第2章建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)的計算

§2－1給水系統(tǒng)所需水壓

1.兩個基本概念①額定流量與流出水頭(最低工作壓力)②管網(wǎng)最不利點(最不利配水點)2.給水系統(tǒng)所需的水壓（1）利用建筑層數(shù)粗略估算系統(tǒng)所需水壓一層：10mH20二層：12mH20三層及以上：12＋4×（n-2)mH20

（2）給水系統(tǒng)的水壓計算公式（圖2.1.1）

H=H1+H2+H3+H4

H:建筑給水系統(tǒng)所需的水壓（kPa);H1:引入管起點至最不利點的高差（kPa);

H2：引入管起點至最不利點的供水管路中的水頭損失（kPa);H3：水流流經(jīng)水表的水頭損失（kPa)；

H4：最不利點的流出水頭（kPa)（表2.1.1）。你能利用貝努利方程推導(dǎo)給水系統(tǒng)的水壓計算公式嗎?

§2－2給水所需水量

1、建筑用水量的一般特點及計算方法（1）生產(chǎn)用水量比較均勻，可按單位產(chǎn)品或單位時間耗水量進行計算（略）；（2）生活用水量受多種因素的影響而有較大幅度的變化，可根據(jù)國家制定的用水定額進行估算；（3）消防用水量與建筑物的性質(zhì)、規(guī)模、耐火等級等因素有關(guān)，為保證滅火效果，消防水量按需要同時開啟的消防滅火設(shè)備用水量之和計算（見第3章）。

2、建筑生活用水量的估算（1）建筑生活用水的不均勻性及其原因

影響用水的主要因素有：A.建筑物的性質(zhì)B.氣候條件和生活習慣C.衛(wèi)生設(shè)備完善程度D.管理水平

（2）建筑生活用水定額（用水量標準）我國各種不同類型的建筑物的生活用水量標準，是國家組織有關(guān)單位在325個觀測區(qū)實測資料的基礎(chǔ)上參考國外情況確定的。包括：A.住宅生活用水定額（表2.2.1）B.集體宿舍、旅館等公共建筑生活用水定額（表2.2.2）C.工業(yè)企業(yè)建筑生活、淋浴用水定額（表2.2.3）

（3）建筑生活用水量的估算最高日用水量Qd

Qd=m×qdm：用水單位數(shù)（人數(shù)，床位數(shù)）；qd：用水定額（L/人，d）。

最大時用水量QhQh=Kh（Qd/T）Kh：時變化系數(shù)；T：建筑用水時間（hr）。§2－3增壓、貯水設(shè)備一、水泵1、水泵工作方式

按啟動時的充水方式：1）吸入式

2）灌入式按吸水管與外網(wǎng)的連接方式：1）直吸式

2）斷流式按水泵轉(zhuǎn)速是否變化：1）恒速水泵供水方式2）變速水泵供水方式水泵工作方式（1）自灌式啟動（√）:泵軸低于貯水池最低水位自吸式啟動泵軸高于貯水池最高水位真空泵直吸式斷流式A.可充分利用外網(wǎng)水壓；B.不易產(chǎn)生二次污染；C.影響周圍用戶用水A.不能充分利用外網(wǎng)水壓；B.易產(chǎn)生二次污染；C.不影響周圍用戶用水水泵工作方式（2）水泵工作方式（3）

—變頻（變速）供水基本原理水泵變頻（變速）供水是指通過改變水泵電機的工作頻率，從而調(diào)節(jié)水泵葉輪的轉(zhuǎn)速，控制水泵的出水量和揚程，使水泵工況處于高效運行范圍內(nèi)。

變速供水的基本原理是：傳感器將水泵后的壓力變化數(shù)據(jù)變?yōu)殡娪嵦栞斎肟刂破髦校?jīng)控制器處理后傳遞給變頻器，改變電機點電源的工作頻率，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速，起到增加或減少供水量的作用，以適應(yīng)用水量的變化。建筑物的用水量是隨時變化的，甚至會出現(xiàn)零流量，而變頻又有一定的限度，因此，建筑的變頻供水系統(tǒng)往往由幾臺水泵組合而成。控制器傳感器（壓力檢出傳送器）變頻器2、水泵流量和揚程的確定（1）流量

A.室內(nèi)用水較均勻時，取建筑的最大時用水量

B.室內(nèi)用水不均勻時，取管網(wǎng)的高峰用水量（設(shè)計秒流量）

（2）水泵的揚程A.直吸式工作方式

Hb

≥H1+H2+H3+H4－H0

Hb:水泵的揚程（kPa）;H1:引入管起點至最不利點所需的靜水壓（kPa）;H2:最不利管路中的水頭損失（kPa）;H3:通過水表的水頭損失（kPa）；H4：最不利點的流出水頭（kPa）;

