在確定幾種供水方式中提到水泵供水方式，目前，水泵是給水系統(tǒng)中的主要升壓設(shè)備。在建筑內(nèi)部的給水系統(tǒng)中，一般采用離心式水泵。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高且流量和揚(yáng)程在一定范圍內(nèi)可以調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。選擇水泵應(yīng)以節(jié)能為原則，使水泵在給水系統(tǒng)中大部分時間保持高效運(yùn)行。當(dāng)采用設(shè)水泵－水箱的給水方式時，通常水泵直接向水箱輸水，水泵的出水量與揚(yáng)程幾乎不變，選用離心式恒速水泵即可保持高效運(yùn)行。對于無水量調(diào)節(jié)設(shè)備的給水系統(tǒng)，在電源可靠的條件下，可選用裝有自動調(diào)速裝置的變頻調(diào)速離水泵。

一、泵的吸水方式

1. 水泵直接從室外給水管網(wǎng)抽水

水泵直接從室外給水管網(wǎng)抽水，可以充分利用市政壓力，系統(tǒng)比較簡單，并能防止二次污染；缺點(diǎn)是水泵直接從管網(wǎng)抽水會使室外管網(wǎng)壓力降低（基于出現(xiàn)負(fù)壓），影響周圍其他用戶的正常供水，故一般加以限制。適用條件：室外管網(wǎng)管徑較大，壓力高，水泵抽水量相對較小時才可使用，當(dāng)建筑內(nèi)部水泵抽水量較大時，不允許直接從管網(wǎng)抽水，要采取水泵從水池吸水方式。水泵啟閉依據(jù)條件：該系統(tǒng)設(shè)自動開關(guān)，由壓力繼電器根據(jù)室外管網(wǎng)的壓力變化來控制。

2．水泵從貯水池吸水

水泵從貯水池抽水，克服了水泵直接從室外給水管網(wǎng)抽水的不足，缺點(diǎn)是不能利用城市管網(wǎng)的壓力，水泵多余消耗電能且水質(zhì)易污染。通常適用于高層民用建筑，大型公共建筑及由城市管網(wǎng)供水的工業(yè)企業(yè)。此時水泵的啟閉依據(jù)由自動開關(guān)由建筑內(nèi)部管網(wǎng)的壓力情況來控制。該吸水又可分成單設(shè)水泵和水泵-水箱供水方式見下圖。

二、泵的選擇

泵的選擇需要解決兩個參數(shù)流量Q與揚(yáng)程H。依據(jù)吸水方式情況不同，分別求解如下

1. 流量

(1) 單設(shè)水泵

任何時候水泵流量都必須滿足室內(nèi)用水管網(wǎng)所需流量，此時無論是恒速泵還是變頻調(diào)速泵，流量選擇按用水高峰時的流量—設(shè)計(jì)秒流量確定，用其建筑物的設(shè)計(jì)秒流量表示：

Qb=qg

通常這種方式采用變頻調(diào)速泵來運(yùn)行最為可行，同時并聯(lián)小型恒速水泵保證夜間小流量供水。

(2) 水泵-水箱供水方式

由于水箱的調(diào)節(jié)作用，水泵可以間歇運(yùn)行；此時水泵流量按最大時用水量確定。Qb= qmaxh當(dāng)水箱容積較大，并且用水量均勻時，則水泵流量按平均時用水量，。

2. 揚(yáng)程

由于水泵與外網(wǎng)連接方式不同，水泵揚(yáng)程也不相同。

①泵與室外管網(wǎng)直接連接時，水泵揚(yáng)程：

H =Hz Hb ∑h Hm–H0

H0依據(jù)條件：由壓力繼電器根據(jù)室外管網(wǎng)變化控制H0。

②泵與室外管網(wǎng)間接連接，需要設(shè)水池，水泵揚(yáng)程：

H=Hz ∑h Hm

式中 H—水泵揚(yáng)程，kPa；

Hz—吸、壓水管幾何高度；水泵吸入管至配水最不利點(diǎn)或水箱進(jìn)水口、最不利消火栓或自動灑水滅火系統(tǒng)中噴頭位置高度所要求的靜水壓，kPa；

