器、增压水泵及远距离启动消防水泵的设备等组成。4．3．2i冁建筑室内消火栓给永系统的给水方式“”“”高层建筑和消防时系统最大工作压力超过O．6MPa的其他建筑，应采用独立消火栓系统。按服务范围分为：独立分散的消火栓给水系统和区域集中消火栓给水系统。按供水压力可分为：高压消火栓给水系统和临时高压消火栓给水系统。为了防止消防储水在短时间内各耗尽和便于消防队员操作，对于高层建筑(H>50)和超高层建筑(H>lOo)的消火栓给水系统应进行竖向分区，保证消火栓 栓口静水压力不应超过0．80MPa。竖向分区高度控制在45～55m范围内。高层建筑室内消火栓给水系统常见的给水方式一般分为不分区给水系统、分区串联给水系统、分区并联给水系统三大类。这三类系统有二种增压方式。1．在并联分区和串联分区消火栓给水系统中，如果水箱高度不能满足最不利点消火栓所需消防水压，应在水箱出水管上设气压给水设备稳压装置(围j生出。匪14．1水箱出水管上安装气压结水设备稳压装置v卜不动水拳职住。靖瞻￡水春职P0一起蛆眍jl】P1一副氏工作压力M—起螗压力时水使P2一曩高工炜压力．咒业时淆腑水量岛葫匪力}乱—培压水喜职上}t压力．格噩j曹瞵水宴件止压力v霉一缝坤水軎掘Vl一培压承軎职hl一靖瞻e承容暇f酿水位lP漕瞒贮水軎鞭上限水位地"凸压承軎职下限水位斟一曲压水#膀上豫水位卧．2补气式气压水趣气压水罐内设有消防贮水容积、稳压水容积、缓冲水容积；补气式气压水罐(屋韭丝)还应有不动水容积。上述各水容积及相应的压力和水位如图4．2所示。气压给水稳压罐总容积计算如下：V=BV。f／(1一n)(4—3)式中，V一消防气压给水稳压罐总容积(m3)；V。f一消防稳压罐贮水总容积，等于消防贮水容积v。，稳压水容积v。及缓冲水容积V。之和；B一气压水罐的容积系数，其值对于补气式：立式水罐B=1．10，卧式水罐B=1．25；对于隔膜式：B=1．05a一工作压力比，宜为o．5,-0．9。消防贮水容积vx计算：消火栓给水系统V。不小于O．3m3，自动喷水V。不小于o．15玎13；消火栓自动喷洒用为O．45m3。稳压水V。不小于O．05m3。气压给水稳压罐压力计算：最低工作压力P1应保证最不利点消火栓ISl的水枪充实水柱或自动喷洒最不利喷头所需水压。即：P】=O．0098Z+I-Ih+H。(MYa)(4—4)式中，Z一气压水罐中的最低与最不利配水点的标高差(m)’(1_Mn=O--O．0098MPa)Hh一配水管网中沿程水头损失和局部水头损失之和(MPal H。一最不利配水点的流出水头(MPa)若令Q为气压水罐内最小工作压力与最大工作压力之比(压力以绝对压力计)则：Ⅱ=(Pl+0，1)／@2+0．1)(4--5)式中，n，Pl同式(4--3)、(4--4)：P2为最高供水相对压力。稳压泵启动压力按下式计算：Psl=P2+O．02(4—6)稳压泵停止压力按下式进行计算：Ps2=Psl+O．05(4--7)稳压泵停止压力按式(4--7)进行计算，同时应符合稳压水容积V。不小于O．05m3的规定。稳压泵的流量Qb有以下规定：消火栓系统专用时流量为5Us，自动喷洒系统专用时流量为1L／s。l一水池2一I区消防水泵3-II区消防水泵4一I区稳压装置5-II区稳压装置6-I消防系统T—II医消防系统图4．3气鹰绘水稳压装置示意图2。无水箱并联分区给水系统该系统特点是无水箱，平时消防稳压装置工作对系统稳压，消防泵不工作。常见的稳压装置为气压给水稳压装置(围—塑)。气压给水装置安装在靠近水池的地方，其部分放大如图所示。气压给水稳压装置的选择计算方法同上述气压给水稳压装置，但各项压力值有区别。这种消防给水无水箱，若该建筑给水采用变频调速供水或气压给水方式，则建筑消防及给水均无水箱。4．3．3高层建筑室内消火栓给水系统的布置。11．水枪的充实水柱长度火场常用的充实水注长度一般为lO～15m。《建筑防火规范》规定水枪的充实水柱长度首先应通过水力计算确定，同时建筑高度不超过100m的高层建筑，水枪的充实水柱长度不应小于lore；建筑高度超过100m的民用建筑和高层工 业建筑，水枪的充实水柱长度不应小于13m。Hm=(Hl--H2)／sina(4--8)式中，H。一水枪充实水柱长度，m；Hl一被保护建筑物层高，In；H2一消火栓安装高度，m，一般取1．1m；Q一水枪上倾角，一般为45。，不宣超过60’。2．室内消火栓的布置(1)布罱原则：①间距应保证同层相邻两个消火栓的水枪充实水柱同时达到被保护范围内任何部位。②设置在明显易于取用的位置。③栓口离地面高度宜为1．1m。④消防电梯前室，严禁伪装消火栓。⑤高层建筑的屋顶还应设一个装有压力显示器的检查用的消火栓。(2)布疑间距：消火栓保护半径按式R=La+Ls，式中R一消火栓保护半径，m；Ld一水龙带实际长度，122；一般为配各水龙带长度的90％；Ls一水枪充实水柱在平面上的投影长度，m。消火栓采用单排布置时，其间距按式：S≤、压丁=矿(4—9)式中，s一两股水柱的消火栓间距，nl。b一消火栓最大保护宽度，rfl。3．室内消防给水管网的布置(1)室内系统给水管网应布置成独立的环状管网系统，必须保证给水干管和每条消防竖管都能双向供水。(z)室内环状管网的迸水管不应少于两条，并宜从建筑物的不同方向引入。(3)消防竖管不宜少于两条，其布置应能保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位。(4)室内消防给水管道应采用阀门分成若干独立段。(5)当建筑物内同时设有室内消火栓给水系统与自动喷水灭火系统对，室内消火栓给水管网与自动喷水管网分开设置。4．3．4高层建筑室内消火栓系统的设计计算“31．消防用水量：高层建筑的消防用水量与建筑高度、燃烧面积、空间大小、蔓延速度、可燃物资、人员情况、经济损失等密切相关。高层建筑室内消火栓用水量应根据同时使用水枪数量和充实水柱长度计算确定。室内、外消火栓给水系统的用水量，不应小于规范规定值。2．水力计算：(1)理想状况的水枪射流长度为：H。=v2／29(4--10)式中，Hq一理想状态水枪射流长度，m；v一水枪喷嘴水流速度，m／s；g一重力加速度，m／s2。(2)水枪喷嘴处的压力与充实水柱高度的关系为：H。：!型!。】一a庙片。(4一11) 式中，H。同(4--10)，中，Of可查表，H。一水枪充实水柱高度(3)水枪喷射流量：口。：伍—订百(4—12)式中，qxh一水枪射流量，L／s；B一水枪特性系数；Hq～水枪喷口造成某充实水柱所需压力，MPa。(4)水龙带水头损失：乜=AzLdqxh2(4-13)式中，hd一水龙带水头损失，MPa；Az一水龙带的阻力系数；Ld--水龙带长度，m。(5)消火栓栓口所需水压：Hxh=H。十}1d(4--14)式中，Hxh一消火栓栓口所需水压，MPa；hd，Hq同(4～13)或(4--11)式。(6)确定消防给水管网的管径选定建筑物的最高与最远的两个或多个消火栓为计算最不利点，以此确定计算管路，并按照消防规定的室内消防用水量进行流量分配。按公式Q：；石D：v计算出各管段的管径。消防管内水流速度一般以1．4～1．8m／s为宜，不允许超过2．5m／s。消防竖管宜采用统一的管径．管径一般不应小于100mm。(7)消防给水管网的水头损失h=iL(4～15)式中h一管道沿程水头损失，MPa；i～水力坡度；L～管段长度，m。管道局部水头损失宜采用当量长度法计算，也可按沿程水头损失的10％计。(8)消防水泵扬程计算：Hb=Hq+lld+Hg+O．01hz(4—16)式中Hb一消火栓扬程，MPa：H。一最不利点消防水枪喷嘴所需压力，MPa；ha--管网的水头损失，MPa；hz一消防水浊的最低消防水面或水泵吸水管轴心与最不利点消火栓的高差，m。(9)高位水箱设置高度水箱设置高度应保证室内最不利点消防设备的水压要求，可按式计算：H=100(H,,h+也)(4--17)式中，H一高位水箱与最不利消火栓之间的垂直压力差高度，Ill：H。h一最不利点消火栓栓口所需水压，MPa：H。一管网累计水头损失，MPa。3．增压与稳压设施的选用发生火灾的10min内由屋顶消防水箱供水，但很难保证高区最不利点消防设备的水压要求。当不能满足要求时，应采用气压给水设备或稳压泵等局部加压设施补充水压。4．消火栓系统减压：包括消防干管减压和消防支管减压。(1)由于高低层消火栓所受水压不同，实际出水量相差较大。为便于消防队 员使用消火栓和防止消防储水在短时间内耗尽，《建筑设计防火规范》规定：室内消火栓栓口处的静水压力应不大于0．80MPa，如超过O，80MPa，应进行干管减压，按竖向将消火栓系统分成若干个给水系统。消防干管一般采用减压水箱或减压阀减压。(2)由于高低层消火栓所承受水压不同，实际出水量相差很大，当上部的消火栓栓口水压满足消防灭火要求时，则下部的消火栓压力过剩，消防支管减压的目的在于消除消火栓的剩余水压。当消火栓栓口出水压力大于0．50MPa时，可在消火栓栓口处加设不绣钢减压孔板或采用减压稳压消火栓减压，使消火栓的实际出水量接近设计出水量。各层消火栓处的剩余水压可按式：H。=Hb一(O．01Z+h。b+∑h+Hxh)(4--18)式中，H。