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专题二建筑给水工程2.1 建筑给水系统设计实例1. 建筑给水系统设计的步骤(1) 根据给水管网平面布置绘制给水系统图，确定管网中最不利配水点(一般为距引入管起端最远最高，要求的流出压力最大的配水点)，再根据最不利配水点，选定最不利管路(通常为最不利配水点至引入管起端间的管路)作为计算管路，并绘制计算简图。
(2) 由最不利点起，按流量变化对计算管段进行节点编号，并标注在计算简图上。
(3) 根据建筑物的类型及性质，正确地选用设计流量计算公式，并计算出各设计管段的给水设计流量。
(4) 根据各设计管段的设计流量并选定设计流速，查水力计算表确定出各管段的管径和管段单位长度的压力损失，并计算管段的沿程压力损失值。
(5) 计算管段的局部压力损失，以及管路的总压力损失。
(6) 确定建筑物室内给水系统所需的总压力。
系统中设有水表时，还需选用水表。
并计算水表压力损失值。
(7) 将室内管网所需的总压力与室外管网提供的压力进行比较。
比较结果按2.3.1节处理。
(8) 设有水箱和水泵的给水系统，还应计算水箱的容积；计算从水箱出口至最不利配点间的压力损失值，以确定水箱的安装高度；计算从引入管起端至水箱进口间所需压力来校核水泵压力等。
2. 建筑给水系统设计实例图2.1为某办公楼女卫生间平面图。
办公楼共2层，层高3.6m，室内外地面高差为0.6m。
每层盥洗间设有淋浴器2个，洗手盆2个，污水池1个；厕所设有冲洗阀式大便器6套。
室外给水管道位置如图2.1所示，管径为100mm，管中心标高为–1.5m(以室内一层地面为±0.000m)，室外给水管道的供水压力为250kPa，镀锌钢管，排水管道采用塑料管材。
（1）试进行室内给水系统设计。
（2）试进行室内排水系统设计。
图2.1 某办公楼女卫生间平面图解：一、室内给水系统设计过程如下：图2.2 办公楼卫生间给水系统图(1) 首先根据给水管网平面布置绘制给水系统图(如图2.2所示)，再根据给水系统图，确定最不利配水点为最上层管网末端配水龙头，即图中点1位置的淋浴喷头，确定喷头至引入管起端8点之间管路作为计算管路。
各建筑给排水的水力计算及习题消防水池有效容量计算公式（一）：V=Vn+Vw-Vg式中：V---消防水池有效容量（m3）Vn---室内消防水池用水量（m3）Vw---室外消防用水量（m3）Vg---室外给水管网供水量（m3）公式（二）：Vn=Qy﹒ty+Qp﹒tp+Qm﹒tm式中：Qy---室内消防栓系统的用水流量（m3/s），按高层民用建筑设计规范GB50045-95的表7.2.2Qp---自动喷水系统的用水流量（m3/s）Qm---防水卷帘水幕保护系统用水流量,Lm---被保护的防火卷帘总长度(m)Ty---火灾延续时间(s), 按高层民用建筑设计规范GB50045-95的表7.2.2取用，一类Tp和tm---分别为自动喷水系统及水幕保护系统喷水时间(s)，公式（三）：Vw=Qw﹒ty式中：Qw---室外消防栓系统的用水流量（m3/s），按高层民用建筑设计规范GB50045-95取公式（四）：Vg=（3.14d2/4﹒vs＋n﹒Qg）﹒ty式中：d---室外给水环形管网管道内径（m）vs---室外给水环形管网水流速（m/s），当管网最低压力不低于0.1MP时可取值为：n---利用市政公共消防栓具数Qg---市政公共消防栓流量（m3/s）§3—5排水管道系统的水力计算一、排水定额：两种：每人每日消耗水量卫生器具为标准排水当量：为便于计算，以污水盆的排水流量0.33升/秒作为当量，将其他卫生器具与其比值1个排水当量=1.65给水当量二、排水设计流量：1、最大时排水量：QdTQh?KQPQP?