建筑设备工程课件

建筑设备工程主讲教师魏鸿榕建筑设备建筑设备是一门内容广泛、综合性的学科。作用:充分发挥建筑物使用功能,为人们提供卫生舒适和方便的生活与工作环境;为生产提供必要的环境保障;同时建筑消防保护人民生命财产以及经济建设安全等方面.绪论•建筑设备工程的概念•国内外建筑设备发展趋势•课程要求及学习目的一、建筑设备工程的概念•指为满足生产和生活需要而在建筑内部设置的给水、排水、热水、供暖、通风、空气调节、煤气、供电等设备系统的总称•与建筑、结构及生产工艺设备等相互协调，是建筑不可缺少的组成部分二、国内外建筑设备发展趋势•新材料的发展带动技术改革•新型高效节能环保设备不断出现•新能源及电子技术的广泛应用•建筑工业化施工技术的发展三、课程要求及学习目的•掌握建筑设备工程技术的基本知识，培养综合考虑和合理处理各种建筑设备与建筑主体之间关系的能力，从而作出适用、经济的建筑或结构设计•掌握各种建筑设备设计的原则和基本方法第一章流体力学基本知识主要内容•流体的基本力学性质•流体静力学基本概念•流体动力学基本概念•流动阻力和能量损失基本概念§1－1流体的主要物理性质一、密度和容重密度（ρ）：指单位体积的均质流体所具有的质量。ρ＝M/V（kg/m3)容重（γ）：指单位体积的均质流体所具有的重量。γ＝G/V(N/m3)γ=ρg流体的密度和容重随外界压力和温度而变化。水：1atm,4℃时γ水＝9807N/m3ρ水＝1000kg/m3二、流体的粘滞性1、概念(1)由存在于流体内部相邻流层间的抵抗其相对运动的内摩擦力所产生(2)是流体在运动时呈现出的特性(3)流体的粘滞性是流体运动时产生机械能量损失粘滞力的产生T,vτ=μ(du/dy)uhydyu+du粘滞性对管道内水流速度的影响τ=μ(du/dy)uu+duD三、流体的压缩性和膨胀性1、流体的压缩性:流体在外界压力增加时体积缩小的性质2、流体的膨胀性:流体在外界温度升高时体积增大的性质液体的压缩性和膨胀性很小气体有显著的压缩性和膨胀性1.2流体静力学基本概念1.2.1流体静压强及其特性1、概念（图1－2）p=lim（△p/△ω）(△ω0)2、特性（1）沿作用面的内法线方向（2）大小与方位无关1.2.2流体静压强的分布规律1、自由表面和表面压强自由表面：指液体和它上面的气体的交界面。表面压强（P0）：作用在自由表面上的气体对液体的压强。（如果表面上的气体是大气，用Pa表示）标准大气压：Pa＝1.013×105（Pa）工程大气压：Pa＝9.8×104（Pa）2、基本方程式的第一种形式P=P0+γh（pa)P:静止流体中某一深度处的压强(pa)；P0：静止流体的表面压强(pa)；γ：流体的容重(N/m3)；h：指定点的深度(m)。3、基本方程式的第二种形式z1＋p1/γ=z2＋p2/γ=z0＋p0/γ(常数）（1）当p1=p2时，z1=z2.即压强相等的任意两点在同一水平面上；（2）当z2＜z1时，p1＜p2.即位置较低点的压强恒大于位置较高点的压强。1.2.3压强的表示方法及度量表示方法1、绝对压强（Pj)：以完全真空为计量零点2、相对压强（Px)：以大气压强为计量零点3、真空值（Pk)：当流体中某点的Pj小于Pa时，称Pa－Pj为真空值度量单位1、单位面积压力2、工程大气压3、液柱高度1.3流体动力学的基本概念1.3.1、描述流体运动状态的物理量1、元流：在运动的流体中绘出一条线，使得线上的流体质点在此时刻的运动方向与该线相切。2、总流：充满在流体运动空间的流线簇。(1)元流(2)总流u1u2u33、过流断面（ω）：与流体运动方向垂直的流体断面。单位：m24、流量（Q）：单位时间内通过过流断面的流体体积。单位：m3/s,L/s5、流速（v)：流体在单位时间内所迁移的距离。