《建筑给排水工程》课程授课教案（讲稿）第1章 建筑内部给水系统（第4讲：8-9节）

《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）课程名称：建筑给水排水工程第_4周，第4讲次摘要1.8增压和贮水设备授课题目（章、节）1.9给水水质防护本讲目的要求及重点难点：【目的要求】要求学生掌握给水系统增压和贮水设备的计算和选型以及防止生活水被污染的措施【重】点】设备选型与设备间的布置【难点】气压供水设施的原理及计算内容【本讲课程的引入】前面第7节的内容学了给水系统的水力计算，那么水力计算的内容我们已经知道：就是计算给水管网系统中各管段的管经d、计算各管段通过设计秒流量时所造成的水头损失h，根据每段的水头损失h，求整个管网系统所需水压H，复核市政给水管网的水压能否满足系统最不利配水点所需要的水压，根据计算压力选择水泵、水箱或气压水等加压设备并确定所需扬程安装位置和安装高度等。1.8增压和贮水设备1.8.1增压设备1.水泵（一）水泵装置的进水方式1），直接抽升一一水泵直接从市政管网抽水特点：充分利用市政管网水压，减少水泵经常运转费用。闭式系统，保护水质不受污染。系统简单，减少基建投资。引起市政管网压力降低，影响相邻建筑用水。缺点：①有可能因回流而污染城市生活饮用水②造成室外管网局部水压下降，影响附近用户用水。目前，由于城市工业的发展，住宅、公共建筑的增加，室外管网供水压力不足的情况下，为保证市政管网的正常工作管理部门对此种抽水方式加以限制，一般说来，生活给水泵不得直接从市政管网直接抽水。在室外给水管网流量能满足要求的前提下，消防泵可否直接抽升？从理论上讲应该是可以的。因为火灾发生几率小，且消防车也是从市政管网抽水的。测试资料表明，在市政管网足够大时，水泵抽水引起相邻管道压力降低值并不大。但设计中如采用消防水泵直接抽水，需得到有关部门的同意。上海和平饭店、中百公司、北京燕京饭店、建国饭店等消防泵都采用直接从室外管网抽水方式。水泵从大干管上抽水，当室外给水管网为大管径，室内为小泵时，水泵直接从室外给水管网吸水时，影响甚微。湖南省院和长沙自来水公司曾进行水泵直接吸水的科学试验，水管为管道泵，吸水后室外给水管网降低压力仅为10~15KPa。为保证消防时的水压要求和避免水泵吸水而使室外给水管网造成负压，规范规定，吸水时，室外给水管网压力不得低于100KPa，且直吸时水泵应装有低压保护装置（当外管网压力低于100KPa时，水泵自动停转)。水泵直吸时，计算水泵扬程，应考虑室外管网压力，因室外管网压力是变化的，当室外管网为最大压力时，应校核水泵出口压力是否过高，在某工程曾发生因选泵时没考虑室外管网的有效压力，造成在使用时消防水龙带爆破的事故。2），间接抽升在建筑物内部抽水量较大，不允许直接从市政给水管网抽水时，常建水池。水泵从水池抽水，供给室内给水管网。启闭方式：无论直接间接一一自动启闭，水箱液位控制

《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 1 课程名称：建筑给水排水工程 第 4 周，第 4 讲次 摘要 授课题目（章、节） 1.8 增压和贮水设备 1.9 给水水质防护 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】要求学生掌握给水系统增压和贮水设备的计算和选型以及防止生活水被污染的措施 【重 点】设备选型与设备间的布置 【难 点】气压供水设施的原理及计算 内容 【本讲课程的引入】 前面第 7 节的内容学了给水系统的水力计算，那么水力计算的内容我们 已经知道：就是计算给水管网系统中各管段的管经 d、 计算各管段通过设计秒流量时所造成 的水头损失 h，根据每段的水头损失 h，求整个管网系统所需水压 H，复核市政给水管网的 水压能否满足系统最不利配水点所需要的水压，根据计算压力选择水泵、水箱或气压水罐等 加压设备并确定所需扬程安装位置和安装高度等。 1.8 增压和贮水设备 1.8.1 增压设备 1. 水泵 （一）水泵装置的进水方式 1）.直接抽升——水泵直接从市政管网抽水 特点：充分利用市政管网水压，减少水泵经常运转费用。闭式系统，保护水质不受污染。 系统简单，减少基建投资。引起市政管网压力降低，影响相邻建筑用水。 缺点：①有可能因回流而污染城市生活饮用水 ②造成室外管网局部水压下降，影响附近用户用水。 目前，由于城市工业的发展，住宅、公共建筑的增加，室外管网供水压力不足的情况下， 为保证市政管网的正常工作管理部门对此种抽水方式加以限制，一般说来，生活给水泵不得 直接从市政管网直接抽水。 在室外给水管网流量能满足要求的前提下，消防泵可否直接抽升？从理论上讲应该是可 以的。因为火灾发生几率小，且消防车也是从市政管网抽水的。测试资料表明，在市政管网 足够大时，水泵抽水引起相邻管道压力降低值并不大。但设计中如采用消防水泵直接抽水， 需得到有关部门的同意。上海和平饭店、中百公司、北京燕京饭店、建国饭店等消防泵都采 用直接从室外管网抽水方式。 水泵从大干管上抽水，当室外给水管网为大管径，室内为小泵时，水泵直接从室外给水 管网吸水时，影响甚微。湖南省院和长沙自来水公司曾进行水泵直接吸水的科学试验，水管 为管道泵，吸水后室外给水管网降低压力仅为 10~15KPa。 为保证消防时的水压要求和避免水泵吸水而使室外给水管网造成负压，规范规定，吸水 时，室外给水管网压力不得低于 100 KPa，且直吸时水泵应装有低压保护装置(当外管网压力 低于 100 KPa 时，水泵自动停转)。 水泵直吸时，计算水泵扬程，应考虑室外管网压力，因室外管网压力是变化的，当室外 管网为最大压力时，应校核水泵出口压力是否过高，在某工程曾发生因选泵时没考虑室外管 网的有效压力，造成在使用时消防水龙带爆破的事故。 2）. 间接抽升 在建筑物内部抽水量较大，不允许直接从市政给水管网抽水时，常建水池。水泵从水池 抽水，供给室内给水管网。 启闭方式：无论直接间接——自动启闭 水箱 液位控制

