排水系统的分类与选择:
卫生器具及卫生间:
高档卫生间设计要求:
冷、热水管道—铜管或不锈钢管;
排水管—机制铸铁排水管;
尽量采用器具通器,如条件限制,也应是环形通气连接;
卫生间可不设地漏;
优质的热水供应,龙头打开3-5秒就出热水;(滞水长度不大于5m)
单独的淋浴采用大水量,多变化的淋浴头,淋浴排水宜DN75。
排水支管避梁安装示意:
最高日和最大时生活排水量计算:
居住建筑:给水量的0.85~0.90;
公共建筑:排水量=给水量;
综合建筑区:居住水量 公建水量。
注意:绿化、道路浇洒水,冷却塔补水,水景补水不计入排水;室外污水管计算时,适当考虑进污水泵排水流量。
伸顶通气立管排水能力 Q(L/s):
有专用通气立管排水能力Q(L/s):
立管排水能力:
新规范报批稿立管排水能力两大变动:
塑料立管负荷降低与铸铁管持平。
负荷值大幅度降低,比如单立管5.4→3.2。
为何这么大变动?目前数据存在什么问题?
立管内流量与压力的关系,排水能力的确定。
气压沿立管的典型分布:上部负压,底部正压;最大负压值大于底部正压。
压力和水流关系:流速越大→水流量越大→负(正)压值越大→水封损失越多。
流量负荷=40mm负压对应的流量,目前流量负荷对应的负压远大于40mm水柱。
提高排水能力措施:
负压形成原因:空气芯在水流拖拽下向下流动,支管入水在立管横断面上形成水舌,使过气断面收缩,气流形成很大的局部气压损失,压力突降。
谬论:水向下气向上;通气改善水流状况等。
减小压力提高排水能力措施:
设通气管道-气流绕过水舌;
特殊接头(含三通)-消除水舌,增过气面;
螺旋立管;加吸气阀等。
排水系统水力计算:
UPVC塑料管道最小坡度,建筑层高紧张时有优势:
排水管道的材料与接口:
建筑内排水管道应采用:柔性接口机制排水铸铁管及相应管件;建筑排水塑料管道及相应管件。
对防火等级要求较高、要求环境安静的场所,不宜采用塑料排水管材。
环境温度可能出现0℃以下的场所、连续排水温度大于40℃或瞬时排水温度大于80℃的管道,应采用金属排水管。
卡箍式柔性接口排水铸铁管的卡箍材料和紧固件材料均应为不锈钢。
建筑排水用塑料管主要为UPVC管 ,大多采用专用胶水粘接,螺旋管一般采用螺纹接头。
采用UPVC螺旋管时,立管用螺旋管,横管应采用光滑管,连接管件及配件应采用螺旋管件。
当采用UPVC螺旋管时,立管上的三通、四通必须采用侧向进水型管件,横管接头宜采用螺母挤压密封圈接头,也可采用粘接接头。
排水管道敷设的原则和不准设置的场所:
建筑物内排水管布置应符合下列要求:
卫生器具至排出管的距离最短,管道转弯最少。
立管靠近排水量最大、最脏、杂质最多排水点,尽量不转弯。
宜明设,也可在管槽、管道井、管窿、管沟或吊顶内暗设,但应便于安装和检修。在全年不结冻地区,可沿建筑外墙敷设。
排水管道连接应符合下列要求:
横管与横管或立管的连接优先选45°斜三通或45°斜四通,其次顺水三通或四通。
连接要求-靠近排水立管底部的排水支管连接:
注:1.当横干管比与之连接的立管大一号管径时可将距离缩小一档。
2.当塑料立管的排水量超过铸铁立管的排水能力时,不宜按注1执行。
连接点距立管底部下游水平距离 (L)不宜小于3m,且不得小于1.5m;底部排水支管的连接不能满足本款第两图要求时,底层排水支管应单独排出。