一计算层消火栓处的剩余水压，MPa；Hb一消防水泵扬程，MPa：z一消防水池最低水位或消防水泵与室外给水管网连接至计算层消火栓口垂直高度，m；hsb一通过消防流量时，水表的水头损失，MPa；∑h一消防至水池或外网吸水送至计算层消火栓的消防管道沿程和局部水头损失之和，MPa；Hxh一消火栓栓口处所需水压，MPa。计算出的消火栓剩余水压H。需由减压孔板所形成的水流阻力所消耗，因此，应使消火栓剩余水压Hs与减压孔板水头损失相等，即：Hk=H。=Sqk2(4--19)S=Hk／qk2(4--20)式中，Hk--减压孔板水头损失值，10～MPa：qk一水流通过孔板的流量，L／SIS一减压孔板的比阻值。根据计算减压孔板的比阻值S可查表得出孔板孔径。为了简化计算，将各种不同孔板孔径值与65消火栓管径代入式(4--20)求得65消火栓相应巩值，结果见表4．1表4．1减压孔板简化计算对照表孔板孔口直径／mm24J2628f303234363940孔板水头损失／kPa|I845950433631272320一_’一表4，1中数据为当流量为5L／s时，减压孔板的水头损失值，如实际水流通过减压孔板后流速不等于lm／S时，应根据修正剩余水头值H，查表4--1选择所需孔板孔径。其中修正剩余水头值：Hk"=hk／vk2式中，Hk，一修正后的剩余水头值，kPa：Vk一水流通过减压孔板后实际流速，m／s；Hk一设计剩余水头，kPa。(3)减压稳压式消火栓减压稳压式消火栓是一种能自动调节，使栓后压力保持稳定的消火栓。 4．4闭式自动喷水灭火系统闭式自动喷水灭火系统为采用闭式洒水喷头的自动喷水灭火系统。具有良好的灭火效果，而且造价低廉，因此得到广泛使用。4．4．1闭式自动喷水灭火系统分类常用的闭式自动喷水灭火系统有湿式系统、干式系统、干湿式系统和预作用系统4类。还有一种新型闭式灭火系统，即闭式自动喷水一泡沫联用系统。1．湿式系统：由闭式洒水喷头、水流指示器、管网、湿式报警阀组以及管道和供水设施等组成。该系统仅有湿式报警阀和必要的报警装置，系统简单，投资低，管理费用少，节约能源，灭火速度快，扑救效率高，是目前灭火世界上应用范围最广的自动灭火系统。但管道充满压力水，当渗漏时会损坏建筑装饰，因此该系统适用于环境温度4"0～70℃的建筑物。2．干式系统：与湿式系统相比，采用于式报警阀组，管网平时不充水，充有压气体。与报警阀前的给水压力保持平衡，使报警阀处于紧闭状态。3．预作用系统预作用系统采用预作用报警阀组，并由配套的火灾自动报警系统启动。管网平时不充水，发生火灾时，自动控制系统控制阀闸门排气、充水，由干式变成湿式系统。4．重复启闭预作用系统重复启闭预作用系统是在预作用系统的基础上发展起来的一种自动喷水灭火系统新技术。该系统不但能自动喷水灭火，而且当火被扑灭后又能自动关闭系统。该系统优于其他喷水灭火系统，但造价高。4．4．2闭式自动喷水灭火系统给水分区1．闭式自动喷水灭火系统的平面布置尽量做到区界内不出现两个以上的系统交叉。湿式和预作用自动喷水灭火系统的每个报警阀喷头数不宜超过800个。有排气装置的干式自动喷水灭火系统最大喷头数不宜大于500个，无排气的不宜大于250个。2．自动喷水灭火系统管网内的工作压力不应大于1．2MPa，每一分区内的最高喷头与最低喷头之间的高程控制在50m以内，为保证同一竖向分区内的供水均匀性，在分区低层部分的入口设减压孔板，将入口压力控制在0。40MPa以下。3．闭式系统常用的给水方式(1)设重力水箱和水泵的不分区的给水方式，常用于建筑高度在100m以下的高层建筑。(2)无水箱给水方式：设备集中，维修方便。但初期火灾的消防用水不容易得到保证，气压水罐容积较大。 (3)分区串联给水方式：常用于建筑高度100m以上的超高层建筑。(4)并联分区给水方式：适用于建筑高度100m以上的超高层建筑。4．4．3自动喷水灭火系统水力计算““蛳1．水力计算目的(1)确定喷水系统的喷头出水量和管段的流量。(2)确定管网管段的管径。(3)计算高位水箱设置高度。(4)计算管网所需的供水压力，选择消防水泵。(5)管道节流计算。2．自动喷水灭火系统设计计算步骤(1)按建筑物的危险级选定喷头间距，布置喷淋系统，并绘制管道系统透视图。(2)在管网轴测图上选定最不利区，并从最不利点开始编号，确定最不利计算管路。(3)计算方法有两种：①特性系数法。②作用面积法(4)初步确定管径。(5)计算所需流量和水力条件，对给水设备进行计算。3．水力计算(1)特性系数法：在喷水灭火系统中，每一喷头的出流量和管段水头损失分别用以下公式计算：玎：K厢(4—21)h=ALq2式中，q为喷头的出水量，L／s为喷头的压力，kPa；A为比阻值。(2)作用面积法：(4—22)K为与喷头构造有关的流量特性系数：H①按照危险等级选定参数，确定最不利作用面积，确定最不利计算管路，长边工=1．2√F。③计算各管段流量：最不利作用面积确定后，确定其中喷头数1"1。计算时，仅计算确定范围内的喷头数i3．，而且均按最不利点喷头出水量计算。③计算喷水量Q。=nq校核Q。=(1．15～1．3)QL。④计算各管段水头损失h=ALQ2。⑤计算作用面积内的平均喷水强度Q。郑q／F(L／rain咖2)。⑥校核任意4个喷头保护面积的平均喷水强度，与设计喷水强度的差值，要求找到最大保护面积的4个喷头，还要找到最小保护面积的4个喷头，分别计算出保护面积F，然后算出4×q／F。29 (3)校核流速确定管径：①为便于初步确定管径，可按规范根据喷头数选用管径，仅依据经验数据作初选管径之用。②喷头灭火管网中计算管路最不利喷头数的工作水压不小于50kPa。③管段中允许流速，钢管不宜大于5m／s。按vf磁Q校核管路流速。4．报警阀压力损失计算：Hb)=BQ2(4—23)式中，B为报警阀阻力系数，Q为自喷系统的流量。5．高位水箱设置高度的计算：h=∑h+H。+HIcD(4—24)式中，h为高位水箱至最不利喷头的垂直高度所对应的静水压，kPa；Eh为水箱出口到湿式控制阀然后到最不利喷头的水头损失，kPa；Hp为最不利喷头处工作压力，kPa；Hk。为报警阎的水头损失，kPa。6．喷淋泵所需压力：Hpb=Hp+Hpl+∑hp+hp(4--25)式中，H口l为最不利工作面与消防泵轴之间的几何高差所对应的静水压，kPa；∑hp为局部与沿程水头损失之和，kPa，局部按沿程的20％计；Hp、Hkp同式(4--24)。7．节流管计算：(I)节流管计算：自喷系统分支管路多，安装了许多喷头，每个喷头位置不同，喷头压力不同，为使各层支管段水压平衡，采用减压孔板或节流管装置消除多余水压。(2)节流管选择：节流管内流速c不大于10m／S，长度不小于1m时，节流管管径按规范确定，最多可比安装管段直径缩小3号。(3)减压孔板：计算同消火栓～样。安装减压孔板时符合以下要求：①应设置在管径大于等于50mm的管道上。②孔口直径应不小于安装管段直径30％。③孔板安装在水流转弯处的一侧，其距离转弯处不应小于安装管径的2倍，减压孑L板的选择及相应的水头损失见规范。4．5高层建筑消防给水系统增压措施分析“”“叭矧在高层建筑消防给承系统的设计中，考虑到高位水箱设置过高不仅增加建筑立面处理难度，投资高且不利于抗震，故消防水箱往往设在电梯机房顶的水箱间内，满足消防要求的水压有困难，根据《高层建筑防火设计规范》第7．4．I条“消火栓的水枪充实水柱不应小于10米”的规定，按充实水柱10m计算，消火检枪口处的静水压力需要20m，因此消防水箱不能满足最上面3～4层消火栓的水压要求。为满足《高规》的要求，必须设置增压设施。1．稳压泵增压系统：根据所需的水压、水量选型，室内消火栓给水系统的增压设备，一般都用离一li,泵。增压泵的出水量：消火栓给水系统专用时，Q=5L／s：自动喷水灭火系统专用时，Q=IL／s。增压泵的扬程：当增压设施为消火栓系统30 专用或为自动喷水系统合用时，按气压水罐内消防贮水容积下限水位时，仍能保证消火栓栓口处充实水栓的压力计算。稳压泵运行在喷头和消火栓未曾出流时，其特点是流量小、扬程高，只保证压力，不保证流量，即保证消防管网平时渗水失压后得到及时的补压(又称补压泵)，同时发生火灾时具有自动启动主消防泵的功能。稳压泵的控制是通过压力管上的电接点压力计实现的，根据管网控制点设计基准压力确定管网平时压力波动的上下限(通常是设计压力±O．05MPa)当管网压力因渗漏下降到稳压下限时，稳压泵自动启动向管网内充水补压：当压力达到稳压上限时自动停泵。如此往复，达到维持系统高压的目的。此外，当管网出水量因消防而大于稳压泵补水量、压力骤降达到启动定压点时，即自动发出启动主消防泵的信号，主消防泵投入运行后，稳压泵接到反馈信号自动停泵。在达到维持系统高压、满足扬程要求的同时，稳压泵的流量也是重要的设计参数。它即要满足管网正常渗漏时的补压要求，又不能设置过大，如果流量设置过大，平时可能造成稳压泵启动频繁，管网内水击严重，而且火灾时，消火栓和自动喷淋喷头出水，稳压泵启动后仍能满足初期火灾时的用水要求，压力不能迅速下降达到启动定压点，主消防泵迟迟不能启动，以致影响系统的正常运行。．所以目前公认流量为lL／s或5L／S。然而，当初期火灾发生时，灭火人员哪怕只使用一支水枪，也需5L，s的流量，水量的增大使扬程急剧下降，达不到规定的水量和水压，而主消防泵从发出信号。启动到全流量灭火，需要10～30s的时间。在这10～30s的时间内，稳压泵无法保证两支水枪的水量和水压。