高层建筑生活给水系统的设计探讨

陈旺堂（厦门建发房地产集团有限公司）



高层建筑生活给水系统的设计探讨

陈旺堂
（厦门建发房地产集团有限公司）

【摘要】本文以实际高层生活给水系统工程为例，展现高层建筑给水系统的应用，注重技术可靠，实际可操作，经济上合理。

【关键词】用水量；给水系统；水头计算；水泵杨程；有效容积

1　工程概况

洋唐居住区保障性安居工程为福建省最大的保障性安居工程，省、市重点项目。A11地块属于洋唐二期中的其中一个地块，建筑面积160447.32m2，共有8栋18～34层建筑单体，户数1556户，其中1～2#、4#楼为18层，3#楼为24层，5～8#楼为34层。

2　生活用水量计算

根据2007年10月起执行的《厦门市城市生活用水定额》节选参数如下：①居民生活用水定额：150～180L/ 人·d；②连锁超市、商场用水定额：6～12L/m2·d；③绿化用水定额：2.5～4 L/m2·d；④道路清洗用水定额：0.25～0.35 L/m2·d。

⑴生活用水量计算

本地块设计1556户，按每户3.5人计，取居民生活用水量为180升/(人·日)，则最高日生活用水量为Qd=mqd=1556×3.5×180=980280（L/d）=980.28（m3/d）；取时变化系数为2.5，则最大小时用水量Qh=Qp×Kh= (Qd/T)×Kh=(980.28/24)×2.5=102.12（m3/h）。实际设计取居民生活用水量为250升/(人·日)，这个取值笔者认为偏大。

Qp——平均小时用水量，m3/h；

T——建筑物用水时间，h；

qd——最高日生活用水定额，升（人·日）。

⑵商业用水量计算

地块设计有便利店203m2，取商业用水量为6L/（m2· 日)，则商业最高日用水量Qd=203×6=1218（L/d）=1.218 （m3/d），取时变化系数为1.5，则商业最大小时用水量Qh=Qp×Kh=(Qd/T)×Kh=(1.218/12)×1.5=0.15（m3/h）。

⑶绿化浇灌用水量计算

地块设计绿化面积为19642m2，取绿化用水量为2.5L/（m2·日)，则绿化最高日用水量Qd=19642× 2.5=49105（L/d）=49.11（m3/d），取时变化系数为1，则最大小时用水量Qh=Qp×Kh=(Qd/T)×Kh=49.11/6=8.185 （m3/h）。

⑷道路浇洒用水量计算

地块道路面积为10931.94m2，取道路浇洒用水量为0.25升（升·日），则道路浇洒最高日用水量为Qd=10931. 94×0.25=2733（L/d）=2.733（m3/d），取时变化系数为1，则最大小时用水量Qh=Qp×Kh=(Qd/T)×Kh= 2.733/6=0.46（m3/h）。

⑸总水量计算（不含消防用水）

Qd总=（980.28+1.218+49.11+2.733）×1.1（未预见用水量及管网漏失水量按⑴至⑷用水量的10%计取）=1136.7（m3/d）；Qh总=102.12+0.15+8.185+0.46=110.92

（m3/h）。

3　室内生活给水系统

本工程采用市政自来水直接供水和变频水泵加压给水的联合供水方式。根据最不利生活用水给水点所需的给水压力（注：最不利给水点为洗脸盆所需给水压力为0.05MPa），为避免配水装置的零件损坏漏水，取卫生器具配水装置处的静水压力为0.3～0.35MPa。本工程分为五个区域进行供水，分区如下：低区：地下室、1～2层由市政自来水直接供水；加压1区：3～10层由地下室变频加压1区泵组加压供水；加压2区：11～18由地下室变频加压2区泵组加压供水；加压3区：19～26由地下室变频加压3区泵组加压供水；加压4区：27～34由地下室变频加压4区泵组加压供水。

4　水头损失计算

⑴支管水头损失计算

本工程属于Ⅱ类住宅（卫生洁具设置标准为：有大便器、洗脸盆、洗涤盆、洗衣机、热水器、淋浴设备），最不利点为8#楼34层东侧B3户型卫生间，卫生间平面如图1：

因8#楼设有一个卫生间和一个厨房，卫生器具给水当量如下：

①冷热水洗脸盆1个，给水当量0.75，连接管径DN15；

②冷热水淋浴器1组，给水当量0.75，连接管径DN15；

③便器1座，给水当量0.5，连接管径DN15；

④冷热水洗菜盆1个，给水当量1，连接管径DN15；

⑤洗衣机给水龙头1个，给水当量1，连接管径DN15；

⑥冷热水洗衣池1个，给水当量1，连接管径DN15。

统计1～6可得套内给水当量总计为5个当量。

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

U0——生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率（%）；

q0——最高用水日的用水定额；

m——每户用水人数；

Kh——小时变化系数；

0.2——一个卫生器具给水当量的额定流量（L/s）；

Ng——每户设置的卫生器具给水当量数；

T——用水时数（h）；取用水时数为24小时。

根据

U=〔（1+αc（Ng-1）0.49）/〕×100%

=〔（1+0.01097×（5-1）0.49）/〕×100%

图1　卫生间平面图

表1　 hi=i·L计算表

=0.457

U——计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（%）；

αc——对应不同卫生器具的给水当量平均出流概率（U0）的系数，参见《建筑给水排水设计规范GB50015-2003（2009年版）》附录C，根据U0值对应取αc=0.01097。

