根据青海省西宁市相关部门批准，拟在该市锦绣家园新建一栋20层的住宅楼，建筑总高为67.4米，建筑面积为12000余平方米。要求设计该建筑给水排水系统，并与土建工程相配套。具体项目为：建筑给水工程，建筑消防工程，建筑热水工程，建筑排水工程，建筑中水工程。

1.设计依据

在《规范》规定的范围内来做该设计，认真查阅相关《手册》和《图集》，做到设计出来的方案能够达到合理化，技术经济化。能与我国现有的国民经济相适应，做到节能，最大限度的降低能耗，在各种管线的布置上，能最大限度的考虑到整体房屋空间的利用价值。使各管线的走向趋于合理化，同时，也要考虑到供水的安全性，消防的保障性，热水供应的及时性和安全性及排水的畅通性，中水供水的安全性和设备的良好运行性

给水排水工程的设计与研究，使学生能够综合运用、深化和扩展所学的相关理论知识；培养学生分析和解决工程实际问题的能力及一定的创新能力；全面提高学生的综合素质和工程实践能力，使学生较系统地受到工程师的基本训练。

2.设计目的及意义

本设计要求在教师的指导下，通过毕业设计环节的系统训练，学生应具有：进行调查研究、收集整理资料及一定的阅读中外文献的能力；一定的工程方案的制定及进行综合技术经济分析比较的能力；较准确地运用相关规范、标准、方针、进行工程设计的能力；一定的理论分析、设计运算及应用计算机的能力；工程制图和编写设计说明书及计算书等设计文件的能力；进一步提高自我学习的能力和培养勇于创新的精神。

由于基本建设工程日趋现代化，技术日益复杂，涉及面广，建设周期长，人力、物力和财力消耗很大，要想有效使用投资，取得最好的经济效果，建设之前必须对拟建项目进行可行性研究。

二、国内外研究现状及发展趋势

1  用水量和水质

从宏观来说，21世纪人们用水量要有所增加，预测在水源供应充沛城市2050年，人均最高日用水量可达500L/日.

21世纪应普遍达到直饮水的标准,水处理技术不断完善,在管道系统设计中大大加重给水管道系统防回流污染的措施,以及管道施工安装工人素质提高,规范操作大大避免了水质污染途径。

2   供水系统

市政提供的资用水头较小，如果大一些的话那么我们建筑给排水就不用设计水泵接合器；在不远的将来供水系统将由供水厂到用水点全自动管理，根据用户用水变化情况直接调配供给，最终实现无水池（箱），无二次消毒的全封闭供水系统。

3  增压设备

为减少二次污染途径，增压设备将来以变频调速机组为主流，气压罐已不复存在，但变频调速水泵不能满足消防贮水量，存在小流量和零流量供水问题，所以在高层建筑中采用较少。

4  卫生设备

随着人们生活水平的提高，新品种和新功能的卫生设备将推出，以后将逐渐淘汰大便槽、小便槽和蹲式便器，大便器实现大存水面、静音化，逐步甩掉卫生刷。

5  排水系统

随着经济的发展和加大对环境保护的力度，全国各大、中、小城市都在集中进行污水处理，而酒店污废水也应该作相应的处理。

6  建筑热水系统

当今对有热水供应的卫生器具给水栓的功能不仅仅是启闭作用，而且要求调节达到设定的温度。

7  建筑消防系统

消火栓系统的作用逐渐减弱，以后自动喷淋灭火系统完全替代消火栓的局面。

8  建筑中水系统

  中水回用是解决城市缺水的有效途径，是污水资源化的一个重要方面。北京赢得了2008年奥运会的举办权，按照“绿色奥运，人文奥运，科技奥运”的精神，一大批场馆设施建设在即，随着国民经济发展“十一五”计划的体现，城市合理使用水资源的问题迫在眉睫。推行分质用水，实现污水资源化是一项十分紧迫的任务，大力推广中水的使用是城市节水的重要内容。

