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给排水设计计算书(课本)


给排水设计计算书(课本模式) 一、设计任务及设计资料 华北某城市拟建一幢 12 层普通旅馆,总建筑面积近 9000m2,客房有一室一套及二 室一套两种类型。每套设卫生间,内有浴盆、洗脸盆、座便器各一件,共计 114 套(每 层 12 套) ,504 个床位。该设计任务为建筑工程中的给水、排水及热水供应单项设计项 目。 所提供的资料为: 1. 该建筑物共 12 层,另有地下室一层。

除地上一层层高为 3.3m,2~12 层及地下 室层高均为 3.0m,12 层顶部设高度为 0.8m 的闷顶。在对应于门厅的屋顶上有 2 层阁楼, 水箱置于第二层阁楼内。 室内外高差为 1.0m, 当地冰冻深度为 0.8m。 2. 该城市给水排水管道现状为:在该建筑南侧城市道路人行道下,有城市给水干 管可作为建筑物的水源,其管径为 DN300,常年可提供的工作水压为 210Kpa, 节点管顶埋深为地面以下 1.0m。 城市排水管道在该建筑北侧, 其管径为 DN400, 管顶距地面下 2.0m, 坡度 i=0.005, 可接管检查井位置见图中的有关部分。 二、设计过程说明 1. 给水工程 根据设计资料,已知室外给水管网常年可提供的工作水压为 210Kpa,故室内给水 拟采用上下分区供水方式。即 1~3 层及地下室由室外给水管网直接供水,采用下行上给 方式,4~12 层为设水泵、水箱联合供水方式,管网上行下给,因为城市给水部门不允 许从市政管网直接抽水,故在建筑地下室内设贮水池。屋顶水箱设水位继电器自动启闭 水泵。 2. 排水工程 为减小化粪池容积和便于以后增建中水工程, 室内排水系统拟使生活污水和生活废 水分质分流排放,即在每个竖井内分别设置两根排水立管,分别排放生活污水和生 活废水。 3. 热水供应工程 室内热水采用集中式热水供应系统,竖向分区与冷水系统相同:下区的水加热器由 市政给水管网直接供给冷水,上区的水加热器由高位水箱供给冷水。上下两区采用 半容积式水加热器,集中设置在底层,水加热器出水温度为 70℃,由室内热水配

水管网输送到各用水点。蒸汽来自该建筑物附近的锅炉房,凝结水采用余压回水系 统流回锅炉房的凝结水池。下区采用下行上给供水方式,上区采用上行下给供水方 式。冷水计算温度为 10℃计。 生活污水经化粪池处理后,在与生活废水一起排至城市排水管网。 4. 消防给水 本建筑属二类建筑,设室内外消火栓给水系统。室内、室外消火栓用水量分别为 20L/s、20L/s,每根竖管最小流量 10L/s,每只水枪最小流量 5L/s。室内消火栓系 统不分区,采用水箱、水泵联合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。高位水箱贮存 10min 消防用水,消防泵及管道均单独设置。 每个消火栓口径为 65mm 单栓口,水枪喷嘴口径 19mm,充实水柱为 12m 水,采用麻 质水带直径 65mm,长度 20m。消防泵直接从生活-消防合用水池吸水,火灾延续时 间以 2h 计。 5.管道平面布置及管材 给排水及热水立管均设于竖井内,下区给水的水平干管、热水的水平干管及回水干 管,消防给水的水平干管和排水横干管等均设于地下室天花板下面。 消防竖管暗装。屋顶水箱的进水横管、容积式水加热器供水管等均设于闷顶中。 给水管的室外部分采用给水住铸铁管,室内部分采用镀锌钢管。排水管的室外部分 用混凝土管,室内部分用排水铸铁管。 三、设计计算 1. 室内给水系统的计算 (1) 给水用水定额及时变化系数 按建筑物的性质和室内卫生设备的完善程度,查设计手册 P1 用水定额 qd 普通住宅 250 宿舍 130 宾馆 300 办公楼 40 (2) 最高日用水量 Qd= m×qd×(1+15%) 用水定额 人(床)数 未预见水量 最高日用水 小时变化系 使用时间 数 kh T 2.45 2.7 2.0 1.35 24 24 24 9

qd m 最高日用水 300 504 量 (3) 最高日最大时用水量 Qh= Qd×kh/ T

15%

量 m3/d 151.2

最高日用水 小时变化系 使用时间 量 Qd 数 kh T 最高日最大 151.2 时用水量 (4) 设计秒流量
q g =0.2a N g +K N g

最高日最大 时用水量 12.6

2.0

24

a、k-根据建筑物用途而定的系数,应按下表查 a 住宅 有热水 无热水 办公楼、商 场 旅馆 本工程旅馆 1.02 1.0 1.5 2.5 k 0.0045 0.0050 0 0

q g =0.2×2.5 N g

(5) 屋顶水箱容积 本工程水泵自动启动供水 v = c? qb 4K b

c —安全系数 1.5~2.0 内采用,取 2
qb —水泵出水量 m3/h(无水箱,高峰用水量,即设计秒流量,有水箱按最大时用水量) 取 12.6 K b —水泵 1h 内最大启动次数,4~8 次,取 6 安全系数 启动次数 水泵出水量 生活水箱容积 2 6 12.6 1.05 消防储水量的容积按 10min 室内消防水量计算 vf = q xh ? Tx ? 60 1000

q xh —室内消火栓用水量 20L/s Tx —消防时间 10min 消 火 栓 用 消防时间 水量 20 10

消防水箱容积

12

水箱净容积 v + v f =13.05,按标准图集选取。 (6) 地下室内贮水池容积 本设计上区为设水泵、 水箱的给水方式, 因为市政给水管网不允许水泵直接从管网抽水, 故地下室设生活消防共用贮水池。
v = (Qb ? Ql )Tb + V g + V f Qb —水泵出水量,取 12.6 Ql —水池进水量
Tb —水泵最长连续运行时间
V g —生产事故备用水量 V f —消防储备水量, =