用途：确定局部处理构筑物与污水提升泵使用2、设计秒流量：（1）当量计算法：qu?0.12?NP?qmax适用：住宅、集体宿舍、旅馆、医院、幼儿园、办公楼、学校注意点：qu??qi，取?qi（2）百分数计算法：qu??qpn0b适用：工业企业，公共浴室、洗衣房、公共食堂、实验室、影剧院、体育馆等公共建筑注意点：qu?一个大便器的排水流量取一个大便趋的排水流量三、排水管道系统的水力计算1、排水横管水力计算：（1）横管水流特点：水流运动：非稳定流、非均匀流卫生器具排放时：历时短、瞬间流量大、高流速特点：冲击流——水跌——跌后段——逐渐衰减段可以冲刷管段内沉积物及时带走。
引言：给排水工程是建筑物的重要组成部分，对于建筑物的正常运行和生命安全具有重要意义。
在给排水设计中，水力计算是一项必不可少的工作。
水力计算可以帮助工程师确定给排水系统的水流速度、压力和管道尺寸，以保证系统的正常运行。
本文将详细介绍给排水水力计算的相关内容，包括流量计算、管道压力计算、管道尺寸确定等。
概述：给排水水力计算是指根据给定的参数和条件，利用水力学原理和公式，计算给排水系统的水流速度、压力、管道尺寸等参数的过程。
水力计算主要用于确定给排水系统中液体的流动情况，以保证系统的正常运行和安全性。
正文：一、流量计算1.流量计算是给排水系统设计的基础。
确定流量可以帮助工程师确定管道的尺寸和泵的选型。
2.流量的计算可以通过公式、图表或计算软件来进行。
常用的计算方法有曼宁公式、肯尼斯公式等。
3.在流量计算中，需要考虑水流的速度、管道的摩阻系数、管道的形状等因素。
4.流量计算还需要考虑到给排水系统的用途和工况要求，如住宅楼的供水、排水需求和工业厂房的给水、排水需求等。
二、管道压力计算1.管道压力计算是为了确定给排水系统中管道的压力，以确保系统的正常运行和管道的安全性。
2.管道压力的计算可以通过公式、图表或计算软件来进行。
常用的计算方法有伯努利方程、能量平衡等。
3.在管道压力计算中，需要考虑管道的摩阻、流速、管道的材料、管道的尺寸等因素。
4.管道压力计算还需要考虑到给排水系统的用途和工况要求，如供水系统的最小压力要求、排水系统的排放高度要求等。
三、管道尺寸确定1.管道尺寸的确定是为了满足给排水系统流量计算和管道压力计算的要求，并保证系统的正常运行和安全性。
2.管道尺寸的确定需要考虑到流量、流速、管道的材料、管道的摩阻系数等因素。
3.常用的管道材料有铸铁、钢、聚氯乙烯等，不同材料的管道有不同的摩阻系数。
4.管道尺寸的确定还需要考虑到工程经济性和材料供应的可行性。
四、水泵选型1.水泵选型是为了满足给排水系统的流量要求和管道压力要求，并确保系统的正常运行。
建筑给排水水力计算1.管道压力损失计算：管道压力损失是管道内液体流动过程中能量损失的衡量指标，通过计算压力损失可以了解管道设计是否合理。
常见的计算方法有以下几种。
A. Hazen-Williams公式：适用于计算自由流情况下水力损失。
其计算公式为:hL=10.67×(C×Q^1.852)×L^1.852/(d^4.8704)其中，hL为单位长度管道的压力损失；C为摩阻系数；Q为流量；L为管道长度；d为管径。
B. Darcy-Weisbach公式：适用于计算湍流情况下水力损失。
其计算公式为:hL=f×(L/d)×(V^2/2g)其中，f为摩阻系数；L为管道长度；d为管径；V为流速；g为重力加速度。
2.泵头计算：泵头是水泵输水至不同高度时所需提供的压力差。
常见的计算方法有以下几种。
A.安全液位计算法：以设备安全液位为基准，计算泵水所需的压力差。
公式为：H=h+Hs+LD其中，H为泵头；h为各供水设备高度差的总和；Hs为水平管道的压力损失；LD为垂直管道的压力损失。
B.动态吸引水位法：根据设备运行时的液位变化计算泵水所需的压力差。