可见，稳压泵用于消火栓灭火，不能满足《高规》的要求。稳压泵用于自动喷淋系统的增压时，是比较可行的。因为在火灾初期，只要有一个喷头动作就可以启动稳压泵，并同对发出信号启动主消防泵。由于稳压泵的功率很小，启动时间只需零点几秒，而启动主消防泵需要10～30s，在这10～30s的时间内，由稳压泵供给～个喷头所需的水量和水压，一个喷头的流量约为1．3Lts，与稳压泵流量相当，这就保证了最初30s内的喷淋水量和水压，与主消防泵实施全流量灭火相衔接。2．管道增压泵：许多设计人员用国产管道泵代替稳压泵，管道泵的流量为1～5L／s，扬程lO～30m，功率O．5～2．5kW。用于消火栓系统时，管道泵的流量可取5L／s，用于自动喷淋系统时，流量取1Us。在满足最顶层消火栓水压的前提下，管道泵的功率尽可能小，不宣超过2．OkW，这样泵的启动时间很短，只需1～2s。与稳压泵相比，管道泵增压系统工作在喷头和消火栓已经出水，而消防用水的水压不足需要增压时。它能保证一支水枪的水量和水压，滞后时间由lO～30s缩短为1～2s，大大提高了灭火的安全性。因此用管道泵代替稳压泵理论上是可行的。3．气压罐增压系统：需要局部增压设备，采用消防水箱有困难时，一般采用气压给水设备，根据设计最低水压和气压水罐容量选择气压水罐。由气压水罐 的工作原理可知，气压水罐在高压和低压之间工作，所以选择气压水罐时，应保证：气压水罐设计最低供水压力应满足计算管路最不利消火栓栓口所需水压a气压罐容最按《高规》中的规定：“增压设施的气压水罐，其调节水容量宜为450L。”对于消火栓系统，不宜大于300L，自动喷水灭火系统不宜大于150L，两个系统之和不大于450L。应气压罐中只是贮存少量消防用水。一旦消火栓的水枪喷水灭火，气压水罐即可供应消防用水的水量、水压。同时气压水罐的压力下降，压力传感器动作，控制消防水泵启动，因此气压水罐的容量只是保证消防水泵启动之前即可，一般按火灾初期，两只水枪工作，每只水枪流量为5L／S，水泵启动时间大约8～13s(水泵启动时间与启动方式、备用电源情况、自备电源运行方式等等因素有关)，按15s计，安全系数取2，则为30s，消火栓系统的气压水罐的贮水水量按30s计为：Q=30s×2支水枪×5L／s=300L，自动喷水灭火系统按5个喷头同时工作考虑：Q=30s×5个喷头×1L／s=150L，如果气压罐除了起增压作用外，还兼有代替消防水箱贮备消防用水的作用时，气压罐的容量按不小于2min消防水量计算。气压给水技术自80年代以来在国内的建筑供水中得到了广泛的应用，取得了较好的效果。由于气压罐有“储压”作用，气压罐内的空气压力使管网处于高压状态，初期火灾发生时在任何时刻都能达到规定值的水量和水压，因而这种系统完全满足《高规》的要求，不存在“滞后时间”。气压罐内储存水应分为四部分：第一部分为不动水，V矿0．1Vm；第二部分为消防水，Vm可取0．45 恒压在设计压力值。它的最显著特点在于对已选定的水泵当管网用水量小于水泵高效区工作流量范围时通过变频调速达到节能效果，另外还具有省设屋顶水箱、延长设备寿命等优点，因此深受给排水设计人员的欢迎。变频消防供水原理图(固—生』)。该系统既有主消防泵、稳压泵、气压罐，又有变频调速控制器，是完整的恒压变量变频调速供水设备。该系统是可行的并且有消防主泵软启动、圈4．5变频消防供水原理图延长水泵机组寿命、防止消防管网超压等优点，但变频调速控制器价格昂贵，而且我国变频装置产品质量不稳定；另一方面，消防给水具有偶然性和突发性，使用变频泵节能效果不明显，故目前消防管理部门建议不采用此种方法达到稳压、增压效果。5．结论：以上例举了四种稳压、增压措施，通过分析可知：①稳压泵用于消火栓灭火时，因消防管网调节能力有限，水泵启动频繁且主消防泵启动有一个lO～30S的滞后时间，不能满足《高规》的要求。一般用于自动喷淋系统或低层和建筑面积不大的二类建筑的稳压。②增压泵与稳压泵相比而言，满足流量和压力的要求，有一定的优越性，但同时也存在启动频繁的弊病，对水泵质量要求较高。③气压罐增压系统，完全满足《高规》的要求，是较合理和理想的增压措施。但如果还需贮存前十分钟的消防水量，就使得罐体庞大，造价很高。④变频调速系统能克服屋顶水箱和稳压泵的不足，有较大的优越性，但我国变频装置产品质量不稳定，进口变频器价格昂贵，维修管理不便，并且在实际运行时节能效果不明显，目前一般用于生活给水系统的较多。因此，在选择高层建筑消防给水系统增压措薤时，采用离心泵、气压罐、水箱和稳压泵联合增压系统(当设置水箱有困难，且消防设备和产品质量与技术有保证时可只设置离心 泵、气压罐和稳压泵联合增压系统)。即能满足消火栓和自动喷水灭火系统初期火灾的水量、水压和消防前十分钟的贮水量，又能避免主泵和稳压泵频繁启动。比采取任何单一增压系统具有明显的安全性、经济性和可靠性。 第五章高层建筑排水系统5．1高层建筑排水系统的组成和布置““。。”1．组成：排水系统由卫生器具或生产设备受水器、排水管道、通气管系统、清通气设备、抽升设备、局部处理构筑物组成。2．管道布置与敷设(1)设置：不同性质的污废水用不同管道排出的体制为排水系统的分流制，排水机制依据技术、经济两大因素决定排水采用分流制还是合流制，需做经济、技术比较。①民用建筑：生活污水与雨水分流排放。②工业建筑：生产废水和生产污水较轻，可以与雨水合流；生产污水污染严重的，应单独收集处理。(2)排水管道布置：①以最短的距离排出室外②尽量不越变形缝③有利于安全和建筑物的使用及维修、清通。(3)排水管道的敷设：①管道之间、管道与墙要有一定的间距；管道穿墙、穿楼板、基础要预留洞。②排水立管与排出管端部的连接宜采用两个45。弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90。弯头。(4)通气管道系统：建筑内排水管道系统要设鼍通气管与大气想通，以排泄谁压或补给空气减少负压，使管道内气流保持接近大气压力。排水管道有如下通气方式。①伸顶通气管②专用通气管③环形通气管④主通气管⑤副通气立管⑥结合通气管⑦器具通气管5．2排水系统的计算。11．排水计算的目的：依平面图画出排水管道的平面图一画出轴测图一水力计算。排水计算的目的是：①通过计算确定管径。②确定管道坡度。③台理地选择通气系统。2设计秒流量：有两种计算公式。(1)适用于住宅、集体宿舍、旅馆、医院、幼儿园、办公楼、学校等公共建筑。“：0．12口佤+q。(5—1)(2)用于工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、试验室、影剧院、体育场等。q。=∑qonb(5--2)式中，b为卫生器具同时排水百分比，除了大便器的同时排水百分数应按12％计算，其余完全同给水系统中各器具的同时给水百分数。3．水力计算(1)确保排水管道管径有三种方法：①最小管径法：连接大便器的排水管不小于DNl00,连接大便槽的排水管不小于DNl50：千管不小于DNl00。②临不小于DNl00；连接大便槽的排水管不小于DNl50；于管不小于DNl00。②临 界流量法：按临界流量确定排水管管径。将排水流量转化为当量，依公式吼：O．12d、／丽+q。。。，计算出qu，查相关资料得出管径。③水力计算法；横管管径由管道的坡度，充满度流速以及流量确定。(2)通气管管径的确定：①单立伸顶通气管管径可与污水管相同，但最冷月气温低于一13。C的地区，应在室内平顶或吊顶以下O．3m处将管径放大一级。②双立管排水系统管径：～般不小于污水管管径的1／2，当通气立管长度大于50m时，通气立管应与排水立管相同。5．3高层建筑排水系统设计方案运行分析“23由于高层建筑的排水系统从排出管至顶层卫生洁具的连接管的立管较长，故卫生洁具的排水到底层排水压力大，容易使下层卫生洁具发生排水喷溅。又由于卫生洁具的排水属于间断排水，会使排水方向的前行管道系统产生气体的正压，水流在下降过程中，水流方向的后续管道产生气体的负压，形成抽吸，均可能使管道系统发生水的喷溅和水封水抽吸，故笔者总结认为高层建筑排水系统应需采取下列措施：1．高层建筑的一、二层应单独排水。2．高层建筑的排水管系应加强通气，保持管系内气压平衡；为此，高层建筑的排水系统应采用专用通气管的排水管道系统或采用新型排水管道系统。3．高层建筑的排水立管采用乙字弯消能措施。4．高层建筑污水、废水应分开设鼍立管排放，以便于将来废水回收和污水处理厂迸行污水处理。 第六章高层建筑给水排水设计实例6．1设计原始资料6．1"1工程概况该大楼位于上海市，是集商业、写字楼于一体的综合性商务大厦。包括两层地下室；地面2l层。其中负一层有车库(战时掩蔽工事)；负二层为设备用房，包括水泵房、水池、冷冻机房等；地面首层到四层为商场：五层以上为办公楼。根据建筑的性质、用途及兴建单位的要求，室内设有完善的给水排水卫生设备，要求给水安全可靠，设独立的消火栓系统及自动喷水系统。每个消火栓箱内设电钮，消防时直接启动消防泵。生活用水泵要求自动启动。管道全部暗装敷设。6．1．2市政给水排水资料1．给水水源本建筑以该建筑物南面的城市给水管网作为水源，其给水干管管径为I)N300，管顶埋深为地面以下1．0m，常年可提供的工作水压为260kPa(26mH：O)。从给水干管取水，由DN200给水管引入到大楼地下水池。