无负压串联供水可行性

无负压串联供水可行性摘 要 当今高层建筑供水中普遍采用分区给水方式，利用水箱+恒转熟速水泵，在分区处设置水箱和水泵或在高区设置高位水箱等方式实现高区供水。这种给水方式存在水质二次污染、设备层结构承受大、无法利用下一级设备富裕压力等多种弊端。特别是自来水厂和居民区生活供水，其设计均按最大用水负荷选择水泵，但在夜间用水量少，采用恒压供水设备，不会根据用水量的大小变化，调节水泵转速，不能确保供水压力恒定，浪费了能源，缩短了设备使用寿命。在此我要介绍无负压串联供水的工作原理，阐述无负压串联供水方式在系统设计、管理维护、减振降噪等方面特点。并探讨和推广无负压变频恒压供水的应用，充分发挥其高效节能供水的优点。 关键词 超高层建筑 转输水箱 变频水泵 无负压串联供水 安全保护No negative pressure series water supply feasibilitySuPingShanxi TaiYuan Jin in the architectural design firm Abstract: Today the feed method widely used in high-rise building water supply and using water tank + constant transfer medium speed pumps, in a setting partition water tank and water pump or in high high area water cistern, etc. This way of feed water is the water quality of secondary pollution, equipment layer structure big rich, cannot use at the next lower level equipment under pressure and other shortcomings. Waterworks and residential living water supply, in particular, its design is according to the largest water load selection pumps, but less water consumption in the night, the constant pressure water supply equipment, not according to the size of the water change, adjust the water pump rotation speed, cant ensure the supply pressure is constant, wasted energy, shorten the service life of equipment. Here I want to introduce the working principle of the series no negative pressure water supply in no series negative pressure water supply system design, management, maintenance, vibration noise, etc. No negative pressure and to explore and promote the application of variable frequency constant pressure water supply, give full play to its advantages of high efficiency and energy saving water. Key word: High-rise building transfer water tank without negative pressure pumps series water supply security随着社会的发展，人们对建筑的要求不仅仅是居住的最低等要求，而是对建筑的关注逐渐走向细致化、全面化，对供水水质、节能、噪音以及设备占用的空间等要求越来越高，依据建筑给水排水设计规范（GB50015-2003(2009版)）第3.3.6条规定：建筑高度不超过100m的建筑生活给水系统，宜采用垂直分区并联供水或分区减压的供水方式，建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式。垂直串联供水方式是水泵分散设置在各区的楼层之中，下一区的高位水箱兼作上一区的贮水池，再通过水泵加压，一级一级分区供水。