为此，将在以下方面该进中水利用的管理工作：

加强立法，完善中水利用的地方性法规

建立完整的水价体系，用经济手段推动中水利用的实施

  将推行使用中水纳入城市规划

④  改革中水设施的管理

⑤  加强中水利用研究，推动中水设计、建设、运行管理有序进行

9  给排水管材

建筑给排水塑料管有较大的发展，塑料排水管将最终替代铸铁管。

综述，建筑给排水是一门应用技术，它的发展是受基础学科的发展所制约。申奥成功、加入WTO、2008年在北京主办奥运会，为建筑给排水技术的发展提供了绝好的机遇和广阔的市场。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，建筑给排水技术这支奇靶将绽放得更加绚丽多彩

三、本设计内容

1.建筑设计资料

本建筑为20层钢筋混凝土框架结构（一、二、级耐火等级）底层为地下室，层高为5.0米，一至三层为办公餐饮娱乐用房和公寓，层高为4.0米；四层以上为商住，层高为3.3米；最大冻土深度为1.80米。

2.城市给水排水设计资料

市政建设和环保部门批准文件决定，在拟建的住宅楼西侧和南侧，有一市政给水干管可做为该建筑物的水源；其管径为DN400，常年可提供的资用水头为30米，水质符合饮用水标准，城市排水管道在拟建住宅楼北侧和东南侧，其管径为DN400，管顶埋深为2.6米。

3.设计条件

（1）建筑用水、给排水资料；

（2）地下室平面图；

（3）首层平面图；

（4）二层平面图；

（5）三层平面图；

（6）标准层平面图；

（7）电梯机房平面图；

（8）水箱间平面图；

4.设计范围

（1）建筑给水工程；

（2）建筑消防工程；

（3）建筑热水工程；

（4）建筑排水工程；

（5 ）建筑中水工程；

5.技术要求

（1)给水系统必须解决底层管道中静水压力过大的问题；

（2）排水系统必须解决好通气问题，稳定管内气压，以保持系统的良好工况；还应确保水流畅通；

（3）热水系统也要解决底层管道中静水压力过大的问题；

（4）必须切实贯彻“以防为主，防消结合”的消防工作方针，采取有效的技术措施，确保消防安全，满足消防“自救”的要求。

（5）中水系统也要解决底层管道中静水压力过大的问题，必须采取确保中水水质达标，使用、维修的安全措施，严禁中水进入生活给水系统

四、本设计方案

（一）方案技术经济比较与选择

1.给水系统

为克服高层建筑同一给水系统供水，低层管道中静水压力过大的弊病，保证建筑供水的安全可靠性，本高层建筑给水系统采取竖向分区供水，即在建筑的垂直方向按层分段，各段为一区，分别组成各自的给水系统，常年可提供的资用水头为30m，分区最低卫生器具配水点处的静水压，住宅宜为300-350Kpa。设计提供了四种可供选择的方案如下：

    第一方案；分区并联给水方式。由12+4×（n-2）≤30。计算可得n≤6.5，由于3层以上为标准商住，取n=3。分区为：-1—3为低区，4—11层为中区，12—20层为高区。低区利用室外管网水压直接供水，中区和高区分别设置水箱和水泵，中区水箱设置在中间技术层内，高区水箱设置在闷顶内，两区水泵集中设置在地下室内，水泵采用相同型号不同级数的多极水泵。该给水方式的优点是各区运行互不干扰，供水可靠，水泵集中布置便于维护管理，能源消耗较小。缺点是管材耗用较多，投资较大。

第二方案：分区减压阀供水方式。分区为：-1—3为低区，4—11为中区，12—20为高区。低区利用水压直接供水，地下室水泵集中加压，仅在顶层设置水箱，中区供水利用减压阀或减压孔板供水。其优点是供水可靠，设备与管材较少，投资省，设备布置集中，便于维护管理，不占用建筑上层使用面积。缺点是下区供水压力损失较大，稍浪费电力能源供水不够安全，水泵或屋顶水箱输水管、出水管的局部故障都将影响各区供水。

