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 给水管网的的水力计算2.5 增压、贮水设备2.6 给水水质防护,第2章 建筑内部给水系统的计算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，和建筑室外给水管网水压复核。,前言,第2章建筑内部给水系统的计算 2.1 给水所需的水压2.1.1 给水系统所需压力的估算,在方案或初步设计阶段，对层高不超过3.5米的民用建筑，可用经验法估算给水系统所需的压力(自室外地面算起):,层为 m H2o 层为 m H2o层以上每加一层增加 4 m H2o,第2章建筑内部给水系统的计算 2.1 给水所需的水压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点所需要的水压进行计算，计算公式为：,H1+H2+H3+H4+H5=H,最不利配水点与室外引入管起点的标高。管路水损。水表水损。流出水头，普通水龙头按2m计算。富裕水头，一般按2-5m计算。,示 意 图,H1H2H3H4H5,H2+H3,H1,H,H：总水压,H4：流出水头H5：富裕水头,H4+H5,水表,H1：最不利配水点与室外引入管起点的标高差,H2：管路水损H3：水表水损,2.1.2 给水系统所需压力的计算 1 示意图,1.用水定额用水定额是指，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。合理选择用水定额关系到给排水工程的规模和工程投资。,第2章建筑内部给水系统的计算 2.2 给水系统所需水量,2.最高日用水量（2-2）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/人d、L/床d或L/人班等）。,建筑物的最高日用水量（L/d）,即一年中最大日用水量，根据建筑物的不同性质，采用相应的用水量定额进行计算。生活用水定额可以分为住宅生活用水定额，公共建筑生活用水定额，居住区生活用水定额，工业企业建筑生活用水定额，热水用水定额等等。若工作企业为分班工作制，最高日用水量,为生产班数。,3.最大小时用水量（2-2.4）（2-2.2）最大小时用水量（L/h）（）用水量最高时一个小时的用水量；建筑物内每日或每班的用水时间（h），根据建筑物的性质决定；,如：住宅及一般建筑多为昼夜供水，T=24；若工业企业为分班工作制，为每班用水时间；旅馆等建筑若为定时供水，为每日供水时间。平均时用水量，又称平均小时用水量，为最高日生活用水量在给水时间内以小时计的平均值（L/h）；小时变化系数，最大日中最大小时用水量与该日平均小时用水量之比。,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。建筑内部给水系统的计算是在完成给水管线布置，绘出管道轴侧图后进行的。计算的目的是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。,2.3给水设计秒流量,概述,为保证建筑内部用水，生活给水管道的设计流量，应为建筑内部，卫生器具按最不利情况组合出流时的最大瞬时流量，又称为设计秒流量。给水当量：以0.2L/s为1个给水当量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、平方根法和概率法。,2.3给水设计秒流量,概述,2.3.1.1住宅生活给水管道的设计秒流量应按下式计算：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。,式中:,计算步骤：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，计算出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（%）；,式中:,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；每户用水人数；小时变化系数按表4-1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）。,式中:,2.3.1.1住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,采用概率法进行计算时，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的计算是关键，为了使的计算值不致偏差过大，第五版建筑给水排水工程书中表列出了住宅的卫生器具给水当量最大用水时平均出流概率值，可供参考。,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；计算管段卫生器具给水当量总数；,2.3.1.1住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,式中:,2.3.1.1住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,2.3.1.1住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,3.根据计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率，得出计算管段的设计秒流量值。