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Plumbing-16

在建筑物中,管道系统必须完成两个重要的功能。他们必须为住户和所有需要的设备提供持续的水供应。同时,他们必须有效地清除废水,以防止对健康的危害。设计良好的管道系统对健康的建筑内部是必要的。

在设计管道系统时,工程师会分析建筑物对水的需求,以确定合适的安装容量。尺寸过小的管道和固定装置无法提供所需的压力和流量的水。然而,超大的管道系统更贵,没有任何回报。

水管工程师强烈建议采取节水措施。这些措施不仅降低了水费,而且还降低了与用水量有关的抽水和采暖费用。新的建筑和重大的改造提供了一个极好的机会来节约用水-从一开始就设计一个高效的管道系统比改变现有的安装简单。

在使用天然气供暖和热水的建筑中,管道设计还包括天然气管道和连接。由于天然气是一种高度易燃的物质,安全安装是至关重要的。

具体要求会因管辖区而改变,但管道设计通常必须由持牌的设计专业人员提交。一旦工程获得批准,只有有执照的管道承包商才能进行安装。

用水量计算:管道设计的第一步

在开始设计过程之前,管道工程师必须知道建筑对水的需求。这将决定管道装置的技术规格和布局,以及管道直径。还必须知道水的需求,以确定热水系统的大小,并确定当地供应是否足够。当当地供水压力不足时,需要水增压泵。

淋浴喷头、水龙头和水龙头等管道装置并不是建筑物中唯一用水的部件。像自动洒水装置这样的消防措施也依赖于供水,在计算建筑物的需求时必须考虑这些系统。带有冷却塔的暖通空调系统也会消耗水,因为当冷却塔运行时,会不断蒸发。

当一个管道系统设计正确时,即使是在耗水量很大的时候,你也总能在最偏远的装置上获得足够的流量和压力。另一方面,当需求很大的时候,一个有缺陷的管道装置无法将足够的水输送到上层。这是旧高层建筑中常见的问题。

低流量的管道装置提供了一种减少水消耗的有效方法。例如,与联邦标准相比,带有美国环保署WaterSense标签的装置至少节约了20%的水。在新建筑中,低流量的装置也减少了设计计算的用水需求,许多管道组件可以尺寸更小。

管道系统的管道尺寸计算
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选择合适的管径是给排水系统设计的重要步骤。较小的管道及其配件成本较低,但尺寸过小的管道将限制流动。不过,也不建议使用超大号的管道——它们更贵,它们的管件价格也更高,而且管道安装占用的空间也比必要的多。

管道必须定好尺寸,以便大楼里所有的管道装置都有足够的压力和流量。涉及的计算是复杂的,特别是在有许多分支机构的大型机构。然而,多亏了现代设计软件,管道工程师可以确定管道尺寸,以最优的安装成本提供可靠的供水。

以下是水管工程师在计算建筑物管道尺寸时所考虑的一些主要因素:

  • 个人固定装置、设备和其他器具的用水需求。
  • 海拔高度和管道距离。
  • 由管道、管件和其他管道部件造成的水力损失。

由于管道尺寸影响压力和流量,计算是一个迭代过程。手工操作需要花费大量的时间,而在过去,这是管道设计的一个局限性。然而,现代设计软件可以大大加快这一过程。有一些使用表格和规则的简化管道计算,但它们往往导致超大的管道,使安装成本更高。

热水系统设计

当地的供水往往过于寒冷,无法供住户使用。因此,热水器是管道安装的基础。有许多类型可用,每一种都有优点和缺点。热水系统可按能源来源和供水方式分类:

  • 水加热可以通过燃烧来实现,使用天然气或丙烷等燃料,或者用电。燃烧加热通常比电阻加热成本低,但电动热泵可以与燃料加热竞争。
  • 储藏式加热器有一个热水箱,而无水箱加热器在水流过时提供快速加热。无水箱加热器通常有更高的效率,因为储存加热器有备用损失时,保持热水。

燃烧式加热器必须有适当的排气口,以排除烟道气,但这不是电加热器的问题。然而,电阻加热器的运行成本可能非常高,特别是在像纽约这样用电昂贵的地方。如果你打算在当地建造一个不燃烧任何化石燃料的建筑,建议使用热泵热水器。

