生活變頻氣壓供水成套設(shè)備給水箱的選型原則
時(shí)間：2013/12/18 來(lái)源：浙江揚(yáng)子江泵業(yè)有限公司
提要 在編制給水箱標(biāo)準(zhǔn)圖所進(jìn)行的調(diào)研中發(fā)現(xiàn),給水箱設(shè)計(jì)及工廠生產(chǎn)作的各種材質(zhì)成品給水箱不能很好滿足使用要求。就此介紹了給水箱設(shè)計(jì)應(yīng)遵循規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),材質(zhì)的選擇及其設(shè)計(jì)參數(shù),附件作用和安裝要求等。
關(guān)鍵詞 給水箱 設(shè)計(jì)原則 配管 附件 絕熱 衛(wèi)生
在給水工程設(shè)計(jì)中,經(jīng)常采用給水箱作為給水系統(tǒng)的高峰調(diào)節(jié)儲(chǔ)水設(shè)備。它的特點(diǎn)是使體系運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、可靠、操作簡(jiǎn)單、管理方便。長(zhǎng)期以來(lái),給水箱以標(biāo)準(zhǔn)圖的形式供設(shè)計(jì)選用,我院根據(jù)建設(shè)部建設(shè)[1998 ]13 號(hào)文〈關(guān)于印發(fā)《一九九八年國(guó)家建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)編制工作計(jì)劃》的通知〉,對(duì)原國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)《方形給水箱》、《裝配式給水箱選用安裝圖》、《沖壓鋼板給水箱選用安裝圖》進(jìn)行修編。在編制和調(diào)研過(guò)程中發(fā)現(xiàn),給水箱設(shè)計(jì)及工廠生產(chǎn)制作的各種材質(zhì)的成品給水箱在工程實(shí)際中沒(méi)有很好滿足使用要求,沒(méi)有按有關(guān)規(guī)范、規(guī)定要求設(shè)計(jì)制作,對(duì)其基本設(shè)計(jì)原則有模糊之處�，F(xiàn)就編制給水箱標(biāo)準(zhǔn)圖過(guò)程中的體會(huì),以生活飲用水箱為主,提出給水箱設(shè)計(jì)的原則。
1 應(yīng)遵循的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)
給水箱設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》( GBJ 15 - 88) 《, 二次供水設(shè)施衛(wèi)生規(guī)范》( GB17051- 97) 《, 生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全
性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》( GB/ T17219 - 98) 等國(guó)家和地方的有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求。
2 材質(zhì)選擇
給水箱材質(zhì)可使用不銹鋼板、搪瓷鋼板、玻璃鋼(SMC) 、熱鍍鋅鋼板、鋼板內(nèi)襯不銹鋼板。各種材質(zhì)均應(yīng)在使用中不得對(duì)水質(zhì)有污染,并應(yīng)經(jīng)衛(wèi)生安全防疫的專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)檢測(cè)合格。
3 水箱有效容積和公稱容積