其优点：无高压水泵和高压管道，运行费用经济，各给水分区之间依靠转输水箱隔开，各给水分区之间互不影响，根据转输水箱的液位高度控制水泵的启停，水泵恒转速间歇性运行，节能效果较好；各转输水箱有一定的调节容积，可保证断水时住户短时的用水需求；各给水分区依靠高位水箱重力供水，不存在水锤安全隐患，且对系统管路及住户末端用水器具承压等级要求较低。但其缺点是水泵分散设置，采用多个转输水箱若管理不善，存在水质二次污染的严重隐患；连同水箱所占楼房的平面空间大，而且防震隔音要求高，增加额外土建投资；若下部供水发生故障将影响上部供水。用水高峰期时转输水泵富裕压力，使能源白白浪费，导致水泵功率增大，水泵分布在不同的自来水进水设备层不便于统一管理。如果管理不善，如水箱溢流口未采取严格的防护措施、进水口密封不严、水箱长时间不清洗或清洗不彻底等都会导致水箱内部藻类及小型水生动物（如红虫）滋生，对饮用水水质造成非常大的不良影响。而且由于受到多种技术问题困扰，像负压的影响、长时间低频运转能耗高、住户用水末端压力波动、水泵汽蚀及断流空腔二次弥合水锤破坏等，垂直串联供水在高层建筑二次给水系统设计中一直未得到推广和普及。1 变频调速水泵串联供水方式本节主要介绍一下变频调速水泵串联供水方式优缺点。1.1 变频调速水泵串联供水方式的优点省掉了中途转输水箱，减少了中间设备层的结构承受及水箱的占地面积；水泵采用变频器PID调节转速，利用可编程控制器（PLC）实现恒压供水；下一级变频水泵可利用上一级变频水泵富裕压力，可充分降低水泵功率，节能效果较为显著；噪音相对传统高层供水方式低。1.2 变频调速水泵串联供水方式的优点变频调速水泵串联供水系统中第一级变频水泵前端需增设水箱或水池，仍然无法从根本上杜绝水质的二次污染；无有效的小流量停机保压功能，变频水泵长时间处于低频低效运转造成对电能源的浪费；用水高峰期时，即当供水量瞬时无法满足变频水泵抽水量时，整个系统会产生管网负压，水泵过度抽水将严重影响上一级水泵供给的住户的用水需求，同时水泵供水高峰期时由于传统自控技术的延时性将造成出水压力降，当水压降到当时水温的饱和气化压以下时，液态水迅速汽化并产生大空腔，使水流的连续性破坏造成水柱拉断，水泵与水泵直接串联将导致下一级水泵积气影响水泵效率并造成汽蚀破坏，同时被拉断的水柱二次弥合产生严重的断流弥合水锤，对整个给水管道及水泵产生破坏性冲击，易导致事故发生。综上所述，变频调速水泵串联供水方式不适合应用于较大型给水工程中，特别是用水量相对集中地场合，且不适合应用于对水质要求较高的场合。2 无负压变频恒压供水 随着我国社会主义现代化建设事业的持续发展，给排水设备也在不断提高，从过去老式的水泵加屋顶水箱到现在的变频供水。近年来又一新型的供水设备出现无负压变频恒压供水，它是变频恒压供水设备上发展起来的，主要由无负压调节罐、水泵、气压罐、智能控制系统等组成。在采用独特的预压平衡技术、负压反馈技术、真空抑制技术及信号采集分析处理技术的基础上，无负压变频恒压供水以安全和空气隔绝、外界管网不受影响为前提，利用原来自来水管网压力进行高效节能供水的一种二次加压方式。2.1 无负压变频恒压供水的特点无负压变频恒压供水系统是在传统恒压供水系统的基础上发展起来的一种新型供水方式，其主要特征是取消了泵前的水池或水箱，水泵直接从市政供水管网上吸水，通过先进的自动控制系统对泵前和泵后压力进行调节。无负压供水系统具有以下优点：1、 清洁卫生：由于取消了泵前的水池或水箱，实现了全封闭供水根本上杜绝了自来水在水池或水箱中滞留时与空气接触而产生的水质污染。2、 节能高效：可直接利用市政管网余压，实现叠压供水，不但节约大量的运行成本，而且降低水泵的装机容量。3、 结构紧凑：由于取消了泵前的水池和水箱，可以通过提高防护等级实现供水系统室外安装，取消水泵房，增加建筑物的有效使用面积。2.2 无负压给水设备系统特点1、 变频恒压供水系统能自动24小时维持恒定压力，并根据压力信号自动启动备用泵，无级调整压力，供水质量好，与传统供水比较，不会造成管网破裂及水龙头共振现象。2、 动平滑，减少电机水泵的冲击，延长了电机及水泵的使用寿命，避免了传统供水供水中的水锤现象。3、采用变频恒压供水系统保护功能齐全，运行可靠，且有欠压、过压、过流、过热等保护功能。4、系统配置可实现全自动定时供水，彻底实现无人值守自动供水。控制系统具有故障报警和显示功能，并可进行变频转换，应急供水。5、系统根据用户用水量的变化来调节水泵运转，使水泵始终工作在高效区，当系统零流量时，机组进入休眠状态，水泵停止，流量增加后才进行工作，节电效果明显，比恒速水泵节电23%-25%。6、无负压供水设备不设楼顶水池，既减少建筑物的造价，又克服了水源二次污染，气压波动大，水泵启动频繁和建造水塔一次性投资大，施工周期长，费用高等缺点。7、远程控制系统设备可具备远程监控接口，利用GPRS/MODEM实现设备的有线或无线。远程控制，异地实时控制各泵工作状态、实时压力、水量、变频频率等系统参数，并对故障进行报警记忆处理。