某住宅單體樓的生活給水專項設計分析

趙 明 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

0 前言

當前，人們對居住環境的要求越來越高，工程設計也朝著越來越精細，越來越合理的方向發展。生活給水使用體驗作為居住體驗中的重要一環，其重要性不言而喻。

1 項目背景及概況

筆者設計的該工程地處中東部城市，為冬冷夏熱型氣候，抗震設防烈度為7度。工程所在地實測市政水壓為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，每戶設計人數為3.2人。戶內共有一處廚房，一處衛生間。

2 給水分區

2.1 各給水分區層數的劃分

高層住宅樓具有建筑高度大、樓層數多的特點，為了避免出現建筑低層住戶用水點的水壓過大，從而影響正常使用的情況出現，所以生活給水系統應進行豎向分區。

生活給水系統的豎向分區，直接影響到整個系統的正常使用和運行，是高層住宅樓給水系統的設計第一步驟。本住宅樓地上層數為27層，每層高度2.9m，供水部門實測的市政給水壓力為0.27MPa。項目初步設計時，可以根據經驗公式，對于普通住宅樓，給水系統所需的壓力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。二次供水豎向分區應符合下列要求：住宅樓各個分區的住戶入戶管處的給水水壓不應大于0.35MPa。故本工程二次供水分區設置為：5到11層為加壓給水一區，12到19層為加壓給水二區，20到27層為加壓給水三區。

2.2 各分區給水方式的確定

根據《建筑給水排水設計標準》（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，建議采用豎向分區并聯供水或分區減壓的供水方式，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缺點比選表 表1

根據上述給水方式的優缺點綜合因素考慮，同時根據項目所在地水司的要求，本工程決定采用變頻調速水泵的加壓給水方式。

圖1 各分區給水系統圖

2.3 各給水分區所需水壓的確定

各分區給水所需壓力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為最不利用水點處所需的最小流出水頭。

以直供區為例計算：

圖2 接室外埋地市政給水管網

①引入管起點至最不利配水點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:每戶均安裝計量水表。每戶的設計秒流量qg=0.41L/s=1.48m3/h（計算見第四節）。

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。可滿足要求。

給水引入管及橫干管與其他管道和建筑結構之間的最小凈距要求 表2

b.水流通過水表的水頭損失hd的計算：

h=q2/k旋翼式水表的k=Q2/

dgbbmax100，故hd=8.76kPa.

④配水點最不利點所需流出水頭H4

H4=100kPa（淋浴器最低工作壓力）

故直供區給水所需壓力H=H1+H2+H3+H4=0.258MPa，市政給水壓力0.27MPa，經校核，直供區分區滿足要求。其余各分區同此計算方法，可得加壓一區樓前所需壓力0.5MPa，加壓二區樓前所需壓力0.75MPa，加壓三區樓前所需壓力1.05MPa。

2.4 各給水分區內減壓閥的設置

根據2022年4月實行的《建筑給水排水與節水通用規范》（GB55020-2021）第3.4.4條文要求，用水點處水壓大于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。故各分區的低層必須設置減壓措施，此要求在GB50555-2010規范中一直有被提及，但現在已經升級為強制性條文，設計時務必注意此要求。經過計算，本工程1至2層，5至8層，12至16層，20至24層設置支管減壓閥，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備的基本參數。住宅樓的最高日給水用水量Qd=m×qd；其中：m—用水人數，本樓設計人數為346人；qd—最高日生活用水定額，本樓按200L/(人/d)計，可計算出最高日給水用水量Qd=69.2m3/d。

3.2 最大小時用水量

住宅樓的最大小時用水量Qh=Qd/T×Kh，其中：T—用水時長，本工程為24h；Kh為小時變化系統，本工程取2.5。可計算出最大小時用水量Qh=7.21m3/h。

4 給水設計秒流量

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

5 給水管道管徑的確定

在求得各管段的設計秒流量后，根據設計手冊中提供的水力計算表，即可知道對應管徑下的流速參數，再根據流速的大小來選取該給水管段的合適管徑。

管道內流速的大小直接影響到給水管網的運行和投資成本，管道內流速過大容易發生水錘效應，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，從而導致住宅樓內給水系統所需壓力增大。如果流速過小，會造成非必要的浪費。考慮以上因素，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。根據上述原則和已計算的各管道設計秒流量，再綜合考慮項目所在地水司的具體要求，本工程各分區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

6.1 給水管道的管材與接口

給水管道的材質直接關系著供水安全，在供水安全的前提下，其次要考慮管道的耐久性、工程的經濟性，再其次要考慮到工程施工的可實施性、便捷性。綜合上述要求，筆者認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、暖通等專業的管線影響。筆者認為布置原則是首先保證供水安全可靠、系統經濟合理。管道不可以影響建筑物本身的功能使用，同時還需要滿足管網的日常檢修的需要等。

6.2.1 給水吊管的設置要求

①吊管安裝參見現行國標圖集《室內管道支架及吊架》（03S402），給水管道需可靠固定。對于DN≥65的吊裝管道，應安裝符合國家、行業標準的抗震支架。

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置

管道井的設置應滿足如下要求。

①管道井內的空間應合理，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及住戶公攤面積增加。筆者認為設計時應根據井內管道數量、水表數量及排列方式、管道井是否為窄邊開門等情況，同時結合建筑布局和結構形式等綜合考慮。管道井窄邊開門時，建議維修通道的寬度大于0.6m。

②管井內分戶水表的設置應便于后期維修及抄表讀數。

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

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狀兩種形式，支狀管道單向供水，節省管材，經濟性好，但供水的可靠性不高，管道內容易出現滯水區；環狀管網管材使用量大，工程造價較高，但是供水更為可靠，管道內的水體流動性高，不容易出現滯水區。筆者認為住宅小區內的給水干管宜布置成環狀管網，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

6.3.1 給水管道的防腐設置

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

6.3.2 給水管道的防凍設置

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

為此，設計時應從以下兩個方面考慮（本文此處僅限冬冷夏熱低區）：

①管道可能凍壞的地方必須設置保溫，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，均應采取防凍保溫措施；

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

7 結語

住宅小區內的給水系統合理與否直接關系到住戶的居住體驗。文章結合某住宅樓的生活給水管道設計實例對單體給水設計進行了分析總結，但文中尚有較多未考慮到的地方，今后將繼續深入給水系統的研究分析，為給水系統的合理設計提供可靠參考。