郑州市福彩高层建筑给水排水设计----华北水利水电学院高层建筑给排水毕业设计

'华北水利水电学院毕业设计郑州市福彩高层建筑给水排水设计摘要：本设计的主要任务是郑州市某福利彩票发行中心办公楼建筑给水排水工程设计，设计的主要内容包括：建筑给水系统、建筑排水系统、建筑雨水系统、消火栓给水系统和自动喷淋系统的设计。本建筑地下1层，地上14层，建筑物总高度为49.7m。其中一、二层为营业厅；三至十四层为大空间办公。市政给水管网常年提供的资用水头为0.30MPa，经技术经济比较，室内给水系统拟采用分区给水方式。初步拟定该建筑给水系统分二区：1至3层为低区，由市政管网直接供水；4层至设备层为高区，由泵箱结合供水建筑排水系统采用部分合流制，所有的污水经化粪池处理后排入下水道，废水直接排放。消火栓给水系统分为室内消火栓给水系统和室外消火栓给水系统，消火栓的布置范围包括各楼层、消防电梯前室和屋顶检验用。消火栓保护半径为23m。建筑内喷头数量约2284个，设3组湿式报警阀，报警阀后管网为枝状网，每层设水流指示器。关键词：建筑给水系统，排水系统，消火栓系统，自动喷淋系统II 华北水利水电学院毕业设计Abstract：ThemaintaskofthisdesignisthewatersupplyanddrainagedesignofThewelfarelotteryticketpublishescenterofficebuildinginZhengZhou.Thecontentofmydesignincludesthedesignofthebuildingwatersupplysystem,thebuildingwaterdrainagesystem,thebuildingstorm-watersystem,thehydrantwatersupplysystemandtheautomaticsprinklersystem.Thebuildinghas1floorsundergroundand14floorsoverground.Theheightofthebuildingis49.7m.Thefirst～thesecondfloorareusedforbusiness.Thethirdfloor～the14thfloorareusedasthebigspaceoffice.Themunicipalwatersupplypipingcanprovide0.30Mpahead.Afterthecomparisonoftechnicalityandeconomy,interiorwatersupplysystemintendstoadoptsubareawatersupply.Preliminarystudyoutthatbuildingwatersupplysystemisdividedtwoareas:1～3floorsarelowarea.Thepipenetworksupplieswaterdirectlyfrommunicipalwatersupplypiping;3～equipmentfloorsarehigharea.Watersupplyissuppliedbywaterpumpandhighwatertank.Partofthebuildingseweragesystemadoptconfluence.Allsewageenterdrainviaaseptic-tank.Thewastwateremissionstosewerdirectly.Hydrantwatersupplysystemincludesinteriorhydrantwatersupplysystemandoutsidehydrantwatersupplysystem.Hydrantarrangingrangeincludeseverystorey,theroominfrontoffireelevatorandroofforcheck.Thehydrantprotectsaradiusof23m.Thenumberofsprinklerheadsinthebuildingisabout2284.Theautomaticsprinklersystemsetup3groupswateryalarmvalve.Behindthealarmvalve,thepipingissetasbranch.Everystoreysetwaterflowindicator.Keywords：thebuildingwatersupplysystem,waterdrainagesystem,hydrantwatersupplysystem,thesprinklersystemII 华北水利水电学院毕业设计目录摘要IAbstractII1.原始资料12.生活给水系统设计12.1给水方式的确定12.2给水管网布置与管道敷设22.2.1给水系统组成22.2.2给水管道的敷设22.3给水系统水力计算32.3.1最高日用水量、最大时、平均时用水量计算32.3.2厨房给水量计算52.3.3地下车库用水量计算52.3.4生活贮水量计算52.3.5水箱尺寸计算62.3.61——3层水力计算62.3.74——14层水力计算82.3.8生活给水压水管道和水泵的选取102.3.9扬程校核112.3.10入户管及水表的选择113.排水系统设计123.1排水方式的选择123.2排水管网布置与管道敷设133.2.1系统的选择133.2.2系统的组成133.2.3排水管道及设备安装要求133.3排水系统水力计算143.3.1系统介绍和根据经验确定某些管径143.3.2按公式计算各废水及污水的管径143.3.3主通气立管和结合通气立管管径确定193.3.4污废水抽升设计193.3.5化粪池与隔油池设计214.消防给水系统设计23 华北水利水电学院毕业设计4.1消火栓给水系统234.1.1消火栓给水方式的确定234.1.2系统组成234.1.3用水量确定以及消火栓的选择244.1.4消火栓布置244.1.5消火栓水力计算274.1.6减压孔板选择304.1.7消防泵的选择304.1.8消火栓消防贮水量计算314.1.9消火栓压力校核314.2自动喷水灭火系统314.2.1自动喷水灭火系统的使用范围314.2.2自动喷水灭火系统的选择314.2.3喷头的选择、以及管网的布置原则324.2.4自喷系统水力计算方法选取344.2.5计算公式354.2.6高区自喷水力计算364.2.7自喷系统加压泵选择：384.2.8各楼层减压阀后压力计算394.2.9消防水池贮、水箱相关计算394.2.10消防水池、水箱选择404.3固定灭火器设计404.3.1确定配置场所的危险等级404.3.2确定配置场所的火灾种类404.3.3划分配置场所的计算单元414.3.4计算单元的保护面积414.3.5计算单元所需灭火级别414.3.6确定单元的灭火器设置点数与位置414.3.7计算每个设置点的灭火级别424.3.8确定每个设置点灭火器的类型、规格与数量424.3.9验算42 华北水利水电学院毕业设计4.3.10确定灭火器设置方式43参考文献43附录44外文原文及翻译44设计总结74 华北水利水电学院毕业设计1原始资料1、建筑物的各层建筑平面图。2、城市给水排水资料。（1）给水条件：整个区域采用两路市政给水供给，市政自来水接管管DN200，接管标高为地面下1.0m，供水压力为0.30MPa，市政管网不允许直接抽水。（2）排水条件：市政排水为生活排水与雨水分流排放。2生活给水系统设计2.1给水方式的确定高层建筑给水系统供水方式的基本特征是分区和加压。当高层建筑竖向分区确定后，最重要的问题是采用何种加压设备和给水型式，从而确定经济合理、技术先进、供水安全可靠的给水系统。根据目前国内外高层建筑给水技术发展现状，按采用的加压供水设备型式分，可概括分三种基本类型：高位水箱给水方式；气压罐给水方式；无水箱给水方式（变频泵供水）。（1）高位水箱给水方式该给水方式是由加压水泵将高层建筑全部用水量（有市政直接供水区除外）一次提升到屋顶水箱，然后由水箱通过给水管网向各配水点配水、在该种供水方式中，为了使各用水点在屋顶水箱作用下，所受静水压力不超过规定分区压力值，保证给水系统的正常运行。（2）气压罐给水方式这种系统是利用密闭的水罐内空气可被压缩的性质，将罐中的水送到各配水点的升压装置，其作用相当于高位水箱供水系统。由于气压罐给水系统中供水压力是借罐内压缩空气维持，罐体的高度可以不受限制，因此在不宜设置高位水箱的场所可采用。但是这种系统调节能力小，经常费用高，不适用于用水量大和要求水压稳定的用水对象，故适用受到一定限制，此方式运用尚不广泛。（3）无水箱给水方式该给水方式是在电子工业技术不断发展，给水排水设备自动化研究的不断深入以及提出取消对建筑和结构设计不利的水箱（气压罐）和减少电机启动对整个供电系统冲击符合74 华北水利水电学院毕业设计的影响等要求形式下产生的。这中系统的基本特点是要求供水压力不变，并使给水泵出水量随各分区给水管网用水量变化而自动调节变化的一种技术。由于要保证用水对象的不间断供水，变频泵需要不断电进行连续工作，则电耗将是一大问题。本建筑即使不设置生活水箱，但是消防水箱是必须设置的，并且高位水箱供水方式运用已经相当广泛，有大量实例可以做为参照，技术也相对成熟，再根据三种供水方式各自的特点，结合本建筑的自身条件，进行技术经济比较，决定采用高位水箱给水方式，下区由市政直接供水，高区由屋顶水箱供水，超压区采用减压阀减压后供水。2.2给水管网布置与管道敷设2.2.1给水系统组成本建筑的给水系统由引入管、水表节点、给水管道、给水附件、泵箱给水设备等组成。2.2.2给水管道的敷设给水管道的敷设分为明装和暗装。明装优点是安装、维修方便、造价低，缺点是管道外露影响建筑物内部美观，管道表面易结露，积灰；暗装优点是美观，整洁，缺点是施工复杂，维修困难，造价高。（1）、各层给水管道采用明装敷设，管材均采用PP-R管，采用热熔连接。（2）、管道外壁距墙面不大于150mm，离梁、柱及设备之间的距离为50mm，立管外壁距墙、梁、柱净距为20—25mm。（3）、给水管与排水管道平行、交叉时，其距离分别大于0.5m和0.15m，交叉给水管在排水管的上面。（4）、立管通过楼板时应预埋套管，且高出地面15—20mm。（5）、在立管横支管上设阀门，管径DN>50mm时设闸阀，DN<50mm设截止阀。（6）、引入管穿地下室外墙设套管。（7）、在进户管上安装水表，统一计量水量。（8）、给水横管设0.003的坡度，坡向泄水装置。（9）、贮水池采用钢筋混凝土，贮水池上部设人孔，基础底部设水泵吸水坑。为保证水质不被污染，水池底板做防水处理。74 华北水利水电学院毕业设计（10）、所有水泵出水管均设缓闭止回阀，除消防泵外其他水泵均设减震基础，并在吸水管和出水管上设橡胶接头。2.3给水系统水力计算整个区域采用两路市政给水供给，市政自来水接管管径为DN200，接管标高为地面下1.0m，供水压力为0.30MPa，市政管网不允许直接抽水。本设计采用两个系统供给生活用水。1层层高为3.75m，2层层高为5m，3——14层各层层高为3m。1——3层直接由市政管网采用下行上给的方式供水分为JL1、JL2，4——14层（15层为设备层）由水泵加压到15层水箱进行上行下给方式供水JL3。2.3.1最高日用水量、最大时、平均时用水量计算最高日用水量、最大时用水量是求贮存水池和水箱容积的前提，但是贮水池和水箱的容积与采用室外管网供水的1——3楼的用水量无关，所以在此忽略1——3楼的最大用水量及最大时用水量的计算。最高日用水量计算公式：Qd=∑mqd式中：Qd——最高日用水量，L/d；m——用水单位数qd——最高日生活用水定额L/（人*d）最大时用水量计算公式：Qh=Kh*Qp式中：Qp——平均小时用水量，L/h；T——建筑物用水时间；Kh——小时变化系数；平均时用水量计算74 华北水利水电学院毕业设计公式：Qp=Qd/T式中：Qp——同上；T——同上；Kh——同上；（1）办公用水量计算：根据《办公建筑设计规范JGJ67-89》第3.2.3条普通办公室其中的第五条规定：普通办公室每人使用面积不应小于3m2，单间办公室净面积不宜小于10m2。本设计中，根据实际情况，取6m2/每人。根据所给建筑布置图可得4——14层总建筑面积为：9481m2（除去楼顶设备层），按照实际使用面积占70%计算，则有实际使用面积：9481×70%=6637m2,可估算出本楼中容纳人数大概为：6637/6=1106取1000人。根据《建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）》规定：办公楼每人每班：最高日生活用水额为30-50L；使用时数8~10h；小时变化系数Kh=1.5~1.2。本设计采用每人最高日用水额为40L；使用时数取10h；小时变化系数Kh取1.2，①最高日用水量：Qd=1000×40/1000=40m3/d②最大时用水量：Qh＝40×1.2／10＝4.8m3/h③平均时用水量：Qh平＝40／10＝4m3/h（2）屋顶花园绿化用水量计算用水量标准：2L/m2次；使用时间：以2h/次，上、下午各一次计；面积：约300m2①最高日用水量：Qd=2×300×2/1000=1.2m3/d②最大时用水量：Qh＝1.2/4=0.3m3/h③平均时用水量：74 华北水利水电学院毕业设计Qh平＝0.3m3/h（3）未预见水量：按用水量10～15%计。（4）4——14楼总用水量Qd＝41.2×1.15=47.38m3/dQh＝5.1×1.15=5.87m3/h2.3.2厨房给水量计算厨房给水量采用百分数法计算公式：式中：qg——计算管段设计秒流量，L/s；qo——同类型的一个卫生器具给水额定流量，L/s；no——同类型卫生器具数；b——卫生器具的同时给水百分数；取50%qg=0.4×6×50%=1.2L/s根据设计秒流量查表得，管径选取DN40mm给水塑料管，v=0.9m/s2.3.3地下车库用水量计算地下车库设计用三个直径为25的水嘴进行供水，每个水嘴配软塑料管以扩大服务范围，具体布置见地下室平面给水图。由于资料有限，设每个水嘴流量采用q=1.2L/s进行计算，两个水嘴同时工作，工作时间为2h/d，则车库Q车=8.64m3/d；qh车=4.32m3/h2.3.4生活贮水量计算根据规范规定，当资料不足的情况下可按照最高日用水量的20%～25%进行算，取20%，则有Vg=20%×46m3=9.48m3取10.0m374 华北水利水电学院毕业设计2.3.5水箱尺寸计算设计采用方形水箱，由上计算出水箱贮水容积为10m3选取水箱容积为长：3.0m；宽：2.0m；高：2.0m；2.3.61——3层水力计算公式：qg=0.2a式中：qg——给水设计秒流量（L/s）；N——计算管段的卫生器具当量总数；a——根据建筑物用途而定的系数，按有关规范选得a办公室=1.5（1）JL1水力计算JL1给水计算简图74 华北水利水电学院毕业设计JL1水力计算表如下由计算表可知：JL1的总沿程阻力损失∑il=3m水柱总阻力损失=1.3×∑il=3.9m水柱（2）JL2水力计算74 华北水利水电学院毕业设计JL2给水计算简图JL2水力计算表如下：由计算表可知：JL2的总沿程阻力损失∑il=3.7m水柱总阻力损失=1.3×∑il=4.81m水柱2.3.74——14层水力计算（1）JL3水力计算JL3给水计算简图74 华北水利水电学院毕业设计（2）根据公式进行JL3水力计算①JL3水力计算表74 华北水利水电学院毕业设计②最不利配水点A计算表为满足A点的水压要求，A——23点沿程水头损失∑il=1.35m水柱总阻力损失=1.3×∑il=1.76m水柱2.3.8生活给水压水管道和水泵的选取（1）水泵选取：拟2个小时将水箱充满，则Qb=5m3/h=1.4L/s（2）水泵扬程计算：由最不利配水点A的水力计算可知，A点到屋顶水箱总水头损失为1.76m水柱，由《建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）》可知，A点的最低工作压力为5m水柱。可推算水箱最低水位距A点垂直距离至少为6.76m，A点标高为42.75m，顶层地面标高为45.4m则水泵净扬程为Hb=52.96m水柱。