《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）水泵直接市政管压力间接室内管压力机组设置：生活泵一一按供水可靠性考虑备用机组生产泵——视工艺要求消防泵一一视规范要求而定（二）水泵运行方式1）恒速运行一一水泵在额定转速下运行，n一定，水泵特性曲线一定Q一H，供水管网定，管路特性曲线Q一Zh一定。Q一H与Q一Zh两条曲线交点M为水泵工况点，相对应流量为设计最大流量，相应的扬程为管网所需要的压力，满足Ho+h，Ho为不利点静水压力。存在问题：设计的最大流量Qmax在一天用水中出现的几率较小，多数情况下用水量小于Qmax，水泵工作点将沿着Q一H曲线上下移动(Q+，Zh!)管网中压力增大，工作点移至Mt，静水压力无用途增加了H，-Ho，△h为能量浪费，多采用阀门调节。2），变速运行众所周知：按水泵叶轮的相似方程，在不同转速下运行的同一台水泵(n)?H,.N-(n))g_nH2Nz(n2Q2 n,(n2）转速与流量有如上关系，它表明水泵当流量改变时，水泵性能发生变化的规律，一般n只能下调，提高水泵n会使叶轮中的离心力增加，造成机械性的损伤。n，自能改变了水泵Q与H关系特性曲线，于是着眼于降低n。60f(电工学)n=P(I- S)其中：n一一电机转数f一一电机定子供电频率P一一磁极对数s——转差率从上式可知：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机定子供电频率，来调节电机转数。变频调速泵即通过改变调节改变水泵改变→节能1.水池2.变频调速泵3.恒速泵4.压力变送器5.调节器6.控制器2

《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 2 水泵 直接 市政管压力 间接 室内管压力 机组设置：生活泵——按供水可靠性考虑备用机组 生产泵——视工艺要求 消防泵——视规范要求而定 （二）水泵运行方式 1）.恒速运行——水泵在额定转速下运行，n 一定，水泵特性曲线一定 Q—H，供水管网 一定，管路特性曲线 Q—∑h 一定。Q—H 与 Q—∑h 两条曲线交点 M 为水泵工况点，相对应 流量为设计最大流量，相应的扬程为管网所需要的压力，满足 H0+∑h，H0 为不利点静水压力。 存在问题：设计的最大流量 Qmax 在一天用水中出现的几率较小，多数情况下用水量小于 Qmax，水泵工作点将沿着 Q—H 曲线上下移动(Q↓，∑h↓)管网中压力增大，工作点移至 M1， 静水压力无用途增加了 H1﹣H0，⊿h 为能量浪费，多采用阀门调节。 2）. 变速运行 众所周知：按水泵叶轮的相似方程，在不同转速下运行的同一台水泵 2 1 2 1 n n Q Q = 2 2 1 2 1         = n n H H 3 2 1 2 1         = n n N N 转速与流量有如上关系，它表明水泵当流量改变时，水泵性能发生变化的规律，一般 n 只能下调，提高水泵 n 会使叶轮中的离心力增加，造成机械性的损伤。n↓自能改变了水泵 Q 与 H 关系特性曲线，于是着眼于降低 n。 (1 ) 60 P S f n − = (电工学) 其中： n——电机转数 f ——电机定子供电频率 P ——磁极对数 s ——转差率 从上式可知：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机定子供电频率，来调节电 机转数。 变频调速泵即 通过改变 调节 改变 调节 改变 调节 节能 节 f n 水泵 n Q—H 1 2 3 4 6 5 3 1.水池 2.变频调速泵 3.恒速泵 4.压力变送器 5. 调节器 6.控制器

