第5章建筑内部的排水系统.ppt

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1、第5章 建筑内部的 排水系统,卫生器具受水器,排水管系统,通气管系统,清通设备,排水系统的特点和基本要求,污废水的特点： 废气 流量变化大 压力变化大 固体废物,存在问题： 卫生 排水能力 污水冒溢 堵塞,排水系统的特点： 设水封，通气管 不满流，通气管 通气管 设清扫口，检查口，最小管径,基本要求： 迅速畅通地将污废水排出室外； 减少管道内水压波动； 经济,5-1 排水系统的分类和组成,系统的分类 按污废水的来源分为： 生活污水排水系统 工业废水排水系统 屋面雨水排水系统 排水体制 分流制生活污水和废水用一套管系排出。 合流制生活污水和废水分别设置管系排出。,排水系统的组成 （1）卫生器具和

2、生产设备受水器 常用卫生器具的种类及特点 便溺用卫生器具及冲洗设备 盥洗、沐浴用卫生器具 洗涤用卫生器具 专用卫生器具 卫生器具常规设计“三大件” 洗脸盆、浴盆、坐式大便器,附：常用大便器种类及配套冲洗设备 大便器种类 配套冲洗设备 坐式大便器 低位水箱 蹲式大便器 高位水箱、冲洗阀 大便槽 高位水箱（自动）,（2）排水管系（图5-1） 器具排水管、排水横管、排水立管、 出户管 （3）通气管系 伸顶通气管和辅助通气管系 （4）清通设备 检查口、清扫口、检查井 （5）抽升设备 （6）污废水局部处理设施 化粪池、医院污水处理设施等,90斜三通,45三通、90斜三通、直角顺水三通,两个45弯头 弯曲

3、半径大的,避免轴线偏移,排水支管连接要求,5-2 排水管系和通气管系,排水管系 （1）器具排水管 （2）排水横管 （3）排水立管 （4）出户管 排水管道组合类型 （1）单立管排水系统多层建筑。 （2）双立管排水系统多层和高层建筑。 （3）三立管排水系统多层高层建筑。,卫生器具排水管与排水横直管可采用90斜三通连接； 排水管道的横管与横管、横管与立管的连接宜采用45三通或45四通、90斜三通或90斜四通连接，也可采用直角顺水三通或直角顺水四通等； 排水立管与排出管端部的连接宜采用两个45弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90弯头； 排水管应避免轴线偏移，当受条件限制时，宜用乙字管或两个45弯头连接。

4、,排水管的连接,立管中的水流状态,水流特点： 断续的非均匀流 气水两相流 管内压力变化,为什么要设置通气管,水流流动状态： 附壁螺旋流 水膜流 水塞流,通气管系 通气管系的作用 （1）使室内污水管道与大气相通，使管 道中散发的有毒有害气体排入大气； （2）保持管道中的气压平衡，防止存水弯中的水封受到破坏，使管内水流畅通； （3）经常有新鲜空气流通于管道内，可避免管道因废气而遭受锈蚀。,通气管系的种类及设置原则 （1）种类 A 伸顶通气管 B 辅助通气管系 （A）专用通气立管 （B）主、副通气立管和环形通气管 （C）安全通气管 （D）结合通气管,排水立管与最上层排水横支管连接处向上垂直延伸至室外

5、作通气用的管道。 排除废气，平衡压力,仅与排水主管连接，使污水主管内空气流通 立管负荷高时,连接环形通气管和排水立管，使排水支管和排水主管空气流通,与环形通气管连接，使排水横支管空气流通,在多个卫生器具的排水横支管上，从最始端卫生器具的下游端接至通气立管 横管负荷高时,卫生器具存水弯出口端接至主通气管 卫生、安静要求高,设有通气的排水立管的最大排水能力 不通气的排水立管的最大排水能力,（2）设置原则 一般2层或2层以上的生活污水管道，有污水立管，必须设置伸顶通气管；只有1层的建筑可以不设伸顶管；底层单独出户管不设伸顶管； 当立管所承纳的排水负荷较大，立管所承担的排水负荷超过临界流量时，需设置专

6、用通气立管，以增加立管的通气能力；,当横管所承纳的排水负荷较大时，需设置主、副通气立管和环形通气管，以增加横管的通气能力； a) 排水横管上有4个以上卫生器具，且管长大于12米 b) 排水横管上有6个以上便器 c) 排水横管的充满度大于0.5 横管长度大于12米时，需设置安全通气管； 结合通气管用于联结排水立管和通气立管。,通气管系的安装 伸顶通气管的安装 a）伸出屋顶高度 0.50.7m b）上人屋面不小于 1.8m c）出口4m内有门窗时，高于门窗上边缘 0.6m d）不能设在挑出部位下（阳台、遮阳板、 遮雨板）,辅助通气管的安装 a）通气立管上下端的位置 b）环形、安全通气管的末端高度

