建筑给排水课程设计.docx
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建筑给排水课程设计
第一章生活给水系统
给水方式即建筑内部给水系统的供水方案。
高层建筑给水方式是根据高层建筑的特点,在技术上保证管中水压值合理。
在高层建筑给水设计中,系统给水方式的选择,关系到整个给水系统的可靠性。
工程投资、运行费用、维护管理及使用效果,是本设计的中心内容。
因此,本设计根据该综合商务楼的性质,用水器具的设置情况、特点、建筑结构及结合室外市政水源的情况,进行多方面技术、经济比较。
1.1资料收集
根据上级有关部门的批准的设计任务,拟在天津市建一座办公大楼。
总占地面积为1163
,建筑高度为91.9m。
地上为24层,地下0层。
各层层高分别为:
首层层高为:
4.5m;
标准层层高:
3.6m;
非标准层层高:
4.2m;
顶层设备间层高:
5.2m;
建筑设计资料
A.建筑物所在街区的总平面图:
B.建筑物首层平面图;
C.建筑物标准层平面图;
D.建筑物非标准层平面图;
E.设备层平面图;
F.卫生间大样图;
G.其他必要的图;
给水水源的地点
该建筑物以城市给水管网为水源,建筑物南侧有一条DN200mm的市政给水管,管顶埋深为1.2m。
城市可靠供水压力为300kpa。
1.2供水方案比选
1.2.1方案例举与比较
本设计结合建筑具体环境提供以下方案:
方案一:
下层市政管网供水,上层水池、水泵、水箱联合供水;
方案二:
由水池、水泵、水箱联合供水(上行下给);
方案三:
下层市政管网供水,高层由水池、变频泵直接供水(上行下给)。
现就以上三个方案的可行性进行论证:
方案一,由于市政管网平均自由水压为30mH2O,按建筑层数粗略估计,自室外地面算起,所需最小保证压力值,一般一层10mH2O,二层12mH2O,三层及三层以上每增加一层增加4mH2O,所以市政管网的水压值一般能满足四层以及四层以下的供水,一至四层由市政管网直接供水,满足供水要求。
而五至二十二层由市政管网的水进入水池,然后由水泵把水送至高位水箱,再由水箱向五至二十二层各用水点供水。
可保证正常供水并且静压值满足要求。
一至四层采用下行上给,五至二十二层采用上行下给式。
方案一可行。
方案二:
由水池、水泵、水箱联合供水。
因为一至二十二层用水设备不多,所以水由水池通过水泵送至高位水箱,再由水箱向各层供水,并且能保证正常的供水和满足静压值要求,统一采用上行下给式。
方案二可行。
方案三:
市政管网的水压值一般能满足四层以及四层以下的供水,一至四层由市政管网直接供水,满足供水要求。
而四至二十二层层由市政管网的水进入水池,然后由变频水泵直接向四至二十二层的各用水点供水,要求满足各用水点的静压值要求。
变频泵的选用,达到了节能的目的。
一层至四层采用下行上给式,五至二十二层采用上行下给式。
方案三可行。
综上方案一、方案二、方案三对该建筑给水方式均适用,均能满足该建筑物供水要求。
现就给水方式提出的三个方案进行比较,然后选出最佳方案。
表1-1方案比较表Tab1-1schemecomparingforms
方案名称
分析说明
比较项目
方案一
方案二
方案三
图式说明
市政管网的一部分直接供给一至四层用水点,另一部分引至水池,由恒速水泵提至水箱供水。
高区:
下行上给式;低区:
下行上给式
城市供水管网的水引至水池,由恒速水泵提至水箱供水,为水池、水泵、水箱联合供水,为上行下给式。
市政管网的一部分直接供给一至四层层用水点,为下行上给式。
另一部分水引至水池,由变频泵统一供给四层以上的用水点。
为上行下给式。
供水安
全可靠
性方面
仅有水池和水箱储备一定的水量,停水停电时三层以上可以延迟供水,供水安全可靠,系统安全简单,投资较省,可充分利用外网水压,节省电耗。
水池、水箱均能储备一定的水量,停水停点时可延时供水,供水可靠性较高,供水压力稳定。
水池储备一定的水量,停水停点时可延时供水,水压稳定,用变频泵节省电耗。
经济方面
水箱的设置,会造成结构的复杂性,但水箱增加的负荷影响不大。
水泵设置普通泵设备费用低,初期投资不会很大。
市政管网直接供水三层以下的用水点,可以节省能耗。
设置屋顶水箱后,水压稳定,水泵启动次数相对减少,出水量稳定,可使水泵高效工作,长期运行费用较低而经济。