与室外排水管道连接时,排出管管顶标高不得低于室外排水管管顶标高。其连接处的水流偏转角不得大于90。当有大于0.3m的跌落差时,可不受角度的限制。
室内卫生器具处地面标高或地漏面标高低于室外检查井地面标高时,该卫生器具排水管不得直接接入室外检查井。
排水管道不准设置的场所:
食品和贵重商品仓库、通风小室、变配电间和电梯机房。
食堂、饮食业厨房的主副食操作烹调、备餐部位、浴池、游泳池的上方当受条件限制不能避免时,应采取防护措施。如在排水管下方设托板,托板横向有翘起边缘,纵向应与排水管有一致的坡度,末端有管道引至地漏或排水沟。
沉降缝、伸缩缝、抗震缝、烟道和风道。条件限制必须穿沉降缝、变形缝时,沉降缝处应预留沉降量、设不锈钢软管柔性连接,并在主要结构沉降基本完成后再安装;伸缩缝处应安装伸缩器。
不埋在结构层内。在地下室必须埋设时,不得穿越沉降缝,宜采用耐腐蚀的金属管道,坡度不小于通用坡度,最小管径不小于75mm,并应在适当位置加设清扫口。
立管不得穿越卧室、病房等对卫生、安静要求较高的房间,并不宜靠近与卧室相邻内墙。
不穿过图书馆书库;不应安装在与书库相邻的内墙上。
不得穿越档案馆库区。
不宜穿越橱窗、壁柜。
住宅卫卫生器具排水管不宜穿越楼板进入他户。
生活给水泵房内不应有污水管道穿越。
生活饮用水池(水箱)的上方,不得布置排水管道,且在周围2m内不应有污水管线。
间接排水与防污染措施:
设备间接排水宜排入临近的洗涤盆、地漏、排水明沟、排水漏斗或容器。间接排水口应有空气间隙。
排水管道在穿越楼层设套管且立管底部架空时,应在立管底部设支墩或采取牢固的固定措施。立管在地下室与排出管连接的转弯处也应设支墩或其他固定设施。
通气管布置:
增加了侧墙式通气、吸气阀和正压衰减器。
通气管分类、设置条件和连接方式:
通气立管系统:
建筑标准要求较高的多层住宅和公共建筑、10层及以上高层建筑 。
环形通气系统(含主通气立管或副通气立管)
① 同一支管连接的卫生器具在4个及以上,且支管长度大于12m时。
② 同一支管连接大便器在6个及以上时。
③ 横支管的充满度超过最大充满度规定的数值时。
④ 使用要求较高的建筑或高层公共建筑。
器具通气系统对卫生、安静条件要求较高的建筑物内。
同层排水系统:
1、卫生间器具全在地面之上,横支管走在地面上的夹墙内,又称夹墙法。不设地漏。
2、降板或局部降板法:即在需要敷设排水横支管处区域把结构楼板相应降低250~350mm,排水管道安装后,再用轻质材料如泡沫混凝土填实,再做找平防水层。
3、踏步法:把卫生间地面抬高,排水横支管敷设在楼板之上。
多数采用合流制,减少排水管道交叉。排水横管至立管时,须确保坡度,地漏宜单独接立管或接口靠近立管处,防止其他器具排水时造成地漏自溢。
真空排水系统技术要点:
工作原理:建筑内用真空排水系统与飞机上真空便器相似,但规模大,设备和控制复杂。
系统中保持-0.035~-0.06 MPa负压。
真空排水系统特点:
①安装灵活,横管无需重力坡度,节省空间。卫生间位置不强求上下对齐。卫生间下层不允许附设排水管,真空排水甚至可以上行输送。
②节水:真空坐便器,一次冲洗量为1L。对重力系统坐便器而言,目前一次冲洗量为6L。靠空气和水冲洗。
③卫生:正常工作时,管道无臭气外泄。是一个全密闭排水系统,无透气管,排水管系统为真空状态。
