论文部分内容阅读
【摘 要】对“咸阳新兴纺织工业园医院”工程给排水设计，选择了两种给水设计方案进行比较，最后证实该工程用无负压给水设计，工程综合性价比比较好。
【关键词】变频泵；无负压；工程综合性价比
On the negative pressure water supply engineering
Wu Xiao-jing，Guo Xin-lei
（Shaanxi dawn Architectural Design Research Ltd Xi'an Shanxi 710075）
【Abstract】For "Xianyang new textile industrial park hospital" project drainage design， we selected two designs were compared water， finally confirmed the project with no negative pressure water supply design， engineering and comprehensive cost-effective better.
【Key words】Lead Pump；No negative pressure；Comprehensive cost engineering
陕西晨光建筑设计研究有限公司承接的“咸阳新兴纺织工业园医院”，笔者在此工程中担任专业技术负责人。对该工程给排水设计，选择了两种给水设计方案进行比较，最后证实该工程用无负压给水工程设计，工程综合性价比比较好，现分述如下。供给同行们研判。
1. 工程概况
（1）咸阳新兴纺织工业园医院，是一所500床位的二级甲等综合性医院。本工程分地下两层，地上十五层，其建筑高度为64.9m。建筑面积为54664.1m2。本建筑属于一类高层民用建筑，要满足高区用水点的用水，设置给水增压系统。手术室供水为双水源。医院最高日供水水量为83.84 m3。请详见附表1。
（2）本工程给水方案有两种办法解决，其一为变频泵加压供给，其二为无负压方式供给。笔者不为赘述，将两种办法完成方案设计。择优而用。
2. 给水方案设计
一至四层为医院门诊，医院手术室设置在四层。一至四层的建筑高度为12.9米，市政给水压力为0.3MPa，所以一至四层及裙房水箱的给水由市政管网直接供给。
2.1 变频泵供水方案：
（1）五至十五层给水，在地下二层设备用房内，由变频泵加压供给，供水方式为变频泵从清水池内吸水，经过加压供给五至十五层的用水点。根据《民用建筑节水设计标准》第4.1.3条规定，分区内底部供水区域应设减压阀设施保证各用水点供水压力不大于0.2MPa，故五至十二层给水支管都应加减压阀，十三至十五层由变频泵直接供给，可满足用水点供水压力。故用水点使用水压力均为0.2MPa。清水池的长*宽*高为7M*6M*2.5M，有效容积为90立方米。变频泵的流量为40 m3/h。
（2）变频泵的扬程计算，应用公式：Hb≥1.1（Hy+Hc +∑h）
其中：
Hb——水泵满足最不利点所需水压；
Hy——最不利配水点与引入管的标高差（从泵房内地面算起），73.9m最不利点为屋顶消防水箱；
Hc——最不利配水点所需流出水头：10m；
∑h——泵房与最远建筑物间管线的水力损失，含沿程水头损失hf和局部水头损失hd。
给水管道的沿程水头损失可按下式计算：
i=105Ch-1.85 dj-4.87 qg1.85 （1）
式中： i——管道单位长度水头损失（KPa/m）；
dj——管道计算内径（m）；
qg——给水设计流量（m3/s）；
Ch——海澄-威廉系数。普通钢管、铸铁管Ch=100。
给水管道的局部水头损失可按沿程水头损失的30%选取。经计算变频泵的扬程为0.89MPa。
（3）手术室的备用水源由裙房屋面的水箱供给。裙房屋面高17.4m，四层手术室给水管道标高为13.25m，若水从水箱自流至手术室刷手池用水点给水，出水水头不满足医院手术室刷手池用水点的最低出水水头，若将水箱架高，会遮挡住院部部分病房的采光。所以要在水箱出水管段上安装增压装置。变频泵给水方案原理图，请见附图1。
图1 变频泵供水方案原理图
图2 无负压供水方案原理图注：当水箱水位距水箱底1.0M时电动或手动启动控制开关。
2.2 无负压供水方案：
（1）五至十五层给水，在地下二层设备用房内，由无负压给水设备供给，因为水箱只满足20分钟的设计流量，将配套水箱换成容积满足20%最高日用水量的不锈钢水箱。无负压供水设备是利用市政给水管网水压，所以水泵的扬程，我们设计利用了市政水压0.15MPa的压力，也就是0.74MPa。当市政给水管网水压不足的情况下，水泵从配套水箱吸水供给高区用水点。水箱内的水，每隔12小时强制循环一次。以解决水箱内的水长时间不使用，可能对水质造成二次污染的问题。手术室的备用水源也储存在无负压供水设备的水箱内，若市政给水管网停水时，启动泵出水管与手术室专用管段上的阀门，当水箱水位降至手术室用水量的最低水位时，关闭水泵出水管上高区供水管段的阀门。这样保证手术室用水不被占用。
