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高层建筑给水系统的节能及优化设计研究

作　者: 曹杨
导　师: 李太富
学　校: 西华大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 高层建筑给水系统节水节能优化设计研究
分类号: TU821
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

高层建筑给水存在加压系统,具有巨大的节能前景,具有代表性,无论是在技术的广度还是设计深度上都远远超过一般的建筑给水,其中不少问题还没有得到很好地解决。随着高层建筑中各种设备的日益完善,给水、热水、排水、消防、暖通、电器等使得建筑内各种管道增多,运行的费用也不断增加。面对全球越来越严重的能源危机,节水节能工作势在必行,这就迫使人们去寻求最经济的优化设计,包括选择合理的供水方式、竖向最优分区、管网优化设计等以节省投资、节约资源。在这些方面所作的研究工作不多,本文对高层建筑给水系统节水节能及优化设计方面进行了研究。本文分别对高层建筑生活给水系统,消火栓给水系统,自动喷淋系统等进行了探讨,通过分析计算得到了比较理想的优化结果。文中分析了高层住宅生活给水系统的特点,基于高层住宅给水方式合理的选择之上,进一步对高层住宅小区给水方式的选择进行了优化研究,并通过工程实例,重点分析了屋顶水箱给水方式和变频泵给水方式下给水系统的投资和能耗情况,获得了适合高层住宅小区相对较优的给水方式。长期以来,消火栓给水系统的环状管网管径都习惯按枝状管网计算,计算结果管径偏大,造成浪费。借鉴城市管网优化设计的经验和前人的研究成果,并结合高层建筑消火栓管网的特点,通过建立非线性数学规划模型,通过使用MATLAB遗传算法与应用MATLAB遗传工具箱,对消火栓环状管网进行优化设计,求得管网年费用最小情况下管段管径,结果表明优化设计可节省投资,提高设计效率。针对工程设计中复杂的自喷系统水力计算,基于EXCEL电子表格,提供了一套行之有效的设计计算方法,并以实例进行了计算论证,可以节省设计工作时间,提高设计工作效率。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题的提出  9-10
  1.2 研究背景与现状  10-13
    1.2.1 高层建筑给水系统水量能量损失现状  10-11
    1.2.2 国内外优化研究现状  11-12
    1.2.3 高层建筑给水工程存在的问题  12-13
  1.3 论文的研究内容及方法  13-14
    1.3.1 研究内容  13
    1.3.2 研究方法  13-14
2 高层建筑给水系统的节能与优化  14-38
  2.1 高层建筑给水系统的分区  14-15
    2.1.1 高层建筑给水系统分区的必要性  14
    2.1.2 高层建筑给水系统分区的方法  14-15
  2.2 高层建筑给水方式  15-21
    2.2.1 高层建筑给水的四种基本方式  15-16
    2.2.2 我国高层建筑给水方式现状  16-17
    2.2.3 高层建筑给水方式实例分析  17-21
  2.3 高层建筑给水系统水力计算  21-27
    2.3.1 设计流量  21-23
    2.3.2 管网水力计算  23-27
  2.4 对高层建筑高区管网进行建模求解  27-34
    2.4.1 建立模型及求解  27-30
    2.4.2 工程实例优化研究  30-34
  2.5 高层建筑给水系统优化建议  34-36
    2.5.1 生活、消防水池（箱）应分建  34-35
    2.5.2 在小高层建筑中合理利用无负压给水方式  35-36
    2.5.3 充分利用太阳能资源  36
  2.6 小结  36-38
3 高层建筑消火栓给水系统的优化  38-61
  3.1 高层建筑室内消火栓系统概况  38-44
    3.1.1 高层建筑室内消火栓系统供水方式的选择  38-41
    3.1.2 高层建筑室内消火栓系统的分区  41
    3.1.3 高层建筑室内消火栓系统水力计算  41-44
  3.2 遗传算法的应用  44-48
    3.2.1 遗传算法的概念  44-47
    3.2.2 遗传算法在管网优化设计方面的应用  47-48
  3.3 高层建筑消火栓系统数学模型的建立  48-57
    3.3.1 基本公式的推导  48-52
    3.3.2 工程实例的应用  52-57
  3.4 高层建筑消火栓系统优化问题的探讨  57-59
    3.4.1 变频或者气压给水是否可替代屋顶水箱  57-58
    3.4.2 消火栓给水系统用水量  58-59
  3.5 小结  59-61
4 自动喷水灭火系统的优化  61-70
  4.1 自动喷淋系统管径的优化  61-63
    4.1.1 经济流速的探讨  61-62
    4.1.2 管径优化的探讨  62-63
  4.2 自动喷水灭火系统工程算例  63-68
  4.3 自动喷淋系统优化的探讨  68-69
    4.3.1 适当增大喷头布置间距  68
    4.3.2 管网的布置  68-69
  4.4 小结  69-70
结论  70-72
参考文献  72-75
附录  75-76
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  76-77
致谢  77-78
附图  78-80

高层建筑给水系统的节能及优化设计研究

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