建筑给排水实验指导书12510.docx
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建筑给排水实验指导书12510
《建筑给水排水与消防工程》
实验指导书
适用专业：
给水排水工程
课程代码：
8705990
学时：
4学分：
编写单位：
能源与环境学院
编写人：
李太富
系（部）主任：
分管院长：
目录
实验一……………………………………………………………………………………………2
实验二……………………………………………………………………………………………6
试验三……………………………………………………………………………………………8
主要参考文献………………………………………………………………………………………11
实验一变频调速恒压供水系统
1实验目的和任务
1）通过本次实验使学生熟悉变频调速恒压供水系统的设计原理、组成及操作方法；
2）熟悉变频调速泵在不同工况下的能耗的测定方法，验证该系统的节能效果。
2实验仪器、设备及材料
水池、压力表、涡轮流量计、离心泵、气压罐、变频调速器，镀锌钢管、阀门、管件等。
3实验原理
1．变频调速恒压供水装置的工作原理
变频调速是通过安装在水泵出水口或管网末端的压力传感器对管网的水压进行采样，将压力信号转换为电信号，并将其送至微机控制器，微机控制器与用户设置的压力值进行比较和运算，将结果转换为频率调节信号送至变频器。
当管网压力低于设定压力时，微机控制器向变频调速器发出提高电源频率的信号，变频调速器将电机转速提高后，水泵的转速也相应提高，出水量增大，管道压力也随之升高。
当管网压力高于设定压力时，微机控制发出降低电源频率的信号，水泵的转速相应下降。
水泵转速的提高与降低完全根据压力检测点的压力高于或低于设定压力来调节。
因此，系统供水压力基本上维持在设定压力即最不利工况压力范围内供水，也就是基本保持恒压供水。
2．变频调速供水系统的节能原理
水泵运转的动力是靠电机传送轴功带动水泵转动，通过改变电机转速改变电动机的输出功率达到控制水泵转速的目的。
水泵转速改变后，水泵的实际功率就会发生改变，能耗也随之改变。
根据水泵叶轮相似定律，水泵的流量、扬程和功率分别与其转速的1次方，2次方，3次方成正比：
式中：
Q1，Q2——分别为水泵调速前后的流量（L/s）；
n1，n2——分别为水泵调速前后的转速（r/min）；
H1，H2——分别为水泵调速前后的扬程（m）；
N1，N2——分别为水泵调速前后的输出的轴功率（kW）。
变频调速利用变频调速器直接改变电动机的转速，使水泵机组在恒压的情况下改变流量、扬程和功率，以达到稳压、节能的目的。
用水泵出口压力或管网末端压力控制水泵调速，节能效果不完全相同。
前者不能反映水流通过给水管网时，管网阻力特性的变化，所以当用水低峰时，虽然由于转速的改变水泵扬程能保持恒定不再升高，但最不利点配水处的水压将高于其所需的流出水头。
而后者不仅能调节流量的变化，同时也能反映管网阻力特性的变化，使最不利点配水始终保持所需的流出水头，节能效果优于前者。
但其控制系统较前者复杂，且最不利点配水一般远离泵房，信号传递系统安装、检查、维修不便，因此在实际工程中前者使用更为广泛。
因水泵只有在一定的转速变化范围内才能保持高效运行，故选用调速泵与恒速泵组合供水方式可取得更好的效果。
为避免在给水系统微量用水时，水泵工作效率降低，轴功率产生的机械热能使水温上升，导致水泵故障，可选用并联配有小型加压泵的小型气压水罐的变频调速供水装置。
在微量用水时，变频调速泵停止运行，利用气压罐中压缩空气的压力向系统供水。
4实验步骤
1）水泵出口恒压控制方式
（1）检查供水管路上的闸阀是否关闭（应关闭）。
（2）将水泵出口管路上的压力表P1的压力传输线接入变频器控制柜。
（3）开启控制柜电源，启动变频器。
用变频调速器按键设定水泵的工作压力设定为0.12MPa，（PF.02=20％，压力表满量程为0.6MPa）；
