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1、第2章 建筑内部给水系统的计算,第2章 建筑内部给水系统的计算,给水系统所需压力,2-1,给水系统所需水量,2-2,给水设计秒流量,2-3,给水管网的水力计算,2-4,增压和贮水设备,2-5,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。,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）,2-1 给水系统所需压力,2-2 给水系统所需水量,一、生活用水量标准
2、 1住宅生活用水定额及时变化系数（见P29表2-1、P31表2-2）2集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水定额（见P31表2-3）3.工业企业建筑生活用水定额（见表2-4）二、最高日用水量 式中 Qd最高日生活用水量，L/d；m 设计单位数，人或床为数等；qd 单位用水定额L/人d、L/床d、L/m2d。（见表2-2、2-3）,确定生活水池调节容积,三、最大时用水量 式中：Qh最大小时生活用水量，L/h；Qd最高日生活用水量，L/d；Qp平均小时流量，L/h；T 每日（或最大班）使用时间，h；Kh时变化系数，按表2-2，2-3采用。,2-2 给水系统所需水量,确定高位水箱调节容积确定室外给水管道,
3、设计秒流量：给水管道的设计流量，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。计算目的：1.确定管径，经济合理。计算管段水头损失，确定给水系统所需压力。选择水泵,2-3 给水设计秒流量,1.经验法 根据经验制定几种卫生器具的大致出水量，将其相加得到给水管道的设计流量。2.平方根法 3.概率法 美国亨特提出：影响给水流量的主要示给水系统中卫生器具总数n和放水使用概率，给水流量的分布符合二项分布规律。,n整数；0P1,一、世界各国的计算方法,A.用水分散型建筑的给水设计秒流量 根据建筑物用途确定的系数，见表2-7。Ng设计管段的卫生器具给水当量总数。适用范围：集体宿舍、旅馆、宾馆、医院、疗
4、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。,二、我国当前使用的设计秒流量公式,注意：1.qg qmax（最大卫生器具给水额定流量）qmax qg 2.qg qi，qi qg 3.延时自闭冲洗阀：Ng 0.5 qg qg 1.2 4.综合性建筑 值应按加权平均法：式中：综合性建筑内各类建筑物的卫生器具 的给水当量数；对应于 的设计秒流量系数。,B.住宅生活给水管道设计秒流量1）计算管段最大用水时卫生器具的给水当量平均出流概率：U0生活给水配水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流 概率，；q0 最高用水日的用水定额，L/（人d）查表2-2；m 每户用水
5、人数；Kh小时变化系数，查表2-2；Ng每户设置的卫生器具给水当量总数；T 用水时数，h；0.2 1个卫生器具给水当量的额定流量，L/s。,将安装在污水盆上，支管直径为15mm的配水龙头的额定流量0.2L/s作为一个当量。（表2-1）,2）计算管段上卫生器具给水当量同时出流概率（U）:U 计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（）；对应于不同卫生器具的给水当量平均出流概率（U0）的系数；（P35表2-5）计算管段的卫生器具给水当量总数；3）计算设计秒流量：qg计算管段的设计秒流量，L/s；,平均出流概率 参考值（见表2.3.2）注意：1.当计算管段的卫生器具给水当量总数超过一定条件时，其流量应
6、取最大用水时平均秒流量：2.有两条或两条以上具有不同U0的给水支管的干管，该管段的U0应取加权平均值，即：式中：给水干管的最大时卫生器具给水当量平均出流概率；给水支管的最大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。,C.用水密集型建筑的给水设计秒流量计算公式：q0同种卫生器具额定流量，L/s，见表2-1；n0同种卫生器具数；b 卫生器具的同时给水百分数，见表2-82-11。注意：qg 1.2L/s，q计 qg。适用范围：工业企业生活间、公共浴池、食堂、影剧院、体育场等。,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，m
