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建筑環(huán)保節(jié)能紿水方式
論文摘要:給水方式是實(shí)現(xiàn)建筑物功能的環(huán)節(jié)之一。變頻供水系統(tǒng)具有節(jié)能、自動(dòng)化程度高、減輕了結(jié)構(gòu)負(fù)荷及便于管理等特點(diǎn)。但實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)從供水可靠性、投資和能耗、運(yùn)行和維護(hù)管理、外網(wǎng)供水能力等因素評(píng)估和分析,選擇恰當(dāng)?shù)墓┧桨福嬲龑?shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、合理、安全的目的。
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論文關(guān)鍵詞:給水方式;變頻供水;供水方案
0前言
基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、變頻技術(shù)與水泵機(jī)組組合的新型機(jī)電一體化變頻供水方式,通過(guò)變頻器對(duì)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),使管網(wǎng)保持了穩(wěn)定的供水能力滿足了人們對(duì)供水的不斷需求,近年來(lái),已被城市和生活小區(qū)等廣泛采用。但實(shí)踐表明,對(duì)于用水量過(guò)于集中的公共建筑,變頻供水存在著如供水可靠性差,調(diào)節(jié)水量小,易造成停水等問(wèn)題,節(jié)能作用也值得分析探討。
1變頻供水的調(diào)節(jié)水量
給水方式中,采用水泵加高位水箱聯(lián)動(dòng)方式水箱是給水系統(tǒng)儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)流量和穩(wěn)定水壓的設(shè)備,水箱的生活貯水量不小于最高日用水量的12%最低不小于6m。變頻供水這種無(wú)水箱的給水方式,盡管水泵的出水流量是按照給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)秒流量確定,但由于無(wú)流量調(diào)節(jié)設(shè)備,總體來(lái)講,其水量的調(diào)節(jié)很有限,對(duì)用水量相對(duì)集中的建筑,在供水的可靠性方面很難保證。例如,某高校對(duì)3棟12層的教學(xué)樓、學(xué)生公寓和圖書館共采用了1套變頻供水系統(tǒng),因?qū)W生作息習(xí)慣,造成了學(xué)生公寓、教學(xué)樓等用水十分集中且用水量較大。而且,學(xué)生用水時(shí)間性很強(qiáng),其它時(shí)間用水量則趨于平衡。該運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)教學(xué)樓在學(xué)生課間休息等集中用水時(shí)段高層缺水現(xiàn)象,但學(xué)生公寓因利用了高位水箱進(jìn)行水量調(diào)節(jié),供水比較穩(wěn)定。為此,教學(xué)樓改用了高位水箱后,缺水現(xiàn)象得到了很大改觀。其原因分析除供水管徑小,用水設(shè)備采用自閉式?jīng)_水閥當(dāng)量qg= 6.0太大等,缺水主要原因是調(diào)節(jié)水量小造成的。由此可見(jiàn),變頻供水保證率不高,不適于用水量過(guò)于集中的公共建筑。
2變頻供水的節(jié)能
以多層建筑給水方式為例,當(dāng)外網(wǎng)壓力能滿足時(shí)為直接給水,當(dāng)外網(wǎng)壓力不能滿足時(shí)采用設(shè)水箱和水泵的聯(lián)合給水及變頻水泵直接給水等。變頻給水將水泵加水箱的聯(lián)合給水方式中的水箱取掉,用變頻水泵直接供水到各用水點(diǎn),但沒(méi)有利用城市管網(wǎng)的壓力,原來(lái)利用城市管網(wǎng)壓力進(jìn)入水箱里的那部分水,必須經(jīng)水泵提升,增加了水泵的負(fù)擔(dān),增加了電能的浪費(fèi)。但相對(duì)于水箱水泵聯(lián)合給水方式來(lái)說(shuō),降低了建筑的造價(jià),運(yùn)行費(fèi)用也低。
