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§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 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。 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 c.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 3、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 4、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 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。 主要特点：简单，经济，无能耗，易管理。 2.设水箱的给水方式 适用条件：a.外网的水压周期性不足； b.外网的水压偏高或不稳定。 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。 3.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 直吸式水泵工作方式 断流式水泵工作方式 4.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。 5.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。 6.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。 7.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。 §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。 （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。 2、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）。 二、管道敷设 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。 第2章建筑消防系统 §2-1建筑消防概述 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 §2-2消火栓给水系统 一、设置条件 按《建筑设计防火规范》执行 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 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＋ｌｓ ３、消火栓设置间距ｌｆ （ａ）单排单股 （ｂ）单排双股 ４、消火栓设置注意事项 ５、管道布置方法 §2-3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 一、消火栓口所需的水压 Hxh=Hq+hd+Hk Hq—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）； αf—实验系数； φ—与喷嘴口径有关的系数。 2、hd的计算： hd=AzLdqxh2 Az—水带阻力系数； Ld—水带长度，m； qxh—水枪射流量，L/s。 qxh=（BHq）1/2 B—水枪水流特性系数； Hq—水枪喷嘴处压力。 二、管网水力计算步骤 1、根据规范要求进行流量分配，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+H2 Hxh—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）。 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）。 §2-4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 2、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 4、基本工作流程 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。 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： 2、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。 （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。 §2-5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 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 3、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 §3-1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 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 合流制 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） （2）排水管系 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 §3-2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 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。 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 （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； 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。 通气管系的安装 伸顶通气管的安装 a）伸出屋顶高度0.5~0.7m b）上人屋面不小于1.8m c）出口4m内有门窗时，高于门窗上边缘0.6m d）不能设在挑出部位下（阳台、遮阳板、遮雨板） 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 §3-3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 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。 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 横管内的水流状态 能量转换 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 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 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。 B.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。 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。 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）。 B）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) 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) Q=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。 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）4/5 P1：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 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。 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。 |
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