建筑给排水设计中水泵的选用

建筑给排水设计中水泵的选用

摘要:综述了水泵的结构形式和其选择原则,从给水、排水、消防等角度论述了相应水泵选择要点,并分析了水泵工况点调节方法。

关键词:给排水水泵选用设计

在现代建筑尤其是高层建筑中,给排水专业水泵的设计至关重要,其中包括给水水泵、排水水泵和消防水泵,选用水泵的特性及其参数将直接关系到建筑工程能否稳定及安全的重要因素,因此在水泵选择时应给予充分重视。

1 水泵的结构形式及选择原则

1.1 水泵的结构形式

水泵的主要结构形式有卧式、立式及斜式。立式水泵一般平面尺寸小、高度较大,运行中水泵叶轮淹没于水中,该种水泵启动方便,但该种水泵安装要求较高,检修难度较大;卧式水泵要求泵房面积较大,该种水泵泵房荷载较均匀,该种水泵叶轮高于进水池水位时需增加充水设备,但其检修较方便。

1.2 选择原则

在进行水泵选择时应根据生产及生活需要满足流量和扬程要求,应保证水泵在高效区运行,以保证水泵在长期运行中保持较高效率,能

量消耗较少,运行费用较低,在设计标准的各种工况下保证水泵机组能正常运行,其保证其在运行中不发生汽蚀、振动及超载现象,并保证其便于安装、维修和运行管理。

在选择时不可片面考虑单台泵高效率运行,应兼顾水泵组运行的整体效果,并应尽量选用大功率水泵以减少工作泵台数,并应充分认识到大功率水泵效率高以利于节能。

应保证并联工作泵台数不超过3台以保证其在高效区运行,若要实现某水泵既单独运行又并联运行在选泵时应保证每台泵并联时的工况点接近高效段左边界,实现单泵运行时工况点右移时仍处于高效段内,以保证在整个工况变化范围内高效运行[1]。

2 各种水泵选择要点

2.1 给水泵选择

高位水箱给水。高位水箱供水包括水泵和水箱,其是在各区上层的适当位置设分区高位水箱以起到贮存、调节用水量和稳定水压的作用,水箱里面的水通过设置在底层或地下室内水泵输送,其供水模式为水池—水泵—水箱—给水管网—用水点,其根据水泵、水箱以及管网的相互关系,该给水方式又分为分区水箱并联给水方式、分区水箱串联给水、减压水箱供水、减压阀给水及双出口水泵供水等形式。

气压罐供水。其为水泵水箱供水的变形,其气压罐本身为一个承压水箱,水泵水箱供水的多种形式都适用于气压罐供水,且该种方式且有气压罐位置不受建筑条件限制,其可设于建筑物顶层、中间层、地下室以及室外适当位置,但在实际应用中气压罐并不可代替高位水箱,而是作为一个补充措施,其作为生活给水时无需设高位水箱,作为消防高区增压设备可满足最不利点消防水压要求,且其运行方便、可靠,但该种方式消耗钢材较多,系统富于水头较大,系统水量有限导致其供水可靠性降低,且补气效果难以保证导致水压不稳定的缺点。

变频调速泵给水。该种形式可根据系统用水情况自动改变水泵转速以保证水泵处于高效区工作,并可实现流量调节,该种形式可省去高位水箱,并可节省占地面积,减少二次污染的机会,且供水压力稳定,水质较好,适于不允许设水箱且用水量不均匀的情况,但该种形式投资较大,对供电要求高,维护复杂导致经常费用较高,且系统存在一定范围的流量失调区和低效运行区域等[2]。

2.2 排水泵选择

设置地下排水设施的建筑一般采取设置污废水的集水池收集污废水,之后用潜水排污泵将其提升输送至室外化粪池及市政排水管网。由于污废水中常含有较多的线状物质,因此应保证排污泵具有一定的抽吸、撕裂线状物质的功能以保证污废水排放畅通,以免排污泵被堵塞。且为了保证其节能运行应优先采用变频水泵,且在选择时应考虑一次抽吸时间,以减少排污泵每小时的启动次数和集水池容积的

大小。若采取自动控制应利于及时排水且减少集水池容积。

2.3 消防泵选择

为保证消防系统的安全可靠性在设计过程中除了保证管道系统有理想的特性曲线外还应在进行消防水泵设计时保证选用水泵的H—Q特性曲线与管道的特性曲线协调。对于多层建筑可不设置高层建筑的消防主泵而仅设置用于火灾初期的消防增压泵,系统增压泵一般设置在屋顶特定房间,其电源为消防专用电源,其启动方式可为采用消火栓内按钮启动或在消防水箱出水管上设置水流指示器启动。高层建筑内消防系统屋顶消防水箱贮水和对最不利消火栓栓口部位静水压的要求仅是保证消防主泵启动前所需用水和水压要求,其消防主泵应预留备用泵,当主泵电机过载热继电器动作、断路器跳闸或接触器发生故障则备用泵自动运行,其是以消防管网压力作为备用泵启动的控制依据,该系统可大大提高消防系统的可靠性。

3 工况点调节方法

节流调节。其是在水泵运行中通过调节水泵出水管上阀门开启度来改变水泵的工况点,其原理是通过增加系统阻力来改变管路特性曲线,但该种方式不可避免的增加能耗因此近年来不被提倡,但其具有防止机组超载和防止汽蚀的作用。

换轮运行。其是基于离心泵切削律的一种方法,在一定的切削范围内可视水泵的效率不变,其性能参数Q、H等的变化符合切削定律,该种调节方式适于水泵工况点季节性变化且其变化程度相对稳定的情况以及给水系统为分期建设的情况,其更换叶轮后可保证水泵在较长一段时间内处于高效区稳定运行,并可实现系统安全、节能运行[3]。

调速运行。该种方式当前应用较广,其是通过改变水泵的转速来改变水泵的特性曲线以实现节能运行,该系统对流量扬程的变化适应性强并可最大限度的节约电耗,同时可通过水泵机组的合理选择与搭配,即用不同的水泵组合满足不同的工况段,实现大泵满足大流量,小泵满足小流量,但该系统适于小流量供水且自控水平要求不高。

系统节能。当前设计人员存在着只重视水泵本身产品节能而忽视系统节能,但国外数据显示系统节能可将效率提高20%～30%,因此在设计时应从节能角度考虑实现系统各环节最佳匹配,即实现水泵、电机以及管网和连接方式等最大限度的达到合理并节能高效。

4 结语

水泵是建筑整个供排水系统的核心部位,因此在进行水泵选择时应根据水泵工作原理,并经过正确计算进行合理设计,以保证水泵运行工况处于高效区内,最终保证供排水系统能够正常、安全、高效的投入运行。