公式为：H=H'+HD其中，H为泵头；H'为设备运行电压时的压力差；HD为液体的动态吸引水位。
3.泵功率计算：泵功率是指泵所需的电力输入，其计算方法如下：P=Q×H×ρ/η其中，P为泵功率；Q为流量；H为泵头；ρ为液体密度；η为泵机效率。
4.水槽容积计算：水槽容积是指用于存放水的容器的容积大小，其计算方法如下：V=Q×t其中，V为容积；Q为流量；t为存放时间。
总结：以上介绍了建筑给排水水力计算的一些常见方法，包括管道压力损失计算、泵头计算、泵功率计算和水槽容积计算。
这些计算方法不仅需要考虑建筑结构的要求，还需符合国家相关标准和规范。
建筑给排水水力计算是建筑工程中关键的一环，能为建筑结构的安全运行提供依据。
给排水系统中的水力计算与水力优化在建筑物的给排水系统中，水力计算和水力优化是非常重要的环节。
合理的水力计算可以确保供水和排水系统的正常运行，而水力优化则能够提高系统的效率和节约能源。
本文将详细介绍给排水系统中的水力计算和水力优化方法。
一、水力计算水力计算是指通过计算各个水力元素的水力参数，确定给排水系统的运行条件和选取相应的管道尺寸。
水力计算的关键参数包括流量、压力损失、流速等。
1.1 流量计算流量是指单位时间内通过给排水系统的液体量。
在给水系统中，流量需根据建筑物的用水需求、水压和管道尺寸进行计算。
在排水系统中，流量需根据建筑物的污水产生量和排水设备的要求进行计算。
1.2 压力损失计算在给排水系统中，液体流经管道和配件时会产生一定的压力损失。
这些压力损失包括摩擦损失、局部阻力和弯头、三通等元件带来的压力损失。
通过计算各个水力元素的压力损失，可以确定整个系统的总压力损失，进而选取合适的泵和管道尺寸。
1.3 流速计算流速是指液体通过管道时的速度。
流速的合理选择可以确保管道内的液体流动畅通，防止堵塞和积存。
根据给排水系统的不同要求和设计规范，选择合适的流速范围进行计算。
二、水力优化水力优化是指通过各种手段和措施，提高给排水系统的效率和节约能源。
以下将介绍几种常见的优化方法。
2.1 管道布局优化合理布局给排水管道可以减少压力损失和阻力，提高系统的整体效率。
通过选择较短的管道路径、减少弯头和节流减压装置等，可以减少能量损失和流体阻力。
2.2 泵站和水箱设计优化对于给水系统来说，合理的泵站和水箱设计可以提高供水压力、平衡系统运行，并降低泵的能耗。
通过合理设置泵站和水箱的容量、位置和高度，可以实现系统的高效运行和节能效果。
2.3 阀门控制优化通过合理设置阀门的开关和调节，可以提高供水和排水系统的水力特性。
灵活运用阀门控制技术，可以实现系统的安全稳定运行，并减少能源消耗。
2.4 水泵选型优化在给水系统中，合理的水泵选型可以提高供水压力、降低运行能耗。
建筑排水系统水力计算建筑排水系统是指用于排除建筑物内部产生的废水、雨水及其他液体的系统，其设计合理与否直接影响建筑物的正常使用和排水效果。
水力计算是建筑排水系统设计的重要环节之一，其目的是确定系统所需的管道尺寸、流速和水压等参数，以确保系统的运行稳定和适用性。
建筑排水系统在设计中需要考虑的因素有很多，其中包括建筑物使用类型、楼层高度、废水产生量、排水设备类型和用量、地势高低等。
根据不同的设计要求和标准，可以采用不同的水力计算方法，如流体力学方程法、经验公式法和安全排水剖面法等。
在进行水力计算之前，首先需要确定建筑物内部的排水设备类型和用量，以及使用的排水管道材料和尺寸。
然后，根据建筑物的使用类型和楼层高度，可以确定排水设备产生的废水流量，并结合排水设备的安装位置和管道布置，确定整个建筑物的排水系统。
在实际的水力计算中，可以使用流体力学方程法来计算管道的流量、水压和管道尺寸等参数。
流体力学方程法是利用连续性方程、动量方程和能量方程来描述流体在管道中的流动情况。
