市政管网中心标高为-1.5m,管径DN500,正常供水压力不低于0.30MPa,最高时为0.38MPa。住宅最高日用水量Qd=1365m3/d,建筑供水系统引入管管径为DN200,接入点距泵房180m。对于高层建筑供水系统需竖向分区,否则会使下层压力过大,容易出现诸多不利,如易产生水锤,水龙头出水时发生喷溅,水泵管件易漏水及水泵使用寿命短等。供水系统坚向分区应根据管道材料、维护管理条件、建筑层数和室外供水管网压力等确定,本工程各楼均为26层,分为3个区:1~5层为低区,由市政管网直接供水;6~15为中区,16~26为高区,中高区均由二次加压设备加压供水。中区为11层,共600户,高区为11层,共660户,故需加压供水的户数为1260户。
本工程建筑面积大,楼层高度高,服务用户众多,故供水方式的选择必须全面分析,广一水泵厂选择经济合理、安全可靠的供水系统。该建筑纯为住宅楼层,建筑用地紧张,若采用高位水箱供水,就必须占用较大的建筑面积,况且高位水箱容易引起水质的二次污染,并对建筑结构造成较大的负担,同时,该建筑楼数较多,因此不宜选择此方式。气压供水方式存在水泵启动频繁,动力消耗大,调节能力小,维护管理费用高等问题,在目前实际工程中使用较少,故也不宜采用此方式。目前,变频调速供水方式使用的最为广泛,并且和以上两种供水方式比较,具有一定的优势,故在初设时,设计者采用此供水方式。在后期的论证分析后发现,变频调速供水方式并非本工程最佳的供水方式,原因在于:第一,需设置340m3的贮水池,占用了很大的建筑面积;第二,水质易被二次污染;第三,不能利用市政余压,而且加压泵型号大,能量浪费严重;第四,水池须定期清洗,需要一定的水量,造成水资源浪费。在综合考虑市政管网供水压力高且稳定,以及节能、节水、节省建筑空间等方面的因素后,最终采用无负压供水公式。
1、系统流量计算
建筑内部生活用水量在一天中每时每刻都是变化的,故为保证用户用水量,生活给水管道的设计和广一管道泵流量应为建筑内卫生器具按配水最不利情况组合出流时的最大瞬时流量,又称设计秒流量,它是计算建筑内给水管道段管径的依据。目前,我国还没适合高层建筑给水管道设计秒流量的计算公式,一般直接使用《建筑给水排水设计规范》(GB50015一2003(2009年版))(以下简称新规范)中通用建筑的设计秒流量公式。
本工程中,各户型每户配置均为一厨两卫,室内设有洗涤盆、淋浴器、浴盆、洗衣机水嘴各一个,坐便器、洗脸盆各两个,并设燃气热水器,卫生器具给水额定流量、当量、连接管公称管径和最低工作压力按新规范确定。生活用水定额取用q=250L/(cap*d),小时变化系数Kh=2.5,每户人数m=3.5,Ng=6.0,用水时间为24h,进户管采用PP-R管,给水立管采用衬塑钢管。各区生活给水设计流量均按新规范中的公式计算,各区水力计算简图见图1。
表1:低区管网水力计算表
管段编 号 | 当量 总数 Ng | 同时出流概率U(%) | 设计秒流量qg (L/s) | 管径 DN (mm) | 流速 V (m/s) | 水头损失 i (kPa/m) | 管段长度L(m) | 沿程水损 hy (kPa) |
0-1 | 0.75 | 100 | 0.15 | 15 | 0.75 | 0.564 | 1.5 | 0.846 |
1-2 | 1.75 | 78.50 | 0.27 | 20 | 0.78 | 0.412 | 2.0 | 0.824 |
2-3 | 2.25 | 69.09 | 0.31 | 20 | 0.80 | 0.425 | 14.0 | 5.950 |
3-4 | 4.25 | 49.73 | 0.42 | 25 | 0.65 | 0.192 | 5.0 | 0.960 |
4-5 | 6 | 41.58 | 0.50 | 25 | 0.76 | 0.279 | 15.0 | 4.185 |
5-7 | 6 | 41.58 | 0.50 | 25 | 0.76 | 0.279 | 0.2 | 0.056 |
5-8 | 12 | 29.07 | 0.70 | 32 | 0.69 | 0.181 | 0.2 | 0.036 |
7-8 | 18 | 23.60 | 0.85 | 32 | 0.84 | 0.256 | 0.2 | 0.051 |
8-9 | 24 | 20.37 | 0.98 | 40 | 0.60 | 0.101 | 0.2 | 0.020 |
9-10 | 24 | 20.37 | 0.98 | 40 | 0.60 | 0.101 | 3.0 | 0.303 |
10-11 | 48 | 14.31 | 1.37 | 40 | 0.80 | 0.202 | 3.0 | 0.606 |
11-12 | 72 | 11.65 | 1.68 | 50 | 0.67 | 0.096 | 3.0 | 0.288 |
12-13 | 96 | 10.07 | 1.93 | 50 | 0.75 | 0.012 | 3.0 | 0.035 |
低区供水管网校核如下:
Hl=15+1—(—2)=18mH2O=180kPa(其中1为配水龙头距室内地面的安装高度)。
H2=1.3XEhy=1.3X22.53=29.3kPa
H3=50kPa(即最不利点水龙头的最低工作压力)。
H=Hl+H2+H3=180+29.3+50=260.3kPa
由此可见,低区所需的压力没有超过市政管网最低供水压力300kPa,满足-1~5层的供水要求。
图1:无负压供水系统水力计算简图
2、系统扬程计算
无负压供水系统将市政供水管网、加压设备和用户端整合为一个系统,所以广一管道泵系统扬程的确定必须考虑市政管网的压力的影响。
3、设备选型
根据设计秒流量和市政管网供水压力,高区选用一套无负压供水设备,型号为WWG90-65-2,配置水泵2台,一用一备,型号CR45-3(Q=45m3/h,H=65m,N=llkW);中区选用一套无负压供水设备,型号为WWG82-32-2,配置水泵2台,一用一备,型号CR45-2-2(Q=41m3/h,H=32m,N=5.5kW),以下设备均相同:控制柜DKG160,直通式过滤器ZLQ150-1.0,真空抑制器ZBQF-200,稳流补偿器CYQ80X150,高区加压设备设定工作压力为0.90MPa,中区加压设备设定工作压力为0.60MPa。