建筑不同给水方式设计难点辨析

李新昌　王昱

摘 要：建筑给水方式有多种，其给水系统设计需要确定多个参数。管道设计流量、水泵设计流量和水箱容积是重要设计参数，也是难点所在。对常见建筑给水方式的工況进行分析，解读建筑给水排水设计标准相关规定，确定这些参数设计计算方法，为给水系统设计提供参考。

关键词：建筑给水;低位储水池容积;高位水箱容积;水泵流量

中图分类号：TU821 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）25-0083-04

Analysis on Design Difficulties of Different Water Supply Modes in Buildings

LI Xinchang WANG Yu

（1.Baoji Municipal Engineering Maintenance Service Center， Baoji Shaanxi 721000;2.Baoji Tongji Water Co.， Ltd.， Baoji Shaanxi 721000）

Abstract： There are many modes of building water supply，many parameters need to be determined in the design of each water supply system. pipeline design flow、design flow of water pump and water tank volume are important design parameters，It is also the difficulty.The working conditions of each building water supply system are analyzed，and regulations in standard for design of building water supply and drainage are interpreted，then the design and calculation methods of those parameters are determined. This provides a reference for water supply system design.

Keywords： building water supply;low level reservoir volume;volume of high-level water tank;flow of water pump

1 建筑给水设计要点

给水系统设计时要确定众多参数，其中水泵和管道流量、储水池（箱）容积是给水系统设计计算的核心问题，也是难点问题。因此，本文重点讨论给水系统管道、水泵流量和储水池（箱）容积问题。给水系统储水池通常分为低位储水池（箱）、中间水箱、高位水箱等。

建筑每种给水方式有其特点和适用性，不同的建筑应选择合理的给水方式。设计时应遵循《建筑给水排水设计标准》（GB 50015—2019）[1]的规定进行。但是，很多工程师设计时只根据经验进行设计，不进行理论计算。即使进行了计算，往往也存在很多问题。因此，有必要对建筑给水的设计计算问题进行分析和梳理，以便设计结果能够符合标准规定。许多学者[2-4]都已经对此进行了分析，但是还不够全面。本文比较全面地分析建筑给水系统的设计，对这几个难点问题的设计进行分析。

2 各种给水方式设计计算分析

2.1 引入管-建筑直接供水方式

支管管段流量根据《建筑给水排水设计标准》（GB 50015—2019），结合建筑性质，选择设计秒流量计算公式计算。但是，如果给水管对应建筑有不同使用功能，则干管流量分两种情况：一是建筑不同功能部分用水高峰在同一时段时，干管设计流量为这些功能部分设计秒流量叠加，此时引入管设计流量q=q+q;二是建筑不同功能部分用水高峰不在同一时段，干管设计流量为高峰时用水量最大的功能部分的设计秒流量叠加其余部分平均时给水流量，此时引入管设计流量q=q+Q，如图1所示。

2.2 单设水箱供水方式

如图2（a）所示，此种给水方式由市政自来水管向高位水箱补水，应用于外网水压、水量能满足用水要求的情况，给水进入高位水箱后供水。此种给水方式主要是水箱出水管管段设计流量、引入管-补水管设计流量、水箱容积。其中，水箱下出水管管段以设计秒流量按照《建筑给水排水设计标准》（GB 50015—2019）确定。引入管-补水管设计流量q=V/T，即水箱容积除以补水时间。依据标准，水箱容积宜按用水人数和用水定额确定，即V=mq，m为用水单位数，q为最高日用水量定额。补水时间根据具体情况确定。

如图2（b）所示，单设水箱供水方式还有另外一种情况即建筑上部由高位水箱供水，下部直接供水，应用于外网水压周期性不足，允许设置高位水箱的情况。此时，高位水箱补水管设计流量、水箱容积计算、水箱出水管管道设计流量同图2（a）。引入管流量分两种情况：高位水箱夜间补水，引入管流量q=max{q，q+q}，q为低区夜间流量;夜间无水，高位水箱白天补水，引入管流量q=max{q，q}，其中q为高位水箱补水管流量，确定方法同上。

