简单建筑给水设计
设计目标
送水：将水引入室内，经配水管送至生活、生产、消防用水设备
满足用水要求：满足用水点对水质、水量、水压、流量的要求
用水分类及水质要求
问题1：生活饮用水可用于洗车吗?
高等可以低用，低等不能高用。
问题2：“生活给水系统可供人们饮用、清洗地面和经营性商业用水”这句话正确还是错误?
生活给水系统 ≠ 生活饮用水系统。
三种系统可以随意合并共用：
- 生活——生产给水系统；
- 生活——消防给水系统；
- 生产——消防给水系统；
- 生活——生产——消防给水系统。
总结
管道系统
满足水压要求
1、经验法(估算)
- 1层：H=100kPa=10m；
- 2层：H=120kPa=12m;
- 3层及以上：H=12+(n-2)X4=4+4n。
问题：管道内水压一样，埋深不一样，则通过经验法压力能满足的层数是否一样?
2、计算法(精算)
满足水量和流量要求
最高日用水量
设计年限中用水量最大的那一天的用水量。$Q_d=m×q_d$
不同类型建筑的定额不一样
高日高时流量
最高日当中用水量最大的那个小时用水量。$Q_h=K_h \cdot Q_p=K_h \cdot \frac{Q_d}{T}$
不同建筑物类型小时变化系数、用水时间不同。
住宅
住宅的最高日生活用水定额及小时变化系数，可根据住宅类别、建筑标准、卫生器具设置标准按表3.1.9确定。
《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003（2009年版）3.1.9
注(易错点)：
- 当地主管部门对住宅生活用水定额有具体规定时，应按当地规定执行；
- 别墅用水定额中含庭院绿化用水和汽车洗车用水；
- m根据建筑设计情况确定，考试题干会给出；
- T住宅都是默认24h；
- 当有市政直供的直饮水系统的，应扣除直饮水定额(分成两个管道)；
- 当设杂用水系统的，应扣除杂用水定额(因为重复利用了)。
注(易错点)
- 除养老院、托儿所、幼儿园的用水定额中含食堂用水，其它均不含食堂用水(托老所也不含)。
- 除注明外，均不含员工生活用水，员工用水定额为每人每班40~60L。
- 医疗建筑用水中已含医疗用水。
- 空调用水应另计。
- q不都是“每人每日”，也可能是“其他”，T不都是24h，也可能是其他。
- m根据建筑设计情况确定，考试题干会给出。
汇总
设计秒流量
管网的最大瞬时流量。
用水分散型建筑：其用水特点是用水时间长，用水设备使用情况不集中，卫生器具的同时出流百分数(出流率)随卫生
器具的增加而减少如住宅、宿舍(Ⅰ、Ⅱ类)、旅馆、酒店式公寓、医院、幼儿园、办公楼、学校等。（住宅+部分公建）
用水密集型建筑：其用水特点是用水时间短，用水设备使用情况集中，卫生器具的同时出流百分数(出流率)随卫生器具的增加变化不大，如宿舍(l、V类)、工业企业的生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、实验室、影剧院、体育场等。（另一部分公建+工业企业的生活间）
计算方法
- 住宅一一概率法(难)
公式：$q_g=0.2 \cdot U \cdot N_g$（除了下述的计算法，还可以查表，《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003（2009年版）附录E 给水管段设计秒流量计算表 ）
给水当量出流概率的含义：譬如100个Ng最大可能10个Ng同时出流，U就等于10%。
当量的含义：指与特定或俗成的数值相当的量，给水中，1当量=0.2L/s。
如何求当量总数？—— 卫生器具的给水额定流量、当量、连接管径和最低工作压力应按表3.1.14 确定。
说明
- 表中括孤内的数值是在有热水供应时，单独计算冷水或热水时使用;
- 当浴盆上附设淋浴器时，或混合水嘴有淋浴器转换开关时，其额定流量和当量只计水嘴，不计淋浴器。但水压应按淋浴器；
- 家用燃气热水器，所需水压按产品要求和热水供应系统最不利配水点所需工作压力确定；
- 绿地的自动喷灌应按产品要求设计;
- 当卫生器具给水配件所需额定流量和最低工作压力有特殊要求时，其值应按产品要求确定。
如何求给水当量同时出流概率？
计算$U_0$；
然后由$U_0$查$\alpha_c$；
然后计算$U$