选用的设备供应商,要求设备可靠性强,使用寿命长,(例如真空控制阀应能正常工作30万次无故障),能指导安装,具备系统协调能力,确保调试和正常使用,还要能提供备品备件,培训专业管理人员。
高层建筑排水:
高层综合楼分区排水。例如:
一幢超高层综合楼,在竖向上分成三段:
最上部建筑公寓,中部酒店,下部餐饮娱乐。
排水分区可分成三段,公寓区、酒店区、餐饮娱乐区。
公寓卫生间排水在上技术层汇总,酒店卫生间在下技术层汇总后排下,餐饮娱乐分排水系统在底层下分别汇总排出。
屋面雨水的控制标准排除方式:
给排水工程师在设计中需要解决的屋面雨水排除标准:一般建筑10年重现期雨水。
重要公共建筑、高层建筑50年重现期雨水。
排除方式或手段可选下列之一种:
全部用一套管网系统排除。
一部分用管网系统排除,另一部分用溢流口排除。
用两套管网系统排除,其中一套排溢流雨水。
三种屋面雨水系统的共性:
雨量较小时,雨水口水深浅、入流量小,横管和立管中的水流具有自由水(表)面,水面上作用着大气压(或接近于大气压),为无压流态。
降雨量很大时,雨水入口的水深增加,把入口淹没在水面下且达到一定深度(比如水位升到女儿墙上的溢流口底面),横管和立管的整个断面均被雨水充满,水流为有压流动;
降雨量较大但入水口不能被全部淹没时,管道中的水流处于无压流和有压流之间的过渡流态,或简化称呼为半有压流。
一个系统,无论半有压、虹吸式或重力流式,都:
雨水入口水深足够浅时(如30cm),系统内均为无压流动;
水深足够大全淹没入口,系统转变为有压流动;
水深不能封闭入口时,过渡流态或半有压流。
各系统在运行中都不可避免地经历无压流态、半有压流态甚至有压流态。目前市场上的三种系统中的任何一种,都不可能把管道中的水流控制在一种状态上。
最大排水能力(非设计能力)都和管径、排水高度正相关,且排水能力相同。
各屋面雨水系统的特点
建筑物雨水系统的选择原则:
屋面雨水排除优先选既安全又经济的系统。
安全性。雨水系统应迅速及时、有组织地将屋面雨水排至室外,并且:
1)屋面天沟不向室内溢水或泛水。
2)室内地面不冒水。
3)管道能承受正压和负压作用,不变形、不漏水。
4)屋面溢流少或避免。
经济性,雨水系统在满足安全排水前提下,能够:
1)工程投资费用少、造价低、用料省。
2)少占用建筑空间高度。
3)系统的寿命长。
建筑物雨水系统的选用:
建筑屋面一般应采用65、87型斗雨水系统。
长天沟外排水应采用65、87型斗雨水系统。
大型屋面厂房、库房或公建,当悬吊管受室内空间限制时,宜采用虹吸式雨水系统。
檐沟外排水宜采用重力流斗雨水系统。
当溢流设施最低溢流水位高于雨水斗进水面10cm以上时,不应采用重力流斗内排水系统。
排水高度小于3m时,不得用虹吸式系统。
内排水应采用密闭系统。
阳台雨水不排入屋面雨水立管。
雨水斗及溢流口设计不能避免超量雨水进入系统时,必须考虑压力作用,不可按无压重力流设计。
65型、87(79)型雨水斗系统-计算部分:
新旧版的差异-雨水斗DN100服务面积:
65、87 型雨水斗排水能力:
新旧版的差异-立管DN100服务面积的异同:
雨水立管排水能力:
立管越高、管径越大,排水能力越大。
DN100立管,高12m时,顶层和次顶层同时进水,立管最大可排水42L/s。
立管设计排水能力取19~25L/s,仍留有足够排水余量。
悬吊管排水能力:
Q=Av,v=R2/3I1/2/n
新旧版差别在参数I:
旧版 I——悬吊管敷设坡度。
