第5章建筑內(nèi)部的排水系統(tǒng)

1、第第5 5章章 建筑內(nèi)部的建筑內(nèi)部的 排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)5-1 排水系統(tǒng)的分類和組成排水系統(tǒng)的分類和組成系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 按污廢水的來源分為：按污廢水的來源分為： 生活污水排水系統(tǒng)生活污水排水系統(tǒng) 工業(yè)廢水排水系統(tǒng)工業(yè)廢水排水系統(tǒng) 屋面雨水排水系統(tǒng)屋面雨水排水系統(tǒng)排水體制排水體制 分流制分流制 合流制合流制 排水系統(tǒng)的組成排水系統(tǒng)的組成 （1）衛(wèi)生器具和生產(chǎn)設(shè)備受水器）衛(wèi)生器具和生產(chǎn)設(shè)備受水器 常用衛(wèi)生器具的種類及特點常用衛(wèi)生器具的種類及特點 便溺用衛(wèi)生器具及沖洗設(shè)備便溺用衛(wèi)生器具及沖洗設(shè)備 盥洗、沐浴用衛(wèi)生器具盥洗、沐浴用衛(wèi)生器具 洗滌用衛(wèi)生器具洗滌用衛(wèi)生器具 專用衛(wèi)生器具專用衛(wèi)生器具 衛(wèi)

2、生器具常規(guī)設(shè)計衛(wèi)生器具常規(guī)設(shè)計“三大件三大件” 洗臉盆、浴盆、坐式大便器洗臉盆、浴盆、坐式大便器附：常用大便器種類及配套沖洗設(shè)備附：常用大便器種類及配套沖洗設(shè)備 大便器種類大便器種類 配套沖洗設(shè)備配套沖洗設(shè)備 坐式大便器坐式大便器 低位水箱低位水箱 蹲式大便器蹲式大便器 高位水箱、沖洗閥高位水箱、沖洗閥 大便槽大便槽 高位水箱（自動）高位水箱（自動） （2）排水管系（圖）排水管系（圖5-1） 器具排水管、排水橫管、排水立管、器具排水管、排水橫管、排水立管、 出戶管出戶管（3）通氣管系）通氣管系 伸頂通氣管和輔助通氣管系伸頂通氣管和輔助通氣管系（4）清通設(shè)備）清通設(shè)備 檢查口、清掃口、檢查井檢查

3、口、清掃口、檢查井（5）抽升設(shè)備）抽升設(shè)備 （6）污廢水局部處理設(shè)施）污廢水局部處理設(shè)施 化糞池、醫(yī)院污水處理設(shè)施等化糞池、醫(yī)院污水處理設(shè)施等5-2 5-2 排水管系和通氣管系排水管系和通氣管系排水管系排水管系 （1）器具排水管）器具排水管 （2）排水橫管）排水橫管 （3）排水立管）排水立管 （4）出戶管）出戶管排水管道組合類型排水管道組合類型 （1）單立管排水系統(tǒng)）單立管排水系統(tǒng) （2）雙立管排水系統(tǒng)）雙立管排水系統(tǒng) （3）三立管排水系統(tǒng)）三立管排水系統(tǒng)通氣管系通氣管系通氣管系的作用通氣管系的作用（1 1）使室內(nèi)污水管道與大氣相通，使管）使室內(nèi)污水管道與大氣相通，使管 道中散發(fā)的有毒有害氣體

4、排入大氣；道中散發(fā)的有毒有害氣體排入大氣；（2 2）保持管道中的氣壓平衡，防止存水彎中）保持管道中的氣壓平衡，防止存水彎中的水封受到破壞，使管內(nèi)水流暢通；的水封受到破壞，使管內(nèi)水流暢通；（3 3）經(jīng)常有新鮮空氣流通于管道內(nèi)，可避免）經(jīng)常有新鮮空氣流通于管道內(nèi)，可避免管道因廢氣而遭受銹蝕管道因廢氣而遭受銹蝕。通氣管系的種類及設(shè)置原則通氣管系的種類及設(shè)置原則（1）種類）種類 A 伸頂通氣管伸頂通氣管 B 輔助通氣管系輔助通氣管系 （A）專用通氣立管）專用通氣立管 （B）主、副通氣立管和環(huán)形通氣管）主、副通氣立管和環(huán)形通氣管 （C）安全通氣管）安全通氣管 （D）結(jié)合通氣管）結(jié)合通氣管（2）設(shè)置原則）

