住宅建筑給水管水力計算算例及討論

1、住宅建筑給水管水力計算算例及討論 摘要：通過對當前新建的典型普通多層住宅生活給水系統(tǒng)詳細的水力 計算 ，得出在設定的流速范圍內管道和水表的口徑及水頭損失。從而得出為滿足使用要求需要的室外干管水壓，最后對涉及的有關 問題 進行了討論。關鍵詞：住宅建筑 水力計算 水頭損失hydraulic calculation of water supply line for residential buildingabstract: minute hydraulic calculation was conducted for newly constructed multi-story residential

2、buildings. the size and headlosses of the water supplying pipeline and meters under pre-decided flowrate were obtained and then the necessary pressure of outdoor water mains could be determined. also some related problems were discussed.0概述 規(guī)范gbj15-88(簡稱規(guī)范)第2.6.3條規(guī)定：給水管的管徑應根據(jù)設計秒流量、室外管網(wǎng)能保證的水壓和最不利處的配水

3、點所需的水壓計算確定。本文通過設定的典型住宅生活給水管的水力計算，謀求在一定的流速范圍內，可供壓力與管道、水表配置的協(xié)調，達到使用要求與工程 經(jīng)濟 的最佳組合。1典型住宅的設定 選用常州市在住宅小區(qū)規(guī)劃設計中常用的5層7層多層住宅。為尋找 規(guī)律 性，計算外延至9層。 采用常州市當前新設計住宅常用的設備配置標準，如表1。表1住宅給水設備的配置和當量采用設備名稱配置數(shù)量規(guī)范給水當量住宅廚房洗滌盆1(0.7)1.0洗臉盆1(0.8)1.0浴盆(附淋浴器)1(0.1)1.5大便器浮球閥式?jīng)_洗水箱10.5家用洗衣機11.2合計(4.2)5.2注：不計一戶雙衛(wèi)。按規(guī)范，前3項括號中的值，用于有熱水供應(第

4、3類住宅)且冷水和熱水分別到達用水器具時計算冷水系統(tǒng)用。筆者考慮， 目前 南方地區(qū)有集中式熱水供應的小區(qū)較罕見，但家用燃氣式或電熱式熱水器在新的成套住宅中實際上已被越來越多地采用，住宅設計應正視這個事實。這些“準熱水供應系統(tǒng)”較多采用單管供應熱水，其給水當量值采用不帶括號的數(shù)字。 這里選用目前較多使用的1梯(單元)2戶，給水雙立管，1總表和每戶設分水表(戶表)的3梯(單元)樓。室外(庭院)管布至山墻間道路(通常在該路上有城市或小區(qū)給水干管)，其長度按較典型的樓房設計取值。本算例設定的給水系統(tǒng)圖見圖1。圖1住宅給水系統(tǒng)圖以目前仍廣泛采用的鍍鋅鋼管為水力計算依據(jù)，并以upvc管作對比說明。2設計公

5、式與參數(shù) 按規(guī)范，住宅設計秒流量q=. 0.2+k . ng。這里和k值的采用，如按第2類型住宅(無熱水供應)，則=1.02，k=0.004 5；如按第3類型住宅(有熱水供應)，則=1.10,k=0.005?？紤]到、k值均與用水規(guī)律有關，上述的準熱水供應系統(tǒng)和 社會 集中熱水供應系統(tǒng)在檔次上還有區(qū)別，故仍采用第2類住宅標準，即=1.02,k=0.004 5。 住宅需要水壓h1=控制點與室外給水管道的幾何水頭h2+供水至控制點的水頭損失h3+控制點所需的自由水頭h4。 (1)控制點及其安裝高度的確定。按規(guī)范，家庭用水器具以淋浴器的控制閥(圖1中a)需要的自由水頭最大，為2.5m4.0m，高于其它

6、用水器具的1.5m2.0m，理應作為控制點。按標準圖905342，與浴盆配套使用的軟管式淋浴器的a點安裝高度為地板以上0.510m0.565m，本算例采用0.55m。 (2)h3為圖a系統(tǒng)總水頭損失，含bc、cd、de、ef、fg、gh等6個管段的水頭損失。各管段按常規(guī)配置了彎頭、三通等配件，考慮到水力計算的簡化及阻力較大的管襯還時有使用等因素，假設各管段均設有1只大小頭。 (3)h4在這里指淋浴器需要的自由水頭，可用兩種 方法 具體確定。一是參照規(guī)范，范圍為2.5m4.0m，考慮到頂層(最不利層)不宜使用大阻力淋浴器，可采用h4=3.0m；二是按屋頂水箱安裝高度反算，按江蘇通用圖集蘇g920

