城市次高層建筑變頻調速恒壓給水設備方案探析
城市次高層建筑變頻調速恒壓給水設備方案探析
隨著城市建設的不斷發展，相繼出現了次高層建筑（9－12層）。我們知道，大樓啟用較基本的條件就是要有變頻調速恒壓給水設備。自來水廠通過城市輸、配水管道供水，水壓一般在2kg/cm2左右，夜間可達2.5－2.7kg/cm2，所以六、七層以下的住宅樓，通過設置屋頂水箱，夜間市政管網水壓高時屋頂水箱進水，供四層以上住戶正常用水是沒有問題的。而目前城市用地越來緊，不得不建較高的樓房，除了建高層建筑以外，還要建次高層建筑。相比之下，次高層建筑（特別是住宅）施工周期短，容積率高，產生效益快，更得到廣大房地產商的青睞。而且，由于次高層的物業管理費與高層建筑的物業管理費相比要低得多，所以，大多數購房者傾向于購置次高層建筑。而這類建筑的代水就涉及到二次增壓供水的問題。當前研究和探討這類問題，是十分必，要的。
一、常見幾種供水方式
一般二次增壓采用以下幾種供水方式：
1、水池－水泵（恒壓變頻或氣壓罐）－管網系統－用水點
此方式是集中供水。對于一、二層是商業群房，群房上建有多幢住宅的建筑，目前較多采用此種供水方案。一般設計有地下生活水池一座，集中恒壓變頻供水，不設屋頂水箱，較不利用水點是頂層住宅。主水泵一般有三臺，二開一備自動切換，付泵為一小流量泵，夜間用水量小時主泵自動切換到付泵，以維持系統壓力基本不變（氣壓罐一般不用于生活用水）。
2、水池－水泵－高位水箱－用水點
此方式也是集中供水。單幢次高層和高層建筑的高壓供水區較多采用該種方案。一般也需要設計有一座地下水池，通過兩臺水泵（一用一備）抽水送至高水箱，再由高位水箱向下供水至各用水點。
3、單元水箱－單元增壓泵－單元高位水箱－各單位無水點
此方式已簡化為單元總水表進水。單元水箱和單元增壓泵實際上是一個整體，我們稱之為單元增壓器。九四年與上海海鷹機械廠合作研制開發了第，一代的單元增壓器，并用于我所管理的工程中。經過半年使用，又發現了需要改進的地方，并作了多次修改，現在使用的是第三代產品。
二、比較（經濟和社會效益）
從現論上講第，一種方式恒壓變頻供水是較為理想和先進的。首先恒壓變頻供水保證出水壓力不變，根據用水量大小進行變頻供水，既節約電能，又保證水泵軟啟動（對電網電壓沖擊不大），延長了水泵壽命。各臺水泵自動輪換使用，即較先投入使用的水泵較早退出運行，這樣，各臺水泵壽命均等，而且，一旦水泵出現故障，該系統能自動跳過故障泵運行。從造價上看較省，一般13萬元左右一套，只需考慮水泵房的變頻供水設備費、地下貯水池費，不需要屋頂水箱（約1500元／只），還可減少屋頂水箱的二次污染和保證頂層的供水壓力（用熱水器壓力也沒問題）。
但是，在實際使用中，卻遇到了許多問題，給工作帶來了麻煩，公司社會效益直接受到影響。
我公司所承建的一個項目就采用了無屋頂水箱的集中變頻調速恒壓給水方式，它的使用和日常管理所反映出的問題，就很有代表性。首先，由于是集中供水，進地下水池的總水表屬自來水公司產權，他們只按此總水表所走的度數收取水費，表內管網的跑冒滴漏與他們無關。而一般管網跑冒滴漏總是難免的，即使沒有，各單元的單元分表度數與地下水池的總水表也有誤差，再到各分戶水表度數相差更大，誰來承擔這一差價，再加上水泵的電費（經測算約0.9度電／噸水）使得這里水價很高，住戶無法承擔，收交水電費成了很傷腦筋的事。