、2．排水条件(1)城市排水管网为污、废、雨水分流制排水系统。建筑物南面有城市污水管道和雨水管道，其管径为DN400，管顶距地面下2．0m，坡度i=0．005。(2)室内粪便污水和洗涤废水采用分流制排放，粪便污水经化粪池处理后和洗涤废水～起排入市政污水管道。(3)厨房、餐厅、酒楼和员工食堂的污水经隔油池后，再和客房污水汇合，由SYS压力式生物处理装置处理后排入市政污水管道。(4)汽车废水排到集水坑收集，经气浮池处理后，再排入市政污水管道。(5)泵房、消防专用电梯井等均设集水坑收集，用泵抽升后排入市政污水管道。(6)汽车坡道处设集水坑收集污水，再用泵抽升后排入市政污水管道。(7)雨水经专用雨水立管排入首层雨水井，再排入市政雨水管道。6．1．3卫生设备1．地面～层到四层，各设蹲式大便器2个、洗手盆1个。2．五层到二十一层，每层设蹲式大便器5个、洗手盆2个、小便斗2个。 6．2建筑给水系统设计与计算6．2．1给水系统设计说明“”““1．给水方式选择市政外网可提供的常年资用水头为0．26Mpa，远不能满足建筑内部用水要求，故考虑二次加压。经技术经济比较，室内给水系统拟采用分区减压给水方式，由水泵统一加压，下区供水利用减压阀减压，水泵的转速随着用水量的变化而自动调节，运转灵活。该方式具有供水可靠：设备及管材较少，投资省；设备布置集中，便于维护管理等优点。2．给水系统分区本建筑共21层，所选用卫生器具给水配件处的最大静水压力为300--350KPa，故该建筑供水分3区，l~4层为一区，5～13层为二区，14～2l层为三区。一区由室外市政给水管网直接供水，给水管网采用下行上给式。3．给水系统组成本建筑的给水系统由引入管，水表节点，给水管道，给水附件，地下贮水池，水泵等组成。4．水泵选择三区生活水泵选用65DLX6型变频泵二台(一用一各)，流量O=30m3／h，扬程H=96m，转速n=1450r／min，效率n=62％，轴功率为12．66kw，电机功率为15kw，电机型号Y160L--4(B5)。二区生活水泵选用65DLX4型变频泵二台(一用一备)，流量O=30m3／h，扬程H=64m，转速n_1450r／min，效率『l=62％，轴功率为8．44kw，电机功率为11kw，电机型号Y160M--4饵5)。5．给水管道布置与安装(1)各层给水管道采用睹装敷设，管材均采用给水塑料管，采用承插式接口，用弹性密封圈连接。(2)管道外壁距墙面不小于150mm，离梁、柱及设备之间的距离为50mm，立管外壁距墙、梁、柱净距不小于50mm，支管距墙、梁、柱净距为20～25mm。(3)埋地给水管与排水管道平行，交叉时，其距离分别大于0．5Ill和O．15m，交叉给水管在排水管上面。(4)立管通过楼板时应预埋套管，且高出地面10-20mm。(5)在立管横支管上设阀门，管径DN>50mm时设闸阀，DN<50mm时设截止阀。(6)引入管穿地下室外墙设套管。(7)给水横干管设O．003的坡度，坡向泄水装置。(8)贮水池采用钢筋混凝土，贮水池上部设人孔，基础底部设水泵吸水坑。为保证水质不被污染，水池底板做防水处理，水池内设导流墙。 6．2．2给水系统设计计算““7”“““⋯11．生活给水设计设计标准与参数的确定及用水量计算根据建筑设计资料、建筑性质和卫生设备完善程度，依据《公基建筑设计单位数、生活用水定额的估算》表和《集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水额度及小时变化系数》表，查得相应用水量标准。本商业楼每层总面积为609．6m2。则商场客流量为：609．6x4／7(人／m2·天)=349(人／天)。用水人数按客流量的8％考虑，共28人，用水标准取40(L／人．天)，K=2．0。取职工数为客流量的十分之一，则人数为34人／每班，12h使用，用水标准40L／(每人．每班)，K=2．0。对于办公楼，则：609．6X17／10=1036人，10h使用。用水量标准40L／(人．天)，Kj2。0。末预见水量按日用水量的15％计算。按公式Qe=E(mqdl000)式中Qd为最高日生活用水量，m3／d：m为设计单位数，人；qd为单位用水定额，“(每人．每班)。由相应的时变化系数按Qh=(Qd／T)×Kh求出最大时用水量，总用水量为上述水量之和。计算结果见壹逝量：表6．1生活用水量计算表项目用水用水标准用水单位最大日时变最大时用水量供水类别L／(人·天)(人)用水量吼化系Q。(111。／h)时间(m3／d)数K生商场40963．842．00．6412．0活(职工68+(两班)用顾客28)水办公40103641．002．08．2010楼小计45．288．84末预见6．790．2824总计52．079．122．室内给水管网水力计算(1)设计秒流量计算qg=0．2Ⅱ(Ng)“2十KNg式中oa为计算管段的生活给水设计秒流量，L／s；Ng为计算管段的卫生器具给水当量总数；q、K分别为根据建筑物类别而确定的设计秒流量系数。由于该建筑物为商住楼，取a=1．5，K=0，则其设计秒流量按下面公式计算：q920．3(Ng)“。(2)一区给水管网水力计算 一区(1～4层)每层设一个卫生间。卫生间给水管道计算草图见壁lL盟。该供水系统最不利点为a点。67H+I-10图6．1一区给水管网计算草图图6．2二区或三区给水管网计算草图①由各管段设计秒流量qg，控制流速在允许流速范围内(高层建筑对给水系统防噪声、防水锤以及对水龙头出水量的稳定和水压变动等的要求较为严格，因此，对管道的流速的控制要求也较高，本设计按干管立管流速：1．1～2．0咖／s)；支管流速：0．7～1．2沏Is)，查塑料给水管的水力计算表，可计算管段管径D和单位长度沿程水头损失。表6．2～区1～4给水管道水力计算管段卫生洁具数量当量秒流量管径流速坡降水头编号长度／当量数总数DN(1000i)损失Ⅲ脸盆大便器Ngq(L／s)咖V(m／s)(kPa／m)iL／kPaO～11．11／66O．7332O．7220．420．0221～2O．852／6121．04321．0237．05o．031a～28．57I／O．80．8O．2720O．731．15o．2672～33．64I／0．82／612．81．07321．0537．720．1373～44．2210．84／625．6l-52321_4769．830．2934～553／0．86／638．41．86401．1l31．43O．1575～627．34／0．88／651．22．15401．341．571．135最不利管段沿程损失之和2．04280旧¨垤∞M坫坩 水帕nt"-on∞目∞’亭∞ho鞲曼∞一—∽∞o∞H∞o∞Ho水≥o一HNoHo一●o●o*“oEp．-。o∞吲1。。oHo_一吲∞一,．--tH∞●∞Nt"-Nt"-∞一o世g④1州nt十∞n寸N∞餐裂弋o①∞吲_U’日_oho∞o●x■蠖5●H●o一o一H备龆星No。o。o∞吲t，N吲甘∞卜t"--b-蛔咀唧0coo吲∞o∞蟋)∞co∞c。oN●o●一N’枣∞U：浍。一o籁踽b。(。刊N∞o‘●o●咖z。。1中oGO∞甘∞U3ho∞N抓HN∞吲稚o∞oc。∞c。o鼍∞coo＼、、∞tpo藻酗＼吲时ID∞咖|{KN目oNoo吲_o—HN∞邪＼LDU，∞U’∞曲ID∞tO∞蚓稚∞●籁蹦o圃：÷＼、、＼、、＼、、N叫o。。oNHN“N吲oo。oHH．-．-IN“超划∞。。鼍∞c。∞H矧∞。。∞o。。。●o＼∞oea●，●o∑一N水o●o塑＼、、、＼＼、、＼oN一N、十∞一H蜊卷旨OON∞●1寸辎∞裂o她瘿盛Ⅱ"^HN∞吲∞扭N∞qIDN∞卜．。o∞o一dH嫘?2?2?2?2?*赵oHN∞目^∞卜．∞o一N∞q∞*拙一。aH__一H堪琳舌R篙测扯*奶噬∞_【0∞凶¨￡．o秣 水时t"-o∞。。勺1寸cD卜∞d∞c。c"q∞Hot"-∞骚生Hoo一H●o_Ho卜冰≥●o●oN∞苌“o8名∞L"-、中h霉CO—’十、pN∞21od∞N●器卜’∞a，一L卜∞oN鞋gnd“hN甘鲻喇之≮，。。oN∞。。ot"-旧h吲媸S●o_一od广■H吞靼星o导ot，N吲U，∞p一啦础0。。“。。∞卜n①媛>o∞r,DHoc。●命。Ho-一N"十’州∞口籁wo∞c。N●o踊b0co，●H∞删z一∞_呵o∞卜．∞一N抓稚e,Doco‘口oc。ocDJ型＼＼、＼、、＼、＼、、＼∞’刊oc。N∞"，o∞寸∞NdHN∞n’十畸∞o斗<籁∞心)∞IDLoEta∞Lo∞Lo∞●咖l酷∞●，●，●o邢蹦o、、＼÷＼＼、oN《o∞o吲一N“NC"-Id∞ooH—HN巅畎娌斑∞鼍。Dc。∞。o∞●，●，●o＼、、＼、、＼"，o∞o●目∞co一HN刊翻o＼剐一N瑙瑟N慧g∞。。∞。。咏吲∞oN●吲●N转NoN∞o裂驰憩型Ⅱp●HN∞目∞湖骠_N∞q∞N∞o卜-∞G)o一H絮盛?2?2?2?2?2?2K她oHNn砷^●∞h。。oHN∞日1H“H一Hd喇瓣盘R《测拙*辩噬"【N：=凶⋯●o擗 ②由式(h，一iL)计算管道的沿程水头损失hy和总沿程水头损失∑hy．一区各项计算结果见主坠垒坌(3)二区给水管道水力计算二区(5～13层)每层设一个卫生间。卫生间给水管道计算草图见且—§量。该供水系统最不利点为h点。同一区(1)、(2)两点设计要求。