高层住宅楼给水排水工程设计.pdf

第 1 页 共 26 页1 引言随着社会的不断发展和进步,人们对高层建筑的需求日益增多,所以越来愈多的人从事高层建筑设计。因此想在毕业后可以尽快适应建筑给排水行业的发展,并将自己在大学中所学的给水排水专业知识应用到实际中去,所以我在毕设阶段选择了高层住宅建筑给排水系统设计。在高层建筑和一般多层建筑和低层建筑给排水设计中，基本理论依据和计算方法相同，但由于高层建筑的某些特点如建筑层数多、建筑高度大、建筑功能广、建筑结构复杂，和它所受的外界条件的影响等，高层建筑给排水设备同一时间使用的人数多，所以瞬时的给水量和排水量较大，因此对给排水设备的要求较高，在技术深度和广度上，高层建筑给排水设计要求都远远超过了低层建筑物的给排水的设计要求。要结合实际情况选择经济合理的给水排水系统形式，同时要考虑排气管道的通气问题，要满足排水顺畅、管理维护方便、供水可靠安全。高层建筑给排水设计主要有如下的特点：（1）高层建筑相比低层建筑而言、高度较大。在给排水设备的日常使用中会在给水系统和热水系统中产生很大的静水压力，所以为了使给水管道及配件不被损坏，需要对给水系统和热水系统进行合理的竖向分区，可以的话加上减压设备和水箱，使系统良好运行。（2）高层建筑的功能复杂，发生火灾的可能性大，火灾后蔓延迅速，人员疏散及扑救较为困难。因此，必须选择安全可靠的室内消防给水系统，满足各类消防的要求。此外，应该保证消防初期的水源充足，争取在火灾初期消灭危险，防止发生更大的火灾。（3）高层建筑中，由于室内设备和管道种类多、管线长，噪声源和震源也多，所以给防噪声和防震带来了很大难度，必须考虑管道的防噪声、防沉降、防震、防水锤、防管道伸缩变位、防压力过高等技术措施。除此之外还应该保证管道不漏水，管道铺设不能损坏建筑结构及装饰，使系统安全运行。2 工程概况2.1 工程概况本建筑为某高层住宅楼工程，地上19层，地下一层，建筑物总高度55.10m，为二类高层建筑，耐火等级为二级。具体详见各层建筑图。建筑物每层（除地下层）均设有卫生间，卫生间内有坐便器、淋浴器、洗脸盆、洗衣机、厨房成品洗菜池等。本设计主要包括室内给水系统、排水系统、消火栓系统等系统的设计。2.2 设计依据1）建筑给水排水设计规范GB50015-2003-2009；第 2 页 共 26 页2）建筑设计防火规范GB50016-2014；3）建筑给水聚丙烯管道工程技术规范GB/T50349-2005；4）住 宅设计规范GB50096-1999-2003；5）消防给水及消火栓系统规范GB50964-2014；9）建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范GB50242-2002；10）建筑灭火器配置设计规范GB50130-2005；11）建筑给水钢塑复合管道工程技术规程CECS124-2001；12）建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程CJJ/T29-98；13）本项目建筑、结构、暖通、电气等专业提供的作业条件图和有关设计资料。14）河北省及华北某市相关职能部门的相关文件。2.3 原始资料2.3.1 市政管道概况本工程水源为城市供水，供水压力为0.20Mpa，由建筑南侧引一根DN150引入管，在建筑红线内，分别设置三座水表井(商业，消防，住宅)后，与本建筑用水管网相连接。市政管管顶埋深 1.5m。2.3.2 建筑条件图1)地下一层平面图 1:100 2)一层平面图 1:100 3)偶数层给排水平面图 1:100 4)奇数层给排水平面图 1:100 5)19层给排水平面图 1:100 6)顶层给排水平面图 1:100 3 工程设计说明3.1 建筑给水系统3.1.1 给水方案比选给水方案比选的主要目的是通过比较选择，来找出对于本工程最经济适用的给水方案。从而达到降低供水的成本。所以对于一个工程来说，给水方式的选择非常重要。在这里列举出几种常用的比选办法：1）净现值率法 2）现值比较法包括净现值法3）差额内部收益率法 4）经常采用费用现值比较法。在给水工程中，常采用的方法是费用现值比较法。这种比较方式是采用对工程计算期内费用用现值和年费用现值进行比较，这两个中，哪一个的值小就采用哪一个。高层建筑给水方式主要三种：1）减压水箱供水方式2）减压阀供水方式 3）变频泵第 3 页 共 26 页供水方式。减压水箱供水方式和减压阀供水方式都是采用上行下给的方式，即将全部用水提升倒屋顶水箱里再通过水箱向下供水。