选用泵型号为：KQL40/220-4/2；流量1.06-1.53-1.86L/s；扬程61.50-60.00-56.00m水柱；功率4KW；重量80.0Kg；长400.0mm；宽400.0mm；泵体总高580.0mm；管道安装高105mm；（3）压水管道计算：查表可得采用给水热镀锌钢管，DN70流速0.40m/s单位管长水头损失i=0.0683kp/m74 华北水利水电学院毕业设计2.3.9扬程校核压水管道总长约100m则沿程水头损失∑il=100×0.0683=6.83kp=0.68m水柱，总阻力损失=1.3×∑il=0.9m水柱。拟定水泵扬程=56m＞0.9+52.96=53.86m，所以所选水泵及压水管道符合要求。（1）JL1水压校核：通过JL1水力计算表可知：JL1总沿程阻力损失∑il=3m水柱总阻力损失=1.3×∑il=3.9m水柱JL1中控制点自由水头规范要求5m水柱，地下室JL1横管——第三层入户管垂直高差为8.75+1.30+2.2=12.25m，则控制点所需水压为12.25+5+3.9=21.15m水柱＜30m水柱，符合要求。（2）JL2水压校核:通过JL2水力计算表可知:JL2总沿程阻力损失∑il=3.7m水柱总阻力损失=1.3×∑il=4.81m水柱JL2中控制点自由水头规范要求5m水柱，地下室JL1横管——第2层入户管垂直高差为3.75+1.30+2=7.05m，则控制点所需水压为7.05+5+4.81=16.86m水柱＜30m水柱，符合要求。（3）JL3水压校核：根据规范，各分区最低卫生器具配水点处静水压不大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa；水压大于0.35MPa的入户管（或配水横管），宜设减压或调压设施；各分区最不利配水点的水压，应满足用水水压要求。通过水力计算可知，控制点A在水箱最低水位时水压=5m符合规范要求；第四层入户管静水压=0.39MPa,第五层入户管静水压=0.36MPa,第六层入户管静水压0.33MPa＜0.35MPa，则考虑在第三、四层入户管处设减压措施，使其入户压力满足要求。2.3.10入户管及水表的选择（1）建筑总用水量的确定：由以上水力计算可知：JL1设计秒流量Q1=2.66L/s；74 华北水利水电学院毕业设计JL2设计秒流量Q2=2.22L/s；JL3设计秒流量Q3=3.82L/s；车库用水量Q4=2.40L/s；厨房用水量Q5=1.20L/s；屋顶绿化用水量Q6=0.08L/s；则有建筑总流量Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=12.38L/s=44.6m3/h（2）入户管选择：查表得，选用DN100mm的给水钢管，v=1.44m/s；i=0.418kPa/m符合要求（3）水表选择：查表得，选用LXL-100N型水表，公称口径100mm，过载流量120，常用流量60，满足要求。3排水系统设计3.1排水方式的选择高层建筑排水系统的任务是将来源于客房为时间和公共卫生间的粪便污水、洗浴排水、厨房餐厅排水、洗衣房排水、车库排水、空调设备排水、屋面雨雪水等，通过排水管道系统顺利的排到室外排水管道中去。污废水排水系统通气的好坏直接影响着排水系统的正常使用，按系统通气方式，建筑内部污废水排水系统分为：单立管排水系统；双立管排水系统；三立管排水系统。（1）单立管排水系统单立管排水系统只有一根排水立管，没有专用通气立管。单立管排水系统利用排水立管本身及其连接的横支管和附件进行气流交换。根据建筑层数和卫生器具的多少，单立管排水系统又分为3种类型：①无通气管的单立管排水系统，这种形式的立管顶部不与大气连通，适用于立管短，卫生器具少，排水量小，立管顶端不便伸出屋面的情况。②有通气的普通单立管排水系统。排水立管向上延伸，穿出屋顶与大气连通，使用于一般多层建筑。③特制配件单立管排水系统。在横支管与立管连接处，设置特制配件代替一般三通；74 华北水利水电学院毕业设计在立管底部与横干管或排出管连接处设置特制配件代替一般的弯头。在排水立管管径不变的情况下改善管内水流与通气状态，增大排水能力。这种内通气方式因利用特殊结构改变水流方向和状态，所以也叫诱导式内通气。适用于各类多层、高层建筑，（2）双立管排水系统双立管排水系统由一根排水立管和一根专用通气立管组成，上立管排水系统是利用进排水立管与另一根立管之间进行气流交换，所以叫外通气，适用于污废水合流的格内多层和高层建筑。（3）三立管排水系统三立管排水系统有三根立管组成，分别为生活污水立管，生活废水立管和通气立管。两根排水立管共用一根通气立管，三立管排水系统通气方式也是干式外通气，适用于生活污水和生活废水需要分别排水室外的各类多层、高层建筑。本设计因要求生活污水和生活废水分别排放，所以采用三立管排水系统。3.2排水管网布置与管道敷设3.2.1系统的选择由于市政排水集中至城市污水处理厂处理，本建筑的生活排水系统采用部分分流制，即：建筑南部废水直接排放至市政污水管网，其它污废水合流排放至化粪池进行初步处理后排入市政管网。地下室集水坑，设潜污泵排水。3.2.2系统的组成生活排水系统由卫生器具、排水管道、检查口、清扫口、室外排水管道、检查井、潜水泵、集水井、化粪池等组成。潜污泵排水管管材为UPVC给水管。3.2.3排水管道及设备安装要求（1）排水管材采用螺旋消音排水塑料管。（2）排水管与室外排水管连接处设置检查井，检查井距离建筑物的距离不小于3m，并与给水管引入管外壁的水平距离不得小于1.0m。（3）当排水管在中间竖向拐弯时，排水支管与排水立管、排水横管相连接时排水支管74 华北水利水电学院毕业设计与横管连接点至立管底部的水平距离不小于1.5m；排水竖支管与立管拐弯处的垂直距离不得小于0.6m。（4）立管宜每2层设1个检查口。在水流转角小于135°的横干管上和连接两个以上大便器或连接三个及三个以上排水器具的支管上应设检查口或清扫口。（5）立管管径大于或等于110mm时，在楼板贯穿部位应设置阻火圈或张度不小于500mm的防火套管。管径大于或等于110mm的横支管与暗设立管相连接时，墙体贯穿部位应设置阻火圈或张度不小于300mm的防火套管，且防火套管的明露部分张度不宜小于200mm；防火套管、防火圈的耐火极限不宜小于贯穿部位的建筑结构的耐火等级。3.3排水系统水力计算3.3.1系统介绍和根据经验确定某些管径本设计中，1——3层为一个系统采用污废合流制进行设计，其中WL1和WL2各自为一个普通单立管系统，均采用伸顶通气的方式进行设计；WL3采用技术措施与主通气立管相连进行通气。4——14层为一个系统，采用三立管方式，污水立管WL4和废水立管FL1共用通气立管TL1。一层楼厨房排水作为单独系统进行设计。管材均选用UPVC。根据经验，一厨房盥洗槽总共6个水嘴，排水横管采用De75的排水管即可满足要求；另外针对厨房的特殊性，设计中还在地面设计排水槽，其长度与盥洗槽相等，以达到冲洗地面排水的目的。地面冲洗水和盥洗槽排水共同排入隔油池后再进行排放。3.3.2按公式计算各废水及污水的管径公式：qp=0.12a+qmax式中：qp——计算管段排水设计秒流量，L/s；Np——计算管段卫生器具排水当量总数；qmax——计算管段上最大一个卫生器具排水流量，L/s；a——根据建筑物用途定的系数，住宅、宾馆、医院、疗养院、幼儿园、养老院卫生74 华北水利水电学院毕业设计间a值取1.5；集体宿舍、旅馆和其他公共建筑公共盥洗室和厕所间的a值取2.0-2.5;取2.5.（1）WL1水力计算：WL1计算简图WL1水力计算表74 华北水利水电学院毕业设计（2）WL2水力计算WL2计算简图WL2水力计算表74 华北水利水电学院毕业设计（3)WL3水力计算WL3计算简图WL3水力计算表74 华北水利水电学院毕业设计（4）WL4水力计算WL4计算简图WL4水力计算表74 华北水利水电学院毕业设计（5）FL1水力计算FL1计算简图FL1水力计算在此省略计算，根据经验，FL1只连接了两个洗手盆和一个拖布盆，横管和立管采用De50和De75的UPVC排水管。坡度采用0.026。3.3.3主通气立管和结合通气立管管径确定根据规范第4.6.2条中第二项规定：建筑标准要求较高的多层住宅和公共建筑、10层及10层以上高层建筑的生活污水立管宜设置专用通气立管。本设计中专用通气立管与生活废水两根立管连接，生活污水立管管径为100mm，生活废水立管管径为75mm，该建筑为45.4m，所以主通气立管管径采用75mm；结合通气立管隔层分别与污水立管和废水立管连接，与污水和废水立管连接的结合通气管径均选用75mm。3.3.4污废水抽升设计由于该建筑地下室有少量废水不能自流排至室外，因此必须抽升排泄，以保持室内良好的环境卫生，该建筑地下废水主要来自于地下车库和综合泵房内的维修泄水。鉴于该情况，则在地下车库和综合泵房内分别设置集水井，并用水泵抽升进行外排。集水井设置位置以及尺寸见地下室排水图。（1）集水井扬程计算：74 华北水利水电学院毕业设计设水深为0.2m时，水泵自动开启排水，1分钟内把所有废水排出，则Q=0.1×1×1/3×60=1.56L/s设流速为0.8m/s，则管径为：d==42mm，取管径为40mm，水泵扬程计算：公式：H≥H1+H2+H3+H4+H5=(h1+h2)+式中：H——水泵全扬程（米）；H1——集水池最低水位至出水管排出口的压力差（米）；H2——吸水管水头损失之和（米）；H3——出水管水头损失之和（米）；H4——出水管排出口的压力（米）；H5——剩余扬程（米）；h1——集水池最低水位至泵轴的压力水头（米）；h2——泵轴至出水管排出口的压力水头（米）；g——重力加速度（米）；r——污水的容重（千克/升）v1、v2——吸水管和出水管内流速（米/秒）、——吸水管和出水管的局部阻力系数之和；、——吸水管和出水管的沿程摩擦阻力系数；L1、L2——吸水管和出水管的长度（米）；d1、d2——吸水管和出水管的内径（米）；由于实际中以上某些数据不全，因此采用增加保险系数方法来计算扬程：H=1.25×5.5+2=8.87m（2）积水井污水泵选择：地下车库、电梯井以及泵房积水井水泵均采用50QW40-1-4型潜污泵。74 华北水利水电学院毕业设计3.3.5化粪池与隔油池设计（1）化粪池的计算：公式：V=V1+V2+V3式中：V——化粪池的计算总容积m3；V1——污水部分的容积m3；V2——浓缩污泥部分容积m3；V3——保护层容积，保护高度取300mm；其中：V1=；V2=；式中:N——设计总人数；——使用卫生器具人数占总人数的百分比，与人们在建筑内停留的时间有关，医院、疗养院、养老院和有住宿的幼儿园取100%；住宅、集体宿舍、旅馆取70%；办公室、教学楼、实验楼、工业企业生活间取40%、职工食堂、餐饮业、影剧院、体育场、商场和其他类似公共场所（按座位计）取10%；q——每人每日污水量，生活污水与生活废水合流排出时，与用水量相同，生活污水单独排放时，生活污水量取20~30L/（人*d）；a——每人每日污泥量，生活污水与生活废水合流排出时取0.7L/（人*d），生活污水单独排放时，取0.4L/（人*d）；t——污水在化粪池内停留时间，h，一般取12~24h，当化粪池作为医院污水消毒前的预处理时，停留时间不小于36h；T——污泥清掏周期，d；宜采用90~360d，当化粪池作为医院污水消毒前预处理时，污泥清掏期宜为一年；b——新鲜污泥含水率，取95%；c——污泥发酵浓缩后的含水率，取90%；K——污泥发酵后体积缩减率，取0.8；74 华北水利水电学院毕业设计m——清掏污泥后遗留的熟污泥量容积系数，取1.2。根据具体情况，取40%；N=1000；q取20；t取24；a取0.4；T取180则有：V==21.8m3当化粪池的计算容积大于25m3时，宜设置二个或一个以上并联的化粪池，每个化粪池容积最好相等，因此本设计采用2个容积相同的化粪池、则单个化粪池的计算容积为=10.9m3，设化粪池长6m，宽1.5m则H==1.5m化粪池尺寸：长×宽×高=6×1.5×1.5则V总=13.5m3当每日通过化粪池的污水量大于10m3时，就采用一格化粪池，第一格占总容积的50%，第二、三格各占总容积的25%，格与格之间应设拦截污泥浮渣的设施。（2）隔油池计算：公式：V=60Qmaxt；A=；L=；b=；V1≥0.25V；式中：V——隔油池有效容积，m3；Qmax——含油污水设计流量，按设计秒流量计，m3/s；t——污水在隔油池中停留的时间，min，含食用油污水的停留时间为2~10min；含矿物油污水的停留时间为10min；取8minv——污水在隔油池中水平流速，m/s，一般不小于0.005m/s；取0.005m/sA——隔油池中过水断面面积，m2；b——隔油池宽，m；h——隔油池有效水深，即隔油池出水管底至池底的高度，m，取大于0.6m。V1——贮油部分容积，指出水挡板的下端至水面有水分离室的容积，m3根据给水计算中对厨房用水的计算可知厨房给水设计秒流量为1.2L/s，则有：V=60×0.0012×8=0.576m3；A==0.24m2；L=2.4m；b==0.1m74 华北水利水电学院毕业设计4消防给水系统设计4.1消火栓给水系统4.1.1消火栓给水方式的确定按照建筑高度来考虑，室内消防给水系统有不分区和分区室内消防给水系统两种。（1）不分区室内消防给水系统。建筑高度不超过50m的工业与民用建筑物，可选择不分区室内给水系统。（2）分区室内消防给水系统。建筑高度超过50m的室内消防给水系统，当建筑高度较高，消火栓处静水压力超过100m水柱时，应采用分区供水方式。根据本建筑的具体情况，本建筑总高度为49.7m，选择用不分区消防给水系统，对压力不足处采用局部增压措施增压，对超压部分采用减压孔板减压。4.1.2系统组成室内消火栓给水系统不分区，采用消防贮水池、消火栓泵和消防水箱联合供水的临时高压给水系统，由消防贮水池、消火栓泵、消火栓给水管、减压孔板、室内消火栓、水枪、水龙带、消防水箱、消防水箱进水泵、增压设施、水泵结合器等组成。消火栓泵直接从消防贮水池吸水，消防水箱和增压设备保证初期灭火的消防水量、水压要求，消防水箱进水泵由消防贮水池吸水后供消防水箱。消防贮水池贮存室内消火栓给水系统和自动喷水灭火给水系统的消防用水，并提供消防水箱的消防贮水量，贮水容积为258。消火栓泵2台，一用一备，设计流量16.26L/s，扬程0.67Mpa。室内消火栓口径为65mm，单出口，每个消火栓处设直接启动消火栓泵的按钮。屋顶设一个实验消火栓，置于设备房内。水枪喷嘴口径19mm，充实水柱为12m。水龙带为内衬胶，直径65mm，长度25mm.消火栓给水管网采用焊接钢管，焊接连接。消防水箱设于屋顶水箱间内，贮水容积按25计。消防水箱补水由生活给水压力管道进行补水，设置浮球阀控制。增压设施设于屋顶设备房内，主要由增压泵和气压罐组成。74 华北水利水电学院毕业设计增压泵2台，一用一备，设计流量为5L/S。气压罐为隔膜式，调节水容量为300L。SQ150地下式水泵结合器5个，每个结合器的供水流量：10～15L/S。4.1.3用水量确定以及消火栓的选择高层建筑的火灾灭火主要靠“室内自救”，按照扑救火灾的实际需求，根据我国《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称“高归”）规定，本建筑为建筑高度＜50的综合楼：室内用水量：20L/s室外用水量：20L/s每根竖管最小流量：10L/s每支水枪最小流量：5L/s选用口径为65mm的消火栓、喷口直径19mm、水龙带长度25m。4.1.4消火栓布置室内消火栓应设在易于发现、易于取用的地点，严禁伪装消火栓，消防电梯前室应设消火栓。室内消火栓的间距应能保证同屋相邻两个消火栓的水枪充实水柱能到达室内任何一点，不允许有任何死角。（1）水枪充实水柱长度计算：公式：Sk==1.41（）式中：Sk——充实水柱长度（m）；H1——室内着火点距地面的高度（m）；H2——水枪喷嘴距地面的高度，一般为1.1m；——水枪倾角，一般为450，最大不应超过600。①一般楼层消火栓充实水柱：Sk=1.41×(3.0-1.1)=2.68m；②屋顶消火栓充实水柱：10m水柱（2）消火栓保护半径计算：公式：74 华北水利水电学院毕业设计R=0.8Ld+0.7Sk式中：R——消火栓的保护半径（m）；Ld——龙带长度，一般为20或25m；取25mSk——水枪充实水柱长度（m）；0.8——考虑龙带敷设时转弯、曲折的折减系数；0.7——水枪倾角为45o时Sk的投影长度系数。R=0.8×25+0.7×2.68=21.88m（3）消火栓间距计算:公式：L=式中：L——消火栓间距（m）；b——消火栓最大保护宽度（m）；L1==22.9mL2==22.2m消火栓布置如兰图，消火栓间距平均16m均达到要求进行布置。