高層建筑生活給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

陳旺堂（廈門(mén)建發(fā)房地產(chǎn)集團(tuán)有限公司）

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高層建筑生活給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

陳旺堂
（廈門(mén)建發(fā)房地產(chǎn)集團(tuán)有限公司）

【摘要】本文以實(shí)際高層生活給水系統(tǒng)工程為例，展現(xiàn)高層建筑給水系統(tǒng)的應(yīng)用，注重技術(shù)可靠，實(shí)際可操作，經(jīng)濟(jì)上合理。

【關(guān)鍵詞】用水量；給水系統(tǒng)；水頭計(jì)算；水泵楊程；有效容積

1　工程概況

洋唐居住區(qū)保障性安居工程為福建省最大的保障性安居工程，省、市重點(diǎn)項(xiàng)目。A11地塊屬于洋唐二期中的其中一個(gè)地塊，建筑面積160447.32m2，共有8棟18～34層建筑單體，戶(hù)數(shù)1556戶(hù)，其中1～2#、4#樓為18層，3#樓為24層，5～8#樓為34層。

2　生活用水量計(jì)算

根據(jù)2007年10月起執(zhí)行的《廈門(mén)市城市生活用水定額》節(jié)選參數(shù)如下：①居民生活用水定額：150～180L/ 人·d；②連鎖超市、商場(chǎng)用水定額：6～12L/m2·d；③綠化用水定額：2.5～4 L/m2·d；④道路清洗用水定額：0.25～0.35 L/m2·d。

⑴生活用水量計(jì)算

本地塊設(shè)計(jì)1556戶(hù)，按每戶(hù)3.5人計(jì)，取居民生活用水量為180升/(人·日)，則最高日生活用水量為Qd=mqd=1556×3.5×180=980280（L/d）=980.28（m3/d）；取時(shí)變化系數(shù)為2.5，則最大小時(shí)用水量Qh=Qp×Kh= (Qd/T)×Kh=(980.28/24)×2.5=102.12（m3/h）。實(shí)際設(shè)計(jì)取居民生活用水量為250升/(人·日)，這個(gè)取值筆者認(rèn)為偏大。

Qp——平均小時(shí)用水量，m3/h；

T——建筑物用水時(shí)間，h；

qd——最高日生活用水定額，升（人·日）。

⑵商業(yè)用水量計(jì)算

地塊設(shè)計(jì)有便利店203m2，取商業(yè)用水量為6L/（m2· 日)，則商業(yè)最高日用水量Qd=203×6=1218（L/d）=1.218 （m3/d），取時(shí)變化系數(shù)為1.5，則商業(yè)最大小時(shí)用水量Qh=Qp×Kh=(Qd/T)×Kh=(1.218/12)×1.5=0.15（m3/h）。

⑶綠化澆灌用水量計(jì)算

地塊設(shè)計(jì)綠化面積為19642m2，取綠化用水量為2.5L/（m2·日)，則綠化最高日用水量Qd=19642× 2.5=49105（L/d）=49.11（m3/d），取時(shí)變化系數(shù)為1，則最大小時(shí)用水量Qh=Qp×Kh=(Qd/T)×Kh=49.11/6=8.185 （m3/h）。

⑷道路澆灑用水量計(jì)算

地塊道路面積為10931.94m2，取道路澆灑用水量為0.25升（升·日），則道路澆灑最高日用水量為Qd=10931. 94×0.25=2733（L/d）=2.733（m3/d），取時(shí)變化系數(shù)為1，則最大小時(shí)用水量Qh=Qp×Kh=(Qd/T)×Kh= 2.733/6=0.46（m3/h）。

⑸總水量計(jì)算（不含消防用水）

Qd總=（980.28+1.218+49.11+2.733）×1.1（未預(yù)見(jiàn)用水量及管網(wǎng)漏失水量按⑴至⑷用水量的10%計(jì)取）=1136.7（m3/d）；Qh總=102.12+0.15+8.185+0.46=110.92

（m3/h）。

3　室內(nèi)生活給水系統(tǒng)

本工程采用市政自來(lái)水直接供水和變頻水泵加壓給水的聯(lián)合供水方式。根據(jù)最不利生活用水給水點(diǎn)所需的給水壓力（注：最不利給水點(diǎn)為洗臉盆所需給水壓力為0.05MPa），為避免配水裝置的零件損壞漏水，取衛(wèi)生器具配水裝置處的靜水壓力為0.3～0.35MPa。本工程分為五個(gè)區(qū)域進(jìn)行供水，分區(qū)如下：低區(qū)：地下室、1～2層由市政自來(lái)水直接供水；加壓1區(qū)：3～10層由地下室變頻加壓1區(qū)泵組加壓供水；加壓2區(qū)：11～18由地下室變頻加壓2區(qū)泵組加壓供水；加壓3區(qū)：19～26由地下室變頻加壓3區(qū)泵組加壓供水；加壓4區(qū)：27～34由地下室變頻加壓4區(qū)泵組加壓供水。

