恐龙别墅给排水课程设计.docx

恐龙别墅
给排水课程设计

第一章 设计任务书
第二章 设计说明书
第一节 给水系统设计说明书
第二节 给水系统设计说明书
第三节 消防设计说明书
第四节 管道布置说明书
第三章 设计计算书
第一节 给水系统设计计算书
第二节 排水系统设计计算书
第三节 消防系统设计计算书
第四节 热水系统设计计算书

《建筑给排水课程设计》任务书
一、设计题目
恐龙别墅工程
二、设计的原始资料
1、地点：绵阳市
2、自来水为城市自来水，室外自来水管道处水压0.20Mpa；
3、建筑底图2套；
4、室外排水管管内底埋深1.4米。
三、设计目的要求及步骤
（一）设计目的
通过课程设计使学生将课本中所学的专业知识应用于设计实践，以巩固课堂学的专业知识，为今后的毕业设计打下良好的基础。
（二）设计要求
1、要求每个学生独立完成设计任务。
2、要正确运用设计资料。
3、设计要尽可能接近施工图深度。
4、要求提交成果。
（1）计算说明书一份；
（2）给水、排水、雨水、消防及热水平面布置图；
（3）给水、排水、雨水、消防及热水系统图；
（4）局部大样图；
（5）图纸上的设计说明、图例及其材料表。
（三）设计步骤
1、确定给水方式，布置给水管道，画出计算草图；
2、布置排水管道、雨水管道、消防管道及热水管道，画出计算草图；
3、做给水、排水、雨水、消防及热水管道水力计算；
4、画正式图纸；
5、整理计算书、装订图纸。
第二章 设计说明书
第一节 给水系统设计说明书
建筑概况：本工程建筑属别墅，层数为二层，主要功能为住宅楼，建筑高度为6.3米。室外自来水管道处水压0.20Mpa。室外排水管管内底埋深1.4米。
一、 建筑给水方式选择
根据设计资料，已知室外给水管网常年可保证水压为0.2MPa,故室内给水拟采用不分区供水方式。即由室外管网直接供水，采用下行上给式。卫生洁具及给水配件均采用节水型产品。
二、给水系统的组成
1．引入管
引入管是一个建筑的总进水管，或称入户管，与室外供水管网连接，一般建筑引入管可以设一条，从建筑中部引入。对于一些比较重要的、或者档次比较高的建筑，引入管需要设两条，分别从建筑物的两侧引入，以确保安全供水，当一条管出现问题需要检修时，另一条管道仍可保证供水。本设计采用两条引入管。
2．水表节点
水表节点是安装在引入管上的水表及其前后设置的阀门和泄水装置的总称。
3．给水管道
给水管道系统包括：干管、立管、支管、分支管等。
①干管是将引入管送来的水输送到各个立管中去的水平管道。
②立管是将干管送来的水输送到各个楼层的竖直管道。
③支管将立管送来的水输送给各个配水装置。
④分支管又称配水支管，将水从支管输送到各用水设备处。
4．给水附件
指给水管道上的调节水量、水压、控制水流方向或检修用的各类阀门：截止阀、止回阀、闸阀、安全阀、浮球阀……，以及各种水龙头和各种仪表等。
三、给水管道布置
1．各层给水管道根据实际采用明敷或暗设，管材采用PP-R水管，热熔连接；
2．管道外壁距墙面不小于150mm，离梁柱设备之间的距离不小于50mm。支管距墙梁柱净距为20-25mm；
3．水管与排水管道平行、交叉时，其距离分别大于0.5m和0.15m，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．引入管穿外墙设套管；
7．给水横干管敷设坡度i≥0.002坡向水表或泄水口。
四、管材和附件
1．管材
我国有硬聚乙烯塑料管（UPVC）、聚氯乙烯管（PP）、聚乙烯管（PE）和聚丁烯管（PE）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，它们是镀锌钢管的替代管材。
本设计生活给水管道采用PP-R冷水管。
2．管道附件
根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015—2003）3.4.5规定：
给水管道的下列部位应设置阀门：
（1）居住小区给水管道从市政管道的引入管段上；
（2）居住小区室外环状管网的节点处，应按分割要求设置。环状管段过长时宜设置分段阀门；
（3）居住小区给水干管上接出的支管起端或接户管的起端；
（4）接户管、水表前和各分支立管上；
（5）环状管网的分干管、贯通支状管网的连接管；
（6）室内给水管道向住户、公用卫生间等接出的配水管起端，配水支管上配水点在3个及3个以上时应设置；
（10）卫生器具（如大、小便器、洗脸盆、淋浴器等）的配水管上；
（11）某些附件，如自动排气阀、泄压阀、水锤消除器、压力表、洒水栓等前、减压阀与倒流防止器的前后等；
（12）给水管段的最低处宜设置泄水阀；

