住宅给水计算题.doc

住宅给水计算题

图1给水系统图

北京某12层住宅楼，层高为2.9米，首层地面标高为0.000米，室外相对标高为-0.45米，市政给水压力为0.30MPa，每层有A、B、C、D四个户型，每户人数按4人计。A、B、C、D户型卫生器具当量数分别为3.5、4、4.5、5。试分别计算变频给水方式升压和贮水设备；气压水罐给水方式的升压和贮水设备及气压水罐的容积。
解：
1. 变频给水方式计算
（1） 初步估算市政压力可直接供应的楼层数，并进行给水分区
市政给水压力为0.30MPa=300kPa

供应层数
初定分区为：
1-6层为低区，采用市政直接给水；7～18层采用自行加压供水方式。给水系统见图1。
（2） 低区给水系统设计秒流量计算
1） 确定每户当量的最大同时卫生器具给水当量平均出流概率
按《建规》3.6.4条第1、2小节进行计算，即：
最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：
(1)
式中：——生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率(%)；
——最高用水日的用水定额，按本规范，按普通住宅Ⅱ类，取200（L/人·d）；
m——每户用水人数；
Kh——小时变化系数, 按本规范表3.1.9取用2.5；
Ng——每户设置的卫生器具给水当量数；
T——用水时数(h)，按24h计算；
0.2——一个卫生器具给水当量的额定流量(L/s)。
A户型最大用水时给水当量平均出流概率：
==3.30
同理可得：
B户型、C户型和D户型最大用水时给水当量平均出流概率分别为：
=2.9；=2.6；=2.3。
2） 同时出流概率和设计秒流量的计算
根据计算管段上的卫生器具给水当量总数，可按下式计算得出该管段的卫生器具给水当量的同时出流概率：
（2）
式中： ——计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率(%)；
——对应于不同0的系数，查《建规》规范附录C中表C；
Ng——计算管段的卫生器具给水当量总数。
可按下式计算该管段的设计秒流量：
（3）
式中： ——计算管段的设计秒流量(L/s)。
——计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率；
Ng——计算管段的卫生器具给水当量总数；
0.2——一个卫生器具给水当量的额定流量(L/s)。
A户型：
给水当量：NA=3.5；UA0=3.3；采用内插法计算，
=0.02200
0.55
=0.2×0.553×3.5=0.39 L/s
B户型：
给水当量：NB=4.0；UB0=2.9；采用内插法计算，
=0.01854
0.516
=0.2×0.516×4.0=0.41 L/
C户型：
给水当量：NC=4.5；UC0=2.6；采用内插法计算，
=0.01597
0.485
=0.2×0.485×4.5=0.44 L/s
D户型：
给水当量：ND=5.0；UD0=2.3；采用内插法计算，
=0.01346
0.459
=0.2×0.459×5.0=0.46 L/s
3） 进户干管秒流量计算
低区给水计算简图，并进行编号，见图2。假定立管JL1-A第六层B户型为最不利用户用水点，由于A、B两个户型给水当量和平均出流概率均不相同，按《建规》3.6.4条第4小节规定，应对给水当量平均出流概率进行加权平均。
（4）
式中： ——给水干管的最大时卫生器具给水当量平均出流概率；
——给水支管的最大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。

图2 低区给水计算图
1-2管段：
=3.09
采用内插法计算：
=0.02017
0.38
=0.2×0.38×7.5=0.58 L/s
1’-2’管段：
=2.44
采用内插法计算：
=0.01462
0.34
=0.2×0.34×9.5=0.64 L/s；
9-10管段：
=2.73
采用内插法计算：
=0.01708
0.115
=0.2×0.115×102=2.35 L/s；
将上述基本计算数据汇总于表1。
表1 基本数据汇总
项目
户型
当量
（N）
平均出流概率U0
（%）
U0对应的
同时出流概率
流量
（L/s）
A
3.5
3.3
0.02200
0.55
0.39
B
4.0
2.9
0.01854
0.52
0.42
C
4.5
2.6
0.01597
0.48
0.43
D
5.0
2.3
0.01346
0.46
0.46
1—2
7.5
3.09
0.02017
0.384
0.58
1’-2’
9.5
2.44
0.01462
0.338
0.64
9-10
102
2.73
0.01708
0.115
2.35
JL1-A每层给水当量总数相同，故无须加权平均给水当量同时出流概率,即每个节点的给水当量平均出流概率均为3.09，系数均为0.02017。以节点3-4为例，该节点当量为7.5，累计当量总数为15，代入式（4）计算得流量 L/s，其余节点计算过程略，计算结果详表2，表3。
表2低区给水立管JL1-B设计秒流量计算表
节点
编号
总当量
Ng
U0(%)
U0对应
同时出流概率U(%)
流量
(L/s)
0'-1'
5
2.30
0.01346
0.459
0.46
1'-2'
9.5
2.44
0.01462
0.338
0.64
2'-3'
9.5
-
-
-
0.64
3'-4'
19
2.44
0.01462
0.243
0.93
4'-5'
28.5
2.44
0.01462
0.201
1.15
5'-6'
38
2.44
0.01462
0.176
1.34
6'-7'
47.5
2.44
0.01462
0.159
1.51
7'-9
57
2.44
0.01462
0.146
1.67

