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任务1.1
认识建筑生活给排水系统

1.1.1 系统组成

自建筑物的给水引入管至室内各用水及配水设施段,称为室内给水部分。室内给水系统通常分为生活、生产及消防三类,具体定义如表1.1所述。

表1.1 室内给水系统分类

在实际应用中,三类给水系统一般不单独设置,而多共用给水系统,如生活、生产共用给水系统,生活、消防共用给水系统,生活、生产、消防共用给水系统等。

1)室内给水系统组成及给水方式

(1)室内给水系统的组成

一般情况下,室内给水系统由引入管、水表节点、管道系统(干管、立管、支管)、给水附件(阀门、淋浴器和水龙头等)、升压和储水设备(水泵、水池和水箱)、室内消防设备等组成,如图1.10所示。

图1.10 室内给水系统组成示意图

①引入管。由室外供水管引至室内的供水接入管道称为引入管。引入管通常采用埋地暗敷方式引入。对于一个建筑群体,引入管是总进水管,从供水的可靠性和配水平衡等方面考虑,引入管应从建筑物用水量最大处和不允许断水处引入。

②水表节点。水表节点是指引入管上装设的水表及其前后设置的闸门、泄水装置、旁通管等的总称。

③管道系统。管道系统包括干管、立管、支管等。

④给水附件。给水附件包括配水附件(如各式龙头、消火栓及喷头等)和调节附件(如各类阀门:闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀和减压阀等)。

⑤升压和储水设备。升压设备是指用于增大管内水压,使管内水流能到达相应位置,并保证有足够流出水量、水压的设备,如水泵等。储水设备是指用于储存水,同时也有储存压力作用的设备,如水池、水箱等。

(2)室内给水系统给水方式

室内给水方式根据建筑物的类型、外部供水的条件、用户对供水系统使用的要求以及工程造价可分为不同的类型,如表1.2所示。

表1.2 室内给水系统给水方式

2)室内热水系统分类及组成

(1)室内热水供应系统的分类

按照热水的供应范围,室内热水供应系统分为局部热水供应系统、集中热水供应系统和区域热水供应系统,各系统的特点及应用如表1.3所示。

表1.3 3种热水供应系统的特点及应用

(2)室内热水供应系统的组成

集中热水供应系统由热源、热媒管网、热水输配管网、循环水管网、热水贮存水箱、循环水泵、加热设备及配水附件等组成,如图1.11所示。

①热媒循环管网(第一循环系统)。热媒循环管网由热源、水加热器和热媒管网组成。锅炉产生的蒸汽(或高温水)经热媒管道送入水加热器,加热冷水后变成凝结水,靠余压经疏水器流回到凝结水池,冷凝水和补充的软化水由凝结水泵送入锅炉重新加热成蒸汽,如此循环完成水的加热。

②热水配水管网(第二循环系统)。热水配水管网由热水配水干管、立管、支管和循环管网组成。配水管网将在加热器中加热到一定温度的热水送到各配水点,冷水由高位水箱或给水管网补给。为保证用水点的水温,支管和干管设循环管网,使一部分水回到加热器重新加热,以补充管网所散失的热量。

图1.11 集中热水供应系统组成示意图
1—检修阀;2—回水立管;3—配水立管;4—透气管;5—冷水箱;6—止回阀;7—配水干管;8—回水干管;9—锅炉;10—蒸汽管;11—水加热器;12—循环水泵;13—凝结水管;14—疏水器;15—凝结水箱;16—凝结水泵

③附件和仪表。为满足热水系统中控制和连接的需要,常使用的附件包括各种阀门、水嘴、补偿器、疏水器、自动温度调节器、温度计、水位计、膨胀罐和自动排气阀等。

3)室内污水排水系统组成

室内污水排水系统应能满足3个基本要求:第一,系统能迅速畅通地将污废水排到室外;第二,排水管道系统内的气压稳定,管道系统内的有害气体不能进入室内;第三,管线布置合理,工程造价低。因此,室内污水排水系统由卫生器具(或生产设备受水器)、排水管道、排水附件及污水局部处理构筑物等组成,如图1.12所示。

