第2章 建筑内部给水所需水压水量设备 恢复

第2章建筑内部给水系统的计算§

2-1建筑内部给水系统压力的计算

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。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2.1.1）1.给水系统所需压力H4H2+H3

2.住宅的生活给水所需的最小压力粗略估计

最不利配水点：给水系统中如果某一配水点的水压能满足则系统中其他各用水点的压力均能满足,则称该点为给水系统中的最不利配水点。对于住宅的生活给水，可按建筑物的层数粗略估计自室外地面算起所需的最小压力值：一层10m；二层12m；三层及三层以上的建筑物，每增加一层增加4m水柱，层高超过3．5m时，上述值应适当增加水压力的国际单位制单位为Pa（帕）、kPa（千帕）、MPa（兆帕）；工程制单位为mH2O（米水柱）和kg／c㎡（千克／平方厘米）。不同的单位之间存在下列换算关系：lkg／c㎡＝10mH2O=100kPa=0.1MPa

3．水压力的单位确定给水管的管径及水头损失，并确定是否需要升压设备设计秒流量按瞬时高峰给排水量制订的用于设计建筑给排水管道系统的流量。不同卫生器具的流量与其以某一卫生器具流量作为一个当量的流量值的比值。卫生器具当量一个当量：洗涤盆，额定流量0.2L/s一、建筑生活用水的不均匀性及其原因

影响用水的主要因素有：（1）建筑物的性质（2）气候条件和生活习惯（3）卫生设备完善程度（4）管理水平§2-2给水系统所需水量二、生活用水定额（用水量标准）

我国各种不同类型的建筑物的生活用水量标准，是国家组织有关单位在325个观测区实测资料的基础上参考国外情况确定的。包括：

1、住宅生活用水定额（表2.2.1）

2、集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水定额（表2.2.2）

3、工业企业建筑生活用水定额（表2.2.3）

4、居住区生活用水定额三、最高日用水量和最大时用水量

最高日用水量QdQd=m×qdm：用水单位数（人数，床位数）；

qd：用水定额（L/人，d）。最大时用水量QhQh=Kh（Qd/T）

Kh：时变化系数；

T：建筑用水时间（hr）。附表1住宅最高日生活用水定额及小时变化系数

§2-3给水管网设计秒流量

建筑内的生活用水量在1昼夜、1小时里都是不均匀的，为保证用水，生活给水管道的设计流量应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，即设计秒流量。

一、给水管网设计秒流量的确定方法

1、经验法（同时给水百分数法）

2、平方根法（前苏联专家库尔辛的最大秒流量法）

3、概率法（美国专家亨脱根据建筑性质和卫生器具设置定额在大量实测基础上获得各类卫生器具使用频率，以此作为流量设计依据）。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。

0.2——一个卫生器具给水当量额定流量（L/s）。式中:

1、

住宅建筑生活给水管道的设计秒流量二、我国的计算方法计算步骤：

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：式中:

——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（%）；——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2.2.1取用；——用水人数；——小时变化系数按表2.2.1取用；——计算管段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:

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2.3.2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2.3.1选用；

——计算管段的卫生器具给水当量数；式中:

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2.3.1式计算，得出计算管段的设计秒流量值。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。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2.3.3选用。公式2.3.5使用说明1、对于卫生器具较少的管段，有时计算结果小于管段上一个卫生器具的额定流量，此时应以管段上最大卫生器具的额定流量值作为设计秒流量；有时计算结果大于管段上所有卫生器具的额定流量累加值，此时应以额定流量累加值作为设计秒流量；2、对于综合性建筑，应用加权平均法确定总管的α值和K值。

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：3、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:

——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2.2.1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2.3.4、2.3.5、2.3.6、2.3.7或按设计手册确定；

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2.4.1）§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（DN25~DN40）：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：qg——管段的设计计算流量，m3/s；

dj——管道计算内径，m。

Ch——海澄•威廉系数。

②

i值查给水管道水力计算表。（附录2.1～附录2.3）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＝i

L（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2.4.3）。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％；