《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）调速运行方式①调速恒压供水电机转数发生变化必然会引起Q一H曲线的变化当n为nl、n2、n3、n4时②变速运行近年来建筑给排水系统开始采用变频调速水泵，目的是减少能量浪费原理：由电工学60fn=P(1- S)其中：n——电机转数一一电机定子供电频率P一一磁极对数S——转差率H.N.(n,mQ=nH2N2Q, nz(n2(n2从上式：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机频率来调节电机转速。前提：在变速运行时，要保持电源电压与转速比为常数，或者说保证电机转矩恒定。国外变频器成本高，维修困难。调试运行方式改变调节电机n改变水泵n改变Q-H曲线节能的目的N.n,一比例率N,n2)调速恒压供水水泵转数发生变化，必然引起水泵特性曲线发生变化n为nin2n3扬程为HiH2H3相应于不同n时的水泵特性曲线Qn一Hn与M一Hn曲线有交点，因而可使用调速控制改变O一H曲线是水泵运行沿Hs一M直线变动变频调速恒压供水即流量发生变化供水扬程不变，在运行中管网最不利点保持在Hs和Ho之间变化，能量仍有浪费4h，但毕竞节约了一部分能量h3），变压运行变水泵工作曲线Q一H，符合Q一Zh供水，但存在一定问题。a调速变压，水泵效率低b控制较难，造价高c可能造成管网中水压不足：管道损失曲线由一条二次抛物线计算并不十分准确在Q管道复杂变化的情况下，计算测试都会有误差。综上变频调速变压一一消除能量浪费，但n目前，这种技术尚缺少把握性。3

《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 3 调速运行方式 ①调速恒压供水 电机转数发生变化必然会引起 Q—H 曲线的变化当 n 为 n1、n2、n3、n4 时 ②变速运行 近年来建筑给排水系统开始采用变频调速水泵，目的是减少能量浪费 原理：由电工学 (1 ) 60 P S f n − = 其中： n——电机转数 f ——电机定子供电频率 P ——磁极对数 s ——转差率 2 1 2 1 n n Q Q = 2 2 1 2 1         = n n H H 3 2 1 2 1         = n n N N 从上式：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机频率来调节电机转速。 前提：在变速运行时，要保持电源电压与转速比为常数，或者说保证电机转矩恒定。 国外变频器成本高，维修困难。 调试运行方式 2 1 3 2 1 N N n n =         ——比例率 调速恒压供水 水泵转数发生变化，必然引起水泵特性曲线发生变化 n 为 n1 n2 n3 扬程为 H1 H2 H3 相应于不同 n 时的水泵特性曲线 Qn—Hn 与 M—Hn 曲线有交点，因而可使用调速控制改 变 Q—H 曲线是水泵运行沿 Hs—M 直线变动 变频调速恒压供水即流量发生变化供水扬程不变，在运行中管网最不利点保持在 Hs 和 H0 之间变化，能量仍有浪费⊿h，但毕竟节约了一部分能量⊿h’ 3）. 变压运行 变水泵工作曲线 Q—H，符合 Q—∑h 供水，但存在一定问题。 a 调速变压，水泵效率低 b 控制较难，造价高 c 可能造成管网中水压不足：管道损失曲线由一条二次抛物线计算并不十分准确在 Q 管 道复杂变化的情况下，计算测试都会有误差。 综上变频调速变压——消除能量浪费，但 η↓目前，这种技术尚缺少把握性。 改变 调节 改变 Q—H 曲线 节能的目的 f 电机 n 改变水泵 n

《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）变频调速恒压一一有一定能量浪费，控制可靠，广泛采用。实际应用：生活给水系统：选一台变频泵，二台工频泵1号(Ⅱ号?)水池用水量小时，变频泵工作，用水量大时：达到a点时，变频泵已满负荷，启动第IⅡI号工频泵，变频泵与I号同时工作。当流量达到b点时，启动第IⅡI号工频泵，变频仍在运行。用水量很小时（夜间）不论是恒速泵变频调速泵都效率很低，不节能。可设小型气压罐在小流量时使用。生活+消防给水系统：选泵：按消防泵选正常使用时，调频到20~赫兹，消防时调到50赫兹，实现工况转换1~5s。（三）水泵的选择依据Q、HQ单设水泵生活按9=Q,，以保证安全供水生产按Q,=Q，(生产用水均匀)设水箱：Q,=Qh或Q,=20hH：应满足最不利点所需水压，经水力计算确定直吸式H=H,+H,+H,+H,-H。,间吸式H=H,+H,+H（四）水泵的布置1）生活和消防水泵应设备用泵，生产用水泵可根据生产工艺要求设置备用泵：2）水泵机组一般设置在水泵房内，泵房应远离防振、防噪声要求较高的房间，室内要有良好的通风、采光、防冻和排水措施：3）水泵的布置要便于起吊设备的操作，管道连接力求管线短，弯头少，其间距要保证检修时能拆卸、放置电机和泵体，并满足维修要求参见下页图。电机N<20kWC水泵DN<100mm区区区区0.20.71Z配电图1.8.1水泵机组的布置间距（单位m）+