变频泵供水方式采用下行上给的方式，即各竖向分区分别由各自变频设备分区供水。各方案优缺点详述如下：1)减压水箱供水方式特点：这种给水方式将中高区的全部用水量由水泵提升到屋顶的水葙，其中高区采用屋顶水葙直接供水，中区设立减压水箱减压后再分送至中区各用水点，低区采用市政直接供水。该给水方式优点：设水泵数量最少，成本低，管理维护简单，设备布置相对集中，水泵房面积较小；缺点：提升水至屋顶的成本太高，屋顶水箱占地太大，对建筑结构的要求较高；供水可靠性不稳定。优点：水泵投资较小，维护较简单，投资省。缺点：减压水箱容易损坏，维修部方便且容易引起二次污染。2)减压阀供水方式特点：这种给水方式将中高区的全部用水量由水泵提升到屋顶的水葙，其中高区采用屋顶水葙直接供水，中区设立减压水箱减压后再分送至中区各用水点，低区采用市政直接供水。该给水方式优点：设水泵数量最少，成本低，管理维护简单，设备布置相对集中，水泵房面积较小；缺点：提升水至屋顶的成本太高，屋顶水箱占地太大，对建筑结构的要求较高；供水比较可靠。优点：能有效的避免水箱的二次污染。设备费用少，管理维护简单，不用设置减压水箱,占用场地小,性价比好。缺点：水泵提升用水费用较高，能源消耗大，减压阀的设置问题。3)变频泵供水方式变频泵供水方式的特点：高区由高区变频泵组供水，低区由低区变频泵组供水，这种方法比较经济，不用再设置高位水箱。该供水方式的优点有：高效节能。节能效果很明显，一般节能率能达到百分之二十到百分之五十，采用了节能控制软件，可以使水泵用最少的电干最多的活，经济效益好。恒压供水。可以在保证流量的情况下根据用户的用水量调整工作频率，用水量小的时候就采用低频率，用水量大的时候，采用高频率。可以做到用电量最少，但是压力充足。可以保证不会出现在用水高峰期用户正常用水。联网功能：变频泵采用了联网软件，可以实时的检测每一个站点，如电机的电压，工作频率，除此之外还可以统计每一个站点的用电量，这样我们就可以清楚的知道电量的使用情况，可以打印出来，方便做统计分析。自动运行、管理简便。该方式拥有过流电、过流压、欠压电、断相、短路保，停电保护，过载，低液位保护，主泵定时轮换控制和密码设定等功能，因此，变频泵可以做到自动运行，解放的人力，所以只需设置好参数，便可自动运行，只需定期派人来检查第 4 页 共 26 页即可。变频泵供水方式缺点：水泵型号、数量较多，投资较高，对电源要求高，且变频控制装置比较昂贵。经过经济技术比较，及综合节能等因素考虑，再根据本建筑的一些具体实际情况，确定采用变频泵供水方式。3.1.2 系统分区设计根据建筑给水排水设计规范GB50015-2003-2009规定，给水入户压力不宜大于0.35Mpa，且不宜小于 0.1MPa，以此为依据，对给水系统采用竖向分区。（间距）本工程水源为城市供水，供水压力为0.35Mpa，由建筑东、西侧各引一根DN150入户管，在建筑红线内，分别设置二座水表井(消防，住宅)后，与本建筑用水管网相连接。本工程住宅生活用水均由给水变频机组分区加压供水，给水系统竖向分二个区：(1)一层至五层为市政直接供给，供水压力为0.35MPa；(2)五至十九层为高区，供水压力为0.80MPa；入户压力大于 0.35Mpa时采用在给水支管上设比例式减压阀组的措施进行减压，使每层用水点处供水压力均控制在0.1 0.35Mpa 之间。生活水箱采用深度氧化处理仪，对生活清水池进行二次消毒处理。3.1.3 给水系统组成本建筑的给水系统包括引入管、给水管道、水表节点、给水附件等。3.1.4 给水管管材采用 PSP钢塑复合管，采用G型、扩口连接。下面介绍常见的管材和它们的施工工艺及各自的优缺点。常见的给水管材有很多种，例如：PP-R（三型聚丙烯或无规共聚聚丙烯）管、UPVC（聚氯乙烯）管、铝塑复合管、焊接钢管、不锈钢管、PE管、热镀锌管、铜管、球墨铸铁管等。（段落间，间距，段前0.段后 0）在这些管材中，他们的价格顺序为金属类衬塑管 塑料管。但是如果从安全性来考虑的话和他们的价格成正比。下面介绍几种管材的特点和各自的优缺点。镀锌管。镀锌管有冷镀管和热镀管两种。其中，冷镀锌钢管容易生锈，因为冷镀锌钢管采用外镀里不镀的方法，现在这种管材已被建设部禁用，相比而言，热镀锌管不容易生锈，而且比较耐用，现在主要用于消防，喷淋管道。在采用热镀锌管管时当管道公称直径大于等于 DN100时，应该采用沟槽连接及法兰连接，当管道公称小于DN100 时采第 5 页 共 26 页用螺纹连接即丝接，这种管材严禁使用焊接。铜水管。它的优点有：卫生，健康、经久耐用，安全可靠、绿色环保。铜管能为人体提供微量元素，人机体蛋白质和酶的合成都要用到铜。