《建筑给水排水工程》教案 第3章建筑内部给水系统的计算 第3章建筑内部给水系统的水力计算 目的:i确定管径,经济合理 ⅱ求定管段的水头损失 3-1设计秒流量 设计秒流量是确定建筑内给水管网的管径及管道的水头损失的依据。 按卫生器具同时作用系数求定 若不考虑建筑内用水特点,只按卫生设备的完善程度,则某管段的设计秒流量为: qg=∑n0qmx 其中:qx-设计秒流量 某种卫生器具数 qm—该种卫生器具最大出水量 按上式求建工学院一宿舍进户管的设计秒流量,并确定管径 建筑性质:学生宿舍 建筑概况:六层,每层2个厕所,2个盥洗室 卫生器具 额定流量 卫生器具个数 污水盆 0.2l/s 3×2×6 7.2ls 厕 小便器 0051s6×2×6 3.6ls 所 大便器 8×2×6 水龙头 0.16ls 20×2×6 38.4ls ∑58.8Ms 进户管qg=58.8Vs 按水力学q,=dv选定流速,便可确定d 流速v选定:支管v=0.6-1.2m/s,干管v=10~1.8m/s 对管道流速必须加以限制,因为,流速与管径成反比,与水头损失成正比 v↑d↓∑h↑电耗及维护费用高,造价低 d↑∑h↓电耗及维护费用低,造价高 前者影响管材投资,后者影响压力损失,水泵扬程、电耗,应综合考虑两者后求得经济 流速 但室内给水管网管经小,有时也利用室外压力,各地管材、电费不尽相同,所以室内流 量用经验流量取代经济流量,国内倾向于小流量,原因: ①以减少水头损失,特别是在当室外给水管网能保证使用水压较低时。 ②习惯认为,水流噪声决定于水流速度。降低ν以求降低噪音 ③考虑发展留有余地 ④阀门的快速启闭会引起水锤,而水锤压力与水柱冲击阀门的速度一—管道的初始流速
《建筑给水排水工程》教案 第 3 章 建筑内部给水系统的计算 - 1 - 第 3 章 建筑内部给水系统的水力计算 目的：ⅰ确定管径，经济合理 ⅱ求定管段的水头损失 3-1 设计秒流量 设计秒流量是确定建筑内给水管网的管径及管道的水头损失的依据。 一. 按卫生器具同时作用系数求定 若不考虑建筑内用水特点，只按卫生设备的完善程度，则某管段的设计秒流量为： qg = n0 qmax (4-3A) 其中： g q ——设计秒流量 0 n ——某种卫生器具数 qmax ——该种卫生器具最大出水量 按上式求建工学院一宿舍进户管的设计秒流量，并确定管径 建筑性质：学生宿舍 建筑概况：六层，每层 2 个厕所，2 个盥洗室 卫生器具 额定流量 卫生器具个数 ∑q 厕 所 污水盆 0.2l/s 3×2×6 7.2 l/s 小便器 0.05 l/s 6×2×6 3.6 l/s 大便器 0.1 l/s 8×2×6 9.6 l/s 盥 洗 水龙头 0.16 l/s 20×2×6 38.4 l/s ∑58.8 l/s 进户管 = 58.8 l/s qg 按水力学 q d v g 2 4 = 选定流速，便可确定 d 流速 v 选定：支管 v =0.6~1.2m/s，干管 v =1.0~1.8m/s 对管道流速必须加以限制，因为，流速与管径成反比，与水头损失成正比 v ↑ d ↓ h ↑ 电耗及维护费用高，造价低 v ↓ d ↑ h ↓ 电耗及维护费用低，造价高 前者影响管材投资，后者影响压力损失，水泵扬程、电耗，应综合考虑两者后求得经济 流速。 但室内给水管网管经小，有时也利用室外压力，各地管材、电费不尽相同，所以室内流 量用经验流量取代经济流量，国内倾向于小流量，原因： ①以减少水头损失，特别是在当室外给水管网能保证使用水压较低时。 ②习惯认为，水流噪声决定于水流速度。降低 v 以求降低噪音 ③考虑发展留有余地 ④阀门的快速启闭会引起水锤，而水锤压力与水柱冲击阀门的速度——管道的初始流速
