第2章-建筑内部给水所需的水压、水量与增压贮水设备

第2章建筑内部给水系统的计算

§2－1给水系统所需水压

1.两个基本概念①额定流量与流出水头(最低工作压力)②管网最不利点(最不利配水点)2.给水系统所需的水压（1）利用建筑层数粗略估算系统所需水压一层：10mH20二层：12mH20三层及以上：12＋4×（n-2)mH20

（2）给水系统的水压计算公式（图2.1.1）

H=H1+H2+H3+H4

H:建筑给水系统所需的水压（kPa);H1:引入管起点至最不利点的高差（kPa);

H2：引入管起点至最不利点的供水管路中的水头损失（kPa);H3：水流流经水表的水头损失（kPa)；

H4：最不利点的流出水头（kPa)（表2.1.1）。你能利用贝努利方程推导给水系统的水压计算公式吗?

§2－2给水所需水量

1、建筑用水量的一般特点及计算方法（1）生产用水量比较均匀，可按单位产品或单位时间耗水量进行计算（略）；（2）生活用水量受多种因素的影响而有较大幅度的变化，可根据国家制定的用水定额进行估算；（3）消防用水量与建筑物的性质、规模、耐火等级等因素有关，为保证灭火效果，消防水量按需要同时开启的消防灭火设备用水量之和计算（见第3章）。

2、建筑生活用水量的估算（1）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：A.建筑物的性质B.气候条件和生活习惯C.卫生设备完善程度D.管理水平

（2）建筑生活用水定额（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：A.住宅生活用水定额（表2.2.1）B.集体宿舍、旅馆等公共建筑生活用水定额（表2.2.2）C.工业企业建筑生活、淋浴用水定额（表2.2.3）

（3）建筑生活用水量的估算最高日用水量Qd

Qd=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）。§2－3增压、贮水设备一、水泵1、水泵工作方式

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自吸式启动泵轴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2、水泵流量和扬程的确定（1）流量

A.室内用水较均匀时，取建筑的最大时用水量

B.室内用水不均匀时，取管网的高峰用水量（设计秒流量）

（2）水泵的扬程A.直吸式工作方式

Hb

≥H1+H2+H3+H4－H0

Hb:水泵的扬程（kPa）;H1:引入管起点至最不利点所需的静水压（kPa）;H2:最不利管路中的水头损失（kPa）;H3:通过水表的水头损失（kPa）；H4：最不利点的流出水头（kPa）;

H0：外网资用水头（kPa）。00H1H2H3H4H0B.断流式工作方式

Hb≥H1+H2+H4

Hb:水泵的扬程（kPa）;H1:贮水池最低水位至最不利点所需的静水压（kPa）;H2:最不利管路中的水头损失（kPa）；H4:最不利点的流出水头（kPa）。3.水泵的选型特点：小流量，大扬程原则：1）选择低噪声、节能型水泵；2）设置备用泵选择：1）恒速水泵：用于建筑内部用水均匀时或与水箱联合使用；2）变速水泵：用于建筑内部用水不均匀时4.泵房的布置（自学）二、贮水池1、贮水池的容积

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）。VSVxV事故（1）按经验法确定（只设水泵时或资料不足时）取最高日用水量的20％～25％（2）按计算公式确定（水泵水箱联合供水时）：

Vs=(qb-qj)Tb（注意容积校核问题）

qb:水泵的出流量（水箱的进水量）（

m3/h）；

qj:水池的进水量（

m3/h）；

Tb:水泵连续运行时间（h）,即水箱进水时间;

Tb＝V箱/(qb-qp)

qp：水箱的出水量（取最高日平均时水量）（

m3/h）。2、VS（生活用水调节容积）的确定3、Vx（消防贮水容积）的确定计算公式：

Vs=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.4、V事故（事故贮水容积）的确定

按经验法：V事故=25％Qh5、贮水池设置要点（1）合理设置管路，注意防止水质腐化；（2）设置φ800-1000mm人孔以利设备检修；（3）贮水池内的消防用水不得动用(参见图示)；（4）容积较大时应分格，保证检修时的连续供水。贮水池中防止消防用水被动用的措施三、水箱1、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，复合或不锈钢水箱