2.3 低位水池-水泵-高位水箱供水方式

低位水池-水泵-高位水箱是常见的供水方式。这种供水方式的3种情况如图3所示。图3中还包括低區直接供水区域，以便说明引入管设计流量。

下面对各管段流量、水泵流量、低位水池容积以及水箱容积进行说明。

2.3.1 引入管设计流量。引入管后连接直供区域和低位水池补水管，直供区域流量为q，按标准第计算设计秒流量。补水管流量q，按标准要求，当建筑内的生活用水全部自行加压供给时，设计补水量不宜大于建筑物最高日最大时用水量，且不得小于建筑物最高日平均时用水量，即Q≤q≤Q。因此，引入管流量q=q+q。

2.3.2 低位水池容积。依据标准3.8.3，建筑内低位储水池容积通常按最高日用水量的20%～25%确定，即（0.20Q～0.25Q）。注意此处建筑内低位水池不同于设在小区内的低位水池。

2.3.3 水泵流量。水泵后供水方式列出3种。

第一种水泵从水池吸水直供用水点，泵流量q=q，即水泵流量等于供水区设计秒流量。

第二种水泵吸水后送至高位水箱，高位水箱向供水区域供水，水泵-水箱联动供水。高位水箱容积和水泵流量相互影响，即简单原则“箱小泵大”。依据标准，当高位水箱容积为零，则泵流量等于高区设计秒流量q;当高位水箱容积等于最高日用水量，泵流量等于高区最高日平均时流量Q;当高位水箱容积小于等于0.5 h高区最高日最大时流量Q，泵流量大于等于最高日平均时流量Q;当高位水箱容积大于等于0.5 h高区最高日最大时流量Q，泵流量大于等于高区最高日最大时流量Q。

举例说明第二种情况相关管道流量：某酒店式公寓共12层，给水系统分为高低两个区，系统设置如图4所示（低位水池和高位水箱调节容积充足）。已知低区设计秒流量6.82 L/s，高区最高日最大时流量4.58 L/s，高区最高日平均时流量1.83 L/s，计算本楼最小引入管流量。

据以上分析，引入管流量应为低区直供设计秒流量与低位水池补水管设计流量之和。低位水池补水管流量应大于等于高区最高日平均时流量且小于等于高区最高日最大时流量，因此引入管最小流量应为6.82+1.83=8.65 L/s。注意例中条件“低位水池和高位水箱调节容积足够”才有此计算结果，如果低位水池没有调节容积，仅仅是吸水井，就没有此计算结果。泵流量、水箱容积按以上分析可确定，此处不再赘述。

第三种为水泵吸水后经中间水箱，再经次级泵提升至高位水箱供水，属于串联供水方式。中间转输水箱只有转输作用，依据标准，其容积按5～10 min次级泵流量确定，此时初级泵流量大于次级泵流量即可。次级泵流量大于等于高区最大时流量，前提是高位水箱容积大于等于0.5 h高区最大小时流量Q。

2.4 低位水池-水泵-高位水箱供水方式

低位水池-水泵-高位水箱供水方式（见图5）还可能有以下供水方式。

2.4.1 低位水池-初级泵-中间水箱-次级泵供水方式。次级泵设计流量等于高区设计秒流量。当中间水箱容积为次级泵5～10 min出水量时，初级泵流量等于次级泵，即q=q。中间水箱容积大于等于0.5 h高区最高日最大时流量Q时，初级泵大于等于高区最高日最大时流量，即q≥Q。

这种情况又有两种可能。第一种即中间水箱既储存低区供水调节水量，又储存高区供水调节水量，此时中间水箱容积大于等于0.5 h低区和高区最高日最大小时流量之和，Q+Q。初级泵流量按标准，应大于等于两区最高日最大小时流量之和，即q≥Q+Q。第二种是中间水箱储存低区调节水量，又转输高区调节水量。此时中间水箱容积为两部分调节流量之和：转输水量调节容积只需等于3～5 min次级泵流量即可。初级泵流量大于等于低区最高日最大小时流量与次级泵流量之和，即q≥Q+q。

举例辨析此种情况：某30层集体宿舍，采用如图6所示分区供水系统全天供水，每区服务15个楼层，高区设计秒流量15 L/s，建筑最高日最大时流量8.33 L/s，低区最高日最大时流量为4.17 L/s。低区采用恒速泵、高区采用变频泵供水，计算其低区水泵流量和高区水泵流量。