5、設(shè)置原則一般一般2層或?qū)踊?層以上的生活污水管道，層以上的生活污水管道，有污水有污水立管，必須設(shè)置伸頂通氣管立管，必須設(shè)置伸頂通氣管；只有；只有1層的建筑層的建筑可以不設(shè)伸頂管；底層單獨出戶管不設(shè)伸頂管；可以不設(shè)伸頂管；底層單獨出戶管不設(shè)伸頂管；當立管所承納的排水負荷較大，當立管所承納的排水負荷較大，立管所承擔的立管所承擔的排水負荷超過排水負荷超過臨界流量臨界流量時，需設(shè)置專用通氣立時，需設(shè)置專用通氣立管管，以增加立管的通氣能力；，以增加立管的通氣能力； 當橫管所承納的排水負荷較大時，需設(shè)置主、當橫管所承納的排水負荷較大時，需設(shè)置主、副通氣立管和環(huán)形通氣管，副通氣立管和環(huán)形通氣管，以增加橫管的

6、通氣以增加橫管的通氣能力；能力； a) 排水橫管上有排水橫管上有4個以上衛(wèi)生器具，且管長大個以上衛(wèi)生器具，且管長大于于12米米 b) 排水橫管上有排水橫管上有6個以上便器個以上便器 c) 排水橫管的充滿度大于排水橫管的充滿度大于0.5橫管長度大于橫管長度大于12米時，需設(shè)置安全通氣管；米時，需設(shè)置安全通氣管；結(jié)合通氣管用于聯(lián)結(jié)排水立管和通氣立管結(jié)合通氣管用于聯(lián)結(jié)排水立管和通氣立管。通氣管系的安裝通氣管系的安裝伸頂通氣管的安裝伸頂通氣管的安裝 a）伸出屋頂高度）伸出屋頂高度 0.50.7m b）上人屋面不小于）上人屋面不小于 1.8m c）出口）出口4m內(nèi)有門窗時，高于門窗上邊緣內(nèi)有門窗時，高于

7、門窗上邊緣 0.6m d）不能設(shè)在挑出部位下（陽臺、遮陽板、）不能設(shè)在挑出部位下（陽臺、遮陽板、 遮雨板）遮雨板）輔助通氣管的安裝輔助通氣管的安裝 a）通氣立管上下端的位置）通氣立管上下端的位置 b）環(huán)形、安全通氣管的末端高度）環(huán)形、安全通氣管的末端高度 c）結(jié)合通氣管的數(shù)量及安裝方法）結(jié)合通氣管的數(shù)量及安裝方法通氣管的管徑確定通氣管的管徑確定 a）通氣立管的管徑與排水立管的管徑相同或?。┩饬⒐艿墓軓脚c排水立管的管徑相同或小 一級一級 b）結(jié)合通氣管管徑與通氣立管管徑相同）結(jié)合通氣管管徑與通氣立管管徑相同 c）匯合通氣管斷面面積）匯合通氣管斷面面積 總管斷面積總管斷面積 F = fmax +

8、 mfn5-3 5-3 排水管系中水氣流動排水管系中水氣流動的物理現(xiàn)象的物理現(xiàn)象建筑內(nèi)部排水流動特點建筑內(nèi)部排水流動特點水封的作用及其破壞原因水封的作用及其破壞原因橫管內(nèi)的水流狀態(tài)橫管內(nèi)的水流狀態(tài)立管內(nèi)的水流狀態(tài)立管內(nèi)的水流狀態(tài)排水立管的通水能力排水立管的通水能力影響立管壓力波動的因素及防止措施影響立管壓力波動的因素及防止措施建筑內(nèi)部排水流動特點建筑內(nèi)部排水流動特點 排水管道按非滿流設(shè)計，且污水中含有固體雜質(zhì)，排水管道按非滿流設(shè)計，且污水中含有固體雜質(zhì)，因此，因此，排水系統(tǒng)中的水流運動為水、氣、固三相流動排水系統(tǒng)中的水流運動為水、氣、固三相流動。其主要特點包括：其主要特點包括： （1）間歇排水

9、，水量、氣壓變化幅度大；）間歇排水，水量、氣壓變化幅度大； （2）流速變化劇烈；）流速變化劇烈； （3）事故危害大。）事故危害大。 為合理設(shè)計建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)，既要使排水安全暢為合理設(shè)計建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)，既要使排水安全暢通，又要做到管線短，管徑小、造價低，因此需專門通，又要做到管線短，管徑小、造價低，因此需專門研究建筑內(nèi)部排水管系中的水氣流動物理現(xiàn)象。研究建筑內(nèi)部排水管系中的水氣流動物理現(xiàn)象。水封的作用及其破壞原因水封的作用及其破壞原因水封的作用水封的作用 利用一定高度的靜水壓力來抵抗排水管內(nèi)氣壓變化，利用一定高度的靜水壓力來抵抗排水管內(nèi)氣壓變化，防止管內(nèi)臭氣和有毒、有害氣體進入室內(nèi)。防止管內(nèi)