20 * 2 * 3600 =144 1000

进入水池的进水管管径取 DN50mm,按流速 1.0m/s 估算进水量, Ql =

πd 2
4

v =7.64m /h。

3

水泵运行时间应为水泵灌满水箱的时间,在该时段水箱仍在向配水管网供水,此供水量 即 水 箱 的 出 水 量 按 最 高 日 平 均 小 时 来 估 算 , 为 151.2/24=6.3 , 则
Tb = v 1.05 = =0.17h=10min qb ? QP 12.6 ? 6.3

贮水池容积

v =(12.6-7.64)×0.17+144=0.84+144=144.8
校核:水泵运行间隔时间应为水箱向管网配水时间,仍以平均小时用水量估算,则
Tl = v 1.05 = = 0.17 h , Ql Tl =7.64×0.17=1.3。 QP 6 .3

可见水池进水大于水泵出水(1.3>0.84) 。 贮水池的调节容积亦可按最高日用水量的百分数进行估算。 (7) 室内所需的压力

H = H1 + H 2 + H 3 + H 4

H 1 —引入管起点到配水最不利点位置高度所需的静水压 9.1mH2o=91Kpa H 2 —水头损失 1.3×63.77=82.9 Kpa H 3 —水表水头损失
H3 =
2 qg

Kb

=

(9.25 * 3.6)2
2 q mx = 120 2 = 144 100

= 7.7 kPa

H 4 —配水最不利点所需的流出水头查表 2-1,15Kpa H = H 1 + H 2 + H 3 + H 4 =91+82.9+7.7+15=196.6 Kpa

市政给水管网工作压力 210Kpa,可满足 1~3 层供水要求。 下区 1~3 层管网水力计算
卫 生 顺 序 编 号 管段 编号 器 具 当 浴盆 量 自 1 1 0 2 1 至 n/N 3 n/N 1.0 4 1/1.0 0.8 5 - 0.5 6 - ∑N 7 1.0 8 0.2 9 15 10 1.17 11 3.54 12 0.5 13 1.77 14 0~9 管 路当量 2 1 2 n/N 1/1.0 1/0.8 - 1.8 0.36 20 1.12 2.16 0.4 0.86 按冷热 水单独 3 2 3 n/N 1/1.0 1/0.8 1/0.5 2.3 0.46 20 1.43 3.49 1.0 3.49 流量对 应的当 4 3 4 n/N 2/2.0 2/1.6 2/1 4.6 0.92 32 0.97 0.82 3.0 2.46 量值计 算 5 4 5 n/N 4/4.0 4/3.2 4/2 9.2 1.52 32 1.59 2.14 3.0 6.42 9~10 按 冷热水 总流量 7 6 7 n/N 12/12 12/9.6 12/6.0 27.6 2.63 50 1.24 0.828 3.9 3.23 对应的 当量值 8 7 8 n/N 18/18 18/14.4 18/9.0 41.4 3.22 50 1.51 1.14 19 21.66 计算 9~10 按 9 8 9 n/N 36/36.8 36/28.8 36/18 82.8 4.55 70 1.28 0.586 5 2.93 给水铸 铁管水 10 9 10 n/N 114/171 114/114 114/57 342 9.25 100 1.21 0.319 42 13.40 力计算 洗脸盆 座便器 卫生器具名称、 当量 数量、当量 总数 流量 l/s mm m/s I L Kpa m Kpa I L 设计秒 DN V 单阻 长 头损失 备注 管 沿程水

6

5

6

n/N

6/6.0

6/4.8

5/3.0

13.8

1.86

40

1.48

1.54

4.9

7.55

表查用 63.77

上区 4~12 管网水力计算
卫 生 顺 序 编 号 管段 编号 器 具 当 浴盆 量 自 1 1 0 2 1 至 n/N 3 n/N 1.0 4 1/1.0 0.8 5 - 0.5 6 - ∑N 7 1.0 8 0.2 9 15 10 1.17 11 12 13 14 洗脸盆 座便器 卫生器具名称、 当量 数量、当量 总数 流量 l/s mm m/s I Kpa L I L m Kpa 设计秒 DN V 单阻 管长 头损失 备注 沿程水