2.3 无线远程集中抄表监控管理系统无线远程集中抄表监控系统利用GPRS/MODEM无线数传业务，结合当前供电部门的实际情况开发的远程自动集中抄表监控管理分析系统。由于它施工简便，运行成本低廉，性能可靠，自动化程度高，投资回报快，深受广大用户欢迎。它是实现抄表自动化的发展趋势，必将代替传统的工作效率低下的手工抄表。其优势表现在工作效率上得到极大的提高。集中抄表系统可实现每小时上报定点抄表数据，并且能保证数据准确、可靠，因为它采用了多种校验算法。同时它给数据分析提供了前提和基础。这是手抄表无法实现的，手工抄表不仅周期长，抄表时一致性差，抄表数据的准确性较差（人工抄录经常出现笔误），不能确保每次都能给数据分析提供可靠、准确的基础数据。在线损率、用户的用电量出现异常时，该系统具有自动分析报警功能，这可及时发现非法用电和盗窃电等情况，以便及时采取措施杜绝此类现象发生。2.4 无负压串联供水工作原理无负压串联供水是建立在无负压给水技术基础之上的，相比较前俩种高层供水方式彻底取消了水箱或水池，且整套无负压给水设备为全密闭结构，从根本上杜绝了水质的二次污染；下一级无负压可充分利用上一级无负压的富裕压力，并通过余压自平衡、稳流补偿、真空抑制、空气隔断及负压反馈技术智能化抑制高峰期用水时负压的产生，各给水分区独立供水不相互影响；无负压给水设备具备小流量停机保压功能，当用水低峰期各串联设备会自动进入小流量停机保压模式，设备停机但仍能维持系统供水所需的工作压力，解决了设备长时间低频低效运行所造成的电能浪费问题；各串联无负压设备控制采用“多变量模糊控制”技术，实现了住户“用水量多少，则给水多少；用水压力多少，则补偿多少”的智能化控制，解决了设备用水高峰期出水压力波动问题，有效的杜绝了下一级串联无负压设备水泵的汽蚀及系统的断流弥合水锤破破坏。2.5 无负压串联供水系统设计要求1、一般规定：无负压串联给水系统设计时，应充分考虑市政供水管网形式及常年水压的情况，第一级无负压给水设备应按市政自来水高峰期供水压力核算设备出水压力。2、设计流量：各串联无负压给水设备应满足给水系统的设计流量要求，设计流量应按给水系统的设计秒流量确定。特别强调，第一级无负压设备流量应根据整个给水系统的设计秒流量确定，而不能直接将其他串联无负压设备的流量叠加。3、设计杨程各串联无负压供水设备杨程应根据（第二版-上册）公式1.11-1进行计算，并且上一级无负压设备应为下一级串联无负压设备预留一定富裕压力，依据现场实际调试经验易取0.2MPa。2.6 维护和管理依靠无负压给水设备配套的GPRS无线远程网络监控系统，通过专业的供水监控软件，管理人员可通过监控中心的电子屏幕对整个超高层建筑中所有的串联无负压设备的运行情况实施24小时不间断监控，包括各串联无负压设备进水压力、出水压力、运行方式、电源电压、变频器频率及状态、出水流量等，且当无负压设备出现故障时，监控中心自动报警，杜绝了设备的安全隐患，便于管理。变频无负压给水设备系统创新功能语音报警系统全自动供水设备可增设远程语音报警功能，当设备控制系统出现故障时，系统触发报警拨号系统拨打预先设置好的规定电话或者手机号码，语音通知管理人员设备有故障及时检修，以免影响正常用户用水。此控制功能需要占用一条电话线以便拨号。多段压力供水模式是变频无负压给水设备可根据用户用水特点设置多段供水方式，一般设置一天六时段不同压力供水即可满足用户需求。时间设置可在人机界面上操作修改，操作简单方便。设置好后由程序自动控制运行，根据预先设置好的时间自动更改出口压力恒定值。该供水方式时在原有变频恒压基础上进行的分段供水，系统可在不同时间段内设定不同的压力值，在用水高峰期时，管网水头损失较大，为保证最不利点正常供水，出水口可设定较高压力值；在一般用水量时，管网水头损失相对减少，出水口设定压力可适当降低；在小流量时，管网水头损失较小，出水口压力可以适当降低；该供水方式可在原有变频供水的基础上进一步降低设备的后期运行费用。供水视窗系统采用最新的供水视窗软件，人机界面触摸模式操作方式，将现场的各泵工作状态、实时压力、变频功率、多种故障显示、修改运行参数、系统参数全部在视窗相应的画面（页数）显示出来。文字、数字及图形有机的配合，即丰富了系统的内容，又增加了系统的完整性、以利于操作人员更简便、直观、正确的掌握系统运行状态，大大提高了系统的可靠性。视窗系统上留有多种接口，以备必要时的升级及相应的通信功能。远程控制系统设备可具备远程监控接口，利用GPRS/MODEM实现设备的有线或无线远程控制，异地实时控制各泵工作状态、实时压力、变频频率等系统参数，并对故障进行报警记忆处理。2.7 减振降噪设计虽然无负压串联供水方式的水泵功率计噪音要比传统的超高层供水方式低，但是为防止水泵与建筑物产生共振，破坏中间设备层楼板结构，无负压设备应采取一定的减振降噪设计：水泵进出水口连接处应采用柔性可取挠接头，止回阀选用静音型；设备采用一体化基座，基座应安装橡胶隔振垫；穿墙管道应加设柔性防水套管，悬空管道应采用弹性吊架及支撑；输