第2章 建筑内部给水系统的计算

第2章建筑内部给水系统的计算第2章建筑内部给水系统的计算给水系统所需压力2-1给水系统所需水量2-2给水设计秒流量2-3给水管网的水力计算2-4增压和贮水设备2-5给水系统所需供水压力（如图）：H——建筑内部给水系统所需的压力，kPa；H1——引入管起点至最不利点的静压差，kPa；H2——计算管路的沿程与局部压力损失，kPa；H3——水表的水头损失，kPa；H4——最不利点的最低工作压力，kPa。1234HHHHHHH1各种配水装置为克服给水配件内摩阻、冲击及流速变化等阻力而放出额定流量所需要的最小静水压力。(见表2-1）2-1给水系统所需压力H4H2+H32-2给水系统所需水量一、生活用水量标准1．住宅生活用水定额及时变化系数（见P29表2-1、P31表2-2）2．集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水定额（见P31表2-3）3.工业企业建筑生活用水定额（见表2-4）二、最高日用水量式中Qd——最高日生活用水量，L/d；m——设计单位数，人或床为数等；qd——单位用水定额L/人•d、L/床•d、L/m2•d。（见表2-2、2-3）ddQmq确定生活水池调节容积三、最大时用水量式中：Qh——最大小时生活用水量，L/h；Qd——最高日生活用水量，L/d；Qp——平均小时流量，L/h；T——每日（或最大班）使用时间，h；Kh——时变化系数，按表2-2，2-3采用。2-2给水系统所需水量hdhPhKQQQKThhpQKQ确定高位水箱调节容积确定室外给水管道设计秒流量：——给水管道的设计流量，为建筑内卫生器具按最不利情况组合出流时的最大瞬时流量。计算目的：1.确定管径，经济合理。2.计算管段水头损失，确定给水系统所需压力。3.选择水泵2-3给水设计秒流量1.经验法根据经验制定几种卫生器具的大致出水量，将其相加得到给水管道的设计流量。2.平方根法3.概率法美国亨特提出：影响给水流量的主要示给水系统中卫生器具总数n和放水使用概率，给水流量的分布符合二项分布规律。gqbNn——整数；0P11()(1)xxxnFxCpp一、世界各国的计算方法A.用水分散型建筑的给水设计秒流量——根据建筑物用途确定的系数，见表2-7。Ng——设计管段的卫生器具给水当量总数。适用范围：集体宿舍、旅馆、宾馆、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、客运站、会展中心、中小学教学楼、公共厕所等建筑。ggNaq2.0=二、我国当前使用的设计秒流量公式注意：1.qgqmax（最大卫生器具给水额定流量）qmaxqg2.qg＞∑qi，∑qiqg3.延时自闭冲洗阀：Ng0.5qgqg＋1.24.综合性建筑值应按加权平均法：式中：——综合性建筑内各类建筑物的卫生器具的给水当量数；——对应于的设计秒流量系数。112212ggngngggnNNNNNN12,n12,gggnNNN12,gggnNNNB.住宅生活给水管道设计秒流量1）计算管段最大用水时卫生器具的给水当量平均出流概率：U0——生活给水配水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率，％；q0——最高用水日的用水定额，L/（人•d）查表2-2；m——每户用水人数；Kh——小时变化系数，查表2-2；Ng——每户设置的卫生器具给水当量总数；T——用水时数，h；0.2——1个卫生器具给水当量的额定流量，L/s。%10036002.000××××××=TNKmqUgh将安装在污水盆上，支管直径为15mm的配水龙头的额定流量0.2L/s作为一个当量。