第5讲-1：给水系统水力计算

第5讲给水设计流量与管道水力计算一、设计流量二、设计流速三、管网水力计算一、设计流量（一）基本概念最大时用水量——最高日用水时间内最大一小时的用水量。（单位：L/h）最大用水小时的平均秒流量——将最大时用水量（最大时流量）中时（小时）换算为3600秒，即得到最大秒流量；（单位：L/S）设计秒流量——卫生器具按配水最不利情况组合出流的最大短时流量。给水设计流量——是给水系统中的设备和管道在使用过程中可能出现的最大流量。（2）采用最大小时平均秒流量的情况：1）设有高位水箱的增压水泵；2）当建筑物内的生活用水全部经贮水池后自行加压供给时，引入管的设计流量；（二）设计流量的确定（1）采用设计秒流量的情况：1）一般情况下，室内配水管网、气压给水设备、变频调速给水设备、不设高位水箱的增压水泵；2）当建筑物内的生活用水全部由室外管网直接供水时，引入管的设计流量；（3）其它情况：1）当建筑物内的生活用水既有室外管网直接供水，又有自行加压供水时，引入管的设计流量等于直接供水部分的设计秒流量加上加压部分的最大用水小时平均秒流量。式中：——最大小时（平均）秒流量，L/s；——用水单位数，人数或床位数等；——生活用水定额，L/(人·d)，L/(床·d)或l/(人·班)等；(最高日、平均)——小时变化系数；——用水时数，h。（三）最大用水小时平均秒流量的计算TKqmQhh3600（2-3）hQmqhKT例题:某商场员工及顾客最高日生活用水定额为8L/（㎡·d），使用时数为12h，小时变化系数为1.3,服务人员最高日生活用水定额为100L/（人·d），使用时数为8h,小时变化系数为1.3。其员工及顾客用水单位数为5968㎡，服务人员数为30人。（1）商场最高日生活用水量为（）m³/d，最大时生活用水量为（）m³/h。A．30；2.5B．30.7；6.63C．50.7；6.63D．50.7；2.5（四）设计秒流量的确定•一是经验法，按卫生器具数量确定管径，或以卫生器具全部给水流量与假定设计流量间的经验数据确定管径，简捷方便，但精确度较差，不能区别建筑物的不同类型、不同标准、不同用途和卫生器具的种类、使用情况、所在层数和位置。•二是平方根法，以单阀水嘴在额定工作压力时的流量0.20L/s作为一个理想器具的给水当量，其他类型的卫生器具配水龙头的流量按比例换算成相应的器具给水当量，设计秒流量与卫生器具给水当量总数的平方根成正比，建筑物用途不同比例系数不同，当量数增大到一定程度后，流量增加极少，导致计算结果偏小。•三是概率法，假定管道系统中主要卫生器具的使用可视为纯粹的随机事件；以建筑物用水高峰期间所记录的一次放水时间和间隔时间作为频率的依据，以给水系统中全部卫生器具中使用m个作为满足使用条件下的要求负荷，该方法理论正确，符合实际，是发展趋向；但并非所有卫生器具都服从二项分布法则，统计数据不可能很全面，人口变化和设备完善程度的影响得不到反映；需要在合理地确定卫生器具额定流量，并进行大量卫生器具使用频率实测工作的基础上，才能建立正确的计算公式。（四）设计秒流量的确定目前一些发达国家主要采用概率法建立设计秒流量公式，然后结合一些经验数据，制成图表供设计使用。（四）设计秒流量的确定住宅建筑我国生活给水管网设计秒流量的计算方法：用水分散型公共建筑用水集中型公共建筑1）根据住宅配置的卫生器具给水当量、使用人数、用水定额、使用时数及小时变化系数，按(2-4)式计算最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：（1）住宅建筑的设计秒流量计算36002.000TNKmqUgh——每户用水人数m——每户设置的卫生器具给水当量数gN（1）住宅建筑的设计秒流量计算2）根据计算管段上的卫生器具给水当量总数，按(2-5)式计算得出该管段的卫生器具给水当量的同时出流概率：ggcNNU49.0)1(1——计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率，％；——对应于不同的系数，按表2-7取用；——计算管段的卫生器具给水当量总数。