談無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓供水系統(tǒng)在高層建筑的應(yīng)用

高志杰

(青島千禧置業(yè)有限公司，山東青島 266555)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)各地區(qū)的新建民用建筑，高層建筑占的比例越來(lái)越高，尤其是土地供應(yīng)緊張的大中型城市。如何合理的對(duì)這些高層建筑進(jìn)行合理的給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)這些建筑日常運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性以及安全可靠的運(yùn)行有著重要的意義。人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。再加上目前能源緊缺，因而采用高性能、高節(jié)能、高環(huán)保，能適應(yīng)不同領(lǐng)域的無(wú)負(fù)壓(疊壓)供水設(shè)備成為必然趨勢(shì)。

高層建筑給水系統(tǒng)低區(qū)部分可以直接由城市給水管網(wǎng)供水，高區(qū)部分則由水泵加壓供水。就現(xiàn)在城市給水狀況而言，自來(lái)水網(wǎng)一般可滿足建筑7層以下的生活用水要求，超過(guò)部分的供水應(yīng)根據(jù)具體情況確定。以前傳統(tǒng)供水通過(guò)二次加壓泵站將水供給到用戶(hù)，但因?yàn)楣芾聿簧啤⑺亍⑺錈o(wú)法定期的清洗、消毒措施失效以及系統(tǒng)本身存在缺陷，特別容易造成水質(zhì)污染，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的水污染事故。而無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備的研制成功彌補(bǔ)了傳統(tǒng)供水的不足。無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓供水系統(tǒng)是在傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型供水方式，管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備，其實(shí)也就是我們經(jīng)常所說(shuō)的無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備，又叫做變頻無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備。管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備的主要控制參數(shù)包括設(shè)備的流量、壓力、電機(jī)容量等，它采用了系統(tǒng)工程技術(shù)、流體控制技術(shù)、微機(jī)變頻技術(shù)、過(guò)秤組態(tài)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、遠(yuǎn)程通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)疊壓(無(wú)負(fù)壓)供水的全過(guò)程，通過(guò)可調(diào)控人機(jī)界面顯示運(yùn)行狀態(tài)。以全新的設(shè)計(jì)原理、流程和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的管網(wǎng)疊壓技術(shù)，節(jié)能、降耗、環(huán)保、衛(wèi)生。建設(shè)部于2007年頒布兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 254-2007管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備，CECS 221∶2007管網(wǎng)疊壓供水技術(shù)規(guī)程，使無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備推廣起到了重要的作用。

1 無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備的顯著優(yōu)點(diǎn)

1)無(wú)負(fù)壓。通過(guò)微電腦控制系統(tǒng)，聯(lián)合真空抑制器、穩(wěn)流補(bǔ)償系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)負(fù)壓供水，從而避免對(duì)自來(lái)水管網(wǎng)產(chǎn)生影響。

2)密封性好。無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓設(shè)備是密封結(jié)構(gòu)，不存在泄露現(xiàn)象，也不需要清洗。

3)節(jié)能。無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓利用水泵疊加的原理，對(duì)用戶(hù)所需壓力和自來(lái)水管網(wǎng)的壓力“差多少，補(bǔ)多少”。當(dāng)自來(lái)水滿足要求時(shí)設(shè)備停止工作，全部由自來(lái)水直供，節(jié)電可達(dá)35%～85%。

4)節(jié)省投資。無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓設(shè)備直接串接到自來(lái)水管網(wǎng)上進(jìn)行加壓供水，不需要再修建生活水池或水箱，也節(jié)省了后期管理費(fèi)用。

5)智能化程度高。無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓設(shè)備采用變頻控制器，無(wú)需人員職守，無(wú)水自動(dòng)停機(jī)，來(lái)水自動(dòng)開(kāi)機(jī)。水泵定時(shí)自動(dòng)切換，過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、欠壓自動(dòng)保護(hù)。智能的控制程序，可方便簡(jiǎn)單的在觸摸屏上顯示各部位的壓力參數(shù)、電流、電壓、頻率等參數(shù)以及各泵的運(yùn)行狀態(tài)。

6)杜絕二次污染。生活飲用水產(chǎn)生二次污染主要是在二次加壓系統(tǒng)中的水池或水箱中，因?yàn)樗鼗蛩洳皇侨忾]結(jié)構(gòu)，將純凈的自來(lái)水放入水池中，各種雜質(zhì)、污染物易進(jìn)入水中，并且自來(lái)水在水池中停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，水質(zhì)易變質(zhì)。再者不全封閉結(jié)構(gòu)很容易造成投毒等惡性事件，甚至?xí)袆?dòng)物的尸體。而選用我公司的WFYⅡ型無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備，無(wú)需建水車(chē)，且為全封閉系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)備本身采用了食品級(jí)不銹鋼材質(zhì)，徹底杜絕了二次加壓供水系統(tǒng)中的二次污染，保證了供水系統(tǒng)安全，達(dá)到了綠色環(huán)保的衛(wèi)生要求。

7)省占面積，安裝簡(jiǎn)單。無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓體積小，對(duì)泵房的基礎(chǔ)沒(méi)有特殊要求，占地面積小，與自來(lái)水直接對(duì)接，安裝簡(jiǎn)單方便。

2 設(shè)備運(yùn)行原理

具體運(yùn)行過(guò)程如下:

在無(wú)高位水箱供水方式中，該設(shè)備直接以市政管網(wǎng)為水源疊壓供水，具體見(jiàn)圖1。

1)當(dāng)自來(lái)水管網(wǎng)本身滿足供水的需求時(shí)，無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓設(shè)備處于停機(jī)狀態(tài)，自來(lái)水水源通過(guò)圖1旁通管路直接向用戶(hù)管網(wǎng)供水。

