具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在......上方”、“下”和“在......上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

本发明通常的工作面可以为平面或曲面，可以倾斜，也可以水平。为了方便说明，本发明实施例放置在水平面上，并在水平面上使用，并以此限定“高低”和“上下”。

实施例一

本实施例提供了一种供水系统，如图3-图6所示，包括：

供水主管1，以备将外界供水引入建筑户内；

供水模块2，所述供水模块2的数量为n，n≥1，所有供水模块2分别与所述供水主管1连通，并铺设于建筑户内；

其中，所述供水模块2包括供水支管21和用水器具22，供水支管 21、用水器具22与至少一部分供水主管1闭环连通，在供水模块2中形成环形供水。

需要说明的是，上述用水器具22包括淋浴设备、洗手池、水龙头、小便池、马桶等用水器具，用于家庭、办公楼和其他公共建筑内。

与现有技术相比，本发明的供水系统，首先，包括一个以上供水模块2，以便对供水系统进行管理及维修，若检测维修某个供水模块2的用水器具，只需关停该供水模块2，不影响其他供水模块2的正常使用；这些供水模块2可以铺设于同一个房间，也可以铺设于不同的房间，通过设置供水模块2内的用水器具种类，将各个供水模块2设置成具有特定功能的模块，如洗漱模块、清洁模块等等，便于不同类型器具的管理。其次，每个供水模块2以环状方式布置，供水模块2内任一用水器具出流，使整个供水模块2中的水更新一次，能够保证配水点处用水水质安全，也减小了水流在用水器具22处的停留时间，改善了管道因支状布置导致的死水区引起的水质变质问题。最后，本发明的供水系统尤其适用于办公楼、水房等需要安装大量用水器具的公共建筑内，以便系统化、智能化管理供水。

每个供水模块2内的用水器具22的数量为m，m≥1，用水器具22 具体的数量与供水模块2铺设的位置、铺设方式以及建筑户内需求有关。

当m＝1时，用水器具22的进水口与两路供水支管21连通，具体地，两路供水支管21的一端与用水器具22连通，另一端与供水主管1连通。

当m≥2时，每个用水器具22的进水口与两路供水支管21连通，相邻用水器具22之间通过供水支管21连通，闭环中靠近供水主管1的用水器具22通过供水支管21与供水主管1连通，具体地，相邻用水器具 22之间的供水支管21的两端分别与这两个用水器具22连通，用水器具 22与供水主管1之间的供水支管21的两端分别与用于器具22、供水主管1连通。

用水器具22通过三通管件3与两路供水支管21连通，具体地，三通管件3包括一个排水端口31以及两个入水端口32，三个端口彼此贯通，排水端口31与用水器具22的进水口连通，两个入水端口32分别与两路供水支管21连通。

本实施例中，三通管件3为双承弯头，如图6所示，双承弯头形状呈类“U”型，两个入水端口32平行设置，排水端口31位于“U”型凹槽外侧，两个入水端口32位于“U”型两端，排水端口31与用水器具22的进水口连接，两个入水端口32分别与供水支管21连接。

为了方便在建筑内敷设，供水支管21采用多段式的，供水支管21 之间的连接方式采用卡压式、环压式、卡套式、卡凸式、压缩式、螺纹式等连接方式中的一种或几种，不同连接方式的供水支管21的接口采用与之相配的管件。

本发明的供水系统，相邻的供水模块2之间可以共用部分供水支管 21，在保证各个供水模块2彼此独立的同时，尽可能地节省管道。需要说明的是，一般共用的供水支管21位于供水主管1与用水器具22之间。

本发明的供水系统的管道可以采用吊顶方式铺设于建筑内，如图3 和图4所示，也可以采用夹壁墙方式铺设于建筑内，如图5所示。

如图4所示，当供水系统的管道采用吊顶方式铺设时，供水主管1 和部分供水支管21位于房屋吊顶上，剩余供水支管21嵌设于房屋墙壁 (包括侧壁和地面)内，当整个系统采用传统的吊顶方式时，不仅供水主管1与用水器具22之间的供水支管21部分位于房屋吊顶上，相邻两个用水器具22之间的供水支管21也部分位于房屋吊顶上，即相邻两个用水器具22之间的供水支管21中央向上凸起，中央凸起的那段供水支管21位于房屋吊顶上个，这段供水支管21称为吊顶式供水支管21。

需要说明的是，当供水系统的管道采用吊顶方式铺设时，相邻两个用水器具22之间也可以采用直线型的供水支管21连接，也就是相邻两个用水器具22之间的供水支管21无需经过屋顶，如此可以节省大量的供水支管21。