,2.3.1.1住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,4.当给水干管连接有两条或两条以上给水支管，而各个给水支管的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率具有不同的数值时，该给水干管的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率应按加权平均法计算：给水干管最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率；支管的最高用水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。,2.3.1.1住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量,上式只适用于枝状管道中，各支管的最大用水时发生在同一时段的给水管道。而对最大用水时并不发生在同一时段的给水管段，应将设计秒流量最小的支管的平均用水时平均秒流量与设计秒流量大的支管的设计秒流量叠加成干管的设计秒流量。,.2集体宿舍、旅馆、宾馆、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、客运站、会展中心、中小学教学楼、公共厕所等建筑的生活给水设计秒流量计算公式：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（表3.5；新书表）,一般用水时间集中，用水设备使用集中，同时给水百分数比较高，目前采用经验法确定计算公式，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，公式如下：,工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、影剧院、体育馆等建筑设计秒流量计算公式,2.3给水设计秒流量,我国设计秒流量计算方法,式中:,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；根据设计手册确定（L/s）；卫生器具的同时给水百分数%；按设计手册确定；,建筑内部给水管网的水力计算的内容：计算给水管网系统中各管段的管径 d、计算各管段通过设计秒流量时所造成的水头损失h，根据每段的水头损失h，求整个管网系统所需水压 H，复核市政给水管网的水压能否满足系统最不利配水点所需要的水压，根据计算压力选择水泵、水箱或气压水罐等加压设备并确定所需扬程安装位置和安装高度等。管道的计算是在完成管道布置，绘出管道系统轴侧图以后，根据用水龙头等用水配件的布置，轴侧图中的管道位置，管轴线标高等进行计算。,2.4给水管网水力计算,概述,确定管径,根据建筑物性质和卫生器具当量数来计算各管段的设计秒流量，根据流量计算公式，已知流速、流量，即可确定管径：计算管段的设计秒流量m3/s；计算管段内的流速，m/s；计算管段的管径 m。,给水管网中的水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失以及水表的水头损失等。1.沿程水头损失计算根据水力学基本原理，管段的沿程水头损失可按水力坡降进行计算，公式如下：管段的沿程水头损失 kPa或 mmH20；计算管段长度，；水力坡降，即管道单位长度水头损失，kPa/m。,给水管网的水头损失计算,给水管道单位长度水头损失应按下式计算：水力坡降，即管道单位长度水头损失kPam；管段计算内径，（m）；给水管段设计流量，（m3/s）；海澄.威廉系数。,2.4.2 给水管网的水头损失计算,2.4.2 给水管网的水头损失计算,实际工程设计时，计算量比较大，一般可以直接使用根据上述公式编制而成的管道的水力计算表，即根据管段的设计秒流量qg，控制流速U在正常范围内，在表中查出管径d和单位长度的水头损失 i。,2.局部水头损失计算 沿流动方向局部零件下游的流速，（m/s）；管段的局部水头损失之和，（kPa）；管段局部阻力系数；重力加速度，（m/s2)。,2.4.2 给水管网的水头损失计算,2.4.2 给水管网的水头损失计算,由于室内给水管网中的局部配件比较多，如阀门、弯头、三通等，局部阻力系数各不相同，实际工程设计时，1、管（配）件当量长度法(2.4.2)总水头损失=hj+hf2、百分数法(2.4.3)总水头损失=hf*（1+a）,水表和特殊附件的局部水头损失,1.水表水头损失计算 水表水头损失数值与水表的型号、口径等有关，因此设计时，首先根据工作环境选择水表的类型，根据通过水表的设计流量确定水表的口径，然后才能计算水表的水头损失。（1）水表的选择 水表的类型应根据安装水表的管段上，通过水流的水质、水量、水压、水的温度以及水量的变化等情况选定。一般分户水表多选用旋翼式湿式水表，建筑物总引入管上的水表多选用螺翼式湿式水表。,水表的口径根据通过水表的常用流量来选择，一般原则是：用水量比较均匀时，应保证安装水表的管段上设计秒流量（不包括消防流量)不大于水表的常用流量，因为常用流量是水表允许在相当长的时间内，通过的流量；,水表和特殊附件的局部水头损失,生活或生产用水不均匀，而且连续高峰用水负荷昼夜不超过3h时，可以按给水设计最大小时流量（不包括消防流量）不超过水表过载流量，而超过水表常用流量来确定水表口径，并复核水表的水头损失；,水表和特殊附件的局部水头损失,(2)水表的水头损失 计算管段的设计秒流量，(m3/h)；水表的水头损失，（kPa）；水表的特性系数，一般由生产厂提供，也可按下式计算。