新版 I——水力坡度:I=(h Δh )/ L
h——悬吊管末端的的最大负压(mH2O),取0.5;
Δh——雨水斗和悬吊管末端的几何高差(m);
L——悬吊管的长度(m)。
设计关注要点:
管材承压,正压和负压。正压耐灌水试验,负压耐虹吸作用。雨水管道应采用钢管、不锈钢管、承压塑料管等,其管材和接口的工作压力应大于建筑物高度产生的静水压,且应能承受0.09MPa负压。
内排水要用密闭系统;
多斗系统立管顶端不设雨水斗;
雨水斗宜对雨水立管做对称布置;
一个悬吊管上不超过4个雨水斗;
设计关注要点:
悬吊管的敷设坡度不宜小于0.005;
悬吊管的管径可按下游段的管径延伸到起点不变径
一个悬吊管上连接的几个雨水斗的汇水面积相等时,靠近主管处的雨水斗连接管可适当缩小,以均衡各斗的泄水流量;
接入同一悬吊管上的各雨水斗应设在同一标高层上;
超设计流量雨水不要指望溢流口能排除;
设计关注要点:
不同标高层的雨水斗接入同一个立管或系统时,最低斗宜在系统立管或系统高度的2/3以上。
屋面天沟(包括边沟)设置:
天沟沟底可水平设置或有坡度设置,北方寒冷地区不宜做平坡。
当天沟坡度小于0.003时雨水出口应自由出流
天沟的深度应在设计水深上方留有保护高度。
天沟长度一般不超过50m,经水力计算确能排除设计流量时,可超过50m。
天沟中的雨水斗应避免布置在沟的转折处。
天沟不应跨越建筑沉降缝或伸缩缝。
天沟宜设置溢流设施。
虹吸式屋面雨水系统:
类似于冷却塔回水:三个斗为集水盘,回水到集水池。
三个斗、盘的进水量要均匀,进水少的会溢水,因此各节点的压差要尽量小。要尽量利用水的位能减小管径;负压真空值要控制。
虹吸系统不神秘,水力计算应该都会做。
各个管段节点都需要做压力平差计算。
系统的流量负荷、管材、管道布置等都考虑水流压力的作用。
选用承压金属管材和接口,用承压塑料管时应能承受0.09MPa以上的负压。
汇水面积大于5000m2的大型屋面,宜设2组及以上独立的系统单独排出。
不同高度、不同形式的屋面,宜采用独立的系统单独排出。塔楼侧墙雨水和裙房雨水应各自独立排出。
管道敷设坡度小或无坡度且管径小,在大型屋面建筑中节省建筑空间——主要优点。
雨水斗应设于天沟内;DN50的雨水斗可直接埋设于屋面,应采用带集水斗型雨水斗。
雨水斗宜对雨水立管做对称布置。
连接有多个雨水斗的系统,立管顶端不得设置雨水斗。
立管用高密度聚乙烯管时,应设检查口,最大间距不大于30m。金属管材,检查口设置同87斗系统。
立管应设过渡段:
(1)过渡段应设在系统的末端。
(2)过渡段下游的管道应按重力流管道设计。
雨水斗的最大排水能力与65、87斗相近,但设计排水能力不留余量,取最大值。
超设计流量雨水必须借助溢流设施,溢流设施不可缺失。
系统的水力计算:
1、各斗设计流量6L/s;
2、系统总高度和直线管长HT= 8 0.5=8.5m;
到过渡段且不低于地面L=8 1 9 9 3 0.5=30.5m;
3、估算总当量管长,管直长1.6倍:
LE=30.5×1.6=48.8m
4、估算水力坡度:i= HT/LE=8.5m/48.8m=0.174
选择管径、水力坡度、流速:
根据流量、估算的水力坡度在图上选管径和对应的水力坡度,并注意满足流速不应小于1m/s。
管段1-0:18L/s,估算i=0.174
选D=110mm对应的实际i为0.065,流速2.3m/s。