H0：外網(wǎng)資用水頭（kPa）。00H1H2H3H4H0B.斷流式工作方式

Hb≥H1+H2+H4

Hb:水泵的揚程（kPa）;H1:貯水池最低水位至最不利點所需的靜水壓（kPa）;H2:最不利管路中的水頭損失（kPa）；H4:最不利點的流出水頭（kPa）。3.水泵的選型特點：小流量，大揚程原則：1）選擇低噪聲、節(jié)能型水泵；2）設(shè)置備用泵選擇：1）恒速水泵：用于建筑內(nèi)部用水均勻時或與水箱聯(lián)合使用；2）變速水泵：用于建筑內(nèi)部用水不均勻時4.泵房的布置（自學）二、貯水池1、貯水池的容積

V=VS+VX+V事故

VS:生活用水調(diào)節(jié)容積（m3）；VX：消防貯水容積（m3）；

V事故：事故貯水容積（m3）。VSVxV事故（1）按經(jīng)驗法確定（只設(shè)水泵時或資料不足時）取最高日用水量的20％～25％（2）按計算公式確定（水泵水箱聯(lián)合供水時）：

Vs=(qb-qj)Tb（注意容積校核問題）

qb:水泵的出流量（水箱的進水量）（

m3/h）；

qj:水池的進水量（

m3/h）；

Tb:水泵連續(xù)運行時間（h）,即水箱進水時間;

Tb＝V箱/(qb-qp)

qp：水箱的出水量（取最高日平均時水量）（

m3/h）。2、VS（生活用水調(diào)節(jié)容積）的確定3、Vx（消防貯水容積）的確定計算公式：

Vs=60×qx×Tx/1000

(m3)

qx：消防設(shè)計流量（L/s);

Tx:消防滅火時間（min),Tx=60～180min.4、V事故（事故貯水容積）的確定

按經(jīng)驗法：V事故=25％Qh5、貯水池設(shè)置要點（1）合理設(shè)置管路，注意防止水質(zhì)腐化；（2）設(shè)置φ800-1000mm人孔以利設(shè)備檢修；（3）貯水池內(nèi)的消防用水不得動用(參見圖示)；（4）容積較大時應(yīng)分格，保證檢修時的連續(xù)供水。貯水池中防止消防用水被動用的措施三、水箱1、水箱的種類及規(guī)格

按用途分：1）高位水箱2）減壓水箱

3）沖洗水箱4）斷流水箱

按材料分：1）鋼制，復(fù)合或不銹鋼水箱

2）鋼筋混凝土水池3）塑料和玻璃鋼水箱（參見圖示）

鋼制水箱的型號1＃~12#水箱材料應(yīng)具備的條件：符合衛(wèi)生要求，不易積垢，便于清洗，結(jié)構(gòu)輕巧水箱材料的應(yīng)用與發(fā)展：目前國內(nèi)的水箱主要有鋼制（不銹鋼）水箱和混凝土水箱（池）兩種，但這兩種水箱對水質(zhì)都有一定的污染，并且容易積垢，不便清洗。六十年代初，日本首先研制成功玻璃鋼（復(fù)合材料）水箱，很快在歐美各國得到推廣使用。玻璃鋼水箱的優(yōu)點：重量輕，抗?jié)B漏、銹蝕，不易積垢，易清洗，保溫和抗震性能好，自重輕、減少房屋基礎(chǔ)的承重荷載，防腐層不易脫落，可有效防止二次污染等。現(xiàn)在玻璃鋼水箱的應(yīng)用在國內(nèi)發(fā)展很快。日本和歐美等國，均立法在住宅中禁止使用鋼筋混凝土水箱，推廣玻璃鋼水箱。【附】關(guān)于水箱材料的常識

2、高位水箱的作用

1）貯水調(diào)節(jié)作用

2）減壓作用

3）穩(wěn)壓作用3、高位水箱上的管道設(shè)施及安裝

1）進水管4）排水（泄水）管

2）出水管5）信號管（或液位繼電器）

3）溢流管6）通氣管4、高位水箱的容積和安裝高度的確定（1）水箱的容積V=VS+VX+V事故VS：生活用水調(diào)節(jié)容積（m3）；VX：消防容積（火災(zāi)初期自救用水）（m3）；V事故：事故用水（m3）。VSVXV事故生活用水調(diào)節(jié)容積——消防容積——事故容積——水箱容積組成確定VS：1）由外網(wǎng)直接供水（只設(shè)水箱的給水方式）