特殊情况计算$U_0$：
特殊情况：
住宅如果设大便器延时自闭冲洗阀(虽然一般不会这么设计)，每个自闭式冲洗阀的当量以0.5计，在计算得到的q值上再附加1.2L/s。即：
$$q_g=0.2 \cdot U \cdot N_g(每个自闭阀按0.5计入)+1.2$$
- 分散型一一平方根法(简单)
用水分散型(公共建筑)生活给水管道设计秒流量：宿舍(Ⅰ、Ⅱ类)、旅馆、宾馆、酒店式公寓、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、图书馆、书店、客运站、航站楼、会展中心、中小学教学楼、公共厕所等建筑的生活给水设计秒流量，应按下式计算：(《建水规》3.6.5)
$$q_g=0.2 \cdot \alpha \sqrt{N_g}$$
其中 α 的取值与建筑物类型有关：
| 建筑物名称 | α 值 |
|---|---|
| 幼儿园、托儿所、养老院 | 1.2 |
| 门诊部、诊疗所 | 1.4 |
| 办公楼、商场 | 1.5 |
| 图书馆 | 1.6 |
| 书店 | 1.7 |
| 学校 | 1.8 |
注：综合楼的 α 值采用加权平均法，与给水同时出流概率一样。
特殊情况：
- 如计算值小于该管段上一个最大卫生器具给水额定流量时，应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量;
- 如计算值大于该管段上按卫生器具给水额定流量累加所得流量值时，应按卫生器具给水额定流量累加所得流量值采用;
- 有大便器延时自闭冲洗阀的给水管段，大便器延时自闭冲洗阀的给水当量均以0.5计，计算得到的 $q_g$ 附加1.20L/s的流量后，为该管段的给水设计秒流量。
- 密集型一一百分数法(繁琐)
用水密集型(公共建筑+工业企业建筑)生活给水管道设计秒流量：宿舍(II、IV类)、工业企业的生活间、公共浴室、职工食堂或营业餐馆的厨房、体育场馆、剧院、普通理化实验室等建筑的生活给水管道的设计秒流量，应按下式计算(《建水规》3.6.6)：
$$q_g=\sum q_0 n_0 b$$
特殊情况：
- 如计算值小于该管段上ー个最大卫生器具给水额定流量时，应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量;
- 大便器自闭式冲洗阀应单列计算，当单列计算值小于1.2L/s时，以1.2L/s计;大于1.2L/s时，以计算值计。
$$q_g=\sum q_0n_0b+max[1.2， 1，2×{n_0}_{大便器自闭式冲洗阀}×{b}_{大便器自闭式冲洗阀}]$$
因为大便器自动冲洗阀的同时给水百分数为2%，所以说只要大便器自动冲洗阀的数量小于50个，那么单算出来$\sum q_0n_0b≤1.2$，同时若大于50个，需要计算取大值。
关于大便器自闭式冲洗阀总结：
《建水规》3.6.3 建筑物的给水引入管的设计流量，应符合下列要求：当建筑物内的生活用水全部由室外管网直接供水时，应取建筑物内的生活用水设计秒流量。
细节《建水规》3.3.3 不同使用性质或计费的给水系统，应在引入管后分成各自独立的给水管网。
复杂建筑给水设计知识
应利用室外给水管网的水压直接供水。当室外给水管网的水压和（或）水量不足时，应根据卫生安全、经济节能的原则选用贮水调节和加压供水方案。
高位水箱、水泵、贮水池三者存在的关系：
只有一个：只有水泵、只有高位水箱（白天压力不够，晚上压力充足）、只有贮水池（不存在的一种情况）；
两种结合：贮水池+水泵、水泵+高位水箱、贮水池+高位水箱（不存在）；
三者结合。
总共五种情况。
高位水箱核心参数
出水管流量
水箱出水管流量 = 用户设计流量 = 设计秒流量
水箱容积
3.7.5 由城镇给水管网夜间直接进水的高位水箱的生活用水调节容积，宜按用水人数和最高日用水定额确定；由水泵联动提升进水的水箱的生活用水调节容积，不宜小于最大用水时水量的50％。
计算方法
$$V_g=Q_m \cdot T$$
式子中：
- $V_g$：高位水箱有效容积(m)；
- $Q_m$：市政压力不满足给水箱充水时间内(白天)的平均小时用水量;
- $T$：市政压力不满足给水箱充水的最大连续时间(白天)。
情况二：由水泵向水箱供水
方法2：水箱-水泵供水方式水泵自动启动时，高位水箱有效容积可按下式计算。