（4）消火栓口处所需压力计算：公式：Hxh=式中：Hxh——消火栓口处所需压力；hd——水龙带的水头损失（0.01MPa）；Hk——消防栓栓口水头损失，取0.02MPa；Hq——水枪喷嘴处压力，kPa；Hm——水枪充实水柱高度，m；74 华北水利水电学院毕业设计——试验系数——与水枪喷嘴口径有关的阻力系数，可查；Hxh==20.7m水柱；（5）水枪实际射流量计算：公式：式中：qxh——水枪射流量，L/s；B——水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，可查；Hq——水枪喷嘴处压力，m水柱；=5.28L/s＞5L/s74 华北水利水电学院毕业设计4.1.5消火栓水力计算消火栓给水管网计算用图如图所示，根据《高防》要求：当室内消防计算流量在10L/s时，最不利消防立管出水枪数为2个；当室内消防计算流量在20L/s时，最不利消防立管出水枪数为2个，相邻消防立管出水枪数为2个；根据规范要求，选定所有消火栓立管采用DN125mm镀锌钢管，横管采用DN150mm镀锌钢管（消火栓连接管采用标准DN65mm钢管）。74 华北水利水电学院毕业设计本设计中求得室内消防用水流量为20L/s，所以如图所示，最不利消防立管X1，出水枪数为2支，相邻消防立管即X2，出水枪数为2支进行计算。（1）Hxh0水压计算：Hxh0=Hq+hd+Hk=20.7m水柱=207kPa（2）Hxh1水压计算：Hxh1=Hxh0+△H（0和1点的消火栓间距）+h（0-1管段的水头损失）=20.7+3.0+0.003=23.703m水柱（3）1点水枪射流量计算：=5.7L/s（4）消火栓给水系统配管水力计算表总计沿程水头损失=1.246m水柱；总水头损失Hw=1.246×1.1=1.37m水柱；消火栓给水系统所需总水压（Hx）应为：Hx=41.75+1.1+3+20.7+1.37=67.82m水柱74 华北水利水电学院毕业设计（5）各层消火栓栓口出水压力计算结果楼层号上下层间消防竖管设计流量Q（L/s）上下层间消防竖管单阻i（mH2O/m）上下层间消防竖管长度L(m)上下层间消防竖管沿程水损（mH2O）楼层消火栓栓口压力（mH2O）设备层38.4145.280.00333.00.0138.4+3.0+0.01＝41.41＜501310.980.01293.00.03841.41+3.0+0.038＝44.44＜501216.680.0283.00.08444.44+3.0+0.084＝47.52＜501116.680.0283.00.08447.52+3.0+0.084＝50.60＞501016.680.0283.00.08450.60+3.0+0.084＝53.69＞50916.680.0283.00.08453.69+3.0+0.084＝56.80＞50816.680.0283.00.08456.80+3.0+0.084＝59.85＞50716.680.0283.00.08462.85+3.0+0.084＝62.94＞50616.680.0283.00.08462.94+3.0+0.084＝66.02＞50516.680.0283.00.08466.02+3.0+0.084＝69.10＞5074 华北水利水电学院毕业设计416.680.0283.00.08469.10+3.0+0.084＝72.19＞50316.680.0283.00.08472.19+3.0+0.084＝75.28＞50216.680.0285.00.14075.28+5.0+0.140＝80.42＞50116.680.0283.70.10380.42+3.7+0.103＝84.219＞50-15.280.0034.00.01384.219+4.0+0.013＝88.23＞504.1.6减压孔板选择楼层消火栓栓口压力大于0.50MPa时，应设减压装置。减压设施选用减压孔板（不锈钢材质），在消火栓的连接管上设置减压孔板，将表中消火栓栓口压力大于0.50MPa的减至0.40MPa。消火栓连接管管径为DN65，设置减压孔板的楼层及其减压孔板的规格，楼层号111098765孔板减压值10.613.716.819.822.826.029.1孔口直径24242222222020孔板数量3333333楼层号4321-1孔板减压值32.235.340.444.248.2孔口直径2018181818孔板数量33101011减压孔板规格表4.1.7消防泵的选择按消火栓灭火中总用水量Qx=16.26L/s，扬程67.82m水柱，选消防泵FWG、FWGR80-250A型2台，1用1备。Qb=16.9L/s，Hb=70m水柱，根据室内消防用水量，应设置3套水泵接合器SQ150。74 华北水利水电学院毕业设计4.1.8消火栓消防贮水量计算消火栓消防贮水量按存贮10min的室内消火栓消防水量计算。=20×10×60/1000=12m34.1.9消火栓压力校核灭火初期采用加压设备对消防用水加压，其稳定水压为38.4m水柱，流量为25L/s（包括自喷水量,稳压设备在自喷中计算），根据计算可知当最不利点达到压力要求时，其它各点均能达到压力要求，超压楼层设置减压孔板进行减压。4.2自动喷水灭火系统4.2.1自动喷水灭火系统的使用范围自动喷水灭火装置具有安全可靠、实用、相对用水量小，灭火成功率高等优点，是当今世界上比较普遍实用的固定灭火系统。我国《高归》规定，在下列部位应设置闭式自动喷水灭火设备：（1）超过2000个作为的剧院观众厅、舞台上部、化妆室、道具室、贮藏室、贵宾室等。（2）超过3000个作为的体育馆观众厅上部、贵宾室、器材间、运动员休息室。（3）每层面积超过3000平方米或建筑面积超过9000平方米的百货市场、展览大厅。（4）设有空气调节系统的旅馆、综合办公楼的走道、办公室、餐厅、商店、库房和每层无服务台的客房。（5）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地下停车库、多层停车库和底层停车库。本建筑属于上述第四类：设有空气调节系统的综合办公楼，所以必须设置自动喷水灭火系统；地下停车库根据《建筑防火规范》规定，地下停车库多于10辆的均应设自动灭火系统。地下室中的配电室、空调水泵机房和生活消防水泵房均设水喷雾系统。4.2.2自动喷水灭火系统的选择（1）、自动喷水灭火系统的分类74 华北水利水电学院毕业设计自动喷水灭火系统按其保护对象可分为四种类型，如下所示：根据各种系统所适用的范围以及其优缺点，本建筑采用预作用喷水灭火系统。下面介绍预作用喷水灭火系统的适用范围以及其特点：（2）预作用喷水灭火系统的适用范围①适用于冬季结冻和不能采暖的建筑物内。②系统处于准工作状态时，严禁管道漏水。③严禁系统误喷。④替代干式系统。（3）设预作用灭火系统时应注意以下几点：①发生火灾时，报警系统必须先于喷头动作。②当火灾探测系统发生故障时，应有保证自动喷水灭火系统仍能正常工作的措施。③系统应有手动操作设施。④在同一保护区内应设置响应的火灾探测装置。⑤在作用阀后的管道内充有压力气体时，宜先诸如少量清水封闭阀口，然后充入压缩空气或氮气，充气压力不宜大于0.03MPa。⑥当采用不充气的空管预作用灭火系统时，可采用雨淋阀。⑦预作用喷水灭火系统管道内的充水时间不宜超过2分钟。4.2.3喷头的选择、以及管网的布置原则（1）喷头选择：工程设计时，应根据喷头安装的具体场所，以该场所的最高环境温度加30来选择喷头的动作温度。列如，民用建筑的超市、大厅、餐厅、多功能厅、办公室、74 华北水利水电学院毕业设计客房、仓库等，其最高环境温度为36-380C，故选择的喷头动作温度为38+30=680C。民用建筑天花板吊顶内、玻璃屋顶下、厨房等部位，宜用790C的中湿级喷头。根据闭式喷头中玻璃球喷头和易熔合金喷头的公称动作温度、温度等级选用普通温级玻璃球吊顶型喷头。玻璃球喷头：公称动作温度（0C）温度等级识别颜色57.68普通温级橙色、红色79.93中温级黄色、绿色141高温级蓝色182物高温级紫红色227，260，343超高温级黑色易熔合金喷头：公称动作温度（0C）温度等级识别颜色55~77普通温级本色79~107中温级白色121~149高温级蓝色163~191物高温级红色204~246超高温级绿色260~302超高温级橙色320~343超高温级黑色（2）喷头的布置布置原则：喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置。其布置间距要求在保护的区域内任何部位发生火灾都能得到一定强度的水量。喷头的布置根据天花板、吊顶的装修要求一般可布置成正方形、长方形或菱形三种形式。本设计采用长方形形式进行布置，虽然在一、二层分别有一个大厅，但究其危险等级与大中型剧院不是同一等级，因此也按照一般喷头布置。根据《自动喷水灭火系统设计规范GB50084-2001（2005版）》第5.0.1条，本建筑净空高度＜8m，属于中危级Ⅰ级，喷水强度：6L/min﹒m2；作用面积为160m2。据第7.1.2条规定当喷水强度为6L/min﹒m2时，矩形布置的长边边长为4m，一只喷头的最大保护面积为12.5m2，喷头与端墙的最大距离为1.8m。各楼层具体布置情况和尺寸见蓝图。74 华北水利水电学院毕业设计（3）管网布置本建筑喷头总数共计1317个，建筑总高度49.1m。根据《高归》规定，每个报警阀控制的喷头数不宜超过800个；干式喷水灭火系统，不宜超过500个，每个报警阀组喷水的最高与最低位置喷头，其高程差不宜大于50m。设计采用的预作用系统，所以消防应按照干式系统进行分区，即每个报警阀组连接喷头不超过500个。基于上述要求本建筑采用三个分区：地下室——3层喷头数为422个；4——8层喷头数为401个；9——14层喷头数为494个；每个分区喷头数均＜500个，符合要求。根据《自动喷水灭火系统设计规范GB50084-2001（2005版）》第8条关于管道的各项要求，再结合本设计实际情况。管材采用内外壁热镀锌钢管；系统中直径等于或大于100mm的管道，分段采用法兰或沟槽式连接件（卡箍）连接。立管上每隔2层设置一法兰；配水管两侧每根配水支管控制的标准喷头数均小于8只。具体连接管径以及各管径控制喷头数根据下表进行布置：4.2.4自喷系统水力计算方法选取根据现行《高归》要求，采用“作用面积法”进行计算（1）系统作用面积的确定：根据要求，最不利作用面积为160m2，（2）作用面积各边长度计算：长边计算公式：74 华北水利水电学院毕业设计;短边计算公式：;式中：A——最不利作用面积，m2；Lmin——作用面积长边最小长度，m；B——最不利作用面积短边边长，m；L——经计算确定的最不利作用面积长边边长，m。=15.18m；=10.5m;长边取16m，短边取10.8m；4.2.5计算公式本建筑的最不利作用面积在第14层的即开彩票科周围，计算原理参照《自动喷水灭火系统设计规范GB50084-2001》。基本计算公式（1）喷头流量计算：公式：式中：q——喷头处节点流量，L/min；P——喷头处水压，MPa；取0.05MPaK——喷头流量系数；K=80（2）流速V计算：公式：V=式中：Q——管段流量L/s；Dj——管道的计算内径（m）；（3）水力坡降计算：公式：i=式中：i——每米管道的水头损失（mH20/m）74 华北水利水电学院毕业设计V——管道内水的平均流速（m/s）Dj——管道的计算内径（m）（4）沿程水头损失计算：公式：h=i*L式中：L-管段长度m（5）局部损失计算：（采用当量长度法）公式：h=i*L(当量)式中：L(当量)管段当量长度，单位m(《自动喷水灭火系统设计规范》附录C)（6）总损失计算：公式：h=h(局)+h(沿)（7）终点压力计算：公式：Hn=Hn-1+h4.2.6高区自喷水力计算（1）计算简图如下：（2）计算表如下：74 华北水利水电学院毕业设计计算结果：所选作用面积：172.7平方米总流量：19.53L/s平均喷水强度：6.78L/min.平方米入口压力：28.10m水柱74 华北水利水电学院毕业设计4.2.7自喷系统加压泵选择：自喷系统水力计算简图（1）喷淋泵的选择①设计流量＝19.53L/s＝70.3②设计扬程高程差Z＝450kPa最不利管路水头损失∑h＝（1+20%）∑＝1.2×37.9＝45.48kPa（局部水头损失取沿程水头损失的20％）水流指示器的水头损失＝20kPa湿式报警阀的水头损失＝20kPa最不利点处喷头额工作压力＝80kPa∑h++++281=896.48kPa＝89.6m水柱选用两台FWG、FWGR100-315C卧式离心消防泵，一用一备，水泵性能参数：Q=16.67～22.8L/s，H＝90.0～85.0m水柱，N＝37KW。74 华北水利水电学院毕业设计（2）增压设施选择：消防水箱最低水位标高为46m，最不利点处喷头的标高为45m。增压设施的最小工作压力＝80＋12×（3.8+0.73）＋20+20－（46－45）×10+281＝395.53kPa（相对压力）气压罐的取0.85，则：增压设施的最大工作压力=（＋100）/0.85－100＝482kPa（相对压力）增压泵的设计工况应满足：a、流量为1L/s时，扬程不小于395.53kPab、流量小于1L/s时，扬程能达到482kPa增压水泵扬程H=(P1+P2)/2=438kPa，Q=1.2Qh=1.2×19.53+25=48.43L/s增压泵选用两台100DL100-20*2多级立式泵，一用一备，水泵性能参数：Q=16.67-27.78L/s；扬程：43-48m水柱；功率：18.5KW。气压罐为隔膜式，调节水容量150L,容积附加系数1.05，气压罐总容积V为：V＝1.05×150/（1-0.85）＝1050L气压罐规格：Ø1000mm×1500mm（3）水泵接合器喷淋系统的设计流量为19.53L/s。选用2个SQ150地上式水泵接合器，每个接合器的流量为10～15L/s。4.2.8各楼层减压阀后压力计算（1）3——13层以及配水支管信号阀与水流指示器之间设减压稳压阀，后压力为0.71MPa。（2）同理可计算得1——2层配水支管减压阀后压力为0.56MPa。（3）设置两套水泵接合器SQ150。4.2.9消防水池贮、水箱相关计算（1）贮水池容积计算。根据《高归》要求消防贮水池应包括室内消火栓3小时用水量和自喷系统1小时用水量（拟室外消防用水量能够满足要求）则贮水池容积为：74 华北水利水电学院毕业设计V=Vf+VzVf=5.7×3×3×3600/1000=185m3；Vz=19.53×1×3600/1000=71m3；V=187+71=258m3（2）、消防水箱容积计算。按照我国建筑防火规范规定，消防水箱应贮存10min的室内消防总量，以供扑救初期火灾之用。贮水量包括自喷系统和室内消火栓用水量。公式：Vx=0.6Qx式中：Vx——消防水箱贮存消防水量，m3；Qx——室内消防用水量，L/s；Qx=19.53+22.8=42.33L/s；0.6——单位换算系数。Vx=0.6×42.3=25.4m34.2.10消防水池、水箱选择（1）消防水池选择。消防水池采用混凝土浇注而成，长×宽×高=14.6×5.5×3.2=256.9m3，满足要求。（2）消防水箱选择。消防水箱采用装配式水箱，选择标准水箱长×宽×高=4.4×3.2×2=28.16m3，满足要求。4.3固定灭火器设计4.3.1确定配置场所的危险等级按民用建筑危险等级分类。该楼层中，1层的“福利彩票销售及休息大厅”和2层的“福利彩票摇奖大厅”均为“严重危险级”；其余各部分为“中危险级”。4.3.2确定配置场所的火灾种类由于办公室内的桌椅、文件等，均属于固体可燃物，有可能发生A类火灾，另外，室74 华北水利水电学院毕业设计内的空调机，以及办公室内的打印机等，表明有可能同时存在带电的E类火灾。4.3.3划分配置场所的计算单元本楼层中，1层中的“福利彩票销售及休息大厅”和2层的“福利彩票摇奖大厅”各自划分为单独的计算单元，其余部分按照楼层进行计算单元进行划分。4.3.4计算单元的保护面积经测量，1层中的“福利彩票销售及休息大厅”和2层的“福利彩票摇奖大厅”建筑面积均为716.44m3；地下室层建筑面积为1677.9m3；1层除“福利彩票销售及休息大厅”和2层除“福利彩票摇奖大厅”以及其余各层建筑面积均以861.96m3计算。在计算中均以建筑面积的90%作为单元保护面积计算。