建筑设备 教案.docx

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建筑设备教案

第一章 绪 论

第一节 市政给水系统概述

给水工程的基本任务：

是从水源取水，经过净化后供给城镇居民、工矿企业、交通运输等部门在生活、生产、消防中用水，满足他们对水质、水量、水压等方面的一定要求。

一、给水工程的分类

1、根据组成位置分类：

市政给水

建筑给水（包括居住小区给水和建筑内部给水两部分）

2、根据对水的使用目的不同分类：

生活给水、消防给水、生产给水三大系统。

3、根据供水对象对水质、水压的要求不同分类：

分质给水系统、分压给水系统两大类。

二、市政给水系统的组成

一般由水源、取水构筑物、净水构筑物、输配水管网、加压设备和起调节作用的水池、水塔或高地水池等组成。

给水水源有两种：

一种是地面水源，一种是地下水源。

   三、市政给水管道的布置

（一）配水管网的布置

1、枝状管网：

适用于小城镇和小型工矿企业

2、环状管网：

适用于大城市及不允许间断供水地区

（二）输水管网的布置

1、水源低于给水区，泵站加压；

2、水源高于给水区,重力输水。

（一般二者兼用）

（三）影响给水系统布置的因素

1、城镇规划的影响

   2、水源的影响

   3、地形条件的影响

（四）布置原则

四、净水工程

混凝是现代净水工艺的基础，水的混凝过程主要有加药、混合、絮凝反应三个阶段。

加药的目的在于减弱或消除原水中胶体颗粒的电位，从而使胶体颗粒间的相互接触吸附成为可能。

所投加的药剂成为混凝剂，目前常用的混凝剂有硫酸铝、三氯化铁、聚合铝等。

混合的目的是使药剂快速均匀地分散到水中，使胶体颗粒的表面性质发生改变，为胶体颗粒间的相互接触吸附创造条件。

第二节 市政排水系统概述

市政排水系统的基本任务：

是将城市的各种污废水和雨水有组织地进行排除和处理，以保证环境卫生和防止水体被污染。

一、污水及其分类

污水:

在工业企业内部,公共建筑及居住区内,生活和生产中使用大量的水,水在使用过程中受到污染而成的污水。

分为生活污水、工业废水、雨水三类。

二、市政排水系统的体制

1、分流制排水系统:

2、合流制排水系统

三、市政排水系统的组成

我国对新建小区要求采用分流制排水系统，因此分流制排水系统的组成有：

1、污水排水系统的组成

污水排水系统主要由建筑物内部排水系统及设备、厂区及居住区室外污水管道、泵站、污水处理厂（站）、排水口等组成。

2、雨雪水排除系统的组成

雨雪水的水质，除了初期雨水之外，接近地面的性质，因而不经过处理就可以直接排入天然水体中去。

一般由房屋雨水排除设备及雨水管道、厂区及居住区雨水管道及雨水口、雨水泵站和压力管道等组成。

四、排水系统的布置与敷设

1、相关因素

与地形.建筑平面布局.城市排水管线的位置.污水处理厂（站）的位置及道路规划等因素有关。

2、布置要求

五、污水净化工程

按作用原理分：

物理法、化学法、生物法三类。

一级处理：

物理法。

去除污水中的悬浮物质。

二级处理：

生物化学法。

去除污水中剩余有机物质。

三级处理：

物理化学方法。

去除污水中的氮和磷。

第三节 建筑给水排水工程概述

一、建筑给水排水的地位和作用

   建筑给水排水工程是建筑设备工程的一个组成部分，是以给人们提供卫生舒适、经济实用、安全可靠的生活与工作环境为目的，以合理利用与节约水资源为约束条件，研究和解决给水排水问题的一门学科。

二、建筑给水排水工程技术的发展趋势

三、本课程的主要内容及参考资料

主要内容：

（一）绪论

（二）管材、器材及卫生器具

（三）建筑给水系统

（四）建筑消防给水系统

（五）建筑排水系统

（六）建筑热水供应

（七）小区给水排水

（八）水景、绿化喷灌及游泳池给排水

参考资料：

1、《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）

         2、《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》2003

四、学习要求

第二章 管材、器材及卫生器具

第一节 管材、管件及连接方式

一、给水管材、管件及连接方式

1、钢管

      优   点:

强度高,连接方便,接头少,内外表面光滑,水力条件好,重量比铸铁管轻,容易加工和安装。

      缺   点:

抗腐蚀性能差,造价高。

      连接方式:

螺纹连接 法兰连接 焊接

      适   用:

生活用水采用镀锌钢管,生产用水或独立的消防系统采用不镀锌的黑铁管;无缝钢管适用于高层建筑的冷、热水管,一般在0.6Mpa气压以上的管路均应采用无缝钢管。

   2、铸铁管 

优   点:

不易腐蚀,造价低,耐久性好。

缺   点:

脆性大,重量大,长度小。

连接方式:

承插式连接  法兰连接

适   用:

埋地管道管径DN≥75mm时采用给水铸铁管,适用埋地。

3、塑料管

优   点:

具有优良的化学稳定性,耐腐蚀,物理机械性能好,不燃烧,无毒,无不良气味,质轻而坚,容易加工安装,并可制成各种颜色,管壁光滑,水力条件好。

缺   点:

强度低,耐温性能差。

连接方式:

螺纹连接（配件为注塑制品）、焊接（热空气焊）、法兰连接、粘接。

适   用:

只适用于输送温度在45℃以下的建筑物内外（架空或埋地）的给水。

    4、铜管

       优   点:

经久耐用,节能增流,水质卫生,质量轻的特点。

       缺   点:

造价高。

       连接方式:

焊接   螺纹连接

       适   用:

建筑中的冷、热水配管.在现代的建筑中,给水系统中冷、热水管使用薄壁紫铜管已趋正常。

5、复合管

是金属与塑料混合型管材，常用的有钢塑复合管和铝塑复合管两种。

  优   点：

具有塑料管耐腐蚀性好和金属管耐压高的优点。

  缺   点：

造价高。

  连接方式：

夹紧式铜配件连接。

  适   用：

建筑内配水支管。

6、混凝土及钢筋混凝土管

优   点:

节约金属管材.

缺   点:

耐腐蚀性差,内外表面不光滑,抗压强度也差.

连接方式:

承插式接口、抹带式接口、和套环接口.

适   用:

直径在400mm以下者为混凝土管,用于室外排水支管;400mm以上者为钢筋混凝土管,用于室外排水干管和主干管。

二、排水管材、管件及连接方式

建筑内部的排水管道一般采用硬聚氯乙烯（UPVC）排水管，对于高层建筑常采用柔性接口排水铸铁管，室外埋地排水管常采用埋地UPVC排水管和混凝土管。

1、硬聚氯乙烯（UPVC）排水塑料管

2、柔性接口排水铸铁管

三、管道的支吊架

1、固定支架与活动支架

（1）固定支架：

在固定支架上，管道被牢牢地固定住，不能有任何位移，管道只能在两个固定支架间膨胀。

（2）活动支架：

对管道起支撑作用并允许管道有位移的支架称为活动支架。

2、吊架、托钩与立管卡

吊架由吊杆、吊环及升降螺栓等部件组成。

托钩用于室内横支管等较小管径管道的固定，规格为DN15～20mm。

立管卡分单、双立管卡两种，分别用于单根立管、并行的两根立管的固定。

3、管道支吊架安装最大间距

四、管道的防腐与保温

1、防腐材料及防腐做法

2、保温材料及保温做法

第二节 器   材

一、给水管件

给水附件是安装在管道及设备上的启闭和调节装置的总称。

（一）给水配水附件（各式水龙头）:

调节和分配水流.

