住宅建筑給水管水力計(jì)算算例及討論.doc

住宅建筑給水管水力計(jì)算算例及討論摘要： 通過(guò)對(duì)當(dāng)前新建的典型普通多層住宅生活給水系統(tǒng)詳細(xì)的水力計(jì)算，得出在設(shè)定的流速范圍內(nèi)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(duì)涉及的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了討論。Hydraulic Calculation of Water Supply Line for Residential BuildingHuang Yunfei et alAbstract: Minute hydraulic calculation was conducted for newly constructed multi-story residential 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(jiǎn)稱規(guī)范)第2.6.3條規(guī)定：給水管的管徑應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)秒流量、室外管網(wǎng)能保證的水壓和最不利處的配水點(diǎn)所需的水壓計(jì)算確定。本文通過(guò)設(shè)定的典型住宅生活給水管的水力計(jì)算，謀求在一定的流速范圍內(nèi)，可供壓力與管道、水表配置的協(xié)調(diào)，達(dá)到使用要求與工程經(jīng)濟(jì)的最佳組合。1典型住宅的設(shè)定 選用常州市在住宅小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)中常用的5層7層多層住宅。為尋找規(guī)律性，計(jì)算外延至9層。 采用常州市當(dāng)前新設(shè)計(jì)住宅常用的設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)，如表1。表1住宅給水設(shè)備的配置和當(dāng)量采用設(shè)備名稱配置數(shù)量規(guī)范給水當(dāng)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(jī)11.2合計(jì)(4.2)5.2注：不計(jì)一戶雙衛(wèi)。按規(guī)范，前3項(xiàng)括號(hào)中的值，用于有熱水供應(yīng)(第3類住宅)且冷水和熱水分別到達(dá)用水器具時(shí)計(jì)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(yīng)的小區(qū)較罕見(jiàn)，但家用燃?xì)馐交螂姛崾綗崴髟谛碌某商鬃≌袑?shí)際上已被越來(lái)越多地采用，住宅設(shè)計(jì)應(yīng)正視這個(gè)事實(shí)。這些“準(zhǔn)熱水供應(yīng)系統(tǒng)”較多采用單管供應(yīng)熱水，其給水當(dāng)量值采用不帶括號(hào)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(shè)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(zhǎng)度按較典型的樓房設(shè)計(jì)取值。本算例設(shè)定的給水系統(tǒng)圖見(jiàn)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(jì)算依據(jù)，并以UPVC管作對(duì)比說(shuō)明。2設(shè)計(jì)公式與參數(shù) 按規(guī)范，住宅設(shè)計(jì)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(wú)熱水供應(yīng))，則=1.02，K=0.004 5；如按第3類型住宅(有熱水供應(yīng))，則=1.10,K=0.005?？紤]到、K值均與用水規(guī)律有關(guān)，上述的準(zhǔn)熱水供應(yīng)系統(tǒng)和社會(huì)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)在檔次上還有區(qū)別，故仍采用第2類住宅標(biāo)準(zhǔn)，即=1.02,K=0.004 5。 住宅需要水壓H1=控制點(diǎn)與室外給水管道的幾何水頭H2+供水至控制點(diǎn)的水頭損失H3+控制點(diǎn)所需的自由水頭H4。 (1)控制點(diǎn)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，高于其它用水器具的1.5m2.0m，理應(yīng)作為控制點(diǎn)。按標(biāo)準(zhǔn)圖905342，與浴盆配套使用的軟管式淋浴器的A點(diǎn)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(gè)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(jì)算的簡(jiǎn)化及阻力較大的管襯還時(shí)有使用等因素，假設(shè)各管段均設(shè)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G9206，住宅水箱安裝高度為水箱內(nèi)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(shè)定條件和系統(tǒng)圖，本水力計(jì)算范圍，起點(diǎn)為住宅樓給水支管(即庭院管)的起點(diǎn)H，終點(diǎn)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(dāng)控制點(diǎn)A轉(zhuǎn)換成安裝高度為1m的戶表后側(cè)B點(diǎn)時(shí)，需要的自由水頭H4=3+0.55-1=2.55m(這里不計(jì)室內(nèi)管道的水頭損失)。當(dāng)住宅室內(nèi)外地坪高差0.45m(3個(gè)踏步級(jí))，不計(jì)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、21.75m和24.65m。3水力計(jì)算3.1管道設(shè)計(jì)流速V的采用 按規(guī)范，生活給水管V2m/s，并規(guī)定當(dāng)有防噪聲要求且管徑DN25，可采用0.8m/s1.0m/s。