第二章第五节

回到本章目录回到总目录第2章　建筑内部给水系统的计算2.5　增压和贮水设备回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备水泵　　水泵是给水系统中的主要升压设备。在建筑内部的给水系统中，一般采用离心式水泵，它具有结构简单、体积小、效率高且流量和扬程在一定范围内可以调整等优点。　　选择水泵应以节能为原则，使水泵在给水系统中大部分时间保持高效运行。1．水泵回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　当采用设水泵.水箱的给水方式时，通常水泵直接向水箱输水，水泵的出水量、扬程几乎不变，选用离心式恒速水泵即可保持高效运行。　　对于无水量调节设备的给水系统，在电源可靠的条件下，可选用装有自动调速装置的离心式水泵。　目前调速装置主要采用变频调速器。　　根据相似定律水泵的流量、扬程和功率分别与其转速的1次方、2次方和3次方成正比，所以调节水泵的转速可改变水泵的流量、扬程和功率，使水泵变量供水时，保持高效运行。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　在水泵出水口或管网末端安装压力传感器，将测定的压力值H转换成电信号输入压力控制器，与控制器内根据用户需要设定的压力值H1比较，当H>H1时，控制器向调速器输入降低转速的控制信号，使水泵降低转速，出水量减少；当H<H1时，则向调速器输入提高转速的控制信号，使水泵转速提高，出水量增加。　　由于保持了水泵出水口或管网末端压力恒定，在一定的流量变化范围内，均能使水泵高效运行，节省电能。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　用水泵出口压力或管网末端压力控制水泵调速，节能效果不完全相同，前者不能反映水流通过给水管网时，管网阻力特性的变化，所以当用水低峰时，虽然由于转速的改变水泵扬程能保持恒定不再升高，但最不利点配水处的水压将高于其所需的流出水头。　　而后者不仅能调节流量的变化，同时也能反映管网阻力特性的变化，使最不利点配水始终保持所需的流出水头，节能效果优于前者。但其控制系统较前者复杂，且最不利点配水一般远离泵房，信号传递系统安装、检查、维修不便，因此在实际中前者使用更为广泛。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　在水泵房面积较小的条件下，可采用结构紧凑，安装管理方便的立式离心式水泵或管道泵。　　水泵的流量、扬程应根据给水系统所需的流量、压力确定。由流量、扬程查水泵性能（或曲线）即可确定其型号。　　在生活（生产）给水系统中，无水箱调节时，水泵出水量要满足系统高峰用水要求，故不论是恒速泵还是调速泵其流量均应以系统的高峰用水量即设计秒流量确定。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　有水箱调节时，水泵流量可按最大时流量确定。若水箱容积较大，并且用水量均匀，则水泵流量也可按平均时流量确定。　　消防水泵流量应以室内消防设计水量确定。生活、生产、消防共用调速水泵在消防时其流量除保证消防用水总量外，还应保证生活、生产用水量的要求。　　根据水泵的用途及与室外给水管网连接的方式不同，其扬程可按以下不同公式计算。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　当水泵与室外给水管网直接连接时：式中　Hb—水泵扬程，kPa；　H1—引入管至最不利配水点位置高度所要求的静水压，kPa；　H2—水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路的总水头损失，kPa；　H3—水流通过水表时的水头损失，kPa；　H4—最不利配水点的流出水头，kPa；　H0—室外给水管网所能提供的最小压力，kPa。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　根据以上计算选定水泵后，还应以室外给水管网的最大水压校核水泵的工作效率和超压情况，若室外给水管网出现最大压力时，水泵扬程过大，为避免管道、附件损坏，应采取相应的保护措施，如采用扬程不同的多台水泵并联工作，或设水泵回流管、管网泄压管等。　　当水泵与室外给水管网间接连接，从贮水池（或水箱）抽水时：式中H1—贮水池最低水位至最不利配水点位置高度所计算的静水压，kPa。　　　其他符号意义同前。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　水泵应选择低噪声、节能型水泵，水泵扬程可按计算扬程Hb乘以1.05~1.10后选泵。