二次供水设备所需压力的计算,核心是确定水泵的设计流量和扬程。其中,扬程的计算是关键,它决定了设备能否将水送到最不利点并保证足够的水压。整个计算需遵循《建筑给水排水设计标准》(GB 50015-2019)等规范。
第一步:确定设计流量 (Q)
设计流量是选择水泵的基础,通常指设计秒流量,即系统在用水高峰时所需的最大瞬时流量。
计算方法:对于住宅小区,可按《建筑给水排水设计标准》(GB 50015-2019)中的概率法计算。其核心是根据卫生器具给水当量、用水定额等参数,计算出设计秒流量 qg (L/s)。
公式:qg = 0.2 · U · Ng
U:计算管段的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率(%)。
Ng:计算管段的卫生器具给水当量总数。
重要提示:计算出的设计秒流量需要考虑管网漏失水量和未预见水量,一般可按最高日用水量的 8%~12% 计算。
第二步:计算所需扬程 (H) —— 核心环节
水泵扬程是设备所需压力的最终体现,它等于最不利点所需水压与所有水头损失之和。
核心公式:
H = H1 + H2 + H3 + H4
其中:
H:水泵所需的总扬程(m)。
H1:几何高差,即水泵基准面(如最低水位)到最不利配水点(如最高层淋浴器)的垂直高度差(m)。
H2:沿程水头损失,即水流通过管道因摩擦产生的压力损失(m)。
H3:局部水头损失,即水流通过阀门、弯头等管件产生的压力损失(m)。在初步估算中,局部损失可近似取沿程损失的 30%~50%。
H4:最不利点所需流出水头,即保证最远处用水器具正常工作的最低压力(m)。
各项参数的详细计算与说明:
1. 几何高差 (H1)
这是最直观的一项,从水泵吸水的最低水位(如生活水池最低水位)算起,到最高、最远用水点的垂直高度。
2. 沿程水头损失 (H2)
这是计算中的难点,需根据管道材质、管径和流量确定。
公式:可采用海澄-威廉公式或达西公式计算。
海澄-威廉公式:i = 105Ch⁻¹·⁸⁵·dj⁻⁴·⁸⁷·qg¹·⁸⁵
i:单位管长的水头损失(m/m)。
Ch:海澄-威廉系数,塑料管取140,钢管、不锈钢管取130。
dj:管道计算内径(m)。
qg:给水设计流量(m³/s)。
计算出 i 后,沿程损失 H2 = i × L(L 为管道长度)。
简化估算:在方案阶段,也可按经验值估算,例如每100米管道损失约 5~10米 水柱。
3. 局部水头损失 (H3)
公式:hj = Σζ · V² / (2g)
Σζ:局部阻力系数总和,需查阅手册获取各管件的ζ值。
V:管道内水流速度(m/s)。
g:重力加速度(9.8 m/s²)。
简化估算:在初步设计中,局部水头损失可近似取沿程水头损失的30%~50%。
4. 最不利点所需流出水头 (H4)
这是保证用户正常用水的关键,需满足卫生器具的最低工作压力要求。
规范要求:根据《建筑给水排水设计标准》(GB 50015-2019),一般卫生器具的最低工作压力为 0.05 MPa(约5m水柱),而淋浴花洒的最佳体验压力为0.10~0.15 MPa(约10~15m水柱)。
取值建议:为保障用水舒适度,计算时 H4 通常取 10~15m 水柱。
第三步:计算所需压力 (P)
水泵扬程(H,单位m)与压力(P,单位MPa)的换算关系为:
1 MPa ≈ 100 m 水柱,即 1 m 水柱 = 0.01 MPa。
因此,设备所需压力 P = H × 0.01 (MPa)。
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