農(nóng)村屋頂水箱供水原理圖
本文以水箱供水的多層住宅小區(qū)為例，為4~6層水箱供水的立管及水表外移改造前后的管道水頭損失進(jìn)行計(jì)算分析，從而可以為二次供水設(shè)施改造實(shí)施提供理論及優(yōu)化依據(jù)。
二次供水改造背景
居民住宅二次供水設(shè)施是指住宅小區(qū)內(nèi)的供水水箱、水池、管道、閥門、水泵、計(jì)量器具及其附屬設(shè)施。這些居民住宅供水設(shè)施的建筑材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)較低或年久老化，易造成對(duì)自來(lái)水水質(zhì)的二次污染，加上部分區(qū)域供水體制分割，導(dǎo)致管理責(zé)任不清晰、服務(wù)不及時(shí)等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
本次改造將主要供水管道（立管）及水表外移至公共樓道內(nèi)；由于原老舊小區(qū)原有供水立管及水表均位于用戶廚房?jī)?nèi)，本次改造立管及水表外移后是否會(huì)對(duì)居民的用水水壓產(chǎn)生影響，其影響范圍多大？下面對(duì)某六層多層住宅兩種改造方案為例對(duì)改造前后的水壓進(jìn)行理論計(jì)算分析。
工程概況
某一小區(qū)為6層多層住宅，房型為一梯兩戶供水方式為1~3層市政直供，4~6層屋頂水箱供水，供水立管位于戶內(nèi)或外墻，水表位于廚房?jī)?nèi)，管材為鍍鋅鋼管（以下為了便于與塑料管管徑匹配，其管徑均按塑料管的表示方式按外徑表示）。本次二次供水設(shè)施改造將不改變?cè)械墓┧绞�，將用戶戶�?nèi)的立管及水表均外移至公共樓梯道內(nèi)。由于外移后主要是對(duì)水箱供水用戶存在影響，故下面對(duì)水箱供水的4~6層供水的三種工況進(jìn)行計(jì)算，O1外移改造前，立管及水表均位于廚房?jī)?nèi)，立管從6層De63的管道依次變徑到4層的De25的管道；O2外移改造后，4~6層立管及水表外移至公共樓道半平臺(tái)，供水立管管徑為De63不變；供水管材為PPR給水管。
下圖為4~6層右側(cè)戶的給水系統(tǒng)原理圖，其中立管JL-1每層供水一戶，立管JL-2五層半供水兩戶，4層半一戶，該住宅屬于普通住宅Ⅱ型，每戶一廚一衛(wèi)，每戶的衛(wèi)生器具及當(dāng)量為：洗滌盆1只（N=1.0）；坐便器1具（N=0.75）；洗臉盆1只（N=0.75）；淋浴器1具（N=0.75）；洗衣機(jī)水嘴1個(gè)（N=1.0）。
流量參數(shù)
計(jì)算：根據(jù)建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50015-2003）表3.1.9得，Ⅱ類普通住宅最高生活用水定額取：230L/人·天；用水時(shí)間24小時(shí)；時(shí)變化系數(shù)3.5人。
根據(jù)住宅配置的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量、使用人數(shù)、用水定額、使用時(shí)數(shù)及變化系數(shù)，可按式（3.6.4-1）計(jì)算出最大用水時(shí)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率（%）；
根據(jù)計(jì)算管段上的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量總數(shù)，可按式（3.6.4-2）計(jì)算得出該管的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量同時(shí)出流概率；
根據(jù)計(jì)算管段上的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量同時(shí)出流概率可按式（3.6.4-3）計(jì)算該管段的設(shè)計(jì)流量。
設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算結(jié)果如下表：
