建筑给水设计中合理选用水泵探究

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在建筑给排水设计中，离心泵的使用率最大，一般水泵设计选型均选用离心水泵。

1关于水泵

在分析如何合理选择水泵前，需先对水泵进行了解，对水泵的工作目的以及工作原理和结构形式进行分析。

1.1工作目的

水泵的工作目的就是将原动机的机械能转化为输送流体的动能。在建筑给排水中，水泵的主要工作目的，就是将水由低位输送至高位，电机先将电能转化为水泵的机械能，再将机械能转化为水的动能或是能。

1.2工作原理

在建筑给排水设计中，以叶片式离心水泵运用最多。在电机启动前，首先要在泵体灌满水，其后开机运行。此时，电动机带动水泵叶轮进行高速旋转运动而产生离心力，叶轮间的水在离心力的作用下被甩向四周，压入泵壳，从出水口进入给排水管道。叶轮流道内的水被甩出去之后，在叶轮中心位置即叶轮入口处会形成真空，而水在外界压力的作用下，通过水泵吸水管流入叶轮，补足真空区域。通过水泵的连续工作，水不断从吸水口进入水泵，获得动能后，不断从出水口排出进入管道，从而实现连续供水工作。

1.3结构形式

水泵的结构形式有立式、卧式和斜式三中，在建筑工程中，以前两种结构形式运用最广泛。立式泵高度比较大，平面尺寸小，占地面积小，启动方便，但水泵叶轮必须淹没于水中，较高的安装要求和较大的检修难度是这种水泵的存在的缺陷；卧式水泵检修方便，但占地面积大，当进水池水位低于卧式水泵叶轮时，水泵启动前要先将泵壳充满水，需设置充水设备。由于建设用地的紧张导致建筑空间有限，因此，在建筑给排水设计中，占地面积较小的立式泵使用越来越普遍。

2选用水泵的原则

建筑给排水设计中，水泵选型设计除满足流量、扬程和运行效率等基本使用要求和规范规定外，还应遵循以下主要原则。

2.1运行整体效果

在建筑给水设计中，流量、扬程变化大，为保证水泵的高效率运行，一般会选用多台水泵。在进行水泵选型时，除满足最大供水时的需求外，还应考虑水泵机组的整体运行效果，不能只考虑单台水泵的运行效率。随着城市化发展，建筑物高度越来越高，超高层公共建筑不断涌现，住宅小区规模越来越大，住户在十万人以上的小区已经相当于一个小县城的城镇人口规模。目前，设计中最常采用的方式为分区供水和变频水泵供水，但由于对基础资料、建筑物功能和甲方业主要求分析、认识不足，设计偏保守，常导致给水水泵选型过大，增加投资吗，设备长期在低效率下运行。建筑分区给水设计，除简单的按照建筑物高度进行分区确定外，还应考虑按照建筑物的使用功能进行分区给水，减少供水的波动性，保持水泵的平稳运行。在变频水泵的设计中，应考虑大、小泵的搭配，以满足每日不同时期的用水需求。现代建筑设计，功能越来越复杂，用水要求和用水舒适性不断提高，给水设计越来越复杂，数泵的设计选型和运行要求也越来越高，只有整体的水泵机组运行效率高，才能充分满足供水的需求。

2.2控制台数

一般建筑专业设计预留的设备层或设备功能室均较小，因此在建筑给排水的水泵设计中，除满足使用要求和水泵在高效段运行外，还应减少设备台数。因此，设计应考虑水泵的单独运行，并联运行，大、小泵和高低泵的搭配，以减少设备台数。

3选择水泵的要点

水泵的选择与给水系统的设计密切相关，下面文章按给水系统分别探讨一下不同给水系统的水泵选择要点。

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组合而成，是指在建筑物屋顶或各分区的上层设置一定容积的带稳压，储存和调节水量等功能的高位水箱，通过水泵现将水供至高位水箱，再由高位水箱向建筑物或各分区供水。由于静扬程不变，而高位水箱又有储水和调节水量的功能，因此，在该类给水系统设计中，优先选用固定流量和扬程的单级或多级水泵，水泵运行效率固定。

3.2气压罐供水

气压罐给水是利用密闭罐中压缩空气的压力变化，调节和压送水量，气压罐主要起增压和水量的调节作用。由于气压罐调节容积小、储水量小的缺点，导致水泵启动频繁，启动电流大；水泵长时间是在最大工作压力和最小工作压力之间工作，水泵运行平均效率低；系统无用功大，与设水泵、水箱的系统相比，增加了电耗。气压给水系统的这些缺点导致了其使用的局限性。气压给水仅适用于有供水需求，但不宜设置高位水箱的小区或建筑物的给水系统设计，包括一些小型、简易和临时性的给水系统和消防给水系统设计等。由于气压给水系统自身的缺点，因此在系统选型时主要要考虑减少电耗。所以，一般在设计气压给水系统时，优先采用节能型的气压给水设备，即采用几台小流量水泵并联运行的方式。

3.3变频调速泵供水

变频调速泵供水，是通过变频控制器，调节水泵的转速，从而调节水泵的流量和扬程，以适应用水变化并保持水泵的高效运行。变频调速泵的供水方式在很多方面能代替高位水箱，比如其供水压力很稳、二次污染比较少、占地面积很小、其水质非常好等，而这种形式多应用在用水量非常大并且适合水箱的设置中。此供水方式的缺点就是设备投资高，维护检修比较复杂等，因此运行费用相对较高。由于变频供水能够适应流量和扬程的变化，并保持水泵高效运行，因此在建筑给水中运用最为广泛。应注意的是，变频水泵的变频调速范围并不是任意的。因此，在变频水泵的设计选型中，应根据用水量的变化情况，合理搭配水泵，一般应选择大小泵搭配或配备气压罐，以满足使用需求。

3.4综合供水方式

由于城市的多样化发展，建筑物设计日新月异，多功能综合超高层建筑越来越多，而综合商业、教育、医疗等多种配套的大型社区越来越多。因此，对建筑给水的设计提出了越来越高要求。多系统、多方式、多分区的供水方式设计越来越普遍，但都离不开水泵的选型设计。在多系统的水泵设计选型中，因根据上文的三类系统，综合考虑建筑物功能，用水需求情况，建筑物或建筑群供水分区划分情况以及技术经济等综合因素进行合理确定。

4结束语

综上所述，在建筑给水工程当中，水泵是设计的核心之一，在进行水泵的选择时一定要根据水泵的结构类型、给水系统的类型和建筑功能要求进行合理选择，使建筑给水系统安全高效运行。

作者：蔡建斌 范宗凯 单位：云南省地方煤矿设计研究院 云南省建筑科学研究院