建筑内部给水系统的计算和防护

1、建筑内部给水系统的计算和防护2.1 给水系统所需压力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2.1 给水系统所需水压 1、给水系统中增压和水量调节、贮水设备选择的基本依据：给水系统所需的水量水压。 2、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。 3、最低工作压力 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的最小静水压力。 4、最不利配水点 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。建筑内部给水系统

2、所需水压的计算H=H1+H2+H3+H42.2 给水系统所需的水量建筑内部给水系统所需的水量包括三部分： 生活给水、生产给水和消防系统水量 1、生产用水量 一般比较均匀，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。 2、消防用水量 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相关；按规定根据同时开启消防灭火设备用水量之和计算。 3、生活用水量 不均匀，受当地气候、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多种因素的影响。 根据国家制定的用水定额、小时变化系数和用水单位数等计算。2.3 给水设计秒流量设计秒流量 建筑内的生活用水量

3、在一昼夜、1h里都是不均匀的，为保证用水，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。2.3.1 设计秒流量有三种方法 1、经验法 早期在英国使用；适用于卫生器具数量较少的建筑；简捷方便、但是不够精确。 2、平方根法 曾在德国和前苏联使用；计算结果偏小。 3、概率法 发源于美国；理论方法正确，适用于卫生器具数量多的建筑，设计使用十分简便；目前一些发达国家使用较多。2.3.2 当前我国使用的生活给水管网设计秒流量 1、住宅生活给水管道设计秒流量计算公式 应用公式应注意的问题： （1）当计算管段上的卫生器具给水当量总数超过有关设定条件时，其流量应取最大用水时平均秒

4、流量： （2）有两条或两条以上具有不同最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率的给水支管的给水干管，该管段的最大时卫生器具给水当量平均出流应取加权平均值 2、一些公用建筑生活给水设计秒流量注意的问题： （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给水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计，计算得到qg附加的流量后，为该管段的给水设计秒流量。 （4）综合性建筑的Z值为加权平均值。3、工业企业

5、的生活间等建筑的生活给水设计秒流量应注意的问题： （1）如计算值小于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流量作为设计秒流量。 （2）大便器延时自闭冲洗阀应单列计算，当单列计算值小于时，以计；大于时，以计算值计。 （3）仅对有同时使用的设备进行叠加。2.4 给水管网的水力计算目的： 1、确定各管段的管径。 2、确定管网的水头损失。 3、确定给水系统所需的压力。2.4.1 确定管径 求得各管段的设计秒流量后，根据流量公式，求出管径（内径）。 建筑物内的给水管道流速一般可按表选取，但最大值不超过2m/s。 工程设计中，可以采用一些经验值。2.4.2 给水管网和水表水头损

6、失的计算 给水管网的水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失两部分。 1、给水管道的沿程水头损失 （1）直接计算 （2）利用水力计算表计算 2、生活给水管道的局部水头损失计算方法： （1）管（配）件当量长度计算法 管配件当量长度的含义：管配件产生的局部水头损失大小与同管径某一长度管道产生的沿程水头损失相等，则该长度即为该管配件的当量长度。 （2）管网沿程水头损失的百分数估算法2.4.3 水表和特殊附件的局部水头损失 1、水表的选择 （1）水表的选择：确定水表的类型和口径。 旋翼式水表流量、口径较小； 螺翼式水表流量、口径较大。 （2）用水较均匀时，水表口径按管段的设计秒流量不大于水表的常用流量来

7、确定。 （3）用水不均匀时，水表（螺翼式）口径按设计秒流量不大于水表的过载流量确定。 （4）在生产和消防共用的给水系统中，按生活给水系统设计秒流量选定水表口径，再加消防设计秒流量进行校核，两者之和不超过水表的过载流量。 2、水表水头损失的计算注意：公式中流量的单位是m3/h。 3、特殊附件的局部阻力 管道过滤器水头损失一般宜取。 管道倒流防止器水头损失一般宜取 比例式减压阀阀后动水压宜按阀后静水压的8090选用。2.4.4 求定给水系统所需压力 确定给水计算管路水头损失、水表和特殊附件的水头损失之后，即可求得建筑内部给水系统所需的压力。H=H1+H2+H3+H42.4.5 水力计算的方法步骤

8、1、根据建筑平面图和初定的给水方式，绘出给水管道平面布置图及轴测图，列水力计算表。 2、根据轴测图选择最不利配水点，确定计算管路。 3、以计算管路流量变化处为节点，从最不利配水点开始，进行节点编号，将计算管路划分成计算管段，并标出两节点间计算管段的长度。 4、根据建筑的性质选用设计秒流量公式，计算各管段的设计秒流量。水力计算的方法步骤 5、进行给水管网的水力计算；确定管径后，求出给水系统所需水压，并校核初定的给水方式。 （1）采用下行上给的给水方式：若初定为外网直接给水方式，当H0H时，原方案可行； 当H略大于H0时，可适当放大部分管段的管径，减小管道系统的水头损失，满足H0H的条件； 当HH

