公用盥洗宿舍楼楼层间出流量均衡措施应用研究

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近年来国家出台了多项高等教育方面的政策,鼓励高校培养数量更多、素质更高的优秀人才,以满足时代发展的需求,党和国家事业发展对高等教育的需要,比以往任何时候都更为迫切。学生宿舍作为学生学习生活的重要场所,设置合理可靠的生活给水系统,满足学生学习生活的基本需求,对我国优秀人才培养具有重要意义。目前我国现行规范对公用盥洗宿舍楼楼层间供水出流量均衡的设计要求不够细致,实际使用时造成用水高峰期间同一给水分区内楼层间流量分布不均,上部楼层水压不足、出流量小或不出流,下部楼层超压出流,学生用水舒适度不佳等问题。本文针对这种“出流失衡”问题,开展公用盥洗宿舍楼楼层间出流量均衡研究,主要研究内容为以下几个方面:(1)基于建筑给水系统水力计算展开研究,得到两种给水方式任意两层支管入口处的压差公式。对比计算上行下给式和下行上给式给水系统层与层之间的压力差,得出结论:楼层间支管入口处的压差大小取决于楼层间立管的沿程和局部水头损失之和以及楼层高差,对于下行上给式给水系统建议适当增大立、干管管径,对于上行下给式给水系统建议适当减小立、干管管径,这样更有利于降低层与层之间支管入口处的压差,从而有利于楼层间出流量的均衡。(2)为了得到不同数量龙头同时给水百分数为100%的工况下,各层支管上水龙头的平均出流量符合《建筑给水排水设计标准》GB 50015-2019(以下简称《建水标》)规定的额定流量时所对应的动压值以及各层支管的入口压力与出流量之间的关系,搭建给水系统实验模型。拟合测量数据得到了支管不同数量龙头分别全开时压力与出流量之间的关系式,进一步得到支管6、5、4、3个龙头出流量为《建水标》规定的额定流量(0.9L/s、0.75L/s、0.6L/s、0.45L/s)时所对应的动压值分别为0.129MPa、0.134MPa、0.140MPa、0.146MPa。针对超压出流的现象,分析了选择减压措施的方法。(3)基于Flowmaster流体仿真软件,从出流量的计算和水头损失两个方面验证了软件的可行性。以一栋6层公用盥洗宿舍楼给水系统为例进行建模(每层支管设置5个洗脸盆),基于不可压缩稳态计算,发现对超压出流的楼层实施减压措施后,顶层的总出流量由原本的0.714L/s增加至0.742L/s,增加幅度为3.9%,得到对超压出流的楼层支管实施减压措施可以改善最不利楼层的流况,在节水节能的同时可以提高最不利楼层的用水可靠性的结论。基于不可压缩瞬态计算发现,相比未减压的支管,实施减压措施能使水锤最高压力降低约17.2%,并使压力的剧烈震荡在闭阀后2s内达到稳定,能够有效保护给水系统管道及设备,提高供水安全性。(4)结合工程实际完成某高校新校区宿舍楼建设项目(二期工程)C1#学生宿舍楼生活给水系统的设计,对现有减压孔板孔径的计算公式进行化简推导,得到了一种更适用于支管精准减压的减压孔板孔径计算公式,计算得出1层、2层、4层和5层支管入口处所需减压孔板的孔径分别为0.0109m、0.0121m、0.0106m和0.0115m。通过安装减压孔板消除超压出流楼层的多余压力,原本超压出流楼层的出流量均达到了额定流量0.9L/s,各个给水分区内最不利楼层的出流量均有所提高,3层的出流量增加幅度约为2.1%,6层的出流量增加幅度约为2.2%。给水系统在投入使用之后,约两个月即可回收减压投资成本,对该给水系统设置减压措施,每年可以节水14.75%。本文所得结论既可以为今后类似建筑的设计提供思路,又能够为既有建筑的改造及行业规范的编写提供参考。
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