第2章 建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备

《建筑给水排水工程》教案第2章建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备-1-第2章建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备2-1建筑内给水系统所需压力一.室内给水系统所需压力室内给水系统所需压力，应该能将所需的流量输送至建筑物内最不利点(最高最远点)的配水龙头或用水设备处，并保证有足够的流出水头。流出水头：各种配水龙头或用水设备为获得规定的出水量(额定流量)而必须的最小压力(H3)图1-1建筑内部给水系统所需压力BHHHHH321H——室内给水系统所需的总水压1H——最高最远配水点与室外引入管起点的标高差(米)2H——计算管道的水头损失(米水柱)3H——计算管路最高最远配水点的流出水头BH——水流通过水表的水头损失(米水柱)在设计初，为选择给水方式，判断是否需要设置给水升压及贮水设备，常常要对建筑内给水系统所需压力按建筑层数进行估算：层数(n)12345需水压(mH2O)1012162024《建筑给水排水工程》教案第2章建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备-2-上表适用于层高≤3.5m以下的建筑，该压力为自地平算起的最小保证压力。2-2给水所需水量1.生产用水用水量根据生产工艺过程、设备情况、产品性质、地区条件等确定计量方法：①以单位产品用水量计②以单位时间某种设备上用水量计用水特点：有规律，均匀2.生活用水用水量根据卫生设备完善程度，气候情况，生活习惯、水价等因素有关，其中最主要的因素是卫生设备的完善程度。我国现行规范住宅生活用水定额取消了气候分区而以卫生设备完善程度为基本条件，其主要原因：①影响用水量的主要因素是卫生设备的完善程度，其它原因已包括地区条件可体现在用水定额的幅度中。②气候分区是从建筑的采暖出发不完全适合生活用水定额③人员流动，生活习惯的改变，生活水平的提高，使气候因素的影响下降④借鉴国外定额确定原则用水特点：不均匀，卫生器具越多，设备越完善，用水不均匀性越小。3.最大日、最大时用水量计算：根据用水量定额及用水单位数来确定ddmqQ(4-1)ndhKTQQ(4-2)phhQQK其中：dQ——最高日用水量(l/d)m——用水单位数(人·床位)dq——用水定额(l/人·日)hQ——最大小时用水量(l/h)T——建筑内用水时间hK——时变化系数pQ——平均时流量hK是借助于自动流量记录仪测得建筑物内一昼夜用水变化曲线，并绘制出以小时计的用水量变化阶段图求得。时变化参数经过人们大量测定后，定出一个标准值，作为已知资料被应用。《建筑给水排水工程》教案第2章建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备-3-hQ用来设计室外给水管道最合适。原因：室外管网服务区域大，人数众多，卫生设备数量多，不同性质的建筑混杂，工作、生活时间不一，参差交错使用，用水量变化趋于缓和，显得比较均匀。而对于一栋或少数几栋建筑来说，用水人数少，卫生设备少，建筑性质单一，人们的生活工作条件基本相同，用水不均匀性就显著增加，就不能认为最大小时内用水是均匀的，要考虑最大小时内最大秒(如高峰用水时段内5分钟平均秒流量)的用水量以反映室内用水高峰的特点。2-3增压、贮水设备一、水泵装置（一）水泵装置的进水方式1.直接抽升——水泵直接从市政管网抽水特点：充分利用市政管网水压，减少水泵经常运转费用。闭式系统，保护水质不受污染。系统简单，减少基建投资。引起市政管网压力降低，影响相邻建筑用水。缺点：①有可能因回流而污染城市生活饮用水②造成室外管网局部水压下降，影响附近用户用水。目前，由于城市工业的发展，住宅、公共建筑的增加，室外管网供水压力不足的情况下，为保证市政管网的正常工作管理部门对此种抽水方式加以限制，一般说来，生活给水泵不得直接从市政管网直接抽水。在室外给水管网流量能满足要求的前提下，消防泵可否直接抽升？