$$V_g=C× \frac{Q_b}{4n_{max}}$$
式中：
- $V_g$：高位水箱有效容积(m)；
- $Q_b$：水泵出水量($M^3/h$)；
- $n_{max}$：水泵1h内最大启动次数(次/h)一般选用4~8次/h；
- $C$：安全系数，可在1.25~2.00内选用。
总结：实际设计中直接取高日高时50%即可，不用那么老实，一步一步算。
水箱设置高度
3.7.5.3 水箱的设置高度（以底板面计）应满足最高层用户的用水水压要求，当达不到要求时，宜采取管道增压措施。
$$h≥H_2+H_4$$
式中：
- $h$：水箱最低水位至最不利配水点位置的高度所需静水压（kPa）；
- $H_2$：水箱出水口至最不利配水点计算管路的总水头损失（kPa）；
- $H_4$：最不利配水点所需最低工作压力（kPa）。
当高位水箱的设置高度达不到要求时，宜采取管道増压措施。
“以底板面计”不是针对水压，而是针对水箱本身的设计。
进水管流量
水箱进水管流量 = 水泵出水管流量
水泵核心参数
流量
3.8.3 建筑物内采用高位水箱调节的生活给水系统时，水泵的最大出水量不应小于最大小时用水量。
条文说明：3.8.3 建筑物内采用高位水箱调节供水的系统，水泵由高位水箱中的水位控制其启动或停止，当高位水箱的调节容量(启动泵时箱内的存水一般不小于5min用水量)不小于0.5h最大用水时水量的情况下，可按最大用水时流量选择水泵流量；当高位水箱的有效调节容量较小时，应以大于最大用水时的平均流量选泵。
解释：“此消彼长”原理，水箱小，水泵大；水箱大，水泵小。所谓“最大用水时的平均流量”其实还是高日高时，只不过进行了单位换算。
条文说明：3.8.4 在本规范第3.8.1条的说明中已明确生活给水系统的调速泵组在最大供水量时是多台泵并联供水的，本条规定在选泵时，管网水力特性曲线与水泵为额定转速时的并联曲线的交点，即工作点，它所对应的泵组总出水量，应等于或略大于管网的最大设计流量。本次局部修订将“设计秒流量”改成“最大设计流量”，系根据本规范第3.6.1条规定，当小区规模大时，要按本规范第3.1.9条计算的最大用水时流量为设计流量。由于管网“最大设计流量”出现的几率相当小，水泵大部分运行工况在小于“最大设计流量”工作点，此总出水量对应的单泵工作点，应处于水泵高效区的末端(右端)。这样选泵才能使水泵在高效区内运行。
对于建筑来说，其“最大设计流量”是设计秒流量，但是对于小区来说，其“最大设计流量”可能是设计秒流量，也有可能是高日高时流量。
扬程
参照：$H=H_1+H_2+H_3+H_4$（根据四种情况舍去对应的项）
情况1：水泵与室外给水管网间接连接，从贮水池或吸水井抽水向高位水箱供水时，水泵扬程按下式计算：
$$H_b≥H_1+H_2+10 \frac{v^2}{2g}$$
式中：
- $H_b$：水泵扬程（Kpa）；
- $H_1$：贮水池或吸水井最低水位至高位水箱进水管入口处位置高度所静水压(kPa)，相当于贮水池或吸水井最低水位至最不利配水点高差（hx10）;
- $H_2$：水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路的浯程和局部水头损失之和(kPa)；
- $v$：高位水箱进水管入口处的流速(m/s)，×10是为了进行单位换算，将m换位KPa;
- $g$：重力加速度($m/s^2$)。
情况2：水泵与室外给水管网直接连接供水至屋顶水箱，水泵扬程按下式计算：
$$H_b≥H_1+H_2+10 \frac{v^2}{2g}-H_0$$
- $H_0$：室外给水管网所能提供的最小压力(KPa)。（若市政管网为波动存在，那么需要取最小值）
情况3：水泵与室外给水管网间接连接，从贮水池或吸水井抽水向管网供水时，水泵扬程按下式计算：
$$H_b≥H_1+H_2+H_4$$
- $H_4$：最不利配水点所需最低工作压カ(KPa)。
情况4：水泵与室外给水管网直接连接，水泵扬程按下式计算：
$$H_b≥H_1+H_2+H_4-H_0$$
水头损失的求法
需要注意的是，公称直径并不能直接拿来计算，外径 - 壁厚 × 2 = 内径，内径 - 1 = 计算内径。
水泵选型
3.8.1 水泵的Q～H特性曲线，应是随流量的增大，扬程逐渐下降的曲线；