但有时也需设部分附件,以减小出水点压力过大而造成喷溅,又要增设横支管,这样邮回提高造价和管理水平。
另外安装维护麻烦,投资较大,有水泵震动,噪音干扰。
屋顶水箱储存整座楼的用水,则水箱的容积增大,会增加建筑结构的复杂性,设置屋顶水箱,初期投资较大。
建筑用水全部由屋顶水箱供给,浪费了市政管网的水压,但供水可靠。
在安装中,管道系统不复杂,可降低一定的费用。
经济运行费用与方案一相差不大,采用普通泵,设备费用低,经济适用。
采用变频泵可以取消屋顶水箱的设置,降低了屋顶的负荷。
至少要用量台泵,费用增加。
在该建筑中由于建筑面积不大,层数不高,采用变频泵供水,大大增加初期投资,由于变频泵运行、管理麻烦,运行管理费高,另外,当夜间用水量远小于白天用水量时使泵在流量极小状态下工作,泵轴功率大量转化热能使水泵发生故障,增加维护费用。
1.2.2方案确定
对于本设计来说,该建筑为办公综合楼,主体的功能是办公楼。
结合办公楼的用水特点,办公楼用水有3点:
1.用水时间短。
办公用水不同于酒店用水和住宅用水,用水时间短,一般按10个小时考虑(8:
30~18:
30),而后者用水时间一般为24小时;2.系统需要周期循环。
由于非用水时间长达14个小时,在非用水时间内,系统仍然需要不间断运行,不利于节能;3.用水量小。
办公楼用水定额为5~8L/人·班,全天用水用量约为30.64m3/h,若直接采用水泵—水箱给水方式,下部几层供水压力将过大,容易造成接口损坏,且未能有效利用市政管网水压,浪费能量,同时,屋顶水箱容积过大,增加了建筑负荷和投资费用。
故采用直接由市政管网向较低的几层供水,小的用水量相对于高层庞大的管网系统和设备运行和维护成本而言,非常不经济。
城市给水管网水压一般不能满足高区部分生活用水要求,应采取分区给水方式,即低区部分直接由城市管网给水,高区部分由水泵加压供水。
本设计一至四层为低区,五层至二十二层为高区。
结合各个方案的优缺点,经比较后可以发现,三个方案中方案二的资金投入最少,后期的管理维修也很方便;虽然用的管材较其他两个方案多,但是对于整体的效益来说,方案二最为经济。
所以我们最中选择的供水方案为分区给水的方式。
1.2.3方案设计要求与构件组成
我国设计规范推荐,分区最大静压值为3~4kg/cm2。
总之,是否分区,分区后的连接方式等都要作技术经济比较后确定,应以“技术先进、供水安全可靠、经济合理”为原则,选择合理的给水方案。
合理的供水方案,应综合工程涉及的各项因素采用综合评判法确定。
技术因素包括:
供水可靠性、水质、对城市给水系统的影响、节水节能效果、操作管理、自动化程度等;经济因素包括:
基建投资、年经常费用、现值等;社会和环境因素包括:
对建筑立面和城市观瞻的影响、对结构和基础的影响、占地面积、对环境的影响、建设难度和建设周期、抗寒和防冻性、分期建设的灵活性、对使用带来的影响等。
某综合楼建筑给水排水工程设计4当建筑物的高度很大时,如果给水只采用一个区供水,则下层的给水压力过大,将会产生下列后果:
1)水压过大,水龙头开启时,水成射流喷溅,影响使用,水量也浪费;
2)水压过大,水嘴放水时,往往产生水锤,由于压力波动,管道震动,产生噪声,引起管道松动漏水,甚至损坏;
3)水压过大,水嘴、阀门等五金配件容易磨损,缩短使用期限,同时增加了维修工作量。
因此,为了消除或减少上述弊端,高层建筑的高度达到某种程度时,对给水系统须作竖向分区。
根据《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)规定:
高层建筑生活给水竖向分区应符合下列要求:
1)各分区最低卫生器具配水点处的净水压不宜大于0.45MPa,特殊情况下不大于0.55MPa。
2)各分区最不利配水点的水压应满足用水水压的要求。
包括:
引入管、水表节点、给水管网和附件,此外,还包括高区所需要的地下生活水池、加压泵、屋顶高位水箱。
1.3给水管道的布置与敷设
给水方式及给水分区确定之后,可根据建筑物性质及给水管道布置要求进行管线布置。
给水管道的布置受建筑结构、用水要求、配水点和室外给水管道的位置以及供暖、通风、空调和供电等其他建筑设备工程管线布置等因素的影响。
进行管道布置时,不但要处理和协调好各种相关因素的关系,还要满足以下基本要求。
1.3.1基本要求
1)确保供水安全和良好的水力条件,力求经济合理。
