毕业设计(论文)开题报告
（适用于工科类、理科类专业）
一、毕业设计（论文）课题背景（含文献综述）
1986 年以来, 随着建筑业的发展、建筑给水排水专业迅速发展, 已成为给水排水中不可缺少而又独具特色的组成部分。
这一时期内, 在专业队伍上已具有积累了一定经验并经过专业培训的设计、施工、安装管理人员。在技术上, 积累了以前的实践经验、借鉴了国外的新技术,专业技术有了明显的突破和发展, 其中消防给水系统在建筑给排水中的发展尤为突出。在组织上, 成立了全国建筑给水排水工程标准技术委员会和中国土木学会给水排水学会建筑给水排水委员会。近年来学术活动踊跃, 并加强了国际间的技术交流。在1996 年召开了全国建筑给水排水青年工程师大会, 举行中日学术交流会, 并参加了国际给水排水会议(W PC) 等加强了技术联系。此外, 这个阶段内我国建筑给排水产品设备的发展也促进了建筑给排水技术的发展。建筑给水排水技术的发展是与科研工作、工程实践(设计、安装)、产品开发等多方面有关。近年来, 高层建筑给排水日趋增加, 例如上海在浦东将建成的金茂大厦( 88 层, 420m ) 和上海国际环球金融中心(Shanghai World Finance Center 96 层, 465m ) , 促进了建筑给排水技术的发展。我国在这方面的科研基础工作还做得较少, 但在工作实践中特别是设计方面已处于一定的水平。在产品开发上, 也不断引进先进国家的技术。为了使传统的给排水工程与社会可持续发展在我国的经济条件下有机结合, 我国正积极发展水工业,作为给水排水工程在21世纪的新发展。其中也要求建筑给排水向舒适、卫生、安全可靠发展。
1 给水
1. 1 供水方式
在居住小区给水的供水方式中, 逐步向多种形式发展。传统的屋顶水箱供水具有系统可靠、简单, 降低用水高峰值以缓解用水的供需矛盾, 能充分利用市政给水管网的压力, 投资省、维修方便等优点。但也存在水质易被污染、水压不足、抗冻性差、影响建筑外观、增加结构荷载等问题。上海市规定, 新建住宅区规模在400户以上多层住宅, 不宜采用水箱供水方式, 可采用水池——水泵等给水方式。
在高层建筑给水方式中, 一般有分区串联供水方式和分区并联供水方式。
1. 2 增压设施
在我国城市供水管网中, 管网最不利处的水压要求≮0. 1M Pa, 并且城市水厂的供水发展速度滞后于住宅和公共建筑用水需求的发展速度, 加之管道的老化、承压能力下降, 故对于大多数建筑的供水来说都需要局部加压和水量的贮存、调节。我国常用的增压设施是水泵、气压给水设备和变频调速给水设备, 后二者技术的运用已日趋成熟。
1. 3 减压方式
在高层建筑中主要运用减压阀、水箱、水泵三种方式来进行给水的竖向分区。现在采用最多的是减压阀,它克服了占地多、噪音大、二次污染、造价高的缺点。在生活给水系统中, 通常采用弹簧减压阀。生活给水系统要求卫生洁具的最大静水压力≯0. 6M Pa, 住宅、旅馆、医院等分区压力控制在0. 3- 0. 35M Pa, 办公楼等仅白天活动的建筑分区压力控制在0. 35- 0. 45M Pa。在消防给水系统中, 我国目前多采用比例式减压阀来分区。消火栓给水系统控制最不利消火栓处的最大静水压力≯0. 80M Pa, 自动喷水灭火给水系统控制管网内的工作压力≯1. 20M Pa。
1. 4 储水装置
在外部管网供水不足的情况下, 设钢筋混凝土贮水池, 其底部及内壁应铺设白瓷砖。设于屋顶的调节水箱, 从材料和加工方式上向多元化发展, 有镀锌、搪瓷、复合钢板, 还有采用涂塑、玻璃钢和不锈钢的水箱, 目的是克服水箱的二次污染、减轻结构重量和施工不便问题。