（4）按run键启动离心泵，缓慢打开闸阀至全开，读取压力表P1显示压力值，记入表1；
（5）开启末端2个水龙头（全开），涡轮流量计显示流量Q1，记入表1；
（6）从变频柜上读取各水泵工作情况，记入表1；
（7）依次开启4个、6个水龙头，分别将压力、流量记入表1。
（8）关闭闸阀，停泵，切断电源。
（二）管网末端恒压控制方式
（1）检查供水管路上的闸阀是否关闭（应关闭）。
（2）将管路末端压力表P2的压力传输线接入变频器控制柜。
（3）开启控制柜电源，启动变频器。
用变频调速器按键设定水泵的工作压力设定为0.05MPa，（PF.02=5％，压力表满量程为1.0MPa）；
（4）按run键启动离心泵，缓慢打开闸阀至全开，读取压力表P2显示压力值，记入表2；
（5）开启末端2个水龙头（全开），涡轮流量计显示流量Q2，记入表2；
（6）从变频柜上读取各水泵工作情况，记入表2；
（7）依次开启4个、6个水龙头，分别将压力、流量记入表2。
（8）实验结束后，关闭闸阀，停泵，切断电源。
5实验报告要求
1）要深刻理解实验目的和实验原理；
2）要熟悉实验所用仪器、设备及材料；
3）要熟悉各实验步骤；
4）要详细、如实地做好实验操作记录；
5）根据实验结果对实验及相关问题进行分析和讨论。
6实验注意事项
1）实验过程中要注意安全，不能在实验场地嬉戏和随便触摸电源等，以免跌落水池或发生触电事故而造成人身伤害；
2）实验前应认真预习、准备，在实验过程中虚心向老师和同学学习，积极动手，认真细心操作，圆满完成实验任务。
7实验过程记录
1）变频恒压供水系统的装置图：
2）设备参数：
（1）离心泵：
型号：
扬程：
m流量：
m3/h转速：
转/分
轴功率：
kW效率：
％配用功率：
kW
电机频率：
Hz
（2）气压罐
最高工作压力：
MPa最低工作压力：
MPa
最大容积：
m3有效容积：
m3
3）实验数据记录
表1“水泵出口恒压”控制方式系统的参数记录
序号
压力P1
（MPa）
流量Q1
（m3/h）
水泵工作情况
1号泵
2号泵
3号泵
气压罐
1
2
3
表2“管网末端恒压”控制方式系统的参数记录
序号
压力P2
（MPa）
流量Q2
（m3/h）
水泵工作情况
1号泵
2号泵
3号泵
气压罐
1
2
3
8思考题
1）简述变频调速恒压供水装置的工作原理和节能原理。
2）变频调速恒压供水的控制方式有几种？
其节能效果相同吗？
为什么？
3）小型气压水罐在变频调速供水中起什么作用？
实验二自动喷水灭火系统
1实验目的和任务
通过本次实验使学生熟悉自动喷水灭火系统的组成、工作原理、操作方法及各部分设备的作用；使学生进一步掌握自动喷水灭火系统的设计和布置的方法和原则。
2实验仪器、设备及材料
消防水池、立式离心泵、闸阀、压力表、湿式报警阀、延迟器、压力开关、水力警铃、水流指示器、信号蝶阀、闭式喷头、末端试水装置、镀锌钢管等。
3实验原理
自动喷水灭火系统是一种在发生火灾时，能自动喷水灭火并同时发出火警信号的灭火系统，是扑灭建筑初期火灾非常有效的一种灭火设备。
熟悉湿式自动喷水灭火系统设备、名称、规格、作用及位置，掌握系统各运行环节、灭火原理和过程是建筑消防设备工程设计与管理的主要任务。
湿式自动喷水灭火系统的工作原理：
当系统保护区域内的某处发生火情，火灾现场环境温度升高到设定温度时，闭式喷头的敏感元件炸裂或熔化脱落，喷水灭火。
此时，管网中的水由静止变为流动，则水流指示器动作，把水信号转为电信号，显示火灾区域。
同时，湿式报警阀出口管网水压下降，阀上下形成压差到达一定值时，阀片自动开启，水源不断补充管网灭火。
与此同时水流经报警阀密封环槽内的小孔流入延迟器后，水力警铃发出响亮的报警声，压力开关动作，向报警控制系统发出报警信号。
发出报警后可自动或手动方式启动消防泵向管网供水，达到持续灭火效果。
4实验步骤
1）向屋顶水箱充水，记录报警阀前、后压力表和末端试水装置压力表的读数（P前、P后、P末端）。