 第三方案：分区水箱减压供水方式。分区为：-1—3为低区，4—11为中区，12—20为高区。低区利用水压直接供水，中高区设置水箱，水泵统一加压，利用水箱减压，高区供中区用水。该供水方式的优点是：供水较可靠，设备与管道较简单，投资较节省，设备布置较集中，维护管理较方便。缺点是：中区供水受高区的。在可能的条件下中间水箱进水管上最好安装减压阀，以防浮球阀损坏并可减缓水锤作用。

 第四方案：分区无水箱并联供水方式。分区为：-1—3为低区，4—11为中区，12—20为高区。下区利用水压直接供水，中高区设置变频水泵，根据水泵出水量水压，调节水泵转速或运行台数。该供水方式的优点是：供水较可靠，设备布置较集中，维护管理较方便，不占用建筑上层使用面积，能源消耗较小。缺点是投资较大。

2.排水系统

本住宅立管连接卫生器具层数为20层，查书表5-4最低横支管与立管连接处至立管管低的最小距离为6m，则1-2层为Ⅰ区,3-20层为Ⅱ区。排水系统可行方案有三种，如下；

 第一方案：单立管排水系统。即由一根立管（污水与废水合流）与节点组合配件组成的单立管排水系统。（如苏维托排水系统）该系统的优点：1.减少立管内的压力波动，降低正负压绝对值；2.节约大量管材，降低造价；3.有利于提高设计质量，加快施工进度以及有利于施工现代化。

第二方案：三管制排水系统，即由一根污水立管，一根废水立管与一根专用通气立管所组成的排水系统。该系统实用于生活污水和生活废水分别排出室外的各类高层建筑。

第三方案：二管制系统排水系统。即由一根排水立管（污废水合流）与一根专用通气立管所组成的排水系统，该系统实用于污废水合流的各类高层建筑。

3.热水系统

热水系统与给水系统相同，解决低层管道静水压力过大的问题，可采用竖向分区的供水方式。热水供应系统分区的范围最好与给水系统的分区一致，各区的水加热器、贮水器的进水，均由同区的给水系统供应。冷、热水系统分区一致，可使系统内冷、热水压力平衡，便于调节冷、热水混合龙头的出水温度，也便于管理。热水系统可行方案有两种，如下：

第一方案：分散式，低区加热设备设在地下室，中区加热设备设在中间技术层，高区加热器设在闷顶内。其优点是供水安全可靠，且加热设备承压均衡，耗钢量少，费用低。缺点是设备分散设置不但要占用一定的建筑面积，维修、管理也不方便，且热媒管线长。

 第二方案：集中式，各区热水配水循环管网自成系统，加热设备、循环水泵集中设在地下室设备层，各区加热设备的冷水分别来自各区冷水水源。其优点是各区供水自成系统，互不影响，供水安全、可靠；设备集中设置，便于维修、管理。缺点是高区水加热器需承受高压，耗钢量较多，制作要求和费用高。

4.消防系统

建筑高度超过50m的消火栓给水系统，难以得到一般消防车的供水支持扑灭火灾。为加强给水系统的供水能力，保证供水安全和火灭火用水，应采取分区给水系统。高层建筑竖向分区高度一般宜在45-55m。有黄河牌或交通牌等大型消防车的地区，由于该消防车能协助扑救高度达80m的建筑的火灾，因此，当建筑高度超过50m而不超过80m时，消防给水系统也可不分区。高层建筑消火栓栓口的静水压力不应超过0.8Mpa。消防系统可行方案有两种，如下：

第一方案：并联给水，给水管网竖向分区，每区分别用各自专用水泵提升供水。其优点是水泵布置集中于地下室，管理方便，安全可靠。缺点是高区水泵扬程较高，需用耐高压管材与管件，对于高区超过消防车供水压力的上部楼层消火栓，水泵接合器将失去作用。供水的安全性不如串联的好。