单位：m/s,cm/sQ=ω×v1.3.2流体运动的类型1、按运动要素是否随时间变化恒定流与非恒定流2、按流速沿程是否变化均匀流与非均匀流3、按水流与周边的接触情况有压流与无压流（重力流）1.3.3恒定流的连续性方程Q1=Q2v1ω1=v2ω2或ω1/ω2=v2/v1对于有压管流：v2/v1＝（d1/d2)21122V1,ω1V2,ω21.3.4恒定流能量方程1、方程的形式z1+p1/γ+α(v12/2g)=z2+p2/γ+α(v22/2g)+hw122100v1,p1v2,p2z1z22、方程中各项的物理意义z:单位重量的流体所具有的重力势能；（位置水头）p/γ:单位重量的流体所具有的压力势能；（压强水头）(v2/2g):单位重量的流体所具有的动能；（流速水头）α:动能修正系数；hw:单位重量的流体在断面1－1和2－2间的机械能损失；（水头损失）1.4流动阻力与能量损失概念1.4.1流动阻力与能量损失的两种形式1、沿程阻力与沿程水头损失：流体在长直管（或明渠）中流动，所受的摩擦阻力称为沿程阻力。为克服沿程阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称为沿程水头损失。hf=λ（L/d）(v2/2g)2、局部阻力与局部水头损失：流体在经过边界形状发生变化的管渠部位时所受的阻力称为局部阻力。为克服局部阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称为局部水头损失。hj=ξ(v2/2g)第二章室外给水排水工程概述•室外给排水工程是为满足人们生活、生产、消防等用水需要以及将各类用水中所产生的污水收集、处理后排放至水体而建设的一整套工程设施。•室外给排水工程是一项集城市用水的取水、净化、输送，城市污水的收集、处理、综合利用，降水的汇集、处理、排放，以及城市防洪、排涝为一体的系统工程。2.1室外给水工程概述室外给水工程的基本任务：从天然水源取水，并将原水净化到所要求的水质标准后经输配水管网系统送至用户。组成：取水工程、净水工程、输配水工程和泵站等如图所示。•一、水源及取水工程•地下水：一般水质较好，但取水不方便•地表水：容易污染，但取水方便•二、净水工程•沉淀、过滤、消毒•三、输配水工程•枝状管网、环状管网【固定式取水施】取水头部取水泵房水泵二、取水和净水设施【移动式取水设施】取水头部取水泵房万向接头【净水厂处理流程】取水泵房来水絮凝沉淀池滤池清水池送水泵房至输配水管网Cl2沉砂池混凝剂•枝状管网•环状管网水厂水厂水塔【输配水管网】（二）室外排水工程（城市排水）城市排水工程是用来收集、输送、处理、利用和排放城市污水和降水的综合设施。任务：选择污水和降水的出路，收集、输送污水和降水，合理处理后排放或再利用，保护城市水环境。污水的分类：生活污水（人们在日常生活中使用过的水）工业废水（各种生产过程中排出的污水和废水）降水（雨雪水）城市污水排水系统组成：室内管网系统和设备、室外管网系统、污水泵站以及污水处理厂等。如图1-2所示。排水系统的体制：1、合流制：将生活污水、工业废水和雨水混合在一个管渠内排除的系统。2、分流制：将生活污水和雨水在两个或两个以上各自独立的管线内排除的系统。该种排水方式又可分为：完全分流制：分设污水和雨水两个系统。不完全分流制：只设污水排水系统不设雨水系统。（1）合流制排水体制（图2－8(a)）特点是是把生活污水、生产污（废）水和雨（雪）水只用一套管渠集流。直泄式合流制:对混合水不加处理，直接分散排入水体。这种排水体系，随着城镇发展，对水体污染逐渐严重，一般不再采用。截流式合流制：把合流的污废水和雨水先送到沿河截流干渠或干管。a.晴天时:水量较小，截流干管（渠）把水送到污水厂处理达标后排放水体；b.降雨时:水量增大，原集流管渠小流量污水会被增加的雨水稀释，污染程度减轻，超出处理厂能够处理水量的部分溢流排入河道水体。(2）分流制排水体制（图2－8(b)）特点是把生活污水、工业废水和雨水径流用两套或两套以上管渠汇集和导流。一般把生活污水和水质与生产污水送到污水处理厂，经处理达到排放标准后，再送到水体（江、河、湖、海）；而雨（雪）水径流和部分污染较轻的生产废水经汇集就近排入水体。