给水系统设计流量计算和设计，精析及训练

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：1）住宅建筑生活给水管道的设计秒流量，应按下列方法计算。

1.用水量

小区给水设计用水量，应根据下列用水量确定：①居民生活用水量。②公共建筑用水量。③绿化用水量。④水景、娱乐设施用水量。⑤道路、广场用水量。⑥公用设施用水量。⑦未预见用水量及管网漏失水量。⑧消防用水量。（注：消防用水量仅用于校核管网计算，不计入正常用水量）

生活用水量受当地气候、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，故用水量不均匀。生活用水量可根据国家制定的用水定额、小时变化系数和用水单位数，按式（3-1-1）、式（3-1-2）计算

Q_d═mq_d （3-1-1）

式中，Q_d为最高日用水量（L/d）；m为用水单位数（人或床位数等，工业企业建筑为每班人数）；q_d为最高日生活用水定额，L/（人·d）、L/（床·d）或L/（人·班）；Q_p为平均小时用水量（L/h）；T为建筑物的用水时间，工业企业建筑为每班用水时间（h）；K_h为小时变化系数；Q_h为最高日最大时用水量（L/h）。

若工业企业为分班工作制，最高日用水量Q_d=mq_dn（n为生产班数），若每班生产人数不等，则Q_d=∑m_iq_d。

绿化浇灌用水定额可按浇灌面积1.0～3.0L/（m²·d）计算，干旱地区可酌情增加；小区道路、广场的浇洒用水定额可按浇洒面积2.0～3.0L/（m²·d）计算；小区消防用水量和水压及火灾延续时间，应按现行的《建筑设计防火规范》（GB 50016—2006）及《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045—1995）确定；小区管网漏失水量及未预见用水量之和可按最高日用水量10%～15%计；居住小区内的公用设施用水量，应由该设施的管理部门提供用水量计算参数，当无重大公用设施时，不另计用水量。

住宅的最高日生活用水定额及小时变化系数，根据住宅类别、建筑标准、卫生器具完善程度和区域等因素，可按表3-1-1确定。

表3-1-1 住宅最高日生活用水定额及小时变化系数

注：1.当地主管部门对住宅生活用水定额有具体规定时，应按当地规定执行。

2.别墅用水定额中含庭院绿化用水和汽车洗车用水。

集体宿舍、旅馆等公共建筑的生活用水定额及小时变化系数，根据卫生器具完善程度，可按表3-1-2确定。

表3-1-2 集体宿舍、旅馆等公共建筑的生活用水定额及小时变化系数

（续）

注：1.除养老院、托儿所、幼儿园的用水定额中含食堂用水，其他均不含食堂用水。

2.除注明外，均不含员工生活用水，员工用水定额为每人每班40～60L。

3.医疗建筑用水中已含医疗用水。

4.空调用水应另计。

工业企业建筑，管理人员的生活用水定额可取30～50L/（人·班）；车间工人的生活用水定额应根据车间性质确定，一般宜采用30～50L/（人·班）；用水时间宜取8h，小时变化系数宜取1.5～2.5。工业企业建筑淋浴用水定额应根据现行国家标准《工业企业设计卫生标准》GBZ1—2010中车间的卫生特征分级确定，可采用40～60L/（人·次），延续供水时间宜取1h。

汽车冲洗用水定额应根据冲洗方式以及车辆用途、道路路面等级和沾污程度等确定，按表3-1-3确定。

表3-1-3 汽车冲洗用水定额 [单位：L/（辆·次）]

注：当汽车冲洗设备用水定额有特殊要求时，其值应按产品要求确定。

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，应按表3-1-4确定。卫生器具和配件应符合国家现行标准《节水型生活用水器具》CJ164—2002的有关要求。公共场所卫生间的洗手盆宜采用感应式水嘴或自闭式水嘴等限流节水装置。公共场所卫生间的小便器宜采用感应式或延时自闭式冲洗阀。

