高層建筑生活給水系統的設計探討

陳旺堂（廈門建發房地產集團有限公司）

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高層建筑生活給水系統的設計探討

陳旺堂
（廈門建發房地產集團有限公司）

【摘要】本文以實際高層生活給水系統工程為例，展現高層建筑給水系統的應用，注重技術可靠，實際可操作，經濟上合理。

【關鍵詞】用水量；給水系統；水頭計算；水泵楊程；有效容積

1　工程概況

洋唐居住區保障性安居工程為福建省最大的保障性安居工程，省、市重點項目。A11地塊屬于洋唐二期中的其中一個地塊，建筑面積160447.32m2，共有8棟18～34層建筑單體，戶數1556戶，其中1～2#、4#樓為18層，3#樓為24層，5～8#樓為34層。

2　生活用水量計算

根據2007年10月起執行的《廈門市城市生活用水定額》節選參數如下：①居民生活用水定額：150～180L/ 人·d；②連鎖超市、商場用水定額：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生活用水量計算

本地塊設計1556戶，按每戶3.5人計，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）；取時變化系數為2.5，則最大小時用水量Qh=Qp×Kh= (Qd/T)×Kh=(980.28/24)×2.5=102.12（m3/h）。實際設計取居民生活用水量為250升/(人·日)，這個取值筆者認為偏大。

Qp——平均小時用水量，m3/h；

T——建筑物用水時間，h；

qd——最高日生活用水定額，升（人·日）。

⑵商業用水量計算

地塊設計有便利店203m2，取商業用水量為6L/（m2· 日)，則商業最高日用水量Qd=203×6=1218（L/d）=1.218 （m3/d），取時變化系數為1.5，則商業最大小時用水量Qh=Qp×Kh=(Qd/T)×Kh=(1.218/12)×1.5=0.15（m3/h）。

⑶綠化澆灌用水量計算

地塊設計綠化面積為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），取時變化系數為1，則最大小時用水量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），取時變化系數為1，則最大小時用水量Qh=Qp×Kh=(Qd/T)×Kh= 2.733/6=0.46（m3/h）。

⑸總水量計算（不含消防用水）

Qd總=（980.28+1.218+49.11+2.733）×1.1（未預見用水量及管網漏失水量按⑴至⑷用水量的10%計取）=1136.7（m3/d）；Qh總=102.12+0.15+8.185+0.46=110.92

（m3/h）。

3　室內生活給水系統

本工程采用市政自來水直接供水和變頻水泵加壓給水的聯合供水方式。根據最不利生活用水給水點所需的給水壓力（注：最不利給水點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。本工程分為五個區域進行供水，分區如下：低區：地下室、1～2層由市政自來水直接供水；加壓1區：3～10層由地下室變頻加壓1區泵組加壓供水；加壓2區：11～18由地下室變頻加壓2區泵組加壓供水；加壓3區：19～26由地下室變頻加壓3區泵組加壓供水；加壓4區：27～34由地下室變頻加壓4區泵組加壓供水。