2

1

2

n/N

1/1.0

1/0.8



1.8

0.36

20

1.12

3

2

3

n/N

1/1.0

1/0.8

1/0.5

2.3

0.46

20

1.43

4

3

4

n/N

2/2.0

2/1.6

2/1

4.6

0.92

32

0.97

5

4

5

n/N

4/4.0

4/3.2

4/2

9.2

1.52

32

1.59

6

5

6

n/N

6/6.0

6/4.8

5/3.0

13.8

1.86

40

1.48

7

6

7

n/N

8/8.0

8/6.4

8/4

18.4

2.14

40

1.7

8

7

8

n/N

10/10.0

10/8.0

10/5

23

2.4

50

1.13

9

8

9

n/N

12/12.0

19/9.6

12/6

27.6

2.63

50

1.23

10

9

10

n/N

14/14

14/11.2

14/7.0

32.2

2.84

50

1.33

11

10

11

n/N

16/16

16/12.8

16/8

36.8

3.03

50

1.41

12

11

12

n/N

18/18

18/14.4

18/9

41.4

3.22

50

1.53

1.179

8.7

10.26

13

12

13

n/N

36/36

36/28.8

36/18

82.8

4.55

80

0.92

0.251

2.5

0.63

14

13

14

n/N

54/54

54/43.2

54/27

124.2

5.57

80

1.18

0.362

11.6

4.2

15

14

15

n/N

108/108

108/86.4

108/86.4

248.4

7.88

80

1.59

0.73

6.2

4.53

19.62

h = 42.9 ? 34.1 = 8.8mH 2O = 88kPa

H 2 =1.3×(6.12+19.62)=33.46 Kpa

6.12—支管阻力损失
H 4 =15Kpa H 2 + H 4 =33.46+15=48.46

h〉 H 2 + H 4 水箱高度满足要求 (8) 室内所需的压力 加压水泵是为 4~12 层给水管网增压,供水箱不直接给管网,故水泵出水量按最大时用 水量 12.6m3/h 3.5L/s) 由钢管水力计算表可查得; ( 计。 当水泵出水侧 3.5 L/s 时, DN=80, v=0.7,i=0.155,水泵吸水侧 DN=100,v=0.4,i=0.0.39。 由系统图可知,压水管长度为 62.2m,其沿程损失=0.155×62.2=9.64 Kpa,吸水管长 度为 1.5m,其沿程损失=0.039×1.5=0.06 Kpa,故水泵的总水头损失(9.64+0.06)× 1.3=12.61 Kpa。 水箱最高水位与底层贮水池最低水位之差 46.14m=461.4 Kpa。取水箱进水浮球阀的流 出水头损失 20 Kpa 水泵扬程=12.61+461.4+20=494.01 Kpa,流量为 12.6m3/h。 2. 消火栓给水系统计算 该建筑长 39.6m,宽度为 14.5m,高度为 37.1m,按规范要求,消火栓的间距应保证同 层任何部位有 2 个消火栓的水枪充实水柱同时到达。 消火栓的保护半径为:
R = CLd + Ls =16+3=19m

C—水带展开时的弯曲折减系数,取 0.8
Ld —水带长度,20 Ls —水枪充实水柱侧斜 45°时的水平投影距离,取 3

消火栓采用单排布置,其间距为:
S ≤ R 2 ? b 2 = 19 2 ? (6 + 2.5) =16.99
2

b—消火栓的最大保护宽度,应为一个房间的长度(6)加走廊的宽度(2.5) 据此应在走廊上布置 4 个消火栓 间距为 17m,才能满足要求。另外消防电梯的前室也 许设消火栓。

消火栓口所需的水压
H xh = H q + hd + H k H q —水枪喷嘴处的水压

hd —水带的水头损失 H k —消火栓栓口水头损失取 20
Hq =

α f H m 10 1.21 * 12 = = 16.9 1 ? ? ? α f ? H m 1 ? 0.0097 * 1.21 * 12

α f —实验系数
充实水柱高度
Hm

6

8

10

12

16

αf

1.19

1.19

1.2

1.21

1.24

? —阻力系数
水枪喷水口径
df

13

16

19

0.0165 水枪喷嘴的出流量

?

0.0124

0.0097

q xh = BH q = 1.577 × 16.9 =5.2L/s>5

B —水枪水流特性系数

水枪喷水口径
df B 水带阻力损失

13

16

19

22

0.346

0.793

1.577

2.836

2 hd = Az Ld q xh × 10 = 0.0043 * 20 * 5.2 2 =2.33

Ld —水带长度

Az —水带阻力系数

水带材料

水带直径 50 65 0.0043 0.00172 80 0.0015 0.00075

麻织 衬胶

0.01501 0.00677

H xh = H q + hd + H k =16.9+2.33+2.0=21.23m=212.3 Kpa

最不利点消火栓静水压力为:41.5-34.4=7.1m= 71 Kpa,按高层建筑民用建筑设计防火 规范规定,可不设增压设施。 按照最不利点消防竖井和消火栓的流量分配要求,最不利消防竖管为 x1,出水枪数为 2 支,相邻消防竖管为 x2,出水枪数为 2 支。
H xh 0 = H q + hd + H k = 21.23m
H xh1 = H xh 0 + ?H (0和1点的消火栓间距 ) + h(0 ? 1管段的水头损失)

=21.23+3.0+0.241=24.47m 1 点的水枪射流量为:
q xh1 = BH q1 H xh1
2 q xh1 2 = H q1 + h d = + Al d q xh1 B

? 2 ? 1 = q xh1 ? + ALd ? ?B ?
q xh1 = H xh1 1 + ALd B = 24.47 1 + 0.0043 * 20 1.577