《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 4 变频调速恒压——有一定能量浪费，控制可靠，广泛采用。 实际应用：生活给水系统：选一台变频泵，二台工频泵 用水量小时，变频泵工作，用水量大时：达到 a 点时，变频泵已满负荷，启动第Ⅱ 号工频泵，变频泵与Ⅰ号同时工作。当流量达到 b 点时，启动第Ⅱ号工频泵，变频仍在运行。 用水量很小时(夜间)不论是恒速泵变频调速泵都效率很低，不节能。可设小型气压 罐在小流量时使用。 生活﹢消防给水系统： 选泵：按消防泵选 正常使用时，调频到 20~赫兹，消防时调到 50 赫兹，实现工况转换 1~5s。 （三）水泵的选择 依据 Q、H Q 单设水泵 生活 按 Qb = Qs ，以保证安全供水 生产 按 Qb = Qh (生产用水均匀) 设水箱： Qb = Qh 或 Qb = 2Qh H：应满足最不利点所需水压，经水力计算确定 直吸式 H = H1 + H2 + H3 + H4 − H0 ， 间吸式 H = H1 + H2 + H3 （四） 水泵的布置 1）生活和消防水泵应设备用泵，生产用水泵可根据生产工艺要求设置备用泵； 2）水泵机组一般设置在水泵房内，泵房应远离防振、防噪声要求较高的房间，室内要有 良好的通风、采光、防冻和排水措施； 3）水泵的布置要便于起吊设备的操作，管道连接力求管线短，弯头少，其间距要保证检 修时能拆卸、放置电机和泵体，并满足维修要求．参见下页图。 图 1.8.1 水泵机组的布置间距（单位 m） 水 池 Ⅰ号 Ⅱ号

《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）4）为操作安全，防止操作人员误触快速运转中的泵铀，水泵机组必须设高出地面不小于0.1m的基础，当水泵基础需在基坑时．则基坑四周应有高出地面不小于0.1m的防水栏；5）水泵启闭尽可能采用自动控制，间接抽水时应优先采用自吸充水方式，以便水泵及时启动；6）每台水泵应没独有的吸水管，以免相邻水泵抽水时相互影响：多台水泵共用吸水管时，吸水管应管顶平接。每台水泵吸水管上要设阀门，出水管上要设阀门、止回阀和压力表，并宜有防水锤措施，如采用缓闭止回阀、气囊式水锤消除器等；7）为减小水泵运行时振动所产生的噪声，在水泵及其吸水管、出水管上均应设隔振装置。通常可采用在水泵机组的基础下设橡胶、弹簧减振器或橡胶隔振垫，在吸水管、出水管中装设可曲挠橡胶接头等装置，参见图1.8.2。2222吊架减振器八曾道托架减振器橡胶挠性接管隔振基座Y彤过滤器混凝土基础弹资减振器或橡胶减振垫(a）卧式水泵减振方法橡胶挠性接管仕一隔振基座管道托架减振器混凝土基础77777777777777777777弹簧减振器或橡胶隔振器(b）立式水泵减振方法图1.8.2水泵隔振安装结构示意图n

《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 5 4）为操作安全，防止操作人员误触快速运转中的泵铀，水泵机组必须设高出地面不小于 0.1m 的基础，当水泵基础需在基坑时．则基坑四周应有高出地面不小于 0.1m 的防水栏； 5）水泵启闭尽可能采用自动控制，间接抽水时应优先采用自吸充水方式，以便水泵及时 启动； 6）每台水泵应没独有的吸水管，以免相邻水泵抽水时相互影响；多台水泵共用吸水管时， 吸水管应管顶平接。每台水泵吸水管上要设阀门，出水管上要设阀门、止回阀和压力表，并 宜有防水锤措施，如采用缓闭止回阀、气囊式水锤消除器等； 7）为减小水泵运行时振动所产生的噪声，在水泵及其吸水管、出水管上均应设隔振装置。 通常可采用在水泵机组的基础下设橡胶、弹簧减振器或橡胶隔振垫，在吸水管、出水管中装 设可曲挠橡胶接头等装置，参见图 1.8.2

《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）（五）水泵防震1）对噪声源一一选低噪音水泵2）基础一一固体传振主要通道：橡胶隔振垫3）管道一一固体传振第二通道：吸、压水管设可曲挠接头4）支吊架一一固体传振第三通道：弹性支吊架5）隔振为主，吸声为辅，在建筑上采取隔声、吸音措施，如双层门窗、墙面，顶棚设多孔吸音板2.气压给水设备（一）气压给水设备的分类、组成和工作原理1）气压给水设备作用气压给水设备兼有升压、调节、贮水、供水、蓄能和控制水泵起、停的功能。2）分类①按气压给水设备输水压力稳定性，可分为变压式和定压式两类变压式气压给水设备在向给水系统输水过程中，水压处于变化状态，如图1.8.6：定压式气压给水设备在向给水系统输水过程中，水压相对稳定，如图1.8.7。在气、水同罐的单罐变压式气压给水设备的供水管上，安装压力调节阀，将阀出口水压控制在要求范围内，使供水压力相对稳定：在气、水分罐的双罐变压式气压给水设备的压缩空气连通管上安装压力调节阀，将阀出口气压控制在要求范围内，以使供水压力稳定。②按照气压给水设备罐内气、水接触方式不同可分为补气式和隔膜式。补气式气压给水设备在气压水罐中气、水直接接触，如图1.8.8。隔膜式气压给水设备在气压水罐中设置弹性隔膜：将气水分离，不但水质不易污染气体也不会溶入水中，故不需设补气调压装置。隔膜主要有帽形、囊形两类，囊形隔膜又有球、梨、斗、筒、折、胆囊之分，两类隔膜均固定在罐体法兰盘上，如图1.8.10。3）组成①一一气压罐，密闭的压力容器，内部用来充气充水②一一水泵，送水至罐及管网一一空气机，保证最大气压Pmx供应，补充漏失气体一一控制器压力继电器：启闭水泵水位继电器：启闭空压机4）工作原理：遵循波尔定律：在T=cost，PV=PV工作过程：罐内空气起始压力高于管网所需要的设计压力，为Pmx，水在压缩空气的作用下被送至管网，随着罐内水量减少，水位下降，空气容积增大，气体压力降低，当气体压力降至Pin时，压力继电器动作，随之水泵被启动，将水压至罐内及管网，当罐内水位不断上升，气体受到压缩，气压增加，当罐内压力达到设计最大工作压力时，水泵在压力继电器的作用下停止工作，重新由罐内向管网供水，如此周而复始。气压罐中的空气与水直接接触，经过一段时间后，空气由于漏失或者溶解于水，逐渐减少，会使调节容积减少，水泵启动频繁，所以要补充空气。补气方法：a利用空压机补气。由于罐内空气量减少，在最大工作压力Pmx时水位超过最高设计水6

