建筑給水設計中合理選用水泵探究

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在建筑給排水設計中，離心泵的使用率最大，一般水泵設計選型均選用離心水泵。

1關于水泵

在分析如何合理選擇水泵前，需先對水泵進行了解，對水泵的工作目的以及工作原理和結構形式進行分析。

1.1工作目的

水泵的工作目的就是將原動機的機械能轉化為輸送流體的動能。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，電機先將電能轉化為水泵的機械能，再將機械能轉化為水的動能或是能。

1.2工作原理

在建筑給排水設計中，以葉片式離心水泵運用最多。在電機啟動前，首先要在泵體灌滿水，其后開機運行。此時，電動機帶動水泵葉輪進行高速旋轉運動而產生離心力，葉輪間的水在離心力的作用下被甩向四周，壓入泵殼，從出水口進入給排水管道。葉輪流道內的水被甩出去之后，在葉輪中心位置即葉輪入口處會形成真空，而水在外界壓力的作用下，通過水泵吸水管流入葉輪，補足真空區域。通過水泵的連續工作，水不斷從吸水口進入水泵，獲得動能后，不斷從出水口排出進入管道，從而實現連續供水工作。

1.3結構形式

水泵的結構形式有立式、臥式和斜式三中，在建筑工程中，以前兩種結構形式運用最廣泛。立式泵高度比較大，平面尺寸小，占地面積小，啟動方便，但水泵葉輪必須淹沒于水中，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，當進水池水位低于臥式水泵葉輪時，水泵啟動前要先將泵殼充滿水，需設置充水設備。由于建設用地的緊張導致建筑空間有限，因此，在建筑給排水設計中，占地面積較小的立式泵使用越來越普遍。

2選用水泵的原則

建筑給排水設計中，水泵選型設計除滿足流量、揚程和運行效率等基本使用要求和規范規定外，還應遵循以下主要原則。

2.1運行整體效果

在建筑給水設計中，流量、揚程變化大，為保證水泵的高效率運行，一般會選用多臺水泵。在進行水泵選型時，除滿足最大供水時的需求外，還應考慮水泵機組的整體運行效果，不能只考慮單臺水泵的運行效率。隨著城市化發展，建筑物高度越來越高，超高層公共建筑不斷涌現，住宅小區規模越來越大，住戶在十萬人以上的小區已經相當于一個小縣城的城鎮人口規模。目前，設計中最常采用的方式為分區供水和變頻水泵供水，但由于對基礎資料、建筑物功能和甲方業主要求分析、認識不足，設計偏保守，常導致給水水泵選型過大，增加投資嗎，設備長期在低效率下運行。建筑分區給水設計，除簡單的按照建筑物高度進行分區確定外，還應考慮按照建筑物的使用功能進行分區給水，減少供水的波動性，保持水泵的平穩運行。在變頻水泵的設計中，應考慮大、小泵的搭配，以滿足每日不同時期的用水需求。現代建筑設計，功能越來越復雜，用水要求和用水舒適性不斷提高，給水設計越來越復雜，數泵的設計選型和運行要求也越來越高，只有整體的水泵機組運行效率高，才能充分滿足供水的需求。

2.2控制臺數

一般建筑專業設計預留的設備層或設備功能室均較小，因此在建筑給排水的水泵設計中，除滿足使用要求和水泵在高效段運行外，還應減少設備臺數。因此，設計應考慮水泵的單獨運行，并聯運行，大、小泵和高低泵的搭配，以減少設備臺數。

3選擇水泵的要點

水泵的選擇與給水系統的設計密切相關，下面文章按給水系統分別探討一下不同給水系統的水泵選擇要點。

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的上層設置一定容積的帶穩壓，儲存和調節水量等功能的高位水箱，通過水泵現將水供至高位水箱，再由高位水箱向建筑物或各分區供水。由于靜揚程不變，而高位水箱又有儲水和調節水量的功能，因此，在該類給水系統設計中，優先選用固定流量和揚程的單級或多級水泵，水泵運行效率固定。

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，調節和壓送水量，氣壓罐主要起增壓和水量的調節作用。由于氣壓罐調節容積小、儲水量小的缺點，導致水泵啟動頻繁，啟動電流大；水泵長時間是在最大工作壓力和最小工作壓力之間工作，水泵運行平均效率低；系統無用功大，與設水泵、水箱的系統相比，增加了電耗。氣壓給水系統的這些缺點導致了其使用的局限性。氣壓給水僅適用于有供水需求，但不宜設置高位水箱的小區或建筑物的給水系統設計，包括一些小型、簡易和臨時性的給水系統和消防給水系統設計等。由于氣壓給水系統自身的缺點，因此在系統選型時主要要考慮減少電耗。所以，一般在設計氣壓給水系統時，優先采用節能型的氣壓給水設備，即采用幾臺小流量水泵并聯運行的方式。

3.3變頻調速泵供水

變頻調速泵供水，是通過變頻控制器，調節水泵的轉速，從而調節水泵的流量和揚程，以適應用水變化并保持水泵的高效運行。變頻調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、二次污染比較少、占地面積很小、其水質非常好等，而這種形式多應用在用水量非常大并且適合水箱的設置中。此供水方式的缺點就是設備投資高，維護檢修比較復雜等，因此運行費用相對較高。由于變頻供水能夠適應流量和揚程的變化，并保持水泵高效運行，因此在建筑給水中運用最為廣泛。應注意的是，變頻水泵的變頻調速范圍并不是任意的。因此，在變頻水泵的設計選型中，應根據用水量的變化情況，合理搭配水泵，一般應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展，建筑物設計日新月異，多功能綜合超高層建筑越來越多，而綜合商業、教育、醫療等多種配套的大型社區越來越多。因此，對建筑給水的設計提出了越來越高要求。多系統、多方式、多分區的供水方式設計越來越普遍，但都離不開水泵的選型設計。在多系統的水泵設計選型中，因根據上文的三類系統，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劃分情況以及技術經濟等綜合因素進行合理確定。

4結束語

綜上所述，在建筑給水工程當中，水泵是設計的核心之一，在進行水泵的選擇時一定要根據水泵的結構類型、給水系統的類型和建筑功能要求進行合理選擇，使建筑給水系統安全高效運行。

作者：蔡建斌 范宗凱 單位：云南省地方煤礦設計研究院 云南省建筑科學研究院