第二方案：由于本建筑高度超过50m未超过80m，采用不分区消火栓给水系统。其优点是系统简单；直接通过消防水泵上层送水灭火。缺点是供水安全可靠性较第一种方案较差。

5.自动喷水灭火系统

 第一方案：湿式喷水灭火系统：适用于室内温度不低于4℃且不高于70℃的建筑物，在喷水管网中经常充满有压水，发生火灾时，闭式喷头的闭锁装置熔化脱落，水即自动喷出灭火，同时也发出火灾报警信号。该系统由灭火及时扑救效率高的优点。但由于管网中充满有压水，当渗漏时会损坏建筑装饰和影响建筑的使用。

第二方案：干式喷水灭火系统。该系统管网中平时不充水，充优有压空气，当建筑物发生火灾温度达到开启闭式喷头时，喷头开启，排气、充水、灭火。由于管网中不充水，对建筑物装饰无影响，它适用于室内温度低于4℃或高于70℃的建筑物。

第三方案：干湿式喷水灭火系统。冬季闭式喷头中充满有压气体，而在温暖季节则改为充水，喷头也要求响上安装。该系统管理比较复杂。

第四方案：预作用喷水灭火系统。该系统中平时不充水，而是充以有压或无压气体。发生火灾时，由感烟（温、光）火灾探测器接到信号后，自动启动预作用阀而向喷水管网自动充水。当火灾温度继续升高，闭式喷头的闭锁装置脱落，喷头自动喷水。该系统管理比较复杂。

6.中水处理系统

 同给水系统一样为克服高层建筑同一中水系统供水，低层管道中静水压力过大的弊病，保证建筑中水供水的安全可靠性，本高层建筑给水系统采取竖向分区供水，即在建筑的垂直方向按层分段，各段为一区，分别组成各自的中水给水系统，分区的范围最好与给水系统的分区一致。

第一方案：

   此流程适用于优质杂排水，优质杂排水水质好，采用较短的物理化学处理工艺就可以达到中水回用水质标准；

第二方案：

此流程适用于杂排水，杂排水水质与优质杂排水水质相比，污染物的含量要略高一些，因此，处理难度也相应加大了。一般采用生化—物化组合工艺进行处理。

（二）本设计推荐系统方案的工艺设计说明

1.给水系统，

本设计推荐采用第四方案，该给水方式的优点是：不用设高位水箱，供水简单可靠，设备布置较集中，维护管理较方便，不占用建筑上层使用面积，能源消耗较小。水泵集中布置便于维护管理，充分利用了水压，能源消耗较小。缺点是，投资较大。三个区全部采用下行上给的给水方式。

2.排水系统

本设计采用第一方案和第二方案和第三方案，三至二十层的卫生间用第二方案，三至二十层的厨房排水用第三方案，一至二层的卫生间用第三方案，一至二层的厨房排水用第一方案。地下室排水利用地下集水池污水提升泵排放。

3.热水系统

本设计推荐采用第二方案，即集中式，各区热水配水循环管网自成系统，加热设备和循环水泵均设置在地下室。由于中高区范围超过5层，为使各配水点随时得到设计要求的水温，应采用全循环方式（立管、干管循环）。

根据建筑物用途、热源的供给情况、热水用水量和卫生器具的布置情况，选用开式供水方式，三区均采用下行上给的给水方式。该系统优点是各区供水自成系统，互不影响，供水安全、可靠；设备集中设置，便于维修、管理。缺点是高区水加热器需承受高压，耗钢量较多，制作要求和费用高。经经济技术比较，此方案最佳。

4.消火栓系统

本设计推荐采用第二方案，即采用不分区消火栓给水系统。因为本建筑高度超过50m未超过80m，且该市有黄河牌大型消防车。其优点是系统简单；直通过消防水泵上层送水灭火。

每层均应设置室内消火栓，消防电梯前室应设消火栓，屋顶水箱间内设一个装有压力显示装置的检查用的消火栓。整个室内消火栓采用同一型号、规格，消火栓直径采用65mm，水喷嘴口径不应小于19mm，水带长度不应超过25m，消火栓栓口距地面高度为1.1m。栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直。