给水管道上的阀门设置应满足使用要求，并应设置在易操作和方便检修的场所。暗设管道的阀门应留检修门，并保证检修方便和安全；墙槽内支管上的阀门一般不易设在墙内。
第二节 排水工程
一、排水方式的选择
建筑内部排水体制分为合流制和分流制两种，排水方式的选择应遵循：
1．当城市有完善的污水处理厂时，宜采用生活污水排水系统，用一个排水系统接纳生活污水和生活废水，出户后排入市政污水管道系统或合流制排水系统。
2.当城市无污水处理厂或污水处理厂能力有限，生活污水需要经过局部处理时，宜分别设置生活污水排水系统和生活废水排水系统。少数污废水负荷较小的建筑和污废水不便分流的建筑，如办公楼、标准较低的住宅等，也可采用生活污水排水系统。
3.对含有害物质、含大量油脂的污、废水，以及需要回收利用的污废水，应采用单独的排水系统收集、输送，经适当处理后排出或回收利用。
采用什么方式排出污水和废水，应根据污废水的性质，污染程度以及回收利用价值，结合市政排水系统体制，城市污水处理情况，通过技术经济比较，综合考虑。
二、通气方式的选择
1.生活排水管道或散发有害气体的生产污水管道，均应将立管延伸到屋面以上进行通气。
2.建筑物排水系统中有一根或一根以上污水立管伸到屋顶以上通气时，允许设置不通气排水立管。不通气排水立管的最大排水能力，可查规范得到。
3．多层建筑内，底层的生活排水管道与标准层生活排水管道分开排出时，底层排水管道的排水能力，采用立管工作高度≤3m时的数值。
4.下列情况应设置专用通气立管。
(1)建筑物内，设有卫生器具的层数在10层及10层以上且排水立管管径不宜放大时。
(2)生活排水立管所承担的卫生器具排水设计流量，如超过规范中无专用通气立管的排水立管最大排水能力时。
5.下列情况应设置环形通气管。
(1)同一排水支管所连接的卫生器具在4个及4个以上，且污水支管长度大于
12m时。
(2)同一排水支管所连接大便器在六个及六个以上时。
(3)排水横支管的计算充满度超过0.5，水流速度大于2m/s时。
(4)使用要求较高的建筑或高层公共建筑，在上述规定以外时，亦可设置环形通气管。
6.对卫生环境要求较高的建筑物内，生活排水管道宜设置器具通气管。
三、排水管道的组合类型
1.单立管排水系统 排水系统是指只有一根排水立管，没有专门通气立管的系统。按建筑层数和卫生器具的多少，它可分为无通气李冠的单立管排水系统、有通气立管的普通单立管排水系统和特制配件单立管排水系统三种形式。其中特制配件单立管排水系统适用于各类多层、高层建筑。
2.双立管排水系统 排水系统是由一根排水立管和一根通气立管组成，适用于污废水河流的各类多层和高层建筑。
3.三立管排水系统 三立管排水系统，由一根生活污水立管、一根生活废水立管和一根通气立管组成，两根排水立管共用一根通气立管。适用于生活污水和生活废水需分别排出室外的多层、高层建筑。
四、排水系统的组成
建筑内部排水系统的组成应能满足以下三个基本要求：
1、系统能迅速畅通地将污废水排到室外；
2、排水管道系统气压稳定，有害有毒气体不进入室内，保持室内环境卫生；
3、管线布置合理，简短顺直，工程造价低。
本建筑内部排水系统主要由以下几部分组成：
1．卫生器具和生产设备受水器
本设计中的卫生设备有洗脸盆，大便器，淋浴器，洗涤盆，地漏。
2．排水管道系统
排水管道系统包括排水管，存水弯，横支管，立管，埋地横支管，排出管等组成。
3． 清通设备
清通设备有检查井，清扫口，检查口。
4 通气管系统