(1)卫生器具

卫生器具是用来收集污废水的器具,如便溺器具、盥洗器具、沐浴器具、洗涤器具等。

(2)排水管道

排水管道包括器具排水管、排水横支管、排水立管、排出管和通气管。

①器具排水管。连接卫生器具和排水横支管之间的短管。

②排水横支管。收集器具排水管送来的污废水,并将污废水排至立管。

③排水立管。排水立管用于汇集各层横支管排入的污废水,并将污废水排至排出管中。

④排出管。连接排水立管与室外排水检查井的管段。排出管通常埋设在地下,坡向室外排水检查井。

⑤通气管道。通气管道把产生的有害气体排至大气中,以免影响室内的环境卫生。通气管道的作用如下:

a.向排水管内补给空气,保持水流畅通。

b.减小气压变化幅度,防止水封破坏。

c.排出臭气和有害气体。

d.使管内有新鲜空气流动,减少废气对管道的侵蚀。

(3)排水附件

①存水弯。存水弯是利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压变化,防止排水管内的有害气体进入室内的设备。带检查口的S形存水弯如图1.13所示。

图1.12 室内污水排水系统组成示意图

②清通装置。清通装置包括检查口和清扫口,其作用是方便疏通,在排水立管和横管上都有设置。

清扫口如图1.14所示,装设在排水横管上,当连接的卫生器具较多时,横管末端应设清扫口,用于单向清通排水管道。

检查口如图1.15所示,是带有可开启检查盖的配件,装设在排水立管及较长水平管段上,可作检查和双向清通管道之用。

③地漏。地漏如图1.16所示,属于排水装置,用于排除地面的积水。厕所、淋浴房及其他需经常从地面排水的房间应设置地漏。

④伸缩节。伸缩节如图1.17所示,用于补偿吸收管道轴向、横向、角向受热引起的伸缩变形。

图1.13 存水弯

图1.14 清扫口

图1.15 检查口

图1.16 地漏

图1.17 伸缩节

(4)污水局部处理构筑物

①排水检查井。它是排水管网的重要构筑物,具有沉积杂物、疏通管道、定期维修的作用,通常设置在管道交汇、转弯、管径改变或坡度改变、跌水等处,以及相隔一定距离的直线管段上。

②化粪池。民用建筑所排出的粪便污水,必须经化粪池处理后排入城市排水管网。

③隔油池。隔油池是防止食品加工厂、公共食堂等产生的含食用油脂较多的废油脂凝固堵塞管道,对废水进行隔油处理的装置。

④降温池。对排水温度高于40℃的污废水进行降温处理,防止高温影响管道使用寿命。

⑤污水提升装置。排出不能自流排至室外检查井的地下建筑物污废水。

4)屋面雨水排水系统分类及组成

屋面雨水排水系统是建筑物给排水系统的重要组成部分,它的任务是及时排出降落在建筑物屋面的雨水、雪水,避免形成屋面积水对屋顶造成威胁,或造成雨水溢流、屋顶漏水等水患事故。

屋面雨水排水系统分类如表1.4所示。

表1.4 屋面雨水排水系统分类

下面主要介绍按雨水管道位置和按管内水流状态的分类。

(1)按雨水管道位置分类

外排水系统:雨水管道不设在室内,而是沿外墙敷设。按屋面有无天沟,外排水系统又可分为檐沟外排水系统和天沟外排水系统。外排水系统组成示意如图1.18、图1.19所示。

图1.18 外排水系统的组成示意

图1.19 檐沟外排水系统的组成示意

内排水系统:雨水管道设置在室内,屋面雨水沿具有坡度的屋面汇集到雨水斗,经雨水斗流入室内雨水管道,最终排至室外雨水管道。建筑屋面面积较大的公共建筑物和多跨的工业厂房,当采用外排水有困难时,可采用内排水系统。