4.3.5计算单元所需灭火级别由规范知，在A类火灾的严重危险级、中危险级场所中，灭火器的配置基准U分别为10m3/A、15m3/A；在安装室内消火栓和自动喷水灭火系统的场所，修正系数K=0.3。该单元所需最小灭火级别Q，可按下式计算：；（1）1层中的“福利彩票销售及休息大厅”和2层的“福利彩票摇奖大厅”中21.5A。（2）地下室A。（3）其余部分各单元A。4.3.6确定单元的灭火器设置点数与位置由规范知，在A类火灾的严重危险级和中危险级场所，手提式灭火器的最大保护距离分别为15m和20m，按规范的有关设置要求和保护半径布置灭火器，具体布置情况见平面图。74 华北水利水电学院毕业设计4.3.7计算每个设置点的灭火级别按下式：式中——配置场所每个设置点的灭火级别，A；N——配置场所中设置点数量。（1）1层中的“福利彩票销售及休息大厅”和2层的“福利彩票摇奖大厅”中（2）地下室（3）其余部分各单元。4.3.8确定每个设置点灭火器的类型、规格与数量（1）类型选择。根据规范要求，全部选用磷酸铵盐干粉灭火器。（2）规格与数量的确定。根据《高归》规定，结合具体情况，每个设置点均放置MFA4灭火器2具。4.3.9验算（1）单元。①1层中的“福利彩票销售及休息大厅”与2层的“福利彩票摇奖大厅”中实际分别配置的所有灭火级别总和为：2（具）×4（点）×8A=64A＞21.5A。②地下室中实际配置的所有灭火级别总和为：2（具）×6（点）×8A=96A＞33.5A。③其余部分各单元实际配置的所有灭火级别总和为：2（具）×3（点）×8A=48A＞17.2A。（2）各设置点。所有设置点均设置2具灭火器，有MFA4灭火级别均为8A，大于5.7A，故满足要求。（3）每具灭火器灭火级别（8A）均大于严重危险级灭火器的灭火器配置场所的最小配置灭火级别（5A）。74 华北水利水电学院毕业设计单元配置灭火器总数均大于3具，符合不少于2具的规定。每个设置点灭火器数为2具，符合不多于5具的规定。4.3.10确定灭火器设置方式（1）因该单元为办公楼，故设置方式选用墙式灭火器箱。（2）具体布置情况见图。参考文献[1]建筑给水排水设计规范（GB50015-2003），中国计划出版社，2003[2]高层民用建筑防火规范（GB50045-95），（2005年版），中国计划出版社，2005[3]自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2001），（2005年版），中国计划出版社，2005[4]建筑灭火器配置设计规范（GBJ140-90），中国计划出版社，1997[5]给水排水制图标准（GB/T50106－2001），中国计划出版社，2002[6]刘文镔主编．给水排水工程快速设计手册3建筑给水排水工程．中国建筑工业出版社[7]陈方肃主编．高层建筑给水排水设计手册（第二版）．中国建筑工业出版社[8]陈耀宗等主编．建筑给水排水设计手册．中国建筑工业出版社[9]黄晓家，姜文源主编．自动喷水灭火系统设计手册．中国建筑工业出版社，2002[10]建设部工程质量安全监督与行业发展司等编．全国民用建筑工程设计措施给水排水．中国计划出版社，2003[11]刘希孟，郭玉茹．高层建筑给水排水工程。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1994[12]景绒．建筑消防给水系统．北京：化学工业出版社，2005[13]王增长．建筑给水排水工程．北京：中国建筑工业出版社，2007[14]全国民用建筑工程设计技术措施给水排水，北京：中国计划出版社，2005[15]姜文源．建筑灭火设计手册．北京：中国建筑工业出版社，1997[16]给谁排水制图标准（GB/T50106-2001）．北京：中国计划出版社，2002[17]民用建筑工程给谁排水施工图设计尝试图样，北京：中国建筑标准设计研究院，200574 华北水利水电学院毕业设计附录外文原文及翻译Sealedbuildingdrainageandventsystems—anapplicationofactiveairpressuretransientcontrolandsuppressionAbstractTheintroductionofsealedbuildingdrainageandventsystemsisconsideredaviablepropositionforcomplexbuildingsduetotheuseofactivepressuretransientcontrolandsuppressionintheformofairadmittancevalvesandpositiveairpressureattenuatorscoupledwiththeinterconnectionofthenetwork"sverticalstacks.Thispaperpresentsasimulationbasedonafour-stacknetworkthatillustratesflowmechanismswithinthepipeworkfollowingbothappliancedischargegenerated,andsewerimposed,transients.Thissimulationidentifiestheroleoftheactiveairpressurecontroldevicesinmaintainingsystempressuresatlevelsthatdonotdepletetrapseals.Furthersimulationexerciseswouldbenecessarytoprovideproofofconcept,anditwouldbeadvantageoustoparallelthesewithlaboratory,andpossiblysite,trialsforvalidationpurposes.Despitethiscautiontheinitialresultsarehighlyencouragingandaresufficienttoconfirmthepotentialtoprovidedefinitebenefitsintermsofenhancedsystemsecurityaswellasincreasedreliabilityandreducedinstallationandmaterialcosts.Keywords:Activecontrol;Trapretention;TransientpropagationNomenclatureC+-characteristicequationscwavespeed,m/sD74 华北水利水电学院毕业设计branchorstackdiameter,mffrictionfactor,UKdefinitionviaDarcyΔh=4fLu2/2Dggaccelerationduetogravity,m/s2KlosscoefficientLpipelength,mpairpressure,N/m2ttime,sumeanairvelocity,m/sxdistance,mγratiospecificheatsΔhheadloss,mΔppressuredifference,N/m2Δttimestep,sΔxinternodallength,mρdensity,kg/m3Suffix74 华北水利水电学院毕业设计AappliancesideoftrapBbranchlocalconditionsatnodeTtrapatmatmosphericpressureFfrictionRroomSsystemsideoftrapwwaterArticleOutlineNomenclature1.Introduction—airpressuretransientcontrolandsuppression2.Mathematicalbasisforthesimulationoftransientpropagationinmulti-stackbuildingdrainagenetworks3.Roleofdiversityinsystemoperation4.Simulationoftheoperationofamulti-stacksealedbuildingdrainageandventsystem5.Simulationsignconventions6.Waterdischargetothenetwork7.Surchargeatbaseofstack18.Sewerimposedtransients74 华北水利水电学院毕业设计9.Trapsealoscillationandretention10.Conclusion—viabilityofasealedbuildingdrainageandventsystem1.Introduction—airpressuretransientcontrolandsuppressionAirpressuretransientsgeneratedwithinbuildingdrainageandventsystemsasanaturalconsequenceofsystemoperationmayberesponsiblefortrapsealdepletionandcrosscontaminationofhabitablespace[1].Traditionalmodesoftrapsealprotection,basedontheVictorianengineer"sobsessionwithodourexclusion[2],[3]and[4],dependpredominantlyonpassivesolutionswhererelianceisplacedoncrossconnectionsandverticalstacksventedtoatmosphere[5]and[6].Thisapproach,whilebothprovenandtraditional,hasinherentweaknesses,includingtheremotenessoftheventterminations[7],leadingtodelaysinthearrivalofrelievingreflections,andthemultiplicityofopenrooflevelstackterminationsinherentwithincomplexbuildings.Thecomplexityoftheventsystemrequiredalsohassignificantcostandspaceimplications[8].Thedevelopmentofairadmittancevalves(AAVs)overthepasttwodecadesprovidesthedesignerwithameansofalleviatingnegativetransientsgeneratedasrandomappliancedischargescontributetothetimedependentwater-flowconditionswithinthesystem.AAVsrepresentanactivecontrolsolutionastheyresponddirectlytothelocalpressureconditions,openingaspressurefallstoallowareliefairinflowandhencelimitthepressureexcursionsexperiencedbytheappliancetrapseal[9].However,AAVsdonotaddresstheproblemsofpositiveairpressuretransientpropagationwithinbuildingdrainageandventsystemsasaresultofintermittentclosureofthefreeairpaththroughthenetworkorthearrivalofpositivetransientsgeneratedremotelywithinthesewersystem,possiblybysomesurchargeeventdownstream—includingheavyrainfallincombinedsewerapplications.Thedevelopmentofvariablevolumecontainmentattenuators[10]thataredesignedtoabsorbairflowdrivenbypositiveairpressuretransientscompletesthenecessarydeviceprovisiontoallowactiveairpressuretransientcontrolandsuppressiontobeintroducedintothedesignofbuildingdrainageandventsystems,forboth‘standard’buildingsandthoserequiringparticularattentiontobepaidtothesecurityimplicationsofmultiplerooflevelopenstackterminations.Thepositiveairpressureattenuator(PAPA)consistsofavariablevolumebagthat74 华北水利水电学院毕业设计expandsundertheinfluenceofapositivetransientandthereforeallowssystemairflowstoattenuategradually,thereforereducingthelevelofpositivetransientsgenerated.TogetherwiththeuseofAAVstheintroductionofthePAPAdeviceallowsconsiderationofafullysealedbuildingdrainageandventsystem.Fig.1illustratesbothAAVandPAPAdevices,notethatthewaterlesssheathtrapactsasanAAVundernegativelinepressure.39K)Fig. 1. Activeairpressuretransientsuppressiondevicestocontrolbothpositiveandnegativesurges.Activeairpressuretransientsuppressionandcontrolthereforeallowsforlocalizedinterventiontoprotecttrapsealsfrombothpositiveandnegativepressureexcursions.Thishasdistinctadvantagesoverthetraditionalpassiveapproach.Thetimedelayinherentinawaitingthereturnofarelievingreflectionfromaventopentoatmosphereisremovedandtheeffectofthetransientonalltheothersystemtrapspassedduringitspropagationisavoided.2.Mathematicalbasisforthesimulationoftransientpropagationinmulti-stackbuildingdrainagenetworksThepropagationofairpressuretransientswithinbuildingdrainageandventsystemsbelongstoawellunderstoodfamilyofunsteadyflowconditionsdefinedbytheStVenantequationsofcontinuityandmomentum,andsolvableviaafinitedifferenceschemeutilizingthemethodofcharacteristicstechnique.Airpressuretransientgenerationandpropagationwithinthesystemasaresultofairentrainmentbythefallingannularwaterinthesystemverticalstacksandthereflectionandtransmissionofthesetransientsatthesystemboundaries,includingopenterminations,connectionstothesewer,appliancetrapsealsandbothAAVandPAPAactivecontroldevices,maybesimulatedwithprovenaccuracy.Thesimulation[11]provideslocalairpressure,velocityandwavespeedinformationthroughoutanetworkattimeanddistanceintervalsasshortas0.001 