《建筑给水排水工程》教案 第3章建筑内部给水系统的计算 成正比。 国家规范推荐 生活给水支管ν=0.6~1.2ms,干管v=1.0~1.8m/s 而ν=20m/s,解: 0.0588=2d2×2 d=0.1936m=193.6mm=200mm 经查,实际进户管径75mm,差异的出现说明在计算的过程中脱离了用水实际,属于极 限状态,即在同一时刻,240个水龙头,96个大便器水箱同时作用。同时作用指卫生器具、 配水龙头同时开启,故不同于同时使用。卫生器具数量越多,同时开启的可能性越小,上述 计算不符合用水实际,故对公式qx=∑m0qm进行修正 ①引入不同类型卫生器具同时作用百分数b1 ②引入同类型卫生器具同时作用百分数b2 ③引入卫生器具出流特性不同流量降低百分数Cg 引入b1、b2的合理性是明显的,因为建筑内同类与不同类卫生器具100%同时作用的可 能性小 引入Cε是考虑到各种配水龙头配水情况不同,一般说来,龙头的流量随龙头开启而增 加,如下图,即使是两个龙头在同时作用,但配水过程中起始和终了完全吻合的可能性很小, 故不宜将同时作用流量都按最大流量叠加,而只叠加重合部分,引入三个修正系数后 b、b2 100100100 n04 bb、b2 100100100100 b——卫生器具同时给水百分数,由大量统计资料得出,按p45表4-1采用。 bno q (4-3C) 将qm换成qo —一种卫生器具的额定流量 (4-3) 100 额定流量不同于最大流量,是指在相应水龙头作用下的流量。如污水盆龙头,出流水头 为2m时,其额定流量为0.2/s。 该公式适用于:工业企业生活间、公共浴池、食堂、影剧院、体育场。上述建筑用水特 点:用水时间集中,设备使用情况集中,同时给水百分数高,其数值相对稳定,但是对于住 宅、旅馆、用水特点为分散型建筑,b是多少?因使用无规律,无统计资料 按秒不均匀系数求定
《建筑给水排水工程》教案 第 3 章 建筑内部给水系统的计算 - 2 - 成正比。 国家规范推荐 生活给水 支管 v =0.6~1.2m/s，干管 v =1.0~1.8m/s 而 v =2.0m/s，解： 2 4 0.0588 2 = d d = 0.1936m=193.6mm=200mm 经查，实际进户管径 75mm，差异的出现说明在计算的过程中脱离了用水实际，属于极 限状态，即在同一时刻，240 个水龙头，96 个大便器水箱同时作用。同时作用指卫生器具、 配水龙头同时开启，故不同于同时使用。卫生器具数量越多，同时开启的可能性越小，上述 计算不符合用水实际，故对公式 qg = n0 qmax 进行修正： ①引入不同类型卫生器具同时作用百分数 b1 ②引入同类型卫生器具同时作用百分数 b2 ③引入卫生器具出流特性不同流量降低百分数 Cg 引入 b1、b2 的合理性是明显的，因为建筑内同类与不同类卫生器具 100%同时作用的可 能性小。 引入 Cg 是考虑到各种配水龙头配水情况不同，一般说来，龙头的流量随龙头开启而增 加，如下图，即使是两个龙头在同时作用，但配水过程中起始和终了完全吻合的可能性很小， 故不宜将同时作用流量都按最大流量叠加，而只叠加重合部分，引入三个修正系数后 0 max 1 2 100 100 100 n q b b C q g g = (4-3B) 令： 100 100 100 100 b b1 b2 Cg = b ——卫生器具同时给水百分数，由大量统计资料得出，按 p45 表 4-1 采用。 则： 100 bn0qmax qg = (4-3C) 将 qmax 换成 0 q 0 q ——一种卫生器具的额定流量 100 n0q0b qg = (4-3) 额定流量不同于最大流量，是指在相应水龙头作用下的流量。如污水盆龙头，出流水头 为 2m 时，其额定流量为 0.2l/s。 该公式适用于：工业企业生活间、公共浴池、食堂、影剧院、体育场。上述建筑用水特 点：用水时间集中，设备使用情况集中，同时给水百分数高，其数值相对稳定，但是对于住 宅、旅馆、用水特点为分散型建筑，b 是多少？因使用无规律，无统计资料。 二. 按秒不均匀系数求定