内排水系统由天沟、雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地管和检查井组成,如图1.20所示。内排水的单斗或多斗系统可按重力流或压力流设计,大屋面工业厂房和公共建筑宜按多斗压力流设计,雨水斗的选型与外排水系统相同,需分清重力流或压力流。

混合排水系统:同一建筑物采用几种不同形式的雨水排水系统,分别设置在屋面的不同部位,组合成屋面雨水混合排水系统。

图1.20 内排水系统组成示意图

(2)按管内水流状态分类

重力无压流雨水系统:使用自由堰流式雨水斗的系统,设计流态是无压流态,系统的流量负荷、管材、管道布置等忽略水流压力的作用。

重力半有压流雨水系统:使用65型、87型雨水斗的系统,设计流态是半有压流态,系统的流量负荷、管材、管道布置等考虑了水流压力的作用。该系统一般用于中、小型建筑的传统重力流排水系统,是目前我国普遍采用的系统。

压力流雨水系统(虹吸式雨水系统):近几年推广应用的一项新技术,优点是管道系统相对较少,节省管材和建筑空间,由于虹吸作用产生“满管流”,系统排水量能够满足最大的雨水量;缺点是设计施工比较复杂,雨水斗及尾管施工时容易造成堵塞,同时在管材选用上要求也相对高一些。虹吸排水系统属压力流排水系统,施工完后要按有关规定进行试压,一般用于大型公共建筑,如商场、展馆、体育馆等屋面雨水排水。

【学习笔记】

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【关键词】 给水方式 热水系统 存水弯 通气管 雨水斗

【想一想】 建筑给排水系统常用的管材有哪些?每个系统的管道材质是否都一样?常见的管道附件又有哪些?

1.1.2 管材、阀门和仪表
1)常用管材

(1)普通焊接钢管

普通焊接钢管又名水煤气管,可分为镀锌钢管(白铁管)和非镀锌钢管(黑铁管),适用于生活给水、消防给水、采暖系统等工作压力低和要求不高的管道系统。其规格用公称直径“DN”表示,如DN100表示该管的公称直径为100mm。

(2)铸铁管

铸铁管由生铁制成,按材质分为灰口铁管、球墨铸铁管及高硅铁管,多用于给水管道埋地敷设的给排水系统工程。铸铁管的优点是耐腐蚀、耐用,缺点是质脆、质量大、加工和安装难度大、不能承受较大的动荷载。铸铁管以公称直径“DN”表示。

(3)钢塑复合管

钢塑复合管由普通镀锌钢管和管件以及ABS、PVC、PE等工程塑料管道复合而成,兼具镀锌钢管和普通塑料管的优点。钢塑复合管一般采用螺纹连接。

(4)铝塑复合管

铝塑复合管以焊接铝管为中间层,内外层均为聚乙烯塑料管道,广泛用于民用建筑室内冷热水、空调水、采暖系统及室内煤气、天然气管道系统。

(5)塑料管

①硬聚氯乙烯塑料管(PVC-U管)。硬聚氯乙烯塑料管以PVC树脂为主加入必要的添加剂进行混合,加热挤压而成。PVC - U管可用于常温给水管、建筑排水管和建筑雨水管,适用于室内排水系统。当建筑高度大于或等于100m时不宜采用塑料排水管,可选用柔性抗震金属排水管,如铸铁排水管。

②双壁波纹管。双壁波纹管分为高密度聚乙烯(HDPE)双壁波纹管和聚氯乙烯(U-PVC)双壁波纹管,是一种用料省、刚性高、弯曲性优良,具有波纹状外壁、光滑内壁的管材。连接形式为挤压夹紧连接、热熔连接、电熔连接。