二区各项计算结果见盘鱼量(4)三区给水管道水力计算三区(14～21层)每层设一个卫生间，卫生间给水管道计算草图见盥—亘量(与二区类似)。该供水系统最不利点为h点。同一区(1)(2)两点设计要求；三区各项计算结果见盘鱼』(5)各区总水表的选择及计算①一区水表设计秒流量q。=2．15L／S--7．74m3／h，选择旋翼式LXS．40C水表，公称口径40mm，最大流量20rfl3／h，公称流量10m3／h。KB=Q。。／100=20z／100=4．00HB=Q2／KB-7．7铲／4=14．98kPa水表水头损失14．98kPa小于24．5kPa，满足要求。②二区水表设计秒流量6．18L／S=22．24m3／h，选择螺翼式LXL一80N水表，公称口径80mrn，最大流量80m3／h，公称流量40m3／h。KB=Q2／100=802／100=64．00kPaHB=22，242／64．00=7．78k_Pa水表水头损失7．78kPa小于12．8kPa，满足要求。③三区水表设计秒流量5．89L／S--21．20m3／h，选择螺翼式LXL一80N水表，公称口径80mrn，最大流量80in3／h，公称流量40m3／h。KB=Q2／100=802／100=64．00kPaHB=21．202／64．00=7．00kPa水表水头损失7．00kPa小于12．8kPa，满足要求。(5)引入管及水表选择本楼为商住楼：①生活给水流量，由塞互．上查得8．84m3／h②生产流量为0m3／h③消防流量，补水时间为48h，o=12．15m3／h建筑总的设计秒流量为生活给水设计秒流量、生产设计流量、消防流量、和未预见水量之和。Qm“=8．84+0+12．15+0．28=21．621113／h该楼给水引入管拟采用两条，每一根引入管承担的设计流量2／3。Q。。。14，41m3／h，选用管径为70mm的塑料管，设计流速V=I．04trds，i；O．0163 kP“m。水表选水平LXL一80N螺翼式水表，公称口径为80ram，最大流量80m3／h，公称流量40m3／h。K．B=Q2／100=802／100=64．00kPaH。=14．412／64=3．24kPa。水表水头损失3．24kPa小于12．8kPa，满足要求。(6)建筑内给水系统所需的压力计算①计算公式为：H=H1+H2十H3+H4H一建筑内给水系统所需的水压，kPaH．一引入管起点至最不利点的位置高度所要求的静水压力，kPaH2一引入管起点至配水最不利点的给水管路既计算管路的沿程与局部水头损失之和，kPa。H2=13∑hY地一水流通过水表时的水头损失，kPaH4一配水最不利点所需的流出水头，kPa②各区的流出水头一区的流出水头为15kPa(1．5Ⅱ沮2O)二区的流出水头为15kPa(自闭式冲洗阀小便按产品要求，取15kPa)三区的流出水头为15kPa(自闭式冲洗阀小便按产品要求，取15kPa)①具体计算结果见麦—鱼点表6．5给水系统所需压力计算表1分区编号H．(kPa)H。(kPa)地(kPa)H(kPa)一区2202．6414．9815252．62二区5183．927．7815544．70三区8064．927．0015832．92一区给水系统所需水压为252．62kPa，市政给水管的压力Ho=260kPa，故城市管网满足一区水压。(7)贮水池容积计算①高区生活用水量靠水泵获得，即从市政管网进入低层贮水池，再由水泵抽水至用户点。生活贮水池的体积为两倍三区和二区最大时用水量(即两倍最大时用水量)加上事故用水量则：VmⅪ=2×21．17+2X22．24+20≈107m3负二层的高度是3．25m，所以设置水池深H=3．0m，埋在地下部分为1．0m，贝Ⅱ水池面积为：S=V女旭／H=107／3．0≈36m2，则水池长为4，5m，宽为8m。则生活贮水池的尺寸为4500mm×8000mm×3000mm。水池顶部标高一5．20m，水位标高为一5．60m，池底标高为一8．50m。②消防水池容积计算，消防用水量参考消防设计计算，即室内消火栓取30L／s、自动喷洒取21L／S。消防水量为3h室内消防栓用水量和lh的自动喷洒用水量。则消防水池容积为：V**=3×30×3600／1000+1×3600×21／1000=399m3 负二层的高度是3．25m，所以设置水池深H=3，0m，埋在地下部分为1．Om，则水池面积为：S=V镕口／H=396／3．O≈1321112，则水池长为16．5m，宽为8m。水池顶部标高一5．20m，水位标高为一5．60m，池底标高为一8．50m。水池溢流水排至集水坑，用潜污泵提升排除。(8)生活水泵选择①三区生活水泵的选择，出水量按设计秒流量选用，即：流量为Qb=21．17m。／h，扬程为Hb=832．92kPa≈84m。选用65DLX6型变频泵二台(一用一备)，流量Q=30m3／h，扬程H=96m，转速n=1450r／min，效率rl=62％，轴功率为12．66kw，电机功率为15kw，电机型号Y160L--4(B5)，安装尺寸为=HXLXB=1796mm×260mmX430mm。②=区生活水泵的选择出水量按设计秒流量选用，即：Qb=22．241133，h。扬程为Hb=544．7kPa≈55m，选用65DL×4型变频泵二台(一用一备)，流量Q=30111’／h，扬程H=64m，转速rl=1450r／rain，效率n=62％，轴功率为8．44kw，电机功率为11kw，电机型号Y160M--4(B5)。6．3建筑消防系统设计与计算‘捌Ⅲ1啪mⅢ州6．3．1设计说明本建筑属于一类高层建筑，设计内容包括消火栓系统、自动喷水灭火系统和气体消防系统。1．设计依据(1)《高层民用建筑设计防火规范》(2)《自动喷淋灭火系统设计规范》(3)《汽车库设计灭火规范》(4)《卤代烷1211灭火系统设计规范》2．设计参数(查表)(1)消防用水水量标准①室外消防栓用水量：30L／S：②室内消火栓用水量：30L／s(3h、：③自动喷淋灭火系统用水量：21L／s(1h)；④消火栓用水量：30×3×3600=324m3⑤自动喷淋灭火系统：21×l×3．600=75．6m3(2)消防水池计算(见本章第～节：贮水池容积计算)：按3h延续时间的室内外消火栓用水量和1h自动喷水灭火用水量之和设计。(3)高位水箱计算：消防储水量按18m2设计。高位水箱贮水容积由消防调节容积(按一类建筑消防贮水量18ms计)计45 算。V^#=18m3选择标准方形给水箱，尺寸(有效容积)为L×BxH=3200mm×2500mmX2500mm，水箱的有效容积V=18m3，总容积V=20m5，有效水深为2250mm。水箱顶部标高为78．80m最底水位标高76．25m，箱底标高为76．20m。3．消防系统设计(1)室外消火栓给水系统室外消火栓系统为低压制，消防用水由街道上的消火栓提供。室内消防水池和室外消防水池合用。(2)室内消火栓系统室内消火栓系统为临时高压制。系统由蓄水池一消防水泵一屋顶水箱一气压罐联合加压供水。竖向分成两区：地下2层～地上lO层为低区，1l~2l层为高区。管网竖向成环状。每区管网分别设置3组水泵结合器。高区设高位水箱1个，贮存不少于18m3的消防用水量。系统分别设消火栓泵各2台(其中l台备用)。消防水泵可由消火栓处开启泵按扭直接启动同时向消防中心报警，水泵现场及消防中心均可控制起泵。消火栓处设有消防卷盘。泵停止工作时，备用泵自动投入工作。消火栓布置范围包括全部各楼层、消防电梯前室和屋顶检验用。消火栓间距不超过30m。消火栓供水流量30L／s，该栋建筑发生火灾时能保证同时供应6股水柱，并能保证任何部位发生火灾时，同层都有每股流量不少于5L／s、充实水柱不少于13m的两股水柱同时到达。火灾初期10min消防用水量由屋顶水箱供应。10min后消防用水量由地下室消防泵供应。消火栓箱内均设有远距离启动消火栓的按钮，以便在使用消火栓灭火的同时启动消防泵。低区消火栓系统不增压，高压消火栓系统局部增加。于屋顶水箱问设气压给水罐l台和增压泵2台(1台备用)，气压给水罐的调节容积为0．30m3，增压泵按一股消火栓水枪出水量考虑，罐内压力变压通过压力继电器自动控制水泵的停启。消火栓启动后，增压泵自动停止工作。(3)自动喷水灭火系统同消火栓系统一样竖向分为两个区：地下2层一地上4层为下区，地上5层～顶层为上区，均采用湿式灭火系统。系统设3组湿式报警阀，报警阀后管网为枝状网，每层每个防火分区均设水流指示器。每区管网均接水泵结合器2组。高低区分别设自动喷水加压泵各2台，互为备用：气压罐1个；增压泵2台，互为备用；系统由离心泵～贮水池一自动喷洒泵一屋顶水箱一气压罐联合加压供水。自动喷洒喷头均采用闭式玻璃球喷头。除厨房的烧烤、蒸煮等部位93℃级喷头外，其余均采用68"C级喷头；地下车库采用直立型喷头，其余均采用吊项式喷头。喷头的布置范围包括库房、商场、写字间，公共部分的走廊。每个喷头的保护面积不大于12．5m2。各层均设末端试压装置，废水排入废水管道。火灾初10min消防用水量由屋顶水箱供应，lOmin后消防用水由湿式报警阀延 时器后的压力开关自动启动消防水泵供应。(4)气体消防系统在消防控制中心、变配电房、等采用气溶胶自动灭火装置并设有感温、感烟装置，在发出声光报警后，才启动EBM灭火装置。(5)消防排水于消防电梯下设集水坑，消防废水经污水提升泵提升后排入室外雨水管网。