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1、第22卷第2期洛阳大学学报Vo.l22No.22007年6月JOURNALOFLUOYANGUNIVERSITYJun.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
2、-041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(GB50015-2
3、003)推荐按下式确定1.25QhVt,(1)4nmax33式中:Vt为水箱调节容积(m);Qh为水泵最大时流量(m/h);nmax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qg,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
4、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
5、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作者简介:袁东(1971-),男,汉族,山东省乐陵市人,讲师,研究方向:水污染治理.#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
6、下,水箱储备水量V计算如下V=qg-QhT,(2)Qh=qgT,(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;qg为管网最大用水设计秒流量;Qh为最大时水泵流量.由(2)、(3)式得QhV=1-Qh,(4)qg令管网设计秒流量qg与最大时流量Qh之比为N,即qgN=,(5)Qh一般N在1~4之间变化,将N值代入0,N=1,1Qh,N=2,2V=2(6)Qh,N=3,33Qh,N=4,4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Kh=3.0,用Q表示最高日平均时用水量,
7、用Qd表示最高日用水量,则有Qh=3.0Q,(7)Qd=24Q,(8)由此可求出N=4时3QhV4==0.094.(9)QdQh24@3.0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.实际上按照设计秒流量的定义,qg只可能在一个5min出现,其他任何一个5min内的秒流量均应第2期袁东:建筑物水箱供水容积确定#103#小于qg.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
8、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Vc=qg-QhT,(10)Qh=qg-QT+Q,(