水箱有效容積一般采用調(diào)節(jié)水量確定,其值應(yīng)按高日水箱進(jìn)水量和用水出水量的逐時(shí)流量變化曲線求得。當(dāng)缺少資料時(shí)一般可按高日用水量的10 %左右計(jì)算。當(dāng)給水系統(tǒng)為水泵O水箱方式時(shí),如水泵為自動(dòng)控制,水箱的有效容積可取高日用水量的5 %; 如為人工控制, 則取高日用水量的12 %[1 ] 。當(dāng)水箱負(fù)有消防的儲(chǔ)備水功能時(shí),則有效容積還應(yīng)包括按現(xiàn)行有關(guān)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范確定的
水量。水箱公稱容積為箱體的總?cè)莘e。為確保水箱有效容積和盡可能縮小水箱公稱容積,在設(shè)計(jì)選用水箱時(shí)設(shè)計(jì)者必須根據(jù)水箱的液位控制方式、溢流管位置、出水管位置及低水位時(shí)管口淹沒(méi)情況、箱底排水坡度和泄水管位置等情況來(lái)計(jì)算確定水箱公稱容積。
4 應(yīng)設(shè)置的配管和必要的附件
411 進(jìn)水管
進(jìn)水管應(yīng)設(shè)置在水箱高水位以上,可做成淹沒(méi)式或非淹沒(méi)式管口。淹沒(méi)式管口的進(jìn)水管應(yīng)在高水位以上100 mm處的部位開(kāi)! 10 的孔,以防當(dāng)停止進(jìn)水時(shí)產(chǎn)生虹吸倒流。淹沒(méi)式進(jìn)水管口能減少進(jìn)水噪音;非淹沒(méi)式管口進(jìn)水噪音過(guò)大,需采取在管口設(shè)置錐形消能散流擋板等減噪的技術(shù)措施。進(jìn)水管管徑按流速018～112 m/ s 設(shè)計(jì)較佳,其流量按水泵在連續(xù)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)充滿水箱的有效容積確定。自動(dòng)控制時(shí)按水泵1 h 啟動(dòng)6～8 次確定;人工控制時(shí)按水泵短連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不得小于0125 h確定。進(jìn)水管大管徑不得大于200 mm,這是考慮過(guò)大管徑開(kāi)孔會(huì)減弱箱壁強(qiáng)度和增加水箱箱體尺寸,造成材料浪費(fèi)。
412 出水管
出水管管徑應(yīng)按給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)秒流量確定,一般與進(jìn)水管管徑相同設(shè)置。出水管可設(shè)置在箱壁或箱底,但其管口低點(diǎn)應(yīng)高于箱底不小于50 mm,以防止箱底沉積物進(jìn)入管道。
413 溢流管
溢流管的設(shè)置容易被人們忽視,甚至有人以種種理由不設(shè)溢流管。溢流管的作用:一是泄壓,保證水箱體不超壓破壞,保證安全;二是保證浮球閥等水位控制器的動(dòng)作空間。溢流管管徑一般按大于進(jìn)水管1～2 號(hào)確定,可保證排泄水箱大入流量。溢流管可以從側(cè)壁或底部接出,但溢流管管口低部位應(yīng)高于水箱高水位20 mm,距箱頂150～200 mm為宜,這樣可在保證水箱有效容積的基礎(chǔ)上,使水箱
的公稱容積經(jīng)濟(jì)。溢流管是水箱敞口部位直接和大氣連通,為防止外部對(duì)水質(zhì)的污染,溢流管管口應(yīng)設(shè)置18 目的耐腐蝕材料濾網(wǎng),以防止昆蟲(chóng)和鼠類(lèi)小動(dòng)物進(jìn)入。溢流管不得與排水系統(tǒng)直接連接,以防排水系統(tǒng)的臭氣和污物的污染。
414 泄水管