《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 6 （五）水泵防震 1）对噪声源——选低噪音水泵 2）基础——固体传振主要通道：橡胶隔振垫 3）管道——固体传振第二通道：吸、压水管设可曲挠接头 4）支吊架——固体传振第三通道：弹性支吊架 5）隔振为主，吸声为辅，在建筑上采取隔声、吸音措施，如双层门窗、墙面，顶棚设多 孔吸音板 2. 气压给水设备 （一）气压给水设备的分类、组成和工作原理 1）气压给水设备作用 气压给水设备兼有升压、调节、贮水、供水、蓄能和控制水泵起、停的功能。 2）分类 ① 按气压给水设备输水压力稳定性，可分为变压式和定压式两类 变压式气压给水设备在向给水系统输水过程中，水压处于变化状态，如图 1.8.6； 定压式气压给水设备在向给水系统输水过程中，水压相对稳定，如图 1.8.7。 在气、水同罐的单罐变压式气压给水设备的供水管上，安装压力调节阀，将阀出 口水压控制在要求范围内，使供水压力相对稳定； 在气、水分罐的双罐变压式气压给水设备的压缩空气连通管上安装压力调节阀， 将阀出口气压控制在要求范围内，以使供水压力稳定。 ② 按照气压给水设备罐内气、水接触方式不同可分为补气式和隔膜式。 补气式气压给水设备在气压水罐中气、水直接接触，如图 1.8.8。 隔膜式气压给水设备在气压水罐中设置弹性隔膜．将气水分离，不但水质不易污染， 气体也不会溶入水中，故不需设补气调压装置。隔膜主要有帽形、囊形两类，囊形隔膜又有 球、梨、斗、筒、折、胆囊之分，两类隔膜均固定在罐体法兰盘上，如图 1.8.10。 3）组成 ①——气压罐，密闭的压力容器，内部用来充气充水 ②——水泵，送水至罐及管网 ③——空气机，保证最大气压 Pmax 供应，补充漏失气体 ④——控制器 压力继电器：启闭水泵 水位继电器：启闭空压机 4）工作原理： 遵循波尔定律：在 T=cost， P1V1 = P2V2 工作过程：罐内空气起始压力高于管网所需要的设计压力，为 Pmax ，水在压缩空气的作 用下被送至管网，随着罐内水量减少，水位下降，空气容积增大，气体压力降低，当气体压 力降至 Pmin 时，压力继电器动作，随之水泵被启动，将水压至罐内及管网，当罐内水位不断 上升，气体受到压缩，气压增加，当罐内压力达到设计最大工作压力时，水泵在压力继电器 的作用下停止工作，重新由罐内向管网供水，如此周而复始。 气压罐中的空气与水直接接触，经过一段时间后，空气由于漏失或者溶解于水，逐渐减 少，会使调节容积减少，水泵启动频繁，所以要补充空气。 补气方法： a.利用空压机补气。由于罐内空气量减少，在最大工作压力 Pmax 时水位超过最高设计水