同时铜对大肠杆菌的生长有抑制的作用，大肠杆菌在铜管道中的生长将受到抑制。实验表明：在铜管道中，99%以上的水中细菌5 个小时后将会死亡，这样将有效的保持了铜管道中的饮用水的清洁。在通管道中，油脂，细菌，和病菌都不能穿过通管道进入饮用水中，从而保证了水质安全。铜管相对于其他的管子有一个很大的优势就是它的内壁永远都是光滑的，而且不结水垢，多以采用铜管的话，管径可以相对选择小管径，这样可以减少管道占地面积，初次之外，铜管的使用寿命是镀锌钢管的3 到 4 倍，铜管还可以百分百的回收，可以无限制的循环使用，可以称之为绿色的管材，寿命很长，在铜管的再生过程中不会产生有毒有害气体，也不会产生其他的废物。铜的性能很稳定，而且具有很强的耐腐蚀性，它在元素表中的中序位很低。在金属中，铜可以说是韧性很好，容易弯曲，不容易出现裂缝，不容易发生折断。而且它的适应能力很强，可以在-196 度到 205度中存在且保持原有的特性，这使得它具有很好的耐热性和耐火性。以上介绍了铜管的许多优点，但是铜管也存在缺点。一个很大的缺陷就是比普通塑料管贵价格要贵很多，这是的在初期的投资很大。铜环的焊接技术要求比较高。当铜与自来水中用于消毒的氯结合时会发生反应，产生环苯，环苯是引发老年痴呆症的因素之一（已列入欧洲标准，第三世界国家还没有考虑这方面的参考指标）。钢塑复合管。刚塑复合管是目前比较好的管材之一。它不但即继承了金属管和塑料管的优点，而且还克服了它们各自的缺点，可以说是汇集了金属管和塑料管优点为一体的新型管材。下边介绍一下它的特点。物理性能很好。刚塑复合管常用于供水、输气，它具有较高的强度、刚性、和抗冲击力。而且它还具有类似于钢管的膨胀系数低，埋地管可以承受巨大的外部压力。所以建设后使用寿命长。独特的封口形式。它采用特有的工艺就能封口，具有很好的抗腐蚀性能。采用这种特有的封口工艺，可以有效的解决管材整体的防腐效果不会受到端面腐蚀的影响，可以杜绝“撕布效应”的形成，因为它可以有效的防止复合粘贴管材因切断端面而造成防腐效果差的重大缺陷。膨胀系数比较小。这种管材的膨胀系数小，所以可以应用于主干输水管道使用，弥补了塑料管材线性膨胀系数大不能做输水主立管的缺陷。下面对几种管材的膨胀系数作比较。纯塑料管材的线膨胀系数为141610-5/、钢管（镀锌钢管、SP管）线膨胀系数为 1.1 1.2 10-5/钢塑复合压力管的线膨胀系数为1.2 1010-5/。第 6 页 共 26 页承压性能稳定。当管体的主承压层采用完整的钢管层时，塑料层性能的变化不会影响管材的承压能力。相比之下，聚乙烯塑料的机械强度就会受到温度的影响，在它允许的温度范围内，当温度每提高10，它短期机械强度也会降低10%，如果是在高温情况下，蠕变速度会更加快，很容易发生脆性形变，对纯PE管的使用温度国际标准对它的限制较低，温度为最高不超过40。但是它未考虑塑料层在管材中起的承压性能，因而其承压强度按焊接钢管设计，当温度升时虽然会造成整个管材实际承压能力有所降低，但不会使管材设计最大工作压力降低。管材性能很优异。因为它采用的内密封刚性管件是自行研制的带衬芯压接，因而具有很多优异的性能，如承压能力，抗拔脱，易安装。也可采用市场通用的球铁沟槽管件、承插管件，卡压（卡套）管件，具有易安装、易维修等优点。使用寿命长。它是采用在催化剂的作用下聚合成的网状高分子的化合物，塑料聚合物的分子量很大，在一个聚乙烯分子中有几十万个碳原子和氢原子，当收到热和光照等因素的影响时，会发生化学变化从而引起大分子链断裂和化学结构发生有害变化，形成塑料老化现象。相对于塑料而言，钢材中的分子是有序紧密排列，分子量很小，一个铁分子中只有一个铁原子，钢材本身不会发生老化现象。大部分塑料抗紫外线性能差，在阳光直接照射下加快老化。钢塑复合压力管的外层塑料老化，不会影响管材的承压能力，钢带不会发生老化现象，内层塑料管因不受光照，也不易产生老化现象。由于中间钢管是强度支撑，且钢管不与流体接触，不会形成微电池，故不易产生氧化腐蚀。所以，钢塑复合压力管的使用寿命既大于钢管，又大于塑料管，博采钢管和塑料管两者之长，使用寿命超过 50 年。PVC(聚氯乙烯)塑料管现代合成材料制作的管材。但是在使用中需要添加一种化学试剂酞让它变得柔软，但是近些年研究发现酞会导致癌症、肾损坏，破坏人体功能再造系统，因为它影响发育体内肾、肝、睾丸。一般来说，它的压力不能承受水管的高压，所以极少使用于自来水管。大部分情况下，PVC 管适用于电线管道和排污管道。3.1.5 保温材料选用超细玻璃丝棉保温，保温厚度为40mm。