02-4给水管网的水力计算

第2章建筑内部给水系统
2.4给水管网的水力计算
在求得各管段的设计秒流量后，根据流量公式，即可求定管径：
给水管网水力计算的目的在于确定各管段管径、管网的水头损失和确定给水系统的所需压力。

υπ42d
q g =πυg
q d 4=式中 q g ——计算管段的设计秒流量，m 3/s ；
d j ——计算管段的管内径，m ；
υ——管道中的水流速，m/s 。

（2-12）
当计算管段的流量确定后，流速的大小将直接影响到管道系统技术、经济的合理性，流速过大易产生水锤，引起噪声，损坏管道或附件，并将增加管道的水头损失，使建筑内给水系统所需压力增大。

而流速过小，又将造成管材的浪费。

考虑以上因素，建筑物内的给水管道流速一般可按表2-12选取。

但最大不超过2m/s。

工程设计中也可采用下列数值： DN15~DN20，V =0.6~1.0m/s ；DN25~DN40，V =0.8~1.2m/s 。

生活给水管道的水流速度 表2-12
2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算
2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算
给水管网水头损失的计算包括沿程水头损失和局部水头损失两部分内容。

１. 给水管道的沿程水头损失
（2-13）——沿程水头损失，kPa；
式中 h
y
L——管道计算长度，m；
i——管道单位长度水头损失，kPa/m，按下式计算：
2.4 给水管网的水力计算
2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算
式中i——管道单位长度水头损失， kPa/m ；
d
j
——管道计算内径，m；
q g——给水设计流量，m3/s；
C
h
——海澄-威廉系数：
塑料管、内衬（涂）塑管C h = 140；
铜管、不锈钢管C h = 130；
衬水泥、树脂的铸铁管C h = 130；
普通钢管、铸铁管C
h = 100。

（2-14）
设计计算时，也可直接使用由上列公式编制的水力计算表，由管段的设计秒流量，控制流速在正常范围内，查出管径和单位长度的水头损失。

“给水钢管水力计算表”、“给水铸铁管水力计算表”
以及“给水塑料管水力计算表”分别见附表2-1、附表2-2和附表2-3。

２. 生活给水管道的局部水头损失
管段的局部水头损失计算公式：
∑=g
v h j 22ζ式中
h j ——管段局部水头损失之和，kPa ；
ζ ——管段局部阻力系数；
v ——沿水流方向局部管件下游的流速，m/s ； g ——重力加速度。

由于给水管网中管件如弯头、三通等甚多，随着构造不同其ζ值也不尽相同，详细计算较为繁琐，在实际工程中给水管网的局部水头损失计算，有根据管道的连接方式采用管（配）件当量长度计算法或按管网沿程水头损失百分数计的估算法。

（2-15）
（1）管（配）件当量长度计算法
管（配）件当量长度的含义是：管（配）
件产生的局部水头损失大小与同管径某一长
度管道产生的沿程水头损失相等，则该长度
即为该管（配）件的当量长度。

螺纹接口的
阀门及管件的摩阻损失当量长度，见表2-13。

螺纹阀门（2）管网沿程水头损失百分数估算法
不同材质管道、三通分水与分水器分水管内径大小的局部水头损失占沿程水头损失百分数的经验取值，
分别见表2-14、表2-15。

阀门和螺纹管件的摩阻损失的当量长度（m）表2-13
注：本表的螺纹接口是指管件无凹口的螺纹，即管件与管道在连接点内径有突变，管件内径大于管道内径。

当管件为凹口螺纹，或管件与管道为等径焊接，其折算补偿长度取表值的1/2。

不同材质管道的局部水头损失估算值表2-14
三通分水与分水器分水的局部水头损失估算值表2-15
* 此表只适用于配水管,不适用于给水干管.
2.4 给水管网的水力计算
2.4.3 水表和特殊附件的局部水头损失
1. 水表水头损失的计算
水表水头损失的计算是在选定水表的型号后进行的。

应根据各类水表的特性和安装水表管段通过水流的水质、水量、水压、水温等情况选定；
水表的选择包括确定水表类型及口径。

水表类型
当用水不均匀，且连续高峰负荷每昼夜不超过2~3h 时，螺翼式水表可按设计秒流量不大于水表的过载流量确定水表口径，因为过载流量是水表允许在短时间内通过的流量。

在生活、消防共用系统中，因消防流量仅在发生火灾时才通过水表，故选表时管段设计流量不包括消防流量，但在
当用水较均匀时水表口径应以安装水表管段的设计秒流量不大于水表的常用流量来确定，因为常用流量是水表允许在相当长的时间内通过的流量。

水表口径
水表的水头损失可按下式计算：
选定水表口径后，应加消防流量进行复核，满足生活、消防设计秒流量之和不超过水表的过载流量值。

式中 h d ——水表的水头损失，kPa ；
q j ——计算管段的给水设计流
量，m 3/h ；
K b ——水表的特性系数，一般
由生产厂提供。

旋翼式水表 1002max Q K b =10
2max Q K b =螺翼式水表
为水表的过载流量，m 3/h 。

水表的水头损失值应满足表2-16的规定，否则应放大水表的口径。

max
Q 水表水头损失允许值（kPa ） 表2-16
2. 特殊附件的局部阻力
管道过滤器：
管道倒流防止器：比例式减压阀：
水头损失一般宜取0.01MPa。

水头损失一般宜取0.025～0.04 MPa。

阀后动水压宜按阀后静水压的
80%～90%选用。

管道过滤器管道倒流防止器比例式减压阀
2.4.4 求定给水系统所需压力
确定给水计算管路水头损失、水表和特殊附件的水头损失之后，即可根据公式（2-1）求得
建筑内部给水系统所需压力。

