试谈采用射流泵的高层建筑给水方式

摘　要：由于近代工业的发展，城市人口日趋密集，土地成为了最宝贵的资源，合理有效的利用土地已是人类和城市发展的前提，那么高层建筑的崛起无疑是节约土地合理利用空间的趋势，然而，针对已往的城市给水系统，城市给水管网已经无法满足高层建筑用户对水质、水量、水压的要求。我们在综合分析城市给水管网特征和高层建筑已有给水方式的基础上，拟在高层建筑给水中采用射流泵，希望能与各界朋友一起探讨此方案的实用性。

关键词：高层建筑；给水；水泵；射流泵

      1 引言
      室内给水方式总的来说分为两大类：一类是直接给水，即靠室外管网的压力水直接供给用户；另一类是二次加压给水，当城市供水管网的水不能满足室内给水所需的压力时，采用水泵加压给水，高层建筑受高度限制，一般均为二次加压给水。因为这种给水方式的加压给水水泵多采用间接抽水方式，即室外管网的压力水先泄压进入贮水池，二次加压水泵再从贮水池抽水加压，所以这种抽水方式的最大缺点是不能利用室外给水管网的水压，造成水压浪费，而且针对采用二次给水加压后的已有高层建筑给水方式（仅参见图1水箱减压给水方式），高层建筑各区有以下特点：
 
图1水箱减压给水方式
高区：相对水压高，水量不足。水抽送至高层需要消耗很大的能量。
中区和低区：1）来自高区的水流自流到中区造成严重的能头浪费。2）水压过大，水头开启时，水成射流喷溅，往往产生水锤，引起管路损坏并产生噪声。影响使用且造成水量浪费。3）水压过大，水嘴、阀门等五金配件容易磨损，缩短使用期限，同时增加了维修工作量。（必须采用水箱减压、减压阀减压）
低区：不能良好的利用室外管网水压，造成室外管网水能头浪费。
综合高层建筑给水以上特点，我们需要一个设备能良好的利用高区的水压，低区管网的水量供给中区稳定的水流，这样便可以避免以上的给水缺陷更能达到节能的目的，那么射流泵正好符合了这个特殊的使用条件。

2   系统组成和工作过程
 
图2采用射流泵给水方式
以上为改造并添加了射流泵的高层建筑给水方式，贮水池高程在管网压力允许范围内被提高，低区由贮水池直接供水；高层因受管网压力的限制管网水不能直接供给，采用加压水泵将水抽送至高位水箱然后供给用户；中层由来自高位水箱的压力水和射流泵的管路并联，这种装置是把小流量的高压水变成了大流量的低压水，射流泵起了变压器的作用，射流泵出水管的水量其实由两部分组成，即来自高位水箱的工作流量Q0和射流泵吸入室吸入的来自贮水池的水量Qs。射流泵出水管的水便为压力介于两来水压力的相对稳定压力水，最后射流泵出水室稳定水流至中区集水箱供给中区用水用户，整个建筑用水得到保障。

3 节能分析

低区: 因我国现自来水管网水压在正常情况下一般为3╳105Pa，大于标准大气压，具有适当的富裕能头，所以贮水池高程在管网压力满足的范围内的提高，达到了利用管网水压的目的。
高区: 高位水箱从高程提高之后的贮水池提水，较以往将贮水池设置在地面而言大大减小了加压水泵的扬程，减小了加压水泵的能耗从而提高了给水系统整体效率。
中区: 利用射流泵，射流泵的喷嘴连接高位水箱，射流泵吸入室连接贮水池，充分利用了来自高位水箱的水头和贮水池的水量，并能有效避免中区由高位水箱直接给水压力过大产生的以上所述的负面影响。

4 此系统给水的实用性
    我国高层建筑给水方式的贮水池一般设置在地面，在高层建筑中采用射流泵更是罕见，就射流泵在高层建筑给水中的采用现况，将射流泵设置在建筑物低区利用城市管网压力射流已被应用并取得了满意的节能效果，在高层建筑中区采用射流泵给水只是笔者的一个大胆假设，以下详细说明此方案的难点和方案实用性。
1） 贮水池高程的提升。贮水池高程的提升无疑加大了高层建筑的承重，增加了建筑结构的复杂性，也给城市管网的水压提高了要求。但是高层建筑中一般都将用水大量且集中的洗衣机房、餐厅厨房、集中浴室、机房、汽车库、喷泉浇洒等设施设于低区，按国内外高层建筑的不完全统计，低区用水量占总用水量的50—60%，就水压而言我国现自来水管网水压在正常情况下一般不低于3╳10Pa，远大于标准大气压1╳10Pa，按水柱压力计算：
ρg h   3╳105Pa -- 1╳105Pa                            （1）
    可见在不计管路损失的情况下管网水较地面有着h   20m的富裕能头，也就是说理论上贮水池高程在小于20m 的范围内提升一般是允许的。 
因此贮水池高程的提升对利用室外管网节能意义重大，日本一些国家及我国大连一些城市均已采用贮水池高程提升的高层建筑给水方式，可见贮水池高程的提升是实用的更是用效的，而且贮水池高程的提升对避免水质污染，环境保护都有着重大的现实意义。
2）射流泵的采用。射流泵是利用射流紊动扩散来传递能量和质量的流体机械和混合反应设备，射流泵在国民经济各部门自30—40年代已被大规模应用，射流泵的主要优点是本身没有运动部件，加工容易、成本较低、工作可靠、安装维修方便；缺点是传能效率较低。但是针对高层建筑给水，射流泵的优点正好可以被利用，而比较已往的高层建筑给水方式，来自高区的水能头与其白白的浪费，那么射流泵即便传能效率低也是可取的。
3）射流泵的设计。

5 结束语

    本文所述的高层建筑给水方式主要以节能为前提，采用射流泵为高层建筑中区给水，避免了因水箱减压、减压阀减压等带来的能量损失。在高层建筑日益兴起的建筑潮流中，希望此种给水方式能给建筑给水设计提供一点微薄的建议，更希望射流泵这种特殊的能量转化设备能在各行业得到重视并利用。
参考文献：
   1，陈方肃主编，《高层建筑给水排水设计手册》，   湖南科学技术出版社  2001年
   2，高明远、岳秀萍 编著，《建筑给水排水工程学》，中国建筑工业出版社  2002年
   3，陆宏祈  著，《射流泵技术的理论及应用》，         水利电力出版社  1989年
   4，曾双庆 , 《高层建筑给水系统的节能》 ,              《现代节能》 1994年