（二）给水控制附件

二、水表

用于计量建筑用水量的仪表

（一）水表的分类：

流速式水表    

1、旋翼式：

叶轮转轴与水流方向垂直,水流阻力较大,多  为小口径水表,宜用于测量小的流量。

2、螺翼式：

叶轮转轴与水流方向平行,水流阻力较小,适用于大流量的测定。

（二）水表的技术参数：

（1）最大流量：

只允许短时间使用的流量,为水表使用的上限流量。

   式中

（2）公称流量：

水表允许长期使用的流量。

（3）分界流量：

水表误差限改变时的流量。

（4）最小流量：

水表在规定误差限内使用的下限流量。

（5）始动流量：

水表开始连续指示时的流量。

（三）水表的选择：

按设计流量（不含消防流量）确定管径,使其不超过额定流量,并以平均小时流量的6％～8％校核水表灵敏度,最后加消防流量复核,使其不超过最大流量,其水头损失必须不超过规定的水表损失值。

第三节 卫生器具、冲洗设备及安装

卫生器具是建筑内部给水排水系统的重要组成部分,是收集和排除生活及生产中产生的污、废水的设备.按其作用分为以下几类：

1、便溺用卫生器具

2、盥洗、淋浴用卫生器具

3、洗涤用卫生器具

4、专用卫生器具

对卫生器具质量的要求是：

表面光滑易于清洗、不透水、耐腐蚀、耐冷热和有一定的强度.除大便器外,每一卫生器具均应在排水口处设置十字栏栅,以防粗大污物进入排水管道,引起管道阻塞.一切卫生器具下面必须设置存水弯,已防排水系统中的有害气体窜入室内。

材质：

陶瓷、搪瓷铸铁、塑料、不锈钢等。

第三章 建筑给水

第一节 建筑给水系统的分类与组成

建筑给水系统是将城镇给水管网（或自备水源给水管网）中的水引入建筑内并输送到室内各种配水龙头、生产机组和消防设备等用水点处，满足各类用户对水质、水量和水压要求的冷水供应系统。

一、建筑给水系统的分类

建筑给水系统按照其用途可分为三类：

⒈生活给水系统

⒉生产给水系统

⒊消防给水系统

二、建筑给水系统的组成

⒈水源

⒉引入管

⒊水表节点

⒋给水管网

⒌给水附件

⒍增压和贮水设备

⒎给水局部处理设施

⒏室内消防设备

第二节 建筑给水所需水压与供水方式

一、建筑给水系统所需水压

建筑给水系统所需的压力，必须能将需要的水量输送到建筑物内最不利点的用水设备处，并保证有足够的流出水头。

建筑给水所需水压的确定方法有两种：

⒈估算法

⒉计算法

建筑给水系统所需的水压，由下图分析可按下式计算：

H=H1+H2+H3+H4      （kPa）       

二、建筑给水系统的给水方式

建筑给水系统的给水方式即建筑供水方案，是指建筑给水系统的具体组成与具体布置的实施方案。

合理的供水方案，应根据建筑物的性质、高度、室外管网所能提供的水压和工作情况、各种卫生器具、生产机组所需的压力、室内消防所需的设备程度及用水点的分布情况加以选择。

给水方式最基本的有如下几种：

⒈直接给水方式

⒉单设水箱的给水方式

⒊单设水泵的给水方式

⒋设置水泵和水箱的给水方式和设置贮水池、水泵及水箱的给水方式

⒌设置气压给水装置的给水方式

⒍分区给水方式

⒎分质给水方式

第三节 建筑给水管道的布置与敷设

给水管道的布置与敷设，必须深入了解该建筑物的建筑和结构的设计情况、使用功能、其他建筑设备（电气、采暖、空调、通风、燃气、通讯等）的设计方案，兼顾消防给水、热水供应、建筑中水、建筑排水等系统，进行综合考虑。

一、给水管道的布置

建筑物的给水引入管，从配水平衡和供水可靠考虑，宜从建筑物用水量最大处或尽量靠近不允许间断供水处引入；当建筑物内卫生用具布置比较均匀时，应在建筑物中央部分引入，以缩短管网向不利点的输水长度，减少管网的水头损失。

引入管一般设置一条，当建筑物不允许间断供水时，需要设置两条，并应由城市环形管网的不同侧引入；若必须同侧引入时，两根引入管间的距离不得小于15m，并应在两条引入管之间的室外给水管上设置阀门。

