建筑给排水第二章 58页

第二章建筑内部给水系统计算\n2-1给水系统所需水压一、两个基本概念1.额定流量与流出水头额定流量：配水装置单位时间内的出水量流出水头：各种配水龙头或用水设备为获得额定流量，克服阻力损失（管道、配件），所需的最小压力。2.最不利配水点（管网最不利点）：位于系统最高最远点，满足最不利点配水要求，则建筑内其它用水点都能满足。二、室内给水系统所需压力室内给水系统所需的水压，应能将所需的水量输送至建筑物内最不利配水点，并保证有足够的流出水头。\n\nH———建筑内部给水系统所需的压力，mH1———引入管起点至最不利配水点的几何高度m。H2———计算管路水头损失之和，kpa或mH2O。H3———水流通过水表（节点）的水头损失，kpa或mH2O。H4———最不利配水点流出水头，kpa或mH2O。在初步设计阶段，为选择给水方式，判断是否需要设置给水升压及贮水设备，需要对建筑给水系统所需水压进行估算：\n2-2给水系统所需水量一、用水定额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.\n二、最高日用水量Qd——最高日生活用水量，L/d；m——用水单位数（人或床位数等，工业企业建筑为每班人数）；qd——最高日生活用水定额（L/人•d、L/床•d或L/人•班）；\n建筑物的最高日用水量Qd，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、工业企业生活用水定额、热水用水定额等。若工作企业为分班制，最高日用水量，n为生产班数,若每班人数不等，每班相加即为总用水各类建筑生活用水定额见表2.2.1、表2.2.2和表2.2.3\n三、最大小时用水量Qh-------最大小时用水量(L/h)T---------建筑物内每日或每班的用水时间(h),根据建筑物性质决定\n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.Qp-------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)Kh-------------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.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设备用水量之和计算,具体见第三章.\n2-3给水设计秒流量设计秒流量:建筑内的生活用水量在1昼夜、1小时里都是不均匀,为保证建筑物内部用水,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）.\n二、我国的计算方法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一般用水时间比较集中,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管段上的设计秒流量,公式如下:\nqg——计算管段设计秒流量(L/s)；n0——同类型卫生器具数；q0——同一类型卫生器具给水额定流量;见表2.1.1（L/s)；b——卫生器具同时给水百分数,见表2.3，2.4，2.5\n2.住宅建筑生活给水管道的设计秒流量qg——计算管段设计秒流量(L/s)；U——计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率(﹪)；Ng——计算管段的卫生器具给水当量总数；\n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、使用时间及小时变化系数,计算出最大用水时卫生器具给水当量平均出流率:\nU0——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(﹪)；q0——最高日用水定额；见表2.2.1qg——计算管段设计秒流量(L/s)；m——每户用水人数;Kh——小时变化系数;见表2.2.1Ng——每户设置的卫生器具给水当量数T——用水时间(h);0.2——一个卫生器具给水当量额定流量(L/s)\n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,为了使计算值不致偏差过大,2.3.1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.\n2)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得卫生器具给水当量得同时出流概率:U——计算管段卫生器具给水当量同时出流概率(﹪)；αc——对应不同的系数；见表2.3.1Kh——小时变化系数;见表2.2.1Ng——每户设置的卫生器具给水当量数;\n3.根据计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率,即可应用公式,得出计算管段的设计秒流量.注意事项:当给水干管连接有两条或两条以上给水支管,而各条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:\n3.