sand300 mm.Inaddition,thesimulationreplicateslocalappliancetrapsealoscillationsandtheoperationofactivecontroldevices,therebyyieldingdataonnetworkairflowsandidentifyingsystemfailuresandconsequences.Whilethesimulationhas74 华北水利水电学院毕业设计beenextensivelyvalidated[10],itsusetoindependentlyconfirmthemechanismofSARSvirusspreadwithintheAmoyGardensoutbreakin2003hasprovidedfurtherconfidenceinitspredictions[12].Airpressuretransientpropagationdependsupontherateofchangeofthesystemconditions.Increasingannulardownflowgeneratesanenhancedentrainedairflowandlowersthesystempressure.Retardingtheentrainedairflowgeneratespositivetransients.Externaleventsmayalsopropagatebothpositiveandnegativetransientsintothenetwork.Theannularwaterflowinthe‘wet’stackentrainsanairflowduetotheconditionof‘noslip’establishedbetweentheannularwaterandaircoresurfacesandgeneratestheexpectedpressurevariationdownaverticalstack.Pressurefallsfromatmosphericabovethestackentryduetofrictionandtheeffectsofdrawingairthroughthewatercurtainsformedatdischargingbranchjunctions.Inthelowerwetstackthepressurerecoverstoaboveatmosphericduetothetractionforcesexertedontheairflowpriortofallingacrossthewatercurtainatthestackbase.Theapplicationofthemethodofcharacteristicstothemodellingofunsteadyflowswasfirstrecognizedinthe1960s[13].TherelationshipsdefinedbyJack[14]allowsthesimulationtomodelthetractionforceexertedontheentrainedair.Extensiveexperimentaldataallowedthedefinitionofa‘pseudo-frictionfactor’applicableinthewetstackandoperableacrossthewaterannularflow/entrainedaircoreinterfacetoallowcombineddischargeflowsandtheireffectonairentrainmenttobemodelled.ThepropagationofairpressuretransientsinbuildingdrainageandventsystemsisdefinedbytheStVenantequationsofcontinuityandmomentum[9],(1)(2)Thesequasi-linearhyperbolicpartialdifferentialequationsareamenabletofinitedifferencesolutiononcetransformedviatheMethodofCharacteristicsintofinitedifferencerelationships,Eqs.(3)–(6),thatlinkconditionsatanodeonetimestepinthefuturetocurrentconditionsatadjacentupstreamanddownstreamnodes,Fig.2.74 华北水利水电学院毕业设计(18K)Fig. 2. StVenantequationsofcontinuityandmomentumallowairflowvelocityandwavespeedtobepredictedonanx-tgridasshown.Note,.FortheC+characteristic:(3)when(4)andtheC-characteristic:(5)when(6)wherethewavespeedcisgivenbyc=(γp/ρ)0.5.(7)Theseequationsinvolvetheairmeanflowvelocity,u,andthelocalwavespeed,c,duetotheinterdependenceofairpressureanddensity.Localpressureiscalculatedas(8)Suitableequationslinklocalpressuretoairflowortotheinterfaceoscillationoftrapseals,Table1.Table 1.BoundaryconditionsThecaseoftheappliancetrapsealisofparticularimportance.Thetrapsealwatercolumnoscillatesundertheactionoftheappliedpressuredifferentialbetweenthetransientsinthe74 华北水利水电学院毕业设计networkandtheroomairpressure.TheequationofmotionfortheU-bendtrapsealwatercolumnmaybewrittenatanytimeas(9)Itshouldberecognizedthatwhilethewatercolumnmayriseontheapplianceside,converselyonthesystemsideitcanneverexceedadatumleveldrawnatthebranchconnection.Inpracticaltermstrapsealsaresetat75or50 mmintheUKandotherinternationalstandardsdependentuponappliancetype.Trapsealretentionisthereforedefinedasadepthlessthantheinitialvalue.Manystandards,recognizingthetransientnatureoftrapsealdepletionandtheopportunitythatexistsforre-chargeonappliancedischargeallow25%depletion.Theboundaryequationmayalsobedeterminedbylocalconditions:theAAVopeningandsubsequentlosscoefficientdependsonthelocallinepressureprediction.EmpiricaldataidentifiestheAAVopeningpressure,itslosscoefficientduringopeningandatthefullyopencondition.Appliancetrapsealoscillationistreatedasaboundaryconditiondependentonlocalpressure.Deflectionofthetrapsealtoallowanairpathto,orfrom,theapplianceordisplacementleadingtooscillationalonemaybothbemodelled.Reductionsintrapsealwatermassduringthetransientinteractionmustalsobeincluded.3.RoleofdiversityinsystemoperationIncomplexbuildingdrainagenetworkstheoperationofthesystemappliancestodischargewatertothenetwork,andhenceprovidetheconditionsnecessaryforairentrainmentandpressuretransientpropagation,isentirelyrandom.Notwosystemswillbeidenticalintermsoftheirusageatanytime.Thisdiversityofoperationimpliesthatinter-stackventingpathswillbeestablishediftheindividualstackswithinacomplexbuildingnetworkarethemselvesinterconnected.Itisproposedthatthisdiversityisutilizedtoprovideventingandtoallowseriousconsiderationtobegiventosealeddrainagesystems.Inordertofullyimplementasealedbuildingdrainageandventsystemitwouldbenecessaryforthenegativetransientstobealleviatedbydrawingairintothenetworkfromasecurespaceandnotfromtheexternalatmosphere.Thismaybeachievedbytheuseofairadmittancevalvesoratapredeterminedlocationwithinthebuilding,forexampleanaccessibleloftspace.74 华北水利水电学院毕业设计Similarly,itwouldbenecessarytoattenuatepositiveairpressuretransientsbymeansofPAPAdevices.InitiallyitmightbeconsideredthatthiswouldbeproblematicaspositivepressurecouldbuildwithinthePAPAinstallationsandthereforenegatetheirabilitytoabsorbtransientairflows.ThismayagainbeavoidedbylinkingtheverticalstacksinacomplexbuildingandutilizingthediversityofuseinherentinbuildingdrainagesystemsasthiswillensurethatPAPApressuresarethemselvesalleviatedbyallowingtrappedairtoventthroughtheinterconnectedstackstothesewernetwork.Diversityalsoprotectstheproposedsealedsystemfromsewerdrivenoverpressureandpositivetransients.Acomplexbuildingwillbeinterconnectedtothemainsewernetworkviaanumberofconnectingsmallerboredrains.Adversepressureconditionswillbedistributedandthenetworkinterconnectionwillcontinuetoprovideventingroutes.Theseconceptswillbedemonstratedbyamulti-stacknetwork.4.Simulationoftheoperationofamulti-stacksealedbuildingdrainageandventsystemFig.3illustratesafour-stacknetwork.ThefourstacksarelinkedathighlevelbyamanifoldleadingtoaPAPAandAAVinstallation.WaterdownflowsinanystackgeneratenegativetransientsthatdeflatethePAPAandopentheAAVtoprovideanairflowintothenetworkandouttothesewersystem.PositivepressuregeneratedbyeitherstacksurchargeorsewertransientsareattenuatedbythePAPAandbythediversityofusethatallowsonestack-to-sewerroutetoactasareliefroutefortheotherstacks.