表3 低区给水立管JL1-A设计秒流量计算表
节点
编号
总当量
Ng
U0(%)
U0对应的
同时出
流概率U
流量(L/s)
0-1
4
2.90
0.01854
0.516
0.41
1-2
7.5
3.09
0.02017
0.384
0.58
2-3
7.5
-
-
-
0.58
3-4
15
3.09
0.02017
0.277
0.83
4-5
22.5
3.09
0.02017
0.230
1.03
5-6
30
3.09
0.02017
0.202
1.21
6-7
37.5
3.09
0.02017
0.182
1.37
7-8
45
3.09
0.02017
0.168
1.51
8-9
45
-
-
-
1.51
9-10
102
2.73
0.01708
0.115
2.35

（3） 高区给水系统水力计算
高区给水系统设计秒流量计算步骤同低区，计算管路见图3。计算结果见表5、表6。

图3 高区给水计算简图
水力计算涉及以下几个公式：
① 管道流速
（5）
式中：V——管道流速，m/s；
Q——管段流量，L/s；
D——管道的计算内径（m）；
生活给水管道的水流速度，宜按下表4采用。
表4 生活给水管道的水流速度
公称直径（mm）
15～20
25～40
50～70
≥80
水流速度（m/s）
≤1.0
≤1.2
≤1.5
≤1.8
② 单位长度水头损失计算
（6）
式中：i——每米管道的水头损失，kPa/m；
——管道的计算内径，m；
——给水设计流量，；
——海澄-威廉系数,
铜管、不锈钢管 =130；
各种塑料管、内衬塑管 =140；
普通钢管、铸铁管 =100；
本工程给水管材选用不锈钢管。
③ 沿程水头损失h
h = i·L （7）
式中：h——沿程水头损失，kPa；
L——管段长度，m；
i——每米管道的水头损失，kPa/m；

表5 高区给水立管JL2—B设计秒流量计算表
节点
编号
总当量
Ng
U0(%)
U0系数
同时出
流概率U
流量
(L/s)
0'-1'
5
2.31
0.01346
0.461
0.46
1'-2'
9.5
2.44
0.01462
0.338
0.64
2'-3'
9.5
-
-
-
0.64
3'-4'
19
2.44
0.01462
0.243
0.92
4'-5'
28.5
2.44
0.01462
0.202
1.15
5'-6'
38
2.44
0.01462
0.176
1.34
6'-7'
47.5
2.44
0.01462
0.159
1.51
7'-8'
57
2.44
0.01462
0.146
1.67
8'-9'
66.5
2.44
0.01462
0.137
1.82
9'-10'
76
2.44
0.01462
0.129
1.95
10'-11'
85.5
2.44
0.01462
0.122
2.09
11'-12'
95
2.44
0.01462
0.116
2.21
12'-13'
104.5
2.44
0.01462
0.112
2.33
13'-15
114
2.44
0.01462
0.108
2.45

表6 高区给水立管JL2—A设计秒流量计算表
节点
编号
总当量
Ng
U0(%)
U0系
数
同时出
流概率U
流量(L/s)
0-1
4
2.90
0.01854
0.516
0.41
1-2
7.5
3.09
0.02017
0.384
0.58
2-3
7.5
-
-
-
0.58
3-4
15
3.09
0.02017
0.277
0.83
4-5
22.5
3.09
0.02017
0.230
1.03
5-6
30
3.09
0.02017
0.202
1.21
6-7
37.5
3.09
0.02017
0.182
1.37
7-8
45
3.09
0.02017
0.168
1.51
8-9
52.5
3.09
0.02017
0.157
1.65
9-10
60
3.09
0.02017
0.148
1.78
10-11
67.5
3.09
0.02017
0.141
1.90
11-12
75
3.09
0.02017
0.135
2.02
12-13
82.5
3.09
0.02017
0.129
2.13
13-14
90
3.09
0.02017
0.125
2.24
14-15
90
-
-
-
2.24
15-16
204
2.73
0.01708
0.086
3.52
（4） 确定给水引入管管径
确定给水引入管管径，首先须计算出该住宅的给水设计秒流量。由于该住宅采用分区给水，既有加压供水也有市政直接供水，引入管设计秒流量按《建筑给水排水设计规范》GB50015—2003（以下简称《建规》）3.6.3条第3小节规定进行叠加计算。
给水引入管设计秒流量为高、低区二者设计秒流量叠加值。高区给水由变频供水，水量应符合《建规》3.6.3条第2小节规定要求，即当建筑物内的生活用水全部自行加压供给时，引入管的设计流量应为贮水池的设计补水量。设计补水量不宜大于建筑物最高日最大时生活用水量，且不得小于建筑物最高日平均时生活用水量。
① 贮水池设计补水量
高区最高日用水量：