《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）位，此时水面与水位继电器最高点1接触，空压机被启动向罐内补气，使水面下降，当水面与水位继电器低触点2脱离时，空压机关闭，停止补气。b.自动补气。当水泵停止运行时，水泵出水管中水位下降，并在罐内形成负压，进气止回阀开启进气，当水泵再次工作时，管道中的空气被补入罐内。存在二个问题①需要控制补气量一一双控系统用水位继电器控制水位一一补气用电节点压力表控制气压一一泵使补气量=损耗量当补入空气过量时，需要排气，以避免保护容积过小，气体入管网。将多余的空气释放的方法一一设排气阀。②水质污染气压罐通常设置在地下室，环境差，空气污浊，在自动补气的过程中，不如的空气很难说是清洁的，势必造成水质的污染，故需要加保护装置一一设空气过滤气。（二）特点、适用范围及设置要求1)各种气压供水设施的特点①变压式气压给水装置如前所述，罐内空气压力随供水工况而变化，给水系统处于变压状态下工作，适用于用水压力要求不很严格（无特殊要求时)，如生活给水。②恒压式气压给水装置在用户要求用水稳定时，在变压式供水装置的出水管上装调压阀，调压阀后压力在所压求的范围内。③.隔膜式气压给水装置为了简化气压给水装置，节省补气和排气装置，避免水质被污染（来自脏空气、空压机润滑油)。在水罐内装有弹性隔膜（橡胶、塑料)将气水分开，靠隔膜的伸缩变形，调节水量，可以一次充气，长期使用充空气、N2气）。优点：气水分离，水质得到保证，省去补气、排气等气量调节装置，自控系统简单。要求：隔膜具有一定的抗疲劳强度大于12000次折叠。实际目前小于4000次，具有不透水性和化学稳定性。气囊式气压给水装置气压罐内装有气囊（很薄)充气使气囊张开，贴在罐壁上在压力达到Pmin时，启动水泵，Pmx作用下送至管网。向罐内充水，其难受压，气压达到Pmx时，停泵，水在Pm2）气压设施使用范围它适用于有升压要求，但又不适宜设置水塔或高位水箱的小区或建筑内的给水系统，如地震区、人防工程或屋顶立面有特殊要求等建筑的给水系统；小型、简易和临时性给水系统和消防给水系统等。3）设置要求①供生活用水的各类气压给水设备均应响水质防护施：②为保证安全供水，气压给水设备要有可靠的电源，并应装设安全阀、压力表、泄水管

《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 7 位，此时水面与水位继电器最高点 1 接触，空压机被启动向罐内补气，使水面下降，当水面 与水位继电器低触点 2 脱离时，空压机关闭，停止补气。 b. 自动补气。当水泵停止运行时，水泵出水管中水位下降，并在罐内形成负压，进气止 回阀开启进气，当水泵再次工作时，管道中的空气被补入罐内。 存在二个问题 ① 需要控制补气量——双控系统 用水位继电器控制水位——补气 用电节点压力表控制气压——泵 使补气量=损耗量 当补入空气过量时，需要排气，以避免保护容积过小，气体窜入管网。将多余的空气释 放的方法——设排气阀。 ② 水质污染 气压罐通常设置在地下室，环境差，空气污浊，在自动补气的过程中，不如的空气很难 说是清洁的，势必造成水质的污染，故需要加保护装置——设空气过滤气。 （二）特点、适用范围及设置要求 1)各种气压供水设施的特点 ① 变压式气压给水装置 如前所述，罐内空气压力随供水工况而变化，给水系统处于变压状态下工作，适用于用 水压力要求不很严格(无特殊要求时)，如生活给水。 ② 恒压式气压给水装置 在用户要求用水稳定时，在变压式供水装置的出水管上装调压阀，调压阀后压力在所压 求的范围内。 ③. 隔膜式气压给水装置 为了简化气压给水装置，节省补气和排气装置，避免水质被污染(来自脏空气、空压机润 滑油)。在水罐内装有弹性隔膜(橡胶、塑料)将气水分开，靠隔膜的伸缩变形，调节水量，可 以一次充气，长期使用(充空气、N2 气)。 优点：气水分离，水质得到保证，省去补气、排气等气量调节装置，自控系统简单。 要求：隔膜具有一定的抗疲劳强度大于 12000 次折叠。实际目前小于 4000 次，具有不透 水性和化学稳定性。 ④. 气囊式气压给水装置 气压罐内装有气囊(很薄)充气使气囊张开，贴在罐壁上在压力达到 Pmin 时，启动水泵， 向罐内充水，其难受压，气压达到 Pmax 时，停泵，水在 Pmax 作用下送至管网。 2）气压设施使用范围 它适用于有升压要求，但又不适宜设置水塔或高位水箱的小区或建筑内的给水系统，如 地震区、人防工程或屋顶立面有特殊要求等建筑的给水系统；小型、简易和临时性给水系统 和消防给水系统等。 3）设置要求 ①供生活用水的各类气压给水设备均应响水质防护施； ②为保证安全供水，气压给水设备要有可靠的电源，并应装设安全阀、压力表、泄水管

《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）和密闭人孔；③为防止停电时水位下降，罐内气体随水流人管道流失，补气式气压水罐进水管上要装止气阀。为利于维护、检修、气压水罐罐顶至建筑结构最低点的距离不得小于1m，罐与罐、罐与墙面的净距不应小于o7m。（三）选择计算选择气压给水设备，主要包括两项内容：确定气压水罐总容积：确定配套水泵的流量、扬程，然后由此查水泵样本以选定共型号。贮罐总容积V.V.=V水+V.Cqh计算其中：V*—一水调节容积按V=4K,V气一一气体容积，变量指相对Pmax时的V由波尔定律：（Pmn+10)V.=(Pmx+10)V(Pmn +10)V. = (Pmx +10)(V -V水)V.-V水 - IPmn +10V.Prmex +10V水Pmin +10整理：V.=令：α=Pmn +10Pmex +101-3Prmex +10V*Vk=1-α则：V.V.1-αα取值范围：0<α<1α00.50.650.750.85V水V.2V水2.8V水4V水6.67V水V0.5V.0.35V.0.25V.0.15V0说明：α=0时，V.=V永，相当与水罐α=1时，V永=0，无调节容积，相当于水泵供水规范推荐：α=0.65~0.85之间相应的！！！之间，调节容积很小。V.-3~6若想提高调节容积，取α小值，如α=0.50