引入管至少两条,宜从建筑物不同侧的两条城市管道上接入,在室内将管道连成环状或贯通状双向供水。
若条件不能满足,可采取设贮水池(箱)或增设第二水源等安全措施。
本设计是采用贮水池,由于市政给水管在建筑南侧,只能同侧接入,两根引入管之间的间距为16.4m,满足引入管之间的间距不得小于10m的要求,水表节点设于引入管上。
考虑到当地冰冻深度为-1.2m,为防止引入管受到冰冻的破坏,引入管管顶敷设在当地冰冻线以下20cm,引入管室外部分管中心标高为室外地坪下-1.43m。
引入管穿越地下室外墙处,设防水套管。
管道尽可能与墙、梁、柱平行,呈直线走向,力求管路简短,以减少工程量,降低造价。
干管布置在用水量大或不允许间断供水的配水点附近,既利于供水安全,又可减少流程中不合理的转输流量,节省管材。
2)保护管道不受损坏
给水埋地管道避免布置在可能受重物压坏处,管道不得穿越生产设备基础,也不宜穿过伸缩缝、沉降缝,如需穿过,应采取保护措施,为防止管道腐蚀,管道不允许布置在烟道、风道、和排水沟内,不允许穿大、小便槽,当立管位于小便槽端部≤0.5m时,在小便槽端部应有建筑隔断措施。
3)给水管道一般暗装。
给水横干管敷设于技术层内、吊顶中或管沟内,立管设于给排水管道竖井里,支管可敷于吊顶、墙体、地板找平层、管窿内,这样美观、卫生。
4)不影响生产安全和建筑物的使用。
为避免管道渗漏,造成配电间电气设备故障或短路,管道不从配电间通过。
也不能布置在妨碍生产操作和交通运输处或遇水易引起燃烧、爆炸、损坏的设备、产品和原料上。
不宜穿过橱窗、壁柜、吊柜等设施和机械设备上通过,以免影响各种设施的功能和设备的维修。
5)在技术层、吊顶层中给水管道、排水管道等交叉时,一般是给水管在上面,其次是排水管。
6)给水管道穿越墙和楼板时,应预留孔洞。
穿水池、水箱处应预埋套管。
7)管道应采取防振隔音、防冻、防露等措施。
8)便于安装维修。
布置管道时其周围要有一定的空间,以满足安装、维修的要求,给水管道与其他管和建筑结构的最小净距见表1-2。
需进人检修的管道井,其通道不宜小于0.6m。
本建筑的卫生间中均设有吊顶,所以给水管道采用暗敷。
低区给水横干管敷设于地下一层的吊顶中,高区水平干管敷设在九层顶棚下,给水立管布置在墙槽内,部分布置在墙角、柱边的立管,可由土建装饰处理。
1.3.2布置形式
给水管道的布置按供水可靠程度要求可分为枝状和环状两种形式,前者单向供水,供水安全可靠性差,但节省管材,造价低;后者管道相互连通,双向供水,安全可靠,但管线长造价高。
一般建筑内给水管网宜采用枝状布置。
本设计采用枝状管网布置。
按水平干管的敷设位置又可分为上行下给、下行上给和中分式三种形式。
由于本设计中采用竖向分区,故高区为上行下给,低区为下行上给供水方式。
管道布置后,绘出给水管道系统轴测图。
1.3.3给水管材
镀锌钢管是我国长期以来在生活给水中采用的主要管材。
镀锌钢管质地坚硬,刚度大,适用于易受到撞击的环境,如室内明装管道;同时镀锌钢管及配件市场供应完善,施工经验成熟。
但是镀锌钢管也存在着一些问题:
管道由于长期工作,镀锌层逐渐磨损脱落,钢体外露,管壁锈蚀,出现黄水,污染水质,污染卫生洁具;长久的锈蚀使管道断面缩小、水流阻力增大;在锈蚀的管壁上易于滋生细菌。
鉴于这些情况,现在已禁止使用冷镀锌钢管用于室内给水管道,并根据当地实际情况逐步限时淘汰热浸镀锌钢管。
目前我国给水管道主要采用钢管和铸铁管。
近年来,给水塑料管的开发在我国取得很大的进展,有硬聚乙烯塑料管(UPVC)、聚乙烯管(PE)、聚丙烯管(PP)和聚丁烯管(PB)等。
另外还开发了兼有钢管和塑料管优点的钢塑复合管和以及铝合金为骨架,管道内外均为聚乙烯的铝塑复合管。
这些管道都具有卫生条件好、强度高、寿命长等优点,它们是镀课程设计锌钢管的替代管材。
本设计生活给水管道采用PP-R冷水管。
1.4生活给水系统设计计算
1.4.1用水量计算
1)确定生活用水定额qd及小时变化系数kh。
根据原始资料中建筑物性质及卫生设备完善程度,按《建筑给水排水规范》确定用水定额和小时变化系数,列于生活用水量计算表中,未预见用水量按以上各项之和的10%计。
2)生活用水量的计算
①最高日用水量Qd
Qd=Σmqd/1000(m3/d)(1-1)
式中Qd:
最高日用水量,L/d;
m:
用水单位数;
qd:
最高日生活用水定额,L/人·d,L/床·d,或L/人·班。