若2-1-0管径缩1号,选DN90,则系统总水头损失为8.04m,出口处剩余水压只0.45m,不足1m。
6、检查立管DN
≤75 ≥90
HT≥3m ≥5m
7、据所选DN确定配件当量长和管段计算长LE。
8、据坡度i和管段LE逐段计算管道水头损失i、LE和末端水头。
9、检查节点压差,应符合:
DN≤75时,ΔPi≤10kPa;
DN≥100时,ΔPi≤5kPa。
如点2分别为-5.81和-5.98m水柱,压差值小于0.5m水柱或10kPa,满足。
10、检查系统出口水压:3个雨水斗至系统(末端)。出口的剩余水压分别为1.35、1.24、1.18m水柱,均大于1m水柱,满足要求。
11、检查最大负压:最大负压为-6.13m水柱,满足真空度要求。
65、87斗和虹吸式雨水斗的比较:
构造:都有阻气顶板,都有整流栅(反涡流),65、87斗无下沉腔,虹吸斗有一类也如此。
水力性能:特性曲线相似,最大流量的斗前水深相近(无下沉腔)。
重力流屋面雨水系统:
根据规范4.9.14条,不同设计流态的系统应采用相应的雨水斗,重力流系统应采用重力流雨水斗。
注意:
重力流雨水斗无法控制自由堰流和重力排水流态;
重力流管道系统也无法控制重力流态;
流量一旦超过附壁膜流极限流量,立管中的膜流状
态立刻转化到过渡流态或者半有压流态,增设通气立管(进气性能远优于重力流雨水斗)都无济于事。
工程设计无法控制重力流态
屋面溢流口高度一般高于屋面20~30cm,会高于雨水斗的淹没入流水位。当雨水面达到溢流水位,斗前水位已高于折点水位,雨水斗入流为几乎满管流的状态。
超设计重现期雨水进入重力流系统后,系统中的流态会向半有压流甚至有压流转变,产生明显正压和负压,造成负压区塑料管吸瘪,室内检查井冒水,甚至管道系统的破坏。重力流系统设计必须考虑非重力流工况及压力作用。
当重力流雨水斗系统设计考虑了压力作用即非重力流排水工况后,便发现,该系统的设计条款和传统的87型雨水斗系统变得非常相像:
同样要使用既抗正压又抗负压的管材;
同样要设计成密闭系统(怕水淹的场所);
同样要考虑压力对雨水斗流量的影响等等。
重力流系统所宣称的优势便不复存在。
当重力流雨水斗系统设计考虑了压力作用即非重力流排水工况后,系统所宣称的优势便不复存在。和 65、87型雨水斗系统相比具有的突出特点便是:
1)立管排水能力可用附壁膜流公式计算;
2)使用的雨水斗数量多、悬吊管和立管的管径大或根数多,耗用材料多。
耗用翻倍管材,换来的只是能对雨水立管进行公式计算(实际上设计人员仍是查表),这不值得,也和国家节材政策相悖。
生活排水单立管最大通水能力数据,都不是用公式计算来的,都是来自试验。65、87型雨水斗系统的流量数据根据试验确定也属正常,规范不应歧视它。
雨水提升系统:
下沉庭院、室外下沉广场或下沉地面应设置雨水口,雨水排入雨水集水池。
地下室汽车坡道和地下室窗井的雨水集水池应设在室内。
收集室外雨水的集水池应设在室外。
水池容积和水泵流量的关系:
容积大,泵流量可小;
容积小,泵流量大,最大5min降雨强度,
当雨水积水会向室内回灌有严重损失时,水池容积最小要能储存5min雨水。
建筑与小区雨水利用:
雨水利用径流量:
(1)雨水控制利用径流总量按下式计算:
W =10Ψc hy F。
式中雨量Ψc按表采用,平均雨量径流系数按地面种类加权平均算。