如图5所示，当供水系统的管道采用夹壁墙方式铺设时，此时建筑内设有用于铺设管道的夹壁墙，供水主管1和部分公式支管21位于夹壁墙内，剩余供水支管21嵌设于房屋墙壁(包括侧壁和地面)内，位于夹壁墙内的部分供水支管21是供水主管1与用水器具22之间的供水支管 21的一部分。本实施例中，相邻两个用水器具22之间采用直线型的供水支管21连接。

供水系统中的用水器具22均设置在环形供水的供水模块2中，只要有一个用水器具22使用就能使整个模块中的水即可流动更新，保证用水器具22之前没有滞水区，避免长期不使用用水器具就会在滞水区内滋生微生物，从而影响供水水质，严重者可能导致水质恶化，因背压倒流而污染整个管网内的供水水质。

供水主管1和供水支管21采用能够保障水质的薄壁不锈钢管、铜管等金属管道，优选薄壁不锈钢管。

供水支管21的直径小于等于50mm，为了保证供水系统每个供水模块2能够同时顺利供水，供水主管1的直径大于供水支管21的直径。

实施例二

本实施例提供了一种供水系统的管道设计方法，用于确定上述实施例一提供的供水系统中一个供水模块2的供水支管21的管径大小、长度以及用水器具22的个数。本发明的供水系统的管道设计方法是主要针对分散型和密集型的公共建筑。

具体地，包括以下步骤：

S1：预设供水支管21的初定管径d₀。

具体地，初始假设一个供水支管21的管径，即初定管径d₀。

S2：计算供水支管21的最大管径长度L₀：

其中，Q₀为供水模块的初始流量，t为用水器具22使用一次出水的平均时长。

Q₀与用水器具22的额定流量和种类有关，当用水器具22只有一种类型时，初始流量Q₀与用水器具22的额定流量相等；当用水器具22的种类大于等于两种时，取用水器具22的额定流量位居前两的平均值作为初始流量Q₀。

单个用水器具22的额定流量详见表2。

S3：计算用水器具22的个数M₀：

其中，L_a为供水主管1与用水器具22之间的供水支管21的长度； L_s为相邻用水器具22之间的供水支管21的长度，数学符号[]为取整符号。

L_a、L_s通常与供水模块2铺设的方式、用水器具22类型和铺设的房屋的大小有关。

S4：审核供水支管21的初定管径d₀和M₀是否合格，审核方法包括以下步骤：

S401：获取供水支管21的初定管径d₀、供水主管1的管径、供水主管1的长度以及供水模块2的总设流量Q_g，Q_g是所有用水器具22打开时供水模块2的流量，Q_g＝Max{Q_g1 or Q_g2；Q_g3}。

当建筑物是人员分散型建筑时，人员使用用水器具时间较为分散，如宿舍(居室内设卫生间)、旅馆、宾馆、酒店式公寓、门诊部、诊疗所、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、图书馆、书店、客运站、航站楼、会展中心、教学楼、公共厕所等建筑，Q_g＝Max{Q_g1；Q_g3}。

当建筑物是人员密集型建筑时，人员使用用水器具时间较为集中，如宿舍(设公用盥洗卫生间)、工业企业的生活间、公共浴室、职工(学生)食堂或营业餐馆的厨房、体育场馆、剧院、普通理化实验室等建筑， Q_g＝Max{Q_g2；Q_g3}。

上述Q_g1、Q_g2、Q_g3的计算公式如下：

其中，N_g是所有用水器具22给水当量总数，单个用水器具22的给水当量详见表2；

a是根据建筑物用途而定的系数，详见表1。

表1-根据建筑物用途而定的系数值(a值)

表2-用水器具的给水额定流量、当量

注：①表中括号内的数值系在热水供应时，单独计算冷水或热水时使用；②当浴盆上附设淋浴器时，或混合水嘴有淋浴器转换开关时，其额定流量和当量只计水嘴，不计淋浴器，但水压应按淋浴器计。

Q_g2＝∑Q_en_ob_g

其中：Q_e同类型的一个卫生器具给水额定流量；

n₀同类型用水器具的数量；

b_g同类型用水器具的同时给水百分数，b_g详见表3～5；

∑是指所有不同类型用水器具Q_en₀b_g的总和，所以，当只有一种类型的用水器具时，Q_g2＝Q_en₀b_g。

表3-宿舍(设公用盥洗卫生间)、工业企业生活间、公共浴室、体育场馆等卫生器具同时给水百分数(％)

