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建筑给水管道水头损失计算问题
建筑给水管道水头损失计算问题
摘要在建筑给排水设计过程中，计算建筑内压力管道的水头损失非常重要。目前我国建筑室内给水管道的水头损失一般按照海澄.威廉公式或者按照舍维列夫公式计算水头损失。而《给水排水设计手册第一册》没有按照海澄.威廉公式计算水头损失计算表。本文比较按照舍维列夫公式和海澄.威廉公式计算水头损失差别，并探讨不同用水管道选用不同公式计算水头损失的原因。最后制定出按照海澄.威廉公式计算出水力计算表方便设计时使用。
关键词水头损失 舍维列夫公式海澄.威廉公式水力计算表
中图分类号:G267 文献标识码:A 文章编号:
引言:
建筑内压力给水管道主要有生活给水管道和消防给水管道。按照《建筑给水排水设计规范》3.6.10规定给水管道的沿程水头损失采用海澄.威廉公式;而按照《自动喷水灭火系统设计规范》9.2.2规定，自动喷洒管道采用舍维列夫公式计算水头损失。在建筑给排水设计中，管道的水头损失的计算直接影响到选择水泵、减压阀的设置与选用、喷头及管道的实际流量等多项
内容
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。因此了解澄.威廉公式和者按照舍维列夫公式不同和生活给水管道和消防给水管道选用不同公式计算水头损失的原因，对于建筑给排水设计人员相当重要。
自动喷洒灭火管道的沿程水头损失计算:
自动喷洒管道的管材多采用镀锌钢管。按照《自动喷水灭火系统设计规范》中9.2.2规定，自动喷洒管道采用舍维列夫公式计算水头损失。舍维列夫公式可以表示为:
当u 1.2m/s的时候
( 1.1)
当u 1.2m/s的时,
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(1.2)
根据自动《自动喷水灭火系统设计规范》表8.0.7选择自动喷洒管道管径，通过计算可以发现自动喷洒管道流速大于、部分管道流速甚至远大于1.2m/s。自动喷洒管道计算水头损失时都采用公式1.2计算。可以看出自动喷洒管道的水头损失和流量的平方成正比;和计算内径的5.3次方成反比。
《自动喷水灭火系统设计规范》条文说明中指出，各国计算管道水头损失的公式各不相同，而我国采用的公式计算出的水头损失最高。据《美国工业防火手册》介绍:“经过实测，自动喷水系统管道在使用20~25年后，其水头损失接近实测值。” 消防管道平时没有水流动，管道内更容易产生腐蚀和微生物滋生。随着使用年限的增加，其管道的水头损失增加更快。采用舍维列夫公式计算水头损失更合理且安全。
给水管道的沿程水头损失计算:
按照《建筑给水排水设计规范》3.6.10规定给水管道的沿程水头损失按海澄.威廉公式公式计算:
式中: i――管道单位长度水头损失(KPa/m);
Ch――海澄-威廉系数。各种塑料管、内衬(涂)塑管Ch=140;
铜管、不锈钢管Ch=130;
内衬水泥、树脂的铸铁管Ch=130;普通钢管、铸铁管Ch=100;
根据研究表明:海澄系数 =140时，海澄,威廉公式计算值与10?时塑料管计算公式计算值吻合;海澄系数 =130时，海澄,威廉公式计算值与石棉水泥管计算公式计算值吻合;海澄系数 =90 时，海澄,威廉公式计算值与舍维列夫计算公式计算值吻合。从海澄-威廉公式中可以看出，海澄-威廉系数Ch越大，水头损失越大。塑料管、内衬(涂)塑管管道最光滑，而普通钢管、铸铁管管道单位长度水头损失最大。海澄,威廉公式计算值比舍维列夫计算公式计算值更小。
室内给水管道可以采用塑料管、铜管、不锈钢管等多种不同管材的管道，但流速必须是按照经济流速选定的。生活给水管道的水流速
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度见表2.1:
表2.1生活给水管道的水流速度
室内给水管道采用海澄-威廉公式计算沿程水头损失，这是因为第一:利用海澄-威廉公式计算给水管道的沿程水头损失更准确。通过与舍维列夫公式计算水头损失相比，可以知道相同条件下采用海澄-威廉公式计算水头损失计算值更小。对于镀锌钢管，既可以采用海澄-威廉计算水头损失，也可以采用舍维列夫公式计算水头损失。陈礼洪等通过实验发现镀锌钢管采用海澄-威廉系数Ch=100计算值和实测值更接近。第二:生活给水管道可能采用塑料管、衬塑钢管等多种管材的管道，海澄.威廉公式中不同的管材管道海澄-威廉系数Ch值不同。因此此公式适合各种管材的管道水头损失计算，使用更加方便灵活。第三:生活给水管道是在秒流量的条件下计算水头损失的，实际运行中发生的几率较小。采用水头损失较大的公式计算管道水头损失并选择水泵虽然可以完全保证秒流量的条件下供水压力的满足，但可能导致水泵在平时实际运行时不在高效区。而且卫生器具使用时的压力较大，浪费能源且不利于节水。
海澄-威廉公式水力计算表:
目前《给水排水设计手册第一册》没有按照海澄-威廉公式计算的管道水力计算表。本文以室内给水管道常用的塑料给水管为计算管道，根据海澄-威廉公式制定出水力计算表。
3.1计算内径的选择:
为了使用方便，采用《给水排水设计手册第一册》相同的塑料管道计算内径。即对于公称管径DN=8~15mm的塑料管，采用“轻工业部部
标准
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SG78~80-75”中PN=1.0MPa规格的硬聚氯乙烯的实际内径作为标准管计算内径。对于公称管径DN=20~400mm的塑料管，采用“轻工业部部标准SG78~80-75”中PN=0.6MPa规格的硬聚氯乙烯的实际内径作为标准管计算内径。
表3.1给水塑料管公称直径和计算内径
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根据计算内径和海澄-威廉计算公式，可以计算出不同流量在不同管径条件下，管道流速和水头损失。在控制管道在经济流速内，制定塑料管水力计算表3.2供设计时选用。
表3.2给水塑料管、内衬(涂)塑管水力计算表(海澄-威廉公式)
3.2水力计算表使用时的修正系数:
各种不同的材质、不同规格的塑料管，计算内径各不相同。在进行水力计算时，需要根据水力计算表所得的流速和水头损失分别乘以阻力修正系数K1和流速修正系数K2。K1、 K2计算公式为:
式中――标准管计算内径(mm);
――计算管计算内径(mm)。
结论
考虑自动喷水系统管道的20~25使用年限和平时使用运行情况，自动喷洒管道采用舍维列夫公式计算水头损失更安全可靠。
海澄-威廉公式适合不同管材的室内给水管道设计计算，且采用海澄-威廉公式计算出的水头损失值和实测值更接近。室内给水管道采用海澄-威廉公式计算沿程水头损失更为合理。
本文给出的海澄-威廉公式水力计算表适合Ch=140的给水塑料管、内衬(涂)塑管。其他不同管材的给水管道，可以按照不同的谢才系数制定相同的计算表格。方便设计计算的适合选用。
参考文献:
中华人民共和国建设部.CB 50084―2001，自动喷水灭火系统设
计规范。
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中华人民共和国建设部.CB 50015―2003，建筑给水排水设计规范。
陈礼洪，程宏伟，蔡礼权等。镀锌钢管沿程水头损失计算的试验研究。施工、材料与设备。
马遵权等。《给水排水设计手册第一册》。中国建筑工业出版社。
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