7、c）结合通气管的数量及安装方法 通气管的管径确定 a）通气立管的管径与排水立管的管径相同或小 一级 b）结合通气管管径与通气立管管径相同 c）汇合通气管断面面积 总管断面积 F = fmax + mfn,5-3 排水管系中水气流动 的物理现象,建筑内部排水流动特点 水封的作用及其破坏原因 横管内的水流状态 立管内的水流状态 排水立管的通水能力 影响立管压力波动的因素及防止措施,建筑内部排水流动特点 排水管道按非满流设计，且污水中含有固体杂质，因此，排水系统中的水流运动为水、气、固三相流动。其主要特点包括： （1）间歇排水，水量、气压变化幅度大； （2）流速变化剧烈； （3）事故危害大。 为合理

8、设计建筑内部排水系统，既要使排水安全畅通，又要做到管线短，管径小、造价低，因此需专门研究建筑内部排水管系中的水气流动物理现象。,水封的作用及其破坏原因 水封的作用 利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压变化，防止管内臭气和有毒、有害气体进入室内。 水封的破坏及其原因 因静态和动态原因造成存水弯内水封高度减少，不足以抵抗管道内允许的压力变化值时，管道内的气体进入室内的现象叫作水封破坏。 （1）负压抽吸 （2）正压喷溅 （3）自虹吸现象 （4）静态原因,横管内的水流状态 能量转换 （公式5-1） 水流状态 a）急流段 b）水跃段 c）跃后段 d）衰减段 横管内的压力变化 a）横支管内的压力变化

9、b）横干管内的压力变化,立管内的水流状态 排水立管的水流特点 （1）断续的非均匀流 （2）水气两相流 （3）管内压力变化 立管内的压力变化 （图5-26） 水流流动状态 A. 附壁螺旋流（充水率t / j 1/4） 特点：a）水流沿管壁周边向下作螺旋运动； b）水流挟气作用不显著，管内气压稳定。,B. 水膜流（ 1/4 t / j 1/3） 特点：a）水流沿管壁周边作下落运动，形 成有一定厚度的带有横向隔膜的 附壁环状水膜流； b）横向隔膜厚薄不稳定，易被管 内气流冲破，管内气压波动不大， 不会造成水封的破坏。 C. 水塞流（t / j 1/3 ） 特点： a）水膜厚度增加，横向隔膜形成频 繁

10、，有水塞形成； b）管内气压波动大，造成水封的破坏。,结论： 在同时考虑排水系统安全可靠和经济合理的情况下，排水系统内的最佳水流状态应为水膜流状态。此时既可保证一定的排水负荷，又能维持管内气压稳定，使管内水流畅通。,5-4 污水提升和处理,污水泵：潜污泵，自动控制 集水池：容积不小于最大一台水泵5min的抽水量，每小时启动次数不超过6次； 不得大于6h平均污水量；水深11.5m；设集水坑（深0.5m） 泵站：地下室或底层 化粪池：水力停留时间824h，23格，离建筑物不小于5m 除油池 除泥/除砂池,排水立管的通水能力 水膜流运动的力学分析 目的：确定水膜流阶段排水立管在允许压力波 动范围内的

11、最大排水能力 A）水膜流的运动特征 水膜流形成后比较稳定，向下作加速运动， 水膜厚度近似与下降速度成反比。随着水流下降 速度的增加，水膜所受管壁摩擦力也随着增加。 直至水膜所受的管壁摩擦力与重力达到平衡时， 水膜的下降速度与厚度不再变化，此时的流速称 作终限流速（v t）；从排水横支管水流入口至终 限流速形成处的高度称作终限长度（L t）。,B）水膜流运动的力学分析 排水立管中的水膜可近似看作一个中空的圆柱状物体（图5-28），在下降过程中同时受到重力W和管壁摩擦力P的作用。 取一个长度为L的单元体进行分析，根据牛顿第二定律有： F = ma = m（dv/dt）= W P （5-2） 其中

12、W = m g = Qt g （5-3） P = dj L （5-4） =（/8）v 2 （5-5） = 0.1212（KP/e)1/3 (5-6) v = L/t (5-7),将（5-3、4、5、6、7）带入（5-2），整理后有： （m/t）（dv/dt） = Qg -（0.1212/8）（Kp/e)1/3 v 3 dj (5-8) 当水膜达到终限流速vt时，水膜厚度达到终 限流速时的水膜厚度et，此时水流速度不再改变， 加速度a = dv/dt = 0，式（5-8）可整理为： vt =（21 Qg/dj）（e/Kp）1/3 1/3 (5-9) 终限流速时的排水流量 Q = et vt dj

