第2章 给水系统设计

1.用水定额用水定额是指，用水对象单位时间内所需用水量的规定数值，是确定建筑物设计用水量的主要参数之一。其数值是在对各类用水对象的实际耗用水量进行多年实测的基础上，经过分析，并且考虑国家目前的经济状况以及发展趋势等综合因素而制定的，以作为工程设计时必须遵守的规范。合理选择用水定额关系到给排水工程的规模和工程投资。,2.2.1用水定额与卫生器具额定流量,2.最高日用水量（2-2）最高日用水量（L/d）；用水单位数（人或床位等，工业企业建筑为班人数）；最高日生活用水定额（L/人d、L/床d或L/人班等）。,2.2.1用水定额与卫生器具额定流量,建筑物的最高日用水量（L/d）,即一年中最大日用水量，根据建筑物的不同性质，采用相应的用水量定额进行计算。生活用水定额可以分为住宅生活用水定额，公共建筑生活用水定额，居住区生活用水定额，工业企业建筑生活用水定额，热水用水定额等等。若工作企业为分班工作制，最高日用水量,为生产班数，若每班生产人数不等，则各类建筑的生活用水定额见表2-3、表2-4、表2-5。,2.2.1用水定额与卫生器具额定流量,3.最大小时用水量（2-3）（2-4）最大小时用水量（L/h）（）用水量最高时一个小时的用水量；建筑物内每日或每班的用水时间（h），根据建筑物的性质决定；,2.2.1用水定额与卫生器具额定流量,如：住宅及一般建筑多为昼夜供水，T=24；若工业企业为分班工作制，为每班用水时间；旅馆等建筑若为定时供水，为每日供水时间。平均时用水量，又称平均小时用水量，为最高日生活用水量在给水时间内以小时计的平均值（L/h）；小时变化系数，最大日中最大小时用水量与该日平均小时用水量之比。,2.2.1用水定额与卫生器具额定流量,例：某地区有一幢类普通住宅楼，每户按3.5人计，本楼共有105户，本楼最大小时用水量为()L/h。,2.2.1用水定额与卫生器具额定流量,消防用水量大而集中，与建筑物的使用性质、规模、耐火等级和火灾危险程度等密切相关，为保证灭火效果，建筑内消防水量应按需要同时开启的消防用水灭火设备用水量之和计算。其计算方法详见第六章。建筑内部给水系统的计算是在完成给水管线布置，绘出管道轴侧图后进行的。计算的目的是确定给水管网各管段的管径和给水系统所需的压力，复核室外给水管网的水压是否满足室内给水系统所需压力的要求。,2.2.1用水定额与卫生器具额定流量,2.3.1设计秒流量,为保证建筑内部用水，生活给水管道的设计流量，应为建筑内部，卫生器具按最不利情况组合出流时的最大瞬时流量，又称为设计秒流量。建筑内部给水管道的设计秒流量的确定方法，一般可分为三种类型：经验法、平方根法和概率法。,一般用水时间集中，用水设备使用集中，同时给水百分数比较高，目前采用经验法确定计算公式，即直接以卫生器具数量、卫生器具的额定流量和同时给水百分数来计算设计管段上的设计秒流量，公式如下：,1、工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、影剧院、体育馆等建筑设计秒流量计算公式,2.3.1设计秒流量,式中:,计算管段中的设计秒流量（L/s）；同类型卫生器具数；同一类型一个卫生器具给水额定流量；按表2-6根据设计手册确定（L/s）；卫生器具的同时给水百分数%；设计时按表2-9、2-10、2-11或按设计手册确定；,工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、影剧院、体育馆等建筑设计秒流量计算公式,1,1,关于卫生器具的同时给水百分数b：例某一管段上连接有n0个卫生器具,如按下面公式进行计算：某管段的输配流量（L/s）；室内某管段及其以后管段的某一种卫生器具数；该种器具的最大单位出水量（L/s）。,工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、影剧院、体育馆等建筑设计秒流量计算公式,式中:,2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计算公式：计算管段中的设计秒流量（L/s）；计算管段上的卫生器具当量总数；根据建筑物用途而定的系数，按表2-8选用。,2.3.1设计秒流量,例：有一18层综合楼：1-4层为商场，总给水当量数为280；5-8层为办公室，总给水当量数为160；9-18层为宾馆，总给水当量数为380。在计算该楼生活给水设计秒流量时，其公式中应取（）,2.3.1设计秒流量,应按下式计算：计算管段设计秒流量（L/s）；计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（%）计算管段的卫生器具给水当量总数。,3住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,式中:,计算步骤：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，计算出最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：生活给水管道最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率（%）；,3住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,式中:,3住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,生活给水管道最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率（%）；最高用水日用水定额按表2-3取用；每户用水人数；小时变化系数按表2-3取用；每户设置的卫生器具给水当量数；用水时数（h）；一个卫生器具给水当量额定流量（L/s）。,式中:,3住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,采用概率法进行计算时，生活给水管道最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率的计算是关键，为了使的计算值不致偏差过大，表4-5列出了住宅的卫生器具给水当量最大用水时平均出流概率值，供参考。,2.