=5.83L/s

进行消火栓水力计算时,按支状管路计算,配管水力计算成果见下表 计算管段 设 计 秒 流 管长 量 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5.2 5.2+5.83 11.03 22.06 22.06 3 32 15 3.6 23 100 100 100 100 100 0.6 1.27 1.27 2.54 2.54 0.0804 0.324 0.324 1.29 1.29 0.241 10.37 4.86 4.64 29.67 49.54 管路总水头损失为 H w = 49.54 * 1.1 =54.49 消火栓给水系统所需总水压应为:
H x = 34.4 * 10 ? ( ?2.84) * 10 + 212 .3 + 54.49 =639.19

DN

V

i

il

按消火栓灭火总用水量:22.06,选消防水泵

根据室内消防用水量,应设置 2 套水泵接合器 (为保证消防车通过水泵接合器向消火栓给水系统供水灭火, 水泵接合器的数量按 室内消防用水量计算确定,每个水泵接合器进水流量可达到 10-15L/s,一般不少于 2 个) 3. 建筑内部排水系统的计算 本建筑内卫生间类型、卫生器具类型相同,采用生活污水和生活废水分流排放 (1)生活污水排水立管底部与出户管连接处的设计秒流量(分集中和不集中)
q u = 0.12a N p + q max

=0.12×2.5× 12 * 6 * 2 +2.0=5.6 12 为层数,6 为座便器排水当量数,2 为每根立管每层接纳座便器的数量,按下表选择 排水立管。 排水立管最大允许排水流量 通气情况 50 普通伸顶通气 设有专用通气立管通气 特质配件伸顶通气 1.0 75 2.5 5.0 管径 100 4.5 9 6 125 7.0 14 9 150 10 25 13

采用 DN125 普通伸顶通气管的单立管排水系统。 出户管管径 h/D=0.6,DN=150,相应坡度为 0.007 时,其排水量为 8.46,流速为 0.78。 满足要求。 (2)生活废水排水立管底部与出户管连接处的设计秒流量(分集中和不集中)
q u = 0.12a N p + q max

=0.12×2.5×

(0.75 + 3) *12 * 2 +1.0=3.85

0.75 为洗脸盆排水当量,12 为层数,3 为浴盆排水当量数,2 为每根立管每层接纳座便 器的数量,按上表选择排水立管。采用 DN100 普通伸顶通气管的单立管排水系统。 出户管管径 h/D=0.5,DN=100,相应坡度为 0.025 时,其排水量为 4.17,流速为 1.05。 安全可靠,满足要求。 4. 建筑内部热水系统的计算 (1) 热水量

按要求取每日供应热水时间为 24 小时, 取计算用的热水温度为 70℃, 冷水温度为 10℃, 由课本表 9-3 取 60℃的热水用水定额为 150。 则:下区(即 1~3 层)的最高日用水量为:
下 Qdr = 126 * 150 * 10 ?3 =18.9m (60℃热水)
3

126 下区为床位数 上区(即 4~12 层)的最高日用水量为:
上 Qdr = 378 * 150 * 10 ?3 =56.7(60℃热水)

378 为上区床位数 折合成 70℃热水的最高日用水量
下 Qdr = 18.9 *

60 ? 10 =15.75 70 ? 10 60 ? 10 =47.25 70 ? 10

上 Qdr = 56.7 *

70℃时最高日最大时用水量: 下区按 126 个床位计, K h 按下表取值为 7.59,上区按 378 个床位计, K h 按下表取值为 5.28 旅馆的热水小时变化系数 K h 值 床位数
Kh

150 6.84

300 5.61

450 4.97

600 4.58

900 4.19

1200 3.90

住宅的热水小时变化系数 K h 值 居住人数 100
Kh

150 4.49

200 4.13

250 3.88

300 3.70

500 3.28

1000 2.86

3000 2.48

5.12

下 则: Qh max = K h

下 Q dr =7.59×15.75/24=1.38 T

上 Qh max = K h

上 Qdr =5.28×47.25/24=2.89 T

再按卫生器具 1h 用水量计算:下区浴盆数目为 36 套,上区浴盆数目为 108 套,b=50%, 热水混合系数 Kr = 入公式 9-2 得:
t h ? tl =(40-10)/(70-10)=0.5,查表 9-4, q h =250(40℃) ,代 tr ? tl

下 Qdr = ∑ K r q h n0 b =0.5×250×36×50%=2250
上 Qdr = ∑ K r q h n0 b =05×250×108×50%=6750

下 下 上 上 比较 Qh max 和 Qdr , Qh max 和 Qdr ,两者结果存在差异。为供水安全起见,取较大者作为

设计小时用水量,即 Qr下 =1.38, Qr上 =2.89。 (2) 耗热量 将已知数据代入公式(9-4) :
Q 下 = C B ?tQ 下 =4190×(70-10)×1.38=346932 r Q 上 = C B ?tQ 上 =4190×(70-10)×2.89=726546 r

(3) 热水配水管网计算 热水配水管网水力计算中,设计秒流量公式与给水管网计算相同。但查热水水力计算表 进行配管和计算水头损失。 下区热水配水管网水力计算计算表
顺 序 编 号 1 1 2 3 4 5 6 7 8 管段 编号 自 2 0 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 至 卫生器具名称、 数量、当量 洗脸 浴盆 盆 1.0 0.8 3 4 - 1 1 1 2 2 4 4 6 6 12 12 18 18 36 36 当量 总数 ∑N 5 0.8 1.8 3.6 7.2 10.8 21.6 32.4 64.8 设计 秒 流量 l/s 6 0.16 0.36 0.72 1.34 1.64 2.32 2.85 4.03 DN mm 7 20 25 32 40 40 50 70 70 V m/s 8 0.56 0.73 0.85 1.12 1.37 1.18 0.86 1.2 单阻 I Kpa 9 60 67.4 60.6 86.9 30.4 69.3 25.9 50.9 管长 L m 10 0.6 0.7 3 3 5.6 2.7 17.5 11.5 沿程水 头损失 I L m 11 0.036 0.047 0.182 0.261 0.17 0.187 0.453 0.585 1.921mH2o

