住宅套内给水排水管道水力计算-给排水百科网

住宅套内给水排水管道水力计算

1 入户管管径计算

    《住宅建筑规范》[1]第5.1.4条规定：“卫生间应设置便器、洗浴器、洗面器等设施或预留位置；……。”这是现阶段住宅内卫生器具配置的最低要求，从《建筑给水排水设计规范》[2]中可知普通住宅Ⅱ、Ⅲ类符合此项要求。
    以普通住宅Ⅱ类为计算算例，表1-1为普通住宅Ⅱ类最高日生活用水定额及小时变化系数，表1-2为住宅常见卫生器具的给水额定流量、当量和连接管公称管径。表1-3为生活给水管道的水流流速要求值。
    普通住宅Ⅱ类常见户型配置情况：所有户型配置均配置一间厨房，一套洗衣设施，以卫生间间数不同，分为一卫户（一间卫生间的户型）、二卫户（二间卫生间的户型）和三卫户（三间卫生间的户型）。表1-4为常见户型卫生器具不同组合的当量数。
    以PP-R管道和PAP管道作为典型管材进行水力计算。三通分水连接方式常用的建筑给水用无规共聚聚丙烯（PP-R）管道，当冷水管工作压力≤0.6MPa时，常选用S5系列，S5系列计算内径较大；分水器分水连接方式常用的铝塑复合（PAP）管道，铝塑复合（PAP）管道采用对接焊型，计算内径较小。表1-5为住宅常见户型入户管水力计算表。由表1-5可知，普通住宅Ⅱ类常见户型入户管公称管径应为DN25～DN32；如入户管管径采用小一级的，首先流速不满足规范要求，其次同样长度的入户管水头损失比满足流速要求管径的水头损失大3倍左右。
                           表1-1 最高日生活用水定额及小时变化系数

住宅类别		卫生器具设置标准	用水定额（L/人·d）	小时变化系数Kh
普通住宅	II	大便器、洗脸盆、洗涤盆、洗衣盆、热水器和沐浴设备器	130～300	2.8～2.3

表1-2 卫生器具的给水额定流量和当量

序号	给水配件名称	额定流量（L/s）	当量
1	洗涤盆	0.20	1.00
2	洗脸盆	0.15	0.75
3	浴盆	0.24	1.20
4	淋浴器	0.15	0.75
5	大便器	0.10	0.50
6	净身盆冲洗水嘴	0.10	0.50
7	家用洗衣机水嘴	0.20	1.00

注：连接管公称管径均为15mm。
表1-3 生活给水管道的水流流速

公称直径（mm）	15～20	25～40
水流速度（m/s）	≤1.0	≤1.2

表1-4 常见户型卫生器具当量数

房间名称	厨房	卫生间					阳台		当量总和
给水配件名称	洗涤盆	洗脸盆	淋浴器	浴盆	大便器	净身盆冲洗水嘴	家用洗衣机水嘴	洗衣盆	当量总和
一卫户	1.00	0.75	0.75	—	0.50	—	1.00	—	4.00
一卫户	1.00	0.75	0.75	—	0.50	—	1.00	1.00	5.00
二卫户	1.00	2×0.75	0.75	1.20	2×0.50	—	1.00	1.00	7.45
二卫户	1.00	2×0.75	0.75	1.20	2×0.50	0.5	1.00	1.00	7.95
三卫户	1.00	3×0.75	2×0.75	1.20	3×0.50	—	1.00	1.00	9.45
三卫户	1.00	3×0.75	0.75	2×1.20	3×0.50	0.5	1.00	1.00	10.40