通过求解这些方程组，可以得到建筑排水系统所需的参数。
另一种常用的水力计算方法是经验公式法，其基本原理是根据实际工程经验，通过建立不同排水设备和管道尺寸之间的关系，来确定合适的流量和水压。
这种方法的优点是简单快速，适用于一般的建筑排水系统设计。
此外，还可以使用安全排水剖面法来进行水力计算。
安全排水剖面法是根据建筑物的安全排水要求，通过确定管道尺寸和剖面变化规律，来保证排水系统的畅通和防止堵塞。
总之，建筑排水系统水力计算是建筑排水系统设计中一个重要的环节，其目的是确定系统所需的管道尺寸、流速和水压等参数，以保证系统的运行稳定和适用性。
根据不同的设计要求和标准，可以采用不同的水力计算方法，如流体力学方程法、经验公式法和安全排水剖面法等。
通过水力计算，可以为建筑排水系统的设计提供科学依据，提高系统的运行效果和安全性。
给排水系统的水力计算方法在建筑物的给排水系统设计中，水力计算是非常重要的一环。
通过合理的水力计算，可以确保给排水设备运行正常，提供稳定的水流和充足的水压，从而满足建筑物的日常用水需要。
本文将介绍给排水系统水力计算的基本原理和方法。
一、水力计算的基本原理水力计算是根据流体力学的基本原理，通过考虑系统中各个元件之间的水流阻力和水流动力等因素，计算出给排水管道系统中的水流速度、水压、流量等参数。
水力计算的目标是确保在设计工作条件下，给排水系统中的水流能够保持正常、平稳的运行。
二、水力计算的步骤1. 收集设计参数：首先需要收集建筑物的相关设计参数，包括供水设备的流量、水压要求，排水设备的流量要求等。
这些参数将作为水力计算的基础。
2. 选择管道材料和管径：根据设计需求和已有条件，选择适当的管道材料和管径。
常用的给水管道材料有PVC、钢管等，排水管道材料有PVC、铸铁管等。
管道的管径选择应考虑流量和水压要求。
3. 确定水流速度和管道截面积：根据设计需求和管道材料，确定水流速度和管道截面积。
流速的选择应使水流保持在合理范围内，并避免过高或过低。
管道截面积的计算应符合流量和流速的要求。
4. 计算水流阻力：根据管道长度、管道材料和截面积等参数，计算出给排水管道中水流的阻力。
常用的方法有Darcy-Weisbach公式和Hazen-Williams公式等。
5. 求解水流参数：根据系统中各个元件的水流阻力和其他因素，求解出水流的速度、水压、流量等参数。
可以使用数值计算方法，如有限元法、CFD模拟等，也可以使用经验公式进行近似计算。
6. 评估设计方案：根据水力计算结果，评估设计方案的合理性。
如果计算结果符合设计要求，即可认为设计方案是可行的；如果计算结果不符合要求，则需要调整设计参数或采用其他方案。
三、常用的水力计算方法1. Darcy-Weisbach公式：该公式是一种经验公式，用于计算管道中的水流阻力。
计算公式如下：f = (2 * L * V^2 * R) / (g * D^5)其中，f为摩擦系数，L为管道长度，V为水流速度，R为管道摩擦阻力系数，g为重力加速度，D为管道直径。
建筑给水排水工程专题二建筑给水工程2.1 建筑给水系统设计实例1. 建筑给水系统设计的步骤(1) 根据给水管网平面布置绘制给水系统图，确定管网中最不利配水点(一般为距引入管起端最远最高，要求的流出压力最大的配水点)，再根据最不利配水点，选定最不利管路(通常为最不利配水点至引入管起端间的管路)作为计算管路，并绘制计算简图。
(2) 由最不利点起，按流量变化对计算管段进行节点编号，并标注在计算简图上。
(3) 根据建筑物的类型及性质，正确地选用设计流量计算公式，并计算出各设计管段的给水设计流量。
(4) 根据各设计管段的设计流量并选定设计流速，查水力计算表确定出各管段的管径和管段单位长度的压力损失，并计算管段的沿程压力损失值。