設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算結(jié)果如下表：
局部阻力部件折算補(bǔ)償
1.生活給水管道的配水管的局部水頭損失，宜按管道的連接方式，采用管配件當(dāng)量長(zhǎng)度法計(jì)算。由建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB20015-2003）附錄D表D得：5層及6層管道閥門等配件及其摩阻損失的折算補(bǔ)償長(zhǎng)度如下表：
2.居民住宅入戶管上的水表，水頭損失宜取0.01MPa，即1mH2O；現(xiàn)市場(chǎng)上使用較為廣泛的燃?xì)鉄崴魅纾喝f(wàn)家樂(lè)、林內(nèi)的最低啟動(dòng)水壓為0.02MPa，其余的如：美的、海爾最低啟動(dòng)水壓為0.03MPa；因此只有當(dāng)用戶的進(jìn)水水壓大于燃?xì)鉄崴鞯淖畹蛦?dòng)氣壓時(shí)，燃?xì)鉄崴鞑拍苷Ｊ褂�，�?dāng)用戶進(jìn)水水壓無(wú)法滿足要求時(shí)，需增設(shè)增壓泵來(lái)提高水壓。
通過(guò)折算老舊小區(qū)住宅用戶二次供水設(shè)施改造前后兩種不同工況的局部阻力部件的當(dāng)量長(zhǎng)度，并接戶用戶給水系統(tǒng)的管道長(zhǎng)度，計(jì)算出兩種工況下的總水頭損失，可對(duì)比分析二次供水改造立管及水表外前后供水壓力的變化和影響。
總沿程阻力損失計(jì)算
建筑冷水給水塑料管道的沿程水頭損失可利用《建筑給水排水塑料管道工程技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T98-2014）公式（4.7.1）
給水管道設(shè)計(jì)流速不宜大于1.80m/s。
管道系統(tǒng)的局部水頭損失，宜根據(jù)關(guān)鍵的鏈接狀況，按管網(wǎng)的沿程水頭損失的百分比取值，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
1.當(dāng)管配件內(nèi)徑與管道內(nèi)徑相一致、管材與管件承采用插式連接，采用三通分水時(shí)，宜取沿程水頭損失的15%~20%。
2.當(dāng)采用內(nèi)徑略小于管道內(nèi)徑的內(nèi)插式管配件，采用三通分水時(shí)，宜取沿程水頭損失的70%~80%，采用分水器分水時(shí)，宜取沿程水頭損失的35%~40%。
水頭損失計(jì)算分析
從上可以看出改造前后相較改造前6層水頭損失增加了0.1m，五層用戶反而減少了0.06m左右。如果僅開淋浴器的情況下改造前后相較改造前6層水頭損失增加了0.01m，5層用戶減少了0.16m。從而可知改造后對(duì)6層影響很小，對(duì)5層以下比較有利。
結(jié)論
二次供水設(shè)施改造工程，水表及立管外移后，增加了管線長(zhǎng)度及管配件的數(shù)量，造成沿程水頭損失增大，對(duì)5、6層有一定影響，且5層以下水力情況會(huì)更好。
二次供水設(shè)施改造水表及立管外移時(shí)應(yīng)盡量減少給水管路的長(zhǎng)度及管配件的數(shù)量，這樣可以有效減少沿程水頭損失，避免用戶水壓偏低
該類型小區(qū)改造前后，都無(wú)法滿足燃?xì)鉄崴鞯膯?dòng)要求，故改造前后需設(shè)增壓水泵。
二次供水改造到位后，部分用戶的水壓會(huì)有微弱影響，水質(zhì)會(huì)得到明顯改善，杜絕了二次污染，確保了水質(zhì)達(dá)標(biāo)；二是社區(qū)居民還可以享受更多的便利，如家中無(wú)人用水器具漏水，專業(yè)人士無(wú)需入戶即可關(guān)閉水源。
水表和立管外移后，一方面可以大大提高供水企業(yè)抄表員的水表抄見(jiàn)率；另一方面，方便今后的維修養(yǎng)護(hù)。并且方便立管的維修更換，減少對(duì)居民的影響。三是日常抄表、收費(fèi)、服務(wù)及維修保養(yǎng)由小區(qū)轉(zhuǎn)移到供水單位統(tǒng)一負(fù)責(zé)，實(shí)現(xiàn)居民水價(jià)收費(fèi)一致。四是減少自來(lái)水輸送中的損耗。五是供水管理將會(huì)得到明顯規(guī)范。
