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試論建筑環(huán)保節(jié)能紿水方式
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)、合理、安全的目的。論文關(guān)鍵詞：給水方式；變頻供水；供水方案
0前言
基于機(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，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，但由于無流量調(diào)節(jié)設(shè)備，總體來講，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，變頻供水保證率不高，不適于用水量過于集中的公共建筑。
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)，但沒有利用城市管網(wǎng)的壓力，原來利用城市管網(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)合給水方式來說，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
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)、合理、安全的目的。
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