建筑给排水计算

1、【例3】某直接供水的6层民用建筑，其中，12层为商场（=1.5），每层楼卫生器具类型与数量：洗脸盆2个，洗涤盆4个，大便器5个，小便器4个；36层为旅馆（=2.5），每层卫生器具类型与数量：淋浴器15个，大便器15个，洗脸盆15个。计算该建筑生活给水引入管的设计流量。卫生器具当量：洗脸盆（0.75）、大便器（0.5）、淋浴器（0.75）、洗涤盆（0.75）、小便器（0.5）,解：12层卫生器具给水当量,36层卫生器具给水当量,【例1】某公共浴室内有： 1、淋浴器30个， 2、浴盆10个， 3、洗脸盆20个， 4、大便器（冲洗水箱）4个， 5、小便器（自闭式冲洗阀）6个， 6、污水池3个，求其给

2、水进户总管中的设计秒流量。,自闭式冲洗阀,解：,给水进户总管中设计秒流量：,查表2-1和2-8,大便器延时自闭冲洗阀单列计算：,取1.2L/S。,1.2,【例2】某旅馆共有40套客房，每套客房均设有卫生间，其中卫生器具计有浴盆1，洗脸盆1，坐便器1，有集中热水供应，试确定每套客房给水总管和全楼给水总进户管中的设计秒流量。,解：,客房给水总管中设计秒流量：,全楼给水总管中设计秒流量：,【例3】已知某住宅楼给水工程，每户及全楼总进水管均装水表，经计算每户通过水表的设计秒流量为1.53m3/h，全楼总水表通过的设计秒流量为28.9m3/h。试选择每户水表及全楼总水表的型号，并计算其水表损失。,解：,

3、每户设计秒流量,。选LXS-DN20旋翼湿式水表。,全楼总水表通过的设计秒流量,选LXL-DN80水平螺翼式水表。水表的水头损失为：,水表的水头损失为：,满足要求。,满足要求。,例2.1,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17.1m。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。,图2-2 给水系统轴侧图,由轴测图2-2确定配水最不利点为低水箱坐便器，故计算管路为0、1、2、9。节点

4、编号见图2-2。该建筑为普通住宅类，选用公式（2-5）计算各管段设计秒流量。由表2-2查用水定额q0=200L/（人d），小时变化系数Kh=2.5，每户按3.5人计。 查表2-1得：坐便器N=0.5，浴盆水嘴N=1.0，洗脸盆水嘴N=0.75，洗涤盆水嘴N=1.0。,解,根据公式（2-7）先求出平均出流概率U0，查表找出对应的c值代入公式（2-6）求出同时出流概率U，再代入公式（2-5）就可求得该管段的设计秒流量qg。,计算管段12：,表2.3.1,与,的对应关系：,重复上述步骤可求出所有管段的 设计秒流量。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，由hy=iL计

5、算出管路的沿程水头损失。各项计算结果均列入表2-17中。,给水管网水力计算表 表2-17,同时出流概率计算表：, 计算管路的水头损失为：,计算局部水头损失:,计算水表的水头损失： 因住宅建筑用水量较小，总水表及分户水表均选用LXS湿式水表，分户水表和总水表分别安装在3-4和8-9管段上，q3-4=0.37L/s=1.33m3/h，q8-9=1.24L/s=4.46m3/h。,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：,查附表1-1，选15mm口径的分户水表，其常用流量为1.5m3/hq3-4，过载流量为3m3/h。所以分户水表的水头

6、损失：,住宅建筑用水不均匀因此水表口径可按设计秒流量不大于水表过载流量确定，选口径25mm的总水表即可，但经计算其水头损失大于表2-6中的允许值，故选用口径32mm的总水表。 由公式（2-1）计算给水系统所需压力H： H=H1+H2+H3+H4 =17.110+11.78+33.46+50 =266.38Pa 室内给水所需的压力221.4 kPa,可以满足13层的供水要求。,低区室内给水所需要的压力： H = H 1 + H 2 + H 3 + H 4 根据附图1及表2可知： H 1 = 9.0 + 0.8 -（-2.50）= 12.30 mH2O = 123 .0 kPa (其中0.8为配水

7、龙头距室内地坪的安装高度)。 H2 =1.3 h y = 1.361.98 kPa = 80.6 kPa H4 = 50 kPa (即最不利点配水龙头的流出水头)。 H3为水表的水头损失，查附录1.2，选用LXL80N型水表，该水表的水头损失为： H =123.0 + 80.6 + 0.39 +50.0 = 254 kPa 市政管网供水压力为310kPa 室内给水所需的压力254kPa,可以满足13层的供水要求。,例31 某市一幢长38.28m，宽14.34m,层高3.0m 八层集体宿舍楼，耐火等级为二级，建筑体积为12000m,平屋顶，室内消火栓系统， 如下图所示：试确定系统各管段的管径及系