水泵由集水坑处浮球开关自动控制停启，也可手动停启。(6)消防灭火器的配置根据建筑内部各部位的使用功能，相应配置手提式干粉灭火器，以配合消防给水灭火系统。4．消防管道安装与布置(1)消火栓给水系统①消火栓给水管道的安装与生活给水管道基本相同。②管材采用热浸镀锌钢管，沟槽式机械接头。⑨消火栓立管管径为125mm，消火栓口径为65mm；水枪喷口直径为19rnm；水龙带为麻织，654mm，长25m。④为了使每层消火栓出水流量接近设计值，在栓口静压超过O．5Mpa的消火栓前设置减压孔板。⑤消火栓口离地面高度为1．1m．。(2)自动喷水灭火系统①管道均采用内外壁热浸镀锌钢管。采用沟槽式连接件(卡箍)或丝扣连接。②设置吊架和支架位置以不妨喷头喷水的原则，吊架距喷头的距离应大于0．3m，距末端喷头的距离小于O．7m．。③报警阀应设在距地面lm左右。④供水于管在便于维修和地方设分隔阀门，阀门经常处于开启状态。⑤装置喷头的场所，注意防止腐蚀气体的侵蚀，不受外力的撞击，要定期清除喷头上的尘土。6．3．2室内消火栓系统设计计算1．消火栓间距(1)水龙带有效长度Ld=O．8×25=20m(z)水枪充实水柱在水平面上的投影长度L。=13×sin45。=9．23m(3)消火栓保护半径按下列公式计算：Rf=Ld+L。=25×O．8+0．71×l3=29．23m(4)消火栓最大保护宽度bf_8．6m (5)消防栓布置间距：三：、压7二j57：、压F西_：丽i=27．93m；消火栓布置间距取28m。l~4层每层设4个消火栓，5以1层每层设3个。2．消火栓管道系统计算(1)水枪造成13m充实水柱所需的水压Hq按下式计算：，，a^H。】．24×13爿口=——=————1一a砌日。1—1．24×0．009×13=19．19mH20=188kPa(2)水枪喷嘴射流量按下式计算；口。：／r了乃XTf万25．5L／s>5L／s：故水枪喷射流量为5．5L／s。(3)龙带采用帆布、麻织水带，查表得：A：=0．0043，水龙带沿程水头损失按下式计算：hd=AzLdqxh2=O．0043×25X5．52--3．25(1"flH20)--31．85kPa(4)消火栓出口压力按下式计算：Hxh=Ha+Hd=19．19+3．25=22．44mH20(5)考虑3股水柱作用，消防立管实际流量为16，5L／s，选DNl25钢管，v=1．24rn／s，1000i=23．50。(6)考虑该建筑发生火灾时能保证同时供应4股水柱，消火栓用水量Q=4×5．5=22L／s。消火栓环状给水管，采用DNl25钢管，v=1．66m／s，1000i=41．7。(7)水池最低水位至高区管网管道长度为64．2m，最不利消火栓立管到高区管网底环长度48．2m，沿程水头损失为he=EiL=0．0417X64．2+0．0235X48．2=3．81mH2O=37．35kPa局部水头损失按沿程水头损失10％计，则总水头损失：H。=1．1∑iL=1．1×3．81=4．19mH2O=41．08kPa3．消防水泵计算(1)高区最不利消火栓到消防泵的的高程差为H：=81．2m，所以消防泵所需总扬程为；Hb=Hg+Hz+Hq+hd=Hg+Hz+H。h=4．19+81．2+22．44=107．83mH20=1057kPa选择消防水泵2台，型号DAl一125--5，一用一各。其参数为：流量Q=30L／s，扬程Hb=116m，n=75％，转速n=2950r／min；电机型号Y225M--2／45，电机功率为55kW。(2)低区最不利消火栓到消防泵的高层差为43．00m。消防立管22．00L／s．采用DNl25钢管，v=1．66rrds，1000i=41．7。立管长度21．4m。沿程水头损失为：he=∑iL=0．0417×21．4+0．0417X43=2．69mH2O=26．33kPa；局部水头损失按沿程水头损失10％计，则总水头损失：hg=1．1∑iL=1．1×2．69--2．96mH20=29．01kPa消防泵所需总扬程为；H两出H。f2。96+43．00+22．44=68．40消防水泵流量Qb=5．5X4=22L／S；选择消防水泵2台，型号DA，一125--3，一用一备。其参数为：流量Q=25L／S，扬程Hb=69m，n=75％，转速48 n=2950r／min：电机型号Y200Ll一2／30，电机功率为30kW。4．减压阀及调压孔板的计算(1)减压阀前压力：P1=76．25．(76．25+39．80)×1．1×0．0235273．25mH2O=717．85kPa减压阀后压力：P2=Hxh+1．1Zhc=22．44+1．1X44．10X0．0417224．46mH2O=239．83kPa压力差：AP=P1一P2=478．02kPa选择Y44H--10型波纹管式减压阀：或根据表6．6管道调压孔板计算消火栓编号标高差剩余水头乩换算剩余水消火栓管道孔板孔径所在楼层编／m／kPa头值H’／kPa管径D／mm／mm号实验栓A73．147．523．3702169．975．9237．22702066．7107．3852．61701963．5139．9868．60701860．3172．5884．56701757．1205．18100．53701653．9237．78116．5l701550．7270．78132．4870211447．5302．98148．4670211344．3335．58164．4770201241．1368．18180．4170201137．9400．78196．387020实验栓B34．747．5023．370931．580．1039．2570828．3112．755．2270725．1145．371．2070621．9177．987．1770518．7210．5103．1570414．5253．1124．02703lO．3295．7144．90702126．1348．3170．67702011．1392．9192．527020—1—3．25439．00215．117019—2—6．5473．5232．027019 减压比值：d=Pl／P2----73．25／24．46—3：l，选择定比减压阀YM43F--16P，定比值取3：1。(2)当消防栓栓口处的压力超过O．5MPa时，应在消火栓处设置调压设施，以减低消火栓处的压力，保证各层消火栓的正常使用。选择最不利管路，各层消火栓处的剩余水头按下式计算：Hs=Hb．(Z+∑h+Hxh)式中，H。为计算层消火栓处的剩余水头值，kPa；Hb为消防水泵扬程，kPa：Z为消防水池最低水位或消防水泵与室外给水管网连接点至消火栓口垂直高度所要求的静水压，Eh为消火栓至水池或外网吸水送至计算层消火栓的消防管道沿程和局部水头损失之和，kPa：H。h为消火栓栓口处所需水压，kPa。换算剩余水头值按式H’=Ho／v2×1，其中，v=5．5×10。／3．14×(O．07／2)2=1．43m／s，H’=Ho／1．43‘×1=0．49Ho，根据H’查《建筑给水排水设计手册》选择调压孔板孔径选择，具体计算见盘堕立管道调压孔板计算。5．水泵接合器按《高层民用建筑设计放火规范》：每个水泵接合器的流量按10～15L／S计算。由于室内消防用水量为30L／S，故每个区分别设置2个水泵接合器，型号为SQBl50。6．局部增压设旎由于水箱高度已定，则需校核水箱高度是否满足最不利消火栓所需压力。最不利消火栓实际流量为5．5L／S，消防立管流量为16．5L／s，管径d=125mm．v=1．24m／s，1000i=23．50。水箱到最不利消火栓(实验栓A)的管道长度L=16．3m。水箱到最不利消火栓所需压力为：H=hd+Ha十1．1iL=22．44+1．1×(16．3×O．0235)=22．66mH2O=224．13kPa水箱对最不利点的消火栓作用压力为3．15m，不能满足最不利点的消火栓的水压要求，应设置稳压装置。气压罐低压Pl=22．66．3．15=19．51mH2O=191．28kPa气压罐高压P2=Pl+10=29．51mH20=289．32kPa根据《高层民用建筑设计防火规范》规定：气压给水设备的气压水罐其调节水量为2支水枪30秒的用水量，即：V。=2x5x30=300L=0．30m3：V02BVs(1一Ⅱ)==1．05x0．30／(1一O．70)=1．05m3选择SDlooo．6气压罐给水设备，其有效容积为0．30113．3，总容积为1．44m3。2台50DL×4增压泵，一备一用。水泵参数为：流量Q=2．5L／s，扬程H。=40m，电机功率5．5kw，电机型号Y112M-4(B5)。6．3．3闭式自动喷水灭火系统的设计计算1．本建筑物属中危险I级，其基本设计数据为：设计喷水强度为8．0L／(min．m2)，作用面积160m2，喷头工作压力0．1MPa，设计喷水量21L／s。 2．喷头的选用与布置本设计采用作用温度为68"C闭式玻璃球喷头，考虑到建筑美观，采用吊顶型玻璃球喷头，喷头的水平间距一般为2．8m，不大于3．6m，个别喷头受建筑物结构的影响，其间距适当增减，但距墙不小于0．6m，不大于1．8m。3．闭式自动喷水灭火系统的竖向分区由于湿式闭式自动喷水灭火系统的每个报警阀控制喷头数不宜超过800个，因此分区如下：下区负二层～四层：上区五层～二十一层。