城市次高層建筑變頻調(diào)速恒壓給水設備方案探析
城市次高層建筑變頻調(diào)速恒壓給水設備方案探析
隨著城市建設的不斷發(fā)展，相繼出現(xiàn)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(diào)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(wǎng)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(chǎn)生效益快，更得到廣大房地產(chǎn)商的青睞。而且，由于次高層的物業(yè)管理費與高層建筑的物業(yè)管理費相比要低得多，所以，大多數(shù)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(wǎng)系統(tǒng)－用水點
此方式是集中供水。對于一、二層是商業(yè)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(tǒng)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(qū)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(fā)了第，一代的單元增壓器，并用于我所管理的工程中。經(jīng)過半年使用，又發(fā)現(xiàn)了需要改進的地方，并作了多次修改，現(xiàn)在使用的是第三代產(chǎn)品。
二、比較（經(jīng)濟和社會效益）
從現(xiàn)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(jù)用水量大小進行變頻供水，既節(jié)約電能，又保證水泵軟啟動（對電網(wǎng)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(xiàn)故障，該系統(tǒng)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(diào)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(chǎn)權(quán)，他們只按此總水表所走的度數(shù)收取水費，表內(nèi)管網(wǎng)的跑冒滴漏與他們無關(guān)。而一般管網(wǎng)跑冒滴漏總是難免的，即使沒有，各單元的單元分表度數(shù)與地下水池的總水表也有誤差，再到各分戶水表度數(shù)相差更大，誰來承擔這一差價，再加上水泵的電費（經(jīng)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(fā)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(yè)管理）。而另一方面，通過四年多來的使用，我還發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)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(yè)技術(shù)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(xiàn)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(yè)管理公司一并考慮解決。
第，三種方式，變頻調(diào)速恒壓給水設備是在吸取了以上兩種供水方式的經(jīng)驗教訓后產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)優(yōu)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(yōu)劣，直接關(guān)系到用戶的使用和開發(fā)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(zhì)量很好，用電省，故障率低。而且，當市政管網(wǎng)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(wǎng)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(shù)少，用電非常省，大約0.02元／噸水的電費。
但是，我又發(fā)現(xiàn)了另外一個問題：當水壓較高，水泵較長時間不運轉(zhuǎn)時，會出現(xiàn)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(zhuǎn)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(jié)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(fā)企業(yè)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(diào)速恒壓給水設備特點：
1、高效節(jié)能
變頻調(diào)速恒壓給水設備能根據(jù)用戶的實際用水量和使用壓力自動檢測，調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速(耗電量)，使重慶|貴州變頻調(diào)速恒壓給水設備始終處于高效率的工作狀態(tài)。
2、供水管網(wǎng)壓力穩(wěn)定
由微機構(gòu)成自動閉環(huán)控制，能在0.5秒內(nèi)使變化的壓力恢復正常，壓力調(diào)節(jié)精度為設定值的±5%。
3、占地小、投資少，安裝工期短。
變頻調(diào)速恒壓給水設備與其他老式重慶|貴州變頻調(diào)速恒壓給水設備相比節(jié)約占地3~16倍，比建水塔節(jié)約投資15%~60%。設備體積小，組裝、安裝調(diào)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(diào)速恒壓給水設備主機采用進口變頻調(diào)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(yè)人員很快熟練掌握。
5、供水功能全，保險系數(shù)高
局部出現(xiàn)故障時，能啟用應急功能繼續(xù)供水。犀牛設備可與市政供水網(wǎng)自動并網(wǎng)運行，并具有雙恒壓功能，即能滿足生活生產(chǎn)用水的正常壓力和流量，有能在出現(xiàn)火情時自動轉(zhuǎn)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(yè)單位、住宅區(qū)、農(nóng)村的生產(chǎn)、生活、辦公用水。
中贏變頻調(diào)速恒壓給水設備優(yōu)勢：
1、技術(shù)先進：
將真空抑制技術(shù)、流體控制技術(shù)和智能變頻技術(shù)等多項先進技術(shù)進行優(yōu)化融合，變頻調(diào)速恒壓給水設備與自來水管網(wǎng)直接串接，實現(xiàn)穩(wěn)壓、節(jié)能、衛(wèi)生、安全可靠。運行不產(chǎn)生負壓，不用建水池、水箱。
2、衛(wèi)生無二次污染：
變頻調(diào)速恒壓給水設備為全密封結(jié)構(gòu)，細菌和粉塵不會進入系統(tǒng)；避免了藻類的滋生，防止了水源二次污染及供水水質(zhì)污染問題，用戶使用的是符合國家衛(wèi)生標準的自來水。
3、能效果顯著：