4　水頭損失計(jì)算

⑴支管水頭損失計(jì)算

本工程屬于Ⅱ類(lèi)住宅（衛(wèi)生潔具設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為：有大便器、洗臉盆、洗滌盆、洗衣機(jī)、熱水器、淋浴設(shè)備），最不利點(diǎn)為8#樓34層?xùn)|側(cè)B3戶(hù)型衛(wèi)生間，衛(wèi)生間平面如圖1：

因8#樓設(shè)有一個(gè)衛(wèi)生間和一個(gè)廚房，衛(wèi)生器具給水當(dāng)量如下：

①冷熱水洗臉盆1個(gè)，給水當(dāng)量0.75，連接管徑DN15；

②冷熱水淋浴器1組，給水當(dāng)量0.75，連接管徑DN15；

③便器1座，給水當(dāng)量0.5，連接管徑DN15；

④冷熱水洗菜盆1個(gè)，給水當(dāng)量1，連接管徑DN15；

⑤洗衣機(jī)給水龍頭1個(gè)，給水當(dāng)量1，連接管徑DN15；

⑥冷熱水洗衣池1個(gè)，給水當(dāng)量1，連接管徑DN15。

統(tǒng)計(jì)1～6可得套內(nèi)給水當(dāng)量總計(jì)為5個(gè)當(dāng)量。

根據(jù)U0=q0mKh/(0.2·Ng·T·3600)（%）=180×3.5× 2.5/(0.2×5×24×3600)=1.823%

U0——生活給水管道的最大用水時(shí)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率（%）；

q0——最高用水日的用水定額；

m——每戶(hù)用水人數(shù)；

Kh——小時(shí)變化系數(shù)；

0.2——一個(gè)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量的額定流量（L/s）；

Ng——每戶(hù)設(shè)置的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量數(shù)；

T——用水時(shí)數(shù)（h）；取用水時(shí)數(shù)為24小時(shí)。

根據(jù)

U=〔（1+αc（Ng-1）0.49）/〕×100%

=〔（1+0.01097×（5-1）0.49）/〕×100%

圖1　衛(wèi)生間平面圖

表1　 hi=i·L計(jì)算表

=0.457

U——計(jì)算管段的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量同時(shí)出流概率（%）；

αc——對(duì)應(yīng)不同衛(wèi)生器具的給水當(dāng)量平均出流概率（U0）的系數(shù)，參見(jiàn)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范GB50015-2003（2009年版）》附錄C，根據(jù)U0值對(duì)應(yīng)取αc=0.01097。

住宅生活給水管道設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算公式為：

qg=0.2·U·Ng

qg——計(jì)算管段的設(shè)計(jì)秒流量，L/s；

i——管道單位長(zhǎng)度水頭損失，KPa/m；

hd——水表水頭損失，KPa；

qg——計(jì)算管段給水設(shè)計(jì)流量，m3/h；

Kb=Q2max/100(旋翼式水表)=25/100=0.25；

Kb——水表的特性系數(shù)；

Qmax——水表的過(guò)載流量，m3/h；DN20旋翼式水表過(guò)載流量取Qmax=5m3/h；

hi——沿程水頭損失，KPa/m；

L——計(jì)算管段長(zhǎng)度，m。

以8#樓34層?xùn)|側(cè)B3戶(hù)型衛(wèi)生間為例，根據(jù)hi=i×L進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算如表1：（注：因管道采用鋼塑復(fù)合管，DN≥100采用溝槽連接，DN＜100采用螺紋連接，故局部水頭損失按沿程水頭損失的25%計(jì)）。

⑵立管水頭損失計(jì)算

以8#樓8JL4-2立管為計(jì)算立管，共34層，計(jì)算如下：8JL4-2立管管徑DN50，給水傳輸當(dāng)量=4×8× 5=160，傳輸流量=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823× 160=0.583L/s，管長(zhǎng)96m，取流速=0.40m/s、1000i= 4.347KPa/m，沿程水頭損失=96×4.347/1000=0.4173m，局部水頭損失=0.4173×0.25=01043m。其他給水支管及立管的水頭計(jì)算以此類(lèi)推。實(shí)際設(shè)計(jì)中立管管徑采用DN65，筆者認(rèn)為偏保守。

⑶給水干管水頭計(jì)算

本項(xiàng)目用水戶(hù)數(shù)最多的為加壓1區(qū)和加壓2區(qū)，以加壓2區(qū)為例，共480戶(hù)，給水當(dāng)量數(shù)為2100當(dāng)量，設(shè)計(jì)秒流量為qg=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×2400=8.76 （L/s），選擇DN125管徑，流速0.65m/s，1000i=3.38 KPa/m；即變頻水泵出水管管徑為DN125，選用內(nèi)襯塑鋼塑給水管。實(shí)際設(shè)計(jì)中變頻水泵出水管管徑為DN150，筆者認(rèn)為偏保守。