为保证安全供水，生活和消防水泵应设备用泵，生产用水泵可根据生产工艺要求设置备用泵。　水泵机组一般设置在水泵房内，泵房应远离防振、防噪声要求较高的房间，室内要有良好的通风、采光、防冻和排水措施。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　水泵的布置要便于起吊设备的操作，管道连接力求管线短，弯头少，其间距要保证检修时能拆卸、放置电机和泵体，并满足维修要求，见图2-4。图2-4　水泵机组的布置间距(m)回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　为操作安全，防止操作人员误触快速运转中的泵轴，水泵机组必须设高出地面不小于0.1m的基础。当水泵基础需在基坑时，则基坑四周应有高出地面不小于0.1m的防水栏。水泵启闭尽可能采用自动控制，间接抽水时应优先采用自吸充水方式，以便水泵及时启动。　　水泵宜采用自灌式充水。　　当因条件所限，不能采用自灌式启泵而采用吸上式时，应有抽气或灌水装置（如真空泵、底阀、水射器等）。　　引水时间不超过下列规定：4kW以下的为3min，≥4kW的为5min。每台水泵应设独立的吸水管，以免相邻水泵抽水时相互影响；回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　多台水泵共用吸水管时，吸水总管伸入水池的引水管不宜少于两条，每条引水管上均应设闸阀，当一条引水管发生故障时，其余引水管应满足全部设计流量。　　每台水泵吸水管上要设阀门，出水管上要设阀门、止回阀和压力表，并宜有防水锤措施，如采用缓闭止回阀、气囊式水锤消除器等。　　为减少水泵运转时对周围环境的影响，应对水泵进行减振处理。　　　　采取的减振措施应使水泵运行扰动频率和固有频率之比λ=f/f0大于2（一般以2～5为好）。这样有较好的减振效率（80～90%）和防止共振效果。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备(a)卧式水泵减振方法　　水泵机组的减振主要由减振基座（惰性块）、减振垫（减振器）及固定螺栓等组成，水泵减振安装结构示意图2-5。（b）立式水泵减振方法图2-5　水泵减振安装结构示意图回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　常见的SD型橡胶减振垫见图2-6。在水泵吸水管、出水管中需要装设可曲挠橡胶接头，见图1-23。图2-6SD型橡胶减振垫回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　当水泵机组的基础和管道采取减振措施时，管道支架也应采用弹性支架。弹性支架具有固定架设管道和减振双重作用。常用的产品为弹簧式弹性吊架和橡胶垫式弹性吊架，弹簧式弹性吊架见图2-7，橡胶垫式弹性吊架见图2-8。图2-7弹簧式弹性吊架回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备1——管卡；2——吊架；3——橡胶减振器；4——钢垫片；5——螺母；6——框架；7——螺栓；8——钢筋混凝土板；9——预留洞填水泥砂浆图2-8橡胶垫式弹性吊架回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　弹性吊架应布置均匀，安装间距可参考表2-18中的数据。弹性吊架安装间距表表2-18回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备2.气压给水设备　1）按气压给水设备输水压力稳定性，可分为变压式和定压式两类。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备补气罐气压给水设备回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　变压式气压给水设备在向给水系统输水过程中，水压处于变化状态，如图2-9。单罐变压式气压给水设备动画　　定压式气压给水设备在向给水系统输水过程中，水压相对稳定，如图2-10。　　目前常见的做法是在气、水同罐的单罐变压式气压给水设备的供水管上，安装压力调节阀，将阀出口水压控制在要求范围内，使供水压力相对稳定。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备图2-10定压式气压给水设备也可在气、水分罐的双罐变压式气压给水设备的压缩空气连通管上安装压力调节阀，将阀出口气压控制在要求范围内，以使供水压力稳定。