4．闭式自动喷水灭火系统的设计流量系统的设计流量：Q。=27L／s5．闭式自动喷水灭火水力计算报警阀以后的管道采用镀锌钢管。根据设计，绘制最不利层喷头和管道布置图(见．垦韭卫)，按特性系数法进行管道水力计算。从最不利喷头1开始，以图6．3上区喷头布置圈开放喷水的喷头处、管径变更处、管道分枝连接处依次进行编号计算，直至喷淋水泵。高区最不利管路为节点为1—16喷淋泵，低区最不利管路为节点1～10喷淋泵：管段累计流量增加到27L／s，达到中级危险级设计流量时，以后管段均按27L／s计算水头损失，计算过程与方法如下：(1)支管1～2末端喷头l在规定最小工作压力H1=10mH20作用下，按公式：ql：．i}瓜计算喷头出水量(10P用表示时，k取0．42)。g．：lj}佩：0．421圻O21·33(L／s)管道流量Q1-22ql21·33L／s51 O1．22=1．332=1．77(L2／S2)(2)按公式(h1．2=ALl-201_22)计算管道沿程水头损失：h1．22h．⋯。2=O．4367×2．8×1．77=2．16mH20=21．82kPa(3)喷头2水压：H2=HI+Hl_2=10+2．16=12．16nlH2O；喷头2出水量q2=k(H2)1／2=0．42x(12．16)172=1．46(Ush管道流量；Q2．3=q2+Q1．2=1．33+1．46=2．79(L／s)；Q2．32_2．792(L2／S2)，H3=H2+h2～3=13．53mH20。(4)护3管道流量与1-2一样，即Qa～32=1．77(L2，S2)，H、3=11．08mH2(5)管段3~4的流量：在节点3实际压力H3=13．53mH20作用下，a~3管段实际流量为：Q、m=Q¨(H3／I-I"3)1佗=1．33X(13．53／11．08)1／2=1．47(L／s)(6)依此类推可计算，上区详细计算结果见主煎卫(计算简图见墅乳堕)6．校核上区消防管道水流速度，详见星塑毽；经过校核，管内流速均满足小于10耐s的要求，不需要进行管径调整。表6．8上区最不利管道流速校核管道编号D／ramQ／(L／s)l(0V=K。Q(m／s)1～2251．331．8332．442～3322．791．052．933～4404．24O．83．394～5508．8lO．474．145～67018．270．2835．176～770270．2837．647--880270．2045．518～980270．2045．5l9～1080270．2045．5110～1180270．2045．5lll～1280270．2045．5l12～1380270．2045．5113～1410027O．儿53．1114～15150270．0531．4315～16150270．0531．4316～17150270．0531．4317～报警阀150270．0531．437．下区计算方法与上区相同，详见壹丞理(计算简图见围—鱼量)8．校核下区消防管道水流速度，详细见麦§：!Q经过校核，管内流速均满足小于lOm／s的要求，不需要进行管径调整。 -z．K鬟0器旧Nr■oH●蠡宕Hf■o一靼是∞I．O。瞄一、∞卜∞一r■∞"∞臣)∞一∞(30NoUOou乏o●o●oOo∞蛆皇∞她●一掣io|扯∞O∞l力r■HbN卜删^、耱¨赵JN敝—d删鹾∞嵯)f^lP龃3∞*j_{o嵯一Nr^耠目—赫雌N叫寸●挚o弊l窿嗽a卜∞宝r-N2=∞=卜鼽姜女巾n门_?己乏?量?土岛?皇?帮丽i嚣?土tn寸∞三__一：：H=?鞲：敝一卜_叫心n骡毛窒盘怔捉融d】社似皑”酥蛞R*蝌晒≮K*督帽匠凶叫t口懈 州黑。∞o叫瑶JJq．冰卜CO∞鼍雹●趔昌-d4t"lN塑型口∞o∞oO∞丑≥Nao●o姒g∞埴叽N搿I舢咄nod∞岫∞删^LO嚣协b-．--1●瓤√∞d姗耀∞呻如i)∞咄●Hi-4扣幽o∞*o“叼lZr■●柑曲圣II{P君H髹惴N～刊呻蓑o。口bn寸F∞呈H壁垛骣?2毛量?口土2?2整?怒一N”∞口、2下壁靴触=辎Dbn螺毛壅上0i盎一种盎牡暇轷寸Ⅱ琳盘R长嫘垛≤K*螫情瞪凶卜a．∞群 表6．10下区最不利管道流速校核管道编号D／mm0／(L／s)KoV=K。Q(m／s)l～2251．331．8332．442～3322．831．052．973～4404．270．83．424～5508．76O．474．125～67018．790．2835．326～770270．2837．647～880270．2045．518～980270．2045．5l9～1010027O．1153．1110～1110027O．1153．1l1l～报警阀150270．0531．439．选择喷洒泵喷洒泵设计流量Qb=27L／S，喷淋泵扬程按公式(Hpb=Hp+Hpi+∑hp+Hkp)计算。式中HPb为喷淋泵的扬程，mn20；HP为最不利点喷头压力，mH20；HPi为最不利喷头与贮水池之间垂直几何高度，mH2O：∑hP为管网中计算管路总水头损失，mH2O；HkD为报警阀压力损失，mH2O。(1)上区最不利喷头压力HP=10mH20=980kPa。(2)最不利喷头与贮水池之间垂直几何高度HPi=79．6m=781kPa。(3)最不利管段沿程水头损失∑hl=34．13mH2O，局部水头损失按沿程水头损失20％计，总水头损失￡hP=1．2×34．13=40．96mH2O=401．37kPa(4)报警阀压力损失：Hk。=0．000869×Q2=0．000869×272=O．63mI-12O。上区喷洒泵扬程：HPb=10+79．6+40．96+0．63=131．19mH2O选择DAI一125—7分段式多级离一tL,泵，2台，1用1备。其参数为：流量Q=27L／8，扬程Hp=140m,转速n=2950，效率rI=76％，电机功率为75kw；电机型号Y250M一4／55．。依上述方法可计算出下区喷洒泵扬程：HPb210+25．20+27．21×1．2+0．63=68．48mH20选择DAl一125—4分段式多级离-tL,泵，2台，l用1备。其参数为：流量Q=27L／s，扬程H。=80m，转速n=2950，效率=76％，电机功率为40kw；电机型号Y200L，--2／37。lO．校核最不利喷头由于水箱高度己定，则需校核水箱高度是否满足最不利喷头所需压力。最 不利供水方式为水箱～报警阀～21层最不利喷头。水箱～报警阀前管道长度81．5m，管径取125mm，当Q=27L／s时，A=O．00003395，则其沿程损失为：h．=O．00003395×81．50×272=2．02mH20；最不利喷头～报警阀沿程水头损失为34．13mH20，总水头损失Eh1=1．2×(2．02+34．13)=43．38tn日20--425．12kPa；水箱应满足最不利层喷头压力要求的最小安装高度为：H=10+43．38+0．63=54．01mI-12O=529．30kPa但实际上水箱与最不利喷头的安装距离为：76．25—71．25=5．0m<54．01m。需设局部增压设施，为保证供水安全，决定在水箱间采用气压罐，与设在地下水泵房相比可减少稳压泵扬程。11．局部增压根据《高层民用建筑设计防火规范》规定：气压给水设备的气压罐其调节水量为5个喷头30秒的用水量，即：V。=5×30=150L／s=0．15r一；Vo=13Vs，(1一Ⅱ)=1．05×0．15／(1一O．70)=O．53m3：气压罐低压：Pl=54．01—5=49．01mH2O=480．30kPa气压罐高压：P2=49．01+10=59．01ml-IsO=578．30kPa选择SDl000．6气压罐给水设各，其有效容积为O．30m3p总容积为1．44m3。2台50DLX4增压泵，一备一用。水泵参数为：流量Q=IL／s，扬程H。=69．2m，电机功率5．5kw，电机型号Yll2M--4(B5)。12．水泵接合器按《高层民用建筑设计防火规范》规定：每个水泵接合器的流量按10～15L／s计算，本建筑室内喷淋灭火系统设计流量为27L／S，故每个区分别设置2套水泵接合器，型号为：SOB150。6．4建筑排水系统设计与计算8“6’6．4．1排水系统设计说明1．排水方式的选择根据环保的要求，粪便污水不能直接排放，需经过化粪池处理之后才能排入城市下水道：因此采用分流制排水系统，洗涤废水直接排入城市下水道，生活污水经室外化粪池处理后再排入城市下水道，地下室排水经潜水泵提升后再排除。2．排水系统分区排水系统分为两区，高区(5-21层)的生活污水、废水分别在夹层中汇总，通过2根(污水、废水立管各1根)专用排水立管排入室外检查井，污水通过检查井将生活污水送至化粪池。低区为：1～4层。负二层的排水汇集到集水坑，然后用泵抽到气浮池处理后排入城市下水道。负一层的车库拓水汇集到负二层 的集水坑。由于本建筑层数较多，为了使排水管道的气压波动尽量稳定，防止管道水封破坏，高区设立专门通气管。低区污水管道设通气管通到室外。3．排水系统组成排水系统由卫生洁具、排水管道、检查121、清扫口、室外排水管、检查井、化粪池、集水井等组成。4．排水管道设备安装要求(1)排水管在垂直方向转弯处，用两个45。弯头连接，管材采用排水塑料管。(2)排水立管穿过楼板，按规定尺寸预留孔洞：①当d150～75mm时，洞口尺寸250ramx200ram；②当d>100mm时，洞口尺寸(d+300)inn"l×(d+200)mm。