（3）水表水头损失计算

水表损失：

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)表型正常用水时消防时旋翼表<24.5<49.0螺翼表<12.8<29.4水表的选择：用水均匀：qg<Qn（常用）用水不均匀：qg<Qmax3.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，确定管径和水力坡度。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。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15层综合服务性大楼，总建筑面积近13000m2，建筑高度58.30m，地下一层，地面上15层。地下一层为车库及设备用房。1~3层为裙房，功能为银行、商场、餐饮用房。裙房每层各设4个公共卫生间，每个男卫生间内设自闭式冲洗大便器4个，自闭式冲洗小便器2个和洗手盆3个，每个女卫生间内设自闭式冲洗大便器4个，洗手盆3个，层高4.5m。室外给水管网常年可保证的工作水压为300kPa。4层以上为商务办公楼，层高3.5m。一、水压估算

群房（1～3层）：

层数折算：4.5×3/3.0＝4.5层，计为5层。所需水压：H=120＋3×40＝240kPa<H0=300kPa故1～3层群房给水利用市政给水直接给水。

塔楼（4～15层）：

4～15的静压差：3.5×12＝42mH2O＝420kPa，∵各分区顶层入户管不宜小于0.1MPa，∴高区最低卫生器具的静压：420＋100＝520kPa（可在水压大于0.35MPa的楼层配水横管处设减压阀）二、确定给水方案

建筑内采用分区供水方式：

低区：1~3层及地下室，市政管网直接供水，下行上给式。1~3层系统图（见附图1）。

高区：4~15层，水泵、水箱联合供水方式，上行下给式。计算公式的选择：

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2.3.3选用。按表2.3.3对于市场=1.5当=1时，=0.3L/s﹥0.2故取=0.2L/s当=2时，=0.42L/s进行水力计算：低区室内给水所需要的压力：

H=H1+H2+H3+H4

根据附图1及水力计算表可知：H1=9.0+0.8-（-2.50）=12.30mH2O=123.0kPa

（其中0.8为配水龙头距室内地坪的安装高度。）H2=1.3∑hy=1.3×59.4kPa=77.22kPaH4=50kPa（最不利点流出水头）H3：qg8-9＝7.64L/s=27.5m3/h，查附录1.2，选用水平螺翼式LXS-50N型水表。该水表的水头损失为：

∴H=123.0+77.22+8.4+50=258.62kPa。H0＝300kPa>H＝254.95kPa，可以满足1~3层的供水要求。§2-5增压、贮水设备

2-5-1、增压设备（水泵和气压给水装置）一、水泵1、工作原理：利用叶轮高速旋转而使水产生的离心力来工作。由泵壳、叶轮、吸水管及压水管组成。2、离心式水泵的性能参数：

流量——在单位时间内通过水泵的水的体积，单位L/S或m3/h。

扬程——单位重量水通过水泵后的能量增量。单位为mH2O

轴功率——电动机传递给水泵的功率，单位KW。

效率——水泵的有效功率与轴功率的比值。

转速——泵轴每分钟旋转的次数，单位r/min。●3、水泵分类（主要指叶片式泵）按主轴方向分为卧式、立式、斜式按叶轮种类分为离心、混流、轴流按吸入方式分为单吸和双吸按级数分为单级和多级4、水泵的工作方式

按启动时的充水方式：1）吸入式

2）灌入式按吸水管与外网的连接方式：1）直吸式

2）断流式按水泵转速是否变化：1）恒速水泵供水方式

2）变速水泵供水方式水泵工作方式1）自灌式启动（√）:泵轴低于贮水池最低水位轴自吸式启动泵高于贮水池最高水位真空泵直吸式断流式A.可充分利用外网水压；B.不易产生二次污染；C.影响周围用户用水(lowtheneighboringconsumers’waterpressure)A.不能充分利用外网水压；B.易产生二次污染；C.不影响周围用户用水水泵工作方式2）水泵工作方式3）

—

变频（变速）供水基本原理

水泵变频（变速）供水是指通过改变水泵电机的工作频率，从而调节水泵叶轮的转速，控制水泵的出水量和扬程，使水泵工况处于高效运行范围内。

变速供水的基本原理是：传感器将水泵后的压力变化数据变为电讯号输入控制器中，经控制器处理后传递给变频器，改变电机点电源的工作频率，从而改变水泵的转速，起到增加或减少供水量的作用，以适应用水量的变化。建筑物的用水量是随时变化的，甚至会出现零流量，而变频又有一定的限度，因此，建筑的变频供水系统往往由几台水泵组合而成。控制器传感器（压力检出传送器）变频器5.水泵的选择1）流量