此例中间水箱既是低区的高位水箱，又是高区的转输水箱。中间水箱容积影响初级泵流量的确定，并没有明确说明中间水箱容积为多少，因此两种情况都分析。假设中间水箱既储存低区供水调节水量，又储存高区供水调节水量，此时初级泵流量大于等于低区和高区最高日最大时流量之和，即q≥Q+Q=8.33 L/s。假设中间水箱储存低区调节水量，又转输高区调节水量，初级泵流量q≥Q+q=4.17+15=19.17 L/s，所以低区水泵流量在8.33 L/s和19.17 L/s均是合理的。高区变频泵流量为15 L/s。

2.4.2 低位水池-初级水泵-中间水箱-高位水箱供水方式。高位水箱供高区且容积大于等于高区0.5 h最高日最大时给水量。中间水箱转输高区用水且储存供给低区用水。中间水箱容积确定与上一情况类似，次级泵流量应大于等于高区最高日最大时流量，q≥Q，初级泵q≥Q+Q[5]。

2.4.3 低位水池-水泵-直供+高位水箱。水泵从低位水池抽水，一部分供高位水箱，一部分直供低区。高位水箱容积大于等于0.5 h高区最高日最大时流量，启泵水位设在水深一半处。此时，高位水箱补水管流量q大于等于高区最高日最大时用水量，泵流量q=max（q，q）。

2.5 较复杂的低位水池-水泵-中间水箱-高位水箱供水方式

如图7所示，还可能出现以下更复杂供水方式：中间水箱后供水方式类似上述情况，可根据情况上述情况确定中间水箱、次级泵、高位水箱等的设计;中间水箱容积大于等于中高区0.5 h最高日最大时流量之和。此时初级泵流量和次级泵相关，q=max（q，q）。

举例说明水泵流量确定及水箱容积确定问题：某高层建筑为宾馆，其生活给水二次加压供水系统如图8所示，水泵q由水箱V水位控制其启、停，高低区均为8层，各层均为20间标准客房（每个按两张床计），每间客房卫生间设置洗脸盆，带淋浴器浴盆、低水箱坐便器各一套，用水定额300 L/（床·天），时变化系数2.5，客房集中供应热水且冷热水压力同源，其他用水不考虑，计算图8中的初级加压泵设计流量q及水箱V调节容积的最小值。

此例要求确定低位水池提升水泵设计流量和中间水箱调节容积。中间水箱既储存低区供水调节水量，又储存高区供水调节水量，中间水箱容积和初级泵设计流量是对应的。当中间水箱容积较大时，可V≥0.5 h（Q+Q）=10 m，此时初级水泵设计流量q≥Q+Q=5.56 L/s。

次级泵流量q按照设计秒流量计算公式计算为q=0.2α（N）=8.94 L/s，当中间水箱容积较小时，V≥0.5hQ+q/（3～5 min），初级泵流量q≥Q+q=18.94 L/s。

2.6 其他较简单给水方式

吸水井直接吸水的供水方式如图9所示。设置吸水井而非低位水池，吸水井容积有限，一般为3 min水泵出水量，此时吸水井补水管流量等于泵流量，注意区分吸水井和储水池即可。

叠压供水方式类似吸水井-水泵供水方式，可按上述方法确定相应设计参数。

3 结语

目前，我国各类建筑建设蓬勃发展，建筑形式多样，相应的建筑给水方式也同步发展。给水方式确定后，给水系统设计的主要问题是流量问题和压力问题。本文主要讨论不同给水方式的管道设计流量、水泵设计流量、水箱容积，进一步通过计算确定相应的管径、选择水泵、确定水箱等。这几个设计参数相互关联，可以较好地用于设计工作。实际设计工作中，应仔细分析给水方式，确定这些重要设计参数。

参考文献：

[1]住房和城乡建设部.建筑给水排水设计标准：GB 50015—2019[S].北京：中国计划出版社，2019.

[2]傅国.浅析建筑给水系統设计计算中的若干要点[J].科学技术创新，2021（11）：111-113.

[3]张丽朵.谈建筑给水各类流量计算容易出错的问题[J].山西建筑，2013（33）：124-125.

[4]马振军.论建筑给水设计过程中易错点及难点分析[J].林业科技情报，2020（2）：66-67.

[5]《〈建筑给水排水设计标准〉GB 50015—2019实施指南》编制组.《建筑给水排水设计标准》GB 50015—2019实施指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2020：134-135.

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