（2）含30立方米的手术室用水在内，配套水箱的长*宽*高为9M*5M*3M，有效容积为120立方米。水泵的流量为40 m3/h。含利用0.15MPa的市政给水管网水压，无负压供水泵的扬程为：0.74MPa。无负压给水方案原理图，请见附图2。
3. 两种方案的工程综合性价比
3.1 节能减排比较：
变频泵供水方案高区的供水是将市政管网的水注入清水池中，也就是将0.3MPa的水压降至0MPa，然后再将水压增至0.89MPa。需要三台泵，每台泵功率为15KW，这样选用变频泵的功率增大，也造成了水压的浪费，必然增大后期的运行成本。无负压供水方案利用了0.15MPa的市政水压，而市政水压的充分利用，只需要每台功率为11KW的三台泵即可。故大大降低了泵的电能损耗，降低了后期的运行成本。
3.2 用水安全比较：
变频泵供水方案地下室需建造清水池，会对水质造成二次污染，对医院这种特殊建筑的用水是非常不利的。无负压供水方案将水池改为了不锈钢全封闭式水箱，这样有效改善了水质被污染的问题。无负压供水方案还将无负压设备原配小水箱改为容积能满足20%最高日用水量的大水箱，这样保证了水压不稳或停水情况下医院的用水。减少二次污染，保证医患人员的身体健康，是设计根本目的，也是最佳的性价比。
3.3 工程造价比较：
其一，变频泵给水方案需建造清水池，其工料费远远大于购买成品不锈钢水箱的费用。其二，变频泵给水方案将手术室的备用水源设置在裙房屋面上，因高差的问题，还要在水箱的出水管段上增设加压泵，而无负压给水方案节省了这一套水箱和管段加压装置，将手术室的备用水源和高区给水合用一个配套水箱，然后利用切换阀门来控制手术部和高区用水的转换，这样大大的减少了一次投资和二次运行投资。由此可见，本设计采用无负压给水方案，技术可靠，运行安全，维护简便，工程综合性价比较好。
4. 结论
（1）建筑物在一定场地条件下，若市政管网水压恒定，用水建筑物的用水比较单纯简单，无负压方式供水设备是一个比较理想的给水方式。若市政水压不稳，用水建筑群用水量很大，那么选择变频增压设备还是一个比较保险的给水方式。
（2）咸阳新兴纺织工业园医院地处纺织工业园区，因工业用水，市政给水管网水压较为稳定，故建设单位对本工程采用无负压给水设备供水是比较满意的。
【关键词】变频泵；无负压；工程综合性价比
On the negative pressure water supply engineering
Wu Xiao-jing，Guo Xin-lei
（Shaanxi dawn Architectural Design Research Ltd Xi'an Shanxi 710075）
【Abstract】For "Xianyang new textile industrial park hospital" project drainage design， we selected two designs were compared water， finally confirmed the project with no negative pressure water supply design， engineering and comprehensive cost-effective better.
【Key words】Lead Pump；No negative pressure；Comprehensive cost engineering
陕西晨光建筑设计研究有限公司承接的“咸阳新兴纺织工业园医院”，笔者在此工程中担任专业技术负责人。对该工程给排水设计，选择了两种给水设计方案进行比较，最后证实该工程用无负压给水工程设计，工程综合性价比比较好，现分述如下。供给同行们研判。
1. 工程概况
（1）咸阳新兴纺织工业园医院，是一所500床位的二级甲等综合性医院。本工程分地下两层，地上十五层，其建筑高度为64.9m。建筑面积为54664.1m2。本建筑属于一类高层民用建筑，要满足高区用水点的用水，设置给水增压系统。手术室供水为双水源。医院最高日供水水量为83.84 m3。请详见附表1。
（2）本工程给水方案有两种办法解决，其一为变频泵加压供给，其二为无负压方式供给。笔者不为赘述，将两种办法完成方案设计。择优而用。
2. 给水方案设计
一至四层为医院门诊，医院手术室设置在四层。一至四层的建筑高度为12.9米，市政给水压力为0.3MPa，所以一至四层及裙房水箱的给水由市政管网直接供给。
2.1 变频泵供水方案：