根据计算管段上的卫生器具给水当量总数计算得出该管段的卫生器具给水当量的同时出流概率：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，查表2-7选用；每户设置的卫生器具给水当量数；,3住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,式中:,3住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,3.根据计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率，即可应用2-6式计算，得出计算管段的设计秒流量值。,3住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,4.当给水干管连接有两条或两条以上给水支管，而各个给水支管的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率具有不同的数值时，该给水干管的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率应按加权平均法计算：给水干管最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率；支管的最高用水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。,3住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,上式只适用于枝状管道中，各支管的最大用水时发生在同一时段的给水管道。而对最大用水时并不发生在同一时段的给水管段，应将设计秒流量最小的支管的平均用水时平均秒流量与设计秒流量大的支管的设计秒流量叠加成干管的设计秒流量。,2.3.2设计流速,流速大易产生水锤，引起噪声，损坏管道和附件，增加管道的水头损失，水泵扬程高，提高运行管理费用；流速小会使管径大，增加工程投资。生活生产给水管道水流速度按表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5.0m/s，特殊情况可控制在10m/s以下。,建筑内部给水管网的水力计算的内容：计算给水管网系统中各管段的管经d、计算各管段通过设计秒流量时所造成的水头损失h，根据每段的水头损失h，求整个管网系统所需水压H，复核市政给水管网的水压能否满足系统最不利配水点所需要的水压，根据计算压力选择水泵、水箱或气压水罐等加压设备并确定所需扬程安装位置和安装高度等。管道的计算是在完成管道布置，绘出管道系统轴侧图以后，根据用水龙头等用水配件的布置，轴侧图中的管道位置，管轴线标高等进行计算。,2.3.3管网水力计算,根据建筑物性质和卫生器具当量数来计算各管段的设计秒流量，根据流量计算公式，已知流速、流量，即可确定管径：计算管段的设计秒流量m3/s；计算管段内的流速，m/s；计算管段的管径m。,2.3.3管网水力计算,给水管网中的水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失以及水表的水头损失等。1.沿程水头损失计算根据水力学基本原理，管段的沿程水头损失可按水力坡降进行计算，公式如下：管段的沿程水头损失kPa或mmH20；计算管段长度，；水力坡降，即管道单位长度水头损失，kPa/m。,2.3.3管网水力计算,给水管道单位长度水头损失应按下式计算：水力坡降，即管道单位长度水头损失，kPam；管段计算内径，（m）；给水管段设计流量，（m3/s）；海澄威廉系数。,2.3.3管网水力计算,实际工程设计时，计算量比较大，一般可以直接使用根据上述公式编制而成的管道的水力计算表，即根据管段的设计秒流量qg，控制流速U在正常范围内，在表中查出管径d和单位长度的水头损失i。如“给水钢管水力计算表”见附录2“给水塑料管水力计算表”见附录1等。,2.3.3管网水力计算,2.局部水头损失计算沿流动方向局部零件下游的流速，（m/s）；管段的局部水头损失之和，（kPa或mmH20）；管段局部阻力系数；重力加速度，（m/s2)。,2.3.3管网水力计算,由于室内给水管网中的局部配件比较多，如阀门、弯头、三通等，局部阻力系数各不相同，实际工程设计时，将每一种局部水头损失折算成相应的沿程水头损失的百分数进行计算，即按当量长度计算。总水头损失=hj+hf,2.3.3管网水力计算,根据室内给水系统的设计程序，首先确定给水方式，根据所选择的给水方式，进行管网系统的布置，并绘制设计草图，包括给水排水平面图和系统图等。然后以设计草图作为水力计算的依据。,2.3.3管网水力计算,水力计算的基本步骤：选择最不利配水点，确定计算管路；根据卫生器具的当量数计算各个管段的设计秒流量；根据设计秒流量和各管段的控制流速，查水力计算表；确定各管段的管径d和单位管长的水头损失i；计算最不利管路的总水头损失；选择水泵或其他加压贮水设备并确定设备安装高度等参数。,2.3.3管网水力计算,3.水表水头损失计算水表水头损失数值与水表的型号、口径等有关，因此设计时，首先根据工作环境选择水表的类型，根据通过水表的设计流量确定水表的口径，然后才能计算水表的水头损失。（1）水表的选择水表的类型应根据安装水表的管段上，通过水流的水质、水量、水压、水的温度以及水量的变化等情况选定。一般分户水表多选用旋翼式湿式水表，建筑物总引入管上的水表多选用螺翼式湿式水表。,2.3.3管网水力计算,水表的口径根据通过水表的设计流量来选择，一般原则是：用水量比较均匀时，应保证安装水表的管段上设计秒流量（不包括消防流量)不大于水表的公称流量，因为公称流量是水表允许在相当长的时间内，通过的流量；用水量不均匀的给水系统，可以按设计秒流量不大于水表的最大流量确定水表的口径；,2.3.3管网水力计算,生活或生产用水不均匀，而且连续高峰用水负荷昼夜不超过3h时，可以按给水设计最大小时流量（不包括消防流量）不超过水表最大流量，而超过水表额定流量来确定水表口径，并按表4-10的规定复核水表的水头损失；住宅大便器如采用自闭式冲洗阀时，分户水表的口径一般不小于20mm；平均小时流量的68%（不包括消防流量）应大于水表的最小流量。,2.3.3管网水力计算,3.水表的水头损失计算管段的设计秒流量，(m3/h)；水表的水头损失，（kPa）；水表的特性系数，一般由生产厂提供，也可按式计算。,2.3.3管网水力计算,旋翼式水表和螺翼式水表：qmax.为各类水表的最大流量，m3/h；qmax.s螺翼式水表的最大流量，m3/h；qmax.L旋翼式水表的最大流量，m3/h。,2