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、教学楼、公共厕所等建筑生活给水设计秒流量计算公式:qg——计算管段设计秒流量(L/s)；Ng——计算管段的卫生器具给水当量总数;α——根据建筑物性质定的系数；见表2.3.3\n2-4给水管网水力计算建筑内部给水管网水力计算的内容:计算给水管网系统中各管段的管径d;计算各管段通过设计秒流量时的水头损失h,根据每段的水头损失h,求整个管网系统所需的水压H;复核市政给水管网的水压是否满足系统最不利点用水要求,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,根据用水设备的布置,轴侧图中的管道位置,管道轴线标高进行计算.\n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:qg——计算管段设计秒流量(L/s)；v——计算管段内的流速,m/s;d——计算管段的管径m.V大，d小，节省管材，管网造价小。噪声大，手水头损失大，维护费用高；V小，d大，管网造价高，水头损失小。\n给水管网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.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:hy——计算管段沿程水头损失KPa或mmH20；i——计算管段长度,m;L——水力坡降,即管道单位长度水头损失,KPa/m.\n给水管道单位长度水头损失,应按下式计算:i——水力坡降,即管道单位长度水头损失,KPa/m;qg——计算管段设计流量,(m3/s);d——计算管段的管径m.Ch——海澄-威廉系数.\n实际工程设计中,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在正常的范围内,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2.1“给水铸铁管水力计算表”见附录2.2“给水塑料管水力计算表”见附录2.3\n2.局部水头损失v——沿流动方向局部零件下游的流速,(m/s);g——重力加速度,(m/s2);ξ——管段局部阻力系数;hj——管段局部水头损失之和,(KPa或mmH20).\n由于室内给水管网中的局部配件比较多,如阀们、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。\n3.水表水头损失水表水头损失数值与水表的型号、口径有关，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。\n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过载流量确定水表的口径；\n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）不超过水表过载流量，而超过水表额定流量来确定水表口径；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；平时小时流量的6-8％（不包括消防流量）应大于水表的最小流量。\n注意：在生活、消防共用系统中，虽选表时管段设计流量不包括消防流量，但在选定水表口径后应加消防流量进行复核，满足生活、消防设计秒流量之和不超过水表的过载流量值。\n（2）水表的水头损失hd=qg2/Kbqg——计算管段的设计秒流量，(m3/h);hd——水表的水头损失(kPa);Kb——水表的特性系数，一般由生产长提供，也可按式计算。\nqmax——各类水表的最大流量，(m3/h);qmaxs——旋翼式水表的最大流量，(m3/h);qmaxl——螺翼式水表的最大流量，(m3/h)。\n（3）水头损失的复核水表水头损失的规定值，对于生活消防共用系统，加上消防流量时，也不应超过规定的水表水头损失值。即满足下表中的规定：表型正常用水时消防时旋翼式<24.5<49.0螺翼式<12.8<29.4\n4.水力计算步骤1.确定给水方案。2.绘图平面图、轴侧图。3.选择最不利管段，节点编号，从最不利点开始，对流量有变化的节点编号。4.选定设计秒流量公式，计算各管段的设计秒流量。5.查水力计算表6.水头损失计算7.求给水系统所需压力\n2-5增压和贮水设备一、水泵1.进水方式1）直接抽升特点：可充分利用市政管网的压力，不需建水池，减少基建投资和庞大水池所占面积；减少水质受到污染变质的机会。但必须经市政供水部门同意适用条件：市政管网压力高，管径较大。2）间接抽升适用：用水量比较大,不能直接抽取市政管网水量.缺点:不能利用外网水压，造成能源浪费，需建水池,增加基建费用，且水池贮水水水质易受二次污染。水池需要定期管理。\n2.工作方式1）自灌式：泵轴低于贮水池最低水位2）自吸式：泵轴高于贮水池最高水位3）变频调速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。\n控制器传感器（压力检出传送器）变频器\n3.水泵流量和扬程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A.直吸式工作方式Hb≥H1+H2+H3+H4－H0Hb: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:水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路的总水头损失（kPa）;H3:水流通过水表时的水头损失（kPa）\nH4：最不利配水点的流出水头（kPa）；H0：室外给水管网所能提供的最小压力（水头）（kPa）。B.