根据环保要求，结合室外排水系统的设置，本设计中该建筑采用污废水合流制排水系统，由于建筑高度及每根立管所承担的排水当量较小，为使排水管道中气压波动尽量平衡，防止管道水封破坏，每根排水立管仅设置伸顶通气管，并在其顶端装设通风帽。大便器选择延时自闭式冲洗阀大便器。卫生洁具构造内无存水弯的的卫生洁具，在其排水口配接存水弯，存水弯的水封深度不小于50mm。外径≥110mm的塑料排水立管穿越楼层时，在穿楼板处的下方装设阻火圈，外径≥110mm的塑料排水横管穿越管道井壁或防火墙处，须装设防火套管。
第三节 消防给水
一、消防给水系统的选择
根据《建筑设计防火规范》（GBJ16-87，2001版），室内消火栓系统不分区，采用水泵供水的临时高压给水系统，每个消火栓处设置直接启动消防水泵的按钮，消防泵及管道均单独设置。每个消防栓口径为50mm单栓口，水枪喷嘴口径13mm，充实水柱12mH2O,采用衬胶水带直径50mm，长度20m。
二、系统组成
消火栓系统由消防泵、消防管网、减压孔板、消火栓和水泵接合器组成。
第四节 管道的平面布置及管材
一、平面布置
室内给水排水管道布置见平面布置图，室内排水管网设于竖井内。给水的水平干管、消防给水的水平干管和排水横干管等均设于室外地面以下。给水立管、消防给水立管均采用明装。
二、管材
给水管的室外部分采用镀锌钢管，室内部分采用PP-R管。排水管的室外部分用混凝土管，室内部分用排水PVC-U管。

第三章 设计计算书
第一节 给水系统设计计算书
一、最高日用水量
该建筑设计住宅平均每户人数为3.5人，按建筑物的性质和室内卫生设备之完善程度，根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）表3.1.9选用生活用水定额q=250L/人.d，使为24小时，时变化系数K=2.3 。
由《建筑给水排水工程》第二章第二节公式（2-2）计算得：
= m·q=3.5×24×250 =21000L/d
由《建筑给水排水工程》第二章第二节公式（2-3）计算得：
Q = （Q / T）·K=（21000/24）·2.3= 2012.5L /h
Q —最高日最大时用水量， L/h
Q —最高日用水量，L/d
m —用水人数
q —最高日生活用水定额，L/(人.d)
二 、设计秒流量
别墅的生活给水管道的设计秒流量，应按下列步骤计算（见规范P37）：
（1） 根据住宅配置的卫生器具给水当量、使用人数、给水定额、使用时数及小时变化系数，根据规范3.6.4-1得：
计算管段最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：
U =qmK/(0.2NgT3600)(％)
式中：
U---生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率，％；
q---最高用水时的用水定额，L/(人.d)；
m--- 每户用水人数，人；
Kh---时变化系数；
Ng— 每户设置的卫生器具给水当量数；
T----用水时数，h；
0.2----一个卫生器具给水当量的额定流量（L/s）.
（2） 根据计算管段上的卫生器具给水当量总数，根据规范3.6.4-2得
计算管段最大用水时卫生器具给水当量的同时出流概率：
U=[1+（N-1）]/ N（％）