②最大小时生活用水量Qh
Qh=QdKh/T(m3/h)(1-2)
式中Qh:
最大小时用水量,L/h;
Qd:
最高日用水量,L/d;
T:
每日或最大班用水时间,h;
Kh:
小时变化系数,按《规范》确定。
根据原始资料中建筑物性质及卫生设备完善程度,按《建筑给水排水规范》确定用水定额qd和小时变化系数kh。
见下表,未预见用水量按10%计,列于用水量表中。
3)低区用水量计算
办公:
最高日生活用水量:
30~50L/人·班,设计中取40L/人·班;
使用时间:
8~12h,设计中取10h;
小时变化系数kh:
1.2~1.5,设计中取1.2;
办公用水单位数以有效面积4~5m2/人计,设计中取5m2/人。
一到四层的建筑面积大概为4126
,
Qd=Σmqd/1000=
Qh=QdKh/T=
=3.96(m3/h)取4(m3/h)
3)高区区用水量计算
同理五到二十二层面积为14490
Qd=Σmqd/1000=
Qh=QdKh/T=
=13.8(m3/h)取14(m3/h)
1.4.2给水管网水力计算
1)设计秒流量计算
由《建筑给水排水设计规范》规定:
集体宿舍、旅馆、宾馆、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、客运站、会展中新、中小学教学楼、办公厕所等建筑的生活给水设计秒流量,应按下式计算:
qg=0.2α
+kNg(1-3)gN
式中qg:
计算管段的给水设计秒流量,L/s;
Ng:
计算管段的卫生器具给水当量总数,查表得;
α,k:
根据建筑用途而定的系数,查下表知,本建筑按办公楼、市场计算,α
取1.5,k取0。
根据建筑物用途确定的系数值(α值)
l建筑物名称
α值
建筑物名称
α值
门诊部,诊疗所
1.4
医院,休息所
2.0
托儿所,养老院,幼儿园
1.2
宾馆,招待所,旅馆,集体宿舍
2.5
办公楼,市场
1.5
客运站,公共厕所,会展中心
3.0
当大便器采用自闭式冲洗阀时,按下式计算:
qg=0.2α
+1.2
式中1.2为一个自闭式冲洗阀给水额定流量(L/s)
序号
给水管配件
额定流量/L•s1
当量
支管管径/mm
配水管前所需流出水头/MPa
1
污水盆(池)水龙头
0.20
1.0
15
0.020
2
洗手盆水龙头
0.15
(0.10)
0.075(0.5)
15
0.020
3
洗脸盆水龙头
盥洗槽水龙头
0.20
(0.16)
1.0
(0.8)
15
0.015
4
大便器
冲洗水箱浮球阀
自闭式大便器
0.10
1.20
0.5
6.0
15
25
0.020
按产品要求
5
小便器
手动冲洗阀
自闭式冲洗阀
0.05
0.10
0.10
0.25
0.5
0.5
15
15
15
0.015
按产品要求
0.020
6
净身器冲洗
水龙头
0.10
(0.07)
0.5
(0.35)
15
0.030
7
淋浴器
0.15
(0.1)
0.5
(0.35)
15
0.025——0.040
8
浴盆水龙头
0.30
(0.20)
0.10
(0.20)
1.5
(1.0)
15
20
0.020
0.015
2)管网水力计算
根据草图,将各计算管段长度列于水力计算表中。
其中管网流速干管1.0~1.5m/s,支管0.8~1.2m/s。
根据各管段的设计秒流量和流速,查水力计算表,确定各管段的直径和计算管路的沿程水头损失。
沿程水头损失按下式计算
hf=il(1-5)
式中hf:
管段的沿程水头损失,mH2O;
i:
管段单位长度的沿程水头损失,mH2O/m,查冷水水力计算表[9];
l:
计算管段长度,m。
计算结果列于水力计算表中,局部水头损失按沿程水头损失的25%~30%估算,本设计中局部水头损失取30%。
水力计算时应注意
①如计算值小于该管段上一个最大卫生器具给水额定流量时,应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。
②如计算值大于该管段上按卫生器具给水额定流量累加所得的流量值时,应按卫生器具给水额定流量累加所得的流量值采用。
③有大便器延时自闭冲洗阀的给水管段,大便器延时自闭冲洗阀的给水当量均以0.5计,计算得到的qg附加1.10L/s的流量后为该管段的设计秒流量
管段
编号
当量
总数
Ng
设计秒
流量qg/L·s-1
管径
/mm
流速
