建筑給水系統(tǒng)中氣阻危害的產(chǎn)生原因及對策

邱文靜

【摘要】隨著建筑給水系統(tǒng)應(yīng)用要求的不斷提高，研究其中氣阻危害的產(chǎn)生原因及對策凸顯出重要意義。本文首先對建筑給水系統(tǒng)做了概述，分析了給水系統(tǒng)氣阻的來源與危害。在探討給水系統(tǒng)氣阻對管路的破壞原因分析及解決辦法的同時，就排氣閥的工作原理及性能要求做了研究。

【關(guān)鍵詞】建筑給水系統(tǒng)；氣阻；危害；原因；對策

一、前言

在當(dāng)前各種條件下，建筑給水系統(tǒng)中的氣阻危害十分嚴重，甚至?xí)乐赜绊懡ㄖo水系統(tǒng)應(yīng)用的整體效果。研究氣阻危害的產(chǎn)生原因，并提出合理化的對策，對于提升建筑給水系統(tǒng)的整體應(yīng)用效果有著關(guān)鍵意義。

二、建筑給水系統(tǒng)概述

隨著我國城市化進程的不斷推進使得高層建筑數(shù)量不斷增加，大型城市綜合體類的高層建筑越來越多的涌現(xiàn)，這種趨勢使得高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計工作越來越具有挑戰(zhàn)。雖然給水工程只是整個高層建筑工程的一小部分，但因與日常生活息息相關(guān)，人們對給水質(zhì)量和智能化要求的日益提高，使給水系統(tǒng)的正常運作和工程的優(yōu)化設(shè)計就愈顯重要。唯有不斷提升給水系統(tǒng)設(shè)計的標準和要求，方能從根本上保障高層建筑竣工投入使用以后用水的正常秩序。

高層建筑對給水設(shè)備和供水方式的要求比較高，有的公共建筑瞬時水量很大或?qū)┧|(zhì)要求較高，因此一旦發(fā)生停水、水質(zhì)污染等故障時，受影響的范圍較大，這就要求在進行設(shè)計時要注意保證安全可靠的水源，以保證整個給水系統(tǒng)的經(jīng)濟、安全。

選擇給水方式是高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，它直接關(guān)系到給水系統(tǒng)的使用和工程造價。對于高層建筑，城市給水管網(wǎng)的水壓一般不能滿足高區(qū)部分用水的要求，基本上采用分區(qū)給水方式，即低區(qū)部分直按由城市給水管網(wǎng)供水，高區(qū)部分由水泵加壓供水。就目前我國城市給水狀況而言，水壓一般可滿足建筑3～5層的生活用水要求，高區(qū)部分的給水方式各有不同，按照系統(tǒng)分可分為串聯(lián)和并聯(lián)，按照設(shè)備可以分為水箱供水、變頻調(diào)速泵供水、管網(wǎng)疊壓設(shè)備供水。每個系統(tǒng)形式各有優(yōu)缺點，實際工程設(shè)計時需要根據(jù)項目的具體情況進行分析、選擇或系統(tǒng)相互結(jié)合確定最終的給水系統(tǒng)方案。對于高層建筑來說，設(shè)備系統(tǒng)投資較大，日后的維護管理費用也較高，因此給水方式的選擇直接關(guān)系到給水系統(tǒng)的合理性和工程造價，是高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。

三、給水系統(tǒng)氣阻的來源與危害

1.給水管道內(nèi)空氣來源

（一）直接進氣：初始未充水的管道或管道使用中放空時的進氣。自由狀態(tài)空氣的進氣：如管道進口，負壓管道系統(tǒng)或設(shè)備封閉不嚴，以及當(dāng)管道系統(tǒng)中形成負壓時空氣從排氣閥、排氣管等處進入的空氣。

（二）溶解在水中釋放出來的空氣：清水中溶解的空氣有2%，污水中有3%。原來，取水井地下水富含氣體，是管道內(nèi)氣體過多的主要原因。

2.產(chǎn)生的危害

（一）加大沿程摩阻：氣泡使水的流動體積變大，水與管壁的相對流速加大，即摩阻水頭損失加大，則水泵揚程提高，出水量減少。

（二）加大局部阻力：氣泡集聚成為氣囊，使管道流水截面減小，增加了水頭損失，形成氣阻時，甚至水泵不能按設(shè)計流量出水：當(dāng)管道沿程起伏較大，形成多個較大的跌水，多個頂端氣阻高差疊加，接近或達到水泵揚程時出水困難甚至管道終端出口不出水。

