建筑给排水工程_第2章建筑内部给水系统的计算.ppt

第2章建筑内部给水系统的计算,2.1给水系统所需的水压2.2给水系统所需水量2.3给水设计秒流量2.4给水管网的水力计算2.5增压和贮水设备2.6给水水质防护2.7高层建筑给水系统,建筑内部给水系统的计算是在完成给水管线布置，绘出管道轴测图后进行的。计算的目的：确定给水管网各管段的管径和给水系统所需的压力，复核室外给水管网的水压是否满足室内给水系统所需压力的要求。,2.1给水所需的水压,在方案或初步设计阶段，应先估算给水系统所需压力，初步确定给水系统所采用的给水方式；然后对建筑内部给水管道系统进行水力计算，从而准确地确定室内给水系统所需的压力，对建筑室外给水管网水压进行复核。,2.1.1给水系统所需压力的估算2.1.2给水系统所需压力的计算,2.1.1给水系统所需压力的估算,生活饮用水管网的供水压力：应根据建筑物最不利配水点标高和管网系统阻力损失经计算后确定。初步设计时普通住宅建筑的生活饮用水管网，可按根据建筑物层数进行估算。,一层建筑物为10米，二层建筑物12米，三层及三层以上的建筑物，每加一层增加4米。,室内所需的最小保证压力值估算方法：,2.1.1给水系统所需压力的估算,注意：估算值是指从室外地面算起的最小压力保证值，没有计入室外干管的埋深，也没有考虑消防用水。适用于：房屋引入管、室内管路不太长和流出水头不太大的情况，当室内管道比较长，或层高超过3.5m时，应适当进行增加。,2.1.2给水系统所需压力的计算,几个基本概念：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。各种配水装置为了克服各种阻力并放出额定流量所需的最小静水压力。给水系统中如果某一配水点的水压被满足，则系统中其他用水点的压力均能被满足以污水盆水龙头额定流量0.2L/s作为一个当量，其他卫生器具的给水额定流量对它的比值，即为该卫生器具的给水当量。,额定流量,最低工作压力,最不利配水点,给水当量,2.1.2给水系统所需压力的计算,建筑物所需要的水压应按最不利配水点所需要的水压进行计算，计算公式为：,H=H1+H2+H3+H4,示意图,H1最不利配水点与引入管起点的标高。H2管路水损。H3水表水损。H4最不利配水点所需的最低工作压力（表2.1.1）。,2.1.2给水系统所需压力的计算,H2+H3,H1,H,H：总水压,H4：流出压力,H4,水表,H1：最不利配水点与引入管起点的标高差,H2：管路压损H3：水表压损,2.1.2给水系统所需压力的计算,流出水头：配水龙头或用水设备，保证以给水额定流量出流时，为克服配件阻力所需的静压值。设计时按照卫生器具的给水额定流量、当量、连接管公称管径和最低工作压力表中的数据选取。一般的卫生器具，流出水头为1.54m（1540kPa）；普通的水龙头可按2m计算；特殊设备按照设备的需要确定流出水头数值。如：医院水疗台、按摩浴缸、冲浪浴缸等，流出水头高富裕水头：为各种不可预见因素留有余地而予以考虑的水头，一般情况H5可按2m计。,2.2给水系统所需水量,生产用水量：一般比较均匀，一般按消耗在单位产品上的水量或单位时间内消耗在生产设备上的水量计算确定。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用水灭火设备用水量之和计算。其计算方法详见第3章。生活用水量：受气候条件、生活习惯、建筑物使用性质、卫生器具和用水设备的完善程度以及水价等因素的影响，用水量不均匀。,2.2给水系统所需水量,1.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用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。,生活用水量可以根据用水定额、小时变化系数、用水单位数等计算。,各类建筑的生活用水定额见表2-1、表2-2、表2-3。,2.2给水系统所需水量,2.生活用水量的计算：,最大小时用水量（L/h）；建筑物内用水时间（h），根据建筑物的性质决定；,平均小时用水量（L/h）；小时变化系数。,最高日用水量（L/d）；用水单位数（人或床位等，工业企业建筑为班人数）；最高日生活用水定额（L/d、L/床d或L/人班等）。,下一讲（请预习）2.3给水设计秒流量Thanksalot！,2.3给水设计秒流量,为保证建筑内部用水，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。作用：确定各管段管径、计算管路水头损失、进而确定给水系统所需压力的主要依据。2.3.1设计秒流量计算方法概述2.3.2当前我国使用的生活给水管网设计秒流量的计算公式,设计秒流量：,2.3.1设计秒流量计算方法概述,建筑内部给水管道的设计秒流量的确定方法，一般可分为三种类型：、。