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、操作簡單、管理方便。長期以來,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 號文〈關(guān)于印發(fā)《一九九八年國家建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)編制工作計(jì)劃》的通知〉,對原國家建筑標(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)際中沒有很好滿足使用要求,沒有按有關(guān)規(guī)范、規(guī)定要求設(shè)計(jì)制作,對其基本設(shè)計(jì)原則有模糊之處�，F(xiàn)就編制給水箱標(biāo)準(zhǔn)圖過程中的體會,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
性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》( GB/ T17219 - 98) 等國家和地方的有關(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)在使用中不得對水質(zhì)有污染,并應(yīng)經(jīng)衛(wèi)生安全防疫的專門機(jī)構(gòu)檢測合格。
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)管口淹沒情況、箱底排水坡度和泄水管位置等情況來計(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,可做成淹沒式或非淹沒式管口。淹沒式管口的進(jìn)水管應(yīng)在高水位以上100 mm處的部位開! 10 的孔,以防當(dāng)停止進(jìn)水時(shí)產(chǎn)生虹吸倒流。淹沒式進(jìn)水管口能減少進(jìn)水噪音;非淹沒式管口進(jìn)水噪音過大,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。自動控制時(shí)按水泵1 h 啟動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,這是考慮過大管徑開孔會減弱箱壁強(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作空間。溢流管管徑一般按大于進(jìn)水管1～2 號確定,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),以防止昆蟲和鼠類小動物進(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)有消防儲備水時(shí),對水箱的放空檢修周期不宜超過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,伸出箱頂長度不同為好,這樣使水箱換氣流暢。但事實(shí)上水箱有開口的溢流管,也可起到對流換氣作用,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,但由于溢流管是開口的,故透氣管管徑可按小于進(jìn)水管1～2 號確定,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)置防止昆蟲和鼠類小動物進(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_口的,所以將透氣管口設(shè)計(jì)成帶有活性炭等過濾填料裝置是不必要的。
416 水位信號裝置
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):一般測量范圍1 200 mm ,當(dāng)水箱高度超過此值時(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停時(shí),水箱進(jìn)水管可不設(shè)置液位控制閥門;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,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,如果過大則使水箱有效容積減少或水箱公稱容積過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�？刂破靼惭b
水箱和水泵聯(lián)動的給水系統(tǒng)是供水常用的自動控制給水方式,其自動控制的簡單方法是滿水位停泵,低水位時(shí)開泵�？刂破魍１盟粦�(yīng)低于高水位100 mm, 而開泵水位應(yīng)高于低水位200mm,以避免因水位控制器誤差和開停泵后進(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),故筆者在這次國標(biāo)圖編制過程中,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)
儲水介質(zhì)單位質(zhì)量放熱量q介為:
q介=C ×( t1 - t4)T(3)
儲水介質(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 ———從平壁保溫層至周圍空氣的熱阻,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,周圍空氣溫度約- 20 ℃左右,7 d 后水箱水面結(jié)冰;又根據(jù)我國休假制度,冬季有7 d 的長假,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 對居住建筑取72～120 h ;對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,必須是對人體無害的,應(yīng)符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》要求。對防腐蝕涂料應(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,采用人工除銹應(yīng)達(dá)到St3 級,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)專門管理。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)真對待水箱間水泵運(yùn)行、止回閥動作、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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