7、6，住宅水箱安裝高度為水箱內底高于屋面0.72m，換算至淋浴器控制閥處的凈水頭為2.9+0.72-0.55=3.07m。兩種方法基本一致，故本算例采用h4=3.0m。 按上述設定條件和系統(tǒng)圖，本水力計算范圍，起點為住宅樓給水支管(即庭院管)的起點h，終點為末單元頂層住戶的淋浴器控制閥a，其需要自由水頭3.0m。當控制點a轉換成安裝高度為1m的戶表后側b點時，需要的自由水頭h4=3+0.55-1=2.55m(這里不計室內管道的水頭損失)。當住宅室內外地坪高差0.45m(3個踏步級)，不計室外管道埋深，住宅層高為2.9m，則5、6、7、8、9層的h2分別為13.05m、15.95m、18.85m、

8、21.75m和24.65m。3水力計算3.1管道設計流速v的采用 按規(guī)范，生活給水管v2m/s，并規(guī)定當有防噪聲要求且管徑dn25，可采用0.8m/s1.0m/s。給水排水設計手冊(2)還規(guī)定，生活給水管道流速一般采用支管0.8m/s1.2m/s，干管1.2m/s2.0m/s。本算例水力計算按3個流速系列(方案)分別計算，設定的流速系列見表2。表2流速方案設定流速方案dn25dn3211.201.4021.401.6531.651.903.2管道水頭損失 沿程損失查給水排水設計手冊(1)的鋼管和鑄鐵管水力計算表。局部損失采用局阻系數(shù)法計算。表3為9層住宅樓的水力計算，其bc段含58層相應段的計

9、算。表4為58層的ch段水力計算。表3九層住宅樓水力計算管段編號當量q/l/s方案dn/mmv/m/s1 000il/m沿程壓損/m值局部壓損/m備注b-c15.20.4912250.941132.90.331.840.08閘門0.5，彎頭1.0，大小頭0.24，三通0.10。3201.554111.190.23210.40.701320.7449.52.90.140.340.009大小頭0.24三通0.1023251.322140.620.03315.60.8813320.92752.90.220.340.015同2420.81.0213321.101002.90.290.340.02同25

10、26.01.1613321.221262.90.360.340.03同2631.21.2813321.351422.90.410.340.03同2736.41.391401.1188.42.90.260.340.02同223321.481840.530.04841.61.511401.191012.90.290.340.02同223321.582110.610.04c-d46.81.6112401.271144.00.462.740.23閘門0.50，彎頭1.0，大小頭0.24，分流式三通1.03321.692400.960.40d-e93.62.3913501.1364.54.00.263.

11、500.23閘門0.5，彎頭(3只)3.0e-f93.62.3913501.1364.516.01.040.340.02同2f-g187.23.6312701.033916.00.620.340.02同23501.711482.370.05g-h280.84.6813701.336416.01.022.900.26閘門0.4，彎頭(2只)2.0三通0.5表458層住宅樓ch段水力計算管段編號當量q/l/s方案dn/mmv/m/s1000il/m沿程壓損/m值局部壓損/mc-d段5層261.1613321.221264.00.502.740.216層31.21.2813321.371590.64

12、0.237層36.41.391/2340/321.10/1.4787/1820.35/0.730.17/0.328層41.61.511/2340/321.19/1.58101/2110.40/0.840.20/0.35d-e段5層521.7012/340/321.32/1.79129/2714.00.52/1.083.50.31/0.576層62.41.891/2350/400.98/1.5141.8/1610.18/0.640.17/0.647層72.82.071/2350/400.98/1.6450/1860.20/0.740.17/0.488層83.22.2312/350/401.06/

13、1.8056/2340.22/0.940.20/0.58e-f段5層521.7012/340/321.35/1.79129/27116.02.06/4.330.340.03/0.066層62.41.891/2350/400.98/1.5141.8/1610.67/2.580.017/0.047層72.82.071/2350/400.98/1.6450/1860.80/2.980.02/0.058層83.22.2312/350/401.06/1.8056/2340.90/3.740.02/0.06f-g段5層1042.5513501.207316.01.170/340.026層124.82.84