8、统消防设计水压。,第3章 建筑消防给水系统 3.2 消火栓给水系统的水力计算 3.2.3消防管网水力计算,38.28,14.34,已知系统用管材为低压流体输送用焊接钢管 SN65直角单出口式室内消火栓， 65衬胶水带长度25m, Z65N19mm直流式水枪， 800650200 S163（甲型） 解：1、消防设计流量的确定 本建筑属于其它类型建筑，从表3-4可知，消火栓用水量为15L/s，同时使用水枪数量为3支，每支水枪最小出流量5L/s，每根竖管最小流量为10L/s （2）本建筑超过六层，其充实水柱采用12m，当喷嘴口径为19mm的消防水枪出流量为5.2L/s，出口压力169kpa,第3章

9、建筑消防给水系统 3.2 消火栓给水系统的水力计算 3.2.3消防管网水力计算,计算如下：,水带长度为25米，展开时的弯曲折减系数C取0.8,消火栓的保护半径应为：,消火栓采用单排布置，要求同层任何部位有2个消火栓的水枪充实水柱同时到达，其间距为：,据此个应在走道上布置2消火栓（间距6L/min.m,满足要求。,选用四川消防机械厂吊顶型喷头，其特性系数为80，喷头数压力0.1Mpa，,6、作用面积内最不利点处4各喷头所组成的保护面积为：,每一个喷头需要保护的面积：,平均喷水强度：,为了计算简便，可用下表流速系数值直接乘以流量，校核流速是否超过允许值，表达式如下：,式中：KC流速系数（m/L);

10、 Q流量（L/S);,流速系数KC,水压：闭式自动喷水灭火系统，最不利处喷头的工作压力一般为10mH2O，最小不应小于5mH2O。,对于 闭式自动喷水灭火系统，管内允许流速，钢管一般不大于5m/s，特殊情况下不应超过10m/s。,结合工程算例分析有关手册与文献介绍，配水干管和配水支管设计流速一般不宜超过3.5m/s，常用1.8-2.8m/s。,7、系统所需的水压：,自喷水泵所需扬程：,消防泵的供水压力按下式计算：,H0最不利点喷头的工作压力，KPa; Hz最不利点喷头与消防水池最低液位之间的高度压力差，KPa; Hk报警阀的压力损失，KPa; H计算管路沿程水头损失与局部水头损失之和，KPa;

11、,=10+60-（-2）+1.211.27+2 =87.52mH2O,例32 如图所示某公共建筑物三层。按照建筑物消防规定，该建筑物为中危险级，设有湿式自动喷水灭火系统，选用15玻璃球型喷头，其管轴侧图如下所示，试配管并选水泵。,第3章 建筑消防给水系统 3.4 自动喷水灭火系统的水力计算 3.4.2 管网水力计算,计算管路的配管水力计算结果,管道比阻值A(流量以L/S计）,为了计算简便，可用下表流速系数值直接乘以流量，校核流速是否超过允许值，表达式如下：,式中：KC流速系数（m/L); Q流量（L/S);,流速系数KC (m/L),3、19-18管段的流量计算：,2、因为管段1-9和5-9对

12、称，故18-9的流量为: 26.3=12.6L/S,4、因为管段19-18中的流量为25.4L/s,为中危险级规定喷水消防流量值20L/s的1.27倍，故管段24-19中的流量为25.4L/s。,一、计算各喷头的出流量：,1、,为了计算简便，可用下表流速系数值直接乘以流量，校核流速是否超过允许值5m/s，表达式如下：,三、计算沿程水头损失和局部水头损失：,二、选择管径：,计算管路局部水头损失取沿程水头损失的20%。,四、确定水泵所需扬程：,H= 19.071.2+2.0+10 + (15+4)=53.88mh2O,第3章 建筑消防给水系统 3.4 自动喷水灭火系统的水力计算 3.4.2 管网水

13、力计算,h-沿程和局部水头损失之和，MPa; (注：湿式报警阀：0.02MPa；雨淋阀：0.07MPa） P0-最不利点喷头的工作压力，不低于0.05MPa。 Z-最不利点喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线之间的高程差，MPa 。,例题,某12层旅馆排水系统计算草图如左图所示。管材采用柔性接口机制铸铁排水管。每层卫生洁具有洗脸盆、座便器、浴盆各2个，试进行管道计算。,1、横支管计算,按公式,计算,查附录 5.2（排水铸铁管水力计算表）,0-1管段 洗脸盆1个, 当量0.75 , 取管径DN50。通用坡度。,1-2管段 洗脸盆1个, 浴盆1个,计算结果大于管段上所有卫生器具排水量的总