1-5 常见户型入户管水力计算表

户型				一卫户	一卫户	一卫户	一卫户	二卫户	二卫户	三卫户	三卫户
用水定额 qo （L/s）				130		300
户用水人数 m （人）				3.5		3.5
小时变化系数 Kh				2.3		2.8
给水当量数 Ng				4	5	4	5	7.45	7.95	9.45	10.40
用水时数 T （h）				24		24
概率法计算参数		Uo （%）		1.51	1.21	4.25	3.40	2.28	2.14	1.80	1.64
		αc		0.00708	0.00481	0.05725	0.04029	0.02163	0.02043	0.01337	0.01206
		U （%）		50.61	45.15	54.90	48.28	38.61	37.34	33.77	32.13
入户管设计流量qg(L/s)				0.40	0.45	0.44	0.48	0.58	0.59	0.64	0.67
PP-R[6]（S5）	dn25（DN20）		i（10Pa/m）	99.16	121.30	115.29	137.31	189.96	201.34	230.15	250.62
	dn25（DN20）		V（m/s）	1.23	1.37	1.33	1.46	1.74	1.80	1.93	2.02
	dn32 （DN25）		i（10Pa/m）	30.02	36.73	34.91	41.57	57.51	60.96	69.68	75.88
	dn32 （DN25）		V（m/s）	0.75	0.84	0.81	0.90	1.07	1.10	1.18	1.24
	dn40 （DN32）		i（10Pa/m）	—	—	—	—	—	—	—	26.17
	dn40 （DN32）		V（m/s）	—	—	—	—	—	—	—	0.80
PAP[6] （对接焊）	dn25（DN20）		i（10Pa/m）	163.47	199.97	190.07	226.38	313.16	331.93	379.42	413.17
	dn25（DN20）		V（m/s）	1.51	1.68	1.63	1.80	2.14	2.21	2.37	2.49
	dn32 （DN25）		i（10Pa/m）	34.25	41.90	39.83	47.44	65.62	69.55	79.51	86.58
	dn32 （DN25）		V（m/s）	0.79	0.88	0.86	0.95	1.13	1.16	1.25	1.31
	dn40 （DN32）		i（10Pa/m）	—	—	—	—	—	—	24.77	26.97
	dn40 （DN32）		V（m/s）	—	—	—	—	—	—	0.77	0.81

2 表前最低工作压力计算

    《住宅建筑规范》第8.2.4条规定：“套内分户用水点的给水压力不应小于0.05MPa，……”提出套内分户用水点最低给水压力要求，是为了确保居民正常用水的必要条件。
     原《建筑给水排水设计规范》是要求配水点前所需流出水头，在现行《建筑给水排水设计规范》是要求卫生器具的最低工作压力。卫生器具的流出水头和最低工作压力值详表2-1。由此可知《住宅设计规范》第6.1.2条规定：“套内分户水表前的给水静水压力不应小于50kPa，……。”已不能满足正常使用的要求。
由表2-1对比可知，压力值相当于比原来提高了0.03MPa～0.06MPa左右，对应于套内分户水表前的给水静水压力在0.08～0.11MPa。
                         表2-1卫生器具的流出水头和最低工作压力值对比

序号	给水配件名称	GBJ 15-88 （1997年版）	GB 50015-2003
序号	给水配件名称	配水点前所需流出水头[7]（MPa）	最低工作压力[2] （MPa）
1	洗涤盆	0.020	0.050
2	洗脸盆	0.015	0.050
3	浴盆	0.015～0.020	0.005～0.070
4	淋浴器	0.025～0.040	0.050～0.100
5	大便器	0.020	0.020
6	净身盆冲洗水嘴	0.030	0.050
7	家用洗衣机水嘴	0.020	0.050

    注：（1）流出水头是指给水时，为克服配水件内摩阻、冲击及流速变化等阻力而能放出的额定流量的水头所需的静水压。
        （2）最低工作压力是指在此压力下卫生器具基本上可以满足使用要求，它与额定流量无对应关系。
    住宅入户管上水表的水头损失取0.010[2]～0.015MPa[4]。笔者以水表本层出户集中布置方式（水表距楼面1.0m），常见户型厨房、卫生间和阳台用水点为算例，根据管件采用三通分水或分水器分水的连接情况，经过管道、配件沿程和局部水头损失计算后，加上卫生器具的最低工作压力和水表的水头损失不同组合，表前最低工作压力在0.10～0.15MPa。对分水器集中配水连接方式水头损失较小，对应的表前最低工作压力可采用较小的数值。
    现代住宅给水支管设计常常只到水表后（或在室内预留一处接口），表前最低压力值的大小关系到住户将来装修后的正常用水，对于这一点应加以重视。同时必须指出，目前大部分水箱供水方式，水箱设置高度难以满足顶上1～3层表前最低工作压力(卫生器具的最低工作压力)的要求，这一点在设计时应特别注意。