无论使用哪种类型的热水器,管道设计都必须防止停滞不前的温水积聚。这种情况为军团菌创造了理想的环境,军团菌会导致严重的呼吸道疾病。军团菌常见的生长场所是冷却塔和管道的死角。

当需要在特定的夹具中使用热水时,热水必须首先从热水器输送到使用点。然而,有些应用需要立即提供热水,比如酒店房间。在这种情况下有两个解决方案:

  • 需要立即提供热水的管道装置可以配备专用的无水箱加热器。当只有一个或几个设备需要即时热水时,这是一个有效的解决方案,但当许多设备需要它时,它就变得非常昂贵。
  • 另一个选择是为所有需要立即热水的装置安装一个再循环回路。一个热水器可以连接到回路,而不是许多较小的单元。

介绍了一种新型热水器的节能方法能源因素,这是加热输出与能量输入的比值。只有热泵能达到1以上的能量因数,因为它们使用反制冷循环来捕获环境热量。在所有其他热水系统中,热输入直接来自所使用的能源。

在比较热水器时,运行成本既取决于能源因素,也取决于热源。电阻加热器的EF接近1.0,而燃气加热器通常低于0.8 EF。然而,电阻加热器的运行成本更高,因为1千瓦时的电力比相当于3,412 BTU的天然气贵得多。

我的水管安装是否需要增压泵?

在某些情况下,供水压力不足以满足建筑物的要求,必须使用增压泵。这种类型的泵增加水的压力,以确保足够的供应所有的管道装置。

水增压泵耗电量大,特别是在用水量大的高层建筑中。管道工程师建议使用高效电机驱动增压泵,并结合变频驱动器(VFD)进行速度控制。这种组合将确保泵达到最低可能的能源消耗。

当使用水增压泵时,一个非常重要的要求是防止汽蚀。水泵吸入处的水压可能会下降到气泡形成和内爆的程度,造成小冲击波,损坏部件。当出现空化现象时,泵的声音听起来就像水中含有鹅卵石或大理石一样。

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管道系统在消防工程中的重要性
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水在消防中起着重要的作用,火灾发生时,可靠的供水是关键。自动洒水器是非常有效的防火装置,因为他们可以扑灭大多数火灾时,他们还很小。然而,喷水灭火系统只有在发生火灾时供水得到保证时才可靠。此外,向喷头供水的管道必须满足制造商提供的压力和流量规格。

所有使用竖管的消防系统也需要进行管道设计,竖管是消防队员用来连接建筑物内部的水管的。换句话说,立管与街道上的消防栓类似,但设计为室内使用。

消防系统也可能需要泵来达到所需的流量和压力。消防用泵主要有两种类型:

  • 喷水灭火系统升压泵如其名字所示,是用来为喷头提供充足的水供应。
  • 消防泵通常更大,用于确保立管系统有足够的流量和供应。

管道工程在消防中起着重要的作用,特别是涉及到洒水装置和竖管时。建筑部门通常要求这些系统由持牌水管工程承建商或灭火工程承建商安装。

防止下水道问题:隔油池和防回流阀

建筑中的管道系统也必须设计成防止影响供水和排水系统的问题。隔油池和防回流阀在管道安装中具有重要的功能。

一个防回流阀可以描述为一个大型止回阀,用于防止从建筑物倒流到当地供水系统。正常情况下,供水压力较高,现在可能发生回流。然而,当区域被水淹没时,或者由于系统故障导致供应压力下降时,回流就会成为一个问题。有了防回流阀,已经到达建筑物的水就不能回到当地的供水系统,从而防止了污染。

一个除油器用于防止油脂排入下水道系统。当这些物质不受控制地排放时,它们会堵塞下水道,导致泄漏。这是一个主要的健康危害,必须不惜一切代价避免,油脂收集器捕获了引起这些问题的物质。在商业厨房和其他脂肪和油脂大量释放的地方通常需要隔油池。

建筑信息建模如何简化管道设计

在大型项目中,管道系统有一个复杂的管道和固定装置布局。许多管道元件体积庞大、重量沉重,一旦这些元件就位,安装就很难进行修改。因此,在管道设计中,防止冲突和规格错误是非常重要的。

建筑信息模型(BIM)可以简化MEP设计,这包括建筑系统之间的协调。现代BIM软件可以检测管道和其他设备之间的冲突,通知设计团队,以便解决问题。这有助于防止在施工期间更改订单,允许安装如期完成,而不超过他们的预算。

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