7、3/s；dj 管道计算内径，m；v 管段中的流速，m/s。（见表2-12）,2-4 给水管网的水力计算,2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。i 值按下式计算：式中：dj管段的设计计算流量，m3/s；qg管道计算内径，m。Ch海澄威廉系数。i 值查给水管道水力计算表。（附录2-1附录2-3）,各种塑料管、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=100,hi i L,（2）局部水头损失 hj管段的局部水头损失，kPa；局部阻力系数
8、。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2-14、2-15）。生活给水管网为2530；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 水表水头损失：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2-16,水表的选择：用水均匀：qgQn用水不均匀：qgQmax,3.水力计算步骤 1）确定给水方
9、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 管道单位长度水头损失。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。外网直接给水下行上给：H0H：原方案可行；H0 略H：放大部分管段的管径；H0H：增设升压设备。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
10、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,校核水箱高度,5.例题 一、工程概况 某5层10户住宅，每户卫生间内有低水箱坐式大便器1套，洗脸盆、浴盆各1个，厨房内有洗涤盆1个，该建筑有局部热水供应。图2-2为该住宅给水系统轴测图，管材为给水塑料管。引入管与室外给水管网连接点到最不利配水点的高差为15.23m。室外给水管网所能提供的最小压力H0=270kPa。试进行给水系统的水力计算。,解：1）由轴测图2-2确定最不利配水点为浴盆淋浴喷头，故计算管路为0-1-2-3-4-5-6-7-8-9 2）该建筑为普通住
11、宅类（表2-2），选用式2-5计算各管段设计秒流量 由表2-2得 用水定额 每户按3.5人计 由表2-1得：浴盆水嘴 N=1.0，坐便器N=0.5，洗脸盆水嘴N=0.75，洗涤盆水嘴N=1.0 根据式2-7得平均出流概率U0，查表2-5找出对应的c值代入式2-6求出同时出流概率，再代入式2-5就可得出该管段的设计秒流量qg,重复上述步骤可求出所有管段的设计秒流量,3）确定管径 流速应控制在允许范围内，查附表2-3可得管径DN和单位长度沿程水头损失i，由式2-13计算出管路的沿程水头损失hi。各项计算均列于表2-174）计算局部水头损失 计算管路的水头损失为：,5）计算水表的水头损失 因住宅建筑
12、用水量较小，总水表及分户水表均选用LXS湿式水表，分户表安装在3-4上，总水表安装在8-9上。查附表1-1 选用15mm口径的分户水表，其常用流量1.5m3/hq3-4过载流量为3m3/h，所以分户水表的水头损失：,选口径32mm的总水表，其常用流量为6m3/hq8-9，过载流量为12m3/h，所以总水表的水头损失为Hd和Hd 均小于表2-16中水表水头损失允许值。水表的总水头损失为：,由式2-1计算给水系统所需压力H：满足要求,6.作业 某7层14户住宅，每户卫生间内有低水箱坐式大便器1套，洗脸盆、浴盆各1个，洗衣机1台，厨房内有洗涤盆1个，该建筑有局部热水供应。图2-3为该住宅给水系统轴测
13、图，管材为给水塑料管。引入管与室外给水管网连接点到最不利配水点的高差为21.23m。室外给水管网所能提供的最小压力H0=300kPa。试进行给水系统的水力计算。,2-5 增压和贮水设备,一、水泵装置 在建筑内部给水系统中，多采用离心泵。1.水泵装置的抽水方式（1）水泵直接抽水（2）水泵间接抽水 水泵装置宜设计成自动控制运行方式。有水箱系统由水位继电器控制水泵的启停；无水箱系统由压力继电器控制水泵的启停。,2水泵的选择,1）水泵的流量确定（1）无水箱：取系统设计秒流量（qg）（2）水箱：取系统的最大日最大时用水量（Qh）2）水泵扬程确定（1）水泵从贮水池抽水时：式中：Hb水泵所需总扬程，kPa；