(5) 计算管段的局部压力损失，以及管路的总压力损失。
(6) 确定建筑物室给水系统所需的总压力。
系统中设有水表时，还需选用水表。
并计算水表压力损失值。
(7) 将室管网所需的总压力与室外管网提供的压力进行比较。
比较结果按2.3.1节处理。
(8) 设有水箱和水泵的给水系统，还应计算水箱的容积；计算从水箱出口至最不利配点间的压力损失值，以确定水箱的安装高度；计算从引入管起端至水箱进口间所需压力来校核水泵压力等。
2. 建筑给水系统设计实例图2.1为某办公楼女卫生间平面图。
办公楼共2层，层高3.6m，室外地面高差为0.6m。
每层盥洗间设有淋浴器2个，洗手盆2个，污水池1个；厕所设有冲洗阀式大便器6套。
室外给水管道位置如图2.1所示，管径为100mm，管中心标高为–1.5m(以室一层地面为±0.000m)，室外给水管道的供水压力为250kPa，镀锌钢管，排水管道采用塑料管材。
（1）试进行室给水系统设计。
（2）试进行室排水系统设计。
图2.1 某办公楼女卫生间平面图解：一、室给水系统设计过程如下：图2.2 办公楼卫生间给水系统图(1) 首先根据给水管网平面布置绘制给水系统图(如图2.2所示)，再根据给水系统图，确定最不利配水点为最上层管网末端配水龙头，即图中点1位置的淋浴喷头，确定喷头至引入管起端8点之间管路作为计算管路。
(2) 对计算管路进行节点编号，如图2.2所示。
(3) 查表5-6算出各管段卫生器其给水当量总数，填入计算表，见表2-15。
(4) 选用设计流量计算式5-6，计算各管段给水设计流量，即g g 0.2q N α=，对于办公楼α=1.5（根据表5-9取值）。
管段1—2，给水当量总数为0.5，该管段设计流量为g 0.2 1.50.5q =⨯ ，其值大于该管段上卫生器具给水额定流量累加所得的流量值，按规定应以该管段上淋浴器的给水额定流量0.10 L/s 作为管段1—2的设计流量。
同理可得，管段2—3的当量数N 为1.0，q g 取0.2 L/s 。
管段3—4，因为有大便器延时自闭冲洗阀的给水管段，按规定大便器延时自闭冲洗阀的给水当量以0.5计，计算得到的q g 附加1.10 L/s 的流量后，为该管段的设计秒流量，即 5.15.12.0g ⨯⨯=q +1.10=1.47 L/s ，同理q g 取1.40 L/s 。
管段4—5，g 0.2 1.5 2.0q =⨯+1.10=1.52 L/s 管段5—6，g 0.2 1.5 2.5q =⨯管段6—7，g0.2 1.5 5.0q=⨯⨯+1.10=1.77 L/s管段1'—2'，同管段1—2可知，管段1'—2'的当量数N为0.5，q g取0.1L/s；同理，管段2'—3'的当量数N为1.0，q g取0.2L/s。
管段3'—4'给水当量总数为1.0+0.7=1.7，该管段设计流量为=⨯⨯=7.15.12.0qg0.39 L/s，q g取0.2+0.14=0.34L/s，管段4'—5'，=+⨯⨯=10.12.25.12.0qg1.54L/s管段5'—6'，=+⨯⨯=10.17.25.12.0qg1.59L/s管段6'—7'，=+⨯⨯=10.12.35.12.0qg1.64L/s管段7'—7，=+⨯⨯=10.14.65.12.0qg1.86L/s管段7—8，=+⨯⨯=10.14.115.12.0qg2.12 L/s(5) 从平面和系统图中按比例量出各设计管段长度L，填入表2-1中相应栏目。
(6) 根据各管段设计流量q g和正常流速V（依据建筑给水排水设计手册第2册41页表1-29），查第1册336页，表11-7确定各管段管径DN、管段单位长度的沿程压力损失1000i 值，并填入表2-1中相应栏目。
(7) 按式(5-10)计算各管段的沿程压力损失值，以及累加计算整个管路沿程压力损失值。