9、0很多，则应修正原方案，在给水系统中增设升压设备。 （2）采用设水箱上行下给的给水方式：应按公式hH2+H4校核水箱的安装高度；若水箱高度不能满足供水要求，可采取提高水箱安装高度、放大管径、设增压设备或选用其他供水方式来解决。 水力计算的方法步骤 6、确定非计算管段的管径。 7、若设置升压、贮水设备的给水系统，还应对其设备进行选择计算。例 题2.5 增压和贮水设备2.5.1 增压设备 1、水泵及其运行 水泵是给水系统中的主要升压设备；一般采用立式离心式水泵；选择水泵应以节能为原则。水泵的运行模式： （1）定速运行：适用于采用水泵水箱的给水方式；水泵的出水量、扬程几乎不变，效率高。 （2）自动变

10、频调速运行：适用于无水量调节设备的给水系统，在电源可靠的条件下使用；有水泵出口压力控制、管网末端压力控制两种模式；调速泵与恒速泵组合供水。定速运行和自动变频调速运行 （3）配有小型加压泵的小型气压水罐的变频调速运行：避免在微量用水时，水泵运行故障；应用较多。 2、水泵型号的确定 （1）流量 生活（生产）给水系统： 无水箱调节时，以系统的设计秒流量确定（无论是定速还是调速运行）； 有水箱调节时，可按最大时流量确定，若水箱容积较大且用水量均匀时，也可按平均时流量确定。 消防给水系统： 以室内消防设计水量确定；生活、生产、消防公用调速水泵在消防时其流量除保证消防用水总量外，还应保证生活、生产用水量的

11、要求。 （2）扬程 根据水泵的用途以及与室外给水管网的连接方式不同来计算。 水泵与室外给水管网直接连接 HbH1+H2+H3+H4H0 为防止超压，应采取保护措施：采用扬程不同的多台水泵并联工作、设水泵回流管、管网泄压管等。 水泵与室外给水管网间接连接（即从贮水池或水箱抽水） HbH1+H2（定速运行至高位水箱） 或HbH1+H2+H4（变频运行直接供水） 3、水泵的设置 水泵应选择低噪声、节能型水泵； 设置于泵房内； 扬程为（）Hb； 宜采用自灌式充水； 应有防水锤措施； 对水泵进行隔振处理；水泵机组的隔振主要由隔振基座、隔振垫及固定螺栓等组成； 常用的做法是：设置橡胶隔振垫和在水泵吸水管、

12、出水管上装设可曲挠橡胶接头。水泵隔振安装结构示意图弹性吊架、橡胶隔振垫、可曲挠橡胶接头 4、气压给水设备 根据波义耳马略特定律，利用密闭罐中压缩空气的压力变化，调节和压送水量，在给水系统中主要起增压和水量调节作用。 （1）分类和组成 按气压给水设备输水压力稳定性，可分为变压式和定压式两类。 定压式气压给水设备输水水压相对稳定。 变压式气压给水设备目前使用较多。变（定）压式气压给水设备 按气压给水设备罐内气、水接触方式，可分为补气式和隔膜式两类。 补气式： 气压水罐中气、水直接接触，部分气体溶于水，需要设置补气调压装置；允许停水的给水系统，可开启灌顶进气阀补气，不允许停水的给水系统，采用空压机补

13、气。 隔膜式： 气压水罐中设置弹性橡胶隔膜将气、水分离，水质不易污染，气体不会溶于水，不需要补气调压装置；橡胶隔膜主要有帽形、囊形两类。补气式、隔膜式气压给水设备 （2）适用范围及设置要求 气压给水设备的特点 优点：灵活性大，设置位置不受限制，便于隐蔽，安装、拆卸方便，已成套化，占地面积小，工期短，土建费用低，自动化操作，维护管理方便，水质不易污染，有助于消除水锤的影响。 缺点：调节容积小，贮水量少，压力容器加工制 造难度大，耗电量大。 节能型气压给水设备：采用几台小流量水泵并联交替运行的气压给水设备；小泵采用变频运行的气压给水设备。节能型气压给水设备 适用范围 适用于有升压要求，但又不适宜设