從九四年至今，我開發公司一直在承著水泵電費和水費差價，這樣無止盡地下去，不知到何時，這項費用是無法估算的。也無帳可出（因為這里沒有實行物業管理）。而另一方面，通過四年多來的使用，我還發現，雖然該設備可以 全自動化，無需人天天管理，但它還有致命的弱點：水泵在自動切換時（卸載或加載時）水泵供水會出現短暫的低壓，特別是電腦判斷有故障需跳過故障泵運行時時間會更長。隨著設備使用年限加長，設備房潮濕造成電腦元器件老化加快，水管路系統止回閥的失錄，反映故障和處理故障的時間也延長，直接受害者就是頂層住戶。一旦壓力減低他們就無水，當跳過故障泵啟動備用泵時壓力又增大，所以頂層住戶怨聲不斷。集中供水還有一較大的毛病就是，一旦供水系統有問題，無法供水，幾百戶人家都要遭殃。而且，由于水泵運行是由變頻控制柜來完成的，如果變頻控制柜出故障，一般的電工無法處理，需要廠家專業技術人員來解決，造成設備不能及時維修，供水無法保證。雖然設備房管理簡單了，但住戶用水缺乏保障，社會效益受到影響。
第，二種方式是較成熟的水泵、水箱供水方式。水泵控制柜采用較簡單的電器元器件，如出現故障，普通的電工就能維修，而且元器件的費用也低。再加上有高位水箱，不會造成一停電就停水，供水保障率高。但用在單幢次高層建筑同樣也存在收交水電費難的問題。用在高層建筑，則可以由物業管理公司一并考慮解決。
第，三種方式，變頻調速恒壓給水設備是在吸取了以上兩種供水方式的經驗教訓后產生的，雖然一次性投資較大，每個單元都要設增壓器（約1萬元／臺），增加單元屋頂水箱（約1500元／只）增加進水總表安裝費（約4000元／只），單元泵電表安裝費（約4000元／只），還有各單元小水泵房土建費用等，總費用比上兩種方式增加一、二十萬元，但管理上解決了許多麻煩。首先，水電費各單元住戶自己交，一旦水泵出故障，只影響該單元的十幾戶。房地產商一般寧愿一次性投入大一點，也不愿一背上個包袱，特別是與住戶打交道。由于有屋頂水箱，高水位時停泵，低水位時啟泵，這樣，水泵也有了停息時間，既省電又不至于一停電就停泵無水供應，用水有了保障。社會效益明顯好于前兩種供水方式。但是，如果設備本身返修率大的話，也會給管理帶來麻煩，必竟一個大泵房分成了許多小泵房。所以，選擇品質優良、性能較好的單元供水設備尤為重要。
三、單元增壓器性能簡介
從上面的介紹可知，單元增壓器性能的優劣，直接關系到用戶的使用和開發商的信譽。通過四年多的實際使用，我認為上海海鷹機械廠的第三代單元增壓器質量很好，用電省，故障率低。而且，當市政管網壓力高得足以使屋頂水箱夜間進水時，增壓器的壓力控制器會自動控制水泵停止工作，由旁通管直接供水。我所作的工程中采取了這種方式，運行效果很好。特別是近來市政管網的壓力有了很大提高，夜間可達3.5kg/cm2左右，所以，實際使用中九層樓的住宅，水泵運行時間短、次數少，用電非常省，大約0.02元／噸水的電費。
但是，我又發現了另外一個問題：當水壓較高，水泵較長時間不運轉時，會出現水泵卡死。對此，我已建議廠家在水泵控制柜中增加定時器，每天定時運轉泵兩分鐘左右。對于該單元增壓器，我認為還應不斷改進，以滿足不同用戶的需要。
四、結語
從以上的比較分析和本人實際工作中遇到的情況來看，我認為，開發企業所建的次高層建筑的供水方案，采用單元增壓（即第三種方式）較合適。請各位專家和同行們多提出寶貴意和建議，以便把次高層建筑供水搞得較好。