14、和，这时应按该管段所有卫生器具排水流量的累加值作为排水设计秒流量。,3、计算排出管各管径,查附表5-2：选用DN125，q=5.72L/s时坡度为0.015（通用坡度）。,G-H管段：,2、立管计算,最下部管段设计秒流量,法一：选用立管DN100，需设专用通气立管100mm。结合通气管每层连接，最大允许排水流量8.8L/s。,法二：选用立管DN150，仅设伸顶通气管的铸铁管，立管与横支管45斜三通连接，最大允许排水流量7.4L/s。,选用DN150 ，i=0.010 。,A-F管段：,E-A管段：,故选DN150 ， i =0.010 。,F-G管段：,选用DN125，q=7.56L/s时坡度

15、为0.025左右，大于DN125的标准坡度i =0.015规定值，故选i =0.010,DN150。,坡度变化不宜过于频繁，以利施工,4、通气管,B-C段 DN100,C -D段 汇合通气管，负担两根通气立管,选 DN125,K-D段 DN100,D -I段：总伸顶通气管管径,选 DN150,情况一：,采用专用通气立管，每根立管的通气管径取DN100，与排水立管同径。,采用伸顶通气管，当排水立管管径为150时， 通气立管最小管径为100见详表5-9。为了保证排水支管内气压稳定，每根通气管立的管径取DN150，与排水立管同径。,B-C段 DN150,C -D段 汇合通气管，负担两根伸顶通气管,选

16、 DN200,K-D段 DN150,D -I段：三根伸顶通气立管汇合在一起,集中一处出屋面,则汇合通气管径为200mm,伸出屋面前,在顶板下0.3m处放大为250mm.,情况二：,【例6.1】某一般性公共建筑全长90米，宽72米。利用拱形及大型屋面板构成的矩形凹槽作为天沟，向两端排水。每条天沟长45米，宽B=0.35米，积水深度H=0.15米，天沟坡度I=0.006,天沟表面铺设豆石，粗糙度系数n=0.025。屋面径流系数=0.9，天沟平面布置如图所示。根据该地的气象特征和建筑物的重要程度，设计重现期取4年，5min暴雨强度为243L/sha，验证天沟设计是否合理，选用雨水斗，确定立管管径和溢

17、流口的泄流量。,18,解： 1、天沟过水断面面积：,2、天沟的水力半径：,3、天沟的水流速度：,4、天沟允许泄流量：,5、每条天沟汇水面积：,6、雨水设计流量,天沟允许泄流量大于雨水设计流量，满足要求。,当屋面坡度较大时，雨水在屋面集流速度大，集流时间短，为了安全排除屋面雨水，防止天沟积水过深，造成屋面漏水，在计算雨水量时要乘以一个系数。,7、雨水斗的选用： 按重力流设计，选用150mm的87式雨水斗，最大允许泄流量32L/S，满足要求。,8、立管的选用：,按每根立管的雨水设计流量26.55L/S，参照表6-3 可选用管径为150mm的立管。,9、溢流口计算：,在天沟末端山墙上设溢流口，溢流口

18、宽取0.35m，堰上水头取0.15m,溢流口排水量：,【例6.2】某建筑屋面长100m，宽60m,面积为F=6000，悬吊管标高12.6m,设雨水斗的屋面标高13.2m，排出管标高-1.30m，屋脊与宽平行，取设计重现期P=5a,5分钟暴雨强度429L/sha，管材为内壁涂塑离心排水铸铁管，设计压力流（虹吸式）屋面雨水排水系统。,解： （1）屋面设计雨水量,（2）雨水斗数量及布置 选用75mm压力流（虹吸式）雨水斗，单斗的排水量q=12L/S。 所需雨水斗数量：n=231.66/1220。,计算管路水力计算表 表6-6,5.88,-11.570,142.1,142.1,5.88,5.88,5.

19、88,5.88,5.88,5.88,-10.923,-12.99,（6）管内压力,局部阻力系数： 1-2管段：75mm雨水斗+90弯头 2-3管段：45弯头 3-4管段：干管上斜三通 7-8管段： 90弯头 9-10管段： 转变为重力流出口,（3）计算管路单位等效长度的阻力损失估算,（4）悬吊管单位等效长度的阻力损失估算,（5）初步确定管径,悬吊管流速1.0m/s 立管流速2.2m/s 排出管流速1.8m/s,立管与排出管管径可采用相应的控制流速初选管径，立管管径可比悬吊管末端管径小一号；,1-2管段内压力计算：,支管水力计算表 表6-7,注：管段c-d-d-5与管段a-b- b-4相同，管段