泄水管是為水箱清洗或事故檢修時(shí),水箱泄空時(shí)使用。當(dāng)有消防儲(chǔ)備水時(shí),對(duì)水箱的放空檢修周期不宜超過(guò)48 h 。故泄水管管徑應(yīng)以滿足在檢修時(shí)間內(nèi)排空水箱有效容積來(lái)確定。筆者認(rèn)為按4 h 排空即可。以孔口出流計(jì)算管徑,管徑一般不小于50mm。泄水管安裝在箱底低處,也可在箱體側(cè)壁上。泄水管口低點(diǎn)應(yīng)和水箱內(nèi)底低面相平,便于排空水箱中的水和沉積物。泄水管應(yīng)裝設(shè)閘板閥,不宜裝截止閥。泄水管可與溢流管連接,不能直接與排水系統(tǒng)相連接,以防止受污染。
415 透氣管
透氣管使水箱和大氣連通,其作用一是使水箱內(nèi)空間有新鮮空氣對(duì)流換氣;其二是當(dāng)水箱進(jìn)水時(shí)排氣,出水時(shí)進(jìn)氣保持水箱內(nèi)壓力平衡。透氣管設(shè)置兩根,伸出箱頂長(zhǎng)度不同為好,這樣使水箱換氣流暢。但事實(shí)上水箱有開(kāi)口的溢流管,也可起到對(duì)流換氣作用,故透氣管在小容積水箱中也可只設(shè)置一根。透氣管管徑本應(yīng)按進(jìn)、出水量換算成進(jìn)排氣量確定,但由于溢流管是開(kāi)口的,故透氣管管徑可按小于進(jìn)水管1～2 號(hào)確定,也以不小于50 mm為宜。透氣管一般伸向水箱間內(nèi),管口應(yīng)設(shè)置防止昆蟲(chóng)和鼠類(lèi)小動(dòng)物進(jìn)入的18 目耐腐蝕材料濾網(wǎng)。為防止灰塵進(jìn)入,一般應(yīng)將管口朝下設(shè)置。因?yàn)橐缌鞴芸谑情_(kāi)口的,所以將透氣管口設(shè)計(jì)成帶有活性炭等過(guò)濾填料裝置是不必要的。
416 水位信號(hào)裝置
在水箱側(cè)壁安裝反映水箱內(nèi)水位的水位指示裝置,以供就地觀察。一種是玻璃管液位計(jì):一般測(cè)量范圍1 200 mm ,當(dāng)水箱高度超過(guò)此值時(shí)需兩個(gè)或三個(gè)重疊設(shè)置,其重疊部分不少于70 mm。另一種為磁耦合液位計(jì):其測(cè)量范圍可達(dá)8 000 mm ,其紅白分界的液位顯示十分清楚。就地安裝的水位計(jì)在有可能凍結(jié)的水箱間內(nèi)應(yīng)采用保溫材料、蒸汽管伴熱、發(fā)熱電纜等保溫防凍措施。當(dāng)需要遠(yuǎn)距離水位顯示
時(shí),則安裝電極式或浮球式液位顯示控制儀,實(shí)現(xiàn)水位測(cè)量控制和在控制室遠(yuǎn)程顯示。
417 進(jìn)水管水位控制閥的安裝
當(dāng)利用加壓水泵供水,并在水箱內(nèi)設(shè)置液位控制器控制水泵開(kāi)停時(shí),水箱進(jìn)水管可不設(shè)置液位控制閥門(mén);當(dāng)利用水泵加壓供水或利用市政管網(wǎng)供水時(shí),應(yīng)設(shè)置液位控制閥門(mén),以便水位到達(dá)規(guī)定高水位時(shí),關(guān)閉進(jìn)水管口。液位控制閥分液壓控制閥和浮球控制閥。選擇上述兩種閥型時(shí)主要考慮安裝后能控制高水位和箱頂凈距離在170～220 mm 內(nèi)為宜,如果過(guò)大則使水箱有效容積減少或水箱公稱容積過(guò)大而造成水箱容積浪費(fèi),水箱平面尺寸越大越應(yīng)考慮這一點(diǎn)。
418 人孔、內(nèi)外人梯
人孔和內(nèi)外人梯供日常維修時(shí)使用。人孔小尺寸不得小于500 mm,并設(shè)置能夠鎖定的人孔蓋,以保證水箱衛(wèi)生安全。根據(jù)人體動(dòng)作尺寸,水箱高度大于和等于1 500 mm 時(shí),應(yīng)在人孔處設(shè)置內(nèi)外人梯。外部人梯的第一踏步宜離地面600 mm,箱頂扶手部分高不大于600 mm為宜,這樣既滿足使用要求,又不使水箱間凈高度過(guò)大,其材料應(yīng)和水箱材料一致,以保證水箱整體美觀。