,水表和特殊附件的局部水头损失,旋翼式水表和螺翼式水表：q max.为各类水表的最大流量，m3/h；q max.s 螺翼式水表的最大流量，m3/h；q max.L 旋翼式水表的最大流量，m3/h。,水表和特殊附件的局部水头损失,水表水头损失的复核：水表水头损失的规定值。对于生活消防共用系统，加上消防流量时，也不应超过规定水表水头损失值。即应满足下表中的规定。,水表和特殊附件的局部水头损失,给水系统所需压力应为：最不利供水点所需的静高差加最不利管道系统的所有的水头损失，按下式进行计算：（kPa或mH2O）,2.4.4求给水系统所需压力,2.4.4求给水系统所需压力,H：总水压,H2：管路水损H3：水表水损,H4：流出水头H5：富裕水头,（图3-1）,H1：最高最远配水点与室外引入管起点的标高差,水力计算方法和步骤,根据室内给水系统的设计程序，首先确定给水方式，根据所选择的给水方式，进行管网系统的布置，并绘制设计草图，包括给水排水平面图和系统图等。然后以设计草图作为水力计算的依据。,水力计算的基本步骤：选择最不利配水点，确定计算管路；根据卫生器具的当量数计算各个管段的设计秒流量；根据设计秒流量和各管段的控制流速，查水力计算表；确定各管段的管径 d 和单位管长的水头损失 i；计算最不利管路的总水头损失；选择水泵或其他加压贮水设备并确定设备安装高度等参数。,水力计算方法和步骤,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备2.5.1 增压设备,参考图片,、水泵分类（主要指叶片式泵）,按主轴方向分为卧式、立式、斜式,按叶轮种类分为离心、混流、轴流,按吸入方式分为单吸和双吸,按级数分为单级和多级,水泵的自动调速装置,目前主要采用变频调速器，根据相似原理，水泵的流量、扬程及功率分别和其转速的1次方、2次方、3次方成正比。工作原理：在水泵出水口或者管网的末端安装压力传感器，将测定的压力值与用户设定压力比较，调节调速器。问题：离心泵在小流量区间效率过低，可以采用水泵并联小型气压水罐。,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备2.5.1增压设备,水泵的抽水方式,直接抽水：水泵直接从市政管网抽水，但必须事先征得市政部门同意。适用：在室外供水管网直径较大、压力较高，水泵抽水量相对比较小的情况下可采用。优点：可以充分利用外网的资用水头，并且可以保证水质不受到污染。,直接从市政管网抽水,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备2.5.1增压设备,水泵的抽水方式,2.从贮水池中抽水：适用：当用水量较大，又不允许直接从外网抽水时采用。缺点：不能充分利用外网的资用水头，造成能源浪费，容易引起水质二次污染，贮水池需要投资和定期管理等。,从贮水池抽水,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备2.5.1增压设备,气压给水设备气压给水设备一般由气 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。,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备增压设备,(1)气压给水设备的分类和组成1).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。2).气压给水设备作用气压给水设备兼有升压、调节、贮水、供水、蓄能和控制水泵起、停的功能。,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备2.5.4 气压给水设备,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。,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备增压设备,气压给水设备工作过程1.气压水罐工作过程（单罐变压式）,Flash格式演示动画 在这里单击鼠标左键播放,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备增压设备,2.压水罐补气的工作过程泄空补气法：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）,设补气罐的补气方法,补气罐充气过程：当气压水罐中的压力达到p2时，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。补气过量排气过称：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。,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备增压设备,贮水池设计说明,1.资料不足时，建筑物内生活用水低位水池有效容积可以按不小 于建筑最高日用水量的20%-25%计算。2.贮水池仅起调节水量的作用时，可不计Vx、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500 m 3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。