工学建筑给水

工学建筑给水第1页/共108页室内给水工程2第2页/共108页3

第一节室内给水系统一、建筑给水系统的分类生活给水系统2.生产给水系统3.消防给水系统二、建筑给水系统的组成（见下图）由引入管，水表节点，管网系统，给水附件，升压和贮水设备，消防给水设备等组成。第3页/共108页4第4页/共108页5三、建筑给水系统的水压建筑给水系统所需水压的确定1.计算表达式第5页/共108页H———建筑内部给水系统所需的压力，kpa或mH2OH1———引入管至最不利配水点的几何高度，m。H2———水头损失之和，kpa或mH2O。H3———水表（节点）的水头损失，kpa或mH2O。H4———流出水头，kpa或mH2O。指各种配水龙头或用水设备，为获得规定的出水量（额定流量）而必须的最小压力。最不利配水点:一般是指最高、最远或流出水头最大的配水点额定流量：满足卫生器具和用水设备用途要求而规定的，其配水出口在单位时间流出的水量。第6页/共108页2.估算方法

根据楼层数，一层为10mH2O（0.1Mpa），二层为12mH2O（0.12Mpa）,三层及其以上，每加一层增加4mH2O（0.04Mpa）。注：建筑层高一般不超过3.5m

n≥2层

第7页/共108页83.计算结果比较计算水压H与室外给水管网压力H0(也称可资用压力)进行比较。（1）H0略大于建筑所需压力H时，说明设计方案可行。（2）H0略小于建筑所需压力H时，可适当放大部分管段的管径，减小管道系统的压力损失，以达到H0满足室内给水系统所需压力H。（3）H0大于H许多时，可将管网中部分管段的管径调小一些，以节约能源和投资。（4）H大于H0许多时，应在给水系统中设置增压装置。第8页/共108页9第二节室内给水方式一、低层建筑给水方式1)直接给水方式第9页/共108页10适用条件：室外给水管网压力、水

量一天内均满足用水。特点：节约能源、系统简单、供水安

全性差。第10页/共108页112)设水箱的给水方式第11页/共108页12适用条件：室外给水管网压力周期

性不足或室内某些用水

点需要稳定压力特点：节约能源、供水较可靠、水箱

增加结构荷载，水质受到污染第12页/共108页133)设水泵的给水方式第13页/共108页14适用条件：室外管网压力经常性不足。特点：供水安全可靠、水质受到污染，水泵运行、管理成本高。

直接抽升——水泵直接从市政管网抽水缺点：①有可能因回流而污染城市生活饮用水②造成室外管网局部水压下降，影响附近用户用水。

间接抽升——在建筑物内部抽水量较大，不允许直接从市政给水管网抽水时，常建水池。水泵从水池抽水，供给室内给水管网。第14页/共108页15第15页/共108页

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）变频器第16页/共108页174)设水池、水泵和水箱的给水方式第17页/共108页18适用条件：室外给水管网压力经常

性或周期性不足，室内

用水不均匀。特点：供水安全可靠、水质受到二次

污染，水泵运行管理费用高。第18页/共108页195)设气压给水装置的给水方式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。第19页/共108页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

HminHmax第20页/共108页第21页/共108页第22页/共108页隔膜式气压给水装置第23页/共108页气压给水装置的工作特点

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。

第24页/共108页缺点：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。气压给水装置的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。第25页/共108页26二、高层建筑给水方式高层建筑是指10层及10层以上的住宅或建筑高度超过24m的公共建筑以及建筑高度超过24m的两层及两层以上的工业建筑。高层建筑如果采用同一给水系统，势必使低层管道中静水压力过大，而产生如下不利现象。(1)需要采用耐高压管材配件及器件而使得工程造价增加。(2)开启阀门或水龙头时，管网中易产生水锤。(3)低层水龙头开启后，由于配水龙头处压力过高，使出流量增加，造成水流喷溅，影响使用，并可能使顶层龙头产生负压抽吸现象，形成回流污染。第26页/共108页27分区供水方式适用条件：多层建筑中，室外给水管网能提供一定的水压，满足建筑下几层用水要求，且下几层用水量有较大。