,经验法,平方根法,概率法,2.3.1设计秒流量计算方法概述,2、平方根法即“前苏联专家库尔辛的最大秒流量法”设计秒流量与卫生器具给水当量总数的平方根成正比；考虑了用水的不均匀性，但没有体现用水的随机性，也没有考虑卫生器具设置情况、用水人数及小时变化系数的影响；建筑物用途不同比例系数不同，当量数增大到一定程度后，流量增加极少，导致计算结果偏小。,苏联在上世纪七十年代就已废除该方法，并使用概率法。,2.3.1设计秒流量计算方法概述,3、概率法1924年美国国家标准局亨特提出运用数学概率理论确定建筑给水管道的设计流量。基本思想：影响建筑给水流量的主要参数即任一幢建筑给水系统中的卫生器具总数量(n)和放水使用概率(p)，可以认为是随机事件，遵循随机事件的规律性。该法理论方法正确，但需在大量卫生器具使用频率实测工作的基础上，才能使用该计算方法。目前一些发达国家主要采用概率法建立设计秒流量公式，并结合一些经验数据，制成图表，供设计使用，十分简便。,2.3.2当前我国使用的生活给水管网设计秒流量的计算公式,根据建筑给水排水设计规范(GB50015-2003)的规定，目前采用经验法、平方根法和概率法计算生活给水设计秒流量。,1.住宅建筑,2.分散型建筑,3.集中型建筑,用水时间集中，用水设备使用集中，同时给水百分数比较高的建筑,用水时间长，用水设备使用不集中，用水极不均匀的建筑。,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。1个给水当量。,0.2,采用“概率法”,1.住宅建筑,计算步骤：1）计算出管段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取用；每户用水人数；小时变化系数按表2-2取用；每户设置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）。,1.住宅建筑,计算步骤：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U0的系数，查表2-5选用；每户设置的卫生器具给水当量数；,1.住宅建筑,1.住宅建筑,注意：1）可查表确定qg2）当Ng过大时，取qg0.2U0Ng3）给水干管的计算（连接两条及以上U0不同的给水支管）,注意：上述方法适用于U0=1.0%36.0%若U036.0%，则qg=q0n0b,例题：某住宅生活给水管道计算草图如图所示。立管A和B服务于每层六户的10层普通住宅型，每户一卫一厨，生活热水由家用燃气热水器供应，每户的卫生器具及当量为：洗涤盆1只(N=1.0)；坐便器1具(N=0.5)；洗脸盆1只(N=0.75)；淋浴器1具(N=0.75)；洗衣机水嘴1个(N=1.0)。立管C和D服务于每层四户的10层普通住宅型，每户两卫一厨，生活热水由家用燃气热水器供应，每户的卫生器具及当量为：,洗涤盆1只(N=1.0)；坐便器2具(N=0.52=1.0)；洗脸盆2只(N=0.7521.5)；浴盆1只(N=1.2)；淋浴器1具(N=0.75)；洗衣机水嘴1个(N=1.0)。,1.住宅建筑,【解】立管A和B户当量小计：Ng4.0；用水定额：250L/人d；户均人数：3.5人。用水时数：24h；时变化系数Kh2.8。最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率为：,立管C和D户当量小计：N6.45；用水定额：280L/人d；户均人数；4人。用水时数：24h；时变化系数Kh=2.5。最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率为：,查表2-5，ac=0.01521。,1.住宅建筑,查表2-5，ac=0.02409。,管段23的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率为：,查表2-5，ac=0.02096。管段34的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率为：,查表2-5，ac=0.01948。根据2-5式、2-6式可计算各管段设计秒流量，计算结果见下表,1.住宅建筑,1.住宅建筑,2.分散型建筑,商场,医院,宾馆,集体宿舍,办公楼,会展中心,客运站,养老院,中小学校,公共厕所,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2-7选用。,由于缺乏基础资料，用水分散型公共建筑不具备用概率法建立设计秒流量公式的条件，仍采用平方根法计算设计秒流量。,2.分散型建筑,2.分散型建筑,注意：,已知：会展中心，管道布置如图示求：0-1管段的流量,解：根据公式：,由于0-1管段上q0i=0.154=0.6L/s1.04L/s0.6L/s故：取qg(0-1)=0.6L/s,2.分散型建筑,例题：一栋3层高的集体宿舍，每层设有4个自闭冲洗阀蹲式大便器、设有1个盥洗槽（配5个水龙头）、3个自闭式挂式小便器、2个淋浴器、1个污水池，另外在第1层设有洗衣机水嘴1个。