下区总水头损失:19.21×1.3=24.97 Kpa 水加热器出口至最不利点配水龙头的几何高差为:6.3+0.8-(-2.5)=9.6m=96 Kpa 则下区热水配水管网所需水压为: H=96+25+15=136 Kpa,室外管网供水水压可以满足要求。 上区热水配水管网水力计算计算表
顺 序 编 号 1 1 2 管段 编号 自 2 0 1 1 2 至 卫生器具名称、 数量、当量 浴盆 洗脸盆 1.0 0.8 3 4 - 1 1 1 当量 总数 ∑N 5 0.8 1.8 设计 秒 流量 l/s 6 0.16 0.36 DN mm 7 20 25 V m/s 8 0.56 0.73 单阻 I Kpa 9 60 67.4 管长 L m 10 0.6 0.7 沿程水 头损失 I L m 11 0.036 0.047

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

2 4 6 8 10 12 14 16 18 36 54 108

2 4 6 8 10 12 14 16 18 36 54 108

3.6 7.2 10.8 14.4 18 21.6 25.2 28.8 32.4 64.8 97.2 194.4

0.72 1.34 1.64 1.9 2.12 2.32 2.51 2.68 2.85 4.03 4.93 6.97

32 40 40 50 50 50 50 70 70 70 80 100

0.86 1.2 1.02 0.84

25.9 50.9 28 13.4

5.6 2.7 7.5 50.5

0.145 0.137 0.21 0.677 1.252mH2o

上区总水头损失:12.5×1.3=16.25 Kpa 水箱中生活贮水最低水位 42.9, 与最不利点配水点的几何高差为 42.9- 33.3+0.8) ( =8.8 mH2o(即作用水头) 。 此值即为最不利点配水龙头的最小静水压。水箱出口至水加热器的冷水供水管,管径取 为 DN100,其 qq 亦按 6.97 计,查冷水管道水力计算表得知 v=0.81,i=13.9,l=52.4, 其阻力位 13.9×52.4/1000=0.73 mH2o。 从水箱出口—水加热器—最不利点配水水龙头,总水头损失为:12.5×1.3+0.73×1.3 ×10=25.74,再考虑 15 Kpa 的流出水头后,此值远小于作用水头 8.8 mH2o。故高位水 箱的安装高度满足要求。 (4) 回水配水管网计算 按公式(9-17) ?t = :
?T ,F 为配水管网计算管道的管道展开面积,计算 F 时,立管均 F

按无保温层考虑,干管均按 25mm 保温层厚度取值。 下区配水管网计算管路的 F 下 为: F 下 =0.3943(11.5+17.5)+0.3456×2.7+0.1508× (0.8+3.0)+0.1327×3=14.82 ㎡, ?t =
?T 70 ? 60 =0.675/㎡。 = F 14.82

然后从第 8 点开始,按公式(9-18)依次计算出各点的水温值,将计算结果列于下表第
下 下 下 7 栏内。例如: t8 = tc =70℃, t7 =70-0.68× f 7下 =70-0.68×0.3943×11.5=66.92; 下 下 t6 =66.92-0.68× f 6?7 =66.92-0.68×0.3943×17.5=62.23℃。

根据管段节点水温,取其算术平均值得到管段平均温度值,列于下表第 8 栏中。 管道热损失 qs 按公式(9-16)计算
qs = πDLK (1 ? η )( tc + t z ? t j ) = πDLK (1 ? η ) ?t 2

tc —计算管段起点温度

t z —计算管段终点温度
t j —计算管段周围空气温度可按表 9-14 确定

其中 D 取外径,K 取 41.9 则有 qs = 131.6 DL(1 ? η ) ?t 将计算结果列于表弟 11 栏中 下区配水管网的总热损失: Qs下 = qs 7?8 + (qs 7?6 + qs 6?5 + qs 5?4 + qs 4?2 + qs 5?2, + qs 6?2,) =5900 2 代入公式(9-19)可得总循环量:
Q下 q = s =5900/4190(70-60)=0.142L/s C B ?t
下 x

即管段 7-8 的循环流量为 0.142 L/s。 因为配水管网以节点 7 为分界两端对称布置,两端的热损失均为 9426.7。按公式 9-21 对 q x 进行分配
q7?6 = q8?7 × 9426.7 =0.142×0.5=0.071 L/s 9426.4 + 9426.4

