第5章 建筑排水系统

第5章建筑排水系统5-1建筑内排水系统的分类和组成一、分类1．按污废水性质：生活排水系统：生活污水、生活废水工业排水；屋面雨排水2．排水体制：合流制——生活污水和废水用一套管系排出。分流制——生活污水和废水分别设置管系排出。3．确定排水体制和系统的相关因素：二、建筑内排水系统组成1.卫生器具或生产设备受水器2.排水管道组成：卫生器具排水管、横支管、立管、总干管、出户管。管材：排水塑料管UPVC；胶粘剂粘接。柔性接口排水铸铁管，适用：T0℃场所；连续排水温度40℃或瞬间排水温度80℃的排水管道，高度100m建筑。3.通气管道作用：1）向排水管内补给空气，水流畅通，减小气压变化幅度，防止水封破坏。2）排出臭气和有害气体。3）使管内有新鲜空气流动，减少废气对管道的锈蚀。形式：1）伸顶通气高出屋面0.3m，且大于积雪厚。管径：北方比立管大一号南方比立管小一号2）专用通气管(管径比最底层立管管径小一级)当立管设计流量大于临界流量时设置，且每隔二层与立管相同。3）结合通气管(不小于所连接的较小一根立管管径)10层以上的建筑每隔6～8层设结合通气管，连接排水立管及通气管。4）环形通气管横支管连接6个以上的便器，横支管连接4个以上的卫生器具且管道长度大于12m时设置。5）安全通气管横支管连接卫生器具较多且管线较长时设置。6）卫生器具通气管卫生标准及控制噪音要求高的排水系统。4.清通设备检查口：立管上，距地面1.0m，间距≯10m（塑料排水立管宜每隔6层），机械清通15m。底层、最高层应设置。最冷月平均气温低于－13℃的地区，在最高层离室内棚顶0.5m处设置。清扫口：横管，隔一定间距清通用。1）连接2个及2个以上大便器或3个及3个以上卫生器具的铸铁排水横管上宜设置。2）塑料排水管，连接4个及4个以上大便器的污水横管上宜设置。3）水流转角大于45度的排水横管上，应设置。4）生活污废水横管的直线管段上清扫口的最大距离：5.抽升设备6.污水局部处理构筑物。管径mm生活废水生活污水50～75108100～15015102002520三、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。5－2排水管系中水气流动的物理现象一、建筑排水特点1.间断排水、水量变化大，气压不稳定。2.流速变化剧烈。二、水封作用及破坏原因1.水封——是利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压变化，防止管内气体进入室内的措施。（见附图1）2.水封破坏——因静态和动态的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（±25mmH2O）管内气体进入室内的现象。3.水封强度——存水弯内水封抵抗管道系统压力变化的能力。4.水封破坏原因自虹吸损失、诱导虹吸损失、静态损失。三、排水横管中的水流状态1.冲激流水流特点：历时短，流速大，来势猛。2.压力变化1）横支管（见附图2）2）横干管措施：①设计时应将底层横支管与立管底部最小距离应符合表要求。（见附图3）。最低横支管与立管连接处距立管管底垂直距离②排水支管连接在排出管或排水横干管上时，连接点距立管底部水平距离不宜小于3.0m。不得小于1.5m。立管连接卫生器具的层数≤45～6７～1213～19≥20垂直距离（m）0.450.751.23.06.0③当靠近排水立管底部的排水支管的连接不能满足①、②两条要求时，排水支管应单独排出室外。④排水竖支管接入横干管竖直转向管段时，连接点应在转向处以下，且垂直距离h2不小于0.6m。四、排水立管水流状态1.立管中水气流的基本特征断续的非均匀流；水气两相；压力变化。（见附图4）2.立管中水流运动状态（见附图5）1）附壁螺旋状态流水流附着管壁作螺旋运动，空气可以自由流通，气压稳定为大气压。2）水膜流水膜流具有二个主要特征：会形成短时间的水塞——隔膜流，1/3~1/4充水率。水膜运动由变速运动到匀速运动水膜形成后作加速运动，膜的厚度与下降变速运动的速度成反比，在足够长的管段上，当重力与摩擦力相等时，e不变，v亦不变，此时的流速vt终限流速。3）水塞运动当流量达到充水率1/3以上时隔膜流形成频繁，形成不易破坏的水塞，水塞引起立管气体压力激烈波动，形成有压冲击流。3.排水立管中水膜流运动的动水力分析终限流速:立管内的水流并非作自由落体运动，而是在下降之初具有加速度，e与v成反比。