1. 5 节水技术
我国人均淡水资源并不多, 加上水污染, 使节水成为一件很重要的工作。在建筑给排水中, 主要是推广节水配件和建筑中水道。节水配件有液压式冲洗水箱配件, 二档冲洗大便器配件、屋顶水箱的配重逆开止回阀、水力控制的多功能阀以及给水的卫生器具配件, 可具有限流、温度自动调节、高温限制等功能。配件的改进还着重于节省用水量和防止漏水。在建筑中水设计中, 将污废水分流, 废水经生化处理后回用, 用于冲洗厕所用水、循环冷却水补充水等。我国的北京、深圳等城市已明确要求废水回用, 以节约用水、保护环境。
1. 6 生活用水量设计秒流量计算
从1990 年至1995 年, 我国对城市生活用水定额进行了新的研究。采集了全国55 个城市的历年资料和77 个居住小区的测试资料, 提出了不同城市规模、不同地区的居民生活用水量、综合生活用水量等建议值。
生活给水管道的设计秒流量在《建筑给水排水设计规范》中给出了平方根和同时使用百分比的两种公式。近年又提出了当用水规律符合发达国家用水特点时, 按美国亨脱法(概率法) 来计算设计秒流量和热水设计秒流量。
1. 7 分质供水
在营造现代化生活的住宅环境和高质量的生活社区中, 人们对饮用水水质提出了更高的要求。为了改善饮用水水质, 我国最初是以小型家用净水器的方式来处理饮用水, 其主要方式是用活性炭吸附过滤, 但是它在使用时滤料更换不易控制。近年来, 出现了“优质饮用水”这一概念, 它是指能达到直接生饮水水质标准的水, 其中有超纯水、纯水、蒸馏水、矿泉水和深度处理水等。优质饮用水的水源是来自城市自来水或地下矿泉水, 其处理工艺有离子交换、超滤、膜滤、蒸馏、消毒杀菌等。供水方式有桶装供应和管道分质供应, 桶装供应是在居住小区内设置集中的优质水供应站, 用桶装送至居民家中或自取, 这种方式在目前占大多数; 管道分质供水系统在上海住宅小区已建成一套, 该工艺采用臭氧氧化、活性炭吸附、预涂膜精滤、微电解和紫外线杀菌等技术, 可以去除对人体有害的有机物质, 特别是致癌、致畸、致突变物, 同时又保留了水中对人体有益的矿物质和微量元素。优质饮用水经净化处理后送至每户厨房, 采用变频恒压供水系统, 管道末端循环。
1. 8 隔振、防噪
在水泵的隔振技术上取得了一定的进步, 除了卧式泵外还解决了立式水泵的隔振元件, 开发了橡胶隔振器和弹簧隔振器。在水泵管路上还运用了可曲绕橡胶接头, 防止振动和噪音的传递, 现已开发出大口径软接头, 还有可曲绕弯头、异径管接头, 使一个配件的功能增多, 便于管路的设计布置和安装。
在水泵的出水管上, 要求安装消声止回阀以及防止水锤和噪音。生活给水管内水流速度控制是, 当管径≤25mm 时, 水流速度控制在0. 8～ 1. 2mös; 当管径>25mm 时, 流速控制在≯2. 0mös。
2 热水
2. 1 热水的加热方式和设备
热水的加热方式有直接加热和间接换热。在采用热水锅炉加热设备中, 主要有燃气热水锅炉、燃油热水锅炉, 从总体上讲一次换热的效率要高于二次换热的效率。现国内研究出的全自动高效热水锅炉, 基本解决了热水锅炉设于楼上的安全问题, 以适用于我国南方无热力管网的地区。在直接加热中, 利用太阳能也取得一定进展。近二年, 国内还多次开展了热水供应、加热方式和设备方面的研讨。
在间接加热方式上, 采用的热媒主要为蒸汽和热水。其换热设备的理论得到一定的发展, 对容积式水加热的设计提出了“紊流加热”的概念, 即提高热媒和被加热水的流速, 以提高热媒对管壁的放热系数和管壁对被加热水的放热系数, 用以改善传热效果。在二次加热设备中, 出现了导流型容积式热交换器、半容积式热交换器、半即热式热交换器。在设计中已意识到综合考虑设备的安全、先进性以及设备一次性投资与占地面积的因素, 合理经济地选择加热设备。