U---计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（％）
Ng—计算管段的卫生器具给水当量数.
（2） 根据计算管段上的卫生器具给水当量同时出流概率，由规范3.6.4-3计算得
计算管段的设计秒流量q：
q=0.2U N
本设计中用水卫生器具有洗涤盆、洗脸盆、淋浴器（燃气热水器）、坐式大便器、洗衣机，浴盆。各器具计算参数见书表2-1。
卫生器具的给水额定流量、当量、支管管径和流出水头 表2-1
序 号
给水配件
额定流量(L/s)
当量
支管 管径(mm)
最低工作压力
（MPa）
1
淋浴器
0.15
1
20
0.05
2
坐便器
0.1
0.5
20
0.02
3
洗脸盆
0.15
0.75
20
0.05
4
洗涤盆
0.2
1.0
15
0.05
5
洗衣机
0.20
1
20
0.05
6
浴盆
0.1
0.5
20
0.05

按以上方法计算各管段的设计秒流量，见教材表2-5：得的取值
设计秒流量计算2-2
计算管段编号
坐便器
淋浴器
(燃气热水器)
洗脸盆龙头
洗涤盆龙头
浴盆
洗衣机
当量总数
同时出流概率 U(%)
设计秒流量 Qg(L/s)
0-1
2/1

1
100
0.20
1-2
2/1

1/0.5

1.5
85
0.26
2-3
2/1

1/0.75

1/0.5

2.25
69
0.31
3-4
2/1

2/1.5

2/1

3.5
57
0.40
4-5
4/2
1/1
3/2.25
1/1.0
2/1
1/1
8.25
35
0.58
5-6
8/4
2/2
6/4.5
2/2.0
4/2
2/2
16.5
27
0.89

三、给水水力计算
1、确定管径
由各管段的设计秒流量qg，控制流速在允许范围内（见表2-12），查附录2-1和2-3可得管径DN和单位长度沿程水头损失i。
给水管网水利计算（2-3）
管段编号
管径DN
(mm)
流
速
（V）
每米管长沿程水头损失i(kPa/m)
管段长度L(m)
管段沿程水头损失Hy
管段沿程水头损失累计
0-1
20
0.50
0.21
3.0
0.63
0.63
1-2
20
0.69
0.34
2.7
0.92
1.55
2-3
20
0.82
0.45
6.5
2.93
4.48
3-4
25
0.61
0.19
5.0
0.95
5.43
4-5
25
0.88
0.36
4.7
1.69
7.12
5-6
32
0.94
0.77
4.0
3.08
10.20
2、给水管网水头损失的计算
室内给水管网的水头损失包括沿程和局部水头损失两部分。给水计算草图如下,由计算草图确定配水最不利点为洗脸盆，故计算管段为0、1、2、-----10。管段的沿程水头损失：由公式hy=iL计算各计算管段的沿程水头，并求得∑h。
∑h=iL=10.20Kpa
管段的局部水头损失：
∑h=30％∑hy=0.310.20=3.06Kpa
所以计算管路的水头损失为：
H=∑（h+ h）=10.20+3.06=13.26Kpa
另一线路的∑h
∑h=iL=10.20Kpa
管段的局部水头损失：
∑h=30％∑hy=0.310.20=3.06Kpa
所以计算管路的水头损失为：
H=∑（h+ h）=10.20+3.06=13.26Kpa

3、水表水头损失H3：
该建筑用水量较小，总水表和分户水表均选用LXS湿式水表，分户水表和总水表分别安在3-4和5-6之间q3-4=0.40L/s=1.44 m3/s、 q5-6=0.89L/s=3.20 m3/s
⑴选用15mm口径的分户水表，其常用流量为1.5 m3/s＞q3-4, 过载流量为3 m3/s。所以分户水表的水头损失为 =1.442/（32/100）=23.04 kPa
⑵选用32mm口径的总水表，其常用流量为1.5 m3/s＞q3-4, 过载流量为3 m3/s。所以
总水表的水头损失为
=3.22/（72/100）=20.90 kPa
H3= hd +Hd=23.04+20.90 kPa=43.94 kPa
4、求定给水系统所需压力
引入管与室外给水管网连接点到配水最不利点的高差为9.70m，配水最不利点的流出水头H=20Kpa，由公式（2—1）计算给水系统所需压力：
H= H +H+ H +H+H5=97+13.26+43.94+20+20=194.2Kpa
另一 H= H +H+ H +H+ H5=97+13.26+43.94+20+20=194.2Kpa
H——建筑内给水系统所需水压，Kpa；
H——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的水压，Kpa；
H——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部水头损失之和，Kpa；
H——水流通过水表时的水头损失，Kpa；
H——配水最不利点的流出水头， Kpa；
H5——富裕水头，Kpa。
由上数据可知：最不利线路为一线路，H=194.2KPa
所以供水水压满足要求。