《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 8 和密闭人孔； ③为防止停电时水位下降，罐内气体随水流人管道流失，补气式气压水罐进水管上要装 止气阀。 ④为利于维护、检修、气压水罐罐顶至建筑结构最低点的距离不得小于 1m，罐与罐、罐 与墙面的净距不应小于 o 7m。 （三）选择计算 选择气压给水设备，主要包括两项内容：确定气压水罐总容积；确定配套水泵的流量、扬 程，然后由此查水泵样本以选定共型号。 贮罐总容积 Vz Vz = V水 +V气 其中： V水 ——水调节容积 按 b b K Cq V 4 水 = 计算 V气 ——气体容积，变量指相对 Pmax 时的 V气 由波尔定律： (Pmin +10)Vz = (Pmax +10)V气 (Pmin +10)Vz = (Pmax +10（) Vz −V水） 10 10 max min + + = − P P V V V z z 水 整理： 10 10 1 max min + + − = P P V Vz 水 令： 10 10 max min + + = P P  则： − = 1 V水 Vz = 1− Vz V水  取值范围：0＜  ＜1  0 0.5 0.65 0.75 0.85 1 Vz V水 2V水 2.8V水 4V水 6.67V水 V水 5Vz 0. 35Vz 0. 25Vz 0. 15Vz 0. 0 说明：  = 0 时， Vz = V水 ，相当与水罐  =1 时， V水 = 0 ，无调节容积，相当于水泵供水 规范推荐：  = 0.65 ~ 0.85 之间 相应的 6 1 ~ 3 1 = Vz V水 之间，调节容积很小。 若想提高调节容积，取  小值，如  = 0.5

《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）PminV, = 2V水Pmx~ 2(Pmx +10) = 2(Pmin +10)由于水泵特性曲线要求很陡，选泵困难，又因为Pm较大，罐壁厚度增加，造价上升。2.选泵9OhH,扬程H，，首先确定系统所需最小压力，以此确定Pmin，选择α，定出PmaxPmin ≤H,≤Prex变压式：H，—-PminQ,≥QsPuxO,≥OhP平, ≥20定压式：H,——PminO, ≥0,（四）气压供水设施的特点及应用综上讨论，气压给水装置是利用密闭压力罐内的压缩空气将罐中的水送至管网的升压设备。作用：由于气压给水设备的供水是靠罐内压缩空气来维持的，所以不需要高架，适用于不易设置水箱的德场所，但其调节容积小，经常费用高，耗钢材，供水压力变幅大。在消防给水中的应用：在多层及高层建筑室内消防给水系统中，要求贮有10分钟火灾初期消防用水。在设水泵+水箱联合供水系统中，10分钟水贮于水箱之中，但由于水箱安置高度所限，建筑物上几层消火拴口供水压力不能满足要求，可采用气压罐来解决这个问题，起增压作用。设计时，气压罐压力大于最不利点消火拴所需压力。在无高位水箱供水系统中，气压罐起贮水作用，一般高层建筑10分钟贮水量≥18m3。V水V,=1-α取α=0.65，V.=51.4m32400mm×5.8m×2个存在问题：占地面积大，投资高（罐+泵+控制设备）20~30万，长期闲置等问题。气压给水设备得以发胀的因素：1）：某些地区建筑物抗震要求的提高，气压给水设备设在建筑底层，因此比水塔、水箱更有利于建筑的抗震。2）高层建筑的兴建和有关防火规范的的实施，气压给水设备是保证高层建筑上层消防给水压力的有效措施之一。3）市政管网水压的下降。建筑物建成后，由于市政管网水压下降而造成的建筑物上部供水压力不足现象，用气压给水装置来解决此问题比追加水箱更切实可行。4）：城市规划的提高。每幢建筑设单元水箱在一定程度上影响建筑美观和城市观瞻，屋顶水箱水质极易污染，气压给水装置有隐蔽水质不易污染的优点。5）：气压给水装置具有便于集中管理、灵活、建设速度快，易于拆迁，标准化、定型化