(3)立管沿墙敷设时，其管轴与墙面距离(L)不得小于下述规定：①当DN=75mm时，L=70mm②当DN=110mm时，L=90ram(4)排出管室外检查井至建筑物距离不得小于3m，检查井与给水引入管外壁的水平距离不得小于1．Om，其中流槽转弯角度不得小于900。(5)立管应设置检查口，离地面1．2m，每层各设一个检查口，每个支管设有清扫口。(6)排水采用UPVC管，用粘接。(7)检查井用砖砌，井径为l，Om。(8)化粪池作法，根据有关批文以及《给排水标准图集》，使其与建筑物的距离不小于5、Om。(9)当排水管在中间层竖向转弯时，排水支管与排水立管、排水横管相连接时排水支管与横管连接点至立管底部水平距离L不得小于1．5m，排水竖支管与立管拐弯处的垂直距离2h不得小于O．6m。6．4．2排水系统设计计算1．高区排水系统的计算(1)洗涤废水管道计算秒流量公式为g。：0．124-丽+g。。(d-2．0，q。。=1．oL／s)①FLI上废水支管水力计算，如塞巫旦②FLl废水立管水力计算，如表6．12 表6．11FLI上的支管水力计算管段脸盆当量设计秒管径H／D流速编号个数总数流量／(mm／m)(N=O．75)N。q。(L／s)De／ramV(m／s)a～b1O．751．2175O．50．630．007b～l21．51．2975O．50．670．007a’～b’l0．751．2175O．5O．630．007b’～121．51．2975O．50．670．007表6．12FLt立管水力计算管段编号脸盆个数当量总数设计秒流量管径(N=O．75)Npq。(L／S)De／ram1～2431．42752～3861．59753～41291．72754～516121．83755～620151．93756～724182．02757～828212．1758～932242．18759～1036272．257510～1140302．3175】l～1244332．387512～1348362．447513～1452392．57514～1556422．567515～1660452．6l7516～1764482．667517～检查井64482．6675(2)粪便污水管道计算秒流量公式为：毋：0．12√j啄+9。。(Ⅱ_2．O，qmax=1．5L／s)①WLl上污水支管水力计算，如麦§：13②Wii污水立管水力计算，如盔—巨；M 表6．13Wh，上的支管水力计算管段大便器小便器当量设计秒管径H／D流速1编号个数总数流量／(mm／m)(N=4．5)(N=O．3)N。q。(L／s)De／ramV(m／s)a～blO．31．63750．51．12O．02b～c20．61．69750．51．160．02c～dl25．12．04110O．50．620．004d～e29．62．24110O．5O．680．004e～f3214．12．4110O．5O．71O．004g～hl4．52．01110O．50．620．004h～i292．221100．5O．680．004i～f313．52．381100．50．710．004f～16227．62．761100．50．780．006表6．15FL：上的支管水力计算管段脸盆当量设计管径H／D流速编号个数总数秒流量／(哪／m)(N=O．75)N。q。(L／s)De／ramV(m／s)a～1lO．751．2175O．50．630．007表6．16FLz上立管水力计算管段编号脸盆个数当量总数设计秒流量管径(N=O．75)N，q。(n／s)De／ram1～210．75l-21752～321．5l-29753～432．251．36754～检查井431．427559 表6．14WE。立管水力计算管段编目大便器个数小便器当量总数设计秒流量管径(N=4．5)(N=0．3)Npq。(L／s)De／mEl～26227．62．761102～312455．23．281103～418682．83．681104～5248110．44．021105～630101384．321106～73612165．64．591107～84214193．24．841108～94816220．85．071109～105418248．45．2811010～1160202765．4911011～126622303．65．6811012～137224331．25．8711013～147826358．86．0511014～158428386．46．2211015～1690304146．3811016～179632441．66．5411017～接9632441．66．54110池表6．17WLz上的支管水力计算管段大便器小便器当量设计秒管径H／D流速l编号个数总数流量／(mm／m)(N=4．5)(N=0．3)Npq。(L／s)De／ramv(m／s)a～b14．52．01750．51．060．02b～l292．2275O．51．210．0262．低区排水系统的计算(1)洗涤废水管道计算①FL：上废水支管水力计算，如基§!!』②FL2废水立管水力计算，如麦§：!互(2)粪便污水管道计算 表6．18wL。立管水力计算管段编号大便器个数小便器当量总数设计秒流量管径(N=4．5)(N=O．3)Npq。(L／s)De／nun1～2292．221102～34182．521103～46272．751104～接池8362．94110①wL2上污水支管水力计算，如盍§：12②WL2污水立管水力计算，如塞亘照3．地下层排水系统的计算负一层接到负二层集水坑的管段、负二层集水坑接到隔油池的管段，皆采用De75mm的管道。4．自动喷淋排水管选用Dellomm的管道。5．通气管的计算(1)低区设通气管通到室外，管径为75mm(2)高区采用伸顶通气管，废水管管径为75mm，污水管管径为110ram。6．化粪池容积计算(1)化粪池实际使用总人数N=(68+28+1036)×40％=453(2)污水容积Vl=NQt／(24×1000)，每人每天的生活污水量Q=25L／S：t=12h(3)污泥容积y2：—aNT(100-—b)Kx1．2(1．00一C)×1000式中，当粪便污水单独排放时，a=0．4L／d；污水清掏周期T为3个月至1年，取90天；b=95％；进化粪池的新鲜污泥含水量c=95％；化粪池中发酵后体积缩减系数k=0．8。(4)化粪池计算容积为矿：y。+矿：：!塑!!!!!!+—0．4。453x3x30x(—1-0．95)x0．8x1．2。16m324×1000f1．00一O．90)×1000取化粪池型号为6-16All，外形尺寸：长×宽=7．15×2．6m。7．集水井及排污泵计算消防电梯井排水，发生火灾lh内有1／2消防流量Ql=18．5L／s流入集水井；发生火灾lh后，按2／3消火栓流量Q2=14．7L／s流入集水井。选用2台排水泵用于、消防电梯井排水，每台水泵的设计流量为Q=10L／s。采用DNll0PVC压 水管，v=0．93m／s，1000i=7．28，L=27m。水泵扬程：H。=27×0．00728+4．3+4．128．60m选用80WQ型潜污泵，转速n=1440r／mi黼Q=6--d0．83m3／h，扬程Hb=12．7～10．7m，电机功率5．5kW，效率rl=34％。集水井用于贮存15min的1台排污泵流量，集水井容积：V=10×60×15=9m38．室外排水管道的选择，室外排水管道按规范选用DN300rnlTl。 第七章总结与展望7．1总结高层建筑给排水设计是理论和实践结合非常紧密的专业。理论上的东西只有拿到实践上应用才能确认其效果。本文观点都在实践中检验并得到了广泛的应用。但各地方应根据实际情况采用相应的措施。1．高层建筑给水系统供水广泛采用变频泵供水，可省去水箱，但调速水泵的选型和配置必须合理才能达到节能和出水稳定。一次性投资太贵，使得设计部门必须根据甲方要求或采用传统的水泵一水箱联合加压供水。2．消防给水系统为保证安全可靠采用水箱一水泵一增压泵一气压罐联合加压供水系统，增压泵和气压罐均放在水箱间。对于有技术保证的城市或单位，也可省去水箱，而将增压泵和气压罐放在地下室供水泵房设置。另外，消防给水系统的设计必须和电器专业密切配合才能达到合理的控制效果。3．本文所提供热水形式具有广泛适用性，但高层建筑热水供应系统种类多，要根据建筑物的等级或甲方要求，采用相应的供水措施。为保证热水系统冷、热水压力平衡二层及以上冷水均需加压供水，热水回水管路采用同程式回水能有效防止供水短路。为防止结垢，热水供水温度不宜超过60。。4．高层建筑排水最好要污水、废水分开排放。根据建筑物等级确定设伸顶通气管还是采用专用或特殊的通气立管。对于多种形式的通气．立管的综合运用应根据建筑物的卫生要求而定。7．2展望随着高层建筑管材和控制设备的完善和种类的多样化，高层建筑的设计和施工趋于程序化。这对设计工作者提出更高的要求，必须要钻研新材料的应用和擅于改变传统的设计方案，以便创新和更适应市场要求。本人提出的高层建筑给水排水在实践中的应用只是在该领域跨出的一小步，更多的工作要求广大设计工作者进一步探索、丰富、完善和发展。 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