供水方式：下区由市政管网压力直接供水；上区由水泵加压供水，必要时，两区间可设连通管，并设阀门，使室内整个管网用水均可由水泵加压供水或由室外管网供水。分区依据一般以最低卫生洁具处最大静水压值为依据最低处卫生器具给水配件的静水压应控制在以下数值范围：（1）旅馆、招待所、宾馆、住宅、医院等晚间有人住宿和停留的建筑，在0.30~0.35MPa范围。（2）办公楼、教学楼、商业楼等晚间无人住宿和停留的建筑，在0.35~0.45MPa范围。

第27页/共108页28分区供水第28页/共108页291.并联式给水方式：泵集中设于地下室，各区放水箱优点：效率高，管理方便，供水安全。缺点；水泵型号较多，高压管线较长。第29页/共108页302串联分区给水方式优点：不浪费动力，设计及管道比较简单，投资省。缺点：（1）水泵分散布置，占地面积较多；（2）振动及噪音干扰比较大；（3）水箱容积较大，增加了结构负荷和建筑造价；（4）上区供水受到下区的限制。第30页/共108页313.分区减压水箱给水方式第31页/共108页324.减压阀减压给水方式是我国工程实际中较多采用的方式第32页/共108页335.分区无水箱给水方式(变速水泵或气压供水设备）省去高位水箱，造价高，维护较复杂，中外合资工程中采用较多。第33页/共108页34高层建筑一般竖向分成多个区，例如32层住宅建筑：地下室至地面四层由市政管网供水5-11层采用中区变速水泵减压供水方式12-18层采用中区变速水泵供水方式19-25层采用高区变速水泵减压供水方式26-32层采用高区变速水泵供水方式第34页/共108页35第三节室内给水管道的布置与敷设一、给水管道的布置引入管

引入管一般只设一条，宜从建筑物用水量最大处接入。用水点均匀——从建筑中间引入，以缩短管线长度，减小管网水头损失。

条数：一般一条，当不允许断水或消火拴个数大于10个时，2条，且从建筑不同侧引入，同侧引入时，间距大于10m。

方向：应有不小于0.003的坡度坡向室外给水

管网

第35页/共108页36第36页/共108页372.水表节点

北方——在第一道承重墙内

南方——在室外水表井中

二、管网布置和敷设按照水平配水干管的敷设位置，可以设计成下行上给、上行下给和环状式三种形式。第37页/共108页38第38页/共108页39第39页/共108页40室内给水管网布置与建筑性质、外形、结构状况、卫生器具布置及采用的给水方式有关。

①力求长度最短,尽可能呈直线走，平行于墙梁柱，照顾美观，考虑施工检修方便。

②干管尽量靠近大用户或不允许间断供水，以保证供水可靠，减少管道转输流量，使大口径管道最短。

③不得敷设在排水间、烟道和风道内，不允许穿过大小便槽、橱窗、壁柜、木装修。

④避开沉降缝，如果必须穿越时，应采取相应的技术措施

⑤车间内给水管道可架空可埋地，架空时，不得妨碍生产操作及交通，不在设备上通过。不允许在遇水会引起爆炸、燃烧或损坏的原料、产品、设备上面布管道。埋地应避开设备基础，避免压坏或震坏。

第40页/共108页41二、给水管道的敷设给水管道的敷设形式明装

管道在室内沿墙、梁、柱、天花板下、地板旁暴露敷设。

优点：造价低，便于安装维修；

缺点：不美观，凝结水，积灰，妨碍环境卫生。

2)暗装

特点：卫生条件好，美观，造价高，施工维护均不便。

适用：建筑标准高的建筑，如高层、宾馆，要求室内洁净无光的车间，如精密仪器、电子元件等

第41页/共108页42第四节室内给水计算前提：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.