中贏變頻調速恒壓給水設備特點：
1、高效節能
變頻調速恒壓給水設備能根據用戶的實際用水量和使用壓力自動檢測，調節電動機的轉速(耗電量)，使重慶|貴州變頻調速恒壓給水設備始終處于高效率的工作狀態。
2、供水管網壓力穩定
由微機構成自動閉環控制，能在0.5秒內使變化的壓力恢復正常，壓力調節精度為設定值的±5%。
3、占地小、投資少，安裝工期短。
變頻調速恒壓給水設備與其他老式重慶|貴州變頻調速恒壓給水設備相比節約占地3~16倍，比建水塔節約投資15%~60%。設備體積小，組裝、安裝調試方便，運輸及安裝工期短。
4、保護功能全，運行安全可靠，操作方便。
變頻調速恒壓給水設備主機采用進口變頻調速器，自身具有欠壓、過壓、過流、過載、短路、過熱、失速防止等保護功能，無故障運用達10萬小時以上。設備配電控制部分，采用智能化控制原理，操作方便實用，設備工作狀況一目了然，便于非專業人員很快熟練掌握。
5、供水功能全，保險系數高
局部出現故障時，能啟用應急功能繼續供水。犀牛設備可與市政供水網自動并網運行，并具有雙恒壓功能，即能滿足生活生產用水的正常壓力和流量，有能在出現火情時自動轉換為高壓大流量供水，可一機多用。
6、適用范圍
供水壓力0.15~2.0MP，供水高度10－200米，單套四川廣安遂寧變頻恒壓給水設備每小時供水量10~50000m3/h，可用于大、中、小型自來水的配套改造；可用于企事業單位、住宅區、農村的生產、生活、辦公用水。
中贏變頻調速恒壓給水設備優勢：
1、技術先進：
將真空抑制技術、流體控制技術和智能變頻技術等多項先進技術進行優化融合，變頻調速恒壓給水設備與自來水管網直接串接，實現穩壓、節能、衛生、安全可靠。運行不產生負壓，不用建水池、水箱。
2、衛生無二次污染：
變頻調速恒壓給水設備為全密封結構，細菌和粉塵不會進入系統；避免了藻類的滋生，防止了水源二次污染及供水水質污染問題，用戶使用的是符合國家衛生標準的自來水。
3、能效果顯著：
全封閉結構運行，避免了滲、跑、冒、滴、漏等現象發生，無水池、水箱，節約了消毒沖洗用水。與自來水管網直接串接，可以充分利用自來水原有壓力，差多少補多少，自來水滿足要求時設備就停止工作。變頻調速恒壓給水設備大部分時間在較低頻率下運行，耗電量少。采用變頻技術，進一步節能，綜合節能一般可達50%以。
4、運行可靠：
變頻調速恒壓給水設備對自來水管網無影響，設備利用調節罐無負壓自動調節，管網增壓供水時不會對原管網產生負壓，不影響其它用戶的正常用水。
5、投資節約：
無需修建蓄水池或水箱，節省了土建投資；無需從零加壓，因此，變頻調速恒壓給水設備投資減少；水質無二次污染，不需要凈化設備，節省投資。可充分利用自來水管網的壓力，能耗小，節省日常的用電開支。沒用水池、水箱，節省定期清洗消毒的費用。
6、配置靈活：
電氣控制部分既可采用變頻恒（變）壓控制，也可采用壓力(BZG氣壓型）直接控制。
7、投資節約：
無需修建蓄水池或水箱，節省了土建投資；無需從零加壓，因此設備選型較，變頻調速恒壓給水設備投資減少；水質無二次污染，不需要凈化設備，節省投資。可充分利用自來水管網的壓力，能耗小，節省日常的用電開支。沒用水池、水箱，節省定期清洗消毒的費用。
8、運行可靠：
對自來水管網無影響，設備利用調節罐無負壓自動調節，管網增壓供水時不會對原管網產生負壓，不影響其它用戶的正常用水。
中贏變頻調速恒壓給水設備的應用.