3.2 建筑消火栓系统3.2.1 系统设计依照建筑设计防火规范 GB50045-95-2014，当消火栓栓口静水压力大于1MPa时，应当采用分区给水系统。本建筑高度 55.10m，能满足要求，故消防给水系统不分区。3.2.2 给水方式采用水池和消防水箱的供水方式，在19#楼顶设置一个容积18m3的消防水箱。在火灾发生初期 10min 用水直接取之于消防水箱，水池保证灭火延续时间为2h，距水池 15第 7 页 共 26 页40m处设置水泵接合器，一旦如果发生火灾消防车可从室外消火栓或消防水池，通过水泵接合器向室内管道送水仍然可以加强室内的管网供水能力，协助救火。3.2.3 消火栓给水系统的组成室内建筑消火栓给水系统一般由水泵接合器、水枪、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱及增压水泵等。3.2.4 消火栓的布置原则室内消防给水管道用阀门分成若干独立段。阀门的布置,应保证检修管道时关闭使用的竖管不超过一根。消防竖管的布置，应能保证同层相邻2 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。每根消防竖管的流量通过计算确定，但管径不宜小于100mm。消火栓应设在走道、楼梯附近等明显、易于取用的地点，消火栓的间距应保证同层任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达。消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定，且建筑高度不超过100m的高层建筑不应小于 10m；建筑高度超过 100m的高层建筑不应小于13m。消火栓栓口离地面高度宜为1.1m。消火栓间距应有计算确定，且高层建筑不应大于30m，裙房不应大于 50m。消火栓应采取同一型号规格。消火栓的栓口直径应为65mm，水带长度不应超过25m，水枪喷嘴口径不应小于19mm。消防电梯间前室应设室内消火栓。高层建筑的屋顶应设1 个装有压力显示器的检查用的试验消火栓。3.2.5 消火栓管材室外埋地管一般采用给水铸铁管。消火栓管道一般采用无缝钢管、热镀锌钢管、焊接钢管。当压力超过1.0MPa时，应采用无缝钢管和热镀锌钢管。3.3 建筑排水系统3.3.1 排水系统的选择建筑给水排水设计规范GB50015-2003-2009，当实际的排水量超过，规范中相应管径最大排水量时，应设专用通气立管，高层建筑排水横支管与排水立管最低点高差超过 6m 应单独排水。本设计排水采用单立管排水系统，地下室的泵房等排水设集水坑,由潜污泵排出。设伸顶通气管和专用通气立管，首层单排。3.3.2 排水系统组成排水系统由排水管道、检查口、清扫口、卫生器具、室外排水管道、潜水泵、集水第 8 页 共 26 页池、检查井等。3.3.3 排水管材本工程的生活排水立管和每层卫生间横支管的管材采用普通UPVC硬聚氯乙烯排水管材及管件，粘接。应该采取防水措施并设置防水钢套管，在引入管穿地下室外墙时。下面介绍几种常见的排水管材及各自的特点。PP，原名聚丙烯，它的主要应用于排水管中。它的主要优点是硬度高、不老化耐热，而且密度还比较小。它的最高允许使用温度环境可到达到100度左右，但是在低温方面它就显得有些逊色，当温度很低时PP排水管材料就会发现变化，变的很脆。此外它还有一个很好的优点，就是具有很好的绝缘性。所以PP排水管材料，经常应用于排水管中。在众多排水管材料之中，PP管材还是具有很强的优越性。PVC，俗称聚氯乙烯，它是一种高分子的材料。而且在排水管材中它是最有特色的一个。目前在市场中，聚氯乙烯这种材料占材料市场很大的份额，它会聚合形成的一种热塑性树脂在氯乙烯的引发剂作用之下，它不但是目前市场中最大的材料的产品之一，而且他的成本很低，因此应用范围很广。一般PVC 排水管材料，都是呈现白色或者是浅黄色。在我国家具排水项目中，经常会使用聚氯乙烯材料。聚录乙烯材料的运用并不亚于 PP排水管材料。聚氯乙烯排水管是外型呈波纹状的新型渗排水塑料管材，它由高密度聚乙烯（HDPE）添加其它助剂而形成的，通过在凹槽处打孔，管外四周外包针刺土工布加工成透水波纹管。它可分为单壁透水波纹管和双壁透水波纹管两种。管孔的大小可为 10mm 1mm-30mm 3mm，并且可以在360 度、270 度、180 度、90 度等范围内均匀分布，广泛用于公路、铁路路基、地铁工程、废弃物填埋场、隧道、绿化带、运动场及含水量偏高引起的边坡防护等排水领域,以及农业、园艺之地下灌溉、排水系统。