農村屋頂水箱供水原理圖
本文以水箱供水的多層住宅小區為例，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)行計算分析，從而可以為二次供水設施改造實(shí)施提供理論及優(yōu)化依據。
二次供水改造背景
居民住宅二次供水設施是指住宅小區內的供水水箱、水池、管道、閥門(mén)、水泵、計量器具及其附屬設施。這些居民住宅供水設施的建筑材質(zhì)標準較低或年久老化，易造成對自來(lái)水水質(zhì)的二次污染，加上部分區域供水體制分割，導致管理責任不清晰、服務(wù)不及時(shí)等現象時(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；由于原老舊小區原有供水立管及水表均位于用戶(hù)廚房?jì)�，本次改造立管及水表外移后是否�?huì )對居民的用水水壓產(chǎn)生影響，其影響范圍多大？下面對某六層多層住宅兩種改造方案為例對改造前后的水壓進(jìn)行理論計算分析。
工程概況
某一小區為6層多層住宅，房型為一梯兩戶(hù)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(hù)內或外墻，水表位于廚房?jì)�，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）。本次二次供水設施改造將不改變原有的供水方式，將用戶(hù)戶(hù)內的立管及水表均外移至公共樓梯道內。由于外移后主要是對水箱供水用戶(hù)存在影響，故下面對水箱供水的4~6層供水的三種工況進(jìn)行計算，O1外移改造前，立管及水表均位于廚房?jì)�，立管�?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，供水立管管徑為De63不變；供水管材為PPR給水管。
下圖為4~6層右側戶(hù)的給水系統原理圖，其中立管JL-1每層供水一戶(hù)，立管JL-2五層半供水兩戶(hù)，4層半一戶(hù)，該住宅屬于普通住宅Ⅱ型，每戶(hù)一廚一衛，每戶(hù)的衛生器具及當量為：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）；洗衣機水嘴1個(gè)（N=1.0）。
流量參數
計算：根據建筑給水排水設計規范（GB50015-2003）表3.1.9得，Ⅱ類(lèi)普通住宅最高生活用水定額�。�230L/人·天；用水時(shí)間24小時(shí)；時(shí)變化系數3.5人。
根據住宅配置的衛生器具給水當量、使用人數、用水定額、使用時(shí)數及變化系數，可按式（3.6.4-1）計算出最大用水時(shí)衛生器具給水當量平均出流概率（%）；
根據計算管段上的衛生器具給水當量總數，可按式（3.6.4-2）計算得出該管的衛生器具給水當量同時(shí)出流概率；
根據計算管段上的衛生器具給水當量同時(shí)出流概率可按式（3.6.4-3）計算該管段的設計流量。
設計秒流量計算結果如下表：
設計秒流量計算結果如下表：
局部阻力部件折算補償
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，采用管配件當量長(cháng)度法計算。由建筑給水排水設計規范（GB20015-2003）附錄D表D得：5層及6層管道閥門(mén)等配件及其摩阻損失的折算補償長(cháng)度如下表：
2.居民住宅入戶(hù)管上的水表，水頭損失宜取0.01MPa，即1mH2O；現市場(chǎng)上使用較為廣泛的燃氣熱水器如：萬(wàn)家樂(lè )、林內的最低啟動(dòng)水壓為0.02MPa，其余的如：美的、海爾最低啟動(dòng)水壓為0.03MPa；因此只有當用戶(hù)的進(jìn)水水壓大于燃氣熱水器的最低啟動(dòng)氣壓時(shí)，燃氣熱水器才能正常使用，當用戶(hù)進(jìn)水水壓無(wú)法滿(mǎn)足要求時(shí)，需增設增壓泵來(lái)提高水壓。
通過(guò)折算老舊小區住宅用戶(hù)二次供水設施改造前后兩種不同工況的局部阻力部件的當量長(cháng)度，并接戶(hù)用戶(hù)給水系統的管道長(cháng)度，計算出兩種工況下的總水頭損失，可對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)規范》（CJJ/T98-2014）公式（4.7.1）
給水管道設計流速不宜大于1.80m/s。
管道系統的局部水頭損失，宜根據關(guān)鍵的鏈接狀況，按管網(wǎng)的沿程水頭損失的百分比取值，并應符合下列規定：
1.當管配件內徑與管道內徑相一致、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.當采用內徑略小于管道內徑的內插式管配件，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(hù)反而減少了0.06m左右。如果僅開(kāi)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(hù)減少了0.16m。從而可知改造后對6層影響很小，對5層以下比較有利。
結論
二次供水設施改造工程，水表及立管外移后，增加了管線(xiàn)長(cháng)度及管配件的數量，造成沿程水頭損失增大，對5、6層有一定影響，且5層以下水力情況會(huì )更好。
二次供水設施改造水表及立管外移時(shí)應盡量減少給水管路的長(cháng)度及管配件的數量，這樣可以有效減少沿程水頭損失，避免用戶(hù)水壓偏低
該類(lèi)型小區改造前后，都無(wú)法滿(mǎn)足燃氣熱水器的啟動(dòng)要求，故改造前后需設增壓水泵。
二次供水改造到位后，部分用戶(hù)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)達標；二是社區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(zhuān)業(yè)人士無(wú)需入戶(hù)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，方便今后的維修養護。并且方便立管的維修更換，減少對居民的影響。三是日常抄表、收費、服務(wù)及維修保養由小區轉移到供水單位統一負責，實(shí)現居民水價(jià)收費一致。四是減少自來(lái)水輸送中的損耗。五是供水管理將會(huì )得到明顯規范。