③聚乙烯管(PE管)。PE管常用于室外埋地敷设的燃气管道和给水工程中,一般采用电熔连接、对接连接、热熔承插连接等。

④三型聚丙烯管(PP-R管)。PP-R管是由丙烯-乙烯共聚物加入适量的稳定剂,挤压成型的热塑性塑料管。其特点是耐腐蚀、不结垢;耐高温(95℃)、高压;质量轻、安装方便,主要应用于室内生活冷、热水供应系统及中央空调水系统中。PP-R管常采用热熔连接,与阀门、水表或设备连接时可采用螺纹或法兰连接。

塑料管道规格常用“de”或“dn”符号表示外径。塑料管公称外径与公称直径的对应关系如表1.5所示。

表1.5 塑料管外径与公称直径对应关系

(6)钢筋混凝土管

钢筋混凝土管有普通的钢筋混凝土管(RCP)、自应力钢筋混凝土管( SPCP)和预应力钢筋混凝土管(PCP)。钢筋混凝土管的特点是节省钢材、价格低廉(和金属管材相比)、防腐性能好,具有较好的抗渗性、耐久性,能就地取材。目前生产的钢筋混凝土管管径大多为100~1500mm。

【知识拓展】

阀门的历史

阀门是随着流体管路的产生而产生的。人类使用阀门已有近4000年的历史了。中国古代从盐井中吸卤水制盐时,就曾在竹制管路中使用过木塞阀;公元前1800年,古埃及人为了防止尼罗河泛滥而修建大规模水利时,也曾采用过类似的木制旋塞来控制水流的分配;这些都是阀门的雏形。工业用阀门的大量应用,是从瓦特发明蒸汽机以后开始的。20世纪初出现了铸铁、铸钢、锻钢、不锈钢、铬钼钢、黄铜等各种材质的阀门,应用于各个行业、各种工况。国内最早引进国外阀门生产技术的公司不多,后引进国外生产技术,实现了国内阀门生产技术的突破、质量的提高、寿命的加长。

2)常用阀门

建筑给水系统常用的阀门按不同用途可分为开断用阀门、止回用阀门、调节用阀门、分配用阀门、安全阀和其他特殊用途阀门(如水位控制阀);按阀体结构形式和功能可分为闸阀、截止阀、球阀、浮球阀、蝶阀、止回阀、安全泄压阀、旋塞阀、减压阀、排气阀和疏水阀;按照驱动动力可分为手动阀、电动阀、液动阀、气动阀等四种;按照公称压力分高压阀、中压阀、低压阀三类。下面具体介绍7类阀门。

(1)闸阀

闸阀指关闭件(闸板)沿通路中心线的垂直方向移动的阀门,如图1.21所示。闸阀是一种应用很广的阀门,在管路中主要作切断用,一般口径DN≥50mm的切断装置且不经常开闭时都选用它,如水泵进出水口、引入管总阀。有一些小口径也用闸阀,如铜闸阀。

(2)截止阀

截止阀是关闭件(阀瓣)沿阀座中心线移动的阀门,如图1.22所示。截止阀在管路中主要作切断用,也可调节一定的流量,如住宅楼内每户的总水阀。

小口径截止阀常采用螺纹连接,大口径截止阀常采用法兰连接。

图1.21 闸阀

图1.22 截止阀

(3)止回阀

止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣的阀门,如图1.23所示。止回阀是用来防止介质倒流的阀门,又称逆止阀、单向阀、逆流阀和背压阀。止回阀根据用途不同又有如下几种形式:消声式止回阀、多功能水泵控制阀、倒流防止器、防污隔断阀和底阀。

(4)蝶阀

蝶阀是指蝶板在阀体内绕固定轴旋转的阀门,主要由阀体、蝶板、阀杆、密封圈和传动装置组成,如图1.24所示。蝶阀在管路中可作切断用,也可调节一定的流量。

(5)球阀

球阀是指球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的阀门,它的启闭件是个球体,如图1.25所示。在管路中,球阀主要用来切断、分配介质和改变介质流动方向。在水暖工程中,常采用小口径的球阀,采用螺纹连接或法兰连接。