（表2-1）2）计算管段上卫生器具给水当量同时出流概率（U）:U——计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（％）；——对应于不同卫生器具的给水当量平均出流概率（U0）的系数；（P35表2-5）——计算管段的卫生器具给水当量总数；3）计算设计秒流量：qg——计算管段的设计秒流量，L/s；ggCNNU)1-(149.0+=cggUNq2.0=gN平均出流概率参考值（见表2.3.2）注意：1.当计算管段的卫生器具给水当量总数超过一定条件时，其流量应取最大用水时平均秒流量：2.有两条或两条以上具有不同U0的给水支管的干管，该管段的U0应取加权平均值，即：式中：——给水干管的最大时卫生器具给水当量平均出流概率；——给水支管的最大时卫生器具给水当量平均出流概率；——相应支管的卫生器具给水当量总数。0U0U建筑物性质参考值建筑物性质参考值普通住宅Ⅰ型3.4~4.5普通住宅Ⅲ型1.5~2.5普通住宅Ⅱ型2.0~3.5别墅1.5~2.00U00igigiUNUN0UiU0giN00.2ggqUNC.用水密集型建筑的给水设计秒流量计算公式：q0——同种卫生器具额定流量，L/s，见表2-1；n0——同种卫生器具数；b——卫生器具的同时给水百分数，见表2-8～2-11。注意：①qgqmax，qmaxqg。②延时自闭冲洗阀：q计1.2L/s，1.2L/sqg，q计1.2L/s，q计qg。适用范围：工业企业生活间、公共浴池、食堂、影剧院、体育场等。00gqnqb1．管径的确定各管段的管径是根据所通过的设计秒流量确定的，其计算公式为：qg——计算管段的设计秒流量，m3/s；dj——管道计算内径，m；v——管段中的流速，m/s。（见表2-12）vqdgj4=2-4给水管网的水力计算生活给水：配水支管：0.6～1.0m/s配水横管（＞25mm）：0.8～1.2m/s环形管、干管、立管：1.0～1.8m/s消火栓：v＜2.5m/s自动喷水：v＜5.0m/s2．管网水头损失的计算（1）沿程水头损失式中：hi——管段的沿程水头损失，kPa；L——计算管段长度，m；i——管道单位长度的水头损失，kPa/m。①i值按下式计算：式中：dj——管段的设计计算流量，m3/s；qg——管道计算内径，m。Ch——海澄•威廉系数。②i值查给水管道水力计算表。（附录2-1～附录2-3）85.1-4.8785.1-105gjhqdCi=各种塑料管、内衬(涂)塑管Ch=140铜管、不锈钢管Ch=130衬水泥、树脂的铸铁管Ch=130普通钢管、铸铁管Ch=100hi＝iL（2）局部水头损失hj——管段的局部水头损失，kPa；ζ——局部阻力系数。v——管道内平均水流速度，m/s；g——重力加速度，m/s2；给水管道的局部水头损失可按管网沿程水头损失的百分数估算（见表2-14、2-15）。生活给水管网为25－30％；消火栓系统给水管网为10％；自动喷水灭火系统消防管网为20％；生产、消防合用管网为15％；gvhj2∑2=（3）水表水头损失计算水表水头损失：式中：hd——水表的水头损失，kPa；qg——计算管段的给水设计流量，m3/h；Kb——水表的特性系数，一般由厂家提供，也可按下式计算：旋翼式：螺翼式：式中：Qmax——水表的最大流量，m3/h；水表水头损失允许值(kPa)表2-162gdbqhK2max100bQK2max10bQK表型正常用水时消防时旋翼表24.549.0螺翼表12.829.4水表的选择：用水均匀：qgQn用水不均匀：qgQmax3.水力计算步骤1）确定给水方案。2）绘图平面图、轴测图。3）根据轴测图选择最不利配水点，确定计算管路。4）以流量变化处为节点，进行节点编号，划分计算管段，将设计管段长度列于水力计算表中。5）根据建筑物的类别选择设计秒流量公式，计算管段的设计秒流量。6）根据管段的设计秒流量，查相应水力计算表，确定管径和管道单位长度水头损失。7）确定给水管网沿程和局部水头损失，选择水表，并计算水表水头损失。8）确定给水管道所需压力H，并校核初定给水方式。①外网直接给水下行上给：H0≥H：原方案可行；H0略＜H：放大部分管段的管径；H0＜＜H：增设升压设备。