2. 2 热水供应的设计计算
在综合性热水供应的场所，对最大小时热水用水量的计算有了合理的认识。对热媒耗量的计算能反映出水加热设备的产热水能力、热媒的加热能力和贮热量之间的关系。还出现了计算系统热量的最大极限值方法和循环水量的简捷计算方法。
在系统设计中， 注重保持供水水压、水温的平衡与稳定, 以达到用水舒适、节约的目的。在冷热水压力平衡中, 注意控制水头损失、重视水加热设备的设置位置、合理选择冷热水的竖向分区。在稳定水温控制中,选择合适的水加热设备的自动温度调节装置，处理好热水的机械循环系统。
2. 3 热水系统中的节能
热水供应系统节能问题提到新的位置, 其节能措施有: 提高给水温度、降低使用水温、采用混合龙头或恒温调节装置、减少热损失、选用优质的保温材料、改进加热方式、选用高效换热设备等。
2. 4 热水的水质处理
主要是防止热水结垢, 损坏设备管道, 降低传热效率。当用水量大、水质差时, 集中热水供应系统应在加热前进行水质软化处理, 在处理技术上除运用加药处理外还有运用静电处理技术、电子处理技术和磁化处理技术, 以保证热水在循环中的水质稳定。
此外, 热水中的军团菌(Legionella)问题, 也引起了关注。我国在热水器或贮罐的容积以及构造上进行了改进, 采取了一定的抑制细菌和军团菌滋生的条件。
3 排水
3. 1 排水立管通水能力的设计理论
塑料排水管的推广应用, 深入了排水立管通水能力设计理论的讨论。现存在三种观点: 一是环水膜重力流理论, 它假定立管内水流压力波动不大、不致破坏器具的水封, 由此产生了立管设计流量的负荷极限值; 二是对环水膜重力流量计算公式的否认, 在环水膜流状态下, 建立立管气流运动能量方程, 由此推出的立管排水量结果存在着矛盾; 三是认为环水膜重力流状态是为达到流量计算目的而高度假设的水流状态, 它用于计算是保守、可行的, 而用于建立气流运动能量方程则是不全面的。在这方面国内还缺少大量的试验和实践来加以验证。
立管通水能力的控制关键还是立管中的压力, 它是与上述的排水量、管壁粗糙系数, 还有水流速度等因素有关。
3. 2 排水通气技术
主要目的是提供排水中气体的散逸, 达到透气的作用; 防止排水系统中出现水封的负压虹吸及正压喷溅现象, 确保空气的循环; 保持排水迅速通畅、安静。其通气方式有内(外) 通气和透导式通气方式。并开展了通气阀和特制配件单立管排水系统的开发, 通气阀用于补气和防止管道内部气体进入室内, 现处于工程实践阶段; 特制配件单立管排水系统已出台了设计规程,其立管的通水能力增大、减少了立管的数量。但该产品现局限于铸铁制品。
3. 3 屋面雨水排水问题
通过多年工程实践经验, 对屋面雨水排水技术已有了较全面的认识, 并进行了系统的研究。在设计中明确管路系统中水流状态是压力流排水还是重力流排水,这二种设计方法均列入了我国的《屋面雨水排水设计
规程》。
3. 4 小型生活污水局部处理和消毒
我国在南方地区已在一定范围内设置建筑物用的生活污水处理设备, 这对建筑给排水的设计也提出了新的要求。建筑的生活污水与城市污水有一定的区别,其处理后排放标准有自己的特点。在处理工艺上常采用接触氧化、A2O 法、SBR 工艺流程, 处理的目的以降低BOD、COD 以及氨氮指标。处理构筑物可设在室外地下或建筑内地下室, 材料采用混凝土、玻璃钢或钢结构的。建筑污水处理还需考虑臭气的排放处理。
