浅析建筑给水系统设计计算中的若干要点

傅国

（甘肃省建设设计咨询集团有限公司，甘肃 兰州730000）

长期以来，建筑给水系统的设计计算由于种种原因经常被本专业设计人员所轻视，加之部分图纸审查机构对这部分设计计算内容要求不高，为了缩短设计工期、节约设计成本，设计人员对一些计算要点的原理理解的不够透彻，草草按照自己的理解进行设计计算，导致在实际工程中会对工程造价产生不确定性，甚至会造成大幅上升，给投资和社会资源带来一定浪费。以下就建筑给水系统的部分计算要点展开分析。

1 建筑物生活给水引入管设计流量的计算要点

根据《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019 中第3.7.4 条[1]之规定，对于单体建筑的室内生活给水引入管设计流量的计算：当其室内生活用水完全使用室外生活给水管道直供时，应以该建筑的室内生活用水设计秒流量为取值标准；当其室内生活用水完全使用自行二次加压供水时，应为调节贮水池的设计补水量，且该水量不宜大于该单体建筑的最高日最大时用水量，并不得小于该单体建筑的最高日平均时用水量；当其室内生活用水同时使用室外生活给水管道直供和自行二次加压供水时，应为上述两种方法分别计算各自设计流量后，以两者计算结果之和作为其生活给水引入管设计流量。

以图1 为例进行简要计算说明：

图1 某建筑给水系统计算简图

根据图1 所示：该建筑的室内生活给水系统为同时使用室外生活给水管道直供和自行二次加压供水的情况，故其室内生活给水引入管流量Q应为直供楼层（1 至3 层）的设计秒流量q1与自行加压供水楼层（4 至6 层）所使用的调节贮水池的设计补水量q2之和，又有设计补水量q2不宜大于自行加压供水楼层的最高日最大时用水量qh，并不得小于自行加压供水楼层的最高日平均时用水量qj，即：

这里特别需要注意的是，上述贮水池一定是具有水量调节功能的，其有效容积满足一定时间内生活用水量的需求。而当贮水池不具有水量调节功能时，上述计算结果并不成立，原因是：若贮水池不具有水量调节功能，其仅相当于一个吸水池的作用，一般情况下贮水池的有效容积不小于最大一台工作水泵或多台同时工作水泵3 分钟的设计流量，由此得出不具有水量调节功能的贮水池无法满足供给一定时间内生活用水量的需求，此时相当于水泵与管道直接连接，水泵直接从管道内抽水输送至用水点，即该建筑室内生活用水全部由室外生活给水管道直供（其中4 至6 层为叠压供水），q2在数值上应等于4 至6 层的设计秒流量（也是水泵流量qb），这种情况下的室内生活给水引入管流量Q 应为直供楼层（1 至3层）的设计秒流量q1与叠压供水楼层（4 至6 层）的设计秒流量qb之和，即：

2 对于建筑物生活给水加压水泵设计流量的计算要点

同样依据《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019 中第3.9.2条[1]之规定，以高位水箱供水作为调节生活给水系统的建筑物，由于高位水箱的有效调节容积与该水箱加压泵设计流量成反比关系，因此加压水泵的供水能力（设计流量）应大于等于该水箱供水服务区域内的最大小时用水量；第3.9.3 条之规定，以变频调速泵组（加压泵组）作为生活给水系统供水方式的建筑物，其变频调速泵组（加压泵组）的供水能力（设计流量）应满足该生活给水系统设计秒流量的要求。

这种单独以高位水箱调节或者变频调速泵二次加压供水的生活给水系统很常见，详见图2、图3。

根据图2 所示：该系统加压泵的设计流量qb应大于等于该水箱供水范围内的最大小时用水量Qh，即：

根据图3 所示：该系统变频调速泵组的设计流量qb应满足该生活给水系统设计秒流量qg，即：

图2 高位水箱调节供水系统

图3 变频调速泵组供水系统

但以高位水箱与变频调速泵组相结合的生活给水系统（图4）的高位水箱提升泵的设计流量不能简单的相加求和。这种供水方式多用在超高层公共建筑的给水系统设计中，高位水箱除了承担低区用户的重力供水任务外，还承担着高区用户用水的供水水源作用。

