超高层排水需要消能吗-论文.pdf

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1、IIi建筑节能I豳圜f固超高层排水需要消能吗周渊上海上海朗诗规划建筑设计有限公司200092摘要：随着国家经济的发展，越来越多的超高层建筑拔地而起，由于超高层建筑的复杂性，它的设计施工有更严苛的要求。本文探讨了超高层建筑污废排水立管消能的问题，采用数理分析的方法加以判断，最终得出超高层污废排水立管不必设置消能装置的建议。关键词：超高层、立管、消能将式(4)代入式(3)中得一、问题的提出超高层建筑是现代文明科技的客观表达，由于超高层建筑的复杂性，它的每一项设计都需要更严苛的考证。[嘲(5)排水立管是否需要设置消能措施就是经常听到的争论。支持者认为，在根据右图所示，在终限流

2、速时＼／地球引力的作用下，任何物体在超过lOOm的高度上下落，最终会达到极快的水膜的厚度为e。di．速度，直接影响卫生洁具水封的稳定，巨大的冲击力将直接作用在立管底部，．可能产生破坏性的后果，因此不少设计者参照国家标准图集96S406上的立管消能装置做了设计。反对者认为在现有的规范限制下，排水量不能达到水塞；(一)=；一(dj】_⋯，，dj⋯2流，最多达到水膜流，在终限流速下，水封的稳定性不受影响，水流的速度冲：∞，·V丁击力也不会比多层大。下面我们用数理分析的办法来验证超高层排水设置消能设施的是否必要。㈦二、数理分析将式(6)代人式(5)得：排水立管中水流的流态大致分

3、为以下几种：附壁螺旋状态流，水膜流，水塞运动。2我国现行排水规范对排水立管临界流量约为水膜流理论临界流量值的一半，已考虑了实际污水中带有大块杂质、出流实际不稳定及立管负压段对横管出流的强烈抽吸而造成的短时高峰流量等因素。~g=9．81。，v，(古1学)；因此我们只需要计算在水膜流的状态下，达到终限流速需要的高度就能若Q靴为位为；v，4。(·(Q解决问题。我们先来明确两个定义：终限流速定义：立管内的水流并非作自由落体运动，而是在下降之初具超高层一般取铸铁管做排水管，取KP=25×1。：1。．。5()；(7)有加速度。水流下降一段距离后，当水流受到的管壁摩擦阻力P与重力w达

4、到平衡时，做匀速运动a=O，水膜厚度e不再变化。这种一直降落到立管底部保drdrdrdLdr持不变的下落速度就叫终限流速。对进行等效变换：一dt__dL‘—dt—dL(8)终限长度定义：自水流入口到开始形成终限流速的距离。我们把下降的水膜视为一中空的圆柱体。取△L长度的一段水膜，该段水膜在变加速下降过程中同时受到二个力的作用：丁cg一一重力W=mg=Q·p·t·g摩擦力fP=T··d，。对等式根据牛顿第二定律：将式(7F：口：．：W—P一．⋯gdj⋯．，，帅，、一1式中：’也uPU一终线长度，m；一终限流速，m／s；D一流量，L／s；d一管径，cm；将切应力公式代人式p

5、’(1)得m—f时刻内通过管断面的水的质量，堙；g一重力加速度，m／s；dr·九·dj·AL·v，—d—tg6一—8Q—tg6一—8—Q(2)t一单位面积上平均摩擦切应力，Ⅳ／m；d，一排水立管内径，m；当VVe，_o，v，=cost测△E一中空圆柱水膜体的单元长度，m；D一流量，m／s；j卜一时间，；p一水密度，堙／m；v一水流下降距离的平均流速，m／s；一管壁粗糙高度，m；⋯．z((4)一与终线流速相对应的水膜层厚度，m。103。建筑节能选超高层中常用的两种情况进行计算：v,=10．05(-~-)5-l0l05()；=4DN100机制铸铁管排水立管DN100专

6、用通气管每层连接：．15立管最大排水量8．8L／s；(参见《建筑给排水设计规范)GB50015—2003ssc-ss(；m2009年版)DN1OO铸铁排水立管计算内径105mm(给水排水设计手册》第一册表11-1；代人式(7)式(10)：三、结语v-10Q2_10．o5(；_3．／经过以上计算可知：污水由机制铸铁管排水立管经过2—3m降落后，流速v不随时间改变，流态稳定。也就是说在相同的管材、流量、排水管径下，多层、l4．58‘_QJ_4，_1458)；_2．。1高层乃至超高层的排水立管最终的流速是相同的，在大于3m后与排水高度．是没有关系的。因此超高层污废排水立管不必

7、设置消能装置。最新的国家标DNIO0机制铸铁管排水立管主副通气立管+环形通气管准图集10S406也取消了消能装置的安装图。立管最大排水量11．5L／s；(参见《建筑给排水设计规范>>GB50015—2003由于才疏学浅，文章还存在一定的不足之处，希望各位专家给予批评指正。2009年版)参考文献：DN100~铁排水立管计算内径105mm(给水排水设计手册》第一册表11-1；l1l《建筑给排水设计规范》GB50O15—2003(2Oo9年版)代人式(10)：f21《给水排水设计手册》第一册五『31《建筑给水排水工程》(第六版)，王增长(