民用建筑给排水设计中水泵的分析研究

穆普 乾郭渊

摘要：众所周知，在高层建筑中，给排水水泵设计至关重要，其中包括给水泵、排水泵以及消防泵，水泵的特性以及各种参数都是直接关系到建筑工程能否稳定及安全的重要因素，另外，在选择水泵过程中，水泵的节能系统是需要考虑的重点问题。水泵是城市给水系统中最主要的耗能设备，根据对多个送水泵房中运行水泵的调查发现，大多数水泵的实际运行扬程小于水系的铭脾扬程，有的甚至相差30%以上。因此导致了水泵运行效率降低，能源浪费严重，产生这种现象的原因除市政基础设施设计时较为超前水量预测偏大以外，选泵方法不合理、水泵搭配不当也是重要原因之一。

关键词：民用建筑；给排水；水泵；选用

一、关于水泵的相关概述

1.1水泵的工作目的。水泵，是一种用以增加液体或气体的压力，使之输送流动的机械，是一种用来移动液体、气体或特殊流体介质的装置，即是对流体作功的机械。民用建筑给排水设计中所要用到的水泵，其工作目的是将水泵机械能的压力转化成为一种液体能量，从而达到为人们的生产生活中输送液体的目的。例如，民用建筑给排水设计中的水泵，可以通过各种原理，实现将一个地方的水，输送到另一个地方。

1.2水泵的分类及特点。水泵一般可分为：离心泵；轴流泵以及混流泵。各种类型的水泵有其自身的特点。其一，离心泵的特点。水沿离心泵的流经方向是沿叶轮的轴向吸入，垂直于轴向流出。离心泵靠叶轮进口形成真空吸水，在起动前必须向泵内和吸水管内灌注引水，或用真空泵抽气，以排出空气形成真空；其二，轴流泵的特点。轴流泵在起动前不需灌水.操作简单；其三，混流泵的特点。与离心泵相比，混流泵的扬程较低，流量较大。与轴流泵相比，混流泵的扬程较高，流量较低。

1.3水泵的工作原理。其一，离心泵的工作原理。离心泵是由于叶轮在高速旋转所产生的离心力的作用下，将水位提高，若离心泵叶轮不断旋转，则可实现连续吸水和压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。离水泵在启动前，要先将泵和进水管灌满水。待灌满水后，水泵即可在的一定的压力下，吸入水池内的水，再通过叶轮甩出来；其二，轴流泵的工作原理。轴流泵与离心泵的工作原理不同，它主要是利用叶轮的高速旋转所产生的推力提水。轴流泵叶片旋转时对水所产生的升力，可把水从下方推到上方。轴流泵的叶片一般浸没在被吸水源的水池中。由于叶轮高速旋转，在叶片产生的升力作用下，连续不断的将水向上推压。使水沿出水管流出。叶轮不断的旋转，水也就被连续压送到高处；其三，混流泵的工作原理。由于混流泵的叶轮形状介于离心泵叶轮和轴流泵叶轮之间，因此，混流泵的工作原理既有离心力又有升力，靠两者的综合作用，水则以与轴组成一定角度流出叶轮，通过蜗壳室和管路把水提向高处。

二、民用建筑给排水设计中水泵的基本选用原则

2.1要以满足人们的生活需要为根本依据

民用建筑给排水设计中水泵的选用，最主要的就是要满足人们生活过程中的基本需求。例如，满足人们的用水以及排水的需求。在民用建筑给排水设计中，应当尽可能选择高效率的水泵。

2.2要将节能减排作为重要的选用原则。此项原则最主要的实施途径是：充分挖掘水泵的节能潜力，尽可能地达到节能减排的目的。要想充分挖掘民用建筑给排水设计中水泵的节能潜力，就应该采取措施调节水泵的工况点。例如，调节水泵转数，促使水泵的工作点发生变化，从而达到节能减排的目的。还可以调节水泵的变角，使水泵和电机长时间保持在高效运转的状态，从而达到节能减排的目的。另外，加强对水泵的维修与管理，也是水泵节能的重大措施。加强对水泵的维护与管理是降低水泵损坏率，提高水泵运行效率的有效手段。因此，运行管理人员，要经常性地检查水泵，最好能够做到每周一小查，每月一大查。这样做可以有效地提高水泵维护管理的工作效率，及时发现故障所在并及时维修，防止水泵出现全面停止运转的现象。

2.3要注意水泵自身的选用要点。民用建筑给排水设计中水泵的选用一定要注意水泵自身的部分要点，例如水泵水箱的给水高度以及水泵气压罐供水特点等。例如，在民用建筑给水设计中。适宜选用高位水箱给水方式.此种供水方式，能达到有效调节水泵输水水量以及稳定水压。

