淺析給水系統的運用與分析

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1工程概況

我校一研究生公寓，主體為九層框架結構，建筑高度33.0米。給水設計中市政給水保證壓力為3.0MPa(壓力零點與建筑標高零點重合時)，為滿足用戶用水要求又節省能源，建筑實行分區供水。5層及以下劃分為低區利用市政壓力進行供水；6層以上劃分為高區，因為建筑立面的原因頂層無法提供高架水箱的設置位置，故使用水箱和氣壓罐聯合供水。水箱位于9層頂，設置高度為33.5米，由架空層水泵加壓后供水到水箱，然后由補水泵加壓后向6、7、8、9層供水

2氣壓給水設備選擇

本項目屬研究生公寓，每個房間均設置單獨衛生間，根據《宿舍建筑設計規范》JGJ36-2005,屬于II類宿舍。8層和9層每個房間居住2人，6層和7層每個房間居住4人，每層有80個房間，故氣壓罐服務范圍內的用水人數N=80*2*（4+2）=960人。衛生潔具設置為每個房間設2個洗臉盆，1個拖布池，1個淋浴器，1個低水箱蹲便器，根據《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003進行氣壓給水系統的選型：

2．1氣壓罐調節容積的確定。Qh=ql*Kh*N/24=150*2.5*960/24000=15m3/h=4.16l/sVq2=aa*qb/4nq=1.0*1.2*15/(4*8)=0.56M3Vq=βVq1/(1-ab)=1.05*0.56/(1-0.75)=2.35M3說明：（1）氣壓罐服務人數較多，故用水量時變化系數取小值；（2）用水計量收費，日用水量也取小值；（3）每小時補水泵起停次數取8次。選擇穩壓設備型號為SQL1200*0.6，工作壓力0.6MPa，水泵流量QL=4.44l/s，揚程24米，氣壓罐調節容積0.56M3。

2．2氣壓罐起泵壓力P1的確定。根據規范3.8.5條，P1≥H+H1+H2+H3,H為水箱最低水位至管網最不利給水點的高度差，本工程中為-3m。H1為由水箱至最不利給水點的管路沿程阻力損失，本例中管線為DN80的涂塑鋼管，最遠點距離水箱的長度為80m，故根據《鋼塑復合管工程技術手冊》：H1=hf=i*L=8.973*10-3*Q1.774/Dj4.774*L=8.973*10-3*（2.22*10-3）1.774/（0.0079）4.774=2.57m（設管路沿途均勻用水，故取Q=1/2Qh）H2為由水箱至最不利給水點的局部阻力損失，取H2為30%的沿程損失為2.57*0.3=0.77m；H3為最不利給水點用水設備的出流水頭，本項目中取淋浴器混水閥處出流水頭為7m；故系統的起泵壓力P1=2.57+0.77+7-3=7.34m，取7.5m。

2．3氣壓罐停泵壓力P2的確定。因水泵揚程為24米，故停泵壓力取23米，故系統的停泵壓力P2=23m。根據以上計算結果，安裝了氣壓給水設備并設定了補水泵的起停值，設備投入了使用。

3出現問題

在設備投入使用后，發現補水泵起停特別頻繁，現場實測基本每分鐘起停1次，遠超出了規范規定的每小時起停6-8次的要求，不僅對電氣系統和水泵造成不利影響，而且系統難以使用。進一步觀測發現水泵不僅在早上7：00-9：00用水高峰時段起停頻繁，甚至在9點以后用水量較少時起停也非常頻繁，給系統運行造成很大不利影響。

4現象

分析按照建筑給水排水設計規范本研究生公寓屬于II類宿舍，給水性質介于分散型給水和集中型給水中間，故09版規范單獨列出了I類、II類宿舍的單獨用水標準。在水泵停泵的這段時間內，生活用水全部由氣壓罐儲存水量提供，氣壓罐不僅起到了系統保壓的作用，而且也有提供儲存用水量的作用。水泵啟動頻繁，肯定是用水量Q過大超出了設計中的平均時用水量而調節容積Vq2偏小儲存水量有限，系統用水過程中氣壓罐內水很快消耗掉水壓很快就低于了起泵壓力P1，由此導致多次起泵以滿足用戶用水需求。

5解決辦法

根據以上情況，有兩個辦法可以解決此問題：一是，減少氣壓罐的服務范圍來減少用水量Q（即使在非高峰時段），二是，增大氣壓罐調節容量Vq2增加儲存水量，由此我們采取了以下幾個辦法。

5．1供水高區和低區串聯。利用非高峰時段低區的富裕壓頭，減少非高峰時段氣壓罐的服務范圍，解決非高峰時段高區的用水問題根據實測情況，雖然市政供水壓力保證值為0.30MPa，但非高峰時段實測水壓經常能達到0.4MPa，基本能滿足8層建筑的需要。故在低區和高區之間加設了一根DN100的聯絡管，將低區和高區串聯起來，利用非高峰時段的水壓滿足部分高區用水要求，從而減少了高區氣壓罐的服務范圍使高區用水量Q降低（在聯絡管上加設止回閥防止高區供水串到低區），就解決了非高峰時段補水泵起停頻繁的問題。

5．2增大氣壓罐的調節容量Vq2。上述方法雖然解決了非高峰時段的用水問題，但在高峰時段7：00-9：00時仍存在問題，因為此時整個管網用水量較多管網供水壓力本身就比較小（實測發現也就在0.30MPa左右）低區無富余壓頭可供高區利用，上述方法就不起作用，補水泵起停仍舊頻繁，故需要增大氣壓罐的儲存水量來解決問題。根據氣體的克拉伯龍方程式PV=NRT，廠家在設計時根據氣壓罐的工作壓力比、使用壓力和調節容積Vq2充入了一定質量的氮氣。對此氣體而言，在使用壓力P一定時，氣體體積V與物質的量N成正比，減小氣體量N在P相同時V自然就減小了，儲存水量相應增大。氣壓罐出廠時罐內氣體壓力一般都為補水泵揚程的3/4，根據使用情況放出部分氣體使氣壓罐初始氣體壓力約等于補水泵揚程的1/2，由此使氣壓罐的調節容量增大，達到減少起停頻率的目的。使用以上兩種方法，基本解決了本項目遇到的水泵起停頻繁的問題。

6結語

從本氣壓給水系統的使用情況分析可以得出：

6．1研究生公寓給水系統屬于分散型給水和集中型給水中的一種型式，其平均小時用水量很大，而且用水的時變化系數也很大，在規范中對其用水量情況研究較少，規范中有關公式計算時應取較大值。

6．2通過調節氣壓罐內氣體壓力的大小可以改變氣壓水罐的調節容積，從而減少配套水泵的起停頻率，在特定場合具有一定的適用性。

6．3典型的間歇供水系統，可以使用氣壓罐停機保壓自動控制的功能，但要利用其儲存水量供水時，受其氣壓罐調節容積的限制，其應用范圍有所限制。

作者：聞濤 單位：侯興華中國石油大學