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,T<0℃ 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~ 75 10 8
100~ 150 15 10
200 25 20
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
≤4 5~ 6 7~ 12 13~ 19 ≥20
垂直距离( m) 0.45 0.75 1.2 3.0 6.0
③ 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 ????? ?
LdP j ????? ??
PWdtdvmmaF ?????
Ldgmdtdvm j ???????? ??
2
8 v??? ?
??;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:
smLv
mkg
st
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mL
md
mN
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kgtm
j
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/
/
/
3
3
2
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将式( 2)和 代入( 1)
( 3)
当 时,,,,
则:
( 4)
( 5)
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。膜层厚度,与终线流速相对应的水—;管壁粗糙高度,—
me
mK
t
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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)
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? ? 222202 )2(4)(4 tjttjjjt edeedddd ?????????? ?????
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2te ttu vedQ ???? ?
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将 (7)代入( 6)
( 8)
取 g=9.81m/s2,
若 Q—— L/s,
d—— cm;
取 Kp= 0.00025m ( 9)
5
2
10
13
)()(22.2
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t d
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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 ????
dL
dvv
Q
vLd
g j ?
?????
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?
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3
8
1 v
gQ
d
g
v d v
dL
??
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:
21 4 4 3 3.0 tt vL ?
5
4
)(31.2
j
u
t d
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tL tv
Q d
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sL/ cm
sm/
tv te
ttu vQ ?? ?
解:
水膜流时,立管充水率为
? ? )()2(4)(4 22202 tjttjjjt edeedddd ????????? ????
5
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立管断面—
过流断面—
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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
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jdd 816.00 ?;,mmemmd tj 2.9100 ??
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5- 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 0.70 0.40
混凝土管 0.70 0.50
带釉陶土管 1.00 0.60
硬聚氯乙烯管 1.00 0.60
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。
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
mm 1/ 4 7/ 24 1/ 3
50 3.3 4.0 4.6
75 5.0 5.9 6.9
100 6.7 7.9 9.2
125 8.4 9.9 11.5
150 10.0 11.9 13.8
1/ 14.9 1/ 12.6 1/ 10.9
jt ?? /
jt de /