/m·s-1
每米管长沿程水损/1000i
管段
长度L/m
沿程水损
kp
累计沿程水损kp
11-12
0.5
0.1
20
0.5
0.249
0.5
0.125
0.125
10-11
1
0.2
20
0.99
0.899
0.5
0.449
0.574
9-10
1.5
0.3
25
0.79
0.404
0.5
0.202
0.776
8-9
2
0.4
32
0.61
0.179
0.5
0.009
0.865
7-8
3
0.6
32
0.91
0.379
1
0.379
1.224
6-7
5
1
40
0.98
0.340
4
1.363
2.605
5-6
7.5
1.369
50
0.82
0.184
4.2
0.774
3.379
4-5
15
1.936
50
1.16
0.350
4.2
1.47
4.849
3-4
22.5
2.372
63
0.9
0.165
4.5
0.742
5.591
2-3
30
2.739
63
1.04
0.215
8
1.72
7.311
1-2
34.5
2.937
63
1.11
0.245
8
1.957
9.268
低区最不利点水力计算表
低区冷水给水最不利管水力计算,低区冷水给水最不利管水力计算见表。
管段沿程水头损失累计∑hy=9.268(kPa)
计算局部水头损失∑hj:
∑hj=30%∑hy=0.3×9.268=2.780kpa
计算管路的水头损失为:
H2=∑(hy+hj)=9.268+2.780=12.048kpa
引入管到最不利用水点的标高:
H1=12.9+1.1=14mH2o=140kpa
最不利用水点的流出水头为:
H3=0.1Mpa=100kpa
因此,低区给水系统所需水压为:
H=H1+H2+H3=140+100+12.048=252.048kPa<300Kpa
由于市政管网常年提供资用水头为300Kpa,大于低区给水系统所需水压252.048kPa,因此,满足水压要求。
高区支管最不利管路支管图
高区最不利支管计算表
管段
编号
当量
总数
Ng
设计秒
流量qg/L·s-1
管径
/mm
流速
/m·s-1
每米管长沿程水损/1000i
管段
长度L/m
沿程水损
kp
累计沿程水损kp
1-2
1
0.2
20
0.99
0.899
2
1.789
1.798
2-3
1.5
0.3
25
0.79
0.404
0.5
0.202
2
3-4
2
0.4
32
0.61
0.179
0.5
0.089
2.089
4-5
2.5
0.5
32
0.76
0.270
0.5
0.135
2.224
5-6
3
0.6
32
0.91
0.379
2
0.758
2.982
6-7
5
1
40
0.98
0.340
2
0.680
3.662
7-8
7.5
1.369
50
0.82
0.184
4.2
0.774
4.436
最不利点(1点)的沿程水损为以上各段水损之和,经计算为4.436*(1+30%)=5.7668kp,其他卫生间的管径参考该卫生间确定。
管段沿程水头损失累计∑hy=4.436kpa
计算局部水头损失∑hj:
∑hj=30%∑hy=0.3×4.436=1.3308kpa
所以计算管路的总水头损失为:
H2=∑(hy+hj)=4.436+1.3308=5.7668kpa
最不利用水点的流出水头为:
H3=0.1Mpa=100kpa
总水头
=105.668kp
水箱安装高度离最不利点的高度为12m。
大于10.5668m所以满足。
高区主干管水力计算
高区主干管水力计算表
管段
编号
当量
总数
Ng
设计秒
流量qg/L·s-1
管径
/mm
流速
/m·s-1
每米管长沿程水损/1000i
管段
长度L/m
沿程水损
kp
累计沿程水损kp
7-8
7.5
1.369
50
0.82
0.184
3.6
0.664
0.664
8-9
135
5.809
90
1.05
0.142
54
7.684
8.348
9-10
142.5
5.969
90
1.08
0.150
3.6
0.539
8.887
10-11
150
6.124
90
1.1
0.157
4.2
0.659
9.5
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- 建筑 排水 课程设计