高区最高日最大小时设计流量：

高区最高日平均时生活用水量：

据《建规》第3.7.3条规定，贮水池有效容积取最高日用水量的20%～25%。取高区最高日用水量的25%，贮水池有效容积为38.4×25%=9.6m3。
高区管网设计秒流量为3.52L/s，大于最高日最大小时设计流量1.11 L/s，故取贮水池设计补水量为1.11 L/s。
② 低区给水系统给水设计秒流量
据《建规》第3.6.3条第1小节，当建筑物内的生活用水全部由室外管网直接供水时，取建筑物内的生活用水设计秒流量，即低区设计秒流量为2.35L/s。
③ 给水引入管设计秒流量
市政给水引入管设计秒流量为低区和高区设计秒流量之和，即：
1.11+2.35=3.46L/s，给水引入管管径为DN70，核算流速为1.04 m/s，符合《建规》第3.6.9条规定。
（5） 水泵扬程和流量选择
设水池最低水位距最不利点高程差为56.7m，最不利工作点工作压力0.12MPa。
1）水泵出流量
按《建规》3.8.4条规定，生活给水系统采用调速泵组供水时，应按设计秒流量选泵。从而水泵出流量为高区设计秒流量，即3.52L/s。
2）水泵扬程
（8）
式中 ——水泵扬程，kPa；
——水池最低水位至最不利配水点位置高度所要求的静水压，kPa；
——水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路的总水头损失，kPa；
——水流通过水表时的水头损失，为0 kPa；
——最不利配水点的流出水头，kPa。
静压差为=567 kPa；
沿程总损失取25 kPa，局部损失按沿程损失的30%计，即总水头损失为： kPa，
=120 kPa故可得：
水泵扬程H≥H1+H2+ H3 =567+32.5+0+120=719.5 k Pa；
取水泵扬程为720 k Pa，取72mH2O。

2. 气压给水设备给水方式计算
（1）水泵出流量
据《建规》第3.8.5条规定，生活给水系统采用气压给水设备供水时，水泵(或泵组)的流量不应小于给水系统最大小时用水量的1.2倍。由上述计算可知，高区最大小时流量为4m3/h（1.11 L/s），则水泵出流量为4×1.2=4.8m3/h。
（2）气压水罐调节容积及总容积。
气压水罐的调节容积按下式计算：
（9）
式中： Vq2——气压水罐的调节容积(m3)；
qb——水泵(或泵组)的出流量(m3/h)；
αa——安全系数，宜取1.0～1.3；
nq——水泵在1h内的启动次数，宜采用6～8次。
取气压水罐系统安全系数为1.2，水泵在lh内的启动次数为7次，代入上式得：
=0.21m3
气压水罐的总容积应按下式计算：
（10）
式中：Vq——气压水罐总容积(m3)；
Vq1——气压水罐的水容积(m3)，应等于或大于调节容量；
——气压水罐内的工作压力比(以绝对压力计)，宜采用0.65～0.85，取0.7；
β——气压水罐的容积系数，隔膜式气压水罐取1.05。
采用单罐变压、隔膜式气压给水设备，Vq1取为有效容积，取为0.7，β取1.05。代入（20）式中计算得：
=0.74 m3。
（3）水泵扬程和流量计算
（11）
式中 ——同（10）式；
——气压水罐最小工作压力（绝对压力），设计时取等于给水系统所需压力H，MPa；
——气压水罐最大工作压力（绝对压力），MPa。
设气压水罐低置（在加压泵站内位置），其最低工作压力同变频给水方式，由前面计算得=0.72MPa（相对压力）或=（0.72+0.098）MPa（绝对压力）。由（11）式得：
=1.169 MPa（绝对压力）
或=（1.169-0.098）=1.071 MPa（相对压力）
对于变压式气压给水设备，水泵向气压水罐输水时，其出水压力在气压水罐的最小工作压力和最大工作压力间变化，一般以罐内平均压力的工况为依据确定水泵扬程。
罐内平均压力为=0.896 MPa（相对压力）=89.6mH2O，取90 mH2O。
所以水泵扬程为90 mH2O，流量为4.8m3/h，且所选水泵的Q～H特性曲线应较陡及特性曲线高效区较宽。
14