1、變頻調速恒壓給水設備的特點及分析
用戶用水的多少是經常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質量。變頻調速恒壓給水設備對于某些工業或特殊用戶是非常重要的。例如在某些生產過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響產品質量，嚴重時使產品報廢和設備損壞。又如發生火災時，若供水壓力不足或或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經濟損失和人員傷亡。所以，某些用水區采用變頻調速恒壓給水設備，具有較大的經濟和社會意義。隨著電力技術的發展，變頻調速技術的日臻完善，以變頻調速為核心的智能重慶|貴州變頻調速恒壓給水設備取代了以往高位水箱和壓力罐等，起動平穩，起動電流可限制在額定電流以內，從而避免了起動時對電網的沖擊；由于泵的平均轉速降低了，從而可延長泵和閥門等東西的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效應。其穩定安全的運行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，將使供水實現節水、節電、節省人力， 終將達到高效率的運行目的。
2、變頻調速恒壓給水設備應用方式
通常在同一路供水系統中，設置多臺常用泵，供水量大時多臺泵全開，供水量小時開一臺或兩臺。在采用變頻調速恒壓給水設備進行恒壓供水時，就用兩種方式，其一是所有水泵配用一臺變頻器；其二是每臺水泵配用一臺變頻器。后種方法根據壓力反饋信號，通過PID運算自動調整變頻器輸出頻率，改變電動機轉速， 終將達到管網恒壓的目的，就一個閉環回路，較簡單，但成本高。前種方法成本低，性能不比后種差，但控制程序較復雜，是未來的發展方向，我公司開發中贏系列變頻調速恒壓給水設備系統就可實現一變頻器控制任意數馬達的功能。下面講到的原理都是一變頻器拖動多馬達的系統。
中贏變頻調速恒壓給水設備的應用范圍：
1、用于新建的住宅小區、別墅、寫字樓、綜合樓生活供水。
2、用于高層建筑、消防用水、 賓館飯店等的生活供水。
3、用于氣壓給水,地面水池加壓等傳統供水系統改造。
4、各種鍋爐冷水供水系統、鍋爐熱水。
5、自來水廠的中間加壓泵站、自來水二次增壓。
6、各工礦企業的生產、生活用水、管網穩壓。
7、各種類型的循環水、冷卻水供應系統。
8、自來水壓力不能滿足要求的生活、消防加壓供水等。
中贏變頻調速恒壓給水設備其優點是：
a、 起動平衡，起動電流可限制在額定電流以內，從而避免了起動時對電網的沖擊；
b、 由于泵的平均轉速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命；
c、 可以消除起動和停機時的水錘效應； 一般地說，當由一臺變頻器控制一臺電動機時，只需使變頻器的配用電動機容量與實際電動機容量相符即可。當一臺變頻器同時控制兩臺電動機時，原則上變頻器的配用電動機容量應等于兩臺電動機的容量之和。但如在高峰負載時的用水量比兩臺水泵全速供水量相差很多時， 可考慮適當減小變頻器的容量，但應注意留有足夠的容量。
雖然水泵在低速運行時，電動機的工作電流較小。但是，當用戶的用水量變化頻繁時，電動機將處于頻繁的升、降速狀態，而升、降速的電流可略超過電動機的額定電流，導致電動機過熱。因此，電動機的熱保護是必需的。對于這種由于頻繁地升、降速而積累起來的溫升，變頻器內的電子熱保護功能是難以起到保護作用的，所以應采用熱繼電器來進行電動機的熱保護。在主要功能預置方面，較高頻率應以電動機的額定頻率為變頻器的較高工作頻率。升、降速時間在采用PID調節器的情況下，升、降速時間應盡量設定得短一些，以免影響由PID調節器決定的動態響應過程。如變頻器本身具有PID調節功能時，只要在
預置時設定PID功能有效，則所設定的升速和降速時間將自動失效。
中贏變頻調速恒壓給水設備特點.
變頻調速恒壓給水設備：是由水泵，下水池（或水井），全自動智能數控供水控制柜組成的供水系統。
1、自動化程序高，設備運行壽命長，全機工作采用全自動智能數控變頻控制，操作方便，工作程序由微機控制。對機組均能進行軟起動，對電器和機械無沖擊，大大延長設備的電器和機械的壽命。
2、變頻調速恒壓給水設備無高塔、無屋頂水箱，節省占地面積。體積小，重量輕，土建費用少；安裝方便，工期短，工期短，噪音小，無二次污染。停電時可維護自然供水高度。
3、設備有完善的保護、自檢、故障判斷的功能及故障排除的對策，保護功能齊全，有缺相、欠壓、過壓、過載、短路、過熱、失速等保護功能。
4、 變頻調速恒壓給水設備抗干擾能力強，本設備有抗干擾及自動復位電路，可在各種場合下可靠運行。
5、功能齊全，可追加各種附加功能，如小流量停機，小流量切換，水池無水停機，水池有水時，自動開機。市網壓力升高，能夠滿足用水量時自動停機進入休眠狀態。但管網有一定的壓力但又低，而不能到達較高層時，自動再起動水泵運行。定時起、停，定時切換。本設備另具有變頻自動、手動多種操作運行方式。在任何狀況下，設備均能可靠地投入運行，確保供水系統不斷水。
6、高效節能：本設備對泵組進行出口恒壓變量控制，進一步擴展了水泵的調速范圍，節電較高可達50%，供水壓力恒定，其調節精度可達設定值的上下0.01MP，系統漏溢少，可節水10%。由于采用水泵出口壓力控制，系統用水量任意變化，故能使供水管網的服務壓力恒定，保證供水質量。
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