《建筑给水排水工程》教案 第3章建筑内部给水系统的计算 室外管网流量 Q K 4 室内给水管网:最大秒流量-9gK,一秒不均匀系数 平均秒流量 K.=?国内尚无统计资料 1932~1938年苏联工程师库尔辛在奥得萨城对大量的公寓性住宅(1750幢)进行了为期6 年的研究。分析了住宅用水量变化曲线,并通过数学计算得出秒不均匀系数同平均日用水量 的关系。 K= Qn-—平均日用水量m/d Q 需要指出的是,在求K,时,用水量变化曲线是以5分钟为单位,而不是以秒为单位, 所谓最大秒流量,实际上是以5分钟高峰用水的平均流量。 On×1000 Q,×100030 24×3600 K 4×3600√O =0347Q,Ms(44) 日用水量平方根,求设计秒流量称之为平方根法 用q=0.347√Q求建工学院一宿舍进户管流量 Qp=Nq0=100×300030000/d=300md N一一使用人数3000人 q0--用水标准100人日 qn=0347√@=0347√300=62ls Q=xav取v=20m 解d=60mm,没有该规格取d=75mm铸铁管。 在计算引入管时使用(44)是方便的 Q=使用人数×用水标准,然而室内的给水管段很难确定服务人数,使用并不方便 人们发现,无论建筑性质如何,室内用水最终是通过各种配水龙头来体现的,人们希望 变数人数到数卫生器具个数。但各种卫生器具配水龙头出流特性及流量各不相同,为了便于 计算提出当量的概念。 给水当量:以污水盆用的一般球形阀配水龙头在出流水头为20m时,全开流量为0.2l/s
《建筑给水排水工程》教案 第 3 章 建筑内部给水系统的计算 - 3 - 室外管网流量： h d h K Q Q 24 = p h h Q Q K = 室内给水管网： 平均秒流量 最大秒流量 g s q K − = Ks ——秒不均匀系数 Ks =？国内尚无统计资料 1932~1938 年苏联工程师库尔辛在奥得萨城对大量的公寓性住宅(1750 幢)进行了为期 6 年的研究。分析了住宅用水量变化曲线，并通过数学计算得出秒不均匀系数同平均日用水量 的关系。 ' 30 p s Q K = ' Qp ——平均日用水量 m3 /d 需要指出的是，在求 Ks 时，用水量变化曲线是以 5 分钟为单位，而不是以秒为单位， 所谓最大秒流量，实际上是以 5 分钟高峰用水的平均流量。 p p p s p g Q Q Q K Q q ' ' ' 0.347 30 24 3600 ' 1000 24 3600 1000 = = = l/s (4-4A) 日用水量平方根，求设计秒流量称之为平方根法。 用 ' qg = 0.347 Qp 求建工学院一宿舍进户管流量 QP = Nq0 =100×3000=300000l/d=300m3 /d N ——使用人数 3000 人 0 q ——用水标准 100l/人日 0.347 0.347 300 6.2 ' qg = Qp = = l/s Q d v 2 4 = 取 v =2.0m 解 d =60mm，没有该规格取 d =75mm 铸铁管。 在计算引入管时使用(4-4A)是方便的 ' Qp =使用人数×用水标准，然而室内的给水管段很难确定服务人数，使用并不方便。 人们发现，无论建筑性质如何，室内用水最终是通过各种配水龙头来体现的，人们希望 变数人数到数卫生器具个数。但各种卫生器具配水龙头出流特性及流量各不相同，为了便于 计算提出当量的概念。 给水当量：以污水盆用的一般球形阀配水龙头在出流水头为 2.0m 时，全开流量为 0.2l/s
《建筑给水排水工程》教案 第3章建筑内部给水系统的计算 个给水当量,以此为基准,其它卫生器具按此折算成相应的当量数。 卫生器具 额定流量 当量数 污水盆 0.2 高位水箱 0.1 0.5 集中供水龙头 0.3 0.16 厨房洗涤盆 0.24 设计手册及p46页表45中均列出各种卫生器具的额定流量及相应的当量数以便查用 n=0.347√SNg=b 其中:S——一个当量卫生器具一天用水量,即单位当量日用水量 N一一卫生器具当量总数 问题是如何求S?S是一个变量Qp=S0N N N 其中:m—一用水人数 用水标准 N一一卫生器具当量数 所以S是随用水标准qo、卫生设备设置情况N及服务人口而变化。 ①卫生器具设置情况、用水量标准及当量数之间的关系 卫生器具 qd为下列值时的N 污水盆 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 厨房洗涤盆 1.0 1.0 浴盆(集中) 1.5 5 1.5 浴盆(局部) 1.0 洗脸盆 0.33 0.33 计2出 由上表可知,用水标准与卫生设备设置有关有各种卫生器具的用户将会表底所列的当量 数 ②用水量标准q4不同,S0不同 该户日用水量(m3)0.375 0.5 0.6250.75 S 0.25 0.2210.225 0.231