20、g-h- h-7与管段e-f- f-6相同。,5.88,5.88,5.88,5.88,-10.923,-11.57,-17.733,-11.57,为使各雨水斗泄流量平衡，不同支路计算到某一节点的压力差不大于10kPa.,（7）校核1-2-3-4和a-b-4管路分别在节点4处的压力差。,-12.99-（-10.923）=-2.067 KPa10KPa 符合要求。,（8）校核： 1.其它不同支路计算到某一节点的压力差； 2、管内最大负压力出现在悬吊管与立管连接处。 7-8管段末端压力要求小于-80kPa； 3、 9-10管段末端压力余量应稍大于10kPa。,若不符合要求，调整管径；,例：已知某容积

21、式汽-水换热器采用蒸汽作为热媒，供应的蒸汽压力（阀前压力） p1=5.4105Pa（绝对压力），换热器内工作压力（阀后压力） p2=3.5105Pa（绝对压力），蒸汽流量Gc=2000/h,求所需减压阀孔截面积f值。,解： 在横坐标上找出p1画等压力曲线，并与p2引出的垂线的交点所对应的纵坐标值得:qc=280kg/(cm2h),图7-31 减压阀理论流量曲线,例：某宾馆低区加热器冷水来自市政管网，闭式膨胀罐 处管内压力近似为市政管网的供水压力即p1=0.4MPa（绝对压力），取,闭式膨胀罐处管内最大允许压力P2=0.47MPa;,根据计算的容积值确定膨胀罐的型号。,系统内热水总容量按加热器容

22、积的1.3倍估算，低区水加热器的容积为5.0m3，系统内热水总容积为1.35.0=6.5m3,冷水温度5相应密度 0.999kg/m3; 热水温度70相应密度 0.977kg/m3,低区膨胀罐的总容积为：,例1、华东某大城市拟建一座旅馆建筑，内共有套房70套，平均每套房间床位为3，均带有卫生间，每个卫生间设有浴盆（带淋浴器）1、洗脸盆1和坐式便器1，拟采用集中热水供应系统，试确定该建筑设计小时耗热量。,取计算用热水温度70 ，冷水温度5 ，混合系数为,法二：,例2、某一公共浴室，设有淋浴器（有淋浴小间）32个，浴盆5个、洗脸盆8个，浴室每日营业8小时，水源为地下水，冷水计算温度取为tL=10，

23、若采用开式水箱并用蒸汽直接加热冷水到45 ，蒸汽表压力为0.5Mpa，试求热媒耗量和开式热水箱净容积。,解：,公共浴室内的淋浴器和洗脸盆均按100%计算。,2、热媒耗量计算:,3、开式水箱净容积计算:,a、计算供应热水工况若为变温变容供热，且考虑有10的耗热水量采用预热，洗浴结束后贮热水箱容积尚存贮水净容积10，水温tr=40 。,即：,则：水箱净容积：,b、计算供应热水工况若为定温变容供热，且考虑有25的耗热水量采用预热，不考虑洗浴结束后保存储备热水，则：,选用水箱净容积20m3,4、经验法计算水箱容积,例3、某城市住宅楼一座40户，每户平均人口按4人计，每户设有卫生器具浴盆1、洗脸盆1个、

24、坐便器1、厨房洗涤盆1，拟设集中热水供应系统，自来水为地下水水源（冷水计算温度取为tL=10），当地热水用水量定额为100L/人.d (tr=60),若热媒为高压蒸汽，蒸汽表压力为0.2Mpa，试确定热水用量和选择容积式水加热器。,解：1、设计小时耗热量,2、设计小时热水量：,热水设计温度取70 ,3、热媒耗量：,4、加热器的面积：,Cr热水系统的热损失附加系数，可按下表选取。 由于传热表面结垢影响传热效率的修正系数，一般采用= 0.60.8，采用软化水时取= 1.0； K传热材料的传热系数，KJ/(h),热水系统的热损失附加系数Cr值,容积式水加热器中盘管的传热系数K值,5、容积式水加热器的

25、贮热量：,容积式水加热器的贮热量应大于45min设计小时耗热量。,【例】华北某城市拟建一幢12层宾馆，下区为13层，床位数126个。每套客房设洗脸盆和浴盆各一个，取60热水用水定额150L/(床.d)，小时变化系数Kh=3.33。要求热水配水管网水力计算。,解： 折合成热水设计温度70 时，所需最大小时热水量,比较Q下hmax与Q下dr，两者结果存在差异，为供水安全起见，取较大者作为设计小时用水量，即Q下dr=1.05L/s；,1)管道节点编号,2)按给水管网方法配水管管径。,取2.5；,水力计算采用热水管道水力计算表,计算结果详见书本P410表13-10,下区热水配水管网所需的压力： H = H 1 + H 2 + H 3 = 21.8 1.3+ 6.3+0.8 -（-2.50) 10+50= 174.34 k