(37K)Fig. 3. Fourstackbuildingdrainageandventsystemtodemonstratetheviabilityofasealedbuildingsystem.Thenetworkillustratedhasanoverallheightof12 m.Pressuretransientsgeneratedwithinthenetworkwillpropagateattheacousticvelocityinair.Thisimpliespipeperiods,fromstackbasetoPAPAofapproximately0.08 sandfromstackbasetostackbaseofapproximately0.15 s.Inordertosimplifytheoutputfromthesimulationnolocaltrapsealprotectionisincluded—forexamplethetrapscouldbefittedwitheitherorbothanAAVandPAPAas74 华北水利水电学院毕业设计examplesofactivecontrol.Traditionalnetworkswouldofcourseincludepassiveventingwhereseparateventstackswouldbeprovidedtoatmosphere,howeverasealedbuildingwoulddispensewiththisventingarrangement.Ideallythefoursewerconnectionsshownshouldbetoseparatecollectiondrainssothatdiversityinthesewernetworkalsoactstoaidsystemselfventing.Inacomplexbuildingthisrequirementwouldnotbearduousandwouldinallprobabilitybethenorm.Itisenvisagedthatthestackconnectionstothesewernetworkwouldbedistributedandwouldbetoabelowgrounddrainagenetworkthatincreasedindiameterdownstream.Otherconnectionstothenetworkwouldinallprobabilitybefrombuildingsthatincludedthemoretraditionalopenventsystemdesignsothatafurtherlevelofdiversityisaddedtooffsetanydownstreamsewersurchargeeventsoflongduration.Similarconsiderationsledtothecurrentdesignguidancefordwellings.Itisstressedthatthenetworkillustratedisrepresentativeofcomplexbuildingdrainagenetworks.Thesimulationwillallowarangeofappliancedischargeandsewerimposedtransientconditionstobeinvestigated.Thefollowingappliancedischargesandimposedsewertransientsareconsidered:1.w.c.dischargetostacks1–3overaperiod1–6 sandaseparatew.c.dischargetostack4between2and7 s.2.Aminimumwaterflowineachstackcontinuesthroughoutthesimulation,setat0.1 l/s,torepresenttrailingwaterfollowingearliermultipleappliancedischarges.3.A1 sdurationstackbasesurchargeeventisassumedtooccurinstack1at2.5 s.4.Sequentialsewertransientsimposedatthebaseofeachstackinturnfor1.5 sfrom12to18 s.Thesimulationwilldemonstratetheefficacyofboththeconceptofactivesurgecontrolandinter-stackventinginenablingthesystemtobesealed,i.e.tohavenohighlevelroofpenetrationsandnoventstacksopentoatmosphereoutsidethebuildingenvelope.Theimposedwaterflowswithinthenetworkarebasedon‘real’systemvalues,beingrepresentativeofcurrentw.c.dischargecharacteristicsintermsofpeakflow,2 l/s,overallvolume,6 l,andduration,6 s.Thesewertransientsat30 mmwatergaugearerepresentativebutnotexcessive.Table2definesthew.c.dischargeandsewerpressureprofilesassumed.Table 2.74 华北水利水电学院毕业设计w.c.dischargeandimposedsewerpressurecharacteristicsw.c.dischargecharacteristicImposedsewertransientatstackbaseTimeDischargeflowTimePressureSecondsl/sSecondsWatergauge(mm)Starttime0.0Starttime0.0+22.0+0.530.0+42.0+0.530.0+60.0+0.50.05.SimulationconventionsItshouldbenotedthatheightsforthesystemstacksaremeasuredpositiveupwardsfromthestackbaseineachcase.Thisimpliesthatentrainedairflowtowardsthestackbaseisnegative.AirflowenteringthenetworkfromanyAAVsinstalledwillthereforebeindicatedasnegative.Airflowexitingthenetworktothesewerconnectionwillbenegative.Airflowenteringthenetworkfromthesewerconnectionorinducedtoflowupanystackwillbepositive.Waterdownflowinaverticalishoweverregardedaspositive.Observingtheseconventionswillallowthefollowingsimulationtobebetterunderstood.6.WaterdischargetothenetworkTable2illustratesthew.c.dischargesdescribedabove,simultaneousfrom1 stostacks1–3andfrom2 stostack4.Abaseofstacksurchargeisassumedinstack1from2.5to3 s.AsaresultitwillbeseenfromFig.4thatentrainedairdownflowsareestablishedinpipes1,6and14asexpected.However,theentrainedairflowinpipe19isintothenetworkfromthesewer.Initially,asthereisonlyatricklewaterflowinpipe19,theentrainedairflowinpipe19duetothew.c.dischargesalreadybeingcarriedbypipes1,6and14,isreversed,i.e.upthestack,andcontributestotheentrainedairflowdemandinpipes1,6and14.TheAAVonpipe12alsocontributesbutinitiallythisisasmallproportionoftherequiredairflowandtheAAVfluttersin74 华北水利水电学院毕业设计responsetolocalpressureconditions.(58K)Fig. 4. Entrainedairflowsduringappliancedischarge.Followingthew.c.dischargetostack4thatestablishesawaterdownflowinpipe19from2 sonwards,thereversedairflowinitiallyestablisheddiminishesduetothetractionappliedbythefallingwaterfilminthatpipe.However,thesuctionpressuresdevelopedintheotherthreestacksstillresultsinacontinuingbutreducedreversedairflowinpipe19.Asthewaterdownflowinpipe19reachesitsmaximumvaluefrom3 sonwards,theAAVonpipe12opensfullyandanincreasedairflowfromthissourcemaybeidentified.Theflutterstageisreplacedbyafullyopenperiodfrom3.5to5.5 s.Fig.5illustratestheairpressureprofilefromthestackbaseinbothstacks1and4at2.5 sintothesimulation.Theairpressureinstack4demonstratesapressuregradientcompatiblewiththereversedairflowmentionedabove.Theairpressureprofileinstack1istypicalforastackcarryinganannularwaterdownflowanddemonstratestheestablishmentofapositivebackpressureduetothewatercurtainatthebaseofthestack.(40K)Fig. 5. Airpressureprofileinstacks1and4illustratingthepressuregradientdrivingthereversedairflowinpipe19.TheinitialcollapsedvolumeofthePAPAinstalledonpipe13was0.4 l,withafullyexpandedvolumeof40 l,howeverduetoitssmallinitialvolumeitmayberegardedascollapsedduringthisphaseofthesimulation.7.Surchargeatbaseofstack1Fig.6indicatesasurchargeatthebaseofstack1,pipe1from2.5to3 s.Theentrainedairflowinpipe1reducestozeroatthestackbaseandapressuretransientisgeneratedwithinthatstack,Fig.6.Theimpactofthistransientwillalsobeseenlaterinadiscussionofthetrap74 华北水利水电学院毕业设计sealresponsesforthenetwork.(44K)Fig. 6. Airpressurelevelswithinthenetworkduringthew.c.dischargephaseofthesimulation.Notesurchargeatbasestack1,pipe1at2.5 s.Itwillalsobeseen,Fig.6,thatthepredictedpressureatthebaseofpipes1,6and14,intheabsenceofsurcharge,conformtothatnormallyexpected,namelyasmallpositivebackpressureastheentrainedairisforcedthroughthewatercurtainatthebaseofthestackandintothesewer.Inthecaseofstack4,pipe19,thereversedairflowdrawnintothestackdemonstratesapressuredropasittraversesthewatercurtainpresentatthatstackbase.Thesimulationallowstheairpressureprofilesupstack1tobemodelledduring,andfollowing,thesurchargeillustratedinFig.6.Fig.7(a)and(b)illustratetheairpressureprofilesinthestackfrom2.0to3.0 s,theincreasinganddecreasingphasesofthetransientpropagationbeingpresentedsequentially.ThetracesillustratethepropagationofthepositivetransientupthestackaswellasthepressureoscillationsderivedfromthereflectionofthetransientatthestackterminationattheAAV/PAPAjunctionattheupperendofpipe11.(73K)Fig. 7. (a)Sequentialairpressureprofilesinstack1duringinitialphaseofstackbasesurcharge.(b)Sequentialairpressureprofilesinstack1duringfinalphaseofstackbasesurcharge.8.SewerimposedtransientsTable2illustratestheimpositionofaseriesofsequentialsewertransientsatthebaseofeachstack.Fig.8demonstratesapatternthatindicatestheoperationofboththePAPAinstalledonpipe13andtheself-ventingprovidedbystackinterconnection.(57K)74 华北水利水电学院毕业设计Fig. 8. Entrainedairflowsasaresultofsewerimposedpressuretransients.Asthepositivepressureisimposedatthebaseofpipe1at12 s,airflowisdrivenupstack1towardsthePAPAconnection.However,asthebaseoftheotherstackshavenotayethadpositivesewerpressurelevelsimposed,asecondaryairflowpathisestablisheddownwardstothesewerconnectionineachofstacks2–4,asshownbythenegativeairflowsinFig.8.AstheimposedtransientabatessothereversedflowreducesandthePAPAdischargesairtothenetwork,againdemonstratedbythesimulation,Fig.8.Thispatternrepeatsaseachofthestacksissubjectedtoasewertransient.Fig.9illustratestypicalairpressureprofilesinstacks1and2.Thepressuregradientinstack2confirmstheairflowdirectionupthestacktowardstheAAV/PAPAjunction.Itwillbeseenthatpressurecontinuestodecreasedownstack1untilitrecovers,pipes1and3,duetotheeffectofthecontinuingwaterflowinthosepipes.