《建筑给水排水工程》教案 第 3 章 建筑内部给水系统的计算 - 4 - 为一个给水当量，以此为基准，其它卫生器具按此折算成相应的当量数。 卫生器具 额定流量 当量数 污水盆 0.2 1 高位水箱 0.1 0.5 集中供水龙头 0.3 1.5 洗脸盆 0.16 0.8 厨房洗涤盆 0.24 1.2 设计手册及 p46 页表 4-5 中均列出各种卫生器具的额定流量及相应的当量数以便查用。 qg Qp S0Ng b0 N ' = 0.347 = 0.347 = 其中： 0 S ——一个当量卫生器具一天用水量，即单位当量日用水量 N ——卫生器具当量总数 问题是如何求 0 S ？ 0 S 是一个变量 Qp S0N ' = N mq N Q S p d p = = ' 其中： m——用水人数 d q ——用水标准 N ——卫生器具当量数 所以 0 S 是随用水标准 0 q 、卫生设备设置情况 N 及服务人口而变化。 ①卫生器具设置情况、用水量标准及当量数之间的关系 卫生器具 d q 为下列值时的 N 75 100 125 150 200 250 污水盆 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 厨房洗涤盆 1.0 1.0 浴盆(集中) 1.5 1.5 1.5 浴盆(局部) 1.0 1.0 洗脸盆 0.33 0.33 0.33 0.33 大便器 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 当量合计 1.5 2.5 2.83 3.33 4.33 4.33 由上表可知，用水标准与卫生设备设置有关有各种卫生器具的用户将会表底所列的当量 数。 ②用水量标准 d q 不同， 0 S 不同 该户日用水量(m3 ) 0.375 0.5 0.625 0.75 1.0 0 S 0.25 0.2 0.221 0.225 0.231
《建筑给水排水工程》教案 第3章建筑内部给水系统的计算 0.5 0.4470.4710.475 0.481 0347yS 0.1740.1550.163|0.165 0.167 从上表可知S0是随用水量标准而变化的,b亦随用水量标准变化而变化,但变幅在 0.174-0.76之间,范围并不大,为便于计算取b=0.2 则qx=02√N 本应q2=(0174~0167Nx,把变化的值取为定值不尽合理,故考虑a系数,将 b0=0347√S。随q而变化的性质用a反映,不同性质的建筑a不同见p49表47 则q。=0.2a√NX使用后认为偏小,故加KNx进行修正: qg=02a√Nx+KNg (4-4) 式中:K——修正系数(p49表4-7) 用该公式计算建工学院进户流量,适用:住宅、旅馆、公共建筑 查当量数 大便器96×0.5=48 小便器72×0.25=18 污水盆36×1.0=36 盥洗240×0.8=192 ∑N=294 q=02×18294=617/sa=18:K=0(学校) 结果一致,在计算某管段流量时查卫生器具个数方便。 3-2给水管网的水力计算 步骤 平面定线 原始资料 建筑条件图1:100,五层住宅(面、立、剖),层高3.0米,水箱房位置设于楼梯间层 高40米,地下室为设备间,层高为40米。 ⅱ建筑位置图 上水管位置DN埋深-2.5m,城市资用水头H=15mH2O 2.作轴侧图 3节点编号(选择最不利管段),从最不利点开始,对流量有变化的节点编号 4计算 i水量计算