2）钢筋混凝土水池3）塑料和玻璃钢水箱（参见图示）

钢制水箱的型号1＃~12#水箱材料应具备的条件：符合卫生要求，不易积垢，便于清洗，结构轻巧水箱材料的应用与发展：目前国内的水箱主要有钢制（不锈钢）水箱和混凝土水箱（池）两种，但这两种水箱对水质都有一定的污染，并且容易积垢，不便清洗。六十年代初，日本首先研制成功玻璃钢（复合材料）水箱，很快在欧美各国得到推广使用。玻璃钢水箱的优点：重量轻，抗渗漏、锈蚀，不易积垢，易清洗，保温和抗震性能好，自重轻、减少房屋基础的承重荷载，防腐层不易脱落，可有效防止二次污染等。现在玻璃钢水箱的应用在国内发展很快。日本和欧美等国，均立法在住宅中禁止使用钢筋混凝土水箱，推广玻璃钢水箱。【附】关于水箱材料的常识

2、高位水箱的作用

1）贮水调节作用

2）减压作用

3）稳压作用3、高位水箱上的管道设施及安装

1）进水管4）排水（泄水）管

2）出水管5）信号管（或液位继电器）

3）溢流管6）通气管4、高位水箱的容积和安装高度的确定（1）水箱的容积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）。VSVXV事故生活用水调节容积——消防容积——事故容积——水箱容积组成确定VS：1）由外网直接供水（只设水箱的给水方式）

理论公式：VS=QL×tL

（×）（2.5.7）

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。经验公式：大型建筑VS=（10～20）%Qd

中小型建筑VS=（50～100）%Qd

Qd——建筑的最高日用水量，m3/d。

2）由水泵供水（水泵水箱联合供水方式）

a.人工启动水泵时

理论公式：公式（2.5.8）（×）经验公式：VS=（12～20）%Qd

b.水泵自动启动时

理论公式：VS=C×（qb/4Kb）（2.5.9）qb：水泵出水量（水箱进水量）；Kb：水泵1hr内启动次数；C：安全系数，取1.5～2.0。经验公式：VS=（5～8）%Qd

或≥50％Qh[附：公式推导]水泵工作周期（运行+间歇）t=水箱充水时间t1+水箱放水时间t2

=1/Kb——（1）又：t1=Vs/（qb-qg）（水箱充水时间）

t2=Vs/qg（水箱放水时间）——（2）将（2）带入（1）得到含Vs的方程，求Vs的最小值，得

Vs=qb/4Kb

确定VX：

VX=60×qX×TX／1000（m3）qX：消防设计流量（L/s）；TX：消防灭火时间，取10min。

确定V事故：

按经验，取25%Qh。（2）水箱的安装高度

水箱的安装高度应满足最不利用水点的流出水头，要根据管道的水力计算确定。

A.水力条件

hs≥H2+H4

H2：最不利管路的水头损失（kPa）；H4：最不利配水点的流出水头（kPa）。

B.安装要求

h1≥0.8m水箱的安装高度hs

h1hs≥H2+H4h1≥0.8m四、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

液位继电器Hmax压力继电器调压阀Hmin2.气压给水装置的分类和工作原理（1）分类

按充水、充气方式：双罐式单罐式按供水压力是否变化：定压式变压式按气水接触方式：补气式隔膜式（2）工作原理（变压式）A.送水过程

工作初期工作末期

PPminPmaxHmaxHminHHmax压力继电器调压阀HminB.补水过程由压力继电器控制。C.补气过程由液位继电器控制。补气方法：a.空压机补气

b.补气罐补气（补气过程及多余气量排除）

3.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。4.气压给水装置的设置要求

（1）设置于室内（2）设备之间及其与建筑结构间的最小间距（3）设备基础的设置（4）水质防护及安全供水措施5.气压给水装置的设计计算（1）气压水罐的总容积

Vq=βVql/(1-αb)

Vq：气压水罐的总容积，m3;

Vql：气压水罐的水调节容积，相当于水泵水箱联合供水时的水箱生活用水调节容积，m3;β：β=P1/P0=Vq/V1,容积附加系数，取1.05-1.25;

αb：气压罐最小工作压力（即给水管网所需压力）与最大工作压力之比，取0.65-0.85。

（2）补水泵的流量和扬程A.变压式和单罐定压式气压罐

（用于建筑内部用水量较均匀时）水泵扬程取罐内平均压力，即Hb=(P1+P2)/2

水泵流量取建筑的最大时用水量，Qb≥1.2Qhb.双罐定压式气压罐

（用于建筑内部用水量不均匀时）水泵扬程取给水系统所需压力，即Hb=P1

水泵流量取建筑的管网设计秒流量，Qb≥qg设计计算方法举例教材第50页[例2.2]

§2－4水质防护一、水质污染的现象及原因

1、贮水带来的污染（1）贮水池（箱）的制作材料或防腐涂料选择不当，有毒物质逐渐溶于水中；（2）水在贮水池（箱）中的停留时间过长，