本章要点：
给水系统的运行原理
给水系统中加压水泵、水箱、水池等设备的监控点位设置
给水系统监控原理图
排水系统的运行原理
排水系统设备的监控点位设置
排水系统监控原理图
3.1概述
1.建筑给排水的工程范围
在建筑物中可靠、经济、安全地为人们的生活和生产活动提供充足、优质的水源，并将使用后的水进行一定的水质处理使之符合环保要求后再排入城市管网或自然水系是建筑给排水工程的任务。其工程范围包括建筑给水、热水供应、消防给水、建筑排水、建筑中水、小区给排水和建筑水处理等多项内容。
2.建筑给排水的监控方法
实现建筑给排水系统等建筑设备自动化的方法很多，本书关注的是利用建筑设备自动化系统实现对建筑设备的监控。本章将介绍建筑内部的给水、排水系统的基本知识及建筑设备自动化系统对其的监控方法。建筑中水、排水的水处理装置都有自身完整的控制系统，建筑设备自动化系统对其的监控处理方法类似于对冷水机组、锅炉的处理方法一般不去直接控制。对于消防给水的监控，按照我国现行的消防管理要求，由消防系统统一控制管理，不直接纳入到建筑设备自动化系统中。限于篇幅，本书主要讨论建筑设备自动化系统对建筑给水、建筑排水、热水供应的监控。
3.建筑设备自动化系统对建筑给排水系统监控的一般思路
（1）问题的提出
要解决的问题就是利用建筑设备自动化系统实现对建筑给水、排水系统的监控。
（2）问题解决的依据
解决上述问题的依据主要有业主的需求、工程招标书中规定及《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）等相关标准。
（3）问题的解决思路
下面以给水系统为例，简要介绍一下建筑设备自动化系统监控点位设计的思路。
因此，学习给水系统监控的前提是具备给水系统的相关知识，能理解相关专业给出的技术资料。只有读懂了给水系统的图纸，才能根据业主需求和设计标准进行建筑设备自动化系统的点位分析与设计。本章将按照这样的思路分析给水系统设备的监控原理和方法。排水系统对给水系统监控的分析思路与之类似。
3.2室内给水系统的运行原理
建筑给水水源来自城镇给水管网或自备水源，建筑给水工程包括各类建筑、生产、消防用水。城镇给水系统的任务是自水源取水，进行处理净化达到用水水质标准后，经过管网输送，供城镇各类建筑所需的生活、生产、市政（如绿化、街道洒水）和消防用水。
给水系统按照地域（建筑物内外）可分为室外给水系统和室内给水系统。室外给水系统为室内给水系统提供水源，如城市给水管网或单位的自备水源。本节主要介绍室内给水系统。
3.2.1室内给水系统的分类
室内给水系统的任务是根据各类用户对水量、水压、水质的要求，将水由城市给水管网（或自备水源）输送到装置在室内的各配水龙头、生产机组和消防设备等各用水点上。
室内给水系统按水的用途分可分为三类：生活给水系统、生产给水系统和消防给水系统。
1.生活给水系统
生活给水系统主要包括建筑内的饮用、烹调、盥洗、洗涤、淋浴等生活上的用水。生活用水的水质必须严格符合国家规定的《生活饮用水卫生标准》。生活给水系统的用水量可以参照我国《室外给水设计规范》所制定的生活用水量标准。生活用水管网必须保证一定的水压，通常叫最小自由水压。其值（从地面算起）根据给水区内建筑物层数确定，一层为10m，二层为12m，以后每加一层增加4m。
2.生产给水系统
生产给水系统的种类繁多，如生产设备的冷却、原料和产品的洗涤、锅炉用水及某些工业原料用水等。生产用水对水质、水量、水压及安全方面的要求由于工艺不同，差异是很大的。
如冷库中较大水量用于冷却、冲霜、制冰、生产加工。空调用水则主要为空调供热/冷用水和冷却水系统，一般由循环水和补给水两部分组成。对补给水要求进行水质软化处理。
3.消防给水系统
消防给水系统是供给层数较多的民用建筑、大型公共建筑及某些生产车间的消防系统，如消火栓系统、自动喷淋系统、水幕消防系统等消防设备用水。消防用水对水质要求不高，但必须按建筑防火规范保证有足够的水量和水压。制冷空调的消防给水应符合国家现行《建筑设计防火规范》有关规定。