《建筑给水排水工程》教案 第 3 章 建筑内部给水系统的计算 - 5 - 0 S 0.5 0.447 0.471 0.475 0.481 347 0 0. S 0.174 0.155 0.163 0.165 0.167 从上表可知 0 S 是随用水量标准而变化的， 0 b 亦随用水量标准变化而变化，但变幅在 0.174~0.176 之间，范围并不大，为便于计算取 0 b =0.2。 则 qg 2 Ng = 0. 本应 qg Ng = (0.174 ~ 0.167) ，把变化的值取为定值不尽合理，故考虑 系数，将 0 347 0 b = 0. S 随 d q 而变化的性质用 反映，不同性质的建筑 不同(见 p49 表 4-7)。 则 qg 2 Ng = 0. 使用后认为偏小，故加 KNg 进行修正： qg = 2 Ng + KNg 0. (4-4) 式中： K ——修正系数(p49 表 4-7) 用该公式计算建工学院进户流量，适用：住宅、旅馆、公共建筑 查当量数 大便器 96×0.5=48 小便器 72×0.25=18 污水盆 36×1.0=36 盥洗 240×0.8=192 Ng =294 qg = 0.21.8 294 =6.172l/s =1.8； K =0(学校) 结果一致，在计算某管段流量时查卫生器具个数方便。 3-2 给水管网的水力计算 步骤 1. 平面定线 原始资料 ⅰ建筑条件图 1:100，五层住宅(面、立、剖)，层高 3.0 米，水箱房位置设于楼梯间层 高 4.0 米，地下室为设备间，层高为 4.0 米。 ⅱ建筑位置图 上水管位置 DN 埋深-2.5m，城市资用水头 H0=15mH2O。 2.作轴侧图 3.节点编号(选择最不利管段)，从最不利点开始，对流量有变化的节点编号。 4.计算 ⅰ水量计算
《建筑给水排水工程》教案 第3章建筑内部给水系统的计算 最大日用水量=mg=4×4×5×125=10m, 用水人数 q4-用水标准取q4=12.5人·日 最大时用水量Q @d K 查表4-1 取16小时,用水时间 水箱容积 Q_10 5m3,手工启动,n取2次 ⅲ水箱安装高度 几何尺寸:L×B×H≥5 2×1.5×2.0=60m3 水箱距最不利点位置高度为:16.5-146=1.9m iv管网水力计算 采用公式:q2=02a√N。+KNg取a=(简化,K=005不计 器具名称 管段 qs d il 污水盆大便器 0.14 15 0.82 2.6473.2 2-3 1.5 0.25 20 0.78 109 40436.0 3-4 300.35 2 0.66 586 3.0175.8 0.80 113 30339.0 6-7 5750.55320.5831.84.0127.2 10 10 150.77 32 0.81 58.2 8-9 1.32 86.9 10 869 9-10 132 86.9 2017380 0.52 15.3 170 8-9管段有水泵流量进入水箱,又有水箱供水工况 按水箱0.5~1.0小时充满水,取0.5小时充满 水泵流量45=5×2mh=10mh=2.8s 0.5 水泵向水箱充水时,同时向管网供水,而用水量是未知的但Q1=28>>0.771s, 比较9-10管段,30个给水当量折合q=1.1<<281s故89管段流量按2.8s计 9-10管段仍按28l/s计
《建筑给水排水工程》教案 第 3 章 建筑内部给水系统的计算 - 6 - 最大日用水量= mqd =4×4×5×12.5=10m3 /d， m ——用水人数 d q ——用水标准 取 d q =12.5l/人·日 最大时用水量 Qh T Q Q K d h = h ， Kh ——查表 4-1，p240，取 Kh =2.5； T ——取 16 小时，用水时间 ⅱ水箱容积 5 2 10 = = = n Q V d m3 ，手工启动， n 取 2 次 ⅲ水箱安装高度 几何尺寸： LB H 5 m3 2×1.5×2.0=6.0 m3 水箱距最不利点位置高度为：16.5-14.6=1.9m ⅳ管网水力计算 采用公式： qg = 2 Ng + KNg 0. 取 =1(简化)， K =0.005 不计。 