注：对Q～H特性曲线存在有上升段的水泵，应分析在运行工况中不会出现不稳定工作时方可采用。
条文说明：
3.8.1 选择生活给水系统的加压水泵时，必须对水泵的Q-H特性曲线进行分析，应选择特性曲线为随流量增大其扬程逐渐下降的水泵，这样的泵工作稳定，并联使用时可靠。Q-H特性曲线存在有上升段(即零流量时的扬程不是最高扬程，随流量增大扬程也升高，扬程升至峰值后，流量再增大扬程又开始下降，Q-H特性曲线的前段就出现一个向上拱起的弓形上升段的水泵)。这种泵单泵工作，且工作点扬程低于零流量扬程时，水泵可稳定工作。如工作点在上升段范围内，水泵工作就不稳定。这种水泵并联时，先启动的水泵工作正常，后启动的水泵往往出现有压无流的空转。因此本条规定，选择的水泵必须要能稳定工作。生活给水的加压泵是长期不停地工作的，水泵产品的效率对节约能耗、降低运行费用起着关键作用。因此，选泵时应选择效率高的泵型，且管网特性曲线所要求的水泵工作点，应位于水泵效率曲线的高效区内。
在通常情况下，一个给水加压系统宜由同一型号的水泵组合并联工作。最大流量时由2台～3台(时变化系数为1.5～2.0的系统可用2台；时变化系数2.0～3.0的系统用3台)水泵并联供水。若系统有持续较长的时段处于接近零流量状态时，可另配备小型泵用于此时段的供水。
水泵自动切换交替运行，可避免备用泵因长期不运行而泵内的水滞留变质或锈蚀卡死不转的问题。
低位贮水池核心参数
水池水位
以上分区形式都是噱头，本质上与简单供水计算方法相同。
垂直串联供水
问题：水箱3、2、1的调节容积，水泵1、2、3的流量，分别是多少?
水箱3：不宜小于高区最大用水时水量的50%；水泵3：$≥ 高区Q_h$。
水箱2容积 = 水泵3抽水 + 中区最大用水时水量的50%。
问题来了：水泵3抽水为多少？
3.7.8 生活用水中途转输水箱的转输调节容积宜取转输水泵5min～10min的流量。
所以说水箱2容积 = 5~10min水泵3的流量+中区最大用水时水量的50%。
水泵2：作为转输泵（高层3号泵）的流量+作为中区屋顶水箱供水的水泵，所以说水泵2流量 $≥ 高区Q_h + 中区Q_h$
水箱1：5~10min水泵2的流量+低区最大用水时水量的50%。
水泵1：$≥ 低区Q_h + 水泵2流量 = 低区Q_h+中区Q_h+高区Q_h$
如何分区？
3.3.3 建筑物内的给水系统宜按下列要求确定：2 给水系统的竖向分区应根据建筑物用途、层数、使用要求、材料设备性能、维护管理、节约供水、能耗等因素综合确定。
3.3.4 卫生器具给水配件承受的最大工作压力，不得大于0.6MPa。
3.3.5 高层建筑生活给水系统应竖向分区，竖向分区压力应符合下列要求：
- 各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa；
- 静水压大于0.35MPa的入户管(或配水横管)，宜设减压或调压设施；
- 各分区最不利配水点的水压，应满足用水水压要求。
条文说明：3.3.5 高层建筑生活给水系统竖向分区要根据建筑物用途、建筑高度、材料设备性能等因素综合确定。分区供水的目的不仅为了防止损坏给水配件，同时可避免过高的供水压力造成用水不必要的浪费。对供水区域较大多层建筑的生活给水系统，有时也会出现超出本条分区压力的规定。一旦产生入户管压力、最不利点压力等超出本条规定时，也要为满足本条文的有关规定采取相应的技术措施。
3.3.5A 居住建筑入户管给水压力不应大于0.35MPa。
2.3.5 入户管或楼内公共建筑的配水横管的水表进口端水压，一般不宜小于0.1MPa(当卫生器具对供水压力有特殊要求时应按产品样本确定)。《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》（2009）
综上所述，分区最低点卫生器具静水压力不宜大于0.45MPa，同时也要满足高层入户管压力不小于0.1MPa，所以分区常常以35m（0.45MPa-0.1MPa=0.35MPa=35m水柱）为分界线。
8.2.4 卫生器具正常使用的最佳水压为0.20～0.30MPa。《住宅建筑规范》GB 50368-2005
由此可以说明，分区系统中，并不是所有卫生器具都是处于最佳水压状态的。
气压罐供水
略
叠压供水（无负压供水）
略