全封閉結(jié)構(gòu)運行，避免了滲、跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象發(fā)生，無水池、水箱，節(jié)約了消毒沖洗用水。與自來水管網(wǎng)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(diào)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(shù)，進一步節(jié)能，綜合節(jié)能一般可達50%以。
4、運行可靠：
變頻調(diào)速恒壓給水設備對自來水管網(wǎng)無影響，設備利用調(diào)節(jié)罐無負壓自動調(diào)節(jié)，管網(wǎng)增壓供水時不會對原管網(wǎng)產(chǎn)生負壓，不影響其它用戶的正常用水。
5、投資節(jié)約：
無需修建蓄水池或水箱，節(jié)省了土建投資；無需從零加壓，因此，變頻調(diào)速恒壓給水設備投資減少；水質(zhì)無二次污染，不需要凈化設備，節(jié)省投資。可充分利用自來水管網(wǎng)的壓力，能耗小，節(jié)省日常的用電開支。沒用水池、水箱，節(jié)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(jié)約：
無需修建蓄水池或水箱，節(jié)省了土建投資；無需從零加壓，因此設備選型較，變頻調(diào)速恒壓給水設備投資減少；水質(zhì)無二次污染，不需要凈化設備，節(jié)省投資?？沙浞掷米詠硭芫W(wǎng)的壓力，能耗小，節(jié)省日常的用電開支。沒用水池、水箱，節(jié)省定期清洗消毒的費用。
8、運行可靠：
對自來水管網(wǎng)無影響，設備利用調(diào)節(jié)罐無負壓自動調(diào)節(jié)，管網(wǎng)增壓供水時不會對原管網(wǎng)產(chǎn)生負壓，不影響其它用戶的正常用水。
中贏變頻調(diào)速恒壓給水設備的應用.
1、變頻調(diào)速恒壓給水設備的特點及分析
用戶用水的多少是經(jīng)常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)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(zhì)量。變頻調(diào)速恒壓給水設備對于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的。例如在某些生產(chǎn)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(chǎn)品質(zhì)量，嚴重時使產(chǎn)品報廢和設備損壞。又如發(fā)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(jīng)濟損失和人員傷亡。所以，某些用水區(qū)采用變頻調(diào)速恒壓給水設備，具有較大的經(jīng)濟和社會意義。隨著電力技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完善，以變頻調(diào)速為核心的智能重慶|貴州變頻調(diào)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(wěn)，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；由于泵的平均轉(zhuǎn)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(wěn)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(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力， 終將達到高效率的運行目的。
2、變頻調(diào)速恒壓給水設備應用方式
通常在同一路供水系統(tǒng)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(diào)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(jù)壓力反饋信號，通過PID運算自動調(diào)整變頻器輸出頻率，改變電動機轉(zhuǎn)速， 終將達到管網(wǎng)恒壓的目的，就一個閉環(huán)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(fā)展方向，我公司開發(fā)中贏系列變頻調(diào)速恒壓給水設備系統(tǒng)就可實現(xiàn)一變頻器控制任意數(shù)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(tǒng)。
中贏變頻調(diào)速恒壓給水設備的應用范圍：
1、用于新建的住宅小區(qū)、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(tǒng)供水系統(tǒng)改造。
4、各種鍋爐冷水供水系統(tǒng)、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(yè)的生產(chǎn)、生活用水、管網(wǎng)穩(wěn)壓。
7、各種類型的循環(huán)水、冷卻水供應系統(tǒng)。
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(diào)速恒壓給水設備其優(yōu)點是：
a、 起動平衡，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；
b、 由于泵的平均轉(zhuǎn)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(tài)，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(nèi)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器決定的動態(tài)響應過程。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)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(diào)速恒壓給水設備特點.
變頻調(diào)速恒壓給水設備：是由水泵，下水池（或水井），全自動智能數(shù)控供水控制柜組成的供水系統(tǒng)。
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(shù)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(diào)速恒壓給水設備無高塔、無屋頂水箱，節(jié)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(diào)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(wǎng)壓力升高，能夠滿足用水量時自動停機進入休眠狀態(tài)。但管網(wǎng)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(tǒng)不斷水。
6、高效節(jié)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(diào)速范圍，節(jié)電較高可達50%，供水壓力恒定，其調(diào)節(jié)精度可達設定值的上下0.01MP，系統(tǒng)漏溢少，可節(jié)水10%。由于采用水泵出口壓力控制，系統(tǒng)用水量任意變化，故能使供水管網(wǎng)的服務壓力恒定，保證供水質(zhì)量。
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