某住宅單體樓的生活給水專項(xiàng)設(shè)計(jì)分析

趙 明 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

0 前言

當(dāng)前，人們對居住環(huán)境的要求越來越高，工程設(shè)計(jì)也朝著越來越精細(xì)，越來越合理的方向發(fā)展。生活給水使用體驗(yàn)作為居住體驗(yàn)中的重要一環(huán)，其重要性不言而喻。

1 項(xiàng)目背景及概況

筆者設(shè)計(jì)的該工程地處中東部城市，為冬冷夏熱型氣候，抗震設(shè)防烈度為7度。工程所在地實(shí)測市政水壓為0.26MPa。本住宅樓建筑高度為78.6m，屬于高層普通Ⅱ型住宅樓。地上共27層，每層四戶，每戶設(shè)計(jì)人數(shù)為3.2人。戶內(nèi)共有一處廚房，一處衛(wèi)生間。

2 給水分區(qū)

2.1 各給水分區(qū)層數(shù)的劃分

高層住宅樓具有建筑高度大、樓層數(shù)多的特點(diǎn)，為了避免出現(xiàn)建筑低層住戶用水點(diǎn)的水壓過大，從而影響正常使用的情況出現(xiàn)，所以生活給水系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行豎向分區(qū)。

生活給水系統(tǒng)的豎向分區(qū)，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常使用和運(yùn)行，是高層住宅樓給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第一步驟。本住宅樓地上層數(shù)為27層，每層高度2.9m，供水部門實(shí)測的市政給水壓力為0.27MPa。項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，對于普通住宅樓，給水系統(tǒng)所需的壓力H=120+40*(n-2)kPa，其中n≥2，故市政給水管道可以提供1至4層的生活給水，5至27層需采用二次供水。二次供水豎向分區(qū)應(yīng)符合下列要求：住宅樓各個(gè)分區(qū)的住戶入戶管處的給水水壓不應(yīng)大于0.35MPa。故本工程二次供水分區(qū)設(shè)置為：5到11層為加壓給水一區(qū)，12到19層為加壓給水二區(qū)，20到27層為加壓給水三區(qū)。

2.2 各分區(qū)給水方式的確定

根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50015-2019）中3.4.6條要求，高層住宅樓（建筑高度≤100m）的生活給水系統(tǒng)，建議采用豎向分區(qū)并聯(lián)供水或分區(qū)減壓的供水方式，兩種加壓給水方式的對比如表1所示。

兩種加壓供水方式的優(yōu)缺點(diǎn)比選表 表1

根據(jù)上述給水方式的優(yōu)缺點(diǎn)綜合因素考慮，同時(shí)根據(jù)項(xiàng)目所在地水司的要求，本工程決定采用變頻調(diào)速水泵的加壓給水方式。

圖1 各分區(qū)給水系統(tǒng)圖

2.3 各給水分區(qū)所需水壓的確定

各分區(qū)給水所需壓力H=H1+H2+H3+H4；其中：H1為引入管至最不利用水點(diǎn)的高度差，也就是靜水壓力；H2為該管段的總水頭損失；H3為水表的水頭損失；H4為最不利用水點(diǎn)處所需的最小流出水頭。

以直供區(qū)為例計(jì)算：

圖2 接室外埋地市政給水管網(wǎng)

①引入管起點(diǎn)至最不利配水點(diǎn)位置高度所需的靜水壓

②最不利管路沿程與局部水頭損失之和

③水表型號的選擇和水流通過水表的水頭損失

a.水表型號的選擇:每戶均安裝計(jì)量水表。每戶的設(shè)計(jì)秒流量qg=0.41L/s=1.48m3/h（計(jì)算見第四節(jié)）。

可選擇公稱口徑為20mm，常用流量 為 2.5m3/h，過載流量為5m3/h 的LXS-20C旋翼濕式水表?？蓾M足要求。

給水引入管及橫干管與其他管道和建筑結(jié)構(gòu)之間的最小凈距要求 表2

b.水流通過水表的水頭損失hd的計(jì)算：

h=q2/k旋翼式水表的k=Q2/

dgbbmax100，故hd=8.76kPa.