10、臭氣和有毒、有害氣體進入室內(nèi)。水封的破壞及其原因水封的破壞及其原因 因因靜態(tài)靜態(tài)和和動態(tài)動態(tài)原因造成存水彎內(nèi)水封高度減少，不原因造成存水彎內(nèi)水封高度減少，不足以抵抗管道內(nèi)允許的壓力變化值時，管道內(nèi)的氣體進足以抵抗管道內(nèi)允許的壓力變化值時，管道內(nèi)的氣體進入室內(nèi)的現(xiàn)象叫作入室內(nèi)的現(xiàn)象叫作水封破壞水封破壞。 （1）負壓抽吸）負壓抽吸 （2）正壓噴濺）正壓噴濺 （3）自虹吸現(xiàn)象）自虹吸現(xiàn)象 （4）靜態(tài)原因）靜態(tài)原因橫管內(nèi)的水流狀態(tài)橫管內(nèi)的水流狀態(tài)能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換 （公式（公式5-1）水流狀態(tài)水流狀態(tài) a）急流段）急流段 b）水躍段）水躍段 c）躍后段）躍后段 d）衰減段）衰減段橫管內(nèi)的壓力變化橫管內(nèi)的

11、壓力變化 a）橫支管內(nèi)的壓力變化）橫支管內(nèi)的壓力變化 b）橫干管內(nèi)的壓力變化）橫干管內(nèi)的壓力變化立管內(nèi)的水流狀態(tài)立管內(nèi)的水流狀態(tài)排水立管的水流特點排水立管的水流特點 （1）斷續(xù)的非均勻流）斷續(xù)的非均勻流 （2）水氣兩相流）水氣兩相流 （3）管內(nèi)壓力變化）管內(nèi)壓力變化立管內(nèi)的壓力變化立管內(nèi)的壓力變化 （圖（圖5-26）水流流動狀態(tài)水流流動狀態(tài) A. 附壁螺旋流（充水率附壁螺旋流（充水率t / j 1/4） 特點：特點：a）水流沿管壁周邊向下作螺旋運動；）水流沿管壁周邊向下作螺旋運動； b）水流挾氣作用不顯著，管內(nèi)氣壓穩(wěn)定。）水流挾氣作用不顯著，管內(nèi)氣壓穩(wěn)定。B. 水膜流（水膜流（ 1/4 t /

12、 j 1/3） 特點：特點：a）水流沿管壁周邊作下落運動，形）水流沿管壁周邊作下落運動，形 成有一定厚度的帶有橫向隔膜的成有一定厚度的帶有橫向隔膜的 附壁環(huán)狀水膜流；附壁環(huán)狀水膜流； b）橫向隔膜厚度薄不穩(wěn)定，易被管）橫向隔膜厚度薄不穩(wěn)定，易被管 內(nèi)氣流沖破，管內(nèi)氣壓波動不大，內(nèi)氣流沖破，管內(nèi)氣壓波動不大， 不會造成水封的破壞。不會造成水封的破壞。 C. 水塞流（水塞流（t / j 1/3 ） 特點：特點： a）水膜厚度增加，橫向隔膜形成頻）水膜厚度增加，橫向隔膜形成頻 繁，有水塞形成；繁，有水塞形成； b）管內(nèi)氣壓波動大，造成水封的破壞。）管內(nèi)氣壓波動大，造成水封的破壞。 結(jié)論：結(jié)論： 在同

13、時考慮排水系統(tǒng)安全可靠和經(jīng)濟在同時考慮排水系統(tǒng)安全可靠和經(jīng)濟合理的情況下，合理的情況下，排水系統(tǒng)內(nèi)的最佳水流排水系統(tǒng)內(nèi)的最佳水流狀態(tài)應(yīng)為水膜流狀態(tài)。狀態(tài)應(yīng)為水膜流狀態(tài)。此時既可保證一此時既可保證一定的排水負荷，又能維持管內(nèi)氣壓穩(wěn)定，定的排水負荷，又能維持管內(nèi)氣壓穩(wěn)定，使管內(nèi)水流暢通。使管內(nèi)水流暢通。排水立管的通水能力排水立管的通水能力水膜流運動的力學分析水膜流運動的力學分析 目的：目的：確定水膜流階段排水立管在允許壓力波確定水膜流階段排水立管在允許壓力波 動范圍內(nèi)的最大排水能力動范圍內(nèi)的最大排水能力 A A）水膜流的運動特征）水膜流的運動特征 水膜流形成后比較穩(wěn)定，向下作加速運動，水膜流形成后