2）模拟火灾发生，打开试水阀，观察水力警铃动作，压力开关将信息传输到火灾报警控制系统及联动控制系统，联动控制自动喷水消防水泵启动，记录此时报警阀前、后压力表和末端试水装置压力表读数（P前、P后、P末端）。
3）用明火烧烤喷头玻璃球，模拟发生火灾，被保护区某喷头下方温度升至喷头玻璃球动作温度，此喷头玻璃球破裂，开始喷水灭火。
湿式报警阀组工作，压力开关将信号传输到火灾报警控制系统及联动控制系统，联动控制自动喷水消防水泵启动，记录此时报警阀前、后压力表和末端试水装置压力表的读数（P前、P后、P末端）。
4）开启末端试水装置代替喷头喷水。
报警阀开启，水力警铃报警，压力开关将信号传输到火灾报警控制系统及联动控制系统，联动控制自动喷水消防水泵启动，记录此时报警阀前、后压力表和末端试水装置压力表的读数（P前、P后、P末端）。
5）手动开启水泵控制开关，记录此时报警阀前、后压力表和末端试水装置压力表的读数（P前、P后、P末端）。
5实验报告要求
1）要深刻理解实验目的和实验原理；
2）要熟悉实验所用仪器、设备及材料；
3）要熟悉各实验步骤；
4）要详细、如实地做好实验操作记录；
5）根据实验结果对实验及相关问题进行分析和讨论。
6实验注意事项
1）实验过程中要注意安全，不能在实验场地嬉戏和随便触摸电源等，以免跌落水池或发生触电事故而造成人身伤害；
2）实验前应认真预习、准备，在实验过程中虚心向老师和同学学习，积极动手，认真而细心操作，圆满完成实验任务。
7思考题
1）通过实验对湿式自动喷水灭火系统的认识，简述自动喷水灭火系统的主要组成部分。
2）本实验系统是哪一种自动喷水灭火系统？
采用的什么喷头？
开式喷头有无动作温度一说，为什么？
3）描述湿式报警阀组的工作原理。
4）湿式报警阀组中能否取消延迟器，为什么？
5）
下面是末端试水装置示意图，试述其各部分的作用以及主要测试内容是什么？
末端试水装置示意图
1.压力表2.截止阀3.试水接头
4.排水漏斗5.最不利点处喷头
实验三消火栓给水系统
1实验目的和任务
通过本次实验使学生熟悉消火栓给水系统的组成、工作原理、使用方法，熟悉消火栓系统设备、名称、规格、作用及位置，各部分设备的功能和作用；掌握系统各运行环节、灭火原理和过程。
2实验仪器、设备及材料
消防水池、立式离心泵、闸阀、压力表、消火栓箱、消火栓、消防水带、水枪、消防卷盘、电气控制按钮、火灾报警装置、水泵接合器、蝶阀等。
3实验原理
建筑消防给水系统是把室外给水系统提供的水量，经过加压输送到用于扑灭建筑物内的火灾而设置的固定灭火设备，是建筑物中最基本的灭火设施。
1）消火栓给水系统的工作原理
当建筑内消火栓系统保护区域内的某处发生火情，消防灭火人员打开消火栓箱，展开消防水带将消防水带的一端连接在消火栓出口，开启球形阀，利用屋顶消防水箱的水量和水压，水枪喷嘴喷水灭火。
同时，消防人员按下电气控制按钮，将信息传输到火灾报警系统及联动控制系统，发出消防报警，联动控制水泵启动向管网供水，达到持续灭火效果。
2）组成
建筑内部消火栓给水系统一般由消火栓设备、消防卷盘、消防管道，消防水池、高位水箱、水泵接合器及增压水泵等组成。
3）设置要求
（1）消火栓设备
主要有水枪、水带、消火栓，均安装在消火栓箱内。
各自的性能如表1。
表1消火栓设备性能
名称
性能
水枪喷嘴（mm）
13
16
19
水枪直径（mm）
50
50，65
65
水带长度（mm）
15202530计算确定
水带材料
化纤麻纤不衬胶衬胶（阻力小）
内扣式球型阀消火栓
单出口（mm）
65，50
双出口（mm）
65
设置要求：
①设有消火栓的建筑内，其各层均应设置（无可燃物的设备层除外）；
②设在明显、易于取用的地点（走廊、楼梯间、大厅入口处）；
③保证有二只水枪的充实水柱同时达到室内任何部位（H≤24，V≤5000m3，库房除外，一只水枪）；
（2）消防卷盘
