建筑物水箱供水容积确定
第22卷第2期 2007年6月洛阳大学学报V o. l 22N o . 2 J OURNAL OF LUOYANG UN I V ERSITY Jun . 2007
建筑物水箱供水容积确定
袁 东
*(洛阳理工学院建筑工程系, 河南洛阳471023)
摘 要:通过对水泵和水箱联合供水系统中水箱运行情况的分析, 提出水箱有效容
积应分为水箱调节水量和储备水量2个部分. 对储备水量的极限值进行分析, 给出水箱
有效容积的计算公式.
关键词:调节水量; 储备水量; 供水可靠性
中图分类号:TU821. 7文献标识码:A 文章编号:1007-113X(2007) 02-0101-04
1 前 言
水泵与水箱联合供水是建筑给水常用的供水方式之一. 水泵与水箱联合供水系统中, 水泵初流根据建筑给水排水设计规范(GB50015-2003) 规定, 应该按照最大时流量确定, 这种选泵方法经济实用. 目前水泵均由水箱水位控制自动运行, 水箱的有效容积应根据调节水量、生活和消防储备水量、生产事故备用水量确定, 其中消防储备水量根据现行建筑设计防火规范确定, 生产事故备用水量由工艺要求确定, 调解水量应根据用水量和流入量的变化曲线确定. 实际上, 用水系统的变化曲线很难得到, 建筑给水排水设计规范(GB50015-2003) 推荐按下式确定
V t \1. 25Q h 4n max
33(1) 式中:V t 为水箱调节容积(m); Q h 为水泵最大时流量(m /h);n m ax 为水泵1h 内最大启动次数, 一般
选用4次/h~8次/h.
水箱调节容积也可以按照规范中生活用水量的储备水量, 如水泵为自动启闭时, 不得小于日用水量的5%~8%来确定水箱调节水量.
由于管网的用水量是变化的, 管网最大用水为设计秒流量q g , 为了防止水箱在最低水位(此最低水位以下为消防和生产事故储备水量) 和管网用水量为设计秒流量时发生供水不足的情况, 通常水泵应在水箱最低水位以上提前开泵. 因此将开泵水位以上的水箱容积称为调节水量, 而将最低水位至开泵水位之间的水箱容积称为储备水量. 水箱储备水量的意义在于可保证水箱在用水为设计秒流量时, 由水箱和水泵同时向管网供水. 本文将着重分析水箱储备水量的极限值.
虽然在以往的工程设计中知道水泵应在水箱最低水位以上开泵, 但对水箱储备水量的概念及容积大小, 现行规范和设计手册中并没有明确规定, 而是将其与水箱调节容积混在一起. 水箱储备水量容积的大小, 由设计人员根据经验确定, 忽略了其存在的意义. 分析研究水箱的储备水量, 对正确计算水箱调节水量, 提高供水的可靠性, 减小水箱体积意义重大.
2 极限用水不均匀状态的水箱储备水量分析
假设构造一条极端不均匀状态的最大时用水量变化曲线如图1所示, 由此曲线求得最大的水箱储备水量. 图1表示在最大时用水时间内设计秒流量用水持续发生, 在连续的时间T 内将最大时水量全部*收稿日期:2007-04-20:(), , 汉族, , :.
#102#洛阳大学学报 2007 用完. 图1中阴影部分所围面积达到最大, 即水箱储备水量达到最大极限值
.
图1 最大用水时极限不均匀状态
在图1所示用水状态下, 水箱储备水量V 计算如下
V =q g -
Q T, (2) Q h =q g T, (3) 式中:V 为水箱储备水量; T 为最大设计秒流量用水发生时间; q g 为管网最大用水设计秒流量; Q h 为最大时水泵流量.
由(2) 、(3) 式得
V =1-Q h Q h , q (4)
令管网设计秒流量q g 与最大时流量Q h 之比为N , 即
N =q g , Q h (5)
一般N 在1~4之间变化, 将N 值代入
0, N =1,
1Q h , N =2, 2 2Q h , N =3, 3
Q , N =4, h 4
水箱储备水量随N 值增大而增大, 如果取供水系统的时变化系数K h =3. 0, 用Q 表示最高日平均时用水量, 用Q d 表示最高日用水量, 则有
Q h =3. 0Q,
Q d =24Q,
由此可求出N =4时
3Q h ==0. 094. Q d Q h 24@3. 0(7) (8) V =(6) (9)
水箱储备水量占最高日用水量的百分比为9. 4%. 此计算结果与建筑给水排水设计手册中推荐的水箱调节水量按日用水量5%~8%选用的上限值接近. , q g i n , 5in
第2期 袁 东:建筑物水箱供水容积确定 #103#小于q g . 而给水管网用水接近零的时间一般发生在半夜12点至次日凌晨4点, 最大时为一天中高峰用水时间, 不可能出现零流量的情况, 因此图1中所示的极限不均匀状态不可能出现.