二、给水管道的敷设

⒈敷设形式

给水管道的敷设形式有明装、暗装两种形式。

⒉敷设要求

第四节 给水用水量标准

建筑内用水包括生活、生产和消防用水三部分。

对于生活用水，应根据现行的《建筑给水排水设计规范》作为依据，进行计算。

第五节 给水设计流量

一、最高日用水量与最大时用水量

⒈最高日用水量

建筑内生活用水的最高日用水量可按下式计算：

Qd=

⒉最大时用水量

根据最高日用水量可算出最大时用水量：

Qh=

二、设计秒流量

1、住宅建筑生活给水管道的设计秒流量计算。

住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量按下列步骤和方法计算：

（1）根据住宅配置的卫生器具给水当量、使用人数、用水定额、使用时数及小时变化系数，按下式计算出最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：

U0=（%）

=

（2）根据计算管段上的卫生器具给水当量总数计算得出给水管段的卫生器具给水当量出流概率U。

U=（%）

（3）根据计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率U，按下式得出计算管段的设计秒流量。

qg=0.2UNg

2、集体宿舍、旅馆、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、客运站、会展中心、中小学教学楼、公共厕所等建筑的生活给水设计秒流量计算。

该类建筑为用水分散形公共建筑，设计秒流量按下式计算：

qg=0.2a

3、工业企生活间、公共浴室、职工食堂或营业餐馆的厨房、体育场馆、运动员休息室、剧院的化装间、普通理化实验室等建筑的生活给水管道的设计秒流量计算。

该类建筑为用水密集型建筑，设计秒流量按下式计算：

qg=∑q0n0b

第六节 给水管道的水力计算

一、水力计算的目的要求

1、目的：

经济合理地确定室内给水管网中各段管段的管径D及各管通过设计流量时所产生的压力损值，进而确定给水系统所需水压,复核室外给水管网的水压能否满足室内用要求。

2、要求：

水力计算前必须绘出室内管道平面布置图和系统图后进行的。

二、管经的确定

qg=wv=π/4d2V

三、管道压力损失计算

hf=iL

四、水力计算的方法和步骤

1、据系统图,确定最不利配水点,选择最不利的配水管道,做为计算管路,并绘制计算草图。

2、流量变化的节点对计算管段进行编号,并标明各计算管段的长度。

3、据建筑物的类及性质,正确选用设计流量计算公式,并计算各管段设计流量。

4、根据Q、V查水力计算表确定出各管段的管径D和管段单位长度的压力损失I管段的沿程压力损失值i.L=hf。

5、计算室内所需水压,有表水时,需选水表,并计好水头损失。

6、确定室所需水压H。

7、H与H0比较：

当HH0时，如相差不大时，为避免设开压设备，可以放大某些管段管径。

如相差大时,则需设增压设备。

总之,即要考虑充分利用室外管网压力H0,又要保证最不利配水点所需的水压和水量。

8、设水箱和水泵的给水方式,其计算内容有：

求水箱和贮水池容积,计算从水箱出几列最不利点间所需的水压,决定水箱底的安装高度,计算从引入管起点到水箱进口阀所需的压力,选择水泵配管计算。

第七节 增压、贮水设备

一、水泵

水泵是给水系统中的主要增压设备。

⒈适用建筑给水系统的水泵类型

在建筑给水系统中一般采用离心式水泵。

⒉水泵的选择  

选择水泵除满足设计要求外，还考虑节约能源，使水泵在大部分时间保持高效运行。

要达到这个目的，正确地确定其流量、扬程至关重要。

⑴流量的确定

⑵扬程的确定

⒊水泵的设置

二、贮水池与水泵吸水井

⒈贮水池是贮存和调节水量的构筑物。

