建筑内部排水系统的计算

7-3 雨排水系统的计算
一、雨量计算：
1．按q5
Qr
k q5 F (L / s) 10000
式中：k — 屋面泄流系数；
F — 汇水面积，m2；
q5 — 5 min 暴雨强度，L / s ha
2．按小时降雨厚度计算：
Qr
k h5 F 3600
h5 — 5 min 时的小时降雨厚度， mm/ h。
表 87、65型雨水斗设计流量
DN (mm)
75 100 150 200
设计流量（L/s） 8
12
26
40
2．悬吊管
Q wv
v
1
2
R3I
1 2
n
I (h h) / L
h — 悬吊管末端的最大负压 ，mH 2O，取0.5 h — 雨水斗和悬吊管末端的 几何高差， m。
3．立管
管径mm 75
100
附表1 排水管道最大充满度
附表2 各种排水管道的自清流速值
生活污水管径（mm） 污废类别 d<150 d=150 d=200
自清流速 0.60
（m/s）
0.65
0.70
明渠 雨水及 （沟） 合流制
排水管
0.40 0.75
附表3 生活污水管道的坡度
管径（mm）
50 75 100 125 150 200
二、水力计算（87型）
（一）单斗系统 1．雨水斗泄流量计算(单斗)
5
Qy kLs 2g hs2 式中：Qy — 雨水泄流量； kI5 — 流量系数，试验值1.6～1.8 h5 — 天沟水深
2.雨水斗排泄雨水面积 F 3600 Qr h5 k1
令N 36h500，k1 1，F NQr
1．压力流（虹吸式） 2．半有压流（87式）
3．重力流（堰流式）
表7－1 屋面雨水系统的特点比较
87斗系统
虹吸式系统 堰流斗系统
设计流态
气水混合流 水一相流 重力流(考虑力) 有压流
附壁膜流
重力流（不考虑 压力）
雨水斗形式
超设计重现 期雨量排出
87或65
淹没进水
系统本身
主要通过溢流
设 计 方 法 考 虑 设计状态充分
2．悬吊管和立管内的压力变化 悬吊管、立管压力变化曲线 （见附图4）。
3．埋地横管的水气流动 水流特点： ❖ 水流掺气 ❖ 半有压非满 ❖ 波动水跃的流动状态
二、多斗系统 气水两相流，各斗雨水泄流到立管的 水力阻力，因配件及立管负压抽吸作用 影响不同而有差别。
实测：近斗泄流能力为远斗泄流能力的数十倍， 远斗由于少受或不受立管负压抽吸作用影响。 天沟水位高，泄流量亦不会明显增加，故多设 亦无实际意义。
N —取决于暴雨强度大小的系数,见下表
h5 50 60 70 80 90 100 110 120 140 160 180 200 N 72 60 51.4 45 40 36 32.7 30 25.7 22.5 20 18
3 .连接管 与雨水斗同径。
4.管道的泄流能力(单斗) 列1-1与2-2断面方程：
设有专用通气立管通气
—
— 5.0 9.0 14.0 25.0
特制配件伸顶通气
—
— — 6.0 9.0 13.0
≤2 1.00 1.70 3.80
3
0.64 1.38 2.40
4
0.50 0.92 1.76
无通气
5
0.40 0.70 1.36
6
0.40 0.50 1.00
7
0.40 0.50 0.76
②盘管：铜、钢 ❖ 热媒：蒸汽、高温水
❖ 特点：① 具有较大的贮存、调节能力； ② 出水温度稳定； ③ 水头损失小； ④传热系数小，热交换效率低； ⑤ 占地面积大，容积利用率低。
❖ 适用：用水温度要求均匀、需要贮存调节用水量场所。 2）快速加热器
快速加热器就是热媒与被加热水通过较大速度的流 动进行快速换的一种间接加热设备。 ❖ 类型： 按热媒： 水——水：以高温水为热媒
❖ 间接加热——传热面传递能量。
2 .按循环与否
❖ 全循环—配水干管、立管设回水管，保证任意点水温；
❖ 半循环—只在干管设回水管道，保证干管水温。
3 .按循环动力 ❖ 自然循环——利用热网中配、回管网中的温度差形成
自然循环作用水头，使管网维护一定的循环流量，以 补偿热损失，保证一定的供水水温； ❖ 机械循环——利用水泵强制水在热水管网内循环，造 成一定的循环流量。