∑h—水泵吸水管和壓水管至配水最不利點(diǎn)或水箱進(jìn)水口、最不利消火栓、自動噴水噴頭管路的總水頭損失，kPa；

Hb—水流通過水表時的水頭損失，kPa；

Hm—配水最不利點(diǎn)或最不利消火栓、自動灑水噴頭所需的流出水頭，kPa；

H0—室外給水管網(wǎng)所能提供的最小壓力，kPa。

3. 貯水池容積

由于間接連接，需要設(shè)計(jì)貯水池，貯水池容積計(jì)算示意圖見下圖：

按照下列公式計(jì)算

V≥(qb-ql)Tb Vx Vs

同時滿足條件：(qb-q1)Tb≤ql Tt

式中 qb—水泵出水量，m3/h；

ql—水池進(jìn)水量，m3/h；

Tb—水泵每天運(yùn)行時間，h；

Tt—水泵運(yùn)行的間隔時間，h；

Vx—消防貯備水量，m3；

Vs—事故備用水量，不允許斷水的用戶，通常按照4～6h最大時用水量計(jì)算。

三、水泵的變速運(yùn)行—變頻調(diào)速泵

1. 變速泵定義

變速泵的特點(diǎn)是泵的轉(zhuǎn)速可隨管網(wǎng)中用水量的變化而變化，使水泵出水量與管網(wǎng)用水量協(xié)調(diào)一致，并保持泵的出口（或管網(wǎng)中的最不利點(diǎn)）的壓力基本不變。變速電機(jī)是恒速泵與變速泵的區(qū)別。由于變速泵的上述特性，特別是變速泵可使水泵的送水量與管網(wǎng)用水量協(xié)調(diào)一致，且能把握預(yù)先確定的供水壓力值保持泵的出口壓力（或管網(wǎng)最不利點(diǎn)壓力）基本不變。因此，采用變速泵供水的最大優(yōu)點(diǎn)是：可取消給水系統(tǒng)中用于調(diào)節(jié)水量、穩(wěn)定水壓的供水設(shè)備—高位水箱，這對于不宜設(shè)置高位水箱的建筑供水具有重要意義。

2. 變速泵的供水原理

由離心泵的供水原理知，泵的流量（Q），揚(yáng)程（H）和功率（N）與泵的轉(zhuǎn)速存在以下關(guān)系：Q∝n，H∝n2，N∝n3

由上式說明，當(dāng)管網(wǎng)中的用水量增大時，只要增加泵的轉(zhuǎn)速，則水泵的流量、揚(yáng)程、功率亦隨之增大，反之，當(dāng)管網(wǎng)中的用水量減少時，只要減小泵的轉(zhuǎn)速，則水泵的流量、揚(yáng)程、功率也隨之減小，故采用變速泵的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約電能。

3. 變速泵在高層建筑中的控制方式

工程實(shí)踐中，由于用戶的供水要求、給水方式和系統(tǒng)組成的不同，變速泵所采用的控制方式也不同，一般可分為保持水泵出口壓力恒定與保持管網(wǎng)最不利配水點(diǎn)壓力恒定兩種控制方式，高層建筑供水的控制方式采用保持水泵出口壓力恒定控制方式。

⑴ 保持水泵出口壓力恒定控制原理

當(dāng)給水管網(wǎng)的管路較短，或準(zhǔn)確的說水泵至管網(wǎng)中最不利配水點(diǎn)的管路較短時，給水管網(wǎng)的阻力損失之和在水泵揚(yáng)程中所占比例較小。在這種情況時，當(dāng)管網(wǎng)流量發(fā)生變化時，由此產(chǎn)生的管網(wǎng)阻力損失的變化及其對管網(wǎng)供水壓力的影響也較小。因此，只要保持水泵出水口壓力恒定，則整個管網(wǎng)的壓力可近似看作是恒定的。

⑵ 變頻供水控制方式

壓力變送器將水泵出水壓力值H的信號輸入壓力調(diào)節(jié)器，并與壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)預(yù)先給定的壓力值H0進(jìn)行比較，壓力調(diào)節(jié)器將比較的偏差值以電流信號輸入控制裝置，控制裝置進(jìn)一步根據(jù)獲得的電流信號進(jìn)行變速調(diào)節(jié)，變頻供水裝置示意圖和線路信號控制見下圖。

(3) 高層建筑采用變速泵供水的幾個問題

①關(guān)于壓力給定值H0的選擇。

H0的選擇是否合理，關(guān)系到變速泵能否正常供水。通常H0應(yīng)滿足給水管網(wǎng)中最不利配水點(diǎn)的水壓要求，在水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，給定壓力值H0應(yīng)為水泵壓力最大變化幅度的中間值。

②關(guān)于十分鐘消防水量貯水問題。

采用變速泵取消了高位水箱，消防十分鐘水量無法貯存，考慮到這部分水量不大，可在高層建筑物的頂層單獨(dú)設(shè)置消防貯水箱。

③關(guān)于夜間供水問題。

對于一般的高層民用建筑，由于夜間用水量小于白天用水量，使變速泵在夜間長期處于流量極小的狀態(tài)下工作，這樣，泵的功率將大量轉(zhuǎn)化為熱能而導(dǎo)致水泵發(fā)生故障，為了避免出現(xiàn)上述情況并保證夜間正常供水，可考慮采用并聯(lián)小型恒速泵或多余的給水量回流水池等辦法解決。