它与软式透水管、塑料盲沟已成为我国土木工程建设(渗水、排水)中三大主要产品。市政排水管网视排水压力大小，可选用双臂波纹管与直壁管。直壁管压力承受能力较强，可用于大型排水排污管网的专用管道。PE，俗称聚乙烯，专门用于建筑给水、排水、输气管、采暖、电气、农业以及工业用的材料。在现代化这个社会之中，PE主要是用来给城市给水、排水的材料，在众多排水管材料之中，PE或许不是最出色的，拥有的特点或许也没有其他排水管材料那么多，但是 PE排水管材料的优越性，有一部分也是其他排水管材料所无法超超越的。PE排水管材料主要的特点有耐化学性、卫生性好、柔韧性好、抗冲击、操作方便简单等等。塑料，其实就是一种和成树脂为基础，加入各种辅助剂、填料以及增强材料等等，在一定的技术工艺处理之下，加工塑造成型的一种固体材料。也被经常用于制造排水管，主要是家用排水管，使用得比较多。那么这种排水管材料优势如何呢？塑料本身的材质比较轻，而且耐冲击力，也有很好的腐蚀性、透明性、耐磨性，故而这种排水管材料，在现代化建筑工程领域之中，也有很高的实用价值。第 9 页 共 26 页不锈钢，这个词想必大家应该也不会很陌生吧！不锈钢，顾名思义就是一种不会生锈的钢材管道，主要用于输送流体，比如水、石油、整齐、天燃气等等。而且这种排水管材料在我国的使用非常频繁，范围也比较广。具有很高的抗扭强度，重量较轻，所以除了用作排水管材料之外，也广泛的适用于工程结构、制造机械零件等等。对于输出的流体，不锈钢排水管，也具有很好的耐压能力以及承受力。4 给水系统设计计算4.1 给水用水定额及时变化系数查 建筑给水排水设计规范（GB5001-2003）表 3.1.10，小时变化系数Kh为2.3 2.8，使用时数为 24h。表 3.3.10 住宅最高日生活用水定额及时变化系数住宅类型卫生器具设置标准用水定额L/人.d 小时变系数使用时间/h 普通住宅I 大便器、洗涤盆85150 3.02.5 24 II 大便器、洗涤盆、洗衣机、热水器和沐浴设备130300 2.82.3 24 III 大便器、洗涤盆、洗衣机、家用热水机组或集中热水供应和沐浴设备180320 2.52.3 24 根据本建筑物的性质、室内卫生设备之完善程度，最高日生活用水定额为q=130L/（人 d），使用小时数为24h，小时变化系数 Kh=2.3。4.2 最高日的用水量dmmqQdd/040.791306083式中 Qd 最高日用水量，L/d；m 用水单位人数；qd最日生活用水定额，、L/（人）。、4.3设计最日最大时用水流量公式住宅的生活给水系统用水量：hmKTQQhdh/575.7243.204.793式中 Qh最高小时用水量，L/h；T 建筑物的用水时间，h；Kh小时变化系数。第 10 页 共 26 页4.4 设计秒流量公式00(%)0.23600hgq mKUN T0.2ggqUN式中qg计算管段中的单位时间流量，L/s；U 计算管段中的卫生器具给水当量同时出流概率，；Ng计算管段中的卫生器具给水当量总数；0.2 一个卫生器具给水当量的额定流量，其单位为L/s；U0卫生器具给水当量的平均出流概率在生活给水配水管道的最大用水量时，c平均出流概率 U0的系数在不同卫生器具的给水当量。4.5 室内所需的压力只要满足给水系统最不利点配水器具有足够的流出水头，就可以满足建筑内给水系统各配水点单位时间内使用时所需的水量，其计算公式如下：1234HHHHH式中、给水系统所需的水压，KPa；1H 进户管起点到最不利配水点所需的静水压，KPa；2H 进户管起点到最不利配水点的给水管路损失，即计算管路的沿程与局部水头损失之和，KPa；3H水表造成的水头损失，KPa；4H最不利配水点所需最小水头，KPa。其中水表造成的水头损失计算公式为：23bBQHK式中3H水流通过水表造成的水头损失，KPa；Qb计算管段的给水设计流量，3m/h；KB 水表的特性系数可按下式计算：2max100BQK式中Qmax水表的最大设计流量，3m/h。第 11 页 共 26 页1）当计算值比该管段上一个卫生器具给水额定流量小时，应该采用卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。2）当计算值比该管段上按卫生器具给水额定流量累加所得流量值大时，应采用按卫生器具给水额定流量累加所得流量值作为设计秒流量。3）当给水管段中有大便器延时自闭冲洗阀时，给水当量以0.5 计，该管段的给水设计秒流量为计算得到的gq附加 1.10L/s 的流量。各项的具体计算结果祥见下列给水计算表。