朱子儒

武漢大學動力與機械學院

一種基于文丘里管的節(jié)能型建筑供水裝置

朱子儒

武漢大學動力與機械學院

隨著社會生產(chǎn)力的逐步提高，電能的使用越來越普及，造成了全國多地出現(xiàn)供電緊張，節(jié)省電能越來越重要。基于文丘里管喉部截面積較小會產(chǎn)生負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.計背景

電能是人們生活中必不可缺的能源，目前我國多地已出現(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。針對高層水箱儲水是通過水泵將水壓入其中，耗費大量電能，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.計原理

假設文丘里管內(nèi)水流動為層流，進口管徑D1=25mm，喉部管徑D2=7mm，喉部前流道長度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能達到65%左右，實際喉部產(chǎn)生真ΔH=3m

實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，在建筑的每一層設置水箱，通過在每層建筑總進水管道安裝文丘里管，利用水流經(jīng)文丘里管時，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，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，實現(xiàn)節(jié)能作用。

對于建筑第一層，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A、C打開，開關B關閉，當一層用水時，安裝在一層總進水口的文丘里管就有水流過，因為水流速較大，進過計算，喉部產(chǎn)生的負壓，與喉部相連的水箱也會出現(xiàn)負壓，貯水池中的水會被大氣壓壓入位于一層一定高度的一層水箱中，當水深達到一定高度時，開關C便會關閉，不再從貯水池中吸水。這時將打開開關B，一層水箱將充當二層水箱的貯水池作用。同樣二層水箱連接了該層總進水管處的文丘里管、一層水箱以及更高一層水箱。同樣的道理，二層用水時，文丘里管喉部會產(chǎn)生負壓將水從一層水箱壓入二層水箱。通過每層的總進水管處的文丘里管，水會一層層的向上流動，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

本裝置利用文丘里管喉部能產(chǎn)生負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。同時本文提出的在每層設立水箱既能在緊急情況提供應急供水；還因為水箱設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。隨著社會的發(fā)展，高層建筑會越來越多，節(jié)能型的高層供水系統(tǒng)會越來越受到關注，相信本裝置會有廣闊的應用前景。

[1]孔瓏.流體力學.中國電力出版社，2007.7.21

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

[3]黃婷.高層建筑供水系統(tǒng)節(jié)能研究，2011.12