图1.23 止回阀

图1.24 蝶阀

图1.25 球阀

(6)安全泄压阀

安全泄压阀是一种安全保护用阀门,当设备或管道内的介质压力升高,超过规定值时自动开启,通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值;当系统压力低于工作压力时,安全阀便自动关闭,如图1.26所示。

图1.26 安全泄压阀安装示意图

(7)水位控制阀

水位控制阀是一种自动控制水箱、水塔液面高度的水力控制阀。当水面下降超过预设值时,浮球阀打开,活塞上腔室压力降低,活塞上下形成压差,在此压差作用下阀瓣打开进行供水作业;当水位上升到预设高度时,浮球阀关闭,活塞上腔室压力不断增大使阀瓣关闭停止供水,如图1.27所示。如此往复自动控制液面在设定高度,实现自动供水功能。

图1.27 水位控制阀安装示意图

3)常用仪表

(1)水表

水表是一种流速式计量仪,其原理是当管道直径一定时,通过水表的水流速度与流量成正比,水流通过水表时推动翼轮转动,通过一系列联运齿轮,记录出用水量。

根据翼轮的不同结构,水表又分为旋翼式水表和螺翼式水表。

旋翼式水表:翼轮转轴与水流方向垂直,水流阻力大,适用于小口径的液量计量,如图1.28所示。

螺翼式水表:翼轮转轴与水流方向平行,水流阻力小,适用于大流量(大口径)的计量,如图1.29所示。

图1.28 旋翼式水表

图1.29 螺翼式水表

(2)压力表

压力表是以大气压力为基准,用于测量小于或大于大气压力的仪表。压力表按其指示压力的基准不同,可分为一般压力表、绝对压力表、差压表。一般压力表以大气压力为基准;绝对压力表以绝对压力零位为基准;差压表测量两个被测压力之差。

(3)温度计

温度计是测温仪器的总称。根据所用测温物质不同和测温范围不同,有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等。

【学习笔记】

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【想一想】 建筑给排水系统内部的水流如何进行控制?有哪些管道附件可以起到调节水流大小、方向、压力等作用?

1.1.3 水泵和水箱
1)水泵

水泵是给水系统中的主要升压设备,在室内给水系统中,一般采用离心式水泵,它具有结构简单、体积小、效率高、流量和扬程在一定范围内可以调整等优点。水泵的基本性能通常由6个性能参数表示。

①流量 Q :单位时间内所输送液体的体积,单位为m 3 / h或L/ s。

②扬程 H :水泵给予单位质量液体的能量,单位为mH 2 O或Pa。

③轴功率 N :水泵从电机处获得的全部功率,单位为kW。

④效率 η :水泵的有效功率 N u 与轴功率 N 之比。

⑤转数 n :水泵叶轮每分钟旋转的转数,单位为r/ min。

⑥允许吸上真空高度 H s :水泵在标准状态下(水温20℃,表面压力为1标准大气压)运转时,水泵所允许的最大吸上真空高度,单位为mH 2 O。

2)水箱

水箱起稳压、储水的作用,按用途可分为膨胀水箱和给水水箱。

膨胀水箱:在热水采暖系统中起容纳系统膨胀水量,排除系统中的空气,为系统补充水量及定压的作用。膨胀水箱一般用钢板焊制而成,装在系统的最高处。

给水水箱:在给水系统中起储水、稳压的作用,是重要的给水设备,多用钢板焊制而成,也可用钢筋混凝土制成。

水箱的配管配件如图1.30所示,必须设置进水管、出水管、溢流管、信号管、泄水管、通气管、人孔、仪表等附件。

图1.30 水箱构造示意图

【学习笔记】

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【关键词】 控制附件 调节附件 阀门 水表

【想一想】 什么类型的给水方式会设置水箱和水泵?

【总结反思】 BLG4BC6bF50AWhjPrAW2pN4AHaTcbnlWXmsIBkM7Ug7KjtPp1ADqgT69rp5sjoEn

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