朱子儒

武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院

一種基于文丘里管的節(jié)能型建筑供水裝置

朱子儒

武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的逐步提高，電能的使用越來(lái)越普及，造成了全國(guó)多地出現(xiàn)供電緊張，節(jié)省電能越來(lái)越重要?；谖那鹄锕芎聿拷孛娣e較小會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓原理本文提出一種基于文丘里管的節(jié)能型建筑供水裝置，減輕了原有高層建筑水泵水箱供水系統(tǒng)中水泵的壓力，形成一套節(jié)能型的供水系統(tǒng)。

文丘里管；供水；節(jié)能

1.計(jì)背景

電能是人們生活中必不可缺的能源，目前我國(guó)多地已出現(xiàn)供電緊張，節(jié)省電能迫在眉睫。由于城市給水管網(wǎng)的水壓不符合建筑高層的用水要求，目前我國(guó)高層建筑供水方式主要為：低區(qū)采用城市給水管網(wǎng)直接供水，高區(qū)采用變頻可調(diào)速水箱或水泵水箱聯(lián)合供水。針對(duì)高層水箱儲(chǔ)水是通過水泵將水壓入其中，耗費(fèi)大量電能，提出一種基于文丘里管的節(jié)能型建筑供水裝置，減少供水系統(tǒng)水泵的使用，起到節(jié)能作用。

2.計(jì)原理

假設(shè)文丘里管內(nèi)水流動(dòng)為層流，進(jìn)口管徑D1=25mm，喉部管徑D2=7mm，喉部前流道長(zhǎng)度L=200mm，管道水流量Q=400ml/s。

局部水頭損失：

由伯努利方程得：

將上述數(shù)據(jù)帶入公式得：

考慮到各種損失，效率n能達(dá)到65%左右，實(shí)際喉部產(chǎn)生真ΔH=3m

實(shí)際建筑一層樓的高度為3m左右，文丘里管中喉部產(chǎn)生真空基本能滿足將水提升一層樓的要求。

圖1.丘里管示意圖

3.計(jì)方案

本方案提出一種基于文丘里管的節(jié)能型建筑供水裝置，在建筑的每一層設(shè)置水箱，通過在每層建筑總進(jìn)水管道安裝文丘里管，利用水流經(jīng)文丘里管時(shí)，喉部產(chǎn)生的真空將水從本層水箱壓入更高層水箱，通過水一層一層的往上流動(dòng)，最終水將從地底的貯水池逐漸灌入建筑頂部的水箱，這樣就減輕了水泵的工作量，減少了電能的損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能作用。

對(duì)于建筑第一層，水箱與底部貯水池、二層水箱以及一層的文丘里管相連。開關(guān)A、C打開，開關(guān)B關(guān)閉，當(dāng)一層用水時(shí)，安裝在一層總進(jìn)水口的文丘里管就有水流過，因?yàn)樗魉佥^大，進(jìn)過計(jì)算，喉部產(chǎn)生的負(fù)壓，與喉部相連的水箱也會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓，貯水池中的水會(huì)被大氣壓壓入位于一層一定高度的一層水箱中，當(dāng)水深達(dá)到一定高度時(shí)，開關(guān)C便會(huì)關(guān)閉，不再?gòu)馁A水池中吸水。這時(shí)將打開開關(guān)B，一層水箱將充當(dāng)二層水箱的貯水池作用。同樣二層水箱連接了該層總進(jìn)水管處的文丘里管、一層水箱以及更高一層水箱。同樣的道理，二層用水時(shí)，文丘里管喉部會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓將水從一層水箱壓入二層水箱。通過每層的總進(jìn)水管處的文丘里管，水會(huì)一層層的向上流動(dòng)，而不消耗任何電能。

圖2.能型建筑供水系統(tǒng)示意圖

4.新點(diǎn)

本裝置利用文丘里管喉部能產(chǎn)生負(fù)壓的原理給建筑高層供水，可以輔助水泵將水壓入高層水箱，節(jié)省電能。同時(shí)本文提出的在每層設(shè)立水箱既能在緊急情況提供應(yīng)急供水；還因?yàn)樗湓O(shè)置位置具有一定高度，可以給洗手間沖廁提供一定能頭，便于沖廁。隨著社會(huì)的發(fā)展，高層建筑會(huì)越來(lái)越多，節(jié)能型的高層供水系統(tǒng)會(huì)越來(lái)越受到關(guān)注，相信本裝置會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]孔瓏.流體力學(xué).中國(guó)電力出版社，2007.7.21

[2]關(guān)躍華.高層建筑供水系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能技術(shù)研究，2007.8

[3]黃婷.高層建筑供水系統(tǒng)節(jié)能研究，2011.12