三、给水泵的选择

高层建筑给水方式主要是指采取何种加压给水方式.来满足高层建筑各区的用水要求。给水方式的选择关系到整个给水系统的供水可靠性、工程投资、运行费用、维护管理及使用效果。

3.1高位水箱给水方式

高位水箱给水方式的供水设备包括水泵和水箱。其主要特点是在各区上层的适当位置(一般应高于分区处3-4层)设分区高位水箱，其作用是贮存、调节本区的用水量和稳定水压，水箱里的水由设在底层或地下室的水泵输送。高位水箱给水方式通常为水泵水箱联合给水方式，其供水模式是：水池、水泵、水箱、给水管网、用水点，是世界上应用最广泛的高层建筑给水方式。根据水泵水箱及给水管网分区的相互关系，高位水箱给水方式又可分为分区水箱并联给水方式、分区水箱串联给水方式、减压水箱给水方式、减压阀给水方式以及双出口水泵供水方式等。

3.2气压罐供水方式

气压罐给水方式实际是水泵水箱给水方式的一种变形，气压罐本身可认为是一个承压水箱，因此，该给水方式可视为由水泵水箱给水方式所派生的一类给水方式。并联给水、串连给水、减压阀给水、减压水箱给水方式等对气压罐给水都适用，其特点是气压罐的位置不受建筑条件的限制，根据设计要求，可设于建筑物的顶层、中间层、地下室以及室外适当位置。

3.3变频调速泵给水方式

变频调速水泵供水方式是根据给水系统中用水量情况自动改变水泵，使水泵仍经常处于较高效率下工作，并达到流量调节的目的。近年来，国内外不少高层建筑采用无水箱的变频调速泵给水方式。其优点主要有；a.省去高位水箱，节省占地面积，减少了二次污染的机会；b.供水压力稳定，水质好；c.比单纯使用恒速泵节能，适用于不允许设水箱而建筑用水不均匀的情况。同时变频调速泵给水方式也具有一些缺点，主要体现在：a.投资较大；b.对供电要求高；c.维护复杂，经常费用较高；d.变频调速供水存在相当范围的流量失调区和低效运行区域，在流量失调区内水泵将反复启停，耗能严重，而且在较大的流量范围内低效运行，在不带气压罐的情况下，水泵将在夜间不停运行。

3.4消防水泵的选择

为了确保消防工作的安全可靠，设计中应注意以下两方面的工作：一是要使设计的消防管道系统有其理想的特性曲线，即当流量变化大时，管道的水头损失波动较小，使管内压力变化保持平衡或变化较小。要做到这一点，只能使设计的管径尽可能大些，而这显然是有限的，要么采用变额调速水泵，但建设单位多因其价高而拒用。二是在选择消防水泵时应使选用水泵的H-Q特性曲线与管道的特性曲线协调。

增压泵设在屋顶专用小房间内，其电源为消防专用电源。增压泵的启动可以用消火栓内的按钮启动，也可以在消防水箱出水管上设水流指示器启动。也就是说，对多层建筑，可以不设置通常意义上高层民用建筑中设置的消防主泵，而仅设置为火灾初期10min服务的消防增压泵。高层民用建筑中，屋顶消防水箱贮水和对最不利消火栓栓口处静水压的要求仅仅是保证消防主泵启动前所需的消防用水和水压要求时，所利用的检测对象为热继电器及接触器的辅助触点这样的控制方式，只有在电机过载热继电器动作断路器跳闻或接触器本身故障时，备用泵才能够自动投入。以消防管网压力作为备用泵启动控制的依据，能真实反映水泵的工况及消防用水量的情况，可以大大提高给水系统的可靠性。

四，排水泵的选择

高层建筑一般设有地下排水设施，设计采取分别设置污废水的集水池来收集污废水，然后用潜水排污泵分别提升输送至室外化粪池和市政排水管网。要使地下室污废水排放畅通，在选择排污泵时，要考虑到地下污废水特别是粪便水中含有较多的纤维状物质，排污泵要具有一定的抽吸撕裂纤维状物质的功能，否则易造成排污泵的堵塞，损坏电机。泵的控制手段与能否及时排除集水池来水密切相关，自动控制不仅有助于及时排水，还可减少集水池的容积。设计中可采用自动水位控制与人工现场控制两种控制方式，采用一控二、一控三软启动控制柜，并具备工况参数的采集与处理故障报警计算机远程控制接口等功能。