…见 P255 下区热水管网热损失及循环流量计算
节点号 1 2 3 3-4 4 4-5 5 5-4, 4,-2, 5-6 6 6-4, 4, ,-2, , 6-7 7 7-8 8 11.5 70 0.8 17.6 40 70 1.8 2.7 40 50 0.8 4.8 40 0.048 0 0.6 3.0 40 0.048 0 60.51 61.06 20 20 20 20 20 20 41.06 41.51 41.92 42.19 44.58 48.46 705.5 472.0 1466.6 357.7 213.2 1492.5 3285.4 2346.9 0.027 0.024 0.024 0.051 0.02 0.02 0.071 0. 142 管段 编号 2 2-3 管长 3 3.0 管径 4 32 外径 5 0.0423 保温 系数 6 0 60.21 60.36 20 40.36 764.8 0.027 接点 水温 7 59.93 平均 水温 8 60.07 空气 温度 9 20 温差 10 40.07 热损失 11 669.2 循环 流量 12 0.027

61.6 0.048 0 61.51 计算方法同立管 4-2 过程见下表 0.06 0.6 61.92 62.23 0.048 0 62.19 计算方法同立管 4-2 过程见下表 0.08 0.6 64.58 66.92 0.08 0.6 68.46 70

下区侧立管水力计算表

节点号 1 2, 3,

管段 编号 2 2,-3, 3,-4,

管径 3 32 40

外径 4 0.423 0.48

保温 系数 5 0

接点 水温 6 60.85 61.12

平均 水温 7 60.99 61.27

空气 温度 8 20 20

温差 9 40.99 41.27

管长 10 3 3

热损失 11 684.5 782.1 1466.6

0 61.42 61.57

4, 2, , 2, ,-3, , 3, , 3, ,-4, , 4, , , 40 0.48 0 32 0.423 0

61.71 61.84 62 62.15

20 20

41.71 42

3 3

696.6 795 1492.5

然后计算循环流量在配水、回水管网中的水头损失。取回水管径比相应配水管径管段管 径小 1-2 级,如下表。
管路 配水管路 管段编号 2-3 3-5 5-6 6-7 7-8 2-5 5,-6, 6,-7 7,-8 管长 3 8.6 2.7 17.5 11.5 11.6 2.7 17.5 10 管径 32 40 50 70 70 20 32 50 50 循环流量 0.027 0.027 0.051 0.071 0.142 0.027 0.051 0.071 0.142 沿程水头损失 mm/m 0.18 0.54 0.09 0.774 0.06 0.162 0.03 0.525 0.11 1.265 2.81 32.6 0.44 1.19 0.11 1.925 0.37 3.7 流速 0.03 0.03 0.03 0.02 0.04 0.11 0.06 0.04 0.07 水头损失之和 1.3×3.266=4.25

回水管路

1.3×39.42=51.24

(5) 选择循环水泵 按公式 9-24: Qb > q x 下区循环流量大于 Qb > 0.142
? q + qf 按公式 9-25: H b > ? x ? q s ? ? 0.142 + 0.21 ? ? H p + Hx = ? ? ? 4.25 + 51.24 = 0.77 Kpa ? 0.142 ? ? ?
2 2

H p —循环回路通过配水管路的水头损失
H x —循环回路通过回水管路的水头损失

q f = 15%Qh max

根据 Qb 、 b 选择循环泵, 均选用 G32 型管道泵 (流量 2.4m3/h、 扬程 12mH2o, 功率 0.75KW) H 5. 建筑内部雨水系统的计算 (1) 普通外排水设计计算 根据屋面坡向和建筑物里面要求等情况,按经验布置立管(民用建筑 8~12m,工业建 筑 18~24m) ,划分并计算每根立管的汇水面积按雨水量计算公式:

Q = k1

F ? q5 F ? h5 或 Q = k1 (L/S) 10000 3600

F —屋面设计汇水面积,㎡
q 5 —当地降雨历时为 5min 时的暴雨强度,L/S·10 m h5 —当地降雨历时为 5min 时的小时降雨厚度,mm/h
4 2

设计重复期为 1 年, 屋面坡度小于 2.5% k1 —设计重复期为 1 年时的屋面渲泄能力系数, 时,取 1.0,屋面坡度大于 2.5%时,取 1.5~2.0。 雨水立管最大设计秒流量 管径 75 100 125 150 200 最大设计泄流量 L/S 9 19 29 42 75 (2) 天沟外排水设计计算 注: 为了排水安全可靠, 天沟应有不小于 100mm 的保护高度, 天沟起点水深不小于 80mm。 屋面天沟为明渠排水,天沟水流速为:
v= 1 3 2 R I n
2 1

v —天沟水流速度,m/s R —水力半径,m I —天沟坡度,>0.003 n —天沟粗糙度系数,与天沟材料及施工情况有关。

各种抹面天沟 n 值 天沟壁面材料 n 水泥砂浆光滑抹面 0.011 普通水泥砂浆抹面 0.012~0.013 无抹面 0.014~0.017 喷浆抹面 0.016~0.021 不整齐表面 0.020 豆沙沥青玛 脂抹面 0.025 例: 某车间全长 90m, 利用拱型屋架及大型屋面板构成天沟, 天沟为矩形, 沟宽 B=0.35m, 积水深度为 H=0.15m,天沟坡度 i=0.006,天沟表面铺设豆石,n=0.025,屋面渲泄能力 系数 k1=2.0,当地 5min 暴雨强度见下表,验证天沟是否设计合理。 5min 暴雨强度 设计重复期 年 1 2 3 q5 124 179 211