住宅生活给水管道设计秒流量计算公式为：

qg=0.2·U·Ng

qg——计算管段的设计秒流量，L/s；

i——管道单位长度水头损失，KPa/m；

hd——水表水头损失，KPa；

qg——计算管段给水设计流量，m3/h；

Kb=Q2max/100(旋翼式水表)=25/100=0.25；

Kb——水表的特性系数；

Qmax——水表的过载流量，m3/h；DN20旋翼式水表过载流量取Qmax=5m3/h；

hi——沿程水头损失，KPa/m；

L——计算管段长度，m。

以8#楼34层东侧B3户型卫生间为例，根据hi=i×L进行计算，计算如表1：（注：因管道采用钢塑复合管，DN≥100采用沟槽连接，DN＜100采用螺纹连接，故局部水头损失按沿程水头损失的25%计）。

⑵立管水头损失计算

以8#楼8JL4-2立管为计算立管，共34层，计算如下：8JL4-2立管管径DN50，给水传输当量=4×8× 5=160，传输流量=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823× 160=0.583L/s，管长96m，取流速=0.40m/s、1000i= 4.347KPa/m，沿程水头损失=96×4.347/1000=0.4173m，局部水头损失=0.4173×0.25=01043m。其他给水支管及立管的水头计算以此类推。实际设计中立管管径采用DN65，笔者认为偏保守。

⑶给水干管水头计算

本项目用水户数最多的为加压1区和加压2区，以加压2区为例，共480户，给水当量数为2100当量，设计秒流量为qg=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×2400=8.76 （L/s），选择DN125管径，流速0.65m/s，1000i=3.38 KPa/m；即变频水泵出水管管径为DN125，选用内衬塑钢塑给水管。实际设计中变频水泵出水管管径为DN150，笔者认为偏保守。

水泵房设在靠3#楼地下室一层，沿地下室顶板梁下敷设，以JL4主干管为例，往5～8#楼供水，水头计算如下：

⑴JL4主干管1-2段，管径DN125，管长206m，给水传输当量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，沿程水头损失=206×0.87/1000=0.1792m，局部水头损失=0.1792×0.25=0.0448m；

⑵JL4主干管2-3段管径DN100，管长134m，给水传输当量840，q2-3=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823× 840=3.06；取流速=0.73m/s、1000i=6.502KPa/m，沿程水头损失=134×6.502/1000=0.8713m，局部水头损失=0.8713×0.25=0.0448m。

⑶JL4主干管3-4段管径DN80，管长66m，给水传输当量320，q3-4=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823× 320=1.17；取流速=0.41m/s、1000i=2.931KPa/m，沿程水头损失=66×2.931/1000=0.1934m，局部水头损失=0.1934×0.250.0484m。

统计1～3可知JL4主干管1-4段沿程水头损失1.2439m，局部水头损失0.311m。以此类推计算出主干管JL1～3的沿程水头损失和，局部水头损失。

5　水泵选择

水泵杨程计算：

以加压4区为例计算：

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——水泵杨程，m；

H1——引入管至最不利配水点位置高度所要求的静水压，m；

H2—水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路的总水头损失，m；

H3——水流通过水表时的水头损失，m；

H4——最不利配水点的流出水头，m；

H0——室外给水管网所能提供的最小压力，m。

注：根据水务提供的水压测试报告，日最低水压为0.16MPa，日最高水压为0.22MPa，平均水压0.19MPa，测试地面黄海高程为20.0m。7#楼有屋面消防水箱。

则水泵杨程为1.1Hb=1.1×113.5=124.9m，取水泵杨程H=125m，Q=4.67L/s=16.82m3/h。以此类推可得：

⑴加压1区供给户数480户，给水传输当量2400，Q1=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×2400=8.76L/s，H1=55m；

⑵加压2区供给户数480户，给水传输当量2400，Q2=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×2400=8.76L/s，H2=75m；

⑶加压3区供给户数280户，给水传输当量1400，Q3=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×1400=5.11L/s，H3=95m；

⑷加压4区供给户数280户，给水传输当量1280，Q4=0.2×U0×Ng=0.2×0.01823×1280=4.67L/s，H4=125m。

6　生活水箱选择

本工程采用不锈钢生活水箱，水箱容量V≥（Qb-Qj）Tb+Vf+Vs

V——水箱有效调节容积，m3；

Qb——水泵出水量，m3/h；

Qj——水箱进水量，m3；

Tb——水泵最长连续运行时间，h；

Vf——消防储备水量，m3；因消防水池另行设置，这里取Vf=0；

Vs——生产事故备用水量，m3；这里取Vs=0。

因水泵运行资料不足，取（Qb-Qj）Tb为日最高生活用水量的20%，即980.28×20%=196（m3），设两个水箱，每个水箱有效容积为98m3。实际设计生活水箱采用100.8m3+134m3两个水箱，笔者认为水箱容积偏大，不利于饮用水水质的保鲜。

7　结束语

本文通过实际项目的用水量计算、水头计算、确定管径、变频水泵的选择、水箱计算，展现高层给水系统的计算过程，复核给水管径的选择和生活水箱容量的确定，仅供参考。

【参考文献】

[1]王增长.建筑给水排水工程［M］.中国建筑工业出版社.

[2]陈耀宗，姜文源，胡鹤钧，张延灿，张淼.建筑给水排水设计手册［M］.中国建筑工业出版社.

[3]蒋永琨.高层建筑消防设计手册［M］.同济大学出版社.