14、置水塔或高位水箱的小区或建筑内的给水系统。 设置要求 气压水罐宜设置在室内；如设置在室外，应有防冻措施；通常设置在泵房内。 安装尺寸的要求。 供生活用水的气压给水设备均应有水质防护措施；电源要可靠；相应位置要设置安全阀、止气阀、止水阀、压力表、泄水管等。 （3）选择计算 包括两个方面的内容：确定气压水罐总容积；确定配套水泵的流量、扬程，选择水泵。 气压水罐的总容积（根据波义耳马略特定律） 水泵的流量和扬程 变压式和单罐定压式气压给水设备 水泵的扬程：H（P1+P2）/2（ P1、P2 分别为气压水罐最小和最大工作压力） 水泵的流量：不应小于h（Qh为最高日最大时用水量） 双罐定压式气压给水设备

15、 水泵的扬程：不小于给水系统所需压力 水泵的流量：不小于给水系统的设计秒流量P50页例题2.5.2 贮水设备 1、贮水池 贮存和调节水量的构筑物；有效容积包括生活（生产）调节水量、消防贮备水量和生产事故备用水量。 V（QbQj）TbVfVs QjTt（QbQj）Tb 资料不足时，生活（生产）调节水量可以不小于建筑日用水量的2025计；居住小区的调节水量可以不小于建筑日用水量的1520计。 若贮水池只起调节水量作用，则其有效容积不计消防贮备水量和生产事故备用水量。 一般分容积基本相等的两格；设有进出水管、溢流管、泄水管和水位信号装置。 2、吸水井 用于室外给水管网能满足建筑内所需水量，无调节要求

16、的给水系统。 吸水井的有效容积应大于最大一台水泵3min的出水量，且满足吸水管的布置、安装、检修、正常工作的要求。 3、水箱 水箱的分类：可按用途、形状、制作材料等进行分类。主要介绍在给水系统中使用广泛、用来保证水压和贮存、调节水量的高位水箱。 （1）水箱的配管、附件 进水管、出水管、溢流管、泄水管、通气管、水位信号装置等。 进水管 分为外网压力直接进水和采用水泵加压进水两种形式。 进水管中心距水箱顶150200mm。 管径可按水泵出水量或管网设计秒流量计算确定。 出水管 侧面接管：管底距水箱底应大于50mm。 底部接管：管顶距水箱底应大于50mm。 进、出水管宜分别设在水箱两侧。 出水管管径

17、应按管网设计秒流量确定。 溢流管 管口在水箱设计最高水位以上50mm处。 管径比进水管大1级。不许设置阀门。 宜采用水平喇叭口集水，喇叭口下垂直管段的长度不宜小于4倍溢流管管径。 泄水管 从水箱底接出，检修或清洗时泄水；设阀门；管径不小于50mm；阀门后可与溢流管共用排水管。 通气管 生活水箱用。 水位信号装置 水泵加压供水时一般采用自动水位报警装置。 水箱的设置：地点以及措施。 （2）水箱的有效容积 调节容积、生产事故备用水量和消防贮备水量。 调节水量的计算 由室外给水管网直接供水 由人工启动水泵供水 水泵自动启动供水 经验估算法 生产事故备用水量可按工艺要求确定。 消防贮备水量用以扑救初期

18、火灾，按10min室内消防设计流量确定。 （3）水箱的设置高度 含有消防贮备水量的高位水箱的设置高度，如不能满足消防设备所需的水压应采取增压泵等措施。2.6 给水水质防护 2.6.1 水质污染的现象及原因 1、贮水池（箱）中的制作材料或防腐涂料选择不当。 2、水在贮水池（箱）中停留时间过长。 3、贮水池（箱）管理不当。 4、回流污染，即非饮用水或其他液体倒流入生活给水系统。 回流污染现象 饮用水与非饮用水直接连接2.6.2 水质防护措施 1、各给水系统（生活给水、直饮水、生活杂用水等）应各自独立、自成系统，不得串接。 2、饮用水管道与贮水池（箱）不要布置在易受污染处，非饮用水管不能从贮水设备中

19、穿过。 3、建筑内的生活用水池（箱）宜设在专用房间内，其上方的房间不应有厕所、浴室、盥洗间、厨房、污水处理间等。 4、贮水池（箱）要加强管理，池（箱）上加盖防护，池（箱）内定期清洗，饮用水在其中停留时间不能过长，否则应加消毒措施。 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倍的空气间隙。 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用其他有效的隔断措施。倒流防止器安装示意图 7、当小区或建筑物采用二次供水方式时，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，以防饮用水管道与非饮用水管道误接，其管道上的放水口应有明显标志，避免非饮用水误用和误饮。2.7 高层建筑给水系统2.7.1 技术要求 解决低层管道中静水压力过大的问题。2.7.2 技术措施 采取竖向分区供水的方式，来解决问题。 1、充分利用外网压力，节省能源。 2、综合考虑，给水分区设备层与其他设