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。第42页/共108页43一、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：住宅生活用水定额；集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水定额；第43页/共108页44住宅最高日生活用水定额及小时变化系数见表2-5。2.集体宿舍、旅馆和公共建筑最高日生活用水定额及小时变化系数见表2-6。用水量变化通常用“小时变化系数”Kh来表示第44页/共108页451.最高日用水量建筑物内生活用水的最高日用水量按以下公式计算：

(2-1)2.最大小时生活用水量最大小时生活用水量应根据最高日或最大班生活用水量、每天(或最大班)使用时间和小时变化系数进行计算：

(2-2)第45页/共108页46二、设计秒流量的计算对于单栋建筑物，由于用水的不均匀性较大，并且“逐时逐秒”地变化，对于建筑内部给水管道的计算，需要考虑最不利时刻最大用水量，即设计秒流量。设计秒流量计算方法概述

1.经验法

2.平方根法

3.概率法第46页/共108页“卫生器具当量”：（表2-7）即以污水盆上支管直径为15mm的水龙头的额定流量为0.2L/s作为一个当量，其他各种用具的给水额定流量均以它为标准换算成当量值的倍数，即“当量数”，这就统一了标准，可以用当量数进行流量计算。第47页/共108页住宅建筑物

48式中：qg—计算管段的给水设计秒流量，L/s；U—计算管段的卫生器具给水当量的同时出流概率，%Ng—计算管段的卫生器具给水当量总数;对应不同的U0，查表第48页/共108页49式中：q0—最高日用水量定额，L/（人d)m—每户用水人数；Kh—小时变化系数；T—用水时数；Ng—每户设置的卫生器具给水当量数；第49页/共108页50第50页/共108页512.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公式

式中： qg—计算管段的给水设计秒流量，L/s；

Ng—计算管段的卫生器具给水当量总数；—根据建筑物用途而定的系数，按表2-8查用。第51页/共108页α取值第52页/共108页注意：（1）如计算值小于该管段上一个最大卫生器具给水额定流量时，应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。（2）如计算值大于该管段上按卫生器具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。（3）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，计算所得流量再加1.10L/s的附加流量所得流量值，为该管段的给水设计秒流量。（4）综合性建筑按加权平均法计算：第53页/共108页543.工业企业生活间、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qg=Σq0N0b

式中： qg—计算管段的给水设计秒流量，L/s；q0—同类型的一个卫生器具给水额定流量，L/s；b—卫生器具的同时给水百分数，按表2-9采用。注意：1如计算值小于该管段上一个最大卫生器具给水额定流量时，应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。2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仅对有同时使用可能的设备进行叠加。第54页/共108页55三、管道水力计算给水管道水力计算的目的是经济合理地确定出给水管网中各管段的管径、压力损失，确定给水系统所需水压，选定加压装置所需扬程和高位水箱高度。1)管径的确定在求得管网中各设计管段的设计秒流量后，根据流量公式（连续性方程），其中V为经济流速。第55页/共108页公称直径（mm)15-2025-4050-70>=80水流速度(m/s)<=1.0<=1.2<=1.5<=1.8一般通过控制流速范围选定管径第56页/共108页572)压力损失计算管网的压力损失为各管道沿程损失和局部损失之和。管道沿程压力损失：hy=iL

式中：

hy—计算管段的沿程压力损失，kPa；i—管段单位长度压力损失，kPa/m；L—计算管段长度，m。第57页/共108页58管道局部压力损失按式计算：

hj—管段各局部压力损失之和，kPa；Σξ—管段局部阻力系数之和；V—沿水流方向局部阻力部件下游的流速，m/s；g—重力加速度，m/s2；一般情况下，室内给水管道中局部压力损失可以不进行详细计算，而根据经验采用沿程压力损失的百分数估算。生活给水管道取25%～30%；生产给水管道取20%；消火栓消防给水管道取10%；生活、消防共用给水管道取20%；生产、消防共用给水管道取15%；生活、生产、消防共用给水管道取20%。

第58页/共108页59第59页/共108页60第60页/共108页61三、建筑给水系统设计实例1.建筑给水系统设计的步骤(1)根据给水管网平面布置绘制给水系统图，确定管网中最不利配水点(一般为距引入管起端最远最高，要求的流出压力最大的配水点)，再根据最不利配水点，选定最不利管路(通常为最不利配水点至引入管起端间的管路)作为计算管路，并绘制计算简图。(2)由最不利点起，按流量变化对计算管段进行节点编号，并标注在计算简图上。(3)根据建筑物的类型及性质，正确地选用设计流量计算公式，并计算出各设计管段的给水设计流量。第61页/共108页62(4)根据各设计管段的设计流量并选定设计流速，查水力计算表确定出各管段的管径和管段单位长度的压力损失，并计算管段的沿程压力损失值。(5)计算管段的局部压力损失，以及管路的总压力损失。(6)确定建筑物室内给水系统所需的总压力。系统中设有水表时，还需选用水表。并计算水表压力损失值。(7)将室内管网所需的总压力与室外管网提供的压力进行比较。（确定供水方式）(8)设有水箱和水泵的给水系统，还应计算水箱的容积；计算从水箱出口至最不利配点间的压力损失值，以确定水箱的安装高度；计算从引入管起端至水箱进口间所需压力来校核水泵压力等。第62页/共108页63建筑给水系统设计实例

