試論建筑環(huán)保節(jié)能紿水方式

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論文摘要：給水方式是實現(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、自動化程度高、減輕了結(jié)構(gòu)負荷及便于管理等特點。但實際應(yīng)用中還應(yīng)從供水可靠性、投資和能耗、運行和維護管理、外網(wǎng)供水能力等因素評估和分析，選擇恰當?shù)墓┧桨福嬲龑崿F(xiàn)經(jīng)濟、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
　　基于計算機技術(shù)、變頻技術(shù)與水泵機組組合的新型機電一體化變頻供水方式，通過變頻器對水泵電機轉(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。但實踐表明，對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)動方式水箱是給水系統(tǒng)儲存、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，對用水量相對集中的建筑，在供水的可靠性方面很難保證。例如，某高校對3棟12層的教學樓、學生公寓和圖書館共采用了1套變頻供水系統(tǒng)，因?qū)W生作息習慣，造成了學生公寓、教學樓等用水十分集中且用水量較大。而且，學生用水時間性很強，其它時間用水量則趨于平衡。該運行中經(jīng)常出現(xiàn)教學樓在學生課間休息等集中用水時段高層缺水現(xiàn)象，但學生公寓因利用了高位水箱進行水量調(diào)節(jié)，供水比較穩(wěn)定。為此，教學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，當外網(wǎng)壓力能滿足時為直接給水，當外網(wǎng)壓力不能滿足時采用設(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，但沒有利用城市管網(wǎng)的壓力，原來利用城市管網(wǎng)壓力進入水箱里的那部分水，必須經(jīng)水泵提升，增加了水泵的負擔，增加了電能的浪費。但相對于水箱水泵聯(lián)合給水方式來說，降低了建筑的造價，運行費用也低。

　　變頻供水的水泵流量是按照室內(nèi)給水水力計算中的設(shè)計秒流量計算的，而水泵和高位水箱聯(lián)合供水時水泵流量考慮到最高日最大小時流量，由此選擇出水泵流量。二者之間，水泵流量相差甚遠，由此帶來的電機功率的能耗也相差甚遠。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，對高區(qū)(7～l3層)供水進行核算，其結(jié)果為設(shè)計秒流量q 5．661／s=22．37t／h；最大小時流量為4．7t／h。當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，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，所選擇的水泵電機的功率的不同，其能耗將可想而知。

變頻供水節(jié)能是對比無高位水箱(水塔)供水而言的。因為水泵加高位水箱供水方式其進入水箱的供水管網(wǎng)的勢能是固定不變的。所選用的水泵能保證始終保持在最佳點(高效區(qū))運行，水泵的效率最高。因此，目前對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臺大流量水泵的選擇都是按最不利條件進行，即按最大小時流量和揚程選定。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，泵功率浪費嚴重。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泵的組合供水，而不是將原有的水泵采用變頻器進行簡單的控制就行了。在空間情況允許時，水泵的臺數(shù)的應(yīng)根據(jù)實際用水時段的用水量確定，可以選用2臺水泵或3臺水泵變頻循環(huán)的形式，但水泵臺數(shù)過多，其投資費用偏高。
　　水泵調(diào)速的范圍是有限的，一般為100％～75％，超過此范圍將達不到節(jié)能的效果。對于常用的離心泵而言，變頻供水在小流量時由于要保證系統(tǒng)的壓力，其運行轉(zhuǎn)速約為工頻轉(zhuǎn)速的80％，運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，同時水泵效率下降比較大。例如，當變頻供水的功率為120kw，在小流量時，變頻泵實際的消耗約為1／4x120=30kw，其輸出功率接近于零，純屬無功消耗。
　　對于水泵在晚上或間隔時間較長時段的小零流量狀態(tài)，若場地空間允許，宜采用關(guān)閉變頻器及其它泵，直接啟動輔助小泵的控制供水，或者采用變頻泵自動睡眠和自動喚醒控制供水，以維持系統(tǒng)運行的效率較高，達到節(jié)能的目的。同時水泵的選型，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所有的供水系統(tǒng)都適用。例如，對于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，水泵的工況點是變化的；而后者水泵的工況點是固定的。因為變頻給水的水泵在調(diào)速運行后的大部分時間內(nèi)效率都比工頻運行時有所下降。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、運行和維護管理、外網(wǎng)供水能力等因素綜合評估，因地制宜，選擇恰當?shù)墓┧绞?，真正實現(xiàn)經(jīng)濟、合理、安全的目的。