Uc0UgN（1）住宅建筑的设计秒流量计算3）根据计算管段上的卫生器具给水当量同时出流概率，按(2-6)式计算得计算管段的设计秒流量：ggNUq2.04）有两条或两条以上具有不同最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率的给水支管的给水干管，该管段的最大时卫生器具给水当量平均出流概率按(2-7)式计算：gigiiNNUU00【例2-l】生活给水管道计算草图如图2-6所示。立管A和B服务于每层六户的10层普通住宅Ⅱ型，每户一卫一厨，生活热水由家用燃气热水器供应，每户的卫生器具及当量为：洗涤盆1只(N＝1.0)；坐便器1具(N＝0.5)；洗脸盆1只(N＝0.75)；淋浴器1具(N＝0.75)；洗衣机水嘴1个(N＝1.0)。立管C和D服务于每层四户的10层普通住宅Ⅲ型，每户两卫一厨，生活热水由家用燃气热水器供应，每户的卫生器具及当量为：洗涤盆1只(N＝1.0)；坐便器2具(N＝0.5×2＝1.0)；洗脸盆2只(N＝0.75×2＝1.5)；浴盆1只(N＝1.2)；淋浴器1具(N＝0.75)；洗衣机水嘴1个(N=1.0)。（1）住宅建筑的设计秒流量计算A1A2A8A9A10B1B2B8B9B10C1C2C8C9C10D1D2D8D9D10JLAJLBJLCJLD1234图2－6水力计算草图（1）住宅建筑的设计秒流量计算例题：计算住宅给水设计秒流量的“卫生器具给水当量的同时出流概率”，下列哪一个概念是错误的？（）A．按户为单位计算确定B．按计算管段分别确定C．与最高日用水定额有关D．与卫生器具给水当量有关例题:住宅建筑生活给水管道，某计算管段上卫生器具给水当量总数为25，计算管段上卫生器具给水当量同时出流概率为3.0%，该管段设计秒流量应为（）L/s。A．0.05B．0.10C．0.15D．0.25如集体宿舍、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、公共厕所等建筑的生活给水设计秒流量，仍采用平方根法计算设计秒流量，具体按(2-8)式计算：（2）用水分散型公共建筑的设计秒流量计算ggNq2.0——根据建筑物用途而定的系数，按表2-8取用。注意：当计算值小于该管段上1个最大卫生器具给水额定流量时，应采用1个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量；如计算值大于该管段上按卫生器具给水额定流量累加所得流量值时，应按卫生器具给水额定流量累加所得流量值采用。有大便器延时自闭冲洗阀的给水管段，大便器延时自闭冲洗阀的给水当量均以0.5计，计算得到的附加1.10L/s的流量后，为该管段的给水设计秒流量。综合楼建筑的值应按加权平均法计算。（2）用水分散型公共建筑的设计秒流量计算例题：教学楼共5层，每层设2个卫生间，每个卫生间卫生器具给水当量总数为6.5，根据建筑物用途而定的系数a值为1.8。该教学楼给水设计秒流量应为（）L/s。A．2.90B．5.82C．12.63D．29.0（3）用水集中型公共建筑的设计秒流量计算如工业企业的生活间、公共浴室、职工食堂或营业餐馆的厨房、体育场馆运动员休息室、剧院的化妆间、普通理化实验室等建筑的生活给水管道的设计秒流量，应根据卫生器具给水额定流量、同类型卫生器具数和卫生器具的同时给水百分数按(2-9)式计算：bNqqg00式中：——计算管段的给水设计秒流量，L/s；——同类型的1个卫生器具给水额定流量，L/s；——计算管段同类型卫生器具数；——卫生器具的同时给水百分数，应按表2-9、表2-10和表2-11采用。bNqqg00gq0q0Nb注意：如计算值小于该管段上1个最大卫生器具给水额定流量时，应采用1个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。