图为某办公楼女卫生间平面图。办公楼共2层，层高3.6m，室内外地面高差为0.6m。每层盥洗间设有淋浴器2个，洗手盆2个，污水池1个，厕所设有冲洗阀式大便器6套。室外给水管道位置如图所示，管径100mm，管中心标高为–1.5m(以室内一层地面为±0.000m)，室外给水管道的供水压力为250kPa，试进行室内给水系统设计。第63页/共108页64第64页/共108页65第65页/共108页66第66页/共108页67第67页/共108页第五节管材、水箱、水池和水泵一、管材及附件1.管材

钢管

镀锌钢管现常用于消防给水管道。无缝钢管用于高层特点：钢管具有强度高、接口方便，承受内压力大，内表面光滑，水力条件好等优点。但抗腐蚀性差，造价较高。铸铁管一般用于埋地管道

。特点：铸铁管具有耐腐蚀、接装方便、寿命长、价格低等优点，但性脆、重量大、长度小68第68页/共108页69第69页/共108页铜管一般用于输送热水

特点：高强度、抗腐蚀性强、使用寿命长，价格高。

建设部把铜管作为绿色建材塑料管特点：耐腐蚀，不受酸、碱、盐和油类等介质的侵蚀，质轻而坚，管壁光滑、水力性能好，容易切割，加工安装方便，并可制成各种颜色。但强度低，耐久、耐热性能（PP-R、PEX管除外）较差。一般用于输送温度在45℃以下的建筑物内外的给水。铝塑复合管主要用于生活冷、热水管，工作温度可达90℃。

70第70页/共108页第71页/共108页

目前，我国建筑给水塑料管有：UPVC管、CPVC管、PE管、PAP管、PE-X管、PP-R管、ABS管、钢塑复合管等。形成为主导产品的有PAP管、PE-X管和PP-R管。不锈钢塑料复合管是刚刚兴起的一种新型建筑室内管道，它具有不锈钢管的美观、耐压、抗冲击性能，以及塑料管重量轻、耐腐蚀、卫生安全、水流阻力小、安装方便等特性，可适用于建筑冷热水供应、采暖和燃气供应，具有较好的市场潜力。72第72页/共108页新建、改建、扩建城市供水管道（管径400mm以下）和住宅小区室外给水管道应使用硬聚氯乙烯、聚乙烯塑料管；大口径城市供水管道可选用钢塑复合管

新建、改建住宅室内给水管道优先选用铝塑复合管（PAP)、交联聚乙烯管(PEX)等新型管、PPR。淘汰镀锌钢管。

73第73页/共108页管径的表示

DN公称直径，用于水煤气管，铸铁管。

D×壁厚钢管（无缝直缝螺旋缝）不锈钢管，铜管。

d内径混凝土管。

De塑料管公称外径。

第74页/共108页2.管道附件控制附件

75闸阀蝶阀是安装在管道及设备上的启闭和调节装置的总称第75页/共108页76止回阀第76页/共108页77第77页/共108页过滤器倒流防止器第78页/共108页79给水管道上使用的阀门，一般按下列原则选择：