表3-1-4 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

（续）

注：1.表中括号内的数值系在有热水供应时，单独计算冷水或热水时使用。

2.当浴盆上附设淋浴器时，或混合水嘴有淋浴器转换开关时，其额定流量和当量只计水嘴，不计淋浴器。但水压应按淋浴器计。

3.家用燃气热水器，所需水压按产品要求和热水供应系统最不利配水点所需工作压力确定。

4.绿地的自动喷灌应按产品要求设计。

5.当卫生器具给水配件所需额定流量和最低工作压力有特殊要求时，其值应按产品要求确定。

2.设计秒流量计算

设计秒流量是反映给水系统瞬时高峰用水规律的设计流量，它是用来确定给水管道管径和计算给水管道的水头损失、确定给水系统所需水压的主要依据。我国现行规范对于住宅类采用概率法进行计算设计秒流量，其他公共建筑仍采用平方根法。

1）住宅建筑生活给水管道的设计秒流量，应按下列方法计算。

①根据住宅配置的卫生器具给水当量、使用人数、用水定额、使用时数及小时变化系数，按式（3-1-3）算出最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率

式中，U₀为生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率（%）；q₀为最高用水日的用水定额，按表3-1-1取用；m为每户用水人数；K_h为小时变化系数，按表3-1-1取用；N_g为每户设置的卫生器具给水当量数；T为用水时数（h）；0.2为一个卫生器具给水当量的额定流量（L/s）。

②根据计算管段上的卫生器具给水当量总数，可按式（3-1-4）算得该管段的卫生器具给水当量的同时出流概率

式中，U为计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（%）；α_c为对应于不同U₀的系数，可查表3-1-5取值；N_g为计算管段的卫生器具给水当量总数。

表3-1-5U₀～α_c值对照表

③根据计算管段上的卫生器具给水当量同时出流概率，可按式（3-1-5）计算该管段的设计秒流量

q_g═0.2UN_g （3-1-5）

式中，q_g为计算管段的设计秒流量（L/s）。

注：为了计算快速、方便，在算出U₀后，即可根据计算管段的N_g值通过《建筑给排水设计规范》（GB 50015—2003）（2009年版）中附录E直接查得给水设计秒流量q_g，该表可用内插法；当计算管段的卫生器具给水当量总数超过附录E中的最大值时，其设计流量应取最大时用水量。

④给水干管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时，该管段的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率应按式（3-1-6）计算

式中，U———₀为给水干管的卫生器具给水当量平均出流概率；U_0i为支管最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率；N_gi为相应支管的卫生器具给水当量总数。

2）宿舍（Ⅰ、Ⅱ类）、旅馆、宾馆、酒店式公寓、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、图书馆、书店、客运站、航站楼、会展中心、中小学教学楼、公共厕所等建筑的生活给水设计秒流量，按式（3-1-7）计算

式中，q_g为计算管段的给水设计秒流量（L/s）；N_g为计算管段的卫生器具给水当量总数；α为根据建筑物用途而定的系数，见表3-1-6。

3）宿舍（Ⅲ、Ⅳ类）、工业企业的生活间、公共浴室、职工食堂或营业餐馆的厨房、体育场馆、影剧院、普通理化实验室等建筑生活给水管道的设计秒流量，应按式（3-1-8）计算

q_g=∑q₀N₀b （3-1-8）

式中，q_g为计算管段的给水设计秒流量（L/s）；q₀为同类型的一个卫生器具给水额定流量（L/s）；N₀为同类型卫生器具数；b为同类型卫生器具的同时给水百分率，应按表3-1-7～表3-1-9采用。

表3-1-6 根据建筑物用途而定的系数值（α值）

注：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，应采用一个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0.5计，计算得到的q_g附加1.20L/s的流量后，为该管段的给水设计秒流量。

4.综合楼建筑的α值应按加权平均法计算。

注：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，应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。