试确定该宿舍楼总引入管的设计秒流量。已知：集体宿舍=2.5；水龙头额定流量0.2L/S；淋浴器额定流量0.15L/S；挂式小便器额定流量0.1L/S；蹲式大便器额定流量1.2L/S，洗衣机水嘴额定流量0.2L/S。,2.分散型建筑,解：各卫生器具的给水当量分别为：水龙头额定流量1.0；淋浴器给水当量0.75；挂式小便器给水当量0.5；蹲式大便器给水当量6.0，洗衣机水嘴给水当量1.0。该宿舍楼卫生器具的总给水当量数为：Ng（46.051.030.520.751.0）31.0100,根据公式,可得该楼给水总引入管的设计秒流量为：,2.分散型建筑,=0.22.5,=5L/S,3.集中型建筑,工业企业生活间,公共浴室,食堂,营业餐厅,体育场,影剧院化装间,实验室,目前采用经验法，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。,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2-1根据设计手册确定（L/s）；卫生器具的同时给水百分数%，按表2-8-2-11确定。,3.集中型建筑,已知：公共浴室，管道布置如图示求：0-1管段的流量,解：根据公式：qg（0-1）=10.120%+20.1515%=0.02+0.05=0.07L/s由于0-1管段上q0max=0.15L/s0.07L/s最大时流量平均时流量,扬程：直接抽升：1+2+3+4-0间接抽升：1+2+4H0室外给水管网所能提供的最小压力，kPa；,1.水泵,（4）水泵的设计要求,水泵应在高效区运行。采用间接抽水时，水泵宜设计成自灌式。自灌式水泵，单独设吸水管。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。应进行隔振处理。,1.水泵,（5）水泵的布置,建筑物内设置的水泵机组，不与需要安静的房间相毗邻。水泵房应有充足的光线和良好的通风，有人16，无人值班5。水泵机组布置要求见图24。水泵基础高出地面0.1m。基础平面尺寸应较水泵机座每边宽出1015cm。基础深度根据机座底脚螺栓直径的2030倍采取，但不应小于0.5m。,2.气压给水设备,（1）气压给水装置的作用升压、调节、贮水、供水、蓄能和控制水泵起停。（2）气压给水装置的原理（3）气压给水装置的分类（4）气压给水装置的组成（5）气压给水装置的计算,2.气压给水设备,（2）气压给水装置的原理,根据波义耳马略特定律，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。当用户用水量小于系统供水量时，罐子处于充水状态，直到管中水位达到最高，压力信号器动作关泵；当用户用水量大于系统供水量时，罐中水在压缩空气作用下给系统供水，直到水位下降到最低，压力信号器动作开泵，循环充水。,2.气压给水设备,（3）气压给水装置的分类,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。,（4）气压给水装置的组成,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。,单罐变压式气压给水设备,工作过程,供水过程：在启始压力p2的作用下水被压送至给水管网，随着水量的减少，罐中压力也降低，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，当压力升至最大压力p2时，压力信号器动作，水泵停泵，水罐向管网供水。,定压式气压给水设备,补气式气压给水设备,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，但现在采用的较少。设补气罐的补气方法（详见下页）,补气式气压给水设备,补气罐充气过程：当气压水罐中的压力达到p2，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。,气压水罐补气过程：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，水泵开启，补气罐中水位升高，出现正压，进气止回阀自动关闭，补气罐内的空气随进水补入气压水罐。,补气式气压给水设备,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12cm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。,隔膜式气压给水设备,2.气压给水设备,（5）气压给水装置的计算,1）贮罐总容积,Vz=Vql/(1-b)Vql=bqb/4nq,2）水泵的选择Qb=1.2Qh,3）空压机选择容量可以小点，但压力要满足要求。,1.贮水池,容积的确定：有效容积应根据调节水量、消防贮备水量和生产事故备用水量确定，可按下式计算：V(Qb-Qj)Tb+Vf+Vs(Qb-Qj)TbQjTt,设计说明：1）资料不足时，生产（生活）调节水（qb-ql）Tb可以按不小于建筑日用水量的20%-25%计算。