2)當(dāng)自來(lái)水管網(wǎng)欠壓時(shí)，設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)，在自來(lái)水水壓基礎(chǔ)上變頻調(diào)速增壓供水，實(shí)際按“差多少，補(bǔ)多少”的原則增壓供水。注意:設(shè)備的控制系統(tǒng)本身即可設(shè)置為連續(xù)運(yùn)行方式(不停機(jī))，也可現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置為間歇運(yùn)行(自動(dòng)啟停)方式，設(shè)備如需間歇運(yùn)行，應(yīng)在設(shè)備選型時(shí)配套選購(gòu)一臺(tái)氣壓罐。標(biāo)配設(shè)備不含氣壓罐，宜設(shè)置為連續(xù)運(yùn)行方式。

3)當(dāng)市政供水壓力接近禁止抽吸壓力時(shí)，其實(shí)并非完全不允許抽吸，而是不允許大流量抽吸，因此設(shè)備可設(shè)置為自動(dòng)降壓運(yùn)行，例如市政壓力正常時(shí)，設(shè)備出口壓力按30 m目標(biāo)值運(yùn)行，可供7層住宅建筑全部用戶(hù)供水，當(dāng)市政壓力接近禁止抽吸壓力時(shí)，設(shè)備自動(dòng)降壓為20 m目標(biāo)值運(yùn)行，仍可保證5層以下部分用戶(hù)的供水。待市政壓力恢復(fù)正常后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)恢復(fù)按30 m目標(biāo)值運(yùn)行。

4)為防止過(guò)度抽吸，設(shè)備具有低壓禁止運(yùn)行功能，即當(dāng)市政水源壓力太低(不允許繼續(xù)抽吸)時(shí)，經(jīng)延時(shí)確認(rèn)設(shè)備會(huì)自動(dòng)停機(jī)。

3 無(wú)負(fù)壓與傳統(tǒng)變頻恒壓供水設(shè)備的比較優(yōu)點(diǎn)

1)節(jié)約設(shè)備投資:以一套設(shè)備為例:一項(xiàng)目要求總流量為100 m3/h，水泵揚(yáng)程為100 m;如用無(wú)負(fù)壓，在進(jìn)水壓力為0.3 MPa時(shí)，水泵揚(yáng)程可選70 m，節(jié)約投資30%;設(shè)備水泵揚(yáng)程越低節(jié)約投資越大。如一般變頻時(shí)水泵揚(yáng)程要求為60 m時(shí)，用無(wú)負(fù)壓水泵揚(yáng)程可選30 m，節(jié)約投資50%。

2)節(jié)約設(shè)備運(yùn)行耗電:如上例，在設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可節(jié)電30%，由于大部分時(shí)間為非高峰用水(一天中有21 h)，非高峰用水流量又一般為額定流量的20%～30%。所以綜上所述，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)無(wú)負(fù)壓比傳統(tǒng)變頻恒壓供水設(shè)備節(jié)電50%～70%。

計(jì)算:

上例水泵總功率約為45 kW，以節(jié)電50%計(jì)。

45×0.5×24×365=197 100度電 ×0.7元 =13.8萬(wàn)元。

以上一套疊壓給水設(shè)備與客戶(hù)成交價(jià)一般為36萬(wàn)元～38萬(wàn)元左右。

3)節(jié)水方面，無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓設(shè)備是密封結(jié)構(gòu)，不存在泄露現(xiàn)象，也不需要清洗從而節(jié)省了定期清洗水箱時(shí)而造成對(duì)水資源的浪費(fèi)。

4)水質(zhì)衛(wèi)生，無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓設(shè)備用自來(lái)水直接疊加到水泵進(jìn)水口，是連續(xù)密閉的增壓供水，保證了自來(lái)水水質(zhì)衛(wèi)生，避免了各種水源污染問(wèn)題。

5)節(jié)省占地方面費(fèi)用，無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓設(shè)備不需要修建設(shè)置蓄水池，節(jié)省面積40%。

6)QB全變頻節(jié)能分析。單泵變頻調(diào)節(jié)范圍一般為60%～100%，就是說(shuō)變頻工作在30 Hz以下連微小的流量，也達(dá)不到額定的揚(yáng)程，因?yàn)樗檬强恳欢ǖ霓D(zhuǎn)速產(chǎn)生的離心力來(lái)工作的。例一項(xiàng)目?jī)捎靡粋洌瑔伪昧髁?00 m3/h。當(dāng)用戶(hù)流量在100 m3/h以?xún)?nèi)時(shí)啟動(dòng)一臺(tái)泵變頻運(yùn)行;當(dāng)用戶(hù)流量需要101 m3/h時(shí)，如果選型時(shí)為單變頻控制，即要啟動(dòng)一臺(tái)工頻(100 m3/h)，一臺(tái)變頻(60 m3/h)。這時(shí)做了將近60%的無(wú)用功。而如果選用全變頻時(shí)每臺(tái)為60 m3/h，效率提高將近40%。以上例節(jié)約50%為13萬(wàn)元，那40%也在10萬(wàn)元以上，保守一半也在5萬(wàn)元以上(而一臺(tái)15 kW的變頻器僅2萬(wàn)元左右)。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓設(shè)備，與傳統(tǒng)的二次供水方案相比，不但可節(jié)約投資，而且運(yùn)行管理費(fèi)用低，供水安全、衛(wèi)生、可靠，維護(hù)管理簡(jiǎn)單，節(jié)省設(shè)備安裝面積，采用變頻控制技術(shù)，供水安全可靠，是很好的供水解決方式。

［1］CECS 221∶2007，管網(wǎng)疊壓供水技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］GB 50231-2009，機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范［S］.

［3］上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備產(chǎn)品宣傳冊(cè)［Z］.2009.