大便器自闭式冲洗阀应单列计算，当单列计算值小于1.2L/s时，以1.2L/s计；大于1.2L/s时，以计算值计。（3）用水集中型公共建筑的设计秒流量计算例题：某研究院实验室设置单联化验龙头15个，额定流量0.2L/s，同时给水百分数为30%；双联化验龙头12个，额定流量0.07L/s，同时给水百分数20%；该管段设计秒流量应为（）L/s。A．0.50B．0.80C．1.07D．2.86二、设计流速当管段的流量确定后，流速的大小将直接影响到管道系统技术、经济的合理性。流速过大易产生水锤，引起噪声，损坏管道或附件，并将增加管道的水头损失，提高建筑内给水系统所需的压力和增压设备的运行费用；流速过小，会使管道直径变大，增加工程投资。设计时应综合考虑以上因素，将给水管道流速控制在适当的范围内。经济流速生活或生产给水管道的水流速度宜按表2-13采用；消火栓给水系统的管道流速不宜大于2.5m/s；自动喷水灭火系统的管道流速，不宜大于5.Om/s，特殊情况下可控制在10m/s以下。二、设计流速——经济流速表2-13生活给水管道的水流速度公称直径(mm)15～2025～4050～70≥80水流速度(m/s)≤1.0≤1.2≤1.5≤1.8三、管网水力计算室内给水管网的水力计算，就是在满足各配水点用水要求的前提下，确定给水管道的直径及管路的水头损失，复核室外给水管网是否满足所需压力，对于设置升压设备和高位水箱的给水系统，需要根据计算结果选择设备型号和确定水箱安装高度。——目的和任务1、确定管径根据已经计算出的各管段设计流量，初步选定管道设计流速，按(2-10)式计算管道直径：Vqdg4住宅的入户管，公称直径不宜小于20mm。2、沿程水头损失给水管道的沿程水头损失可按(2-11)式计算：LqdCLihgjhf85.187.485.1105表2―14各种管材的海澄-威廉系数hC管道类别塑料管、内衬(涂)塑管铜管、不锈钢管衬水泥、树脂的铸铁管普通钢管、铸铁管1401301301003、局部水头损失生活给水管道的配水管的局部水头损失，宜按管道的连接方式，采用管(配)件当量长度法计算。螺纹接口的阀门及管件摩阻损失的当量长度见表2-15。当管道的管(配)件当量长度资料不足时，可根据下列管件的连接状况，按管网的沿程水头损失的百分数取值：局部水头损失的估算：1)管(配)件内径与管道内径一致，采用三通分水时，取25％～30％；采用分水器分水时，取15％～20％。2)管(配)件内径略大于管道内径，采用三通分水时，取50％～60％；采用分水器分水时，取30％～35％。3)管(配)件内径略小于管道内径，管(配)件的插口插入管口内连接，采用三通分水时，取70％～80％；采用分水器分水时，取35％～40％。水表和减压阀水头损失估算：水表的局部水头损失，应按选用产品所给定的压力损失值计算。在未确定具体产品时，可按下列情况选用：住宅入户管上的水表，宜取0.01MPa；建筑物或小区引入管上的水表，在生活用水工况时，宜取0.03MPa；在校核消防工况时，宜取0.05MPa。比例式减压阀的水头损失，阀后动水压宜按阀后静水压的80％～90％采用；管道过滤器的局部水头损失，宜取0.01MPa；管道倒流防止器的局部水头损失，宜取0.025～0.04MPa。4、水力计算方法步骤根据建筑平面图和确定的给水方式，绘出给水管道平面布置图及轴测图，列出水力计算表；根据轴测图选择最不利配水点，确定计算管路。；根据建筑的性质选用设计秒流量公式，计算各管段的设计秒流量；以流量变化处为节点，从配水最不利点开始，进行节点编号，将计算管路划分成计算管段，并标出两节点间计算管段的长度；确定各管段直径；计算沿程水头损失、局部水头损失、管路总水头损失；确定给水系统所需压力、选择增压设备、确定水箱设置高度；确定非计算管路各管段的管径。给水综合例题：1、室外给水管网所能提供的最小压力为196KPa(20m水柱)，试作一座四层集体宿舍楼盥洗间给水管道水力计算（没有装置水表）。图为盥洗间给水系统轴测图，盥洗槽一个给水龙头当量为1.0，流出水头为15KPa。