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备2）按气压给水设备罐内气、水接触方式，可分为补气式和隔膜式两类。泄空补气法演示动画回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备空气压缩机回到本章目录回到总目录　图2-11设补气罐的补气方法图2-12电磁阀排气2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备隔膜式气压水罐演示动画　　各类气压给水设备均由水泵机组、气压水罐、电控系统、管路系统等部分组成，除此之外，补气和隔膜式气压给水设备分别附有补气调压装置和隔膜。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　气压给水设备的优点是：灵活性大，设置位置不受限制，便于隐蔽，安装、拆卸都很方便。成套设备均在工厂生产，现场集中组装，占地面积小，工期短，土建费用低。实现了自动化操作便于维护管理。气压水罐为密闭罐，不但水质不易污染，同时还有助于消除给水系统中水锤的影响。　1）气压给水设备的特点回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　其缺点是：调节容积小，贮水量少，一般调节水量仅占总容积的20%～30%，压力容器制造加工难度大。　　变压式气压给水设备供水压力变化较大，对给水附件的寿命有一定的影响。　　气压给水设备的耗电量较大。　　为了减少电耗，可采用几台小流量水泵并联运行的节能型气压给水设备，如图2-14。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　根据气压给水设备的特点，它适用于有升压要求，但又不适宜设置水塔或高位水箱的小区或建筑内的给水系统，如地震区、人防工程或屋顶立面有特殊要求等建筑的给水系统；小型、简易和临时性给水系统和消防给水系统等。2）适用范围回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　　气压给水罐宜布置在室内，如设在室外，应有防雨、防晒及防潮设施，并有在寒冷季节不致冻结的技术措施。当设于泵房内时，除应符合泵房的要求外，还应符合气压给水设备对环境温度、空气相对湿度、通风换气次数和设备安装检修等有关要求。3）设置要求　　气压给水罐的布置应满足下列要求：罐顶至建筑结构最低梁底距离不宜小于1.0m；罐与罐之间及罐与墙面之间的净距不宜小于0.7m；罐体应置于混凝土底座上，底座应高出地面回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备不小于0.1m，整体组装式气压给水设备采用金属框架支承时，可不设设备基础。　　供生活用水的各类气压给水设备均应有水质防护措施，隔膜应用无毒橡胶制作，气压水罐和补气罐内应涂无毒防腐涂料，补气罐或用作补气的空气压缩机的进气口都要设空气过滤装置，并应采用无油润滑型空气压缩机，以防油对给水系统的污染。　　为保证安全供水，气压给水设备要有可靠的电源，并应装设安全阀、压力表、泄水管和密闭人孔，安全阀也可装在靠近回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备气压给水设备进出水管的管路上。为防止停电时水位下降，罐内气体随水流进入管道流失，补气式气压水罐进水管上要装止气阀，进气管上装设止水阀。 　选择气压给水设备，主要包括2项内容：确定气压水罐总容积；确定配套水泵的流量、扬程，由此查水泵样本选定其型号。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备根据波义耳—马略特定律，由图2-15可得：1）气压水罐的总容积∵推导可得：又图2-15气压水罐容积计算示意图回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.1增压设备　双罐定压式气压给水设备其水泵扬程和流量则应以不小于给水系统所需压力和设计秒流量来确定。　　变压式和单罐定压式气压给水设备的水泵向气压水罐输水时，其出水压力在气压水罐的最小工作压力P1和最大工作压力P2间变化，为尽量提高水泵的平均工作效率，应选择流量—扬程特性曲线较陡，且特性曲线高效区较宽的水泵。一般以罐内平均压力H=（P1+P2）/2的工况为依据确定水泵扬程，此时水泵流量应不小于1.2Qh流量。2）水泵的流量和扬程回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备贮水池是贮存和调节水量的构筑物，其有效容积应根据生活（生产）调节水量、消防贮备水量和生产事故备用水量确定，可按下式计算：2.5.2贮水设备1.