一种基于文丘里管的节能型建筑供水装置

朱子儒

武汉大学动力与机械学院

一种基于文丘里管的节能型建筑供水装置

朱子儒

武汉大学动力与机械学院

随着社会生产力的逐步提高，电能的使用越来越普及，造成了全国多地出现供电紧张，节省电能越来越重要。基于文丘里管喉部截面积较小会产生负压原理本文提出一种基于文丘里管的节能型建筑供水装置，减轻了原有高层建筑水泵水箱供水系统中水泵的压力，形成一套节能型的供水系统。

文丘里管；供水；节能

1.计背景

电能是人们生活中必不可缺的能源，目前我国多地已出现供电紧张，节省电能迫在眉睫。由于城市给水管网的水压不符合建筑高层的用水要求，目前我国高层建筑供水方式主要为：低区采用城市给水管网直接供水，高区采用变频可调速水箱或水泵水箱联合供水。针对高层水箱储水是通过水泵将水压入其中，耗费大量电能，提出一种基于文丘里管的节能型建筑供水装置，减少供水系统水泵的使用，起到节能作用。

2.计原理

假设文丘里管内水流动为层流，进口管径D1=25mm，喉部管径D2=7mm，喉部前流道长度L=200mm，管道水流量Q=400ml/s。

局部水头损失：

由伯努利方程得：

将上述数据带入公式得：

考虑到各种损失，效率n能达到65%左右，实际喉部产生真ΔH=3m

实际建筑一层楼的高度为3m左右，文丘里管中喉部产生真空基本能满足将水提升一层楼的要求。

图1.丘里管示意图

3.计方案

本方案提出一种基于文丘里管的节能型建筑供水装置，在建筑的每一层设置水箱，通过在每层建筑总进水管道安装文丘里管，利用水流经文丘里管时，喉部产生的真空将水从本层水箱压入更高层水箱，通过水一层一层的往上流动，最终水将从地底的贮水池逐渐灌入建筑顶部的水箱，这样就减轻了水泵的工作量，减少了电能的损耗，实现节能作用。

对于建筑第一层，水箱与底部贮水池、二层水箱以及一层的文丘里管相连。开关A、C打开，开关B关闭，当一层用水时，安装在一层总进水口的文丘里管就有水流过，因为水流速较大，进过计算，喉部产生的负压，与喉部相连的水箱也会出现负压，贮水池中的水会被大气压压入位于一层一定高度的一层水箱中，当水深达到一定高度时，开关C便会关闭，不再从贮水池中吸水。这时将打开开关B，一层水箱将充当二层水箱的贮水池作用。同样二层水箱连接了该层总进水管处的文丘里管、一层水箱以及更高一层水箱。同样的道理，二层用水时，文丘里管喉部会产生负压将水从一层水箱压入二层水箱。通过每层的总进水管处的文丘里管，水会一层层的向上流动，而不消耗任何电能。

图2.能型建筑供水系统示意图

4.新点

本装置利用文丘里管喉部能产生负压的原理给建筑高层供水，可以辅助水泵将水压入高层水箱，节省电能。同时本文提出的在每层设立水箱既能在紧急情况提供应急供水；还因为水箱设置位置具有一定高度，可以给洗手间冲厕提供一定能头，便于冲厕。随着社会的发展，高层建筑会越来越多，节能型的高层供水系统会越来越受到关注，相信本装置会有广阔的应用前景。

[1]孔珑.流体力学.中国电力出版社，2007.7.21

[2]关跃华.高层建筑供水系统节水节能技术研究，2007.8

[3]黄婷.高层建筑供水系统节能研究，2011.12