表2-1 给水管网水力计算表顺序号管段编号器具数n卫生器具名称及其当量值当量总数N流量q g(L/s)管径DN(mm)流速V(m/s)单位长度压力损失1000imm/m管长L(m)沿程压力损失h y(mm) 当量数N淋浴器大便器洗手盆污水盆自至0.5 0.5 0.5 11 1 2n 10.5 0.10 15 0.58 99 1.35 133N 0.52 2 311.0 0.20 20 0.62 73 1.40 1020.53 3 411.5 1.47 40 1.11 88 0.93 820.54 4 512.0 1.52 40 1.19 101 0.93 940.55 5 612.5 1.57 50 0.73 29 4.10 1190.5(8) 计算室给水系统所需总压力，即H=H1+H2+H3+H4。
H1—引入管起点至管网最不利点位置所要求的静水压力，H1=9.81×7.3=71.61kPa；7.3=（1.5+4.6+1.2）H2—计算管路的沿程与局部压力损失之和，计算中取局部压力损失为沿程压力损失30% 则H2=817×9.81×10-3×1.3=10.42kPa；H3—水表的压力损失，没有具体型号，规规定可按经验确定：建筑物引入管上的水表，在生活用水工况时宜取用0.03MPa，即30kPa；H4—管网最不利点所需的流出压力，本例淋浴器流出压力为50kPa～100kPa，取100kPa。
考虑一定的富余压力为10～30kPa，取20kPa。
所以，H=71.61+10.42+30+100+20=232.03kPa。
室外管网供给压力为250kPa，稍大于室给水系统所需压力232.03kPa，因此可以不调整管径，也不需增压设备，可以采用直接供水的方式。
室排水系统设计过程如下：(1) 首先根据排水管网平面布置绘制排水系统图(如图2.3所示)，解：（1）PL-1排水设计秒流量计算。
取0.2=α max p p 12.0q q N +=α管段1-2，承担两个洗手盆的排水，查表7-2排水当量0.3×2=0.6， 29.01.06.0212.0q p =+⨯⨯=L/s 。
由于该管段上的卫生器具很少，顾流量应采用所有卫生器具排水流量之和 q p =0.1×2=0.2L/s 。
管段2-3，承担两个洗手盆和一个污水池的排水，查表7-2排水当量0.6+1=1.6， 63.033.06.1212.0q p =+⨯⨯=L/s ，同理q p =0.2+0.33=0.53L/s 。
管段3-4，承担两个洗手盆、一个污水池和三个大便器的排水，排水当量1.6+3.6×3=12.4， 05.22.14.12212.0q p =+⨯⨯=L/s 。
1（2）确定各层横支管的管径及坡度，根据表7-4，选设计充满度为0.5及通用坡度，本案例采用胶熔接连接排水横支管，标准坡度为0.026，个管段计算的排水设计量，按《建筑给排水设计手册》第2册549页表4-22计算。
计算结果见表2-2。
（3）确定立管、排出管的管径。
立管最下部排水管段排水设计秒流量为40.22.124.12212.0q p =+⨯⨯⨯=L/s采用塑料排水立管，伸顶通气管，查表7-5，de=110mm 。
排出管q p =2.40L/s ，采用塑料排水排出管，查表4-22，de=110mm ，I =0.009。
作业：1、估算PL-2排水系统中，各横支管、立管以及排出管的管径。
2、图2-4位层高3.6m的五层办公楼女卫生间的布置，室外的标高差为0.3m，引入管埋深为-0.500m，若给水管到采用给水塑料管，试完成以下给水设计任务。
（1）布置给水管网，完成给水平面布置图。
（2）根据给水布置图，配置给水系统简图。
（3）计算该系统所需水压及引入管设计流量。
（4）若给水引入管采用镀锌钢管，估算其管径。
图2-4 某五层办公楼女卫生间的平面图室外给水管。