公式（2-1）：
2.4 给水管网的水力计算
2.4.5 水力计算的方法步骤
首先根据建筑平面图和初定的给水方式，绘给水管道平面布置图及轴测图，列水力计算表，以便将每步计算结果填
入表内，使计算有条不紊的进行。

1.
根据轴测图选择最不利配水点，确定计算管路，若在轴测图中难判定最不利配水点，则应同时选择几条计算管路，
分别计算各管路所需压力，其最大值方为建筑内给水系统所
需的压力；
以流量变化处为节点，从最不利配水点开始，进行节点编号，将计算管路划分成计算管段，并标出两节点间计算管段的长度；
根据建筑的性质选用设计秒流量公式，计算各管段的设计秒流量值； 2. 3. 进行给水管网的水力计算。

在确定各计算管段的管径后，对采用下行上给式布置的
4.
给水系统，应计算水表和计算管路的水头损失，求出给水系统所需压力H，并校核初定给水方式。

若初定为外网直接给水方式，当室外给水管网水压H
≥H
时，原方案可行；H略大于H
时，可适当放大部分管段的管
径，减小管道系统的水头损失，以满足H
0≥H的条件；若H>H
很多，则应修正原方案，在给水系统中增设升压设备。

对采用设水箱上行下给式布置的给水系统，则应按公式（2-26）校核水箱的安装高度，若水箱高度不能满足供水要求，可采取提高水箱高度、放大管径、设增压设备或选用其他供水方式来解决。

5.
确定非计算管路各管段的管径；
6.
若设置升压、贮水设备的给水系统，还应对其设备进行选择计算。

[例2.1]
某5层10户住宅，每户卫生间内
有低水箱坐式大便器1套，洗脸盆、
浴盆各1个，厨房内有洗涤盆1个，该
建筑有局部热水供应。

图2-2为该住宅给水系统轴测图，
管材为给水塑料管。

引入管与室外给
水管网连接点到最不利配水点的高差
为17.1m。

室外给水管网所能提供的
=270kPa。

最小压力H
试进行给水系统的水力计算。

图2-2 给水系统轴侧图
[例2.1]
由轴测图2-2确定配水最不利点为低水箱坐便器，故计算管路为0、1、2、……9。

节点编号见图2-2。

该建筑为普通住宅Ⅱ类，
选用公式（2-5）计算各管段设计秒流量。

由表2-2查用水定额
q0=200L/（人·d），小时变化系数K h=2.5，每户按3.5人计。

查表2-1得：坐便器N=0.5，浴盆水嘴N=1.0，洗脸盆水嘴N=0.75，洗涤盆水嘴N=1.0。

解
根据公式（2-7）先求出平均出流概率U
0，查表找出对应的α
c
值
代入公式（2-6）求出同时出流概率U，再代入公式（2-5）就可求得该管段的设计秒流量q
g
，重复上述步骤可求出所有管段的
[例2.1]
设计秒流量。

流速应控制在允许范围内，查附表2-3可得管径DN和
=iL计算出管路的沿程水头损失。

各单位长度沿程水头损失，由h
y
项计算结果均列入表2-17中。

给水管网水力计算表表2-17
∴ 计算管路的水头损失为：
计算局部水头损失 ：
∑j h kPa
64.881.283.030%=⨯==∑y j h h 计算水表的水头损失： 因住宅建筑用水量较小，总水表及分户水表均选用LXS 湿式水表，分户水表和总水表分别安装在3-4和8-9管段上，q 3-4=0.37L/s=1.32m 3/h ，q 8-9=1.26L/s=4.54m 3/h 。

()37.45kPa
8.6428.812=+=+=∑j y h h H
选口径32mm 的总水表，其常用流量为6m 3/h>q 8-9，过载流量为12m 3/h 。

所以总水表的水头损失为：
查附表1-1，选15mm 口径的分户水表，其常用流量为
1.5m 3/h>q 3,4，过载流量为3m 3/h 。

所以分户水表的水头损失：
kPa 36.191003
32.110022
2max 22====Q q K q h g
b g d kPa 31.14100
12
54.422
2==='b g
d K q h
住宅建筑用水不均匀因此水表口径可按设计秒流量不大于水表过载流量确定，选口径25mm 的总水表即可，但经计算其水头损失大于表2-6中的允许值，故选用口径32mm 的总水表。

由公式（2-1）计算给水系统所需压力H ：
H =H 1+H 2+H 3+H 4 =17.1×10+37.45+33.67+20 =262.12Pa<270kPa 满足要求
（非计算管段的管径计算略）
h d 和h d ′均小于表2-6中水表水头损失允许值。

水表的总水头损失为：
H 3= h d +h d ′=19.36+14.31=33.67 kPa
下一节：
2.5 增压和贮水设备。