3 水箱储备水量求解公式的建立
由于最大时用水为一天中的高峰用水时间, 假设在最大时用水时间内最小流量不小于Q , 则可以构造另一条极端不均匀状态的最大时用水量变化曲线, 如图2所示
.
图2 最大时用水极限不均匀状态
图2表示最大时内超过最大小时用水量的设计秒流量在T 时间内连续发生, 而在其余的时间低于最大小时用水量的平均流量Q 连续发生, 根据图2可以推导出水箱储备水量的极限值
V c =
Q h =
其中
Q h , K h
由式(10) 、(11) 、(12) 得 Q =
V c =q g -1-Q h K Q h . q g 1-Q h K h (12) q g -
Q T, q g
-T +Q, (10) (11) (13)
q g =4时水箱储备水量占最高Q h
(14) 供水系统的小时变化系数K h =1. 0~3. 0, 可求出K h =3. 0, N =日用水量的百分比为 V c @100%=Q d 0. 55Q h @100%=6. 9%. Q h 24@3. 0
此计算结果与规范推荐的水箱调节水量不小于日用水量的下限5%数值接近.
由于图2所示用水状态中将最大时以上用水量全部用q g 表示, 实际运行中不可能有如此不均匀状态, 而将一天中最大时用水时间的最小用水量假设为Q 是合理的, 因此用公式(13) 计算出的水箱储备水量非常安全.
当水箱的储备水量确定后, 只要求出调节水量, 便能计算出水箱的总容积, 由于有储备水量保证t 可得出V 有效
#104#洛阳大学学报 2007 V 有效q g 1-1-K 1. 25Q h Q h =+Q h , 4n m ax q g -Q h K h (15)
可以计算出式(15) 中调节水量占最高日用水量的百分比. 当n ma x =4, K h =3. 0时
V t @100%=@100%=0. 98%. Q d 4@4@24Q (16) 4 结 论
几十年来, 我国在大学教科书、现行设计手册和规范中, 水箱调节容积均按经验值确定, 不仅水箱容积偏大, 而且没有区分水箱调节容积和储备容积概念上的差别, 使供水的可靠性得不到保证. 而根据q g 比值及K h 变化, 可知水箱总有效容积将在1. 0%Q d ~7. 9%Q d 之间变化, 此数值范围大大低于按Q h
现行规范和手册确定的水箱有效容积按日用水量的6%~12%确定的范围. 水箱容积的减小不仅节约投资, 减轻结构负荷, 而且对减轻水箱的二次污染也非常有利.
参考文献:
[1]高明远. 建筑给水排水工程[M ].北京:中国建筑工业出版社, 1993.
[2]陈耀宗. 建筑给水排水设计手册[M ].北京:中国建筑工业出版社, 1992.
[3]陈秀生. 建筑给水排水设计手册[M ].北京:中国建筑工业出版社, 2001.
Study onW ater Tank Cubage of Construction
YUAN Dong
(Depart m ent of Constructi o n and Eng i n eering , Luoyang Institute of
Sc i e nce and Techno logy , Luoyang 471023, Ch i n a)
ABSTRACT:This paper pu ts for w ard that the useful vo l u m e of the w ater tank shou l d be bo th the a mount of t h e adjusted w ater and the a m ount of t h e reser ve w ater , through analyzi n g running cond ition i n the supply i n g w a -ter syste m by both the w ater tank and t h e w ater pump . It a lso has an ana l y sis of the li m it va l u e about the reserve w ater . Besides , it sho w s the calcu lati n g for m ula o f the wa ter tanks useful vo lu m e .
KE Y WORDS :a m ount o f t h e ad j u sted w ater ; a m ount of the reser ve w ater ; reliability o f the supply i n g w ater
(责任编辑:王 晓)