4.5.1 一至五层室内供水所需的压力图 4-1 市政供水（1-5 层）生活给水计算草图H1=2.9 5+1.2+3=177 Kpa（其中 1.2 为配水龙头距室内地坪的安装高度）H2=1.3 hy=1.3 37.28=48.46kPa H4=50kPa（最不利点处洗衣机的水龙头的最低工作压力）总水表及分水表选用LXS湿式水表，分户水表及总水表分别安装在0-1 及 5-6 管端上，分户水表的口径为15mm，其公称流量为 1.53m/h2 3q，最大流量为33m/h。所以，分户水表的水头损失为第 12 页 共 26 页22222max1.3715.23100100ggdbqqhKpQK选口径为40mm 的总水表，其公称流量为103m/h7 8q，最大流量为203m/h。即总水表水头损失为22222max6.3410.0420100100ggdbqqhKpQKdh和dh均小于水表水头允许损失值，固水表的总水头损失为325.24ddHhhKp计算给水系统所需压力H为：H=H1+H2+H3+H4=48.46+177+25.24+50=186.46Kpa 第 13 页 共 26 页4.5.2 高区室内供水所需的压力图 4-4 高区（6-19 层）生活给水计算草图管段当量总数同时出流概率U/设计秒流量 qgL/s 管径DN/mm 流速 v/m/s 每米管长沿程水头损失 i Kpa/m 管段长度管段沿程水头损失/kpa 0-1 1.00 100 0.2 15 0.99 0.94 10.27 9.65 1-2 1.75 77.1 0.27 20 0.75 0.4 2.37 0.95 2-3 3.75 52.3 0.39 20 0.79 0.422 12.85 5.42 3-4 6.50 37.1 0.55 25 1.0 0.68 0.30 0.20 4-5 11.25 30.5 0.69 25 1.2 0.85 0.30 0.26 5-6 15.00 26.5 0.80 32 0.61 0.142 2.90 0.41 6-7 30.00 19.0 1.14 32 0.98 0.34 2.90 0.99 7-8 45.00 15.0 1.28 50 1.08 0.108 2.9 0.31 H1=3.5+55.1+1.2=59.8m=598Kpa（其中 1.2 为配水龙头距室内地坪的安装高度）第 14 页 共 26 页H2=1.3hy=1.340.59=52.77kPa H4=50kPa（最不利点的洗衣机水龙头的最低工作压力）总水表及分水表选用LXS湿式水表，分户水表及总水表分别安装在2-3 及 16-17 管端上，分户水表口径为15mm，其公称流量为1.53m/h2 3q，最大流量为 33m/h。所以，分户水表的水头损失为22222max1.421.903100100ggdbqqhKpQK选口径为 50mm 的总水表，其公称流量为153m/h7 8q，最大流量为 303m/h。总水表的水头损失为22222max11.8115.4930100100ggdbqqhKpQKdh和dh均小于水表水头允许损失值，固水表的总水头损失为337.39ddHhhKp计算给水系统所需压力H为：H=H1+H2+H3+H4=598+52.77+37.39+50=689.16Kpa 4.6 地下室变频泵的选择水泵的总水头损失按3m计算。高区水泵扬程为：59.6+3+10=72.6m H2O 高区选用型号为SV46 04/2的离心泵(Q=45L/s、H=74m、轴功率为 15kW，3 台，二用一备。5 消火栓系统设计计算5.1 消火栓布置该建筑总长65.9m，宽 19.8m，高 55.1m，根据消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014版 和建筑灭火器配置设计规范GB50140-2005版的要求，在同层中任何部位都应该至少有两个消火栓的水枪的充实水柱同时到达。消防栓间距S计算公式：22SRb式中S 消火栓间距，m；R 消火栓保护半径，m；b 消火栓最大保护宽度的1/2，m。消火栓的保护半径R=Ld+Ls第 15 页 共 26 页式中Ld 水带的铺设长度，m，当折转多时按水带总长度的0.80.85 计算，在本设计中取 0.8；Ls 消防水枪充实水柱的水平投影，住宅建筑取3m。水带的长度按 25m计算，展开时的弯曲折减系数C按 0.8 计算，消火栓的保护半径应为：R=CLd+Ls=0.825+13=33m 当单排布置消火栓时，其间距S为2222239.421SRbm在走道上布置的消火栓应能够保护到本单元同层的任何部位。