4　水頭損失計算

⑴支管水頭損失計算

本工程屬于Ⅱ類住宅（衛生潔具設置標準為：有大便器、洗臉盆、洗滌盆、洗衣機、熱水器、淋浴設備），最不利點為8#樓34層東側B3戶型衛生間，衛生間平面如圖1：

因8#樓設有一個衛生間和一個廚房，衛生器具給水當量如下：

①冷熱水洗臉盆1個，給水當量0.75，連接管徑DN15；

②冷熱水淋浴器1組，給水當量0.75，連接管徑DN15；

③便器1座，給水當量0.5，連接管徑DN15；

④冷熱水洗菜盆1個，給水當量1，連接管徑DN15；

⑤洗衣機給水龍頭1個，給水當量1，連接管徑DN15；

⑥冷熱水洗衣池1個，給水當量1，連接管徑DN15。

統計1～6可得套內給水當量總計為5個當量。

根據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衛生器具給水當量平均出流概率（%）；

q0——最高用水日的用水定額；

m——每戶用水人數；

Kh——小時變化系數；

0.2——一個衛生器具給水當量的額定流量（L/s）；

Ng——每戶設置的衛生器具給水當量數；

T——用水時數（h）；取用水時數為24小時。

根據

U=〔（1+αc（Ng-1）0.49）/〕×100%

=〔（1+0.01097×（5-1）0.49）/〕×100%

圖1　衛生間平面圖

表1　 hi=i·L計算表

=0.457

U——計算管段的衛生器具給水當量同時出流概率（%）；

αc——對應不同衛生器具的給水當量平均出流概率（U0）的系數，參見《建筑給水排水設計規范GB50015-2003（2009年版）》附錄C，根據U0值對應取αc=0.01097。

住宅生活給水管道設計秒流量計算公式為：

qg=0.2·U·Ng

qg——計算管段的設計秒流量，L/s；

i——管道單位長度水頭損失，KPa/m；

hd——水表水頭損失，KPa；

qg——計算管段給水設計流量，m3/h；

Kb=Q2max/100(旋翼式水表)=25/100=0.25；

Kb——水表的特性系數；

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

hi——沿程水頭損失，KPa/m；

L——計算管段長度，m。

以8#樓34層東側B3戶型衛生間為例，根據hi=i×L進行計算，計算如表1：（注：因管道采用鋼塑復合管，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）。

⑵立管水頭損失計算

以8#樓8JL4-2立管為計算立管，共34層，計算如下：8JL4-2立管管徑DN50，給水傳輸當量=4×8× 5=160，傳輸流量=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823× 160=0.583L/s，管長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算以此類推。實際設計中立管管徑采用DN65，筆者認為偏保守。

⑶給水干管水頭計算

本項目用水戶數最多的為加壓1區和加壓2區，以加壓2區為例，共480戶，給水當量數為2100當量，設計秒流量為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，選用內襯塑鋼塑給水管。實際設計中變頻水泵出水管管徑為DN150，筆者認為偏保守。

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

⑴JL4主干管1-2段，管徑DN125，管長206m，給水傳輸當量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134m，給水傳輸當量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66m，給水傳輸當量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。

統計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。以此類推計算出主干管JL1～3的沿程水頭損失和，局部水頭損失。

5　水泵選擇

水泵楊程計算：

以加壓4區為例計算：

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計算管路的總水頭損失，m；

H3——水流通過水表時的水頭損失，m；

H4——最不利配水點的流出水頭，m；

H0——室外給水管網所能提供的最小壓力，m。

注：根據水務提供的水壓測試報告，日最低水壓為0.16MPa，日最高水壓為0.22MPa，平均水壓0.19MPa，測試地面黃海高程為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。以此類推可得：

⑴加壓1區供給戶數480戶，給水傳輸當量2400，Q1=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×2400=8.76L/s，H1=55m；

⑵加壓2區供給戶數480戶，給水傳輸當量2400，Q2=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×2400=8.76L/s，H2=75m；

⑶加壓3區供給戶數280戶，給水傳輸當量1400，Q3=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×1400=5.11L/s，H3=95m；

⑷加壓4區供給戶數280戶，給水傳輸當量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——水箱有效調節容積，m3；

Qb——水泵出水量，m3/h；

Qj——水箱進水量，m3；

Tb——水泵最長連續運行時間，h；

Vf——消防儲備水量，m3；因消防水池另行設置，這里取Vf=0；

Vs——生產事故備用水量，m3；這里取Vs=0。

因水泵運行資料不足，取（Qb-Qj）Tb為日最高生活用水量的20%，即980.28×20%=196（m3），設兩個水箱，每個水箱有效容積為98m3。實際設計生活水箱采用100.8m3+134m3兩個水箱，筆者認為水箱容積偏大，不利于飲用水水質的保鮮。

7　結束語

本文通過實際項目的用水量計算、水頭計算、確定管徑、變頻水泵的選擇、水箱計算，展現高層給水系統的計算過程，復核給水管徑的選擇和生活水箱容量的確定，僅供參考。

【參考文獻】

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[2]陳耀宗，姜文源，胡鶴鈞，張延燦，張淼.建筑給水排水設計手冊［M］.中國建筑工業出版社.

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