    3 排水横支管管径计算

    排水横支管设计排水流量（通水能力）是按照重力流（不满流）进行计算，同管径的排水横支管设计排水流量远小于排水立管的设计排水流量。表3-1 为住宅常见卫生器具排水的流量、当量和排水(连接)管的管径。
    以常用的建筑排水硬聚氯乙烯（UPVC）管道（公称外径50～110mm）作为计算算例。表3-2为水力计算参数、计算过程和计算结果。
                         表3-1卫生器具排水的流量、当量和排水管的管径

序号	卫生器具名称	排水流量（L/s）	当量	排水管管径（mm）
1	厨房单格洗涤盆（池）	0.67	2.00	50
2	厨房双格洗涤盆（池）	1.00	3.00	50
3	洗脸盆	0.25	0.75	32～50
4	浴盆	1.00	3.00	50
5	淋浴器	0.15	0.45	50
6	大便器	2.00	6.00	100
7	净身器	0.10	0.30	40～50
8	洗衣池	0.33	1.00	50
9	家用洗衣机	0.50	1.50	50

由表3-3对比可知：当采用建筑排水硬聚氯乙烯（UPVC）管道作为排水横支管时，除了采用单格洗涤盆（池）在标准坡度下可以采用公称外径50mm管道外；其他情况均应采用公称外径75mm管道。当采用铸铁排水管作为排水横支管时，也应注意这一点。

表3-2 UPVC排水横支管水力计算表[5]

公称外径（mm）	壁厚（mm）	计算内径（mm）	最大充满度[3] h/D	水力半径 R（m）	水力坡度			粗糙系数（n）	过水断面面积 W（m2）	管道流速			设计排水流量
公称外径（mm）	壁厚（mm）	计算内径（mm）	最大充满度[3] h/D	水力半径 R（m）	标准坡度i1	通用坡度i2	最小坡度i3	粗糙系数（n）	过水断面面积 W（m2）	V1 （m/s）	V2 （m/s）	V3 （m/s）	Q1 （L/s）	Q2 （L/s）	Q3 （L/s）
50	2.0	46.0	0.5	0.0115	0.026	0.020	0.012	0.009	0.0008	0.91	0.80	0.62	0.76	0.66	0.52
75	2.3	70.4	0.5	0.0176	0.026	0.014	0.007	0.009	0.0019	1.21	0.89	0.63	2.36	1.73	1.22
90	3.2	83.8	0.5	0.0210	0.026	0.012	0.005	0.009	0.0028	1.36	0.93	0.60	3.75	2.55	1.65
110	3.2	103.6	0.5	0.0259	0.026	0.010	0.004	0.009	0.0042	1.57	0.97	0.62	6.61	4.10	2.59

表3-3 排水横支管承接卫生器具排水流量与UPVC排水横支管设计排水流量对比表

排水横支管承接卫生器具		UPVC排水横支管设计排水流量（L/s）
卫生器具	排水流量（L/s）	公称外径50（mm）			公称外径75（mm）
		标准坡度	通用坡度	最小坡度	标准坡度	通用坡度	最小坡度
		Q1=0.76	Q2=0.66	Q3=0.52	Q1=2.36	Q2=1.73	Q3=1.22
厨房单格洗涤盆（池）	0.67	○	×	×	×	○	○
厨房双格洗涤盆（池）	1.00	×	×	×	○	○	○
浴盆	1.00	×	×	×	○	○	○
浴盆与洗脸盆、淋浴器、净身器等不同组合	＞1.00	×	×	×	○	○	○
洗衣池+家用洗衣机	0.33+0.50*	×	×	×	○	○	○

注：*考虑同时排水的流量。

4 结语

    （1）满足《住宅建筑规范》[1]卫生器具配置要求和生活给水管道的水流流速要求的入户管公称管径应为DN25～DN32。
    （2）住宅水表本层户外集中布置的供水方式，表前最低工作压力宜为0.10～0.15MPa。
    （3）排水横支管管径选择，应首先考虑卫生器具类型及其组合，其次还应考虑排水横支管所采用的坡度。