1、管径不大于50mm时，宜采用截止阀，管径大于50mm时采用闸阀、蝶阀。

2、要求水流阻力小的部位（如水泵吸水管上），宜采用闸阀。

3、水流需双向流动的管段上应采用闸阀、蝶阀，不得使用截止阀

4、安装空间小的部位宜采用蝶阀、球阀。

第79页/共108页80给水管道上的下列部位应设置阀门：

1、居住小区给水管道从市政给水管道的引入管段上

2、入户管、水表和各分支立管（立管底部、垂直环形管网立管的上、下端部）。

3、室内给水管道向住户、公用卫生间等接出的配水管起端，配水支管上配水点在3个及3个以上时设置。

4、水泵的出水管，自灌式水泵的吸水泵。

5、水箱的进、出水管、泄水管

6、卫生器具（如大、小便器、洗脸盆、淋浴器等）的配水管。

7、某些附件，如减压阀前后。

第80页/共108页第81页/共108页82配水附件第82页/共108页83计量附件水表是计量用水量的仪表。我国生产的水表有流速式和容积式两种，目前建筑给水系统广泛采用流速式水表。流速式水表是根据直径一定时，流量与流速成正比的原理来计量水量的。水流通过水表时冲动翼轮旋转，并通过翼轮轴带动齿轮盘，记录流过的水量。螺翼式水表：翼轮轴与水流方向平行，水流阻力较小，多为大口径水表，适用于测大流量；DN大于50mm时，应采用这种水表。旋翼式水表：翼轮轴与水流方向垂直，水流阻力较大，多为小口径水表，适用于小流量的测量；第83页/共108页84第84页/共108页85第85页/共108页建筑物引入管，住宅入户管以及公用建筑内需计量的水管上均应设置水表。水表公称直径的确定：（1）用水量均匀的生活给水系统的水表应以给水设计流量选定水表的常用流量；（2）用水量不均匀的生活给水系统的水表应以设计流量选定水表的过载流量。86第86页/共108页卡式预付费水表由流量传感器、机电式先道阀等检测控制系统组成。用户先交纳一定数额的费用系统按预定的程序自动从用户费用中扣除水费，并有显示剩余水量、累计用水量的功能。当剩余水量为零时自动关闭闸门停止供水。87第87页/共108页远程自动抄表系统与普通水表相比增加了一套信号发送系统，连接各户水表信号线路均接至楼宇的流量集中集算仪上，各户使用的水量均显示在流量集中集算仪上，并累计流量。自动抄表系统提高了水表读数的自动化管理水平，改变了传统的逐户抄表形式，应积极推广应用。88第88页/共108页水表水头损失（1）水表：qg—计算管段的设计流量,m³/hKb—水表的特性系数，旋翼表Kb=螺翼表Kb=—水表的特性流量，m³/h估算：住宅入户水表取0.01MPa，引入管总水表取0.03MPa。第89页/共108页一住宅建筑给水系统，总进水管及各分户支管均安装水表，经计算，总水表通过的设计流量为50m³/h，分户支管通过水表的设计流量3.2m³/h，试计算水头损失。第90页/共108页91二、水箱

1.设置条件

建筑给水系统中，在需要增压、稳压、减压或者需要储存一定的水量时，均可设置水箱。2.水箱容积确定水箱的有效容积应根据调节水量、生活和消防储备水量及生产事故储水量确定第91页/共108页92调节水量的确定根据用水与供水的变化曲线确定，但这些资料较难取得，一般根据最高日用水量的百分数按经验确定。1)给水系统单设水箱时，对日用水量不大的建筑，水箱容积可取最高日用水量的50%，对日用水量大的，可取25%2)当用水泵为自动开闭时，生活用水可按最高日用水量的5%计算3)当水泵为人工开闭时，生活用水可按最高日用水量的12%计算。4）水泵加压工艺还可以按不小于最高时用水量的50%计算。消防储备水量按保证室内10min消防设计流量生产事故储水量按工艺要求确定。第92页/共108页933.水箱设置高度应保证最低水位能满足最不利配水点或消火栓的流出水头要求。需进行水力计算确定。第93页/共108页94水箱接管示意图4.水箱的构成第94页/共108页95水箱有效水深一般采用0.7---2.5m5.水箱材料玻璃钢水箱重量轻，强度高，耐腐蚀，安装维修方便，大容积水箱可现场组装，目前应用越来越多。第95页/共108页96三、贮水池与吸水井1.贮水池贮水池是建筑给水常用调节和储存水量的构筑物，采用钢筋混凝土、砖石等材料制作，形状多为圆形和矩形。贮水池容积有效容积包括调节容积、消防容积和事故备

用水容积。

调节容积：单体建筑按最高日