(38K)Fig. 9. Airpressureprofileinstack1and2duringthesewerimposedtransientinstack2,15 sintothesimulation.ThePAPAinstallationreactstothesewertransientsbyabsorbingairflow,Fig.10.ThePAPAwillexpanduntiltheaccumulatedairinflowreachesitsassumed40 lvolume.AtthatpointthePAPAwillpressurizeandwillassisttheairflowoutofthenetworkviathestacksunaffectedbytheimposedpositivesewertransient.Notethatasthesewertransientisappliedsequentiallyfromstacks1–4thispatternisrepeated.ThevolumeofthehighlevelPAPA,togetherwithanyothersintroducedintoamorecomplexnetwork,couldbeadaptedtoensurethatnosystempressurizationoccurred.(54K)Fig. 10. PAPAvolumeandAAVthroughflowduringsimulation.TheeffectofsequentialtransientsateachofthestacksisidentifiableasthePAPAvolumedecreasesbetweentransientsduetotheentrainedairflowmaintainedbytheresidualwaterflowsineachstack.74 华北水利水电学院毕业设计9.TrapsealoscillationandretentionTheappliancetrapsconnectedtothenetworkmonitorandrespondtothelocalbranchairpressures.Themodelprovidesasimulationoftrapsealdeflection,aswellasfinalretention.Fig.11(a, b)presentthetrapsealoscillationsforonetraponeachofthestacks1and2,respectively.Astheairpressurefallsinthenetwork,thewatercolumninthetrapisdisplacedsothattheappliancesidewaterlevelfalls.However,thesystemsidelevelisgovernedbythelevelofthebranchentryconnectionsothatwaterislosttothenetwork.ThiseffectisillustratedinbothFig.11(a)and(b).Transientconditionsinthenetworkresultintrapsealoscillation,howeverattheendoftheeventthetrapsealwillhavelostwaterthatcanonlybereplenishedbythenextapplianceusage.Ifthetransienteffectsareseverethanthetrapmaybecometotallydepletedallowingapotentialcrosscontaminationroutefromthenetworktohabitablespace.Fig.11(a)and(b)illustratethetrapsealretentionattheendoftheimposednetworktransients.(114K)Fig. 11. (a)Trapsealoscillation,trap2.(b)Trapsealoscillation,trap7.Fig.11(a),representingthetraponpipe2,illustratestheexpectedinducedsiphonageoftrapsealwaterintothenetworkasthestackpressurefalls.Thesurchargeeventinstack1interruptsthisprocessat2 s.Thetraposcillationsabatefollowingthecessationofwaterdownflowinstack1.Theimpositionofasewertransientisapparentat12 sbythewatersurfacelevelrisingintheappliancesideofthetrap.Amoreseveretransientcouldhaveresultedin‘bubblingthrough’atthisstageifthetrapsystemsidewatersurfacelevelfelltothelowestpointoftheU-bend.Thetrapsealoscillationsfortrapsonpipes7,Fig.11(b)and15,areidenticaltoeachotheruntilthesequentialimpositionofsewertransientsat14and16 s.Notethatthesurchargeinpipe1doesnotaffectthesetrapsastheyareremotefromthebaseofstack1.Thetraponpipe20displaysaninitialreductioninpressureduetothedelayinappliedwaterdownflow.Thesewertransientinpipe19affectsthistrapataround18 s.Asaresultofthepressuretransientsarrivingateachtrapduringthesimulationtherewillbealossoftrapsealwater.Thisoveralleffectresultsineachtrapdisplayinganindividualwatersealretentionthatdependsentirelyontheusageofthenetwork.Trap2retains32 mmwaterseal74 华北水利水电学院毕业设计whiletraps7and15retain33 mm.Trap20isreducedto26 mmwaterseal.Notethatthetrapsonpipes7and15wereexposedtothesamelevelsoftransientpressuredespitethetimedifferenceinarrivalofthesewertransients.Fig.11(a)and(b)illustratetheoscillationsofthetrapsealcolumnasaresultofthesolutionofthetrapsealboundarycondition,Eq.(10),withtheappropriateC+characteristic.Thisboundaryconditionsolutioncontinuallymonitorsthewaterlossfromthetrapandattheendoftheeventyieldsatrapsealretentionvalue.Intheexampleillustratedtheinitialtrapsealvaluesweretakenas50 mmofwater,commonforappliancessuchasw.c."sandsinks.10.Conclusion—viabilityofasealedbuildingdrainageandventsystemThesimulationpresentedconfirmsthatasealedbuildingdrainagesystemutilizingactivetransientcontrolwouldbeaviabledesignoption.Asealedbuildingdrainagesystemwouldofferthefollowingadvantages:•Systemsecuritywouldbeimmeasurablyenhancedasallhigh-levelopensystemterminationswouldberedundant.•Systemcomplexitywouldbereducedwhilesystempredictabilitywouldincrease.•Spaceandmaterialsavingswouldbeachievedwithintheconstructionphaseofanyinstallation.ThesebenefitswouldberealizedprovidedthatactivetransientcontrolandsuppressionwasincorporatedintothedesignintheformofbothAAVtosuppressnegativetransientsandvariablevolumecontainmentdevices(PAPA)tocontrolpositivetransients.Thediversityinherentintheoperationofbothbuildingdrainageandventsystemsandthesewersconnectedtothebuildinghavearoleinprovidinginterconnectedreliefpathsaspartofthesystemsolution.Themethodofcharacteristicsbasedfinitedifferencesimulationpresentedhasprovidedoutputconsistentwithexpectationsfortheoperationofthesealedsystemstudied.Theaccuracyofthesimulationinotherrecentapplications,includingtheaccuratecorroborationoftheSARSspreadmechanismwithintheAmoyGardenscomplexinHongKongin2003,providesaconfidencelevelintheresultspresented.74 华北水利水电学院毕业设计Duetotherandommodeofoperationofbuildingdrainageandventsystemsfurthersimulations,laboratoryandsiteinvestigationswillbeundertakentoensurethattheconceptiswhollyviable.密封的建筑排水系统和通气系统———活性气压的瞬变控制和抑制摘要由于通过成对的吸气阀和正压衰减器与管网中的立管互相连接的形式能控制和抑制74 华北水利水电学院毕业设计活性气压瞬变，因此在综合楼中采用密封的建筑排水系统和通气系统被认为是一个可行的提议。文章通过四根立管提出一种模拟实验，说明了瞬时产生和加强的气压在排水管中的流动机制。这种模拟实验在水封不被破坏，系统压力得以维持的条件下，能够辨认活性气压控制设备的作用。系统安全性提高、可靠性增加且设施和材料费减少，可见这种最初结果是令人高度鼓舞的，且足以证实潜在的明确利益，但进一步的模拟实验有必要提供概念上的证明，且它与其他以检验为目的的实验室、可能的地方、试验相比是有利的。关键词：活性气压控制，存水弯保持，瞬变传播。命名原则C+-特征方程c波速,m/sD分支或堆积直径,mf摩擦因子，英国定义通过DarcyΔh=4fLu2/2Dgg重力加速度,m/s2K损失系数L管长,mp压力,N/m2t时间,su空气速度,m/s74 华北水利水电学院毕业设计x距离,mγ比热率Δh水头损失,mΔp压力差,N/m2Δt时间间隔,sρ密度,kg/m3词尾A存水弯的应用B分支local中心条件T存水弯atm大气压力F摩擦R空间S存水弯系统w74 华北水利水电学院毕业设计水目录命名原则1.介绍――瞬时气压的控制和抑制2.多立管建筑排水管网中的瞬时气压传播模拟实验的教学依据。3.系统运行差异的作用4.一个密封的多立管建筑排水个同时系统的郧西模拟实验5.模拟实验的规定6．排入管网的水7．立管1底部排水8．瞬时气压强加于污水管9．水封的振动和保持10.结论——密封建筑排水和通气系统的可行性1.介绍――瞬时气压的控制和抑制作为系统操作的自然结果，建筑排水系统和通气系统内部产生的气压瞬变对于水封破坏和交叉污染的可居住空间来说也是可靠的。[1]水封保护的传统模式，基于维多利亚女王时代的工程师对气味排除的观念[2]、[3]和[4]，通过交叉连接和立管排入大气[5]和[6]，主要取决于信任基础上的消极的解决方法。这种方法尽管既被证明了，也是传统的，但也有其内在弱点，如通气管末端较远[7]，导致了综合楼缓解反应到达较迟和敞开屋面立管末端内在的多样性。复杂的通气系统需要大量费用且于空间有密切联系[8]。在过去20年里，吸气阀（AAVs）的发展给设计师提供了一种缓解瞬时负压的方法，如在随机的洁具排水过程中，吸气阀有助于系统中水力条件的恢复。当吸气阀直接反映本地压力条件时，它们代表了一种控制活性气压的解决方法，它们自动打开，使新鲜空气进入管道系统，从而使系统的压力得到平衡并保护了冰封[9]。然而，吸气阀不能解决建筑排水系统和通气系统中瞬时正压传播的问题，污水管网中自由水流或远处产生的瞬时正压的到达通路间歇的关闭，有可能顺流进入一些其他的水——包括流入污水管的暴雨。正压衰减器[10]被开发用来吸收瞬时正压产生的气流，这种衰减器完成了必要的设备供应，为剧烈的瞬时气压的控制和抑制被采用到建筑排水系统和通气系统中做准备，这些74 华北水利水电学院毕业设计建筑既包括一般性建筑也包括那些需特殊考虑的多种屋面、立管末端未封密的建筑。正压衰减器由大量可变量组成，这些可变量在瞬时正压的影响下不断扩充，从而为气流不断衰减做准备，因此产生的瞬时正压强度降低。吸气阀和正压衰减器设备共同使用被作为一个完全密封的建筑排水系统和通风系统的考虑因素。图1说明了吸气阀和正压衰减器设备，注意在负压条件下无水存水弯充当吸气阀。(39K)图1:剧烈的瞬时气压控制设备控制正压和负压剧烈的瞬时气压的控制和抑制考虑到为保护水封对正压和负压偏移的局部调节。这种方法与传统的消极方法相比有明显的优点。它节约了等待瞬时气压从通气管排入大气使环节反映恢复的时间，避免了在瞬时气压传播过程中对其他系统中水封的瞬时影响。2.多立管建筑排水管网中的瞬时气压传播模拟实验的教学依据。建筑排水和通气系统中瞬时气压的传播是可以理解和解决的问题，它可以通过StVenant方程式定义的非稳定流的连续性方程和动力方程来理解，可以通过有限的各种图表、利用特征方程的方法来解决。