从理论上讲应该是可以的。因为火灾发生几率小，且消防车也是从市政管网抽水的。测试资料表明，在市政管网足够大时，水泵抽水引起相邻管道压力降低值并不大。但设计中如采用消防水泵直接抽水，需得到有关部门的同意。上海和平饭店、中百公司、北京燕京饭店、建国饭店等消防泵都采用直接从室外管网抽水方式。水泵从大干管上抽水，当室外给水管网为大管径，室内为小泵时，水泵直接从室外给水管网吸水时，影响甚微。湖南省院和长沙自来水公司曾进行水泵直接吸水的科学试验，水管为管道泵，吸水后室外给水管网降低压力仅为10~15KPa。为保证消防时的水压要求和避免水泵吸水而使室外给水管网造成负压，规范规定，吸水时，室外给水管网压力不得低于100KPa，且直吸时水泵应装有低压保护装置(当外管网压力低于100KPa时，水泵自动停转)。水泵直吸时，计算水泵扬程，应考虑室外管网压力，因室外管网压力是变化的，当室外管网为最大压力时，应校核水泵出口压力是否过高，在某工程曾发生因选泵时没考虑室外管网的有效压力，造成在使用时消防水龙带爆破的事故。2.间接抽升在建筑物内部抽水量较大，不允许直接从市政给水管网抽水时，常建水池。水泵从水池抽水，供给室内给水管网。启闭方式：无论直接间接——自动启闭水箱液位控制水泵直接市政管压力间接室内管压力机组设置：生活泵——按供水可靠性考虑备用机组生产泵——视工艺要求消防泵——视规范要求而定《建筑给水排水工程》教案第2章建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备-4-（二）水泵运行方式1.恒速运行——水泵在额定转速下运行，n一定，水泵特性曲线一定Q—H，供水管网一定，管路特性曲线Q—∑h一定。Q—H与Q—∑h两条曲线交点M为水泵工况点，相对应流量为设计最大流量，相应的扬程为管网所需要的压力，满足H0+∑h，H0为不利点静水压力。存在问题：设计的最大流量Qmax在一天用水中出现的几率较小，多数情况下用水量小于Qmax，水泵工作点将沿着Q—H曲线上下移动(Q↓，∑h↓)管网中压力增大，工作点移至M1，静水压力无用途增加了H1﹣H0，⊿h为能量浪费，多采用阀门调节。2.变速运行众所周知：按水泵叶轮的相似方程，在不同转速下运行的同一台水泵2121nnQQ22121nnHH32121nnNN转速与流量有如上关系，它表明水泵当流量改变时，水泵性能发生变化的规律，一般n只能下调，提高水泵n会使叶轮中的离心力增加，造成机械性的损伤。n↓自能改变了水泵Q与H关系特性曲线，于是着眼于降低n。)1(60SPfn(电工学)其中：n——电机转数f——电机定子供电频率P——磁极对数s——转差率从上式可知：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机定子供电频率，来调节电机转数。变频调速泵即调速运行方式①调速恒压供水通过改变调节改变调节改变调节节能节fn水泵nQ—H12345631.水池2.变频调速泵3.恒速泵4.压力变送器5.调节器6.控制器《建筑给水排水工程》教案第2章建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备-5-电机转数发生变化必然会引起Q—H曲线的变化当n为n1、n2、n3、n4时②变速运行近年来建筑给排水系统开始采用变频调速水泵，目的是减少能量浪费原理：由电工学)1(60SPfn其中：n——电机转数f——电机定子供电频率P——磁极对数s——转差率2121nnQQ22121nnHH32121nnNN从上式：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机频率来调节电机转速。前提：在变速运行时，要保持电源电压与转速比为常数，或者说保证电机转矩恒定。国外变频器成本高，维修困难。调试运行方式21321NNnn——比例率调速恒压供水图P282-5水泵转数发生变化，必然引起水泵特性曲线发生变化n为n1n2n3扬程为H1H2H3相应于不同n时的水泵特性曲线Qn—Hn与M—Hn曲线有交点，因而可使用调速控制改变Q—H曲线是水泵运行沿Hs—M直线变动变频调速恒压供水即流量发生变化供水扬程不变，在运行中管网最不利点保持在Hs和H0之间变化，能量仍有浪费⊿h，但毕竟节约了一部分能量⊿h’2.