1）檐沟排水 组成：檐沟、水落管(见附图1)
管径75mm、100mm。 间距8～12m。 适用：普通住宅、一般公共建筑、小型 单跨厂房。
2）天沟外排水： （见附图2） 雨水→屋面→天沟→立管→地面或管道 天沟长度：40～50m，i=0.003
2．内排水 组成：雨水斗、连接管、悬吊管、立管、 排 出管、埋地横管、检查井。 二、屋面雨水系统按设计流态划分
150
200
250
300
流量L／s 10～12 19～25 42～55 75～90 135～155 220～240
4.排出管和其他横管 按悬吊管计算。
附图1 檐沟排水
附图2 天沟布置示意图
附图3 泄流量与各参数间的关系
附图4 单斗雨水系统压力变化曲线
8-1 热水供应系统分类、组成和供水方式
建筑内部排水系统的计算
6-1 排水定额和设计秒流量
一、排水量定额 二、设计秒流量
1. 按同时排水百分数计算
qu qpn0b
qu——计算管段排水设计秒流量，L/s； qp——同类型的一个卫生器具排水流量，L/s； n0——同类卫生器具数；
2. 按排水当量数计算
Nu — 排水当量，以污水盆额 定排水流量 0.33L / s为一个排水当量；
Z1
P1 r
v12 2g
Z2
P2 r
v22 2g
h
H
hs
0 r
0 2g
00
v22 2g
L
d
v22 2g
v22 2g
H
hs
v22 2g
(1
L
d
)
v
2
g
(1
H
L
hs
)
d
Q v d2
4
2g(H hs )
(1 L )
d
5．排出管
与立管同径，可以放大一号。
6.埋地横管泄流量
— 建筑物性质系数；
qmax — 计算管段上排水量最大 的一个卫生 器具排水量， L / s。
6-2 排水管网的水力计算
一、横管水力计算 1 .设计规定 （1）充满度 h/D< 1（见附表1） 目的:①排除气体
②调节压力波动 ③容纳高峰流量 （2）自净流速 （见附表2） （3）管道坡度（见附表3） （4）最小管径 m ④公共食堂排水支管 d≥75、干管 d≥100
2.雨水流量
Qr
F h 3600
432100mm / h 3600
12L /
s
3.管道泄流量
Q d2
4
2g(H hs )
(1 L )
d
1000 3.14 0.12 4
2 9.81 1
10 4
20 4.5
0.1
26L / s
Q泄 Qr，满足要求。
（二）多斗系统 1．雨水斗 雨水斗设计流量按下表取值。
4 .按管路布置图式 ❖ 上行下给 ❖ 下行上给 5 .按热媒种类 ❖ 蒸汽 ❖ 高温水 ❖ 6. 按系统是否敞开
开式热水系统——配水点关闭，系统仍与大气相通 闭式热水系统——配水点关闭，系统不与大气相通
8-2 加热设备和器材
一、 加热设备
1 .小型锅炉 燃煤、燃气、燃油。
2. 水加热器 1）容积式水加热器 容积式加热器是内部设有热媒导管的热水贮存 器，具有加热冷水和贮存热水两种功能。（见 附图2） ❖ 组成：①贮水罐：钢板、密闭压力容器。
2. 横管水力计算方法
计算公式：
qu w v
v
1
2
R3
I
1 2
n
式中：qu ——排水设计秒流量，m3/s； w——水流断面积，m2；
v——流速，m/s；
R——水力半径，m；
I——水力坡度，即管道坡度；
n——管道粗糙系数。
可直接查水力计算表计算。
二、立管水力计算 1. 设伸顶通气
2. 设专用通气立管 3. 设特制配件伸顶通气 4. 无通气 四种情况最大允许通水能力（见附表4） 三、通气管道计算 1 .单立管排水系统 2 .双立管排水系统
一 、分类 1. 局部热水供应系统； 2. 集中热水供应系统； 3 .区域性热水供应系统 二 、组成 热水供应系统由下列部分组成（见附图1） 1 .热媒系统（第一循环系统）
发热设备→加热设备 2 .热水系统（第二循环系统）
加热设备→用水设备
三、热水供水方式
1. 按加热方式
❖ 直接加热——热媒与冷水直接混合；
≥8 0.40 0.50 0.64
附表5 通气管最小管径
通气管名称
器具通气管 环形通气管 通气立管