④配水點(diǎn)最不利點(diǎn)所需流出水頭H4

H4=100kPa（淋浴器最低工作壓力）

故直供區(qū)給水所需壓力H=H1+H2+H3+H4=0.258MPa，市政給水壓力0.27MPa，經(jīng)校核，直供區(qū)分區(qū)滿足要求。其余各分區(qū)同此計(jì)算方法，可得加壓一區(qū)樓前所需壓力0.5MPa，加壓二區(qū)樓前所需壓力0.75MPa，加壓三區(qū)樓前所需壓力1.05MPa。

2.4 各給水分區(qū)內(nèi)減壓閥的設(shè)置

根據(jù)2022年4月實(shí)行的《建筑給水排水與節(jié)水通用規(guī)范》（GB55020-2021）第3.4.4條文要求，用水點(diǎn)處水壓大于0.2MPa的配水支管必須減壓，并滿足用水器具的工作壓力要求。故各分區(qū)的低層必須設(shè)置減壓措施，此要求在GB50555-2010規(guī)范中一直有被提及，但現(xiàn)在已經(jīng)升級為強(qiáng)制性條文，設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必注意此要求。經(jīng)過計(jì)算，本工程1至2層，5至8層，12至16層，20至24層設(shè)置支管減壓閥，閥后壓力為0.2MPa。

3 給水用水量

3.1 最高日用水量

住宅樓的用水量是選取給水貯存設(shè)備的基本參數(shù)。住宅樓的最高日給水用水量Qd=m×qd；其中：m—用水人數(shù)，本樓設(shè)計(jì)人數(shù)為346人；qd—最高日生活用水定額，本樓按200L/(人/d)計(jì)，可計(jì)算出最高日給水用水量Qd=69.2m3/d。

3.2 最大小時(shí)用水量

住宅樓的最大小時(shí)用水量Qh=Qd/T×Kh，其中：T—用水時(shí)長，本工程為24h；Kh為小時(shí)變化系統(tǒng)，本工程取2.5?？捎?jì)算出最大小時(shí)用水量Qh=7.21m3/h。

4 給水設(shè)計(jì)秒流量

住宅樓用水情況具有不定時(shí)、不均勻的特點(diǎn)，為了保證任意用水點(diǎn)的用水需求，在建筑內(nèi)，用水點(diǎn)按最不利情況下組合出流時(shí)的瞬間最大流量就稱作設(shè)計(jì)秒流量。設(shè)計(jì)秒流量是給水管道管徑選擇、給水加壓設(shè)備的型號選擇的基本參數(shù)。設(shè)計(jì)秒流量qg=0.2×U×Ng，其中：U為該管段用水點(diǎn)的同時(shí)出流概率，可查詢設(shè)計(jì)手冊附表，Ng為給水當(dāng)量，經(jīng)計(jì)算，每戶的設(shè)計(jì)秒流量為0.41L/s，市政直供區(qū)的設(shè)計(jì)秒流量為1.77L/s，加壓一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)的設(shè)計(jì)秒流量分別為2.41L/s、2.59L/s、2.59L/s。

5 給水管道管徑的確定

在求得各管段的設(shè)計(jì)秒流量后，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊中提供的水力計(jì)算表，即可知道對應(yīng)管徑下的流速參數(shù)，再根據(jù)流速的大小來選取該給水管段的合適管徑。

管道內(nèi)流速的大小直接影響到給水管網(wǎng)的運(yùn)行和投資成本，管道內(nèi)流速過大容易發(fā)生水錘效應(yīng)，會降低管道和閥門閥件的耐久性，并且管道的水頭損失會變大，從而導(dǎo)致住宅樓內(nèi)給水系統(tǒng)所需壓力增大。如果流速過小，會造成非必要的浪費(fèi)?？紤]以上因素，筆者建議DN15～20的管段，流速宜控制在0.5～1.0m/s；DN25～40的管段，流速宜控制在 0.6～1.2m/s；DN50～65 的管段，流速宜控制在0.8～1.5m/s；管徑大于DN80的管段，流速宜控制在1.0～1.8m/s。根據(jù)上述原則和已計(jì)算的各管道設(shè)計(jì)秒流量，再綜合考慮項(xiàng)目所在地水司的具體要求，本工程各分區(qū)的住宅引入管管徑為DN65，每戶住宅的引入管管徑為DN20。

6 給水管道的管材與接口、布置與保護(hù)

6.1 給水管道的管材與接口

給水管道的材質(zhì)直接關(guān)系著供水安全，在供水安全的前提下，其次要考慮管道的耐久性、工程的經(jīng)濟(jì)性，再其次要考慮到工程施工的可實(shí)施性、便捷性。綜合上述要求，筆者認(rèn)為住宅單體樓的引入管宜采用襯塑鋼管，法蘭連接降低接口漏水的可能性。給水立管采用襯塑鋼管，卡箍連接提高管道維修更換時(shí)的便捷性。表后支管采用PPR管道，熱熔連接。對于特別高檔的住宅樓，可以采用薄壁不銹鋼管道，環(huán)壓或卡壓連接。