消防卷盘由25mm或32mm小口径室内消火栓、内径不小19mm的输水胶管，喷嘴口径为6、8或9mm的小口径水枪和转盘配套组成，胶管长度为20～40m，整套消防卷盘与普通消火栓可设在一个消防箱内，也可从消防立管接出独立设置在专用消防箱内。
消防卷盘在低层建筑内，一般设在设有空调系统的高级旅馆、办公楼，超过1500个座位的剧院、会堂，其闷顶内安装有面灯部位的马道处；在高层建筑内一般设在有服务人员的高级旅馆、一类建筑的商业楼、展览楼、综合楼等和建筑高度超过100m的其他超高层建筑。
消防卷盘一般设置在走道、楼梯附近、明显易于取用的地点，其间距应保证室内地面的任何部位有一股水柱能够到达。
（3）水泵接合器
水泵接合器是连接消防车向室内消防给水系统加压供水的装置。
作用：
一端接室内消防管网，另一端可供消防车加压供水。
组成：
止回阀、安全阀、闸门
形式：
地面、地下、墙壁式
设置要求：
①便于消防车接管供水地点，同时考虑周围有15~40m内有室外消火栓或消防贮水池：
②数量按室内消防水量及每个接合器流量经计算定，每个接合器10~15L/s。
（4）室内消火给水管道
①室内消火栓个数大于10个，且室外消防水量大于15L/s，室内给水管道应为环状，进水管应为二条。
一条事故时，另一条供应全部水量；
②阀门设置便于检修又不过多影响供水；
③室内消火栓管网与喷淋管网宜分开设，如有困难在报警阀前分开
④保护半径
间距
通过计算确定
式中
——折减系数，取0.8；
——水龙带长度，m；
——充实水柱，m。
⑤消火栓栓口静水压力≥50mH2O应设减压装置；
⑥栓口距地面1.10m；
⑦同一建筑采用同一规格的消火栓、水枪及水龙带；
⑧消防电梯前应设消火栓；
⑨每个消火栓处应设直接启动消火栓泵的按钮。
4实验步骤
1）开启水源阀，使整个消火栓给水系统充满水。
开启水泵进出水管上闸阀，以备水泵启动（工程中这些闸阀为常开）。
2）模拟火灾发生时，打开消火栓箱，展开消防水带将消防水带一头连接在消火栓出口上，开启球形阀，水枪喷嘴开始喷水；
3）按下电气控制按钮，将信息传输到火灾报警系统及联动控制系统，发出消防报警，启动消火栓泵向管网供水，持续喷水。
4）观察消火栓泵后压力表的变化和读数（P前、P后）。
5实验过程记录
测定记录
消火栓给水系统日常运作记录表
系统各试压装置
P（MPa）
系统运作前水泵出口压力
手动控制水泵装置
6实验报告要求
1）要深刻理解实验目的和实验原理；
2）要熟悉实验所用仪器、设备及材料；
3）要熟悉各实验步骤；
4）要详细、如实地做好实验操作记录；
5）根据实验结果对实验及相关问题进行分析和讨论，认真书写实验报告。
7实验注意事项
1）实验过程中要注意安全，不能在实验场地嬉戏和随便触摸电源等，以免跌落水池或发生触电事故而造成人身伤害；
2）实验前应认真预习、准备，在实验过程中虚心向老师和同学学习，积极动手，认真而细心操作，圆满完成实验任务。
8思考题
1）通过实验对消火栓给水系统的认识，绘出系统组成图示、写出各组件名称及其作用。
2）描述消火栓给水系统在火灾时的工作过程。
简述系统中各处（水箱、水泵、消火栓等）的工作压力应满足什么条件？
主要参考文献
[1]上海市建设和管理委员会主编．建筑给水排水设计规范GB50015-2003．北京：
中国计划出版社，2003．
[2]中华人民共和国公安部主编．建筑设计防火规范GB50016-2006．北京：
中国计划出版社，2006．
[3]中华人民共和国公安部主编．高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005年版）．北京：
中国计划出版社，2005．
[4]王增长主编．建筑给水排水工程，北京：
高等教育出版社，2004．
[5]陈耀宗等主编．建筑给水排水设计手册，北京：
中国建筑工业出版社，1992．
[6]樊建军主编．建筑给水排水及消防工程，北京：
中国建筑工业出版社，2005．
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