14、H1贮水池最低水位至最不利配水点位置高度所需的 静水压，kPa；H2吸水管和压水管的沿程水头损失和局部水头 损失之和，kPa；H4最不利点处所需的最小工作压力，kPa。,2）水泵直接从室外管网抽水时：式中：H3水表水头损失，kPa；H0 市政管网资用水头，kPa；选泵：（1.051.1）Hb3）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1.01.2m/s。,（4）水泵单独吸水有困难时，可采用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
15、水管上，设压力表、止回阀和闸阀；自灌 式水泵吸水管上设闸阀；非自灌式水泵入口处应装设真 空表，吸水管进口端设底阀。（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。,4水泵的布置与安装（1）水泵机组的布置应符合下表的规定。水泵机组外轮廓与墙和相邻机组的间距（2）水泵吸水喇叭口应低于最低水位2倍吸水管的管径，且0.5 m。（3）水泵运行进行隔振处理。（P43图2.5.2（a）-（b）（4）设置水泵的房间应干燥、通风良好、光线充足。泵房净高3.2m。,二、气压给水设备,1气压给水设备的分类 按压力稳定情况分：
16、变压式和定压式（1）变压式气压给水设备 在向给水系统输水过程中，给水系统的压力随着气压罐的压力变化而变化（附图，P44图2.5.6）。（2）定压式气压给水设备 给水系统的压力不随着气压罐的压力变化而变化。单罐式：在供水管上安装压力调节阀（附图，P45图2.5.7a）。双罐式：在压缩空气连通管上安装压力调节阀（P45图2.5.7 b）。,按气水接触方式分：补气式和隔膜式（1）补气式气压给水设备 气压罐中气、水直接接触。运行过程有部分气体溶于水中，水量减少，压力降低，不能满足设计需要，需设补气调压装置。（见图2.5.8）允许停水：泄空补气不允许停水：空压机补气 水泵进水管上设补气阀补气 水泵出水管
17、上设补气罐或水射器补气（2）隔膜式气压给水设备 罐内设橡胶隔膜将水与空气分开，应用广泛。主要有帽形、囊形两类。（附图，见图2.5.10）,2气压给水设备的计算与选择,（1）气压罐容积计算（见右图）,根据波义耳马略特定律：将上式带入：得：令：得：,0.650.85,容积附加系数隔膜：1.05补气立式：1.25补气卧式：1.1,*存消防用水，其调节容积应按所需要的消防贮水量确定。,即在定温条件下，一定质量的气体的绝对压力和它所占的体积成反比。,（2）水泵的选择 应选择Q-H曲线较陡，且高效区较宽的水泵。例题：P50 例2.2（3）空压机选择 小型变压式气压给水设备，可采用手摇式空压机；大中型和初压
18、较高的小型气压给水设备，一般采用电动空压机。空气压缩机的工作压力按气压罐的设计最大压力P2的1.2倍选择。,三、贮水池,1贮水池的有效容积 式中：V 贮水池有效容积，m3;Qb水泵出水量，m3/h；Qj水池进水流量，m3/h；Tb水泵运行时间，h；Tt水泵运行间隔时间，h；Vs生产事故备用水量，m3。当资料不足时:建筑物：生活调节水量=(2025)Qd，居住小区：调节水量=(1520)Qd,1水箱的配管与附件 材料：钢板、玻璃钢、塑料或钢筋混凝土 形状：圆形、方形、矩阵形和球形 配管：进水管、出水管、溢流管、排水管、通气管、液位计、人孔,四、水箱,（1）进水管 至水箱上缘应有150200mm距
19、离 管径：按水泵出流量或建筑内设计秒流量计算定（2）出水管 出水管其管内底应高于箱底100150mm 出水管上一般设置阀门 出水管的管径按设计秒流量计算（3）溢流管 喇叭口：应比最高水位高50mm。管径：一般比进水管大12级；喇叭口下的垂直管段4倍溢流管管径，不得装设阀门。,（4）泄水管 应自水箱底部最低处接出，可连接在溢流管上，但不得与排水系统直接连接。管径50mm，泄水管上装有阀门。（5）水位信号装置 信号管管底一般比溢流水位低l0mm。管径：1520mm 可设水位信号管给出溢流信号，信号管上不装设阀门。（6）通气管 通气管设在水箱盖上，可伸至室内或室外管口一般朝下，并设有滤网。管径：一般宜为100150mm。,2.水箱容积 1）单设水箱给水 式中：V 水箱的有效容积，m3；Q由水箱供水的最大连续平均小时用水量，m3/h；TL 由水箱供水的最大连续时间，h。2）设水泵水箱联合给水 水泵为自动启动时 水泵为手动启动时,经验估算法 水泵自动启动时：V50 Qh 水泵人工启动时：V12 Qd3）水箱的设置高度 式中：H2水箱出水口至最不利配水点的管道总水头损失，kPa。H4最不利点的流出水头，kPa；,高位水箱（水塔）生活调贮水量,附图2-2,附图2 变压式气压给水设备,附图3 定压式气压给水设备,附图4 隔膜式气压给水装置,图2-3,