在污水消毒上, 南方采用氯片消毒较多; 北方地区采用二氧化氯协同消毒装置, 以电解的方式产生ClO 2混合气体。
3. 5 卫生洁具
生活水平的提高对卫生洁具提出新的要求, 卫生器具更注重舒适、可靠、安静、节能, 现也出现了各类高标准的、休闲的卫生器具。国外很多知名厂家也进入我国生产各类新产品。
4 建筑灭火技术
4. 1 消火栓给水系统
建筑灭火设计已成为建筑给水排水的重要部分。在消火栓给水系统中更注重扑救初期火灾, 系统中常采用稳压泵保持系统的常高压。增设小口径自救式水枪, 提供非消防专业人员使用。在分区中有采用减压阀的、多出口水泵的、还有采用稳压阀的, 以保证消火栓的水压和出水量。为保证灭火设置能及时投入运行, 加强了工作泵和备用泵的自动切换装置。
4. 2 自动喷水灭火系统
高层、超高层以及大规模工业建筑的发展, 加强了自动喷水灭火技术的应用。自动喷水灭火设施设置在易起火部位、疏散通道、人员密集场所、不易发现火灾部位、人员不易疏散部位以及需喷水降温的地点。在高层建筑中对玻璃幕墙、中庭回廊、自动扶梯开口部位和普通防火卷帘处, 采取了喷头加密的方式来替代水幕。在高架仓库内引进了国外的大水滴喷头、ESFR 喷头,把喷水灭火从“控火”引入以“灭火”为目的。
4. 3 气体灭火
积极应用卤代烷的代用品。目前, 气体灭火剂和灭火系统日趋多样化, 有FM 200、CEA、IN ERGEN、Trio－dide 等等, 此外还有将水喷雾运用到电气灭火, 将泡沫喷水运用到汽车库灭火, 扩大了自动喷水灭火系统的应用范围。
5 管材和设备
5. 1 管材及连接方式
在给水方面, 热浸镀锌钢管、给水塑料管和金属塑料复合管相继出现。硬聚氯乙烯是积极推广应用的化学建材, 它克服了管道的锈蚀问题, 水流阻力小、重量轻、安装方便。这些新材料已开始应用到热水供应、饮用水系统中。
排水方面, 建设部在1989 年颁布了建筑排水硬聚氯乙烯管道技术规程, 并在100m 以下的建筑内部排水工程中推行U PVC 管的应用。经过多年的工程实践, 管道的伸缩、耐热要求、抗老化性等技术问题已得到解决, 现侧重于接口防漏、排水噪音控制和塑料管在高层建筑中的应用。还出现了复合型塑料管减少噪音的传出, 采用防火套管来防止高层火灾的蔓延, 开始采用离心浇铸成型或采用球墨铸铁管。管道的连接, 除对夹式外还有柔性连接, 如RK 型、RP 型、STL 型、ZPR 型柔性接口。
5. 2 建筑给排水设备
在气压给水技术上, 出现了强制性水力自动补气方式, 有补气罐高位设置和低位设置形式; 出现可缓解、调节热水体积膨胀量的形式, 还可专用于消防水量的调节与压力控制。在变频调速给水技术上, 出现了变压变量给水设备、多点控制恒压变量给水设备、用于生活和消防系统的双恒压给水设备、变频调速和气压水罐相结合的变频式气压给水设备。在水泵产品上, 出现了低重心、低位出水的立式水泵, 有二个或以上出水口的多出口水泵, 有适用于消防给水用的流量—— 扬程曲线平缓的水泵等等。在热交换器生产中采取了改进措施, 如提高热媒流速使加热盘管颤动、行成局部紊流区、增设导流挡板、分隔水加热和贮存区域、减少被加热水的过水断面、设置循环水泵以在加热过程中不断循环、利用蒸汽凝结水的余热等等。另外, 国内已能生产给水减压阀并积累了一定的测试数据。在排水上已广泛应用潜水泵, 开发了带撕裂功能和碾磨装置的无堵塞排水泵。局部水处理设备, 如隔油池、沉淀池等已成系列。地漏生产有多通道、防溢、快开、可调、侧墙等多种形式。建筑内的生活污水处理、中水处理设备已有多种产品可供选用。游泳池水处理一体化设备, 开始应用机械制浪和水力制浪技术设备。在循环冷却水系统中, 冷却塔生产已达到国际水平, 水质处理和稳定均有相应的设备。
