《给排水设计》pdf教案：第4章%20建筑内部给水系统的计算

第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.0 概述 概述 总目录 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 。 4.0 概述 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.0 概述 概述 总目录 )/( dd dLqmQ ×= 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）。 d Q m d q 4.0 概述 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.0 概述 概述 总目录 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，若每班生产人数不等，则各类建筑的生活用水定 额见 表 2-1、 表 2-2、 表 2-3。 nnqmQ ××= dd d Q 4.0 概述 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.0 概述 概述 总目录 3. 最大小时用水量 （ 2-3） （ 2-4） —— 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； h Q T hph d h KQK T Q Q == p h h Q Q K = hph KQQ ?= 4.0 概述 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.0 概述 概述 总目录 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。 h K p Q 4.0 概述 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.0 概述 概述 总目录 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 。其计算方法详见第五章。 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。 4.0 概述 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 4.1 设计秒流量 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 。 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 。 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 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： bqnq ??= ∑ 00g 4.1.1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 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 式中: g q bqnq ??= ∑ 00g 0 n —— 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； 按表4-1根据设计手册确定（L/s）； —— 卫生器具的同时给水百分数 % ； 设计时按表4-2、4-3、4-4、4-5 或按设计手册确定； 0 q b 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 4.1.1 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 4.1.1 关于卫生器具的同时给水百分数 b： 例某一管段上连接有 n 0 个卫生器具 ,如按下面公式进 行计算： —— 某管段的输配流量 （L/s）； —— 室内某管段及其以后管段的某一种卫生器具数； —— 该种器具的最大单位出水量（L/s）。 0 n ( )SLqnq /][ max0d ×∑= d q maxq 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 式中: 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 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。 4.1.2 住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量 )/(2.0 sLNUq gg ??= g q U g N 式中: 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 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（%）； 4.1.2 住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量 (%) 36002.0 0 0 ??? = TN mKq U g h 0 U 式中: 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 4.1.2 住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量 —— 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按表4-1取用； —— 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）。 0 q m h K 2.0 T g N 0 U (%) 36002.0 0 0 ??? = TN mKq U g h 式中: 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 4.1.2 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 ， 表 4-5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 ，供参考。 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 (%) )1(1 49.0 g gc N N U ?+ = α 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； —— 对应于不同的系数，查表4-6选用； —— 每户设置的卫生器具给水当量数； 4.1.2 住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量 U c α g N 式中: 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 4.1.2 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，即可应用 4-1 式计算，得出计算管段的设计秒流量 值。 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 4.1.2 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。 ∑ ∑ = gi gii N NU U 0 0 0 U i U 0 gi N 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 4.1.2 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。 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.1 设计秒流量 设计秒流量 总目录 4.1.3 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，按表4-7选用。 gg Nq 2.0×=α α g q g N 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 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 管经 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 。 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 4.2.1 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m 3 /s ； —— 计算管段内的流速，m/s； —— 计算管段的管径 m。 v d q g 4 2 π = v q d g π 4 = d v g q 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 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 mmH 2 0； —— 计算管段长度，ｍ； —— 水力坡降，即管道单位长度水头损失，kPa/m。 4.2.2 给水管网的水头损失计算 iLh y = i L y h 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 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，kPa／m； —— 管段计算内径，（m）； —— 给水管段设计流量，（m 3 /s）； —— 海澄 —威廉系数。 4.2.2 给水管网的水头损失计算 85.187.485.1 105 gjh qdCi ?? = i g q h C j d 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 4.2.2 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 q g ，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 。 如 “ 给水钢管水力计算表 ”见附录 4-1、 “给水铸铁管水力计算表 ”见附录 4-2、 “给水塑料管水力计算表 ”见附录 4-3等 。 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 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或mmH 2 0）； —— 管段局部阻力系数； —— 重力加速度，（m/s 2 )。 4.2.2 给水管网的水头损失计算 ∑ = g v h j 2 2 ξ ξ g j h v 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 4.2.2 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， 将每一种局部水头损失折算成相应的沿程水头损失 的百分数进行计算 ，即 按当量长度计算 。 总水头损失 = ∑ hj + ∑ hf 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 4.2.2 给水管网的水头损失计算 3. 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 。 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 4.2.2 给水管网的水头损失计算 水表的口径根据通过水表的 设计流量 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 水表的公称流量 ，因 为公称流量是水表允许在相当长的时间内，通过的流量； 用水量不均匀的给水系统，可以 按设计秒流量 不大 于 水表的最大流量 确定水表的口径； 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 4.2.2 给水管网的水头损失计算 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） 不超过水表最大流量 ，而 超过水表额定流量 来确定水表口径，并按表 4-10的规定复核水表的水头损 失； 住宅大便器如采用自闭式冲洗阀时，分户水表的口 径一般不小于 20mm；平均小时流量的 6～ 8%（不包括 消防流量）应大于水表的最小流量。 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 3. 水表的水头损失 —— 计算管段的设计秒流量，(m 3 /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 式计算。 4.2.2 给水管网的水头损失计算 g q b g d K q h 2 = d K d h 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 4.2.2 给水管网的水头损失计算 100 max 2 s b q K = 10 max 2 l b q K = 旋翼式水表和螺翼式水表 ： q max. —— 为各类水表的最大流量，m 3 /h； q max.s —— 螺翼式水表的最大流量，m 3 /h； q max.L —— 旋翼式水表的最大流量，m 3 /h。 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 4.2.2 给水管网的水头损失计算 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。 < 29.4<12.8 螺翼式 < 49.0<24.5 旋翼式 消防时正常用水时表型 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 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 (2-2-1)式进行计算： （ kPa或 mH 2 O） 4.2.3 求给水系统所需压力 54321 HHHHHH ++++= 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 4.2.3 求给水系统所需压力 H： 总水压 H 2 ： 管路水损 H 3 ： 水表水损 H 4 ： 流出水头 H 5 ： 富裕水头 （图 3-1） H 1 ： 最高最远 配水点与室外 引入管起点的 标高差 H 2 +H 3 H 1 H H 4 +H 5 水表 54321 HHHHHH ++++= 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 4.2.4 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。 第第 4章章 建筑内部给水系统的计算建筑内部给水系统的计算 4.2 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 总目录 4.2.4 水力计算方法和步骤 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 。