《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 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 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 水表 图1-1建筑内部给水系统所需压力 H=H+H,+H,+He H—一室内给水系统所需的总水压 H1-—最高最远配水点与室外引入管起点的标高差(米) H2-—计算管道的水头损失(米水柱) H3—计算管路最高最远配水点的流出水头 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) 5 需水压(mH2O)
《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 H = H1 + H2 + H3 + HB H ——室内给水系统所需的总水压 H1——最高最远配水点与室外引入管起点的标高差(米) H2 ——计算管道的水头损失(米水柱) H3 ——计算管路最高最远配水点的流出水头 HB ——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) 1 2 3 4 5 需水压(mH2O) 10 12 16 20 24
《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 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,其它原因己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 @,= mq Q Q (4-2) ep 其中:Q4-—最高日用水量(d) m——用水单位数(人·床位) q4--用水定额(/人·日) Q-—最大小时用水量(/h) T——建筑内用水时间 K——时变化系数 Q,——平均时流量 K,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 - 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 Qd = mqd (4-1) n d h K T Q Q = (4-2) p h h Q Q K = 其中： Qd ——最高日用水量 (l/d) m——用水单位数(人·床位) d q ——用水定额(l/人·日) Qh ——最大小时用水量(l/h) T ——建筑内用水时间 Kh ——时变化系数 Qp ——平均时流量 Kh 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 Q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 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:无论直接间接一一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:生活泵一一按供水可靠性考虑备用机组 生产泵一一视工艺要求 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 - 3 - Qh 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 100 KPa，且直吸时水泵应装有低压保护装置(当外管网压力 低于 100 KPa 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 (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QH,供水管网 定,管路特性曲线Q∑h一定。QH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H+∑h,H为不利点静水 压力 存在问题:设计的最大流量Qnx在一天用水中出现的几率较小,多数情况下用水量小 于Qm,水泵工作点将沿着QH曲线上下移动(Q↓,∑h4)管网中压力增大,工作点移至 M1,静水压力无用途增加了H-Ho,h为能量浪费,多采用阀门调节, 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 n, 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 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 P(-S)(电工学) 其中:n——电机转数 f∫——电机定子供电频率 P一一磁极对数 s—一转差率 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 通过改变工→调节改变水改变H→节能 4 ,④;①① 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 调速运行方式 ①调速恒压供水
《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 2 1 2 1 n n Q Q = 2 2 1 2 1 = n n H H 3 2 1 2 1 = n n N N 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 ) 60 P S f n − = (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 f n 水泵 n Q—H 1 2 3 4 6 5 3 1.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 电机转数发生变化必然会引起QH曲线的变化当n为n、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 60f 其中:n——电机转数 f∫——电机定子供电频率 P一一磁极对数 s—一转差率 HI n2 H2 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 改变一调节电母D改变水泵n→ 改变QH曲线 节能的目的 n=N一比例率 N 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nnn3 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QH曲线是水泵运行沿HsM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 H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QH,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
《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 ) 60 P S f n − = 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 2 1 2 1 n n Q Q = 2 2 1 2 1 = n n H H 3 2 1 2 1 = n n N N 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 2 1 3 2 1 N N n n = ——比例率 调速恒压供水 图 P28 2-5 水泵转数发生变化，必然引起水泵特性曲线发生变化 n 为 n1 n2 n3 扬程为 H1 H2 H3 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