2）贮水池仅起调节水量的作用时，可不计Vs、Vf。3）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。4）容积大于500m3的贮水池，应分两格，以便清洗检修时不停水5）生产（生活）、消防共用水池应有消防水平时不被动用的措施,1.贮水池,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。,消防用水不被动用的措施,2.吸水井,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。布置：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。,d,d,吸水管在井中布置最小尺寸,吸水管进水口在吸水池中的位置,3.水箱,（1）水箱基础知识分类：高位水箱、减压水箱、冲洗水箱、断流水箱作用：增压、稳压、减压、贮水材质：不锈钢、钢筋砼、玻璃钢、砖等（2）水箱配管（3）水箱布置（4）水箱的有效容积（5）水箱设置高度,3.水箱,（2）水箱配管,进水管出水管溢流管泄水管通气管水位信号装置,3.水箱,（3）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。水箱底距地面800mm，且应满足水箱布置要求。水箱布置间距要求见表2-19,3.水箱,（4）水箱的有效容积,水箱有效容积根据其作用来确定：仅用作水量调节之用时，其容积为调节容积。兼做生产和消防用水时，其容积为三者用水量之和。确定方法：理论上，其值应按最高日水箱进水量和用水出水量的逐时流量变化曲线求得。实际工程中常采用经验公式计算确定。,3.水箱,（4）水箱的有效容积,外网直接供水：LL人工启动水泵给水：V=Qd/nb-TbQp自动启动水泵给水：V=Cqb/4Kb经验估算法,生活用水量一般根据最高日用水量的百分数估算。生产事故用水量按工艺要求确定。消防贮备水量按保证室内10分钟消防设计流量考虑。,3.水箱,（5）水箱的设置高度,h(H2H4)/10h高位水箱的最低液位与最不利配水点之间的垂直压力差，m；H2水箱出水口至最不利配水点的管道总水头损失，kPa。H4最不利配水点的流出水头，kPa。,下一讲（请预习）2.6给水水质防护2.7高层建筑给水系统Thanksalot！,2.6给水水质防护,2.6.1水质污染的现象及原因,管网污染-管道老化腐蚀、渗漏等造成水质污染；回流污染-非饮用水或其他液体倒流入生活给水系统；贮水过程污染-贮水池（箱）的制作材料或防腐材料选择不当；4.微生物污染-水在贮水池（箱）中停留时间过长；5.其它因设计不合理、贮水池（箱）施工和管理不当。,2.6.2水质防护措施,1.生活饮用水管道不能与非饮用水管道直接连接；2.饮用水管道与贮水池(箱)不要布置在易受污染处，非饮用水管不能从储水设备中穿过；3.贮水池(箱)若需防腐，应采用无毒涂料;若采用玻璃制作时，应选用食品级玻璃钢为原料；4.贮水池(箱)要加强管理，池(箱)上加盖保护，池(箱)内定期清洗；5.给水装置放水口与用水设备溢流水位之间，应有不小于放水口径2.5倍的空气间隙；,2.6.2水质防护措施,6.特殊器具不能设置最小空气间隙时，应设置管道倒流防止器或采取其他有效的隔断措施；7.采取二次供水方式时，出水宜经消毒处理；8.非饮用水管道工程验收时,应逐段检查,以防饮用水，非饮用水管道误接，在非饮用水管道上接出水嘴或取水短管时，应采取防止误饮用的措施；9.采用无负压给水方式，去除水箱带来的二次污染。,高层建筑：建筑高度超过24m的公共建筑、工业建筑，10层及10层以上的住宅建筑。,2.7高层建筑给水系统,登高消防车工作高度24m。,2.7.1技术要求2.7.2技术措施2.7.3高层建筑给水系统的水力计算,2.7.1技术要求,高层建筑如果采用同一个给水系统供水，建筑低层管道系统的静水压力会很大，因而就会产生以下弊端：（1）必须采用高压管材、附件及配水器材，使设备材料费用增加。（2）容易产生水锤及水锤噪声，水龙头、阀门等附件易被磨损，使用寿命缩短，造成漏水。（3）使低层水龙头的流出水头过大，不仅使水流喷溅，影响使用，而且管道内流速增加，以致产生水流噪声、振动噪声，并有可能使顶层给水龙头产生负压抽吸，形成回流污染。,2.7.2技术措施,为了降低管道中的静水压力，消除或减轻上述弊端，当建筑达到一定高度时，给水系统需作竖向分区，即在建筑物的垂直方向按一定高度依次分为若干个供水区域，每个供水区域分别组成各自独立的给水系统。,2.7.2技术措施,如果分区压力过小，则分区数较多，给水设备、管道系统以及相应的土建投资将增加，维护管理也不方便。如果分区压力过大，就会出现水压过大、噪声大、用水设备和给水附件易损坏等的不良现象。,高层建筑分区压力值目前国内外尚无统一的规定，但通常都以各分区最低点的卫生器具的静水压力不大于其工作压力为依据进行分区。,2.7.2技术措施