②设水箱上行下给供水：校核水箱的安装高度：若不满足要求，可提高水箱高度、放大管径、设增压设备或选用其他供水方式。9）确定非计算管段的管径。10）对于设置升压、贮水设备的给水系统，还应对其设备进行选择计算。4XhHh1234HHHHH4.计算流程图H0≥H：原方案可行H0略＜H：放大管径H0＜H：设升压设备校核水箱高度提高水箱高度放大管径增设升压设备否水箱给水直接给水确定给水方案绘平面、轴测图选择最不利点、确定计算管路节点编号，计管段长度计算设计秒流量确定管径、水力坡度计算沿程、局部和水表损失计算系统所需压力H确定非计算管段的管径选择升压、贮水设备是计算结束5.例题一、工程概况某5层10户住宅，每户卫生间内有低水箱坐式大便器1套，洗脸盆、浴盆各1个，厨房内有洗涤盆1个，该建筑有局部热水供应。图2-2为该住宅给水系统轴测图，管材为给水塑料管。引入管与室外给水管网连接点到最不利配水点的高差为15.23m。室外给水管网所能提供的最小压力H0=270kPa。试进行给水系统的水力计算。解：1）由轴测图2-2确定最不利配水点为浴盆淋浴喷头，故计算管路为0-1-2-3-4-5-6-7-8-92）该建筑为普通住宅Ⅱ类（表2-2），选用式2-5计算各管段设计秒流量由表2-2得用水定额每户按3.5人计由表2-1得：浴盆水嘴N=1.0，坐便器N=0.5，洗脸盆水嘴N=0.75，洗涤盆水嘴N=1.0根据式2-7得平均出流概率U0，查表2-5找出对应的αc值代入式2-6求出同时出流概率，再代入式2-5就可得出该管段的设计秒流量qg,重复上述步骤可求出所有管段的设计秒流量0200/(d)2.5hqLK人3）确定管径流速应控制在允许范围内，查附表2-3可得管径DN和单位长度沿程水头损失i，由式2-13计算出管路的沿程水头损失∑hi。各项计算均列于表2-174）计算局部水头损失∴计算管路的水头损失为：30%0.39.1139.734jihhkPa29.1132.73411.847ijHhhkPa5）计算水表的水头损失因住宅建筑用水量较小，总水表及分户水表均选用LXS湿式水表，分户表安装在3-4上，总水表安装在8-9上。查附表1-1选用15mm口径的分户水表，其常用流量1.5m3/h＞q3-4过载流量为3m3/h，所以分户水表的水头损失：3343890.384/1.38/1.408/5.07/qLsmhqLsmh22222max///1001.38/(3/100)21.16dgbghqKqQkPa选口径32mm的总水表，其常用流量为6m3/h＞q8-9，过载流量为12m3/h，所以总水表的水头损失为Hd和Hd｀均小于表2-16中水表水头损失允许值。水表的总水头损失为：222/5.07/12/10017.85dgbHqKkPa321.1617.8539.01ddHhHkPa由式2-1计算给水系统所需压力H：满足要求123415.239.811.8521.1617.8550250.21270HHHHHkPa6.作业某7层14户住宅，每户卫生间内有低水箱坐式大便器1套，洗脸盆、浴盆各1个，洗衣机1台，厨房内有洗涤盆1个，该建筑有局部热水供应。图2-3为该住宅给水系统轴测图，管材为给水塑料管。引入管与室外给水管网连接点到最不利配水点的高差为21.23m。室外给水管网所能提供的最小压力H0=300kPa。试进行给水系统的水力计算。2-5增压和贮水设备一、水泵装置在建筑内部给水系统中，多采用离心泵。1.水泵装置的抽水方式（1）水泵直接抽水（2）水泵间接抽水水泵装置宜设计成自动控制运行方式。有水箱系统由水位继电器控制水泵的启停；无水箱系统由压力继电器控制水泵的启停。2．水泵的选择1）水泵的流量确定（1）无水箱：取系统设计秒流量（qg）（2）水箱：取系统的最大日最大时用水量（Qh）2）水泵扬程确定（1）水泵从贮水池抽水时：式中：Hb——水泵所需总扬程，kPa；H1——贮水池最低水位至最不利配水点位置高度所需的静水压，kPa；H2——吸水管和压水管的沿程水头损失和局部水头损失之和，kPa