給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)(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(jì)算按3個(gè)流速系列(方案)分別計(jì)算，設(shè)定的流速系列見(jiàn)表2。表2流速方案設(shè)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(shè)計(jì)手冊(cè)(1)的鋼管和鑄鐵管水力計(jì)算表。局部損失采用局阻系數(shù)法計(jì)算。表3為9層住宅樓的水力計(jì)算，其BC段含58層相應(yīng)段的計(jì)算。表4為58層的CH段水力計(jì)算。表3九層住宅樓水力計(jì)算管段編號(hào)當(dāng)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2526.01.1613321.221262.90.360.340.03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-E93.62.3913501.1364.54.00.263.500.23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(jì)算管段編號(hào)當(dāng)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31.21.2813321.371590.640.237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83.22.2312/350/401.06/1.8056/2340.22/0.940.20/0.58E-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124.82.8413501.35901.440.037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218.43.9912/370/501.13/1.8846.8/1770.75/2.830.19/0.528層249.64.3413701.23540.860.413.3水表水頭損失 水頭損失，Q為以m3/h計(jì)的設(shè)計(jì)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(jì)算結(jié)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(guò)2.45m。水表水力計(jì)算見(jiàn)表5。表5水表水力計(jì)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)1.245 D-E 1.70 6.12 37.45 (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(shí)綜合考慮下列因素：一是戶表一般安裝在室內(nèi)，必須考慮其噪聲問(wèn)題；二是表徑的大小直接關(guān)系到向供水部門繳納增容費(fèi)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(hào)者為本算例所采用，不再作方案比選。 匯總以上計(jì)算結(jié)果，住宅給水管道水頭損失及對(duì)供水壓力需求值見(jiàn)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(diǎn)自由水頭H4住宅需要水頭H1管道水表(戶表+總表)合計(jì)沿程局部5113.055.740.7942.188.7142.5524.31427.101.06510.34525.945311.291.50514.97530.5756115.954.880.7512.408.0312.5526.53127.731.26510.89529.395310.281.68514.36532.8657118.854.310.7442.637.6842.5529.08429.141.28513.05534.455312.081.76516.47537.8758121.754.941.0542.848.8342.5533.13427.631.26511.73536.035312.051.83516.72541.0259124.655.700.9842.068.7442.5535.94426.771.0459.87537.07539.881.39513.33540.5354討論 (1)對(duì)于生活給水系統(tǒng)，規(guī)范中有“當(dāng)有防噪聲要求，且管徑25時(shí)，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(jí)別的限制，該流速規(guī)定并非一定要在該范圍內(nèi)取值(這實(shí)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(lái)劃分。以本算例9層住宅樓為例，3個(gè)方案的實(shí)際采用流速的平均值為：DN25時(shí)，分別為0.94m/s、1.13m/s和1.44m/s；DN32時(shí)分別為1.08m/s、1.26m/s和1.41m/s。 (2)在設(shè)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(guān)系見(jiàn)表6。受管徑公稱級(jí)別的限制有個(gè)別的突起突降現(xiàn)象，但總的反映較為規(guī)律。與手冊(cè)二提出的按層數(shù)估算需求水壓值比較，后者相當(dāng)于本算例流速方案1與方案2之間。而估算法沒(méi)有明確室外需求水壓出現(xiàn)在哪一部位，需求水壓值內(nèi)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(diǎn))水壓，即使第3方案也沒(méi)有超過(guò)35m，無(wú)需減壓。 關(guān)于3個(gè)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(shè)備進(jìn)一步改善留有余地。當(dāng)設(shè)計(jì)的住宅位于水壓有確切保障的區(qū)域(小區(qū))，也可采用方案2，方案3則一般