通气立管系统中下落的环形水和系统范围内的瞬时气压的反射和传播，包括未密封的通气管末端、污水管接头处、水封装置及AAV、PAPA控制装置都能带走空气，基于以上结果，系统中瞬时气压的产生和传播可以被准确模拟。这种模拟实验[11]提供当地的气压、速度和光速数据，贯穿管网中的时间和距离间隔很小，仅为0.001s和300mm。另外，模拟实验模拟当地水封装置的振动和气压控制装置的运用，从而依据管网中气流生成数据并能识别系统的不足及可能导致的后果。当这一模拟实验已经完全生效时，它单独的证实了2003年厦门花园内SARS病毒的传播机理。这更进一步的证实了它的预言[12]。瞬时气压的传播依赖于系统条件的变化速率。大量的环形溢流管导致了排除气流的提高和系统压力的降低。排出气流的延迟导致瞬时正压产生。管网中外部水的进入同样也能传播瞬时正压和瞬时负压。有水立管中的环形水流带走一股气流，这是由于在环形水和空气核心表面之间建立的“无滑”条件和沿立管往下产生的预期的压力变化。由于空气经过排水分支结合点处形成的水幕时产生摩擦和影响，在立管入口上端气压低于大气压。在低湿度立管中，由于优先74 华北水利水电学院毕业设计对气流施加牵引力，气压穿过立管底部的水幕，从而气压高于大气压。模拟非稳定流所采用的特征方法的价值在20世纪60年代第一次被正式承认[13]，杰克[14]这一关系进行定义，采用模拟实验模拟施加于排出气体的牵引力量。大量的实验数据允许对“伪摩擦因素”定义，这些因素适合在湿立管中应用，并能作用于环形水流空气排除核心界面，从而允许进行混合排出流，及其对排除空气影响的模拟。建筑排水系统和通气系统中的瞬时气压的传播是由StVenant的连续性方程和动力方程定义的。(1)(2)有限的解一旦通过特征方程转化为有限的各种关系式、方程式，这些半双曲线性的偏微分方程是经得起检验的。⑶－⑹，未来一个时间段结点处的连接条件至上、下段临近节点的现行条件，图2。(18K)图2：StVenant连续性方程和动力方程预计将气流速度和波速用X-T坐标表示出来.注：⊿x<1.0m，⊿t<0.003s当(4)时为C+特征：(3)当(6)时为C-特征：(5)波速C可用公式c=(γp/ρ)0.5.(7)74 华北水利水电学院毕业设计求得。由于气压和密度的相互依赖，这些方程式与空气流速U和本地波速C有直接关系。本地压力可用下式计算(8)水封的应用是特别重要的。水封中的水柱由于管网和气压空间的瞬时压差而振动，在任何时候，对U形存水弯水封中的水柱的运动方程都可以写成(9)需要认清的是在应用方面水柱可能上升，相反的在系统方面水柱不可能超越分管连接处的水面高度。英国规定水封设在75或50mm处，其他的国际规范以设备型号为依据。水封保留值因此被定义为低于初始值的一个深度。许多规范意识到水封自然瞬变的破坏，容许水封破坏25％的机会。界限方程也可能由本地条件决定：吸气阀开启和随后的损失系数依赖于本地的预测压力。经验数据识别吸气阀开启压力，它的损失系数由开启过程和完全开启条件决定。水封装置的振动依据本地压力被作为一个界限条件来对待。弯曲的水封允许一般气流排入或排出装置或者水封转移导致的振动都可以被模拟。瞬时气压相互作用过程中导致的水封水量减少也被包括其中。3.系统运行差异的作用综合楼排水管网中运行系统将水排入管网，因此为气流排除和瞬时气压传播提供条件，这完全是随机的。任何时候根据它们的用法无法区别两个系统。如果综合楼管网中的个别立管是内部互联的，那么这种运行的差异意味着内立管通气路径将被确立。这种差异建议用来提供通气和对密封排水系统做出慎重考虑为了完全成一个密封的建筑排水和通气系统，有必要使空气从一个安全空间而非从外界大气压进入管网，从而缓解瞬时负压。这通过吸气阀的使用或建筑内预先确定的位置可以达到，如易受影响的阁楼。类似的，用正压衰减器使瞬时正压减小是必要的。最初认为这是成问题的，因为正压74 华北水利水电学院毕业设计能积聚在PAPA装置中，因此否认它们降低瞬时气流的能力。这个问题通过与综合楼中立管相连和利用建筑排水系统中内在差异可以再次避免，因为通过存水弯中空气经过相连立管通入污水管网可以保证PAPA气压自身进行缓解。这些差异也保护提议的密封系统不受无水管中的过大气压和瞬时正压破坏。综合楼将通过一些小的排水连接支管与污水干管相连。相反的气压条件将被分散，连接管网将继续提供通气渠道。通过一个多立管管网这些想法将得以证明。4.一个密封的多立管建筑排水和通风系统的运行模拟实验图3表明了一个四根立管的管网。四根立管通过对PAPA和AAV装置的多方面引导与高水平面相连接。在任何一根立管中向下流的水产生瞬时负压，关闭PAPA打开AAV使气流进入管网，排出污水管系统。既不是由于立管超负荷也不是由于污水管瞬时正压可以通过PAPA和对其他立管而言，允许立管-污水管途径充当会缓解途径的应用差异来降低。(37K)图3：用四根立管的建筑排水和通气系统来论证一个密封建筑系统的可行性。这个管网所说明的包括一个12m的总高度。在空气中声速为－330m/s时管网中的瞬时压力产生。这意味着从立管底到PAPA管道中历时大约为0.08s，从立管底到立管管底历时约0.15s.为简化模拟实验的输出，包括采用无水封的保护，如存水弯中无水，采用AAV和PAPA作为活跃控制。在独立通气立管处，传统管网将采用消极通气直接排入大气中，然而一个密封建筑可以采用这种通气方法。实际上四根污水管显示出的连接应该分开收集排水，以便污水管网中能进行自我通气。在综合楼中这种需要并不困难，而且在各种可能的条件下也是规范的。设想这些立管相互连接排入污水管网将会被分散并排入地下排水管中，使得下游管道直径增大。与管网的其他连接的所有可能性将是来自包括更传统的敞开通气系统设计的建筑，以至一个更深层次的差异被加到有持续时间较长的的额外水排入的下游污水分管上。类似的考虑导致了对住所的现行设计理念。必须强调的是管网中说明的是综合楼排水管网中是有代表性的。这中模拟实验将容许对一系列的排出装置和强加于污水管的瞬时条件进行调查研究。下列排出装置和强加于污水管的瞬变被考虑：74 华北水利水电学院毕业设计⑴洗手间的水排入立管1-3历时1-6s,一个独立的洗手间排水进入立管4在2－7s之间。⑵连续贯穿模拟实验的水最小流速为0.1L/s，这是为了描述早期多种排水设施的水流。⑶在立管底部历时1s的超负荷事件假如发生在立管1中需2.5s。⑷依次加强于每根立管底部的连续的污水管瞬变从12－18s。这种模拟实验将论证控制活跃水位和实现密封系统中内立管通气两种想法的效果，即不存在高层屋顶渗透和建筑物外表敞开式通气立管。管网中强加的水流是基于世纪系统值之上的，根据最大流速2L/s，总流量6L/s和历时6s来说，现行的洗手间排水特征是具有代表性的。水标30mm处的污水管瞬变是具有代表性的但并不夸张。表2定义了W.C.排水和污水管压力的假定概况。表2排水和强加的污水管压力特征w.c.dischargecharacteristicImposedsewertransientatstackbaseTimeDischargeflowTimePressureSecondsl/sSecondsWatergauge(mm)Starttime0.0Starttime0.0+22.0+0.530.0+42.0+0.530.0+60.0+0.50.05.模拟实验的规定需要注意的是在各种情况下系统中立管的高度是从立管底部往上测量的。这意味着朝立管底部排除的气流为负压。从任以AAVs装置进入管网的气流将因此被指示为负压。从管网排入污水管连接处的气流也将是负压。从污水管连接处进入管网或沿立管向上引入的气流将是正压。然而沿直线下落的水的压力被认作为正压。遵守这些规定将会使接下来的模拟实验更好理解。74 华北水利水电学院毕业设计6．排入管网的水表2以上所描述的W.C.排水，从1s到立管1-3和从2s到立管4是同步的。一根立管底部过载假定在立管1中为2.5－3s。因此从图4可以看出与预期的一样排除气流处于1、6和8号管中。然而，排入管网中的9号管中的气流是来自污水管。最初，尽管在19号管中仅有一股细流，由于气流已从管1、6和14中排出，管19中的排除气流被扭转，即沿立管往上，需在管1、6和14中对排出气流起作用。管12上的AAV也起作用但最初它需求的气流比例少且由于本地压力条件AAV振动。(58K)图4：通过排出装置带走气流随着W.C.排水进入立管4，确定了2s前管19中的水向下流，由于下降的水在管上形成水薄膜而产生牵引力，使得反向气流一开始就逐渐减小。然而，在其他3根立管中产生的吸引力仍然导致在管19中产生一种持续的但减少了反向气流。3s前管19中的向下流达到最大值，管12上的AAV完全打开并且从这个来源增加的气流可能被识别。振动阶段被一个历时3.5－5.5s的完全开放期间代替。图5说明了在2.5s时立管1和4的底部进入模拟实验的气体概况。立管4中的气压，表明与上面提到的反气流一致的压力梯度，立管1中的气压概况对于携带环形水流的立管是有代表性的，并且证明了由于立管底部水幕形成的正压。(40K)图5：立管1和4中的气压概况说明了管19中的反气压梯度。设置在管13上的最初容量是0.4L，最大扩充容量可达40L，然而它最初容量较小，此模拟实验阶段可能达不到。7．立管1底部排水图6说明了立管1底部的排水，管1从2.5s到3s，管1中排出的气流在立管底部将至0，并且图6中的立管中产生了瞬时气压。这个瞬时气压的影响将在后面对管网中水封的讨论中可以看到。74 华北水利水电学院毕业设计(44K)图6：模拟实验阶段的W.C.排水期间管网中的气压水平。注意在立管1中的排水，在管1中为2.5s。从图6中也可以看出，管1、6和14中的预期压力，在不排水情况下，符合正常预期，即一股小的正压像排出空气一样，强行穿过立管底部的水幕进入污水管。就立管4，管19来说，进入立管的反气流证明了当它穿过存在于立管底部的水幕时气压下降。模拟实验允许立管1中的空气压力概况在图6所示的排水期间及之后被模仿。图7（a）和（b）表明了立管中从2.0s至3.0s时的气压概况，瞬时气压传播的增大和减小阶段连续产生。这一轨迹和压力振动说明瞬时正压沿立管传播，其中压力振动是来自管11上端的末端的AAV/PAPA连接点的瞬时气压的反射。(73K)图7（a）：立管1中立管底部排水起始阶段的连续气压概况图7（b）：立管1中立管底部排水最终阶段的连续气压概况8．瞬时气压强加于污水管表2表明在各立管底部一系列连续的污水管强加瞬时气压。图8证明了一种模式，即指出安装在管13上的PAPA和通过立管互联提供的自动通气的应用。(57K)图8：强加于污水管的瞬时气压带走气流。因为正压被强加在管1底部12s，气流沿立管1网上被提升至PAPA连接处。然而，因为其他立管底部都没有被强加正压，因此在立管2－4中，第二气流通道被沿污水管连接点往下确定，就像图8中所示的负压气流一样。因为强加瞬时气压减小所以反气流降低并且PAPA将空气排入管网，再一次论证了图8所示的模拟实验。如果各立管服从于污水管瞬时气压则重复这一模式。74 华北水利水电学院毕业设计图9表明了立管1和2中的典型的气压概况。立管2中的气压梯度证实气流方向朝AAV/PAPA连接点沿立管往上。可以看出沿立管1往下气压继续下降，直至在管1和3中才恢复，这是由于这些管中持续不断的水流的影响。(38K)Fig. 9. 立管1和2中的气压概况PAPA安装通过吸收气流对污水管瞬时气压起反应，图10。PAPA将扩张直到积累空气达到假定的40L的容量。那时PAPA将加压并将通过不受强加的污水管瞬时气压影响的立管协助气流排出管网。需注意的是，当污水管瞬时气压被连续在立管1-4中应用时，这一现象被重复。高水平PAPA的容量，和其它的一起被引入一个更复杂的管网，能适应并保证没有系统增压发生。(54K)图10：实验中的PAPA容量和AAV的过流量。连续的瞬时气压的影响在各管网底部是可以认清的，因为PAPA容量在瞬是气压变化时减小，这是由于通过各立管中剩余的水流维持排出气流。9．水封的振动和保持存水弯装置和管网监测器相连，并对本地分支气压做出反映。这一模型提供了水封偏转和最终保持的模拟实验。图11(a)（b)描述了分别位于立管1和2上的存水弯的水封的振动。当气压在管网中下降时，存水弯中的水柱被转移以至位于水平面的装置下降。然而，系统的水面高度是由分支进口连接处的水平决定的，以致管网中水损失。这一影响在图11（a）和（b）中都有表明。管网中的瞬时气压条件导致水封振动，这仅能通过下个装置的使用来填充。如果瞬间影响严重那么存水弯中水可能完全耗尽以致在管网和可居住空间形成潜在的交叉污染路径。图11（a）和（b）表明了被强加的瞬时压力的末端的水封保持。(114K)74 华北水利水电学院毕业设计图11（a）：水封振动，存水弯2。（b）：水封振动，存水弯7。图11（a）对管2上存水弯的描述，表明了当立管中气压下降时导致虹吸，存水弯中水进入管网。伴随立管1中的过流2s打断这一过程。伴随立管1中下流水的停止，存水弯振动减轻。通过在存水弯装置一边的水面的上升，污水管瞬时气压在12s的强加是显而易见的。如果存水弯系统一边的水面降至U型存水弯，更剧烈的瞬时气压在这一阶段可能导致“气泡穿透”。管17上的存水弯中的水封振动，图11（b）和15，是相同的，直到连续加强的污水管瞬时压力持续14s和16s。注意管1中的过流不影响那些存水弯，因为他们离立管1的底部很远。管20上的存水弯表明由于提供向下水流的耽误产生的最初的压力降低。管19中的污水管瞬时气压影响存水弯约达18s。在模拟实验中，作为瞬时气压到达各存水弯的结果是产生存水弯水头损失。这一全面的影响导致各存水弯显示为一个单独的水封保持，这完全依赖于管网的使用。存水弯20保留了32mm水封而存水弯7和15中水封33mm。存水弯20中的水封高度被降至26mm。注意管7和15上的存水弯遭受同一水平的瞬时气压，尽管在到达污水管瞬间有时间区别。图11（a）和（b）论证了水封中水柱的振动作为水封限制条件的结果，方程式（10）及相称的C+特征方程。这一限制条件的解不断的检测存水弯的水头损失及在存水弯最后的水封保留值。在这个例子中论证了最初的水封值被理解为50mm高，这，对于如W.C.中的各器具和厨房的洗涤槽是普遍适用的。10.结论——密封建筑排水和通气系统的可行性采用的模拟实验证实了密封的建筑排水系统中利用活跃瞬间控制是一个明智的设计选择。一个密封的建筑排水系统可以提供以下优点：•系统安全性无限提高，因此高层敞开系统末端将是多余的。•系统复杂性降低而系统的可预测性提高。•建造时期的任何设备的空间和材料都将得以节省。假如将抑制瞬时负压的吸气阀（AAV）和控制瞬时正压的正压衰减器结合应用到设计中，用于活跃瞬间控制和抑制，那么这些好处都将得以实现。作为系统解决的一部分，建筑排水和通气系统和与建筑相连的污水管操作的内在多样性起到提供互相连接的缓解途径的作用。74 华北水利水电学院毕业设计基于现行的有限的各种模拟实验的特征，为精心安排的密封系统的操作提供了与期望值一致的数据输出。对其他新近设备的准确度模拟，包括对2003年在厦门花园和香港对病毒传播机制的准确正式，为现行结果提供了置信度。由于建筑排水和通气系统的随机运行模式，需要进行更深层次的模拟、实验和地方的调查研究，以确保这一构思完全可行。设计总结74 华北水利水电学院毕业设计随着毕业设计的结束，大学生活已经告一段落，经过三个多月的毕业设计，使我对给排水专业有了更深刻的认识。在老师孜孜不倦的教诲下，我把四年所学的知识汇集了起来；第一次用理论来解决实际问题，学会了接下一个工程应该首先从哪里着手。在设计过程中，既要考虑采用新技术、新材料，又要考虑在实际上能否施工，而且针对每个问题，均要查阅资料，最终确定方案，再向老师请教，确定方案是否可行。在给其他同学解答问题时，自己得到了较大的提高。经过这次模拟训练，使我对给排水设计有了清晰的认识，为踏入工作岗位奠定了良好的基础。本次设计是初次对建筑给排水工程设计的一次尝试，通过本次毕业设计使我们熟悉并掌握了给排水工程设计程序、方法和技术规范，提高了对给排水工程设计计算、图表绘制、设计计算说明书的编写；树立正确的设计思想，培养我们严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风，能守纪律，善于与他人合作敬业精神；树立正确的工程观点、生产观点、经济观点和全局观点。做完整个设计的感觉就是消防是建筑给水中最难的一部分，设计的大部分精力都花在消防上。另外，我对阀门的使用考虑比较欠缺，经过了不少修改。在整个设计过程中，由于缺乏实际工程设计经验，加之设计者水平有限，设计中不妥之处在所难免，请各位老师给予批评指正。74'