给水计算草图

第二节 排水系统设计计算书
一、最高日用水量
可按最高日用水量的80％计算
则: Q=80％=0.821000=16800L/d
二 、设计秒流量
住宅建筑用水设备使用不集中，用水时间长，同时排水百分数随卫生器具数量增加而减少，其设计秒流量计算公式为（见课本p185）：
qp=0.12Np0.5+qmax
式中：qp——设计秒流量，L/s；
Np——计算管段卫生器具排水当量总数；
qmax——计算管段上排水量最大的一个卫生器具的排水流量，L/s；
——根据建筑物用途而定的系数，别墅选用1.5。
用上式计算排水管网起端的管段时，因连接的卫生器具较少，计算结果有时会大于该管段上所有卫生器具排水流量的总和，这时应按该管段上所有卫生器具排水流量的累加值作为设计秒流量。
三、排水水力计算
本设计中住宅排水卫生器具有洗涤盆、洗脸盆、坐式大便器，洗衣机、浴盆、淋浴器（燃气热水器）。采用生活污水和生活废水合流排放。查规范表5.1.1各器具计算参数见下表。
卫生器具排水流量、当量和排水管管径、最小坡度如下表

序号
卫生器具名称
排水流量(L/s)
当量
管径(mm)
最小坡度
1
洗涤盆
0.33
1.00
50
0.025
2
洗脸盆
0.25
0.75
32-50
0.025
3
淋浴器
0.15
0.45
32-50
0.025
4
浴盆
1.00
3.00
50
0.025
5
洗衣机
0.50
1.50
50
0.025
6
坐便器
1.50
4.50
100
0.012

计算内容如下表

管段编号
卫生器具名称数量

排水当量
Np

设计秒流量（L/S）

管径
De(mm)

坡度
i
坐便器
淋浴器
洗涤盆
洗脸盆
洗衣机
浴盆
Np=4.50、Np=0.45、Np=1.00、Np=0.75、Np=1.50、Np=3.00
排水管1
0-1

1

0.75
0.41
50
0.025
1-2

1

1
3.75
1.35
110
0.012
2-6
2

1

1
12.75
2.14
110
0.012
3-4

1

1.00
0.51
50
0.025
4-5
2

1

10.00
2.07
110
0.012
5-6
2
1
1

10.45
2.08
110
0.012
6-7
4
1
1
2
1
1
25.45
2.41
160
0.003
7-8
4
1
1
2
1
1
25.45
2.41
160
0.003
排水管2
A-B