当一幢（特别是高层建筑）或数幢相邻建筑所需的水量、水压明显不足，或者是用水量很不均匀（在短时间内特别大），城市供水管网难以满足时，应当设置贮水池。

⒉吸水井

当室外给水管网能够满足建筑内所需水量、不需设置贮水池，但室外管网又不允许直接抽水时，即可设置仅满足水泵吸水要求的吸水井。

吸水井的容积应大于最大一台水泵3min的出水量。

吸水井可设在室内底层或地下室，也可设在室外地下或地上，对于生活用吸水井，应有防污染的措施。

三、水箱

按不同用途，水箱可分为高位水箱、减压水箱、冲洗水箱、断流水箱等多种类型，其形状多为矩形和圆形，制作材料有钢板、钢筋混凝土、玻璃钢和塑料等。

这里主要介绍在给水系统中使用较广的起到保证水压和贮存、调节水量的高位水箱。

四、气压给水设备

气压给水设备是给水系统中的一种利用密封贮罐内空气的可压缩性进行贮存、调节和压送水量的装置。

其作用相当于高位水箱或水塔，因而在不宜设置水塔和高位水箱的场所（如隐蔽的国防工程、地震区建筑物、建筑艺术要求较高以及消防要求较高的建筑物中）都可采用。

这种设备的优点是便于隐蔽，建设速度快，容易拆迁，灵活性大，并且水在密封系统中流动，不会受到污染，也有利于抗震和消除管道中水锤和噪声。

但是，调节能力小，经常费用高，耗用钢材较多，而且变压力的供水压力变化幅度较大，不适于用水量大和要求水压稳定的用水对象，因此使用受到一定限制。

第八节 水质防污染措施

一、水质污染的现象及原因

⒈水在贮水池（箱）中停留时间过长

⒉构造、连接不合理

⒊与水接触的材料选择不当

⒋管理不善

二、水质污染的防止措施

贮水池（箱）要加强管理，定期清洗。

池中消防用水容积过大仅靠生活用水不能更新时，应采取补充加氯和其他灭菌措施。

同时，生活（产）用水的水泵机组吸水管应采取合理的技术措施，既避免平时不动用消防用水，又要保证水流合理，使水不至于长期滞留池中而使水质变坏。

第四章 建筑消防给水

第一节 消火栓给水系统及布置

一、消火栓给水系统的设置

二、室内消火栓系统的组成

  室内消火栓系统:

是把室外没有消防给水系统提供的水量,用于扑灭建筑物中与水接触不能引起燃烧爆炸的火灾而设置的灭为设备。

三、给水方式

 1、直接给水方式

  2、设水箱给水方式

  3、设水箱.水泵联合作用给水方式

  4、不分区给水方式

  5、分区给水方式

四、室内消火栓给水系统布置原则

            第二节 消火栓给水系统的水力计算

目的:

确定DH选择设备

一、消防用水量

室内消防用水量与建筑物高度及建筑物性质有关,查表5-1,5-2确定消防用水量.

二、消火栓所需充实水注

根据建筑物层数,建筑高度,性质确定充实水注高度不能过长:

否则因射流反作用力过大而使人们体力无法使用.不能过短:

着火点辐射热使人们不能使充实水注射向火区.

三、水力计算

1、消火栓口所需水压,（般不宜超过渡0.5Mpa,否则应设减压

    措施）

2、实际消防射流量及水龙带水头损失

3、消防水池及消防水箱容积的确定

4、管网水利计算

5、增压设备选择

第三节 自动喷水灭火系统及布置

自动喷淋灭火系统:

自动喷水灭火同时发出火警信号,灭火效率很高,在发达国家应用普遍

一、分类

开式  、闭式

二、组成

（一）洒水喷头

（二）管网

 （三）报警阀:

重要组成部分

 （四）供水设备：

第四节 自动喷水灭火系统的水力计算

一、消防用水量与水压

二、步骤与方法

   步骤:

1、 最不利区

2、 算各个洒水喷头及各管段的流量

3、 定系统所需水压

H=H+H2+H3+HP

4、 择增压设备并确定贮水设备容积

5、 确定管网其他管径。

第五章 建筑内部排水系统

第一节 排水系统的分类和组成

一、排水系统的分类

根据污.废水的性质分三类.