无水箱——按系统设计秒流量确定。有水箱——按最大时流量确定。2）扬程直接抽升

Ho---外网压力(Kp)

间接抽升3)一般要求

(1）水泵应在高效区运行；

(2）采用间接抽水时，水泵宜设计成自灌式

(3）自灌式水泵，单独的吸水管。吸水管内的流速宜采用1.0～1.2m/s。

（4）当每台水泵单独从水池吸水有困难时，可采用单独从吸水总管上自灌吸水。吸水总管内的流速应小于1.0m/s。水泵吸水管与吸水总管的连接应采用管顶平接。（5）每台水泵的出水管上，设压力表、止回阀和闸阀；自灌式水泵吸水管上设闸板阀；非自灌式水泵入口处应装设真空表。（6）水泵直接从市政给水管网吸水时，吸水口处市政管网的压力不得低于0.1MPa。（7）生活水泵的备用泵不应小于最大一台运行水泵的供水能力。

6、

水泵的布置

1）建筑物内设置的水泵机组，不应与需要安静的房间相毗邻。

2）水泵房应有充足的光线和良好的通风。采暖≮16℃，无人值班≮5℃。

3）水泵机组布置要求：（见附图2）

4）水泵基础高出地面一般为0.1～0.3m。

5）基础平面尺寸应较水泵机座每边宽出10－15cm。基础深度根据机座底脚螺栓直径的20～30倍采取，但不应小于0.5m。

6）水泵应隔振(见附图3)

附图2水泵机组布置

附图2水泵机组外轮廓和相邻机组的间距电动机额定功率/kw水泵机组外廓面与墙面之间的最小间距/m相邻水泵机组外轮廓面之间的最小间距/m≤220.80.4＞25-501.00.8≥55,≤1601.21.2附图3水泵隔振减少水泵噪音的措施：（1）用低噪音水泵。

（2）水泵基础下安装隔振装置。

（3）水泵的进出水管上应设置可曲挠接头。（4）管道支架宜采用弹性吊架、弹性托架。

（5）泵房的墙壁和天花板应采取隔音吸音处理。二、气压给水装置

利用密闭罐内空气的压缩性能来贮存、调节和输送水量的装置。1、气压给水装置的组成（1）密闭罐（2）水泵（3）补气装置（4）控制装置HminHmax2023/2/3建筑给排水气压给水设备

4气压给水设备负压式全自动消防式

气压给水设备

囊式气压罐2．分类

1）按压力稳定情况分为变压式和恒压式

变压式气压给水装置（见附图）

恒压式气压给水装置

2）补气式和隔膜式两类。

补气方式：利用空压机补气、定期泄空补气、在水泵出水管上安装水射器或补气罐补气等方式。3)隔膜式气压给水装置（见附图）隔膜主要有帽形、囊形两类，见附图

附图隔膜式气压给水装置附图

定压式气压给水设备3、工作原理（变压式）（1）送水过程

供水过程：在启始压力Pmax的作用下水被压送至给水管网，随着水量的减少，罐中压力也降低，当压力降至最小工作压力Pmin时，压力信号装置动作，水泵启动。水泵供水过程：水泵启动后同时向管网和水罐供水，随着罐中水位的上升，压力也上升，当压力升至最大压力Pmax时，压力信号器动作，水泵停泵，水罐向管网供水。