注：①表中括号内的数值系电影院、剧院的化妆间、体育场馆的运动员休息室使用。②健身中心的卫生间，可采用本表体育场馆运动员休息室的同时给水百分率。

表4-职工(学生)食堂或营业餐馆的厨房设备同时给水百分数(％)

注：职工或学生饭堂的洗碗台水嘴，按100％同时给水，但不与厨房用水叠加。

表5-实验室化验水嘴同时给水百分数(％)

Q_g3＝∑Q_en_o

其中：Q_e同类型的一个卫生器具给水额定流量；

n₀同类型用水器具的数量；

∑是指所有不同类型用水器具Q_en₀的总和，所以，当只有一种类型的用水器具时，Q_g3＝Q_en₀。

S402：将供水模块2进行分段，段数为N，并分配各管段流量q。

将闭环划分为N段，并分配各管段流量。

当所有用水器具22之间采用直线供水支管21连接时，N＝3；当所有用水器具22之间采用吊顶式供水支管21连接时，N＝3+(M₀-1)；当用水器具22采用直线式、吊顶式供水支管21段混合方式连接时，N＝3+吊顶式供水支管21段的数量。

具体地，按顺、逆时针方向均分流量，其中顺时针流量为正，逆时针为负，计算各管段的流量q。

需要说明的是，闭环划分的管段数量，并不影响计算结果，上述N 的计算方法是是为了使设计方法更为标准化、智能化和程序化。

S403：计算各管段的沿程阻力损失h_L。

首先，计算单位长度管道水头损失，即管道坡降i，

其中，d_j为管道计算内径；q为计算管段给水设计流量；C_h为海澄- 威廉系数，具体地，各种塑料管、内衬(涂)塑管C_h＝140，铜管、不锈钢管C_h＝130；内衬水泥、树脂的铸铁管C_h＝130；普通钢管、铸铁管C_h＝100。

其次，量取各段管道长度L；

最后，计算各段管道的沿程阻力损失h_L，h_L等于各段管道长度L与管道坡降的乘积，即h_L＝i×L。

S404：计算各管段的局部阻力损失h_E；

各管段的局部阻力损失h_E，按管道的连接方式，采用管(配)件的当量长度法计算。

局部阻力损失采用当量长度计算方法计算，即先根据管道内径和管件形式选择相应的折算补偿长度(详见表6)，然后用选出的补偿长度乘以步骤S403中计算出的管道坡降计算出管件的局部阻力损失。

表6-阀门和螺纹管件的摩阻损失的折算补偿长度表

(注：本表的螺纹接口是指管件无凹口的螺纹，即管件与管道在连接点内有突变，管件内径大于管道内径。当管件为内凹口螺纹，或管件与管道为等径焊接，其折算补偿长度取本表值的1/2。)

当管道的管(配)件当量长度资料不足时，可按管网的沿程阻力损失百分数取值，具体如下：

(1)当供水管道为硬聚氯乙烯管(PVC-U)时，其局部水头损失可按沿程阻力损失25％～30％计。

(2)当供水管道为聚丙烯管道(PP-R)时，其局部水头损失可按沿程阻力损失的25％～30％计。

(3)当供水管道为氯化聚氯乙烯管(PVC-C)时，其局部水头损失可按沿程阻力损失的25％～30％计。

(4)当供水管道为水交联聚乙烯管道(PEX)时，其局部水头损失宜按沿程阻力损失的25％～45％计算。

(5)当供水管道为水铝塑复合管(PAP)时，若采用三通配水，可按沿程阻力损失50％～60％；若采用分水器配水，可按沿程水头损失30％计。

(6)当供水管道为钢塑复合管时，对螺纹连接内衬塑可锻铸铁管件的给水系统，配水管段的局部水头损失可按沿程阻力损失乘以百分数确定：生活给水管网为30％～40％(生活、生产合用系统：25％～30％)；对法兰或沟槽式连接内涂(衬)塑钢管件的给水系统，局部水头损失可按沿程阻力损失的10％～20％计算。

(7)当供水管道为薄壁不锈钢管时，其局部水头损失宜按沿程阻力损失的25％～30％计算。

(8)当供水管道为镀钢管或铸铁管时，其局部水头损失可按沿程阻力损失的25％～30％计算。

S405：计算摩阻系数S，

其中，h_L为各管段的沿程阻力损失，h_E为各管段的局部阻力损失，q 为各管段流量。

S406：计算校正流量Δq。

具体地，

其中，∑h为整个管网的水头损失，该水头损失为所有管段的沿程阻力损失与局部阻力损失的代数和；

1≤k≤N，第k个管段，S_k、q_k是k管段的摩阻系数、k管段流量。

S407：对各管段的流量q进行校正，算出校正后的流量q′，q′＝q+Δ q。

S408：使用校正后的流量q′作为新的q计算各管段的坡降i、沿程阻力损失h_L、局部阻力损失h_E、摩阻系数S和校正流量Δq，再由新的校正流量Δq校正流量q，如此反复迭代；