14、13501.35901.440.037層145.63.121/2370/500.88/1.4629.1/1070.46/1.710.01/0.048層166.43.381/2370/500.96/1.6034.5/1280.55/2.050.02/0.04g-h段5層1563.251/2370/500.82/1.5332/11816.00.51/1.892.900.10/0.356層187.23.6312/370/501.02/1.6938.4/1440.61/2.300.15/0.427層218.43.9912/370/501.13/1.8846.8/1770.75/2.830.19/0.5

15、28層249.64.3413701.23540.860.413.3水表水頭損失 水頭損失，q為以m3/h計的設計流量，k為水表的特性系數(shù)，口徑為dn15mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm、80mm的lxs旋翼式水表的k值的計算結果分別為0.9、2.5、4.9、10、40、90、490。按規(guī)范，lxs型水表的最大水頭損失不得超過2.45m。水表水力計算見表5。表5水表水力計算住宅層數(shù)所在管段q/l/sq/m3/hq2表徑/mmk值v/m/s水表壓損/m戶表bc段之0.491.763.11(25204.92.50.941.550.63)1.245d-e1.706.1237.45

16、(5040(329040100.801.321.790.42)0.943.75)6d-e1.896.8046.2940(3240101.511.871.164.63)7d-e2.077.4555.50(504090400.981.640.62)1.398d-e2.238.0064.00(504090401.061.800.71)1.609d-e2.398.6073.9650(4090401.131.910.821.85)確定水表口徑時綜合考慮下列因素：一是戶表一般安裝在室內，必須考慮其噪聲問題；二是表徑的大小直接關系到向供水部門繳納增容費的多少；三是水表的更換比較容易。為此本算例按適度從緊、稍

17、留余地的原則，具體采用：戶表流速1.6m/s，壓損1.5m；總表流速1.8m/s，壓損1.7m。表5中不帶括號者為本算例所采用，不再作方案比選。 匯總以上計算結果，住宅給水管道水頭損失及對供水壓力需求值見表6。表6水頭損失及壓力需求匯總住宅層數(shù)流速方案幾何水頭h2水頭損失h3控制點自由水頭h4住宅需要水頭h1管道水表(戶表+總表)合計沿程局部5113.055.740.7942.188.7142.5524.31427.101.06510.34525.945311.291.50514.97530.5756115.954.880.7512.408.0312.5526.53127.731.26510.

18、89529.395310.281.68514.36532.8657118.854.310.7442.637.6842.5529.08429.141.28513.05534.455312.081.76516.47537.8758121.754.941.0542.848.8342.5533.13427.631.26511.73536.035312.051.83516.72541.0259124.655.700.9842.068.7442.5535.94426.771.0459.87537.07539.881.39513.33540.5354討論 (1)對于生活給水系統(tǒng)，規(guī)范中有“當有防噪聲要求，且

19、管徑25時，可采用0.8m/s1.0m/s”的規(guī)定。筆者理解，因受管道公稱直徑級別的限制，該流速規(guī)定并非一定要在該范圍內取值(這實際上往往是不可能的)，而是能取該值更好。本算例確定的流速方案，以不大于某值來劃分。以本算例9層住宅樓為例，3個方案的實際采用流速的平均值為：dn25時，分別為0.94m/s、1.13m/s和1.44m/s；dn32時分別為1.08m/s、1.26m/s和1.41m/s。 (2)在設定的流速條件下，住宅樓(含通常情況下的庭院管道)的層數(shù)與需求水壓的關系見表6。受管徑公稱級別的限制有個別的突起突降現(xiàn)象，但總的反映較為 規(guī)律 。與手冊二提出的按層數(shù)估算需求水壓值比較，后者相當于本算例流速方案1與方案2之間。而估算法沒有明確室外需求水壓出現(xiàn)在哪一部位，需求水壓值內是否包含了庭院管道及幾只水表的壓損，所以只能用于粗略的大概估算。 由本算例可知9層住宅樓的底層用戶(即c點)水壓，即使第3方案也沒有超過35m，無需減壓。 關于3個流速方案的具體采用，筆者以為在一般情況下宜采用需求水壓較低的方案1，這也為用水設備進一步改善留有余地。當設計