贮水池回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备消防贮备水量应根据消防要求，以火灾延续时间内，所需消防用水总量计。式中V—贮水池有效容积，m3； Qb—水泵出水量，m3/h； Qj—水池进水量，m3/h； Tb—水泵最长连续运行时间，h； Tt—水泵运行的间隔时间，h； Vf—消防贮备水量，m3； Vs—生产事故备用水量，m3。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备当资料不足时，生活（生产）调节水量(Qb－Qj)·Tb可以不小于建筑最高日用水量的20%～25%计，居住小区的调节水量可以不小于建筑最高日用水量的15%～20%计。生产事故备用水量应根据用户安全供水要求，中断供水后果和城市给水管网可能停水等因素确定。若贮水池仅起调节水量作用，则贮水池有效容积不计Vf和Vs。贮水池应设进、出水管、溢流管、泄水管和水位信号装置，回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备仅贮备消防水量的水池，可兼作水景或人工游泳池的水源，但后者应采取净水措施。溢流管管径宜比进水管管径大1级，泄空管管径应按水池（箱）泄空时间和泄水受体的排泄能力确定，一般可按2h内将池内存水全部泄空进行计算，但最小不得小于100mm。顶部应设有人孔，一般宜为800～1000mm。其布置位置及配管设置均应满足水质防护要求。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备非饮用水与消防水共用一个贮水池应有消防水量平时不被动用的措施。消防水平时不被动用的措施：动画演示单击鼠标播放措施一:在生产、生活水泵吸水管上开小孔形成虹吸出流。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备动画演示单击鼠标播放措施二：在贮水池中设溢流墙，生活、生产用水经消防用水贮存部分出流。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备贮水池一般宜分成容积基本相等的两格，以便清洗、检修时不中断供水。贮水池的设置高度应利于水泵自吸抽水，且宜设深度≥1m的集水坑，以保证其有效容积和水泵的正常运行。当室外给水管网能满足建筑内所需水量，无调节要求的给水系统，可设置仅满足水泵吸水要求的吸水井。2.吸水井回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备吸水井的有效容积应大于最大1台水泵3min的出水量，且满足吸水管的布置、安装、检修和防止水深过浅水泵进气等图2-16吸水管在吸水井中布置的最小尺寸正常工作要求，其最小尺寸要求见图2-16。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备制作有钢板包括：普通、搪瓷、镀锌、复合和不锈钢板等；钢筋混凝土；塑料和玻璃钢等。　　根据水箱的用途不同，有高位水箱、减压水箱、冲洗水箱、断流水箱等多种类别。其形状通常为圆形或矩形，特殊情况下也可设计成任意形状。3.水箱回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备水箱的配管、附件如图2-17所示。以下主要介绍在给水系统中使用较为广泛的起到保证水压和贮存、调节水量的高位水箱。图2-17水箱配管、附件示意图回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备利用外网压力直接进水的水箱进水管上应装设与进水管径相同的自动水位控制阀（包括杠杆式浮球阀和液压式水位控制阀），并不得少于两个。两个进水管口标高应一致，当水箱采用水泵加压进水时，进水管不得设置自动水位控制阀，应设置由水箱水位控制水泵开、停的装置。进水管入口距箱盖的距离应满足杠杆式浮球阀或液压式水位控制阀的安装要求，一般进水管中心距水箱顶应有150～200mm的距离。1）进水管回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备出水管从水箱侧壁接出时，其管底至箱底距离应大于50mm，若从箱底接出其管顶入水口距箱底的距离也应大于50mm，以防沉淀物进入配水管网。出水管上应设阀门以利检修。2）出水管当水箱由水泵供水并采用自动控制水泵启闭的装置时，可不设水位控制阀。进水管径可按水泵出水量或管网设计秒流量计算确定。