水流下降一段距离后，当水流受到的管壁摩擦阻力P与重力W达到平衡时，做匀速运动ａ＝０，ｅ不再变化。这种一直降落到立管底部保持不变的下落速度～。终限长度：自水流入口到开始形成终限流速的距离。1)终限流速计算重力↓摩擦力↑牛顿第二定律：（1）（2）gtQmgWLdPjPWdtdvmmaFLdgmdtdvmj28v；距离的平均流速，水流下降—　　　；水密度，—　　　；时间，—　　　；流量，—　　　；长度，中空圆柱水膜体的单元—　　　；排水立管内径，—　　　；应力，单位面积上平均摩擦切—　　　；重力加速度，—　　　；的质量，时刻内通过管断面的水—式中：smLvmkgstsmQmLmdmNsmgkgtmj/////3322将式（2）和代入（1）（3）当时，，，，则：（4）（5）tQm3288QdgQtvLdgdtdvjjtvvtvtcostee0dtdv318jtdgQv31)(1212.0tpeK。膜层厚度，与终线流速相对应的水—；管壁粗糙高度，—memKt将（5）代入（4）（6）由图所示，在终线流速时水膜的厚度。忽略，则（7）33121pttkedQgvd0djeetttuvQ222202)2(4)(4tjttjjjtedeeddddtvte2tettuvedQtutvdQe将(7)代入（6）（8）取g=9.81m/s2，若Q——L/s，d——cm；取Kp＝0.00025m（9）521013)()(22.2jptdQKgv52101)()1(4.4jptdQKv52101)()1(75.1jptdQKv52)(4jutdQv2．终线长度计算由终线长度定义，对复合函数v=f(L)，L=f(t)取导数演算得：终限长度：（10）L——自水流入口处起的下落距离。将（3）代入（10）vdLdvdtdLdLdvdtdvdLdvvQvLdgj83381vgQdgvdvdL两边积分，经数学运算得：（11）将（8）代入（11）（12）——终限长度，；——终线流速，；——流量，；——管径，。五、排水立管的设计负荷排水立管的允许通过流量按水膜流计算，即按、确定流量。联立以下三式：214433.0ttvL54)(31.2jutdQLtLtvQdmsL/cmsm/tvtettuvQ解：水膜流时，立管充水率为)()2(4)(422202tjttjjjtedeedddd52)(4jutdQv3235)(47.1dedeQttu41~31t立管断面—过流断面—t202202)(14)(4jjjtddddd当时，即；即当当时，，41t41)(120jdd866.075.04110jddjdd866.00jjjjtddddde067.02866.020；，mmemmdtj7.610031t31)(120jdd816.0667.03110jdd即当把，，对应的(终限状态时)水膜流状态时水膜厚度（见附表1）已知jjjjtddddde092.02816.020jdd816.00；，mmemmdtj2.9100100dmmet2.9~7.641t24731jtdeutQed—、41~31t5－3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：①卫生器具排水管与排水横支管连接时，可采用90°斜三通。②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。③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。④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。⑤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。管材地面至管顶的距离（m）素土夯实、缸砖、木砖地面水泥、混凝土、沥青混凝土、菱苦土地面排水铸铁管0.700.40混凝土管0.700.50带釉陶土管1.000.60硬聚氯乙烯管1.000.605．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。附图1水封附图2横支管附图3横干管附图4压力分布图附图5立管水流状态附图6附表1水膜流状态时水膜厚度管内径mm1／47／241／3503.34.04.6755.05.96.91006.77.99.21258.49.911.515010.011.913.81／14.91／12.61／10.9jt/jtde/