1. 天沟过水面积

ω = B ? H =0.35*0.15=0.0525 ㎡
2. 天沟水流速度
v=
R= v=

1 3 2 R I n

2

1

ω
B + 2H
2 1

=

0.0525 =0.081m 0.35 + 2 * 0.15
2 1

1 3 2 1 0.081 3 0.006 2 =0.58m/s R I = n 0.025

3. 天沟的允许泄流量
Qt = ω ? v =0.0525*0.58=0.03045 m /s=30.45 L/S
3

4. 每条天沟的汇水面积 F=45*18=810 ㎡ 5. 汇水面积 F 上的雨水设计流量 设计重复期 1 年
Q = k1 F ? q5 =2.0*810*124/1000=20.09 L/S 10000

设计重复期 2 年
Q = k1 F ? q5 =2.0*810*179/1000=29 L/S 10000

设计重复期 3 年
Q = k1 F ? q5 =2.0*810*211/1000=34.18 L/S 10000

设计的天沟可以满足设计重复期为 2 年的雨水量 6.按 30.54 查上表,DN150 满足要求。 (3) 内排水设计计算 为简化计算, 将雨水斗和雨水管道的最大允许泄流量换算成不同小时降雨强度 h5 情况下 最大允许汇水面积。
F= 3600 Q ? h5 k1 3600 简化为 h5

令N =

F =N?

Q k1

k1 —渲泄能力系数
Q —最大允许泄流量 L/S

N —取决于 5min 小时降雨厚度的系数

小时降雨厚度 h5 与系数 N 的关系 50 60 70 80 90 100 110 120 140 160 180 200 mm/h N 72 60 51.4 45 40 36 32.7 30 25.7 22.5 20 18 1.雨水斗 根据屋面坡向和建筑物内部墙、梁、柱的位置,合理布置雨水斗,计算每个雨水斗的汇 水面积 F = N ?
Q ,根据当地 5min 降雨厚度 h5 ,查附录 7-1 确定雨直径。 k1
h5

雨水斗最大允许泄流量 L/S 雨水斗直径 75 100 125 150 200 单斗系统 9.5 15.5 22.5 31.5 51.5 多斗系统 7 12 18 26 39 2.连接管 连接管管径一般与雨水斗相同,直接选用。 3.悬吊管 计算悬吊管汇水面积 F,查附录 7-2 确定悬吊管管径和坡度。当屋面坡度大于 2.5%,渲 泄能力系数 k1 ≠1 时,应将实际汇水面积折算成相当于 k1 =1 时的汇水面积 F ' 。
F ' = k1 F

当该地 5min 降雨厚度 h5 ≠100 时,应将汇水面积 F ' 折算成相当于 h5 =100 的汇水面积, 再查附录 7-2 确定悬吊管管径和坡度。
F100 = h5 F ' / 100

4.立管 连接 1 根悬吊管时,与悬吊管管径相同,且满足雨水立管最大设计秒流量。连接 2 根悬 吊管时,应先计算汇水面积 F ' ,再根据 5min 降雨厚度 h5 ,附录 7-3 确定立管管径。 5.排出管 排出管一般与立管管径相同。

6.埋地管 埋地管坡度不小于 0.003。埋地管计算方法和步骤与悬吊管相同,计算埋地管汇水面积 F,查附录 7-4 和 7-5 确定埋地管管径和坡度。 例 P139:某工业厂房雨水内排水系统, 悬吊管对称布置,每跟悬吊管连接 2 个雨水斗, 每个雨水斗的实际汇水面积为 432 ㎡。设计重复期为 1 年,屋面渲泄能力系数 k1 =1.5, 该地 5min 降雨厚度 h5 =60mm/h。采用密闭式排水系统,计算确定各管段管径。 1.求每个雨水斗考虑渲泄能力系数时的汇水面积 F '
F ' = k1 F=1.5*432=648 ㎡

2. 求每个雨水斗相当于 100mm/h 的汇水面积 F100
F100 = h5 F ' /100=388.8 ㎡

3.选择雨水斗 查附录 7-1 的多斗系统, h5 =60mm/h,选用 DN=100mm 的雨水斗。 4.连接管管径 连接管管径与雨水斗直径相同,DN=100mm 5. 悬吊管管径 为排水畅通,悬吊管坡度取 0.01,管段 1-2 折算汇水面积 388.8 ㎡,查附录 7-2, DN=150mm;管段 2-3 折算汇水面积 777.6 ㎡,查附录 7-2,DN=200mm。 6.立管管径 立管汇水面积为 2592 ㎡,查查附录 7-3, h5 =60mm/h,DN=200mm。满足立管管径不小于 悬吊管管径。 7.排出管管径 排出管管径与立管管径相同,DN=200mm。排出管折算汇水面积为 1555.5 ㎡,查查附录 7-2,当排出管管径取 DN=200mm,只要排出管坡度大于 0.020,就满足要求。 8.埋地管管径 埋地管坡度取 0.05 附录 7-5,计算结果见下表。 管段编号 5-6 6-7 7-8 8-9
F100 ㎡