419 水泵開(kāi)�？刂破靼惭b
水箱和水泵聯(lián)動(dòng)的給水系統(tǒng)是供水常用的自動(dòng)控制給水方式,其自動(dòng)控制的簡(jiǎn)單方法是滿水位停泵,低水位時(shí)開(kāi)泵�？刂破魍１盟粦�(yīng)低于高水位100 mm, 而開(kāi)泵水位應(yīng)高于低水位200mm,以避免因水位控制器誤差和開(kāi)停泵后進(jìn)出水滯后,造成超高水位滿溢,浪費(fèi)水量;低于低水位時(shí),容易導(dǎo)致供水管進(jìn)入空氣,形成管道積氣和腐蝕。
4110 水消毒
《二次供水設(shè)施衛(wèi)生規(guī)范》中規(guī)定“水箱的容積設(shè)計(jì)不得超過(guò)用戶48 h 的用水量”,否則應(yīng)采取消毒措施。筆者認(rèn)為水箱容積不能滿足24 h 更換一次時(shí),應(yīng)采取消毒措施。當(dāng)消毒劑采用消毒液時(shí),為使藥液和水體很好混合,將藥液管伸入水體深度1/ 3處,管口為30°坡口,管徑采用! 12 耐腐蝕管即可。也可采用紫外線消毒裝置,其裝置可直接安裝在水箱出水管上,在水流經(jīng)過(guò)裝置時(shí),殺死水中的細(xì)菌達(dá)到消毒目的。
4111 水箱絕熱設(shè)計(jì)
水箱絕熱設(shè)計(jì)分為:熱水箱保熱保溫、冷水箱防結(jié)露保溫和在冬季不采暖水箱間防冰凍保溫三種。保熱保溫和防冰凍保溫屬保溫結(jié)構(gòu),一般由絕熱層和保護(hù)層組成;防結(jié)露保溫屬保冷結(jié)構(gòu),一般由防銹層、絕熱層、防潮層和保護(hù)層組成。目前在工程設(shè)計(jì)中,對(duì)防冰凍保溫缺乏絕熱層厚度計(jì)算公式和計(jì)算參數(shù),故筆者在這次國(guó)標(biāo)圖編制過(guò)程中,翻閱查找有關(guān)技術(shù)文獻(xiàn),按熱損失平衡原理[2 ]忽略水箱壁、保護(hù)層的導(dǎo)熱損失,導(dǎo)出水箱防冰凍保溫層厚度δ計(jì)算公式,其推導(dǎo)過(guò)程如下:
單層平壁箱體單位面積熱損失q 為:
q =t1 - t0δλ + R H(1)
單層平壁箱體總熱損失Q 為:
Q = q ×F = (t1 - t0δλ + R H) ×F (2)
儲(chǔ)水介質(zhì)單位質(zhì)量放熱量q介為:
q介=C ×( t1 - t4)T(3)
儲(chǔ)水介質(zhì)總放熱量Q介為:
Q介= q介×G =C ×( t1 - t4)T×G (4)
單層平壁箱體熱損失量和儲(chǔ)水介質(zhì)放熱量平
衡,經(jīng)整理得保溫層厚度δ計(jì)算公式為:δ = λ[T ×FC ×G(t1 - t0t1 - t4) - R H ] (5)
式中λ———保溫材料導(dǎo)熱系數(shù),kJ / (h·m·℃) ;
T ———凍結(jié)時(shí)間,h ;
F ———水箱體表面積,m2 ;
C ———水的比熱, C = 41187 kJ / (kg·℃) ;
G ———水箱內(nèi)水的質(zhì)量,kg ;
t1 ———水箱儲(chǔ)水水溫, ℃;
t0 ———結(jié)凍室外極端低溫度, ℃;
t4 ———水結(jié)凍溫度, ℃;
R H ———從平壁保溫層至周?chē)諝獾臒嶙?可取0102 m2·h·℃/ kJ 。