1

0.75
0.41
50
0.025
B-C

1

1
3.75
1.35
110
0.012
C-D

1

1
3.75
1.35
110
0.012
D-E

1

1
375
1.35
160
0.003

排水系统图

第三节 消火栓给水系统计算
一、消火栓的布置
该建筑物应在车库设置消防栓，消火栓口距地面安装高度为1.1m，栓口向下或与墙面垂直安装。
水带长度取15m，展开时的弯曲折减系数C取0.8，消火栓的保护半径应为：
R= CLd + h = 0.8×20 + 3 = 19m （Ld为水带长度，h为水枪充实水柱倾斜450时的水平投影距离，m；对一般建筑取h=3.0 m。
二、水枪喷嘴处所需的水压
查表，水枪喷口直径选13mm，水枪系数∮=0.0165；充实水柱Hm要求不小于10m,选Hm=12 m，水枪实验系数af值为1.21。
水枪喷嘴处所需水压
Hq=a×fHm/(1-∮× af× Hm)
=1.21×12/（1-0.0165×1.21×12）
= 19.1 mH2O=191 KPa
三、水枪喷嘴的出流量
喷口直径13mm的水枪水流特性系数B为0.346。
qxh = 2.6 L/s > 2.5 L/s
四、水带阻力
13mm水枪配50mm水带，室内消火栓水带多为衬胶的。本工程亦选衬胶水带。查表知50mm水带阻力系数AZ值为0.00677。水带阻力损失hd为
hd = AZ×LD×qxh2 = 0.00677×20×2.62 = 0.92m
五、消火栓口所需的水压
HXH = Hq + hd + Hk =19.1 + 0.92 + 2 = 22.02m = 220.2 KPa
（Hk为消火栓栓口水头损失，按20KPa计算）
根据室内消防用水量，应设置两套水泵接合器。

第四节 热水系统系统计算
由原始材料可知热水由家用热水器供给，采用聚丙烯塑料管。查书P243-244表确定水加热器出口最高水温为60℃和配水点最低水温50℃，冷水计算温度取地面水温度4℃。查书P257表8-1,用水定额取110L/（人.d）。
一 、热水用水量计算
（采用根据卫生器具和其他热水用水量定额计算法）
对于全日供应热水的住宅，设有浴盆时，仅计算浴盆的热水用水量，其它器具的热水用水量不计。（书P265）

Qr:设计小时热水量，L/h
Qh:设计小时耗热量，KJ/h
tr:设计热水温度，℃：
tl:设计冷水温度，℃：
C:水的比热， =4.19 KJ/（Kg/℃）
ρr:热水密度，Kg/L
二、耗热量计算

KJ/h

Qh:设计小时耗热量，KJ/h
tr:设计热水温度，℃
tl:设计热水温度，℃
C:水的比热， C=4.19 KJ/（Kg/℃）
ρr:热水密度，Kg/L
m：用水单位数
Kh:小时变化系数，按照书上表8-6，取4.21
T:每日使用时间
qr:热水用水定额，L/（人.d）
三、 热水贮水器容积 （书P276）

V:贮水器的贮水容积，L
Qh:设计小时耗热量，KJ/h
tr:设计热水温度，℃
tl:设计热水温度，℃
C:水的比热， C=4.19 KJ/（Kg/℃）
T：加热时间，h
四、 加热设备
因为别墅内均有加热设备，用水量较小，固选用容积式电力水加热器。（它具有一定的热水贮水容积，体积较大，使用前需预先加热，耗热损失较大，但它可同时供给多个用水点的热水，便于管理，且耗电功率较小。 （书P268）
耗电功率为：

N:耗电功率，KW
q：热水流量，L/s，取小时用水定额为300L/h（书P258）
V：加热器容积（L）
3617：热功当量KJ/(KW·h)
1.10～1.20：热损失系数，取1.2
T1：热水使用时间 24 （手册P240）
tr:设计热水温度，℃
tl:设计热水温度，℃
C：比热容 4.187 kJ/（kg·℃）
η：加热器效率 0.95～0.98，取0.95
ρr:热水密度，Kg/L
注： 1. 电力水加热器设有安全可靠的接地措施，总接地电阻不大于0.1Ω泄露电流小于0.25mA。
2. 电源供应满足。
五、 热水管道敷设与保温
1. 热水横管应有不小于0.003的坡度，坡向应考虑便于泄水和排除管道内的气体。
2. 热水管道穿过墙壁和基础时加套管，防止管道胀缩时损坏建筑结构和管道设备。
3. 设固定支座和活动导向支座。固定支座的间距应满足管段的热伸长量不大于伸缩器所允许的补偿量。固定支座之间设活动导向支座。
4. 在配水分干管配水点≥5个时，水加热器进出水口管道上设有阀门。