1555.2 3110.4 4665.6 6220.8

坡度 管径 最大允许汇水面积 0.005 300 2285 0.005 350 3448 0.005 400 4922 0.005 450 6739

6. 自动喷淋灭火系统的计算 (1)设计数据 2 2 设计喷 水强 度 qp=6L/min·m ,计 算作 用面 积 200m , 最不 利点 喷头出 口压力 p=50kpa.。 室内最高温度 40℃,采用 68℃温级玻璃球吊顶型(或边墙型)d=15 闭式喷头。厨 房采用 93℃温级玻璃球吊顶型 d=15 闭式喷头。采用短形布置。 (2)水力计算 ①喷头出水量 q = k p = 0.133 50 = 0.94 L / S ; ②划分短形作用面积
A = 11.8M , L 最不利作用位置为九层的会议室,面积为 192.90m2;分别布置 18 和 20 个喷头。一 楼、二楼的大堂面积均为 207.6 m2,均布置 20 个喷头。餐厅面积为 166.68 m2,布置 18 个喷头。厨房布置 6 个喷头,包厢(4 个)和休息室(6 个) 。二楼走道布置 7 个喷 头,三~八层走道,每层布置 10 个喷头,二层走 7 个,一层 4 个,客房、套间等不再设 喷头。总共设有 180 个喷头。 ③估算管径: 出水量按 0.94L/S 计。 作用面积内每个喷头的平均喷水强度为: 0.94 × 20 × 60 2 = 5.88 L / min? m 2 与规范值 6L/min·m 误差值 2%,小于 20%,符合要求。 192.9 ④管网水力计算,九层见图 3-8,表 3-9;三~八层见图 3-9,表 3-10;二层见图 3-10, 表 3-11;一层见图 3-11,表 3-12。采用镀锌钢管。

长边 L = 1.2 A = 17 m 、短边 B =

0

1

2 3 4 5 6 7 8

9

图 3-8

九层喷水系统计算表
计算管 段 设计秒流 量 Q(L/S) (m)

表 3-9
V (m/s) 单阻 (kpa/m) 沿程水 头损失 hy=iL (kap) 水损累 计 εhy (kpa) 所有喷头流 量取 0.93L/S,按 5 个喷头计 算。 备注

管长 (L) DN (mm)

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9

0.94 1.88 2.82 4.70 9.40 14.10 18.80 18.80 18.80

3.4 3.4 0.5 2.72 2.72 2.72 3.70 1.85 24

25 32 50 50 80 80 100 100 100

1.77 1.96 1.34 2.20 1.88 2.83 2.16 2.16 2.16

3.92 3.16 0.871 2.44 1.02 2.32 0.945 0.945 0.945

13.33 10.74 0.44 6.64 2.77 6.31 3.50 1.75 22.68 68.16

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1'

10

11

三~八层喷水系统计算表
计算管 段 设计秒流 量 Q(L/S) (m)

图 3-9 表 3-10
V (m/s) 单阻 (kpa/m) 沿程水 头损失 hy=iL (kap) 水损累 计 εhy (kpa) 所有喷头 流量取 0.93L/S, 按 5 个喷 头计算。 备注

管长 (L) DN (mm)

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6

0.94 1.88 2.82 3.76 4.70 4.70

3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5

25 32 50 50 50 70

1.77 1.96 1.34 1.76 2.20 1.91

3.92 3.16 0.871 1.56 2.44 1.30

6-7 7-8 8-9 9-10 10-11

4.70 4.70 4.70 4.70 18.80

3.5 3.5 2.7 1 25.2

70 70 70 70 100

1.91 1.91 1.91 1.91 2.16

1.30 1.30 1.30 1.30 0.945 23.81 23.81

0

1

3

2 4 5 6 7 8

二层喷水系统计算表
计算管 段 设计秒流 量 Q(L/S) (m)

图 3-10 表 3-11
V (m/s) 单阻 (kpa/m) 沿程水 头损失 hy=iL (kap) 水损累 计 εhy (kpa) 备注

管长 (L) DN (mm)

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8

0.94 1.88 2.82 4.70 9.40 14.10 18.80 18.80

3.4 3.4 0.5 3 3 3 24 3.6

25 32 50 50 80 80 100 100

1.77 1.96 1.34 2.20 1.88 2.83 2.16 2.16

3.92 3.16 0.871 2.44 1.02 2.32 0.945 0.945 3.40 3.40 所有喷头 流量取 0.93L/S

0 3

1

2

4

5 6 7

图 3-11 一层喷水系统计算表
计算管 段 设计秒流 量 Q(L/S) (m)

表 3-12
V (m/s) 单阻 (kpa/m) 沿程水 头损失 hy=iL (kap) 水损累 计 εhy (kpa) 备注

管长 (L) DN (mm)

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7

0.94 1.88 2.82 4.70 9.40 14.10 18.80

3.4 3.4 0.5 3 3 3 24

25 32 50 50 80 80 100

1.77 1.96 1.34 2.20 1.88 2.83 2.16

3.92 3.16 0.871 2.44 1.02 2.32 0.945 42.05 42.05 所有喷头 流量取 0.93L/S

⑦ 选取喷水泵 扬程:H=z+ho+ ∑ h + hr 其中:z=[31.1-(-4.2)]×10=353kpa ho=50kpa ∑ h =1.3×(68.16+23.81+3.40+42.05)=178.65 hr=20kpa ∴H=353+50+178.65+20=601.65kpa=60.17mH2O 流量 Q=18.80L/S 选用 DA1-100-5 两台(一备一用) (H=71mH2O, Q=20L/S, N=22kw) ⑧稳压设备 本设计采用稳压泵来维持自动喷淋系统平时管网的水压。选用 WY-25LD(Q=0.56L/S, H=48 mH2O,N=1.1kw)型级立式多级离心泵。置于屋顶的中央热水机组间里,从水箱抽

水。 7. 自动喷淋灭火系统的计算


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