6.2 給水管道的布置

住宅樓的給水管道的布置容易受到土建限制，以及電氣、暖通等專業(yè)的管線影響。筆者認(rèn)為布置原則是首先保證供水安全可靠、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理。管道不可以影響建筑物本身的功能使用，同時(shí)還需要滿足管網(wǎng)的日常檢修的需要等。

6.2.1 給水吊管的設(shè)置要求

①吊管安裝參見現(xiàn)行國標(biāo)圖集《室內(nèi)管道支架及吊架》（03S402），給水管道需可靠固定。對于DN≥65的吊裝管道，應(yīng)安裝符合國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的抗震支架。

②過濾器和倒流防止器必須安裝在水平管道上。

6.2.2 給水立管管道井的設(shè)置

管道井的設(shè)置應(yīng)滿足如下要求。

①管道井內(nèi)的空間應(yīng)合理，空間過小會造成管道無法安裝和檢修，空間過大又會造成資源浪費(fèi)及住戶公攤面積增加。筆者認(rèn)為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)井內(nèi)管道數(shù)量、水表數(shù)量及排列方式、管道井是否為窄邊開門等情況，同時(shí)結(jié)合建筑布局和結(jié)構(gòu)形式等綜合考慮。管道井窄邊開門時(shí)，建議維修通道的寬度大于0.6m。

②管井內(nèi)分戶水表的設(shè)置應(yīng)便于后期維修及抄表讀數(shù)。

③管道井內(nèi)供水立管、水表等設(shè)施應(yīng)采取防凍保溫措施（此條針對冬冷夏熱及更寒冷的地區(qū)）。

6.2.3 給水管道的布置形式

給水管道的布置可分為支狀和環(huán)狀兩種形式，支狀管道單向供水，節(jié)省管材，經(jīng)濟(jì)性好，但供水的可靠性不高，管道內(nèi)容易出現(xiàn)滯水區(qū)；環(huán)狀管網(wǎng)管材使用量大，工程造價(jià)較高，但是供水更為可靠，管道內(nèi)的水體流動性高，不容易出現(xiàn)滯水區(qū)。筆者認(rèn)為住宅小區(qū)內(nèi)的給水干管宜布置成環(huán)狀管網(wǎng)，但單體住宅樓給水管道宜布置成支狀。

給水管道又可分為上行下給、下行上給等形式。考慮到住宅樓的具體情況，筆者認(rèn)為住宅樓給水方式宜采用下行上給式。

6.3 給水管道的保護(hù)

6.3.1 給水管道的防腐設(shè)置

埋地管道外防腐采用環(huán)氧煤瀝青涂料，三油兩布施工。埋地涂塑鋼管防腐做法可以參考國標(biāo)圖集《建筑給水復(fù)合金屬管道安裝》（10SS411-39）。

6.3.2 給水管道的防凍設(shè)置

近年來，極端天氣越來越頻繁，筆者所在的安徽省住宅小區(qū)給水管道、管件凍壞的事情時(shí)有發(fā)生，給居民生活帶來較大的影響，也造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。尤其在住宅小區(qū)竣工交房不久，居民還未正式居住之時(shí)，給水管道內(nèi)的水長時(shí)間不流動，更易發(fā)生凍壞管道的情況。

為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從以下兩個(gè)方面考慮（本文此處僅限冬冷夏熱低區(qū)）：

①管道可能凍壞的地方必須設(shè)置保溫，例如明露的給水管道、屋面的給水管道、開敞外廊處的給水管道，均應(yīng)采取防凍保溫措施；

②設(shè)計(jì)初期盡量不將管道設(shè)置在容易凍壞的地方，例如不將水管井設(shè)置在建筑的背陰面；在遇開敞式外廊的建筑時(shí)，若給水支管敷設(shè)在地坪內(nèi)，冬天極易被凍壞，設(shè)計(jì)時(shí)可將給水管道設(shè)計(jì)成貼外廊的頂部敷設(shè)，管道外設(shè)置保溫，可大大減少管道被凍壞的可能性。

7 結(jié)語

住宅小區(qū)內(nèi)的給水系統(tǒng)合理與否直接關(guān)系到住戶的居住體驗(yàn)。文章結(jié)合某住宅樓的生活給水管道設(shè)計(jì)實(shí)例對單體給水設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析總結(jié)，但文中尚有較多未考慮到的地方，今后將繼續(xù)深入給水系統(tǒng)的研究分析，為給水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)提供可靠參考。