（1）五至十五层给水，在地下二层设备用房内，由变频泵加压供给，供水方式为变频泵从清水池内吸水，经过加压供给五至十五层的用水点。根据《民用建筑节水设计标准》第4.1.3条规定，分区内底部供水区域应设减压阀设施保证各用水点供水压力不大于0.2MPa，故五至十二层给水支管都应加减压阀，十三至十五层由变频泵直接供给，可满足用水点供水压力。故用水点使用水压力均为0.2MPa。清水池的长*宽*高为7M*6M*2.5M，有效容积为90立方米。变频泵的流量为40 m3/h。
（2）变频泵的扬程计算，应用公式：Hb≥1.1（Hy+Hc +∑h）
其中：
Hb——水泵满足最不利点所需水压；
Hy——最不利配水点与引入管的标高差（从泵房内地面算起），73.9m最不利点为屋顶消防水箱；
Hc——最不利配水点所需流出水头：10m；
∑h——泵房与最远建筑物间管线的水力损失，含沿程水头损失hf和局部水头损失hd。
给水管道的沿程水头损失可按下式计算：
i=105Ch-1.85 dj-4.87 qg1.85 （1）
式中： i——管道单位长度水头损失（KPa/m）；
dj——管道计算内径（m）；
qg——给水设计流量（m3/s）；
Ch——海澄-威廉系数。普通钢管、铸铁管Ch=100。
给水管道的局部水头损失可按沿程水头损失的30%选取。经计算变频泵的扬程为0.89MPa。
（3）手术室的备用水源由裙房屋面的水箱供给。裙房屋面高17.4m，四层手术室给水管道标高为13.25m，若水从水箱自流至手术室刷手池用水点给水，出水水头不满足医院手术室刷手池用水点的最低出水水头，若将水箱架高，会遮挡住院部部分病房的采光。所以要在水箱出水管段上安装增压装置。变频泵给水方案原理图，请见附图1。
图1 变频泵供水方案原理图
图2 无负压供水方案原理图注：当水箱水位距水箱底1.0M时电动或手动启动控制开关。
2.2 无负压供水方案：
（1）五至十五层给水，在地下二层设备用房内，由无负压给水设备供给，因为水箱只满足20分钟的设计流量，将配套水箱换成容积满足20%最高日用水量的不锈钢水箱。无负压供水设备是利用市政给水管网水压，所以水泵的扬程，我们设计利用了市政水压0.15MPa的压力，也就是0.74MPa。当市政给水管网水压不足的情况下，水泵从配套水箱吸水供给高区用水点。水箱内的水，每隔12小时强制循环一次。以解决水箱内的水长时间不使用，可能对水质造成二次污染的问题。手术室的备用水源也储存在无负压供水设备的水箱内，若市政给水管网停水时，启动泵出水管与手术室专用管段上的阀门，当水箱水位降至手术室用水量的最低水位时，关闭水泵出水管上高区供水管段的阀门。这样保证手术室用水不被占用。
（2）含30立方米的手术室用水在内，配套水箱的长*宽*高为9M*5M*3M，有效容积为120立方米。水泵的流量为40 m3/h。含利用0.15MPa的市政给水管网水压，无负压供水泵的扬程为：0.74MPa。无负压给水方案原理图，请见附图2。
3. 两种方案的工程综合性价比
3.1 节能减排比较：
变频泵供水方案高区的供水是将市政管网的水注入清水池中，也就是将0.3MPa的水压降至0MPa，然后再将水压增至0.89MPa。需要三台泵，每台泵功率为15KW，这样选用变频泵的功率增大，也造成了水压的浪费，必然增大后期的运行成本。无负压供水方案利用了0.15MPa的市政水压，而市政水压的充分利用，只需要每台功率为11KW的三台泵即可。故大大降低了泵的电能损耗，降低了后期的运行成本。
3.2 用水安全比较：
变频泵供水方案地下室需建造清水池，会对水质造成二次污染，对医院这种特殊建筑的用水是非常不利的。无负压供水方案将水池改为了不锈钢全封闭式水箱，这样有效改善了水质被污染的问题。无负压供水方案还将无负压设备原配小水箱改为容积能满足20%最高日用水量的大水箱，这样保证了水压不稳或停水情况下医院的用水。减少二次污染，保证医患人员的身体健康，是设计根本目的，也是最佳的性价比。
3.3 工程造价比较：
其一，变频泵给水方案需建造清水池，其工料费远远大于购买成品不锈钢水箱的费用。其二，变频泵给水方案将手术室的备用水源设置在裙房屋面上，因高差的问题，还要在水箱的出水管段上增设加压泵，而无负压给水方案节省了这一套水箱和管段加压装置，将手术室的备用水源和高区给水合用一个配套水箱，然后利用切换阀门来控制手术部和高区用水的转换，这样大大的减少了一次投资和二次运行投资。由此可见，本设计采用无负压给水方案，技术可靠，运行安全，维护简便，工程综合性价比较好。
4. 结论
（1）建筑物在一定场地条件下，若市政管网水压恒定，用水建筑物的用水比较单纯简单，无负压方式供水设备是一个比较理想的给水方式。若市政水压不稳，用水建筑群用水量很大，那么选择变频增压设备还是一个比较保险的给水方式。
（2）咸阳新兴纺织工业园医院地处纺织工业园区，因工业用水，市政给水管网水压较为稳定，故建设单位对本工程采用无负压给水设备供水是比较满意的。