污水管管径（mm）
32 40 50 75 100 125 150
32 32 32
50 50
32 40 50 50
40 50 75 100 100
7－1 建筑物雨水系统分类
一、按管道设置位置 1．外排水
埋地横管按单相流计算。
❖ 开式系统——非满流，充满度
DN
<300 350~450 >500
h/D
0.5
0.65
0.8
❖ 闭式系统——满流。
例：H 10m，h 0.4m，L 20m，h5 100 mm / h，
F 432 m2
计算管道系统
1.选择雨水斗：DN100 65
雨水斗前水深h5 8cm ，查附录7－1F，允 698 m2， 屋面面积432 F允 。
了
利用水头，超
排超量雨水
量雨水难进入
自由堰流式
必须通过溢流。
按无压设计超量 雨水进入会产生 压力，损坏系统
三、出户管在室内部分是否存在自由液面 1．密闭系统 2．敞开系统
7－2建筑物雨水系统设计
1.雨水斗 形式：87型、65型、79型。
❖ 雨水斗布置时除按水力计算确定雨水斗 的间距和个数，还应考虑建筑结构的特 点。伸缩缝、防火墙、沉降缝。
❖ 87斗系统的立管承接的雨水斗宜在同一 层位上。
❖ 虹吸式系统的雨水斗宜在同一水平面上， 各雨水立管单独排除。
❖ 堰流斗系统可以承接不同高度的雨水。
2．连接管：与雨水斗同径≮100mm。 3．悬吊管：空中吊设，适当位置接立管。
i≮0.005；端头及＞15m的悬吊管上设检查口。 管材：铸铁，固定在墙梁衍架上。 4．立管：与悬吊管同径，且不宜大于300mm, 距地面 1.0m设检查口。
三、设计计算
最小管径 （可由下表确定）
最小管径 服务人口 最小坡度 最大充满度 检查井间距
（mm）
（户）
（m）
150
<250
0.006
0.55
20
200
>250
0.004
30
3.三立管排水系统和多立管排水系统 应按最大一根排水立管管径查附表5确定
共用通气立管管径。 4 .共用横向通气管管径按照下式计算：
②过渡阶段 tA t tB Q-h：h增加缓慢近似线性,泄流量增长速率小。
Q-K：K↓，tB时 K=0。 Q-P：管内压力增加较快。
——水气两相压力流 ③饱和阶段 t tB
Q-h： Q基本不增加。
Q-K: K=0，Q不增加，h↑，泄水由抽力进行。 ——单相压力流。
综上：雨水排泄能力，取决于H 、h 、 和 ， 主要是H。
汽——水：以蒸汽为热媒 按导管：单管式、多管式、板式、管壳式、
波纹管式、螺旋管式。
多管式汽水快速加热器（见附图3）
单管式汽水快速加热器（见附图4）
❖ 特点： ①效率高、体积小、安装搬运方便；
5．排出管：DN≮立管管径。 6．埋地横管：DN≥200 7．附属构筑物：
检查井——敞开式； 管件——封闭式
7-3 雨水内排系统流动的物理现象
一、单斗系统
1.雨水斗泄流状态 Q——泄流量；h——天沟水深； P——雨水斗入口处压力；K——掺气比。 按降雨历时，雨水斗泄流状态分三个阶段： （见附图3）。 ①初始阶段 0 t tA Q-h: 泄流量和h↑速度缓慢。 Q-K: K急剧上升，在tA处达到最大。 Q-P： 压力增加但变化缓慢。 —— 水气两相重力流
一般不宜小于污水立管管径的1/2。最小管径按照 附表5计算。当管长大于50m的时候，通气立管管径与 排水立管相同。
6-3 庭院排水
一、排水体制 1 .分流制 （生活污水、生活废水、雨水） 2 .合流制 （生活污水＋雨水）
二、排水管道布置原则 1 .沿道路及建筑物周围呈直线平行布置。 2 .与其他管道及建筑物之间距离应符合要求。 3 . 埋深、检查井设置、管道连接方式及接口 同《室外排水设计规范》。
通用坡度
0.035 0.025 0.020 0.015 0.010 0.006
最小坡度
0.025 0.015 0.012 0.010 0.007 0.006
附表4 排水立管最大允许排水流量
通气情况
立管工作
管径（mm）
高度（m） 50 75 100 125 150
普通伸顶通气
—
1.0 2.5 4.5 7.0 10.0