2.大便器自闭式冲洗阀应单列计算，当单列计算值小于1.2L/s时，以1.2L/s计；当单列计算值大于1.2L/s时，以计算值计。

表3-1-7 宿舍（Ⅲ、Ⅳ类）、工业企业生活间、公共浴室、影剧院、体育场馆等卫生器具同时给水百分率（%）

注：1.表中括号内的数值系电影院、剧院化妆间、体育场馆的运动员休息室使用。

2.健身中心的卫生间，可采用本表体育场馆运动员休息室的同时给水百分率。

表3-1-8 职工食堂、营业餐馆厨房设备同时给水百分率

注：职工或学生饭堂的洗碗台水嘴，按100%同时给水，但不与厨房用水叠加。

表3-1-9 实验室化验水嘴同时给水百分率

3.给水系统设计

首先，根据建筑平面图和初定的给水方式，绘制给水管道平面布置图及轴测图，列出水力计算表，以便将每步计算结果填入表内，使计算有条不紊地进行。

1）根据轴测图选择配水最不利点，确定计算管路。若在轴测图中难以判定配水最不利点，则应同时选择几条计算管路，分别计算各管路所需压力，其最大值方为建筑内给水系统所需的压力。

2）以流量变化处为节点，从配水最不利点开始进行节点编号，将计算管路划分成计算管段，并标出两点间计算管段的长度。

3）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。

4）进行给水管网的水力计算。在确定各计算管段的管径后，对采用下行上给式布置的给水系统，应计算水表和管路的水头损失，求出给水系统所需压力H，并校核初定给水方式。若初定为外网直接给水方式，当室外给水管网水压H₀≥H时，原方案可行；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，以满足H₀≥H的条件；若H>H₀很多，则应修正原方案，在给水系统中增设升压设备。对采用设水箱上行下给式布置的给水系统，则应校核水箱的安装高度，若水箱高度不能满足供水要求，可采取提高水箱高度、放大管径、设增压设备或选用其他供水方式来解决。

①管径的确定。住宅的入户管，公称直径不宜小于20mm。在求得各管段的设计秒流量后，根据流量公式，即可由式（3-1-9）求得管径

式中，q_g为计算管段的设计秒流量（m³/s）；d为计算管段的管径（m）；v为管段中的流速（m/s）。生活给水管道的水流流速，宜采用DN15～DN20，v≤1.0m/s；DN25～DN40，v=1.0～1.2m/s；DN50～DN70，v=1.2～1.5m/s；DN≥80，v≤1.8m/s。

②水头损失的确定。给水管道的沿程水头损失可按式（3-1-10）计算

h_y═Li （3-1-10）

式（3-1-10）中单位长度水头损失i按式（3-1-11）计算

i═105C_h^-1.85d_j^-4.87q_g^1.85 （3-1-11）

式中，h_y为管段的沿程水头损失（kPa）；i为管道单位长度水头损失（kPa/m）；d_j为管道内径（m）；q_g为给水设计流量（m³/s）；C_h为海澄-威廉系数，对于各种塑料管、内衬（涂）塑管C_h=140，对于铜管、不锈钢管，C_h=130；对于衬水泥、树脂的铸铁管C_h=130，普通钢管、铸铁管C_h=100。

生活给水管道配水管的局部水头损失，宜按管道的连接方式，采用管（配）件当量长度法计算。当管道的管（配）件当量长度资料不足时，可按下列管件的连接状况，按管网沿程水头损失的百分率取值，见表3-1-10。

表3-1-10 局部水头损失系数

水表的水头损失，应按选用产品所给定的压力损失值计算。在未确定具体产品时，可按下列情况取用：住宅入户管上的水表，宜取0.01MPa。建筑物或小区引入管上的水表，在生活用水工况时，宜取0.03MPa；在校核消防工况时，宜取0.05MPa。比例式减压阀的水头损失，阀后动水压宜按阀后静水压的80%～90%采用。管道过滤器的局部水头损失，宜取0.01MPa。倒流防止器、真空破坏器的局部水头损失，应按相应产品测试参数确定。

③确定给水系统所需压力。确定给水计算管路水头损失和水表、附件损失后，即可根据式（3-1-12）求得建筑内部给水系统所需压力

H═H₁+H₂+H₃+H₄ （3-1-12）

式中，H为建筑内给水系统所需的水压（kPa）；H₁为引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压（kPa）；H₂为引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部水头损失之和（kPa）；H₃为水流通过水表时的水头损失（kPa）；H₄为配水最不利点所需的流出水头即最低工作压力，见表3-1-4。

5）确定非计算管段的管径。

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