根据规范要求，在同层的任何部位都必须至少有两个消火栓的的充实水柱同时到达。本建筑电梯前室及走廊等公用区域布置消火栓存在困难，故在水井布设一组双栓，且由两条消防立管供水。除此之外，消防电梯前应该设置消火栓。每层四单元共设12 个消火栓。消火栓系统图如图 5.1 所示。第 16 页 共 26 页图 5-1 消火栓系统图5.2 水枪喷嘴处所需的水压查表得，喷口直径选19mm，系数值为 0.0097，水枪充实水柱mH选 13m，实验系数fa值为 1.21。水枪喷嘴处的水压216.9(1)fmqfmHHmH OH5.3 水枪喷嘴的出流量当喷口直径为 19mm 时，水枪水流的特性系数B为 1.577 1.57716.95.16/5.0/xhqqBHL sLs第 17 页 共 26 页5.4 水带阻力19mm 水枪配 65mm 水带，本工程选用帆布、麻织水带,可查得 Az=0.0043；水带阻力损失222.0.0043 25 5.162.86dZdxhhA L qmH O5.5 消火栓口所需水压216.92.86221.76xhqdkHHhHmH O5.6 计算当采用最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求时,最不利消防竖管为两类：1）X8出水枪数为 2 支；2）次不利消防竖管即X9出水枪数为 2 支。216.92.86221.76xhqdkHHhHmH O21(12xhxhHH和 点的消火栓间距）+（1-2管段的水头损失）=21.81+3.6+0.289=25.72mH2O 故 2 点的栓口压力和水枪流量分别为:2222222225.7225.89/110.0043251.577xhxhqdzdxhxhxhZdqHHhA L qBHqLsA LB23 段的设计秒流量为：5.2+5.89=11.09L/s 设计计算中应使管道中水流速度在1.2 1.8m/s,不许超过2.5m/s,干管不小于DN100。高区（6-19 层）消火栓给水系统配管水力计算结果见表5.1。第 18 页 共 26 页图 51 消火栓给水水力计算草图表 51 消火栓给水配管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)il(kpa)12 5.2 2.9 100 0.6 0.0804 0.233 23 11.09 72.5 100 1.28 0.329 23.85 34 11.09 5.1 100 1.28 0.329 0.42 45 22.2 95.72 150 1.33 0.228 21.82 沿程水头损失为：yh=0.233+23.85+0.42+21.82=46.32kpa=4.632mH2O 局部水头损失为沿程水头损失的百分之十,则总水头损失为:1.1hil=1.14.632=5.1mH2O 消防水泵所需扬程按下式计算：01.10(9.8)bHhZp+2=1.10（51+80.159.8+21.769.8）=1099.10Kpa=109.9mH2O 选用 2 台离心泵，型号为 100DL-100-20 型立式多级分段式，一用一备（Q=27.8L/s、H=140.0m、n=1450r/min、轴功率为 53.00kW,电及功率为 75kW、=72%）进水管按 1.0m/s 查管径；出水管按 1.5m/s 查管径，出水管属于有压水管，必须用镀锌钢管。根据 Q=22.2L/s 查设计手册可得：进水管管径为DN150，流速为 v=1.12m/s，1000i=15.3；出水管管径为 DN125，流速为 v=1.59m/s，1000i=38.1。第 19 页 共 26 页5.7 水泵接合器的选定根据高层民用建筑设计防火规范GB50045 95 和建筑灭火器配置设计规范GB50140-2005版的规定：一台水泵结合器的流量为1015L/s，本建筑室内消防设计水量为 22.20L/s，所以每区分别设置2个水泵结合器，型号为SQB150。水泵接合器的设置应该满足1）距离消防水池的距离为1540m。2）水泵接合器的设置地点应该便于消防车的使用。5.8 消防水箱根据消防给水及消火栓系统技术规范(GB50974-2014版)和建筑灭火器配置设计规范GB50140-2005版的规定：高位消防水箱的消防贮水量应该可以满足10min的建筑室内消防用水的总量，其中，一类公共建筑不应小于18m3。本楼属于一类高层住宅建筑,故消防水箱的有效容积取为18m3。水箱的尺寸取为：长宽高=4000mm 3000mm 2500mm。