图4 高位水箱与变频调速泵组相结合的生活给水系统

这种供水形式看似复杂，其本质还是以高位水箱供水作为调节生活给水系统的建筑物，即使高位水箱后连接了多种供水系统，实际还是通过高位水箱进行供水，故高位水箱提升泵的设计流量qb1应大于等于该水箱供水范围内重力供水区域的最大小时用水量Qh低与高区变频调速泵组供水区域的最大小时用水量Qh高之和，即：

3 对于建筑物生活用水中间水箱有效容积的计算要点

生活用水中间水箱的主要作用是：在超高层建筑竖向分区串联供水中，它既承担着中间转输的作用，又作为其下部服务区域重力供水的高位水箱。图5 是一个典型的具有前述两种作用的生活用水中间水箱。

依据《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019 中第3.8.4 条之规定，采用水泵和高位水箱联合供水（即水泵联动提升进水）且水泵由高位水箱自动控制启停时，活用水中间水箱的调节有效容积不宜小于供水服务范围内最大时用水量的一半。当采用串联供水方案时，如水箱除本供水区域用水外还供上区提升泵抽水时，其水箱的有效容积应储存3～5 分钟的提升水泵的出水量。若为中途转输专用时，水箱的有效容积除需满足本区域用水外，还应储存5～10分钟的转输水泵出水流量[2]。

图5 生活中间水箱系统图

在图5 所示的A情形中，中间水箱后既存在向高位水箱供水的转输功能，同时又对低区用水区域进行重力直供，显然中间水箱有供水部分的生活调节容积，因此其有效容积V应不小于供水服务区域楼层最大时用水量0.5Qh低与高位水箱提升水泵（qb2）3～5 分钟的流量之和，即：

而在图5 所示的B情形中，中间水箱后仅存在向高位水箱供水的转输功能，不具有调节水量功能，因此其有效容积V应为高位水箱提升水泵（qb2）5～10min 的流量，即：

V≥（5～10min）qb2=（5～10min）qg，其中qg为用水区域设计秒流量

4 对于给水管道水头损失的计算要点

水头损失作为管道水力计算研究的重要对象，它对整个给水系统所需的系统水压、水泵扬程计算以及二次供水（提升）设备的选型起着非常关键的作用，因而计算水头损失是给水管道水力计算的核心内容之一。一般情况下，组成一个建筑给水系统的管道很长，管道节点也很多，这样水头损失计算过程也会较其它计算显得更为复杂。因此大部分工程设计人员在计算水头损失时都会采用估算法、经验法，这样在某些情况下会造成计算偏差甚至错误的出现。

图6 生活给水系统原理图

例如图6 为一建筑的生活给水系统原理图，市政给水管在a点的变频调速泵入口处的压力为0.15MPa，水头损失iab=2.5kPa/m，ibc=2.0kPa/m，ibd=1.2kPa/m，管长Lab=20m，Lbc=40m，Lbd=50m，且管段bc 和管段bd 所连接卫生器具的类型和数量全部一样，试计算找出最不利配水点。

如图所示，管段ac 和管段ad 的阀门、卫生器具类型和数量完全一致，故说明这两段管道的局部水头损失是相同的，所以仅计算各自对应的沿程水头损失即可，大者即为最不利配水点。

在设计过程中，设计人员往往图省事，或者根据自己的经验，会挑选管道线路最长的那一段为最不利管段，则此管段的末端一定是最不利配水点。上图中管线最长者为管段ad，因此认为d 点是所求最不利配水点。

为了验证经验法是否正确，下面按照计算法进行计算验证：

给水管道沿程水头损失按下式（1）[3]计算：

管段ab 为公共管道，那么显然hab+hbc>hab+hbd，管段ac 为最不利管段，故c 点为最不利配水点。

造成设计人员经验法出现错误的原因是忽略了管段bc 和管段bd 的单位长度水头损失是有差别的，这证明这两段管道的管材是不同的，或是相同管材的使用时间有着较大差别，导致管道的单位长度水头损失不一样。仅仅简单认为管段长度长的那条管道水头损失一定大就草草下了结论，这样在下一步计算变频调速泵扬程时会偏小，进而造成c 点的水压不足，给用户用水的安全性和使用舒适程度上带来不便。

综上所述，笔者对建筑给水系统设计计算过程中的一些计算要点进行了简要阐述、实例分析和总结归纳，希望能为工程设计人员在日常工作中遇到类似问题时带来一些思考和启发。建筑给水系统的设计计算还有很多既复杂又容易出错的内容，在平时的设计工作中我们还是要不断的积累经验，学习和研究相关标准、规范。