S409：如果通过多次迭代计算，最终能够使Δq＝0，则初定管径合理，为终选管径；如果通过多次迭代计算，始终无法使Δq＝0，则初定管径不合理，重新选定管径d₀′(一般重新选定的管径比之前的管径大)，重复上述S1到S4，直到选定的管径能够通过多次迭代计算后使Δq＝0，最终能够通过多次迭代使Δq＝0的管径为终选管径；

S410：当Δq＝0，最后一个循环的阻力损失h_L是否超过预设阻力损失H_s，当h_L＜H_s时，说明初定数量设置合理；当h_L≥H_s时，说明初定数量设置不合理，减少数量，得到的新的M₀′，重复S401至S410，直至得到的h_L＜H_s，最终能够使h_L＜H_s的用水器具数量为终选数量。

具体地，通常H_s＝1m。

S5：根据所述S4确定供水支管21的终选管径和终选数量。

下面采用两个实例来实践一下上述的管道设计方法：

【例1】如图4所示，已知：某大型商业综合体为例计算，一般洗手处对水质要求较高，故使用本供水系统时，用水器具只有一种，即洗手手盆，供水模块采用吊顶式设置，洗手盆之间采用吊顶式的供水支管连接，已知洗手盆的额定流量为0.15L/s，H_s＝1m，L_a＝3.0m，L_s＝5.4m，供水主管为DN50的管道(即管道的外径为0.05m，内径为0.048m)，供水主管的初始长度为1.35m(当S4审核M₀不合格而减小用水器具数量时，其长度也相应减小，具体地其减少的长度为减少的数量乘以相邻两个用水器具的直线距离)。

S1：设供水支管选取DN20的管道，d₀＝0.02m(0.02m是外径，内径为0.018m)，本实施例中只有在计算L₀时使用外径，其他公式里使用内径(因为其他公式中涉及流体阻力)。

S2：计算供水支管的最大管径长度L₀：

其中，Q₀＝0.15L/s(即0.15×10^-3m³/s)，t＝30s，

故供水模块的供水支管长度不超过14.33m。

需要说明的是，在以下计算过程中只要供水支管的总长度不大于 14.33m均可使用。

S3：计算用水器具的个数M₀：

S4：审核供水支管的初定管径d₀和M₀是否合格，计算表格如表7，经过十三个循环后，Δq＝0，说明供水支管选取DN20的管道可行；

H_s＝1m，由表可知h_L＝0.5093m，h_L＜H_s，说明供水模块设置两个洗手盆可行。

表7-【例1】审核供水器具的初定管径d₀和M₀的计算表

S5：根据所述S4确定供水支管的终选管径为DN20和终选数量为2。

【例2】如图5所示，已知：某大型商业综合体为例计算，一般洗手处对水质要求较高，故使用本供水系统时，用水器具只有一种，即洗手手盆，供水模块采用夹壁墙式设置，洗手盆之间采用直线型的供水支管连接，已知洗手盆的额定流量为0.15L/s，H_s＝1m，L_a＝2.775m，L_s＝0.9m，供水主管为DN50的管道(即管道的外径为0.05m，内径为0.048m，表内计算使用的是内径)，供水主管的初始长度为4.05m(当S4审核M₀不合格而减小用水器具数量时，其长度也相应减小，具体地其减少的长度为减少的数量乘以Ls)。

S1：设供水支管选取DN25的管道，d₀＝0.025m(0.025m为外径，内径为0.023m)，本实施例中只有在计算L₀时使用外径，其他公式里内径。

S2：计算供水支管的最大管径长度L₀：

其中，Q₀＝0.15L/s(即0.15×10^-3m³/s)，t＝30s，

故供水模块的供水支管长度不超过9.17m。

S3：计算用水器具的个数M₀：

其中La＝2.775m，Ls＝0.9m

S4：审核供水支管的初定管径d₀和初定数量M₀是否合格，计算表格如表8，经过八个循环后，Δq＝0，说明供水支管选取DN25的管道可行；

H_s＝1m，由表可知h_L＝0.7723m，h_L＜H_s，说明供水模块设置五个洗手盆可行。

表8-【例2】审核供水器具的初定管径d₀和初定数量M₀的计算表

S5：根据所述S4确定供水支管的终选管径为DN25和终选数量为5。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。