,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备2.5.2 贮水设备,措施一:在生产、生活水泵吸水管上开小孔形成虹吸出流。,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备2.5.2贮水设备,贮水池设计说明,消防水平时不被动用的措施。,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。,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备2.5.2贮水设备,消防水平时不被动用的措施。,措施三:在水箱出水管上设小孔形成虹吸出流。,吸水井,1.设置吸水井的条件：不需要设置贮水池，又不允许直接从室外给水管网吸水。2.吸水井的布置：吸水井布置在地下，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。,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备2.5.2贮水设备,吸水管在井中布置最小尺寸,D=(1.31.5)d,(1.52.0)D,(0.751.0)D,h=0.8d(但不得小于0.5m),H=.5.0m,d,d,最低水位,水泵吸水管,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备 贮水设备,水箱的基本知识1.水箱分类：高位水箱、减压水箱、冲洗水箱、断流水箱。2.高位水箱作用：保证水压和贮存、调节水量。3.水箱结构：进水管、出水管、溢流管、水位信号装置、泻水管、通气管。,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备贮水设备,方形模块拼装水箱,第2章建筑内部给水系统的计算 2.5 增压、贮水设备贮水设备,Flash格式演示动画 在这里单击鼠标左键播放,3.水箱结构：,第2章建筑内部给水系统的计算2.6 水质防护 2.6.1 水质污染现象及原因,1、贮水池（箱）、管道、水箱、气压水罐等输水、贮水设备制作材料或防腐涂料选择不当，或金属发生氧化腐蚀，造成对水体的污染。,第2章建筑内部给水系统的计算2.6 水质防护 水质污染现象及原因,2、水箱、水池容积过大或有死水区或管网末端的水；消防和生活、生产给水管道共用；在这些情况下都会引起由于水停留时间过长，水中余氯耗尽，随着微生物的繁殖而导致水质恶化。,第2章建筑内部给水系统的计算2.6 水质防护 水质污染现象及原因,3、贮水池（箱）管理不当。如人孔不严密，通气管或溢流管口敞开设置，尘土、蚊蝇、老鼠、鸟类可通过其进入，造成污染。,第2章建筑内部给水系统的计算2.6 水质防护 水质污染现象及原因,4、回流污染，即非饮用水或其他液体倒流入生活给水系统。如管道或阀门连接不紧密，平时渗漏，当管道内出现负压，地下水或积水会进入管道；输送饮用水的给水管配水口，因安装不妥或使用不当低于受水容器最高溢出水位。,第2章建筑内部给水系统的计算2.6 水质防护 水质防护措施,1、各给水系统（生活给水、直饮水、生活杂用水）应各自独立、自成系统，不得串接。2、饮用水管道和贮水池（箱）不要布置在易受污染处，应采用独立结构形式，不得利用建筑物本体结构作为水池的壁板、底板及顶盖。埋地生活贮水池与化粪池、污水处理构筑物的净距不应小于10m。生活水池（箱）与其他用水水池（箱）并列设置时，应有各自独立的池壁，不得合用同一分隔墙；两池壁之间的缝隙渗水，应自流排出。,第2章建筑内部给水系统的计算2.6 水质防护 2.6.6 其他防水质污染措施,3、建筑内生活水池（箱）应设在专用的房间内，其上方得房间不应设有厕所、卫生间、厨房、污水处理间等。如需防腐，应当采用无毒涂料。4、生活水池（箱）得构造和配管应符合下列要求：1）水池（箱）的材质、衬砌材料、内壁涂料应采用不污染水质的材料：2）水池（箱）必须有盖并密封；人孔应有密封盖并加锁；水池透气管不得进入其他房间。,第2章建筑内部给水系统的计算2.6 水质防护 2.6.6 其他防水质污染措施,3）进出水管布置应在水池的不同侧，以避免水流短路，必要时应设导流装置。4）通气管、溢流管应装防虫网罩，严禁通气管与排水系统通气管和风道相连。5）溢水管、泄水管不得与排水系统直接相连。5、给水装置放水口与用水设备溢流水位应当有不小于放水口径2.5倍空气间隙。,第2章建筑内部给水系统的计算2.6 水质防护 2.6.6 其他防水质污染措施,6、特殊器具不能设置最小空气间隙时，应当设置管道倒流防止器或其他有效措施7、小区或其他建筑物采用二次供水方式时（除水泵直接抽水），出水宜经过消毒处理。8、非饮用水管道工程验收时，应逐段检查，以防止饮用水管道与非饮用水管道误连，其管道放水口要有明显标志，防止误用或误饮。,2.5.1 水泵 1 各式水泵,型单级双吸卧式离心泵,型多级卧式离心泵,单击这里返回,2.5.1 水泵 2 各式水泵,型凝结水泵,型立式多级泵,单击这里返回,2.5.1 水泵 3 各式水泵,锅炉给水泵,型真空泵,单击这里返回,某住宅为5层楼，每层2户，层高3.0m，卫生器具设置高度距地面0.8m，底层地面标高0.0m，引入管标高-1.0m。每个卫生间设设冲洗水箱大便器1个，浴盆1个（混合水嘴），洗脸盆1个，厨房内洗涤盆1个，管材为给水塑料管。试进行水力计算。,某3层集体宿舍浴洗室给水管道轴侧图如图1所示，图中a为盥洗槽水龙头，b为水龙头，试水力计算。,