1、生活排水系统     

2、工业废水排水系统  

3、建筑内部雨管道     

二、建筑内部排水系统的排水体制

1、排水体制

合流制   分流制

2、确定排水体制的因素

三、建筑内部排水系统的组成

1、卫生器具的受水器 2、排水管道 3、通气管系  4、清通设备            

5、抽升设备  6、室外排水管道  7、污水局部处理构筑物  

第二节 排水系统选择与管道布置敷设

一、排水系统的选择

二、卫生器具的布置与敷设

在卫生间和公共厕所布置卫生器具时，既要考虑所选用的卫生器具类型、尺寸和方便使用，又要考虑管线短，排水通畅，便于维护管理。

三、排水管道的布置与敷设

1、排水畅通，水力条件好

2、保证设有排水管道房间或场所的正常使用

3、保证排水管道不受损坏

4、室内环境卫生条件好

5、施工安装、维护管理方便

6、占地面积小，总管线短，工程造价低。

第三节 排水定额和排水设计秒流量

一、排水当量的概念

即把一污水盆的排水量0.33L/s做为一个排水当量。

而其它卫生器具的排水当量以此为准进行计标。

表7-1。

二、设计流量的确定

由于室内污水流量的不均匀性较大，我国的最大秒流流量作为设计流量，来确定排水管道的管径，保证排水的安全可靠性。

第四节 水力计标

水力计标的目的：

经济合理地确定各管道的管径和坡度，通气管系统，从而保证排水系统的正常工作。

一、按经验确定某些排水管的最小管径

二、按临界流量值确定排水立管口径

三、水力计标确定管径

第五节 通气管和高层建筑排水系统

一、通气管系的作用及类型

1、作用

（1）减少排水管道内气压变化幅度.防止卫生器具水风等

（2）排出管道中散发出的臭气和有害气体

（3）向管内补充新鲜空气减少废气对管道的锈蚀

2、类型

（1）伸顶通气

（2）专用通气

（3）结合通气

（4）器具通气

（5）环形通气

（6）安全通气

二、高层建筑排水系统

三立管制

双立管制

新型单立管

第六节 建筑中水技术概述

一、中水的概念

中水的水质介于给水和排水水质之间。

二、中水的用途

1、冲洗便器

2、洗车

3、浇洒绿地

4、浇洒道路

5、生产设备冷却用水

三、中水系统的组成

1、中水原水收集系统

2、中水处理系统

3、中水供水系统

四、水量平衡

第六章 建筑内部热水供应系统

第一节热水系统的分类、组成和供水方式

一、热水供应系统的组成、类型

1、组成:

一个完全的热水供热系统是由加热设备.热媒管道.热水输配与循环管道.配水龙头或用水设备.热水箱以及水泵等组成.

2、按其热水供应范围的大小可以分为三种类型:

（1）局部热水供应系统

（2）集中热水供应系统（3）区域热水供应系统

   二、热水供应系统的方式

1、集中热水供应的方式:

2、区域热水的供应方式

第二节 热水水质、水温及用水量标准

一、热水水质

   生活热水的水质要满足《生活饮用水卫标准》

   工业热水的水质根据生产要求来确定

   加热前是否需经软化处理。

应根据水质、水量，使用要求等进行技术经济的比较确定。

   二、热水水温

冷水的计标温度应按当地最冷月平均水温确定．

热水的用水温度因用途不同而异．见表现９＿２

三、热水量定额

   生产用热水量按工艺要求确定．

   生活用热水标准两种：

第三节 热水供应系统的管材、附件和管道敷设

一、管材

1、金属管材

2、非金属管材

3、复合管材

二、附件

1、疏水器

2、自动温度调节器

3、自动排汽阀:

4、伸缩器:

5、膨胀管

6、释压阀

    7、膨胀水箱与隔膜式气压水灌

8、减压阀与节流阀

三、布置

在选择热水供应方式后,根据建筑物的性质.结构形式,用水要求和用水设备的类型及位置等具体条件.合理地进行管网布置,其布置原则和敷设的要求,基本与室内给水管道相同.一般与给水管平行布置,以保证各配水点冷热水压的大致平衡.

四、敷设

明装

暗装

第四节 热水量及耗热量的计算

一、热水量

生产用热水量根据生产工艺和生产规模确定

二、耗热量

三、热媒耗量计算

第五节 加热设备的类型与选择

一.水加热器

实观冷流体（指接受热量的流体）与热流体（指放出热量的流体）换热的设备