水泵房設(shè)在靠3#樓地下室一層，沿地下室頂板梁下敷設(shè)，以JL4主干管為例，往5～8#樓供水，水頭計(jì)算如下：

⑴JL4主干管1-2段，管徑DN125，管長(zhǎng)206m，給水傳輸當(dāng)量1280，q1-2=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823× 1280=4.67L/s；取流速=0.30m/s、1000i=0.87KPa/m，沿程水頭損失=206×0.87/1000=0.1792m，局部水頭損失=0.1792×0.25=0.0448m；

⑵JL4主干管2-3段管徑DN100，管長(zhǎng)134m，給水傳輸當(dāng)量840，q2-3=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823× 840=3.06；取流速=0.73m/s、1000i=6.502KPa/m，沿程水頭損失=134×6.502/1000=0.8713m，局部水頭損失=0.8713×0.25=0.0448m。

⑶JL4主干管3-4段管徑DN80，管長(zhǎng)66m，給水傳輸當(dāng)量320，q3-4=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823× 320=1.17；取流速=0.41m/s、1000i=2.931KPa/m，沿程水頭損失=66×2.931/1000=0.1934m，局部水頭損失=0.1934×0.250.0484m。

統(tǒng)計(jì)1～3可知JL4主干管1-4段沿程水頭損失1.2439m，局部水頭損失0.311m。以此類(lèi)推計(jì)算出主干管JL1～3的沿程水頭損失和，局部水頭損失。

5　水泵選擇

水泵楊程計(jì)算：

以加壓4區(qū)為例計(jì)算：

Hb≥H1+H2+H3+H4-H0=（96.85+4.0+6.05+2.8）+2. 8095+0.4173+01043+1.2439+0.311+0.5-1.6=113.5m

Hb——水泵楊程，m；

H1——引入管至最不利配水點(diǎn)位置高度所要求的靜水壓，m；

H2—水泵吸水管和出水管至最不利配水點(diǎn)計(jì)算管路的總水頭損失，m；

H3——水流通過(guò)水表時(shí)的水頭損失，m；

H4——最不利配水點(diǎn)的流出水頭，m；

H0——室外給水管網(wǎng)所能提供的最小壓力，m。

注：根據(jù)水務(wù)提供的水壓測(cè)試報(bào)告，日最低水壓為0.16MPa，日最高水壓為0.22MPa，平均水壓0.19MPa，測(cè)試地面黃海高程為20.0m。7#樓有屋面消防水箱。

則水泵楊程為1.1Hb=1.1×113.5=124.9m，取水泵楊程H=125m，Q=4.67L/s=16.82m3/h。以此類(lèi)推可得：

⑴加壓1區(qū)供給戶(hù)數(shù)480戶(hù)，給水傳輸當(dāng)量2400，Q1=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×2400=8.76L/s，H1=55m；

⑵加壓2區(qū)供給戶(hù)數(shù)480戶(hù)，給水傳輸當(dāng)量2400，Q2=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×2400=8.76L/s，H2=75m；

⑶加壓3區(qū)供給戶(hù)數(shù)280戶(hù)，給水傳輸當(dāng)量1400，Q3=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×1400=5.11L/s，H3=95m；

⑷加壓4區(qū)供給戶(hù)數(shù)280戶(hù)，給水傳輸當(dāng)量1280，Q4=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×1280=4.67L/s，H4=125m。

6　生活水箱選擇

本工程采用不銹鋼生活水箱，水箱容量V≥（Qb-Qj）Tb+Vf+Vs

V——水箱有效調(diào)節(jié)容積，m3；

Qb——水泵出水量，m3/h；

Qj——水箱進(jìn)水量，m3；

Tb——水泵最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，h；

Vf——消防儲(chǔ)備水量，m3；因消防水池另行設(shè)置，這里取Vf=0；

Vs——生產(chǎn)事故備用水量，m3；這里取Vs=0。

因水泵運(yùn)行資料不足，取（Qb-Qj）Tb為日最高生活用水量的20%，即980.28×20%=196（m3），設(shè)兩個(gè)水箱，每個(gè)水箱有效容積為98m3。實(shí)際設(shè)計(jì)生活水箱采用100.8m3+134m3兩個(gè)水箱，筆者認(rèn)為水箱容積偏大，不利于飲用水水質(zhì)的保鮮。

7　結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目的用水量計(jì)算、水頭計(jì)算、確定管徑、變頻水泵的選擇、水箱計(jì)算，展現(xiàn)高層給水系統(tǒng)的計(jì)算過(guò)程，復(fù)核給水管徑的選擇和生活水箱容量的確定，僅供參考。

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