上述三种给水系统可以独立设置，也可按水质、水压、水温及室外给水系统情况，考虑技术、经济和安全条件，由其中的两个或三个系统组成不同的共用系统。如生活、生产、消防共用给水系统，生活、消防共用给水系统，生活、生产共用给水系统，生产、消防共用给水系统。
3.2.2室内给水系统的组成
建筑物的给水是从室外给水管网上经一条引入管进入的，引入管安装有进户总闸门和计算用水量用的水表，再与室内给水管网连接。为了确保建筑用水的水量和足够的压力，在室内给水管网上往往安装局部加压用水泵，在建筑物底层建贮水池，在建筑物顶层安装水箱。按建筑物的防火要求，还要设置消防给水系统。
室内给水系统的组成详述如下。
①引入管：由室外给水管网引入建筑内管网的管段，也称进户管。
②水表节点：是指安装在引入管上的水表及其前后阀门和泄水装置的总称，水表是用以计量该幢建筑的总用水量。
③室内给水管网：建筑物内水平干管、立管和横支管。
④给水附件：如配水龙头、消火栓、喷头与各类阀门（控制阀、减压阀、止回阀等）。
⑤加压和贮水设备：如水泵、气压给水装置、变频调速给水装置、水池、水箱等增压和贮水设备。
⑥室内消防设备：如室内消火栓、自动喷淋系统的报警阀、水流指示器、水泵结合器、闭式喷头、开式喷头等。
3.2.3室内给水系统的给水方式
建筑给水系统的给水方式即室内的供水方案。方案的选择应根据建筑物的使用要求、最低水压及对建筑立面和结构的影响等因素确定。在初步设计时，给水系统所需的压力（自室外地面算起）可估算确定：一层100kPa，二层为120kPa，二层以上每增加一层，增加40kPa。这种估算法一般适用于层高不超过3.5m的民用建筑，不适用于高层建筑供水系统。
给水方式最基本的有如下几种。
1.直接给水方式
当室外给水管网的水量、水压在一天中任何时间都能满足建筑室内用水要求时，采用这种方式。直接给水方式是最简单、最经济的供水方式。但直接给水通常只能达到15～18m的建筑高度。大多数的智能建筑属于高层建筑，在大部分的建筑高度上必须采用加压供水的方式。
2.设水泵和水箱的给水方式
（1）单设水箱的给水方式
当室外给水管网供应的水压大部分时间能满足室内需要，仅在用水高峰出现不足，且允许设置高位水箱的建筑可采取此种给水方式。该方式在室外管网压力大于室内所需压力时，向水箱进水；当室外管网压力不足时，由水箱供水。
（2）单设水泵的给水方式
当室外管网的水量满足室内需要，但压力经常不足时，可采用单设水泵的给水方式。当室内用水量大而均匀时，如生产车间给水，可用均匀加压。当室内用水量大且用水不均匀时，如住宅、高层建筑等，可考虑采用水泵变频调速供水，使供水曲线与用水曲线接近，从而达到节能的目的。水泵直接从室外管网抽水，会使外网水压降低，影响附近居民用水，因此水泵从外网直接抽水时，应征得供水部门的同意。为避免上述问题，可在系统中增设储水池，采用水泵与外网间接连接的方式。
（3）设水泵、水箱的给水方式
当室外管网的压力经常不足，且室内用水量变化较大时，可采用水泵、水箱联合给水方式。这种给水方式由于水泵可及时向水箱充水，使水箱容积大为减少。有水箱的调节作用，水泵出水量稳定，可使水泵在高效率下工作。在水箱内设置控制装置，还可使水泵自动启闭。因此，这种方式技术上合理，供水可靠，虽设备费用较高，但长期运行具有较好的经济性。
3.设气压给水设备的给水方式
当室外管网压力经常不足，且不宜设置高位水箱的建筑物，可采用气压给水方式。气压给水设备是利用密闭储罐内空气的可压缩性进行储存、调节送水量和保持水压的增压装置。其作用相当于高位水箱或水塔，可设置在建筑物的高处或低处。气压给水设备有成套的产品，能实现供水控制要求。建筑设备自动化系统对其采用处理方法类似于对冷水机组、锅炉的方式，只须与之通信，而不必去直接控制。
4.分区给水方式
当城市供水压力不足，只能满足建筑物底层的用水而不能供到上部楼层时，为了能充分利用室外管网的压力，常将室内给水系统分为上、下两个供水区，下区直接由室外管网供水，上区由水泵、水箱联合供水（或单设水箱的给水方式）。高层建筑中多采用分区供水系统。