（三）造成管道水壓試驗失真：如DN400及以下管道不作漏水量試驗，只以10min落壓不大于5m為合格時，當(dāng)管道排氣不凈，試壓過程將空氣壓縮，雖然管道漏水量較大，但被大量壓縮空氣體積膨脹所彌補，而表現(xiàn)為壓力降落不大，不能真實反映管道質(zhì)量。

四、給水系統(tǒng)氣阻對管路的破壞原因分析及解決辦法

根據(jù)水力學(xué)的原理，起伏較大的山區(qū)或丘陵，在管道的高點，應(yīng)設(shè)計安裝自動排氣閥，即使是地形起伏不大的平原地區(qū)，由于管道設(shè)計坡度的要求，在每公里的最高處設(shè)計l～2個排氣閥。因為管道在輸水過程中，水中夾雜的氣體會逸出在管道高起部位積累起來，甚至形成氣阻，管道中水的流速發(fā)生波動時，隆起部位形成的氣囊將不斷被壓縮、擴張，氣體被壓縮后所產(chǎn)生的壓強要比水被壓縮后產(chǎn)生的壓強大幾十倍甚至上百倍，此時，這段存在隱患的管道，可能會導(dǎo)致下列情況的發(fā)生：

1.管道上游通水后下游滴水不見，這是因為管道內(nèi)的氣囊阻斷水流，形成水柱分離。

2.管道內(nèi)被壓縮的氣體，壓縮到最大極限，急速膨脹，導(dǎo)致管道破裂。

3.當(dāng)高處水源的水，利用重力流按一定的速度向下游輸送時，急速關(guān)閉上游的閥門后，由于落差及流速的慣力，管道內(nèi)上游的水柱并沒有立即停止，它仍按一定的速度向下游流動，此時管道內(nèi)因無法及時補氣形成真空，造成管道被負壓吸癟而破損。

五、排氣閥的工作原理及性能要求

1.排氣閥的工作原理

當(dāng)系統(tǒng)中有空氣時，氣體聚集在排氣閥的上部，閥內(nèi)氣體聚積，壓力上升，當(dāng)氣體壓力大于系統(tǒng)壓力時，氣體會使腔內(nèi)水面下降，浮筒隨水位一起下降，打開排氣口；氣體排盡后，水位上升，浮筒也隨之上升，關(guān)閉排氣口如擰緊閥體上的閥帽，排氣閥停止排氣，通常情況下，閥帽應(yīng)該處于開啟狀態(tài)，也可以與隔斷閥配套使用，便于排氣閥的檢修。

2.性能要求

空管充水時，自動地排出管內(nèi)大量的空氣，以免使未排凈的空氣在管道內(nèi)形成氣囊，阻礙水的流動。在壓力管道運行中，能自動排除少量由水中析出的空氣，以免阻水。

在管道發(fā)生負壓時能自動快速地進氣，以免管道由于負壓過大而發(fā)生失穩(wěn)破壞，對于小口徑的球墨鑄造鐵管，最大負壓值一般不能超過0.035MPa，大口徑薄壁承受最大負壓值一般在0.014-0.025MPa之間。同一排氣閥進氣是排氣能力的80%～85%，并能減小自管道漏水處吸入污水對管道的污染。在管道放空時，能自動大量地進氣，使放水加快，縮短停水時間。用特殊方法安裝，能消除管道上由于停泵水錘，產(chǎn)生拉斷水柱的破壞性水錘，以保證管道安全運行。

總之，排氣不暢、氣水相問運行，也是造成許多給水管道爆管、不出水的主要原因。因此，自來水公司對此應(yīng)予以足夠重視。給水管道經(jīng)常出現(xiàn)故障，嚴重影響了供水系統(tǒng)的安全運行，造成了很大的經(jīng)濟損失，給當(dāng)?shù)厝嗣裆顜碇T多不便。解決管路排氣問題后，給水管道在這方面的隱患就會消除。

六、結(jié)束語

通過對建筑給水系統(tǒng)中氣阻危害產(chǎn)生原因及對策的研究分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)前各種條件下，氣阻危害產(chǎn)生的原因是多方面的，有關(guān)人員應(yīng)該從建筑給水系統(tǒng)的客觀實際要求出發(fā)，研究制定最為符合實際的應(yīng)對氣阻的有效對策。

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