6 其他方面
6. 1 工程建设标准
过去, 规范编制的周期较长、内容过于简单、技术滞后严重, 近年来加强了规范的修订工作。建筑给排水技术方面在有强制性规范的同时, 已完成10 多本推荐性规范, 填补了国内工程建设标准的空白。在标准图建设上也不断补充新的内容, 经常修改、更新, 增强可操作性。及时反映建筑给水排水技术水平, 提高了整体专业的水平。
6. 2 CAD 技术的应用
CAD 技术在设计人员中已推广应用。给排水专业出现了多种应用软件包。在计算机绘图方面, 能做到绘制平面图的同时自动生成并显示出透视图, 使平面和三维更直观。软件也可在平面绘制后再生成透视图。在软件的开发上,突出了专业的特点, 均以AutoCAD 为平台, 但是在计算和优化方面软件还未能较好开发。软件处于初级绘图应用阶段。
6. 3 智能化建筑中的给排水设计
重视楼宇自动化系统和运用计算机技术对给排水设备进行测量、监视及自动控制。给排水专业主要对卫生设备及灭火设备方面提出监控要求。在给水系统中,提出能对流量、压力(压差)、温度、液位的监视、控制、测量、记录; 排水系统中, 提出能对流量的测量、记录、阻塞的显示等; 消防灭火系统中, 提出监控方式、监测位置, 并能及时反映运行状态。
自动化系统起步较晚, 但现已有了智能建筑设计标准。在住宅区内, 给水计量开始推广应用远传水表。由于产品规格偏少、投资偏大, 限制了给排水对自控的要求。
为了我国建筑给水排水事业的发展，我们必须不断地总结经验，吸取国外的新技术，创造建筑给水排水技术体系，把建筑给水排水工程技术提高到一个新水平。
二、毕业设计（论文）方案介绍（主要内容）
苏中话物设备通信楼建筑给水排水和消防设计的给水排水及消防施工图的设计和编制，扩初设计说明书和各系统计算书；外文翻译。
本建筑项目位于江苏省扬州市，西临新城河，北临文昌西路，本建筑地下二层，地上13层，总建筑面积2.9万余平方米，地上建筑面积2.29万余平方米，地下建筑面积6.9万余平方米，高59.5m，属一类高层建筑。
下二层为非机动车库；地下一层设有一个战时人防物资库、水池、泵房、强弱电间等；一层与二层为客户接待服务处；三层为食堂及餐厅；四层为会议活动室；五～七层为呼叫中心；八～九层办公室；十一～十三层为数据机房；屋顶设机房层。
一）给水相关初步方案
本工程由城市市政自来水管进水以满足生活以及消防用水要求，从北侧文昌西路市政给水管接入，市政水压0.16Mpa。
供水方式采用分区给水，地下室、一层以及二层采用市政管网直接供水，二层以上采用水泵和水箱相结合的“市政管网—贮水池—加压水泵—屋顶水箱—用水点”供水系统。
水池、水泵房集中设置在地下一层。
二）排水相关初步方案
生活污废水室内外均合流，经化粪池预处理后就近排入市政污水管网系统。
餐饮废水废水经隔油池除油，地下车库废水经隔油后提升至室外后排入市政管网。
屋面雨水采用重力流雨水系统，直接排入就近雨水检查井。
三）消防相关初步方案
1、自动灭火系统
本工程中故除建筑面积小于5平方米的卫生间、不宜采用水扑灭的电器设备间及与室外相通的敞廊以外均设置自动喷淋系统，以中危险级计算布置。
报警阀组集中设置于地下一层水泵房内。
喷淋用水通过喷淋泵从消防水池直接抽取，屋顶设消防水箱，室外设水泵结合器。
当消防水箱静压力不满足要求时设增压稳压泵系统。
另：所有数据机房，电池室和变电所拟采用七氟丙烷FM200气体灭火系统