管段 器具名称 Ng g q d v i l il 污水盆 大便器 1-2 1 0.5 0.14 15 0.82 182 2.6 473.2 2-3 1 1 1.5 0.25 20 0.78 109 4.0 436.0 3-4 2 2 3.0 0.35 25 0.66 586 3.0 175.8 4-5 3 3 4.5 0.42 25 0.80 80 3.0 240.0 5-6 4 4 6.0 0.49 25 0.94 113 3.0 339.0 6-7 5 5 7.5 0.55 32 0.58 31.8 4.0 127.2 7-8 10 10 15 0.77 32 0.81 58.2 10 582 8-9 2.8 50 1.32 86.9 10 869 9-10 20 20 30 2.8 50 1.32 86.9 20 1738.0 8-8’ 20 20 30 1.1 50 0.52 15.3 17.0 260 8-9 管段有水泵流量进入水箱，又有水箱供水工况 按水箱 0.5~1.0 小时充满水，取 0.5 小时充满 水泵流量 5 2 0.5 5 Qh = = m3 /h=10m3 /h=2.8l/s 水泵向水箱充水时，同时向管网供水，而用水量是未知的但 Qh =2.8＞＞0.77l/s， 比较 9-10 管段，30 个给水当量折合 g q =1.1＜＜2.8l/s 故 8-9 管段流量按 2.8l/s 计， 9-10 管段仍按 2.8l/s 计
《建筑给水排水工程》教案 第3章建筑内部给水系统的计算 8:8-1管段的水头损失=2633>19m,故需调整管径,减少水头损失,调整后8 h2=1409m,∑h=1.2h1=1.2×1409=1.69m=1.7m1.9m,不满足要求 解决方法 ①上层高位水箱改为低位水箱 ②改上行下给式供水 ③继续放大管径 ④水箱充满水时为满足要求,其它时间不满足要求,控制最低液为0.5m。 ⑤管网为非设计流量时,流量减少,损失亦应相应减少。 注:流出水头未考虑 3.考虑清通维护 检查口,清扫口 4通气 四确定管径 立管I 卫生器具个数当量当量总数 大便器 4.5 7×4.5 污水盆 1.0 N=7×45=38.5 qn=0.12a√Nn+qm =0.12×2√385+1.5 =30<45满足要求 选DN00mm,允许45l/s 出户管:Nn+Nn2 qn=0.12×2×√14×45+14+1.5 0.24√77+1.5=3.5/s<45符合要求
《建筑给水排水工程》教案 第 3 章 建筑内部给水系统的计算 - 7 - 8’-8-1 管段的水头损失=2.633＞1.9m，故需调整管径，减少水头损失，调整后 8’-8-1 管 段： l h =1.409m， h =1.2 l h =1.2×1.409=1.69m=1.7m＜1.9m 水表损失(分户表) 通过 3-2 管段的水表流量 q = q3−2 =0.25l/s=0.9m3 /h 选择 DN15，L×S-15C，查(p19 页，表 1-5)得： 公称流量为 1.5m3 /h，最大流量为 3.0m3 /h 则 0.9 0.9 0.9 2 2 = = = B g B K q H m 所以，总损失=1.7+0.9=2.6m＞1.9m，不满足要求。 解决方法： ①上层高位水箱改为低位水箱 ②改上行下给式供水 ③继续放大管径 ④水箱充满水时为满足要求，其它时间不满足要求，控制最低液为 0.5m。 ⑤管网为非设计流量时，流量减少，损失亦应相应减少。 注：流出水头未考虑 3. 考虑清通维护 检查口，清扫口 4.通气 四.确定管径 立管Ⅰ： 卫生器具 个数 当量 当量总数 大便器 7 4.5 7×4.5 污水盆 7 1.0 7 Nu =7×4.5=38.5 12 max qu = 0. Nu + q = 0.12 2 38.5 +1.5 =3.0l/s＜4.5 满足要求 选 DN100mm，允许 4.5l/s 出户管： Nu1 + Nu2 qu = 0.122 144.5 +14 +1.5 = 0.24 77 +1.5 =3.5l/s＜4.5 符合要求
《建筑给水排水工程》教案 第3章建筑内部给水系统的计算 存在问题 出户点标高? 相关因素:市政排水管道标高?地面荷载、冰冻线
《建筑给水排水工程》教案 第 3 章 建筑内部给水系统的计算 - 8 - 存在问题： 出户点标高？ 相关因素：市政排水管道标高？地面荷载、冰冻线