消防水箱补水方式为生活给水系统补水，水箱采用不锈钢材质。5.9 校核水箱工况最不利消火栓可不考虑屋顶试验消火栓，消防贮水高位水箱设置最低水位高程为 59.6m，最不利点消火栓栓口高程为52.2+1.1=53.3m，则最不利点消火栓口的静水 压 为59.6-53.3=6.3mH2O7mH2O。根 据 消 防 给 水 及 消 火 栓 系 统 技 术 规 范(GB50974-2014 版)第 5.2.2条规定，最不利点消火栓口静水压力必须满足不小于0.07Mpa，即不小于 7mHo2 的要求，因此需设增压设施。5.10 消防水池消防水池有效容积的计算，即消防流量和火灾延续时间的乘积。消防灭火延续时间取 2h。3.6()ffLxvQQ T=3.6 X 20 X 2+3.6 X 15 X 2 =252m3,取 260m3按照流速为 1m/s，消防泵同时工作时的流量计算，即：消防水池的出水管流量为：20+15=35L/s，查设计手册可知：出水管管径为 DN=150mm，流速为 v=0.94m/s，1000i=5.17。5.11 室内消火栓的减压计算当消火栓栓口的静水压力大于500KPa时应该采取措施，其中当消火栓栓口的出水压力大于 500KPa且小于 1.0MPa时，消火栓处应设减压装置。当消火栓栓口的静水压力大于 1.0MPa时应采取分区给水系统。第 20 页 共 26 页从消火栓给水管网水力计算草图知，消防用水从 5 点入口时，19层双立管消火栓是最不利点，该处的压力计算为：22225.20.043255.2200.20.158xhxhddxhqHA L qkpaB流量为 5.2L/s，26 层电梯前室的消火栓压力应为Hxh+（层高 2.9m）+（每层的消防竖管的水头损失）。DN100 钢管，当q=5.2L/s时，查表水力坡降i=0.0804，则H2=20.02+2.9+0.08041.1=23.01mH2O。同理，计算出从 19 层到 11层的消火栓栓口动水压力。各消火栓的剩余压力即动水压力减去保证消火栓流量为5.2L/s时消火栓口的水压20.02mH2O。到第 16 层时，H16=（20.02+2.911+0.08041.1）9.8=509.68Kpa，因此 16 层及以下楼层有必要采用减压稳压消火栓。6 灭火器的配置6.1 火灾种类灭火器配置场所的火灾种类可划分为以下五类：A类火灾：固体物质火灾。B类火灾：液体火灾或可熔化固体物质火灾。C类火灾：气体火灾。D类火灾：金属火灾。E类火灾(带电火灾)：物体带电燃烧的火灾本建筑为住宅楼，现场为A类火灾现场。6.2 危险等级民用建筑灭火器配置场所的危险等级，应根据其使用性质，人员密集程度，用电用火情况，可燃物数量，火灾蔓延速度，扑救难易程度等因素，划分为以下三级：（1）严重危险级：使用性质重要，人员密集，用电用火多，可燃物多，起火后蔓延迅速，扑救困难，容易造成重大财产损失或人员群死群伤的场所；（2）中危险级：使用性质较重要，人员较密集，用电用火较多，可燃物较多，起火后蔓延较迅速，扑救较难的场所；（3）轻危险级：使用性质一般，人员不密集，用电用火较少，可燃物较少，起火后蔓延较缓慢，扑救较易的场所。本住宅建筑的危险等级为中危险级。6.3 灭火器的选择灭火器的选择应考虑下列因素：第 21 页 共 26 页（1）灭火器配置场所的火灾种类；（2）灭火器配置场所的危险等级；（3）灭火器的灭火效能和通用性；（4）灭火剂对保护物品的污损程度；（5）灭火器设置点的环境温度；（6）使用灭火器人员的体能。在同一灭火器配置场所，宜选用相同类型和操作方法的灭火器。当同一灭火器配置场所存在不同火灾种类时，应选用通用型灭火器。在同一灭火器配置场所，当选用两种或两种以上类型灭火器时，应采用灭火剂相容的灭火器。A类火灾场所应选择水型灭火器、磷酸铵盐干粉灭火器、泡沫灭火器或卤代烷灭火器。B类火灾场所应选择泡沫灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、磷酸铵盐干粉灭火器、二氧化碳灭火器、灭 B类火灾的水型灭火器或卤代烷灭火器。极性溶剂的B类火灾场所应选择灭 B类火灾的抗溶性灭火器。C类火灾场所应选择磷酸铵盐干粉灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、二氧化碳灭火器或卤代烷灭火器。D类火灾场所应选择扑灭金属火灾的专用灭火器。E类火灾场所应选择磷酸铵盐干粉灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、卤代烷灭火器或二