由于分流制排水体制对保护环境有利，为近代城市发展所采用，而旧城市的更新排水系统也逐步采用分流制排水系统。第三章管道材料、器材及卫生器具•3.1管道材料及水表•一、管道材料及连接配件•‘室内给排水常用的管材：常用的管材有钢管、铸铁管、塑料管、铜管、铝塑复合管、钢塑管等。•（一）钢管：•分为焊接钢管和无缝钢管。钢管的连接方法有：螺纹连接、法兰连接、焊接。•焊接钢管又称为有缝钢管，是水、煤气输送钢管中应用最为广泛的一种。它分为镀锌钢管（白铁管）和非镀锌钢管（黑铁管）两种。（二）铸铁管：与钢管比较具有抗腐蚀性好、使用寿命长、价格低廉等优点；但质地较脆、不耐振动及弯折、工作压力低、重量大。根据用途可分为给水铸铁管和排水铸铁管。给水铸铁管：（可承压）接口形式主要有承插接口和法兰接口两种，承插接口常用于埋地管线，法兰接口用于明装管线中。（三）塑料管：塑料管与传统金属管相比，具有重量轻、耐腐蚀、卫生安全、水流阻力小，安装方便等特点。2000年6月1日起，新建住宅中禁止使用镀锌钢管做给水管，推广应用PAP管、PE-X管、PP-R管等塑料管道。同时，淘汰沙模铸造铸铁排水管用于室内排水管道，推广应用硬聚氯乙烯塑料管（CPVC管）。综上所述，塑料管得以广泛应用。塑料管的连接方式：螺纹连接、热熔连接、法兰连接、粘接。•(四)铜管•防锈能力好，但造价高，常用于热水管道。•(五’)铝塑复合管•质量轻、耐压强度好、阻力小、耐腐蚀性好、接口少安装方便。•(六)钢塑管•结合了钢管和塑料管优点二、给水系统的附件：1.配水附件：主要指各类配水龙头。2.控制附件：主要作用是调节水量、水压，控制水流方向以及关断水流，便于管道、仪表和设备检修。常用的有：闸阀、截止阀、蝶阀、止回阀、减压阀以及安全阀等。(1)截止阀：适用于管径小于50mm的管道上。水流阻力较大，开启、关闭力较大。安装具有方向性。(2)闸阀：宜在管径大于50mm的管道上采用，全开时水流阻力小，开启、关闭力较小。安装无方向性。(3)止回阀：又称为单向阀，用来阻止管道中水的反向流动，当水流反向时，该阀将自动关闭。见后面图示•(4)浮球阀：用来控制水位•(5)安全阀：保证管道压力不超过规定压力•(6)减压阀：减少系统压力三、水表：水表是计量建筑用水量的仪表，水表按工作原理分为：流速式水表、容积式水表和活塞式水表。其中流速式水表是目前建筑给水系统中广泛使用的。是根据管径一定，流速与流量成正比的原理计量水的流量的。流速式水表按其结构又分为：旋翼式水表、螺翼式水表。旋翼式水表：叶轮轮轴与水流方向垂直，水流阻力较大，多为小口径水表，宜用于小流量的计量。螺翼式水表：叶轮轮轴与水流方向平行。水流阻力较小，计量范围较大，适用于大流量的计量。•3.2卫生器具及冲洗设备•一、卫生器具•(一)便溺用卫生器具•(二)盥洗、淋浴用卫生器具•(三)洗涤用卫生器具•(四)地漏及存水弯•二、冲洗设备•冲洗水箱，冲洗阀第四章建筑给水综述：给水系统应满足人们在生活、生产、消防等各项用水时对水质、水温、水压和水量的要求，设计中还应结合室外给水系统等因素，经技术经济比较而确定。建筑给水系统任务：选定适用、经济合理的最佳供水系统，将城市管网的水从室外管道输送到各种卫生器具、生产设备和消防装置等处，并保证向用户输送水质合格、水量充裕、水压足够的自来水。4.１建筑给水系统分类、组成及给水方式一、建筑给水系统组成及其分类1.生活给水系统：为住宅、公共建筑和工业企业内人员提供饮用、盥洗等生活上的用水。2.生产给水系统：为生产工艺提供所要求的用水。3.消防给水系统：为民用建筑、大型公共建筑以及某些生产厂房、仓库的消防系统的消防设备提供用水。建筑给水系统的组成：一般情况下，建筑内部给水系统由引入管、给水附件、管道系统、水表节点、升压和贮水设备与室内消防设备等6部分组成。如图所示。（1）引入管：联络室内、外管网之间的管段。（2）水表节点：水表装置设置的总称（水表设置在引入管上，在其前后分设闸门和泄水装置）。（3）给水管网：由水平干管、立管、支管等组成。（4）给水附件：闸阀、止回阀等控制附件；水嘴、水表等配水附件。（5