13、 (5-10) 将（5-10）带入（5-9） 得 vt = 2.22（g3 /Kp）1/10 （Q/dj）2/5 = 4.4（1 /Kp）1/10 （Q/dj）2/5 = 1.75（1 /Kp）1/10 （Q/dj）2/5 （Q：L/s， dj：cm） (5-11),根据终限长度的定义，利用数学方法推得： Lt = 4.4（1 /Kp）1/10 （Q/dj）2/5 (5-12) 立管在水膜流时的通水能力 在水膜流状态，当达到终限流速时，水膜 下降速度和厚度保持不变，立管通水能力也不 变，表达式为： Q = （1/10）t vt (5-13) 将t = et（dj et）和式（5-11）带入，

14、有：,Q=0.3686 （1 /Kp）1/6 （dj et）et5/3 /dj2/3 (5-14) 化简后有： Q=0.0365（1 /Kp）1/6 5/3 /dj8/3 (5-15) 其中， Q：排水流量，L/s； ：充水率（=t /j） dj：立管内径，m； Kp：当量粗糙高度，见表5-6。,影响立管内压力波动的因素及防止措施 立管（横支管入口处）最大负压 P1 = - vt 2 或 P1 = - 1.53（1 /Kp）1/5 （Q /dj）4/5 P1：立管内最大负压值，Pa； ：空气密度，kg/m 3 ； Kp ：管壁粗糙高度，m； Q ：排水流量，L/s； dj ：管道内径，cm；

15、：空气阻力系数， = 1+（L/ dj ）+ K,结论 立管内最大负压值与管壁粗糙高度、管径成反比； 立管内最大负压值与排水流量、终限流速和空气阻力系数成正比； 不设伸顶通气管时，=，造成负压很大，水封受到破坏。,稳定压力和增大通水能力的措施 减小终限流速 A. 增加管内壁粗糙高度； B. 设乙字弯消能措施； C. 利用溅水方法使下落水流与空气混合，降低 流速（瑞士，苏维脱排水系统）； D. 使水流沿切线方向进入立管旋流而下，降低 流速（法国，空气芯水膜旋流排水系统）。 减小水舌阻力系数 A. 设置通气立管； B. 利用空气芯避免水舌； C. 横支管与立管相连时采用异径三通或顺水三 通。,54

16、 排水管道的布置与敷设,一、排水管道的布置 1排水立管应设在靠近最脏、杂质最多的排水点处，污水管道的布置应尽量减少不必要的转角及曲折，尽量作直线连接。 2生活污水立管不得穿越卧室、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的内墙。 3明装的排水管道应尽量沿墙、梁、柱作平行设置，以保持美观。 4管道的安装位置应有足够的空间以利于拆换管件和进行清通和维护。,5排水出户管一般按坡度要求埋设于地下，并宜以最短地距离通至室外 。 6排水管道不得布置在食堂、饮食业的主副食操作烹调的上方。 7排水管道不得穿过沉降缝、伸缩缝、烟道和风道。 8排水管道不得布置在遇水引起燃烧、爆炸或损坏的原料、产品和

17、设备的上面。 9当排出管与给水引入管布置在同一处进出建筑物时，排出管与给水引入管的水平距离不得小于1.0m。,二、排水管道的敷设与安装 管道的敷设安装要求： 1在标准较高的建筑内所有的排水管道均暗装。 2管道的连接方式应满足下列要求： 卫生器具排水管与排水横支管连接时， 可采用90斜三通。 排水管道的横管与横管、横管与立管的连接， 宜采用45三通、45四通、90斜三通、90斜四通。 排水立管与排出管端部的连接，宜采用两个 45弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90弯头。 排水管应避免轴线偏置，当受条件限制时，宜采用 乙字弯管或两个45弯头连接。 排水管与室外排水管道连接，排出管管顶标高不得低于室外排水管管顶标高。其连接处的水流转角不得小于90，当有大于0.3m的跌落差时，可不受角度限制。,3排水管必须采取可靠的固定措施，立管必须在每层设置支撑支架，横管一般用吊箍吊设在楼板下。 4为防止埋设在地下地排水管道受机械损坏，排水管道的最小埋设深度，可参照下表确定。,5排水管穿过承重墙或基础处，应预留洞口，且管顶上部净空不得小于建筑物的沉降量，一般不小于0.15m。 6排水管穿过地下室外墙或地下构筑物的墙壁处，应采取防水措施。 7排水管外表面可能结露，应根据建筑物性质和使用要求，采取防结露措施。,