断流式工作方式Hb≥H1+H2+H4Hb:水泵的扬程（kPa）;H1:贮水池最低水位至配水最不利点位置高度所需的静水压（kPa）;\n3．一般要求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。\n4.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：见图（2.5.1）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(见图2.5.2)\n5.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1.分类按照气压给水设备输水压力稳定性不同可分为变压式和定压式.按照气压给水设备罐内气、水接触方式不同可分为补气式和隔膜式.\n2.气压给水设备作用气压给水设备兼有升压、调节、贮水、供水、蓄能和控制水泵起、停的功能.3.气压给水设备组成气压给水设备一般由气压水罐,水泵机组,管路系统,电控系统,自动控制箱(柜)等组成,补气式气压给水设备还有气体调节控制系统\n4.气压给水设备工作过程1)气压水罐工作过程(单罐变压式)气压罐供水过程:在启动压力p2的作用下水被压送至给水管网,随着水量的减少,罐中压力也下降,当压力降至最小工作压力p1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,当压力升至最大工作压力p2时,压力信号器动作,水泵停泵,水罐向管网供水.\n2)气压水罐补气的工作过程泄空补气法:在允许停水的给水系统中,可采用开启罐顶进气阀,泄空罐内存水的方法补气空气压缩机补气:在不允许停水的情况下可采用空气压缩机补气,较少采用.设补气罐的补气方法:补气罐充气过程:当气压水罐中的压力达到p2时,在电接点压力表的作用下,水泵停止工作,补气罐内水位下降,出现负压,进气止回阀自动开启进气.\n气压水罐充气过程:当气压水罐内水位下降,压力达到p1时,在电接点压力表的作用下,水泵启动,补气罐中水位上升,出现正压,进气止回阀自动关闭,补气罐内的空气随水补入气压水罐.补气过量排气过程:当补入的空气过量时,可通过自动排气阀排气.自动排气阀设在最低水位以下1~2cm处,当气压水罐内空气过量,至最低水位时,罐内压力仍大于p1,电接点压力表不动作,水位继续下降,自动排气阀即打开排出过量的空气,直至压力降至p1,,水泵启动,水位恢复正常,排气阀自动关闭.\n5.计算1)气压水罐容积\n2）水泵的流量和扬程P1——气压罐最低工作压力，MPa,按系统最不利点所需水压确定。\n三.贮水池1.有效容积V——贮水池有效容积，m3；Qb——水泵出水量，m3/h；Qj——水池进水量，m3/h；Tb——水泵最长连续运行时间，h；Tt——水泵运行的间隔时间，h。\n2.贮水池设计说明1）贮水池仅起调节水量的作用时，可不计Vf和Vsg2）资料不足时，生产（生活）调节水量（Qb-Qj）Tb可以不小于建筑物日用水量的20﹪~25﹪计算。居住小区15﹪~20﹪计算。3）容积大于500m3的贮水池，应分两格，以便清洗、检修时不停水。4）当室外给水管网能满足建筑内部所需水量时，贮水池可设吸水坑，吸水坑深度不宜小于1m，以利于水泵自灌吸水。5）生产（生活）、消防共用水池时，应有消防水平时不被动用的措施\n消防水平时不被动用的措施措施一：在生产、生活水泵吸水管上开小孔形成虹吸出流。措施二：在贮水池中设溢流墙，生活、生产用水经消防用水贮存部分出流。见措施三：在水箱出水管上设小孔形成虹吸出流\n四.吸水井1.设置条件：不需要设置贮水池，又不允许直接从室外给水管网吸水。2.吸水井的布置：吸水井布置在地下，可设在室外，也可设在室内，吸水井容积应不小于最大一台泵3min的出水量（见课本图2.5.13）\n五.水箱作用：增压、稳压、减压、贮水材质：钢板、钢筋混凝土、玻璃钢防腐：钢板水箱，内外均应防腐，防腐涂料无毒(一)水箱配管1.进水管:设闸门,便于浮球阀检修,浮球阀2个,进水管距箱底200mm.2.出水管:侧壁接出,管底距箱底应大于50mm,与进水管共用时,设止回阀.3.溢流管:高于最高液位上50mm，管径比进水管大1～2#,箱底以下可与进水管同径,不得设阀门。4.泄水管:箱底接出,检修或清洗时放水,管径不得小于50mm,设阀门,可与溢流管相连。\n5.信号管:溢流管口以下10mm,DN20,直通值班室6.通气管:管径一般100-150mm,管口朝下设网罩。(二)水箱容积有效容积:仅起水量调节1.由室外给水管网直接供水V——水箱有效容积,m3;Ql——由水箱供水的最大连续平均小时用水量,m3/hTl——由水箱供水的最大连续时间,h.\n经验公式：大型建筑VS=（10～20）%Qd中小型建筑VS=（50～100）%QdQd——建筑的最高日用水量，m3/d。\n2.由人工启动水泵供水V——水箱有效容积,m3;Qd——最高日用水量,m3/d;Tb——水泵启动一次的最短运行时间,h;nb——水泵每天启动次数,次/d;Qp——水泵运行时间Tb内的建筑平均时用水量,m3/h;经验公式：VS=（12～20）%Qd\n3.水泵自动启动供水V——水箱有效容积,m3;qb——水泵出水量,m3/h;Kb——水泵1h启动次数,一般选用4~8次/h;C——安全系数,可在1.5~2.0内选用.经验公式：VS=（5～8）%Qd\n4.水箱设置高度水箱的安装高度应满足建筑物最不利配水点所需的流出水头,并要经过水力计算:水力条件:hs≥H2+H3H2：最不利点流出水头（kPa）；H3：最不利管路的水头损失（kPa）。B.安装要求h1≥0.4mhsh1