室内消防给水管道应布置成环状，保证供水干管和每条竖管都能双向供水，消防竖管的布置，保证同层两相邻两个消火栓水的充实水柱，同时到达被保护范围内的任何部位。消防竖管的直径应按通过流量经计算确定，当计算出来的消防竖管直径小于100mm时，应考虑消防车通过水泵接合器往室内管网送水的可能性，仍采用100mm。给水管道采用阀门分成若干段。阀门的布置应使管道在检修时，被关闭的竖管不超过一根，当竖管超过四根时，可关闭不相邻的两根竖管。

为了保证室内消防给水设备扑救初期火灾的水量和水压，屋顶设水箱，由生活给水管道充水，发生火灾时由消防水泵供给的消防用水不应进入屋顶水箱，故消防水箱的出水管上设置防止消防水泵的供水进入水箱的止回阀。本住宅属于一类建筑，所以屋顶水箱容积不小于18m3，设置高度保证最不利点消火栓静水压力（不低于0.07Mpa）。

5.自动喷淋系统

本设计采用湿式喷水灭火系统，该系统在喷水管网中经常充满有压力的水。失火时，闭式喷头的闭锁装置熔化脱落，水即自动喷出灭火，同时发出火警信号。湿式喷水灭火系统适用于常年温度不低于4℃且不高于70℃的建筑物和场所。湿式报警装置最大工作压力为1.20Mpa。其工作原理是在非喷水状态时，阀瓣上下水压平衡，阀瓣在重力的作用下，紧压的瓣槽上。瓣槽下的阀体有一个出管接口，接向延时器和水力警铃。当阀瓣压在瓣槽上时，小孔被阀瓣堵住，没有水流入空腔，因此水力警铃不动作。当火灾发生时，喷头动作喷水，阀瓣上部水压下降，阀瓣下部的水压就大于上部水压，将阀瓣顶起，水流经阀腔向喷头供应，由于阀瓣离开了瓣槽，瓣槽内的小孔就敞开，水经小孔流入空腔，汇集后经接管流向延时器，延时器是一个上、下、侧三个方向有接管口的筒形体。下部接管是用来泄水的，泄水量的大小可用接管上的阀门来调节。当侧向借口由报警阀流来的水很小时，由于泄水量大于入流量，水被泄走，不会发出警报。所以，当管网压力稍有波动，阀瓣有瞬时抬升，少量水流入延时器是不会报警的，从而防止误报警。当火灾发生后，阀瓣抬起，一定量的水流入延时器内，若流入量大于泄水量，则水在延时器中上升并经上方出口涌向水力警铃，推动警铃的水力导杆，使警铃发出敲击警声。同时，压力开关在水压作用下接通电流，发出电讯号报警，并启动供水水泵。这一系列的动作，大约在喷头开始喷水后30秒内即可完成。

由于本建筑为临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，应设高位消防水箱 ，可共用消火栓的高位水箱，但消火栓的高位水箱不能满足最不利点处喷头的最低工作压力，所以要设气压罐，气压罐的有效容积应按系统最不利处4只喷头在最低工作压力下的10min用水量确定。

6.中水处理系统

由于本工艺的中水水源为盥洗排水、沐浴排水及厨房排水，属于杂排水，故采用第二方案，其流程如下：

五、工作进度

　工作进度如下：

[1] 王增长主编.建筑给水排水工程（第五版）.北京：中国建筑工业出版社.2005

[2] 北京市城市节水办公室编主编.中水工程实例及评价.北京：中国建筑工业出版社.2003

[3] 高羽飞，高峰等主编.注册公用设备工程师执业手册.建筑给水排水工程，北京：中国建筑工业出版社.2004

[4] 马金等主编.建筑给水排水工程.北京：清华大学出版社.2004

[5] 李亚峰 蒋白懿等主编.高层建筑给水排水工程.北京：化学工业出版社.2004

[6] 刘希胜 郭玉茹等主编.高层建筑给水排水工程.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.1994 

[7] Swaeld J. A. and Galowin L. S. (1992) The engineered design of building drainage systems. Ashgate Publishing.1992.下载本文