給水系統中調速水泵的功耗

? ? ? ?水泵在調速運行時與其恒速運行時相比，因其明顯的節能效果而令人矚目。但是，調速水泵在不同條件的給水系統中使用，節能效果卻有明顯的差異，甚至可能明顯浪費能量，而且供水安全度較差。在給水系統設有消防給水時，采用調速水泵無水箱供水就是一例。 《建筑設計防火規范》(以下稱《建規》)和《高層民用建筑設計防火規范》(以下稱《高規》)規定： 設置高壓(常高壓)消防給水系統的建筑物，如能保證最不利點的消火栓和自動噴水滅火設備等的水量和水壓時，可不設消防水箱。高壓(常高壓)消防給水系統的概念包括兩個含義：即在消防時，給水系統不需要再啟動專用消防水泵就能供給足夠壓力和全部消防用水量，并且在任何時候都保證不中斷供水。據此，討論下面幾種給水系統是否符合消防規范要求和必須符合消防規范要求的條件。

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　　該系統平時在管網中充有滿足消防要求的壓力值P1，為防止因管網漏失水量造成壓力下降，采用穩壓泵3，此泵為全日運行的小型恒壓調速水泵隨時在調速運行中補給漏失水量，保證管網壓力值P1不變。穩壓泵流量一般較小，常為0.5-1.0L/s。消防時，因消火栓出水量大，管網壓力下降到某規定壓力值P2時，啟動主消防水泵供給滿足消防要求的用水量和壓力。另一種形式為穩壓泵3不采用恒壓調速水泵，而是采用小型恒速泵補壓，稱為補壓泵。此時，設計管網壓力大于消防要求壓力值P1的某個壓力值P3，當管網因漏失水量壓力下降到P1時，補壓泵啟動向管網補水，使管網壓力上升到P3時補壓泵停止工作，補壓泵為間斷性工作。消防時，因消火栓出水量大，管網壓力下降到P1以下某個壓力值P4時，啟動主消防水泵供給滿足消防要求的用水量和壓力。補壓泵流量一般為5L/s左右。由上述可知：圖1消防給水系統在消防時需要啟動主消防水泵供給消防的全部用水量和壓力要求，是臨時高壓給水系統，不符合防火規范要求。該系統是生活和消防合并的調速水泵無水箱給水系統。調速水泵! 為恒壓調速，意在使調速水泵滿足生活用水的壓力不變，適應生活用水量變化，以達到節能的目的。消防時啟動消防水泵滿足消防用水量和水壓要求。明顯是臨時高壓給水系統，不符合防火規范要求。該系統為調速水泵無水箱恒壓消防給水系統。工作的調速泵2(或3)長年累月連續運行，在調速范圍內不僅保證消防時的壓力要求，而且能線性地連續供給消防過程中部分乃至全部用水量。在實施消防過程中，沒有再啟動消防水泵的環節，防護人員只要把水龍帶接在消火栓上，就立即實施滅火。該系統是高壓(常高壓)消防給水系統。

　　高壓(常高壓)給水系統，必須有可靠的供電電源，保證消防水泵正常運行，才能保證不中斷供水。《建規》和《高規》各自規范中，根據不同建筑物的類別，規定和消防給水相一致的消防電源等級。如《高規》規定消防控制室、消防水泵、自動滅火裝置、閥門等消防用電，一類建筑應按現行的電力設計規范規定的一級負荷要求供電，即由兩個電源供電。負荷量不大時，可采用柴油發電機組作為備用電源，對特等建筑物應從電力系統取得第三電源或自備電源。二類建筑應按二級負荷的兩回線路要求供電。兩個電源或兩回線路應能自動切換，自備發電設備應有自動啟動裝置。《建規》也按建筑物不同類別，規定其消防泵電源分別為一、二、三級負荷供電要求。這就是說高壓(常高壓)消防給水系統的設計要考慮建筑物的類別及其消防電源等級。圖3雖然在給水系統上理解屬高壓(常高壓)消防給水系統，但對消防電源等級較低的建筑物，突然停電會造成無水滅火的嚴重后果。消防電源等級是設計高壓(常高壓) 消防給水系統的必要條件。生活和消防合并的調速水泵無水箱給水系統是浪費能量的裝置。其浪費的能量為把全日生活用水量揚升到消火栓需要壓力所做的功。舉例為8層住宅建筑居住區，人口1萬人，最高日用水量標準130L/人·d，其最高日用水量為1300m3，水泵24h工作，平均小時用水量54m3，所需供水壓力為36m水柱，水泵工作效率為 73%。當圖3 僅作為該居住區生活用水給水系統時，調速水泵恒壓值為36m水柱，離心泵全日耗電量為((0.00272*54*36)-0.73)*24=174KW·h。按《建規》要求，8層住宅應設消防給水，設計消火栓口徑為DN50mm，水槍噴嘴口徑16mm，口徑DN50mm麻織水龍帶長20m，水槍充實水柱長度7m，計算消火栓口壓力為11.39m水柱，則該居住區以圖3作為生活和消防合并的給水系統，調速水泵恒壓值應為36+11.39=47.39m水柱，平時無消防時，調速水泵仍將全部生活用水量揚升到47.39m高度，全日耗電量為 (0.00272×54×47.39)÷0.73×24=229kw/h，給水系統多耗電，(229-174)÷174=0.316，即31.6%，若按消防時水槍充實水柱長度10m，計算多耗電50%。再考慮調速水泵的小流量運行下的低效率區工作，其耗電量遠大于上述值。調速水泵無水箱消防給水系統更是白白浪費能量的裝置。圖3僅作為消防給水系統時，調速水泵長年累月運行，僅補充管網容積很少漏失水量，甚至到零流量，致使調速水泵長期低效率區工作，僅水泵零流量時功率損耗就白白地浪費掉能量40%左右。