5.环状给水方式
当建筑物用水量较大，不允许间断供水，室外给水管网水压和水量又不足时，为保证建筑物用水的可靠性，建筑物用水可自城市给水管网上两处引入，在建筑物内构成环状给水系统。
3.2.4室内给水水压、水量
生活用水、生产用水、消防用水各自对给水的水质、水量、水压有不同的要求。建筑室内所需的水压、水量是选择给水方式及给水系统中增压和水量储存调节设备的依据，这也是建筑设备自动化系统对给水监控设计的重要依据。本节主要讨论室内给水的水压和水量。
1.室内给水所需的压力
室内给水应保证各配水点在任何时间内所需要的水量。满足各配水龙头和用水设备需要所规定的出水量，即额定流量，所需的最小压力称流出水头。所以室内给水系统所需水压，应保证管网中配水水压最不利点具有足够的流出水头。管网所需水压H的计算式为：
H＝H1＋H2＋H3＋H4
式中H1——引入管起点至最不利配水点的高差，mH2O；H2——引入管起点至最不利配水点的给水管路，即计算管路的沿程与局部水头损失之和，mH2O；H3——水流经水表时水头损失，mH2O；H4——最不利配水点的龙头或用水设备所需的流出水头，mH2O。
2.室内给水所需水量
（1）生产用水量
一般比较均匀，可按消耗在单位产品上的水量或单位时间内消耗在生产设备上的水量计算确定。
（2）生活用水量
受气候、生活习惯、建筑物性质、卫生器具和用水设备的完善程度及水价等多种因素影响，用水量不等。根据国家制定的用水定额、小时变化系数和用水单位数按下式计算。
最高日用水量为：
Qd＝mqd
最大小时用水量为：
Qh＝Qd/T·Kh
式中Qd——最高日用水量，L/d；m——用水单位数（人或床位等）；
qd——最高日生活用水量定额（L/人·d或L/床·d）；
Qh——最大小时用水量，L/h；
T——建筑物的用水时间，h；
Kh——小时变化系数，为建筑物最高日最大时用水量和平均时用水量的比值，其比值大小反映了用水不均匀程度的大小。
各类建筑的生活用水定额、小时变化系数请参考相关设计手册。
（3）消防用水量
消防用水量大而集中，与建筑物的性质、规模、耐火等级和火灾危险程度等密切相关。消防用水量应按现行的有关消防规范确定。
3.2.5室内给水系统的加压和储存设备
城市供水管网的水压通常只能满足大多数低层、多层建筑的用水压力要求，其他用水压力高的，可以设置储水构筑物和增压设备解决。增压设备有水泵、高位水箱、气压装置等，储水构筑物通常为贮水池。
1.贮水池
贮水池是储存和调节水量的构筑物。贮水池的有效容积与水源供水保证能力和用户要求有关，一般根据调节水量、消防储备水量和生产事故储备用水量确定。
贮水池的有效容积为V≥（Qb－Ql）Tb＋Vf＋Vs
QlTt≥Tb（Qb－Ql）
式中V——贮水池的有效容积，m3；
Qb——水泵出水量，m3/h；
Ql——贮水池进水量，m3/h；
Tb——水泵最长连续运行时间，h；
Tt——水泵运行间隔时间，h；
Vf——火灾延续时间内，室内外消防用水总量，m3；
Vs——生产事故备用水量，m3/h。
当资料不足时，储水池的调节水量Tb（Qb－Ql），不得小于建筑物日用水量的8%～12%。
如果贮水池仅备生活（生产）调节水量，则水池有效容积可不计Vf和Vs。
生活贮水池位置应远离化粪池、厕所、厨房等卫生环境不良的房间，可设在室外靠近泵房处，也可设在地下室内，为防止生活用水被污染，水池溢流口底标高应高出室外地坪100mm，保持足够的空气隔断，保证在任何情况下污水不能通过入孔、溢流管等流入池内。贮水池进、出水管的布置应使池内贮水经常流动，防止滞流和死角，以免池水腐化变质。当贮水池仅储存消防水量时，可兼作喷泉水池、水景池和游泳池（需有净水措施）。当生活（生产）、消防共用水池应在消防水位面上设有小孔，以确保消防储备水量不被动用，当水池包括室外消防水量时，应在室外设有供消防车取水用的取水口。