理論公式：VS=QL×tL

（×）（2.5.7）

QL——水箱供水的連續(xù)平均小時用水量，m3；

tL——水箱供水的連續(xù)時間，hr。經(jīng)驗公式：大型建筑VS=（10～20）%Qd

中小型建筑VS=（50～100）%Qd

Qd——建筑的最高日用水量，m3/d。

2）由水泵供水（水泵水箱聯(lián)合供水方式）

a.人工啟動水泵時

理論公式：公式（2.5.8）（×）經(jīng)驗公式：VS=（12～20）%Qd

b.水泵自動啟動時

理論公式：VS=C×（qb/4Kb）（2.5.9）qb：水泵出水量（水箱進水量）；Kb：水泵1hr內(nèi)啟動次數(shù)；C：安全系數(shù)，取1.5～2.0。經(jīng)驗公式：VS=（5～8）%Qd

或≥50％Qh[附：公式推導(dǎo)]水泵工作周期（運行+間歇）t=水箱充水時間t1+水箱放水時間t2

=1/Kb——（1）又：t1=Vs/（qb-qg）（水箱充水時間）

t2=Vs/qg（水箱放水時間）——（2）將（2）帶入（1）得到含Vs的方程，求Vs的最小值，得

Vs=qb/4Kb

確定VX：

VX=60×qX×TX／1000（m3）qX：消防設(shè)計流量（L/s）；TX：消防滅火時間，取10min。

確定V事故：

按經(jīng)驗，取25%Qh。（2）水箱的安裝高度

水箱的安裝高度應(yīng)滿足最不利用水點的流出水頭，要根據(jù)管道的水力計算確定。

A.水力條件

hs≥H2+H4

H2：最不利管路的水頭損失（kPa）；H4：最不利配水點的流出水頭（kPa）。

B.安裝要求

h1≥0.8m水箱的安裝高度hs

h1hs≥H2+H4h1≥0.8m四、氣壓給水裝置

利用密閉罐內(nèi)空氣的壓縮性能來貯存、調(diào)節(jié)和輸送水量的裝置。1.氣壓給水裝置的組成

（1）密閉罐（2）水泵（3）補氣裝置（4）控制裝置

液位繼電器Hmax壓力繼電器調(diào)壓閥Hmin2.氣壓給水裝置的分類和工作原理（1）分類

按充水、充氣方式：雙罐式單罐式按供水壓力是否變化：定壓式變壓式按氣水接觸方式：補氣式隔膜式（2）工作原理（變壓式）A.送水過程

工作初期工作末期

PPminPmaxHmaxHminHHmax壓力繼電器調(diào)壓閥HminB.補水過程由壓力繼電器控制。C.補氣過程由液位繼電器控制。補氣方法：a.空壓機補氣

b.補氣罐補氣（補氣過程及多余氣量排除）

3.氣壓給水裝置的工作特點及適用條件

（1）工作特點

優(yōu)點：1）靈活性大設(shè)置位置不受限制；2）占地面積小，工期短，土建費用低；3）可自動工作，便于管理；4）水質(zhì)不易受污染。

缺點：1）調(diào)節(jié)容積小，貯水量少；2）采用壓力容器，耗用鋼材多；3）采用變壓式設(shè)備時有壓力波動；4）能耗大。

（2）適用條件有升壓要求，但不適宜設(shè)置水塔和高位水箱的場所，如地震區(qū)、軍事性建筑、臨時建筑。4.氣壓給水裝置的設(shè)置要求

（1）設(shè)置于室內(nèi)（2）設(shè)備之間及其與建筑結(jié)構(gòu)間的最小間距（3）設(shè)備基礎(chǔ)的設(shè)置（4）水質(zhì)防護及安全供水措施5.氣壓給水裝置的設(shè)計計算（1）氣壓水罐的總?cè)莘e

Vq=βVql/(1-αb)

Vq：氣壓水罐的總?cè)莘e，m3;

Vql：氣壓水罐的水調(diào)節(jié)容積，相當于水泵水箱聯(lián)合供水時的水箱生活用水調(diào)節(jié)容積，m3;β：β=P1/P0=Vq/V1,容積附加系數(shù)，取1.05-1.25;

αb：氣壓罐最小工作壓力（即給水管網(wǎng)所需壓力）與最大工作壓力之比，取0.65-0.85。

（2）補水泵的流量和揚程A.變壓式和單罐定壓式氣壓罐

（用于建筑內(nèi)部用水量較均勻時）水泵揚程取罐內(nèi)平均壓力，即Hb=(P1+P2)/2

水泵流量取建筑的最大時用水量，Qb≥1.2Qhb.雙罐定壓式氣壓罐

（用于建筑內(nèi)部用水量不均勻時）水泵揚程取給水系統(tǒng)所需壓力，即Hb=P1

水泵流量取建筑的管網(wǎng)設(shè)計秒流量，Qb≥qg設(shè)計計算方法舉例教材第50頁[例2.2]

§2－4水質(zhì)防護一、水質(zhì)污染的現(xiàn)象及原因

1、貯水帶來的污染（1）貯水池（箱）的制作材料或防腐涂料選擇不當，有毒物質(zhì)逐漸溶于水中；（2）水在貯水池（箱）中的停留時間過長，