《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 9 2 1 max min = P P Vz = 2V水 10) 2( 10) （Pmax + = Pmin + 由于水泵特性曲线要求很陡，选泵困难，又因为 Pmax 较大，罐壁厚度增加，造价上升。 2.选泵 Qb Hb 扬程 Hb ，首先确定系统所需最小压力，以此确定 Pmin ，选择  ，定出 Pmax ， Pmin  Hb  Pmax 变压式： Hb —— Pmin Qb  Qs Pmax Qb  Qh P平 Qb  2Qh 定压式： Hb —— Pmin Qb  Qs （四）气压供水设施的特点及应用 综上讨论，气压给水装置是利用密闭压力罐内的压缩空气将罐中的水送至管网的升压设 备。作用：由于气压给水设备的供水是靠罐内压缩空气来维持的，所以不需要高架，适用于 不易设置水箱的德场所，但其调节容积小，经常费用高，耗钢材，供水压力变幅大。 在消防给水中的应用： 在多层及高层建筑室内消防给水系统中，要求贮有 10 分钟火灾初期消防用水。 在设水泵+水箱联合供水系统中，10 分钟水贮于水箱之中，但由于水箱安置高度所限， 建筑物上几层消火拴拴口供水压力不能满足要求，可采用气压罐来解决这个问题，起增压作 用。设计时，气压罐压力大于最不利点消火拴所需压力。 在无高位水箱供水系统中，气压罐起贮水作用，一般高层建筑 10 分钟贮水量≥18m3。 − = 1 V水 Vz 取  = 0.65，Vz = 51.4 m3  2400mm×5.8m×2 个 存在问题：占地面积大，投资高(罐+泵+控制设备)20~30 万，长期闲置等问题。 气压给水设备得以发胀的因素： 1）. 某些地区建筑物抗震要求的提高，气压给水设备设在建筑底层，因此比水塔、水箱 更有利于建筑的抗震。 2）.高层建筑的兴建和有关防火规范的的实施，气压给水设备是保证高层建筑上层消防 给水压力的有效措施之一。 3）.市政管网水压的下降。建筑物建成后，由于市政管网水压下降而造成的建筑物上部 供水压力不足现象，用气压给水装置来解决此问题比追加水箱更切实可行。 4）. 城市规划的提高。每幢建筑设单元水箱在一定程度上影响建筑美观和城市观瞻，屋 顶水箱水质极易污染，气压给水装置有隐蔽水质不易污染的优点。 5）. 气压给水装置具有便于集中管理、灵活、建设速度快，易于拆迁，标准化、定型化

第一章建筑内部给水系统（8-9节）《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）商品化。尽管它调节容积小，水泵启动频繁，耗电多于水塔水箱，但仍有广泛的应用。气压给水装置的横向开发气压给水设备的开发，意义并不在设备上，而在于横向的开发利用，主要有：1）水泵非自罐式吸水的补水装置。2）压力式膨胀水箱（用以取代热水供应系统式采暖系统的开式膨胀水箱）3），水锤消除器。（利用气室可以压缩的特点，可用于消除或减弱水泵停泵水锤和管网末段因阀件快速启闭而产生的水锤）4）.水景射流调节（利用气压水罐内压力的规律性变化来控制水景射流的变化）5）.压力投药或压力加油。以药或油代替水，利用罐内压力投加，投加方式为变量投加。6）.缓冲器。以水为载体的冲击波，可利用气室容积的变化来减缓冲击力。横向开发为气压给水开辟了广阔的前景，这方面还大有文章可作。1.8.2贮水设备1.贮水池贮水池是贮存和调节水量的构筑物，其有效容积应根据生活（生产）调节水量、消防贮备水量和生产事故备用水量确定。V=V调 +V, +Vs理论上生活（生产）调节水量V调=Q.T。-O,T=(Qb -Q)T,且满足V调≤O,T,水泵间隔运行时间内流入水池的水量9,T,≥水池调节容积，保证间隔时间内把水池灌满其中：V—一水池有效容积V,——消防贮水量V调——调节容积V一一生产事故贮水Q,——水泵出水量9,——水池进水量T,一一水泵运行时间T,—一水泵运行间隔时间1）资料不足时，生产（生活）调节水（Qb-Qi）Tb可以按不小于建筑日用水量的20%-25%计算，对于居住小区而言可以取15%-20%10

《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 10 商品化。 尽管它调节容积小，水泵启动频繁，耗电多于水塔水箱，但仍有广泛的应用。 气压给水装置的横向开发 气压给水设备的开发，意义并不在设备上，而在于横向的开发利用，主要有： 1）.水泵非自罐式吸水的补水装置。 2）.压力式膨胀水箱(用以取代热水供应系统式采暖系统的开式膨胀水箱) 3）.水锤消除器。(利用气室可以压缩的特点，可用于消除或减弱水泵停泵水锤和管网末 段因阀件快速启闭而产生的水锤) 4）.水景射流调节(利用气压水罐内压力的规律性变化来控制水景射流的变化) 5）.压力投药或压力加油。以药或油代替水，利用罐内压力投加，投加方式为变量投加。 6）.缓冲器。以水为载体的冲击波，可利用气室容积的变化来减缓冲击力。 横向开发为气压给水开辟了广阔的前景，这方面还大有文章可作。 1.8.2 贮水设备 1. 贮水池 贮水池是贮存和调节水量的构筑物，其有效容积应根据生活(生产)调节水量、消防 贮备水量和生产事故备用水量确定。 V = V调 +Vf +VS 理论上生活（生产）调节水量 V调 = QbTb − QjTb Qb Ql Tb = ( − ) 且满足 V调  QjTt 水泵间隔运行时间内流入水池的水量 QjTt  水池调节容积，保证间隔时间内把水池灌满 其中： V ——水池有效容积 Vf ——消防贮水量 V调 ——调节容积 Vs ——生产事故贮水 Qb ——水泵出水量 Qj ——水池进水量 Tb ——水泵运行时间 Tt ——水泵运行间隔时间 1） 资料不足时，生产（生活）调节水（Qb- Qj）Tb 可以按不小于建筑日用水量的 20%-25% 计算，对于居住小区而言可以取 15%-20%