變頻供水的水泵流量是按照室內(nèi)給水水力計(jì)算中的設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算的,而水泵和高位水箱聯(lián)合供水時(shí)水泵流量考慮到最高日最大小時(shí)流量,由此選擇出水泵流量。二者之間,水泵流量相差甚遠(yuǎn),由此帶來(lái)的電機(jī)功率的能耗也相差甚遠(yuǎn)。例如,某住宅樓為13層,低區(qū)(1N6層)供水采用市政管網(wǎng)壓力直接供水,對(duì)高區(qū)(7~l3層)供水進(jìn)行核算,其結(jié)果為設(shè)計(jì)秒流量q 5.661/s=22.37t/h;最大小時(shí)流量為4.7t/h。當(dāng)供水方式選用變頻供水或者水泵加高位水箱聯(lián)合供水時(shí),可以看出,變頻水泵的流量是水泵加高位水箱聯(lián)合供水流量的22.37/4.7=4.75倍。因水泵流量的不同,所選擇的水泵電機(jī)的功率的不同,其能耗將可想而知。
變頻供水節(jié)能是對(duì)比無(wú)高位水箱(水塔)供水而言的。因?yàn)樗眉痈呶凰涔┧绞狡溥M(jìn)入水箱的供水管網(wǎng)的勢(shì)能是固定不變的。所選用的水泵能保證始終保持在最佳點(diǎn)(高效區(qū))運(yùn)行,水泵的效率最高。因此,目前對(duì)于用水量過(guò)于集中的公共建筑首選的供水方式仍是水泵加高位水箱,一般不宜采用變頻供水。
3變頻給水改造中的誤區(qū)
給水管網(wǎng)每日24h的用水量是不均勻的。為了保證用水的可靠性,初期選用的2臺(tái)大流量水泵的選擇都是按最不利條件進(jìn)行,即按最大小時(shí)流量和揚(yáng)程選定。特別是晚上,水泵常處于小流量下工作,經(jīng)常出現(xiàn)“大馬拉小車”的工況,泵功率浪費(fèi)嚴(yán)重。所以原有的水泵增壓給水系統(tǒng)的變頻改造中宜采用多臺(tái)泵的組合供水,而不是將原有的水泵采用變頻器進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制就行了。在空間情況允許時(shí),水泵的臺(tái)數(shù)的應(yīng)根據(jù)實(shí)際用水時(shí)段的用水量確定,可以選用2臺(tái)水泵或3臺(tái)水泵變頻循環(huán)的形式,但水泵臺(tái)數(shù)過(guò)多,其投資費(fèi)用偏高。
水泵調(diào)速的范圍是有限的,一般為100%~75%,超過(guò)此范圍將達(dá)不到節(jié)能的效果。對(duì)于常用的離心泵而言,變頻供水在小流量時(shí)由于要保證系統(tǒng)的壓力,其運(yùn)行轉(zhuǎn)速約為工頻轉(zhuǎn)速的80%,運(yùn)行功率約為額定功率的60%,消耗的功率約為相同大小恒速泵額定功率的1/4或更小,同時(shí)水泵效率下降比較大。例如,當(dāng)變頻供水的功率為120kw,在小流量時(shí),變頻泵實(shí)際的消耗約為1/4x120=30kw,其輸出功率接近于零,純屬無(wú)功消耗。
對(duì)于水泵在晚上或間隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)段的小零流量狀態(tài),若場(chǎng)地空間允許,宜采用關(guān)閉變頻器及其它泵,直接啟動(dòng)輔助小泵的控制供水,或者采用變頻泵自動(dòng)睡眠和自動(dòng)喚醒控制供水,以維持系統(tǒng)運(yùn)行的效率較高,達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)水泵的選型,應(yīng)選用制造工藝較好的水泵,盡量保證在合理的調(diào)速范圍內(nèi),效率變化不大。
供水管網(wǎng)中,水泵的壓力是用來(lái)克服供水系統(tǒng)管線的沿程水頭損失以及提供管網(wǎng)的壓力的。因此,變頻供水系統(tǒng)適用于管網(wǎng)壓力變化越大越好,用水量規(guī)模越大,沿程水頭損失就越多,變頻供水的綜合性能就越明顯,越利于系統(tǒng)的節(jié)能。所以變頻供水不是對(duì)所有的供水系統(tǒng)都適用。例如,對(duì)于1~2棟住宅的供水不宜于采用變頻給水。
變頻供水系統(tǒng)與普通供水系統(tǒng)對(duì)同一供水管網(wǎng)而言,變頻給水通過(guò)水泵調(diào)速直接供水到戶,水泵的工況點(diǎn)是變化的;而后者水泵的工況點(diǎn)是固定的。因?yàn)樽冾l給水的水泵在調(diào)速運(yùn)行后的大部分時(shí)間內(nèi)效率都比工頻運(yùn)行時(shí)有所下降。因此,普通供水系統(tǒng)在同樣的供水量下的能耗應(yīng)該比變頻恒壓供水系統(tǒng)小。
4結(jié)束語(yǔ)
節(jié)約型建設(shè)勢(shì)在必行。供水方案的確定應(yīng)根據(jù)供水可靠性、投資和能耗、運(yùn)行和維護(hù)管理、外網(wǎng)供水能力等因素綜合評(píng)估,因地制宜,選擇恰當(dāng)?shù)墓┧绞剑嬲龑?shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、合理、安全的目的。
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