(2)设计降雨重现期
雨水入渗系统不宜小于2年。雨水收集回用系统宜为1~2年。雨水调蓄排放系统宜为2年。
(3)设计降雨厚度
降雨厚度hy以日为单位计算。根据当地近期10年以上降雨量统计确定。
各地水文手册有当地降雨资料。
常年最大24h雨量均值:
(4)汇水面积
为小区内的所有硬化面面积,包括屋面、路面、广场、停车场等。景观水体面也包括在内。
汇水面积按汇水面水平投影面积计算。
基本思路:W渗(1天) W回用(3天)≥10ΨchyF
雨水收集回用:
回用雨水的水质标准:
与中水的重要区别:BOD vs COD
雨水收集系统:
系统中设弃流设施时,弃流设施服务的各雨水口至该设施的管长宜相近。
雨水蓄水池设在室内时,雨水收集管上应设重力排到室外的超越管,超越转换阀门能自动控制。
向室外蓄水设施输送屋面雨水的室外输水管,可用检查口替代检查井,管道设计流量的降雨重现期可按雨水蓄水池的设计重现期取值。
初期径流雨水弃流:
屋面收集:弃流装置宜室外。设室内时,应密闭式。弃流池宜靠近雨水蓄水池,蓄水池设室外时,弃流池不设室内。
可采用2~3mm径流厚度,地面弃流可采用3~5mm径流厚度。
初期径流弃流量按下式计算:Wi=δF
弃流雨水可排入雨水排水管道或污水管道。也可就地排入绿地。排入污水管道时应确保污水不倒灌回弃流装置内
渗透弃流井应符合:
1 井体和填料层有效容积不小于弃流量;
2 位置距建筑物基础不小于3m;
3 渗透排空时间不超过24h。
雨水蓄存:
(1)常用储存设施:景观水体、钢筋混凝土池、各种成品水池水罐等。
(2)景观水体宜作储存设施,水面和溢流水位之间的空间作为蓄存容积。
(3)蓄水池、罐宜设室外地下。室外地下蓄水池(罐)的检查口应设防人员落入的双层井盖。
(4)蓄水池可兼作自然沉淀池。兼做沉淀池时,应满足:进水端均匀布水;出水端避免扰动沉积物;进、出水管的设置不使水流短路。
雨水蓄水池应设溢流。设在室内且溢流水位低于室外地面时,应设自动提升设备排溢流雨水,按50年降雨重现期5min降雨强度设计,并不得小于集雨屋面设计重现期,并设溢流报警。
雨水蓄水池宜和中水原水调节水池分开设置,分别水质处理。
蓄水池储水容积计算:取下列2个值得小者:
收集面上的日径流雨量,雨水供应管网的3Qd。
计算例题:
某小区有屋面面积3.45m2,其中70%的屋面做雨水收集,回用于小区的杂用水;
杂用水管网系统Qd为449.1m3,其中冲厕206.6m3,绿化浇洒210m3,洗车32.5 m3。补水采用小市政中水;当地1a重现期最大日降雨量为55mm。
要求确定工程规模。
(1)日雨水径流量:
屋面雨量Ψc取0.9,则日雨水径流总量为:
W=10ΨchyF=10×0.9×55×3.45×70%=1195.4m3
(2)弃流雨量按2mm计:Wi=10×2×3.45×70%=48.3m3
(3)蓄水池容积
蓄水池有效容积为:1195.4-48.3=1147.1m3
雨水管网:Qd=449.1m3,3Qd=3×449.1=1347.3m3;取小者1147.1,取整1150m3。
(4)雨水处理设备
雨水用途有冲厕和洗车,需过滤处理。处理规模根据日用水量确定: =449.1/24=18.7m³/h。
取整数20m3/h选择过滤设备。
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