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調(diào)速水泵給水系統(tǒng)應(yīng)用條件及耗能分析

發(fā)布時間:2015年12月17日 02:50   閱讀:4459   返回   來源:澤德

恒速水泵在調(diào)速運行時與其恒速運行時相比,因其明顯的節(jié)能效果而令人矚目。但是,調(diào)速水泵在不同條件的給水系統(tǒng)中使用,節(jié)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(tǒng)設(shè)有消防給水時,采用調(diào)速水泵無水箱供水就是一例。 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(以下稱《建規(guī)》)和《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(以下稱《高規(guī)》)規(guī)定: 設(shè)置高壓(常高壓)消防給水系統(tǒng)的建筑物,如能保證最不利點的消火栓和自動噴水滅火設(shè)備等的水量和水壓時,可不設(shè)消防水箱。高壓(常高壓)消防給水系統(tǒng)的概念包括兩個含義:即在消防時,給水系統(tǒng)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(jù)此,討論下面幾種給水系統(tǒng)是否符合消防規(guī)范要求和必須符合消防規(guī)范要求的條件。

1 目前比較典型的一種調(diào)速水泵無水箱消防給水系統(tǒng)

該系統(tǒng)平時在管網(wǎng)中充有滿足消防要求的壓力值P1,為防止因管網(wǎng)漏失水量造成壓力下降,采用穩(wěn)壓泵3,此泵為全日運行的小型恒壓調(diào)速水泵隨時在調(diào)速運行中補給漏失水量,保證管網(wǎng)壓力值P1不變。穩(wěn)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(wǎng)壓力下降到某規(guī)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(wěn)壓泵3不采用恒壓調(diào)速水泵,而是采用小型恒速泵補壓,稱為補壓泵。此時,設(shè)計管網(wǎng)壓力大于消防要求壓力值P1的某個壓力值P3,當管網(wǎng)因漏失水量壓力下降到P1時,補壓泵啟動向管網(wǎng)補水,使管網(wǎng)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(wǎng)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(tǒng)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(tǒng),不符合防火規(guī)范要求。

2 設(shè)計實例較多的一種消防給水系統(tǒng)

該系統(tǒng)是生活和消防合并的調(diào)速水泵無水箱給水系統(tǒng)。調(diào)速水泵! 為恒壓調(diào)速,意在使調(diào)速水泵滿足生活用水的壓力不變,適應(yīng)生活用水量變化,以達到節(jié)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(tǒng),不符合防火規(guī)范要求。

3 調(diào)速水泵無水箱恒壓給水系統(tǒng)

該系統(tǒng)為調(diào)速水泵無水箱恒壓消防給水系統(tǒng)。工作的調(diào)速泵2(或3)長年累月連續(xù)運行,在調(diào)速范圍內(nèi)不僅保證消防時的壓力要求,而且能線性地連續(xù)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(huán)節(jié),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(tǒng)是高壓(常高壓)消防給水系統(tǒng)。

4 高壓(常高壓)給水系統(tǒng),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(guī)》和《高規(guī)》各自規(guī)范中,根據(jù)不同建筑物的類別,規(guī)定和消防給水相一致的消防電源等級。如《高規(guī)》規(guī)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(yīng)按現(xiàn)行的電力設(shè)計規(guī)范規(guī)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(fā)電機組作為備用電源,對特等建筑物應(yīng)從電力系統(tǒng)取得第三電源或自備電源。二類建筑應(yīng)按二級負荷的兩回線路要求供電。兩個電源或兩回線路應(yīng)能自動切換,自備發(fā)電設(shè)備應(yīng)有自動啟動裝置?!督ㄒ?guī)》也按建筑物不同類別,規(guī)定其消防豈??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(tǒng)的設(shè)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(tǒng)上理解屬高壓(常高壓)消防給水系統(tǒng),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(shè)計高壓(常高壓) 消防給水系統(tǒng)的必要條件。

5 生活和消防合并的調(diào)速水泵無水箱給水系統(tǒng)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(qū),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(qū)生活用水給水系統(tǒng)時,調(diào)速水泵恒壓值為36m水柱,水泵全日耗電量為((0.00272*54*36)-0.73)*24=174KW·h。按《建規(guī)》要求,8層住宅應(yīng)設(shè)消防給水,設(shè)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(qū)以圖3作為生活和消防合并的給水系統(tǒng),調(diào)速水泵恒壓值應(yīng)為36+11.39=47.39m水柱,平時無消防時,調(diào)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(tǒng)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(diào)速水泵的小流量運行下的低效率區(qū)工作,其耗電量遠大于上述值。

6 調(diào)速水泵無水箱消防給水系統(tǒng)更是白白浪費能量的裝置。圖3僅作為消防給水系統(tǒng)時,調(diào)速水泵長年累月運行,僅補充管網(wǎng)容積很少漏失水量,甚至到零流量,致使調(diào)速水泵長期低效率區(qū)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。

通過上面的討論分析,調(diào)速水泵應(yīng)用在消防給水系統(tǒng)中,不僅需要有等級高的消防電源,而且在長期運行中耗能較多,磨損消防機械造成維護管理不便,很不經(jīng)濟。因此,除在非常特殊條件下,不應(yīng)采用。

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