建筑給水設(shè)計(jì)中水泵的選擇

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在建筑給排水設(shè)計(jì)中，離心泵的使用率最大，一般水泵設(shè)計(jì)選型均選用離心水泵。

1關(guān)于水泵

在分析如何合理選擇水泵前，需先對(duì)水泵進(jìn)行了解，對(duì)水泵的工作目的以及工作原理和結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析。

1.1工作目的

水泵的工作目的就是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為輸送流體的動(dòng)能。在建筑給排水中，水泵的主要工作目的，就是將水由低位輸送至高位，電機(jī)先將電能轉(zhuǎn)化為水泵的機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水的動(dòng)能或是能。

1.2工作原理

在建筑給排水設(shè)計(jì)中，以葉片式離心水泵運(yùn)用最多。在電機(jī)啟動(dòng)前，首先要在泵體灌滿水，其后開(kāi)機(jī)運(yùn)行。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵葉輪進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生離心力，葉輪間的水在離心力的作用下被甩向四周，壓入泵殼，從出水口進(jìn)入給排水管道。葉輪流道內(nèi)的水被甩出去之后，在葉輪中心位置即葉輪入口處會(huì)形成真空，而水在外界壓力的作用下，通過(guò)水泵吸水管流入葉輪，補(bǔ)足真空區(qū)域。通過(guò)水泵的連續(xù)工作，水不斷從吸水口進(jìn)入水泵，獲得動(dòng)能后，不斷從出水口排出進(jìn)入管道，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)供水工作。

1.3結(jié)構(gòu)形式

水泵的結(jié)構(gòu)形式有立式、臥式和斜式三中，在建筑工程中，以前兩種結(jié)構(gòu)形式運(yùn)用最廣泛。立式泵高度比較大，平面尺寸小，占地面積小，啟動(dòng)方便，但水泵葉輪必須淹沒(méi)于水中，較高的安裝要求和較大的檢修難度是這種水泵的存在的缺陷；臥式水泵檢修方便，但占地面積大，當(dāng)進(jìn)水池水位低于臥式水泵葉輪時(shí)，水泵啟動(dòng)前要先將泵殼充滿水，需設(shè)置充水設(shè)備。由于建設(shè)用地的緊張導(dǎo)致建筑空間有限，因此，在建筑給排水設(shè)計(jì)中，占地面積較小的立式泵使用越來(lái)越普遍。

2選用水泵的原則

建筑給排水設(shè)計(jì)中，水泵選型設(shè)計(jì)除滿足流量、揚(yáng)程和運(yùn)行效率等基本使用要求和規(guī)范規(guī)定外，還應(yīng)遵循以下主要原則。

2.1運(yùn)行整體效果

在建筑給水設(shè)計(jì)中，流量、揚(yáng)程變化大，為保證水泵的高效率運(yùn)行，一般會(huì)選用多臺(tái)水泵。在進(jìn)行水泵選型時(shí)，除滿足最大供水時(shí)的需求外，還應(yīng)考慮水泵機(jī)組的整體運(yùn)行效果，不能只考慮單臺(tái)水泵的運(yùn)行效率。隨著城市化發(fā)展，建筑物高度越來(lái)越高，超高層公共建筑不斷涌現(xiàn)，住宅小區(qū)規(guī)模越來(lái)越大，住戶在十萬(wàn)人以上的小區(qū)已經(jīng)相當(dāng)于一個(gè)小縣城的城鎮(zhèn)人口規(guī)模。目前，設(shè)計(jì)中最常采用的方式為分區(qū)供水和變頻水泵供水，但由于對(duì)基礎(chǔ)資料、建筑物功能和甲方業(yè)主要求分析、認(rèn)識(shí)不足，設(shè)計(jì)偏保守，常導(dǎo)致給水水泵選型過(guò)大，增加投資嗎，設(shè)備長(zhǎng)期在低效率下運(yùn)行。建筑分區(qū)給水設(shè)計(jì)，除簡(jiǎn)單的按照建筑物高度進(jìn)行分區(qū)確定外，還應(yīng)考慮按照建筑物的使用功能進(jìn)行分區(qū)給水，減少供水的波動(dòng)性，保持水泵的平穩(wěn)運(yùn)行。在變頻水泵的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮大、小泵的搭配，以滿足每日不同時(shí)期的用水需求。現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)，功能越來(lái)越復(fù)雜，用水要求和用水舒適性不斷提高，給水設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，數(shù)泵的設(shè)計(jì)選型和運(yùn)行要求也越來(lái)越高，只有整體的水泵機(jī)組運(yùn)行效率高，才能充分滿足供水的需求。

2.2控制臺(tái)數(shù)

一般建筑專業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)留的設(shè)備層或設(shè)備功能室均較小，因此在建筑給排水的水泵設(shè)計(jì)中，除滿足使用要求和水泵在高效段運(yùn)行外，還應(yīng)減少設(shè)備臺(tái)數(shù)。因此，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮水泵的單獨(dú)運(yùn)行，并聯(lián)運(yùn)行，大、小泵和高低泵的搭配，以減少設(shè)備臺(tái)數(shù)。