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备图2-18水箱进、出水管合用示意图为防短流进、出水管宜分设在水箱两侧，若合用一根管道，则应在出水管上增设阻力较小的止回阀，如图2-18所示，其标高应低于水箱最低水位1.0m以上，以保证止回阀开启所需的压力。出水管径应按管网设计秒流量计算确定。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备溢流管口应在水箱设计最高水位以上50mm处，管径按排泄水箱最大入流量确定，一般应比进水管大1级。溢流管宜采用水平喇叭口集水，喇叭口下的垂直管段不宜小于4倍溢流管管径。溢流管上不允许设阀门。3）溢流管回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备　　泄水管从箱底接出，用以检修或清洗时泄水。管上应设阀门，管径不得小于50mm，阀门后的管道可与溢流管相连后用同一根管道排水。4）泄水管　　供生活饮用水的水箱，贮水量较大时，宜在箱盖上设通气管，以使水箱内空气流通，其管径一般宜为100mm～150mm，管口应朝下并设网罩。5）通气管回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备　　是反映水位控制阀失灵报警的装置。可在溢流管口下10mm处设水位信号管，直通值班室的洗涤盆等处，其管径15～20mm即可。6）水位信号装置　　水箱一般应在侧壁安装玻璃液位计，并应有传送到监控中心的水位指示仪表。若水箱液位与水泵联动，则可在水箱侧壁或顶盖上安装液位继电器或信号器，采用自动水位报警装置。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备　　水箱一般设置在净高不低于2.2m，采光通风良好的水箱间内，其安装间距见表2-19。水箱之间及水箱与建筑结构之间的最小距离（m）表2-19回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备　　大型公共建筑中高层建筑为避免因水箱清洗、检修时停水，高位水箱容量超过50m³，宜分成两格或分设两个。　　水箱底距地面宜不小于800mm的净距，以便于安装管道和进行检修，水箱底可置于工字钢或混凝土支墩上，金属箱底与支墩接触面之间应衬橡胶板或塑料垫片等绝缘材料以防腐蚀。　　水箱有结冻、结露可能时，要采取保温措施。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备　　水箱的有效容积主要根据它在给水系统中的作用来确定。若仅作为水量调节之用，其有效容积即为调节容积；若兼有贮备消防和生产事故用水量作用，其容积应以调节水量、消防和生产事故备用水量之和来确定。1）有效容积　　水箱的调节容积理论上应根据室外给水管网或水泵向水箱供水和水箱向建筑内给水系统输水的曲线，经分析后确定，回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备　　但因为以上曲线不易获得，实际工程中可按水箱进水的不同情况由以下经验公式计算确定。①由室外给水管网直接供水式中　V—水箱的有效容积，m3；QL—由水箱供水的最大连续平均小时用水量，m³/h；　　TL—由水箱供水的最大连续时间，h。②由人工启动水泵供水回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备式中　　V—同上式；　　　　　Qd—最高日用量，m³/d；　　　　nb—水泵每天启动次数，次/d；　　　　Tb—水泵启动一次的最短运行时间，由设计确定，h；　　　　Qp—水泵运行时间内的建筑平均时用水量，m³/h。③水泵自动启动供水式中　　qb—水泵出水量，m³/h；　　Kb—水泵1h内启动次数，一般选用4~8次/h；　　C—安全系数，可在1.5~2.0内选用。　　用上式计算所得水箱调节容积较小，必须在确保水泵自动启动装置安全可靠的条件下采用。回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备　　生活用水的调节水量按水箱服务区内最高日用水量Qd的百分数估算，水泵自动启闭时≥5%Qd，人工操作时≥12%Qd。　　生产事故备用水量可按工艺要求确定。　　消防贮备水量用以扑救初期火灾，一般都以10min的室内消防设计流量计。④经验估算法2）设置高度水箱的设置高度应满足以下条件：h≥H2+H4回到本章目录回到总目录2.5　增压和贮水设备2.5.2贮水设备计算的贮备消防水量的水箱其安装高度h，如不能满足消防设备所需水压应采取设增压泵等措施。自动排气阀回到本章目录回到总目录下一节：2.6给水水质及防护