如何確定凍結(jié)時(shí)間T 缺少數(shù)據(jù)資料,有待于研究。筆者從兩個(gè)方面考慮:一是水箱中的水處在流動(dòng)狀態(tài)時(shí),因連續(xù)不斷補(bǔ)充熱量,則水不易冰凍;只有當(dāng)水處在停留狀態(tài)時(shí),才因熱損失產(chǎn)生冰凍,這就與水在水箱中的停留時(shí)間有關(guān)。按水箱有效容積為日用水量的5 %～12 %計(jì)算得停留時(shí)間為418 ～2188 h 。按此值計(jì)算保溫層厚度非常小,沒(méi)有工程上的實(shí)際意義。另是采用結(jié)凍室外極端低溫度t0 出現(xiàn)周期的時(shí)間來(lái)控制使水溫降低不冰凍的時(shí)間間隔作為凍結(jié)時(shí)間。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)得知:某地區(qū)極端低溫度出現(xiàn)周期為5 d 左右,筆者記錄沈陽(yáng)市2001 年冷月低于- 30 ℃極值連續(xù)為5 d ;筆者又收集到北京某廠將容積1 m3,保溫層厚度50 mm的水箱置于室外冷月,周?chē)諝鉁囟燃s- 20 ℃左右,7 d 后水箱水面結(jié)冰;又根據(jù)我國(guó)休假制度,冬季有7 d 的長(zhǎng)假,使辦公樓等公共建筑有7 d 停水的可能。由此,筆者認(rèn)為凍結(jié)時(shí)間T 對(duì)居住建筑取72～120 h ;對(duì)辦公樓等公共建筑取168 h 較為合適。水箱絕熱設(shè)計(jì)制作中應(yīng)注意:一是在很多地區(qū),水箱防結(jié)露保溫和防冰凍保溫是同時(shí)存在的,應(yīng)以
兩者不利參數(shù)和保溫結(jié)構(gòu)形式做為設(shè)計(jì)依據(jù)。二是防結(jié)露保溫的保冷結(jié)構(gòu)的防潮層材料選擇和施工制作要保持良好的整體性,不能破壞防潮層出現(xiàn)透氣點(diǎn)而喪失防潮層效果,出現(xiàn)結(jié)露和銹蝕。
4112 水箱衛(wèi)生要求及防腐蝕
水箱制作采用多種材料,但用于生活飲用水水箱的箱體材質(zhì)及其連接件、密封件,必須是對(duì)人體無(wú)害的,應(yīng)符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》要求。對(duì)防腐蝕涂料應(yīng)選用滿足上述標(biāo)準(zhǔn)要求的防霉環(huán)氧涂料、瓷釉涂料等材料外,在涂刷施工中金屬表面應(yīng)嚴(yán)格除銹、除垢,再打磨焊縫表面。采用噴砂除銹應(yīng)達(dá)到Sa2 級(jí),采用人工除銹應(yīng)達(dá)到St3 級(jí),這樣才能保證防腐涂料與金屬表面牢固親合和涂料層不產(chǎn)生龜裂。
4113 水箱安裝及水箱衛(wèi)生防護(hù)
絕大多數(shù)水箱安裝在水箱間內(nèi),水箱間布置應(yīng)滿足水箱現(xiàn)場(chǎng)焊接、組裝、配管敷設(shè)、維護(hù)檢修操作等尺寸。水箱與混凝土基礎(chǔ)或與支座接觸處,應(yīng)設(shè)置防腐蝕絕緣填層,如橡膠板或塑料板等。
生活飲用水箱間屬水源重地,應(yīng)加強(qiáng)保護(hù),特別是衛(wèi)生防護(hù)應(yīng)專(zhuān)門(mén)管理。水箱間的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)有良好的光線、通風(fēng)和清潔衛(wèi)生環(huán)境。水箱還應(yīng)每隔015～1 年放空,清掃一次內(nèi)部。設(shè)計(jì)者應(yīng)認(rèn)真對(duì)待水箱間水泵運(yùn)行、止回閥動(dòng)作、進(jìn)水管進(jìn)水時(shí)的噪音污染,并采取有效措施。
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