3選擇水泵的要點(diǎn)

水泵的選擇與給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，下面文章按給水系統(tǒng)分別探討一下不同給水系統(tǒng)的水泵選擇要點(diǎn)。

3.1高位水箱的供水

高位水箱供水方式由水泵和高位水箱組合而成，是指在建筑物屋頂或各分區(qū)的上層設(shè)置一定容積的帶穩(wěn)壓，儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)水量等功能的高位水箱，通過(guò)水泵現(xiàn)將水供至高位水箱，再由高位水箱向建筑物或各分區(qū)供水。由于靜揚(yáng)程不變，而高位水箱又有儲(chǔ)水和調(diào)節(jié)水量的功能，因此，在該類給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，優(yōu)先選用固定流量和揚(yáng)程的單級(jí)或多級(jí)水泵，水泵運(yùn)行效率固定。

3.2氣壓罐供水

氣壓罐給水是利用密閉罐中壓縮空氣的壓力變化，調(diào)節(jié)和壓送水量，氣壓罐主要起增壓和水量的調(diào)節(jié)作用。由于氣壓罐調(diào)節(jié)容積小、儲(chǔ)水量小的缺點(diǎn)，導(dǎo)致水泵啟動(dòng)頻繁，啟動(dòng)電流大；水泵長(zhǎng)時(shí)間是在最大工作壓力和最小工作壓力之間工作，水泵運(yùn)行平均效率低；系統(tǒng)無(wú)用功大，與設(shè)水泵、水箱的系統(tǒng)相比，增加了電耗。氣壓給水系統(tǒng)的這些缺點(diǎn)導(dǎo)致了其使用的局限性。氣壓給水僅適用于有供水需求，但不宜設(shè)置高位水箱的小區(qū)或建筑物的給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括一些小型、簡(jiǎn)易和臨時(shí)性的給水系統(tǒng)和消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。由于氣壓給水系統(tǒng)自身的缺點(diǎn)，因此在系統(tǒng)選型時(shí)主要要考慮減少電耗。所以，一般在設(shè)計(jì)氣壓給水系統(tǒng)時(shí)，優(yōu)先采用節(jié)能型的氣壓給水設(shè)備，即采用幾臺(tái)小流量水泵并聯(lián)運(yùn)行的方式。

3.3變頻調(diào)速泵供水

變頻調(diào)速泵供水，是通過(guò)變頻控制器，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)水泵的流量和揚(yáng)程，以適應(yīng)用水變化并保持水泵的高效運(yùn)行。變頻調(diào)速泵的供水方式在很多方面能代替高位水箱，比如其供水壓力很穩(wěn)、二次污染比較少、占地面積很小、其水質(zhì)非常好等，而這種形式多應(yīng)用在用水量非常大并且適合水箱的設(shè)置中。此供水方式的缺點(diǎn)就是設(shè)備投資高，維護(hù)檢修比較復(fù)雜等，因此運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。由于變頻供水能夠適應(yīng)流量和揚(yáng)程的變化，并保持水泵高效運(yùn)行，因此在建筑給水中運(yùn)用最為廣泛。應(yīng)注意的是，變頻水泵的變頻調(diào)速范圍并不是任意的。因此，在變頻水泵的設(shè)計(jì)選型中，應(yīng)根據(jù)用水量的變化情況，合理搭配水泵，一般應(yīng)選擇大小泵搭配或配備氣壓罐，以滿足使用需求。

3.4綜合供水方式

由于城市的多樣化發(fā)展，建筑物設(shè)計(jì)日新月異，多功能綜合超高層建筑越來(lái)越多，而綜合商業(yè)、教育、醫(yī)療等多種配套的大型社區(qū)越來(lái)越多。因此，對(duì)建筑給水的設(shè)計(jì)提出了越來(lái)越高要求。多系統(tǒng)、多方式、多分區(qū)的供水方式設(shè)計(jì)越來(lái)越普遍，但都離不開(kāi)水泵的選型設(shè)計(jì)。在多系統(tǒng)的水泵設(shè)計(jì)選型中，因根據(jù)上文的三類系統(tǒng)，綜合考慮建筑物功能，用水需求情況，建筑物或建筑群供水分區(qū)劃分情況以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)等綜合因素進(jìn)行合理確定。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在建筑給水工程當(dāng)中，水泵是設(shè)計(jì)的核心之一，在進(jìn)行水泵的選擇時(shí)一定要根據(jù)水泵的結(jié)構(gòu)類型、給水系統(tǒng)的類型和建筑功能要求進(jìn)行合理選擇，使建筑給水系統(tǒng)安全高效運(yùn)行。

作者：蔡建斌1 范宗凱2 單位：云南省地方煤礦設(shè)計(jì)研究院1 云南省建筑科學(xué)研究院2