一层柴油发电机房采用水喷雾灭火系统
2、消火拴系统
消火拴用水通过消防泵从消防水池直接抽取，屋顶设消防水箱，室外设水泵结合器。
各层均设置消火拴灭火系统。
拟在消火拴出口压力大于0.5MPa处使用减压稳压消火拴。
当消防水箱静压力不满足要求时设增压稳压泵系统。
3、消防水池
由于本工程只有一路进水，故设消防水池保障消防安全性。消防水池设于地下室水泵房内。大小根据自动喷淋和消火拴保护时间用水量确定。
4、灭火器配置
本工程各个楼层均应布置灭火器。办公区域按中危险等级配置，机房区域按严重危险等级配置，强弱电间、电梯机房、控制室以及变电所均应加设灭火器。
四）人防工程相关初步方案
本工程地下室人防共设有一个人防物资库。需设自动喷淋以及消火拴灭火系统。
给水，排水以及消防系统设计计算时须参考各人防工程相关规范的具体要求。
三、毕业设计（论文）的主要参考文献
1) 中国市政工程西南设计研究院．给水排水设计手册第1册（常用资料）．第二版．北京：中国建筑工业出版社，2001．
2) 中国市政工程西南设计研究院．给水排水设计手册第2册（建筑给水排水）．第二版．北京：中国建筑工业出版社，2001．
3) 中国市政工程西北设计研究院．给水排水设计手册第11册（常用设备）．第二版．北京：中国建筑工业出版社，2001．
4) 中国市政工程华北设计研究院．给水排水设计手册第12册（器材与装置）．第二版．北京：中国建筑工业出版社，2001．
5) 陈耀宗，姜文源，胡鹤均．建筑给水排水设计手册．第二版．北京：中国建筑工业出版社，1994．
6) 王增长，高羽飞，曾雪华．建筑给水排水工程．第五版．北京：中国建筑工业出版社，2005．
7) 冯翠敏，付婉霞．集中热水供应系统的循环方式与节水．中国给水排水．2001，17(9)：46～48．
8) 中华人民共和国建设部建筑给水排水设计规范．GBJ50015-2003．中国计划出版社．
9) 中华人民共和国建设部高层民用建筑设计防火规范．GB50045-95．中国计划出版社．
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11) 中华人民共和国建设部自动喷水灭火系统施工及验收规范．GB50261－96．中国计划出版社．
12) 中国建筑标准设计研究所．给水排水标准图集合订本 S1（下）．北京：中国建筑标准设计研究所出版，2002．
13) 中国建筑标准设计研究所．给水排水标准图集合订本 S2（上）．北京：中国建筑标准设计研究所出版，2002．
14) 中国建筑标准设计研究所．给水排水标准图集合订本 S3（上）．北京：中国建筑标准设计研究所出版，2002．
15) 中华人民共和国建设部人民防空地下室设计规范．GB50038－2005．中国计划出版社．
16) 中华人民共和国建设部人民防空工程设计防火规范．GB50098－98．中国计划出版社．
17) 中华人民共和国建设部汽车库、修车库、停车场设计防火规范．GB50067－97．中国计划出版社．
18) STD BSI BS EN 12109-ENGL．Bacuum drainage systems inside buildings．1999
19) AEA．CFX-4.2 User Guide．AEA Technology，Harewell，UK，1997
20) ATV REGELWERK（1992）：Besondere Entwaesserungsverfahren Unterdruckentwaesserung －Druckentwaesserung
四、审核意见