工作初期工作末期

PPminPmaxHmaxHminHHminHmax

4、气压给水装置的工作特点及适用条件

(1)、工作特点优点：1）灵活性大设置位置不受限制；

2）占地面积小，工期短，土建费用低；

3）可自动工作，便于管理；

4）水质不易受污染。

缺点：1）调节容积小，贮水量少；

2）采用压力容器，耗用钢材多；

3）采用变压式设备时有压力波动；

4）能耗大。

(2)、适用条件有升压要求，但不适宜设置水塔和高位水箱的场所，如地震区、军事性建筑、临时建筑。5、气压给水装置的设计及计算（自学）

设计计算内容（1）容积的确定（2）空压机的选择（隔膜式除外）（3）水泵的选择2-5-2、贮水设备（水池和水箱）一、贮水池

1.设置条件：

1)只有一条引水管，建筑物不允许停水；

2)室外管网进水量小于建筑所需设计流量；

3)室外管网不允许直接抽水。

2-5-2、贮水设备（水池和水箱）一、贮水池

1、设置条件：

1)只有一条引水管，建筑物不允许停水；

2)室外管网进水量小于建筑所需设计流量；

3)室外管网不允许直接抽水。

2、贮水池的容积的确定

V=VS+VX+V事故

VS:生活用水调节容积（m3）；

VX：消防贮水容积（m3）；

V事故：事故贮水容积（m3）。其中：消防贮水容积应按火灾延续时间内，所需消防用水总量计事故用水量则根据建筑物的特性综合考虑VSVxV事故（1）按经验法确定（不设水箱时）：取最高日用水量的10％（2）按计算公式确定（水泵水箱联合供水时）：

Vs=(qb-ql)Tb

（注意容积校核问题）

qb:水泵的出流量（水箱的进水量）（

m3/h）；

ql:水池的进水量（

m3/h）；

Tb:水泵连续运行时间（h）；

Tb＝V箱/(qb-qp)qp：水箱的出水量（取最高日平均时水量）（

m3/h）。1)VS

（生活用水调节容积）的确定2)Vx（消防贮水容积）的确定计算公式：

Vx=60×qx×Tx/1000

(m3)

qx：消防设计流量（L/s);

Tx:消防灭火时间（min),

Tx=60～180min.3)V事故（事故贮水容积）的确定按经验法：

V事故=（Vs+Vx）5％3.贮水池设置要点（1）远离污染源（如化粪池、厕所）；（2）合理设置管路，注意防止水质腐化；（3）贮水池内的消防用水不得动用；（4）容积较大时应分格(例如大于1000立亏米)，保证检修时的连续供水。四、水箱1、水箱的作用

1）贮水和调节作用

2）减压作用

3）稳压作用2、水箱的种类及规格

按用途分：

1）高位水箱2）减压水箱

3）冲洗水箱4）断流水箱按材料分：1）钢制水箱(钢制水箱的型号1＃~12#)

2）钢筋混凝土水池

3）玻璃钢水箱组合式不锈钢水箱建筑给排水3.水箱的配管(见附图4)出水管：可从侧壁或底部接出，出水管内底或管口应高于水箱内底且应大于50mm；出水管上应装设闸阀。进水管：一般由水箱侧壁接入，当水箱由外网压力进水时，进水管出口应装液压水位控制阀或浮球阀（2个）。当水箱由水泵供水，并利用水位升降自动控制水泵运行时，不得装水位控制阀。溢流管：可从底部或侧壁接出，溢流管的进水口宜采用水平喇叭口集水，并应高出水箱最高水位50mm，溢流管上部允许装设阀门，出口应装设网罩。泄水管：应自水箱底部接出，管上应装设闸阀，其出口可与溢水管相接，但不得与排水系统直接相连。水位信号装置：该装置是反映水位控制阀失灵报警的装置，可在溢流管口（或内底）齐平处设信号管，一般自水箱侧壁接出，其出口接至有人值班房间内的洗涤盆上。通气管：供生活饮用的水箱，当贮水量较大时，宜在箱盖上设通气管，使箱内空气流通，管口应朝下并设网罩。人孔：为便于清洗、检修，箱盖上应设人孔。附图4水箱配管、附件示意图

4、水箱布置

水箱的位置应便于管道布置，尽量缩短管道的长度。水箱间应有良好通风、采光、防蚊蝇措施，气温≮

5°C。水箱间净高≮

2.2m，且应满足水箱布置要求。水箱底距地面≮

400mm。水箱布置间距要求:

形式

箱外壁至墙面距离

水箱之间距离

水箱之间距离

有阀侧

无阀侧

圆形矩形

0.81.00.50.70.70.70.60.6VSVXV事故生活用水调节容积——消防容积——事故容积——5、水箱的容积和安装高度的确定(1).水箱的容积的确定V=VS+VX+V事故VS

：生活用水调节容积（m3）；VX

：消防容积（火灾初期自救用水）（m3）；V事故：事故用水（m3）。确定VS：1）只设水箱的给水方式

理论公式：VS=QL×TL

QL——水箱供水的连续平均小时用水量，m3；

TL

——水箱供水的连续时间，hr。经