变压运行变水泵工作曲线Q—H，符合Q—∑h供水，但存在一定问题。a调速变压，水泵效率低b控制较难，造价高c可能造成管网中水压不足：管道损失曲线由一条二次抛物线计算并不十分准确在Q管道复杂变化的情况下，计算测试都会有误差。综上变频调速变压——消除能量浪费，但η↓目前，这种技术尚缺少把握性。改变调节改变Q—H曲线节能的目的f电机n改变水泵n《建筑给水排水工程》教案第2章建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备-6-变频调速恒压——有一定能量浪费，控制可靠，广泛采用。实际应用：生活给水系统：选一台变频泵，二台工频泵用水量小时，变频泵工作，用水量大时：达到a点时，变频泵已满负荷，启动第Ⅱ号工频泵，变频泵与Ⅰ号同时工作。当流量达到b点时，启动第Ⅱ号工频泵，变频仍在运行。用水量很小时(夜间)不论是恒速泵变频调速泵都效率很低，不节能。可设小型气压罐在小流量时使用。生活﹢消防给水系统：选泵：按消防泵选正常使用时，调频到20~赫兹，消防时调到50赫兹，实现工况转换1~5s。（三）水泵的选择依据Q、HQ单设水泵生活按sbQQ，以保证安全供水生产按hbQQQb=Qh(生产用水均匀)设水箱：hbQQ或hbQQ2H：应满足最不利点所需水压，经水力计算确定直吸式04321HHHHHH，间吸式321HHHH（四）贮水池容积SfVVVV调理论blbbTqTqV调blbTqq)(且满足blTqV调水泵间隔运行时间内流入水池的水量水池Ⅰ号Ⅱ号《建筑给水排水工程》教案第2章建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备-7-tlTq水池调节容积，保证间隔时间内把水池灌满其中：V——水池有效容积fV——消防贮水量调V——调节容积sV——生产事故贮水bq——水泵出水量lq——水池进水量bT——水泵运行时间tT——水泵运行间隔时间经验取(10~20%)dQ（五）水泵防震1.对噪声源——选低噪音水泵2.基础——固体传振主要通道：橡胶隔振垫3.管道——固体传振第二通道：吸、压水管设可曲挠接头4.支吊架——固体传振第三通道：弹性支吊架5.隔振为主，吸声为辅，在建筑上采取隔声、吸音措施，如双层门窗、墙面，顶棚设多孔吸音板二、水箱作用：增压、稳压、减压、贮水材质：钢板、钢筋砼、玻璃钢防腐：钢板水箱，内外均应防腐。防腐涂料无毒(一)水箱配管ⅰ)进水管设闸门，便于浮球阀检修。浮球阀2个，进水管距箱顶200mm。ⅱ)出水管可与进水管共用，设单向阀以避免将沉淀物冲起。ⅲ)溢流管管高于最高液位50mm，管径比进水管大1~2#到箱底以下可与进水管同径(进水管压力流溢流管重力流)，不设阀门，溢流管不能直接接入下水道。ⅳ)排污管排空及清洗水箱时用40~50mm。ⅴ)信号管标高：溢流管口以下10mmDN20，一楼至值班室，以便及时发现浮球阀失灵，及时修理，不设阀门。ⅵ)泄水管有托盘的水箱，以排出箱壁凝结水，DN32~40。(二)水箱的容积容积有效容积——可供出水的容积无效容积——死水、超高《建筑给水排水工程》教案第2章建筑内部给水所需的水压、水量和增压贮水设备-8-有效容积fVVV调1.调V：水箱的调节容积，理论上应根据水泵供水曲线，建筑物用水曲线确定，但实际上，用水变化曲线很难得到，所以工程上常采用近似公式或经验数据。1)单设水箱时的容积llstQV式中sV——调节容积lQ——由水箱供水的最大连续平均小时用水量lt——由水箱供水的最大连续出水小时数2)设水泵离联合工作时水箱容积①水泵为自动启动时bbsbKCqV4式中：sbV——调节容积bq——水泵出水量m3/hbK——水泵每小时启动次数C——安全系数(1.5~2.0)bbsbKCqV4理论推导：水泵工作周期21ttT式中1t——水泵充水时间)(1gbsbqQVt2t——水箱放水时间gsbqVt2KqVqQVttTgsbgbsb121K——启动频率整理上式得)(12ggbbsbqqQKQV*水箱容积与用水量之间二次方程式Qbqg《建筑给水排水工程》教案第2章