14、比較穩(wěn)定，向下作加速運動， 水膜厚度近似與下降速度成反比。隨著水流下降水膜厚度近似與下降速度成反比。隨著水流下降 速度的增加，水膜所受管壁摩擦力也隨著增加。速度的增加，水膜所受管壁摩擦力也隨著增加。 直至水膜所受的管壁摩擦力與重力達到平衡時，直至水膜所受的管壁摩擦力與重力達到平衡時， 水膜的下降速度與厚度不再變化，此時的流速稱水膜的下降速度與厚度不再變化，此時的流速稱 作作終限流速終限流速（v t）；從排水橫支管水流入口至終；從排水橫支管水流入口至終 限流速形成處的高度稱作限流速形成處的高度稱作終限長度（終限長度（L t）。 將（將（5-35-3、4 4、5 5、6 6、7 7）帶入（）帶入（

15、5-25-2），整理后有：），整理后有： （m/m/t t）（dv/dtdv/dt） = Q= Qg -g -（0.1212/80.1212/8）（K Kp p/e)/e)1/3 v v 3 d dj j (5-8)(5-8) 當水膜達到終限流速當水膜達到終限流速v vt t時，水膜厚度達到終時，水膜厚度達到終 限流速時的水膜厚度限流速時的水膜厚度e et t，此時水流速度不再改變，此時水流速度不再改變， 加速度加速度a = dv/dt a = dv/dt = 0= 0，式（，式（5-85-8）可整理為：）可整理為： v vt t = =（21 Q21 Qg/dg/dj j）（e/Ke/Kp

16、p）1/3 1/3 (5-9)(5-9) 終限流速時的排水流量終限流速時的排水流量 Q = eQ = et t v vt t d dj j (5-10) (5-10) 將（將（5-105-10）帶入（）帶入（5-95-9） 得得 v vt t = 2.22= 2.22（g g3 /K/Kp p）1/10 （Q/djQ/dj）2/5 = 4.4 = 4.4（1 1 /K/Kp p）1/10 （Q/dQ/dj j）2/5 = 1.75= 1.75（1 1 /K/Kp p）1/10 （Q/dQ/dj j）2/5 （Q Q：L/sL/s， djdj：cmcm） (5-11)(5-11) 根據(jù)終限長度的

17、定義，利用數(shù)學方法推得：根據(jù)終限長度的定義，利用數(shù)學方法推得： L Lt t = 4.4= 4.4（1 1 /K/Kp p）1/10 （Q/dQ/dj j）2/5 (5-12)(5-12)立管在水膜流時的通水能力立管在水膜流時的通水能力 在水膜流狀態(tài)，當達到終限流速時，水膜在水膜流狀態(tài)，當達到終限流速時，水膜 下降速度和厚度保持不變，立管通水能力也不下降速度和厚度保持不變，立管通水能力也不 變，表達式為：變，表達式為： Q = （1/10）t vt (5-13)(5-13) 將將t = e et t（d dj j e et t）和式（）和式（5-115-11）帶入，）帶入， 有：有： Q=0.

18、3686 （1 1 /K/Kp p）1/6 （d dj j e et t）e et t 5/3 /d/dj j2/3 (5-14)(5-14) 化簡后有：化簡后有： Q=0.0365（1 1 /K/Kp p）1/6 5/3 /d/dj j8/3 (5-15)(5-15) 其中，其中， Q：排水流量，：排水流量，L/s； ：充水率（：充水率（=t / /j） d dj j：立管內(nèi)徑，：立管內(nèi)徑，m m； K Kp p：當量粗糙高度，見表：當量粗糙高度，見表5-65-6。影響立管內(nèi)壓力波動的因素及防止措施影響立管內(nèi)壓力波動的因素及防止措施立管（橫支管入口處）最大負壓立管（橫支管入口處）最大負壓 P1 = - v vt t 2 或或 P1 = - 1.53（1 1 /K/Kp p）1/5 （Q Q /d/dj j）4/5 P1：立管內(nèi)最大負壓值，：立管內(nèi)最大負壓值，Pa； ：空氣密度，：空氣密度，kg/m 3