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在給水管道設計流量計算中,如何考慮不同建筑類(lèi)型的差異?
在給水管道設計流量計算中,不同建筑類(lèi)型的用水特性(如用水時(shí)間分布、衛生器具密度、用水隨機性等)差異顯著(zhù),直接影響設計方法的選擇和參數取值。以下從住宅、公共建筑、工業(yè)建筑、消防特殊場(chǎng)景四大類(lèi)出發(fā),具體說(shuō)明差異及應對策略:
一、住宅建筑:分散隨機用水,采用概率法(平方根法)
核心特點(diǎn):衛生器具(如洗臉盆、馬桶、淋浴器)使用分散且隨機,用水高峰由多個(gè)器具同時(shí)使用疊加形成,但峰值流量較小且持續時(shí)間短。
計算方法:
采用《建筑給水排水設計規范》(GB50015)推薦的概率模型(平方根法),公式為:
$$q_g = 0.2\alpha \sqrt{N_g} + q_{\text{max}}$$
參數差異:$\alpha$(系數):住宅取1.1(反映家庭用水的隨機性),集體宿舍取1.5~2.0(人員密集,同時(shí)使用概率更高);$N_g$(衛生器具給水當量總數):按規范折算(如大便器沖洗閥為6.0當量,淋浴器為0.75當量);$q_{\text{max}}$(最大小時(shí)用水量的單器具流量):僅當同一管段連接的衛生器具≤3個(gè)時(shí)計入(避免小流量場(chǎng)景誤差,如僅1個(gè)馬桶使用時(shí),$q_{\text{max}}=6.0×0.2=1.2$L/s)。
示例:某8戶(hù)住宅的公共立管,每戶(hù)設1個(gè)洗臉盆(0.75當量)和1個(gè)淋浴器(0.75當量),則$N_g=8×(0.75+0.75)=12$,$\alpha=1.1$,計算得$q_g=0.2×1.1×\sqrt{12}≈0.76$L/s(未計$q_{\text{max}}$,因每戶(hù)有多個(gè)器具)。
二、公共建筑:集中規律用水,采用百分比法或單位數法
核心特點(diǎn):衛生器具集中(如商場(chǎng)洗手盆、醫院手術(shù)室器械、學(xué)校衛生間),用水時(shí)間相對集中(如早晚高峰),需根據同時(shí)使用概率或單位用水量計算。
1. 商場(chǎng)、酒店等商業(yè)建筑:百分比法
衛生器具(如洗手盆、小便器)使用具有“集中時(shí)段+部分同時(shí)使用”特征,按最大小時(shí)用水量的同時(shí)使用比例計算:
$$q_g = \sum (q_0 n_0 b)$$
$q_0$:?jiǎn)纹骶哳~定流量(L/s,如洗手盆0.15L/s);$n_0$:同類(lèi)型器具數量;$b$:同時(shí)使用百分數(規范查表,如商場(chǎng)洗手盆$b=30\%$,酒店客房衛生間$b=50\%$)。
示例:某商場(chǎng)有20個(gè)洗手盆($q_0=0.15$L/s,$b=30\%$),則設計流量$q_g=0.15×20×30\%=0.9$L/s。
2. 醫院、學(xué)校等特殊公共建筑:?jiǎn)挝粩捣?/p>
醫院(病房、手術(shù)室)、學(xué)校(教室、實(shí)驗室)的用水與服務(wù)人數直接相關(guān),按單位人數用水定額計算:
$$q_g = \frac{q_m N}{3600}$$
$q_m$:每人每小時(shí)的用水量(L/h,如醫院病房150L/人·h,學(xué)校教室50L/人·h);$N$:服務(wù)人數(如病房床位數、教室學(xué)生數)。
示例:某醫院住院部有50張床位($q_m=150$L/人·h),則設計流量$q_g=(150×50)/3600≈2.08$L/s。
三、工業(yè)建筑:分質(zhì)分產(chǎn),按工藝需求定制
核心特點(diǎn):用水量大且規律(如冷卻循環(huán)水、工藝生產(chǎn)用水),或存在分質(zhì)供水(生產(chǎn)用水與生活用水分開(kāi)),需結合生產(chǎn)工藝確定最大小時(shí)用水量。
計算方法:
生產(chǎn)用水:根據工藝流程的最大小時(shí)用水定額(如鋼鐵廠(chǎng)軋鋼車(chē)間冷卻水定額50m3/h·條生產(chǎn)線(xiàn));輔助用水(如車(chē)間衛生間、食堂):參照公共建筑方法(百分比法或單位數法);循環(huán)水系統:需額外計算補充水量(蒸發(fā)、泄漏損失),通常為循環(huán)水量的1%~3%。
示例:某啤酒廠(chǎng)釀造車(chē)間有3條生產(chǎn)線(xiàn)(每條線(xiàn)生產(chǎn)用水定額20m3/h),則生產(chǎn)用水設計流量$q_g=3×20=60$m3/h(需轉換為L(cháng)/s,即16.67L/s)。
四、消防特殊場(chǎng)景:獨立計算,按最不利原則強化
核心特點(diǎn):消防用水為短時(shí)間高強度需求(如火災持續1~3小時(shí)),需獨立于生活用水系統,按最不利點(diǎn)火災同時(shí)作用的消防設施計算。
計算方法:
室內外消火栓:按建筑體積、類(lèi)別查規范(如5000m3以下的丙類(lèi)廠(chǎng)房,室內消火栓設計流量10L/s,室外15L/s);自動(dòng)噴淋系統:按危險等級確定(如中危險Ⅰ級,設計流量30L/s);疊加原則:同一建筑內多種消防設施需疊加(如室內消火栓+自動(dòng)噴淋,總流量=10+30=40L/s)。
示例:某高層住宅(30層,體積約3萬(wàn)m3),室內消火栓設計流量40L/s(按規范),自動(dòng)噴淋30L/s,總消防流量70L/s(需單獨校核管徑與水泵揚程)。
關(guān)鍵差異總結與注意事項
建筑類(lèi)型 用水特性 計算方法
核心參數差異
住宅 分散隨機、峰值小 概率法(平方根法) $\alpha=1.1$,$N_g$為當量總數
公共建筑 集中規律、時(shí)段性強 百分比法/單位數法 $b$(同時(shí)使用率)或$q_m$(人均定額)
工業(yè)建筑 分質(zhì)分產(chǎn)、工藝主導 按工藝定額+循環(huán)水補充 生產(chǎn)線(xiàn)用水定額、循環(huán)損失率
消防場(chǎng)景 短時(shí)間高強度、獨立系統 按最不利點(diǎn)消防設施疊加 規范查表的流量標準(L/s)
注意事項:
規范優(yōu)先:需嚴格遵循《建筑給水排水設計規范》(GB50015)、《消防給水及消火栓系統技術(shù)規范》(GB50974)等對不同建筑類(lèi)型的參數規定;疊加原則:生活與消防流量需分開(kāi)計算(消防系統獨立),生活用水內部可疊加(如廚房+衛生間);經(jīng)濟性平衡:避免過(guò)度放大管徑(增加投資),需通過(guò)水頭損失計算驗證管徑合理性(如哈森-威廉姆斯公式)。
綜上,不同建筑類(lèi)型的用水差異需在設計流量計算中通過(guò)方法選擇、參數調整精準反映,最終實(shí)現“安全可靠、經(jīng)濟合理”的給水系統設計目標。
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