變頻調(diào)速供水技術(shù)及其在建筑給水中的應(yīng)用

摘要：經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市建設(shè)步伐正在加快，建筑能耗和用水量也在逐年增加，因此，節(jié)能、節(jié)水至關(guān)重要。本文針對(duì)變頻恒壓供水系統(tǒng)在建筑給水中的應(yīng)用進(jìn)行了淺析及探討，這對(duì)建筑行業(yè)的節(jié)能減排，以及綠色建筑的普及具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：變頻；建筑；給排水

隨著自然資源的日趨緊張和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，許多節(jié)能技術(shù)正在應(yīng)用到我們的現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中，在我國(guó)城市發(fā)展步伐不斷加速，城鎮(zhèn)化水平不斷提高的大背景下，節(jié)能減排的要求不斷提高，然而在傳統(tǒng)供水的系統(tǒng)中，各方面受到條件限制存在很多不足，比如高位水箱供水當(dāng)中，設(shè)備占地面積大，水壓有限且水質(zhì)易受污染，因此，在現(xiàn)在建筑給水系統(tǒng)中，采用變頻泵組調(diào)速恒壓供水的方式已成為目前的主流。

一、變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)

1.1、系統(tǒng)原理

水泵調(diào)速可以通過很多方式，但是通過變頻進(jìn)行水泵調(diào)速更加快速、方便。變頻技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速提供了可能，變頻調(diào)速供水是利用變頻水泵的調(diào)速來調(diào)節(jié)用水量的多少，是目前較為常用的供水方式，它能更好的實(shí)現(xiàn)安全、節(jié)能的供水。變頻調(diào)速恒壓自動(dòng)供水系統(tǒng)不僅能夠安全、有效的供水，并且能很好的節(jié)省能源。再加上高度的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，供水設(shè)備使用操作簡(jiǎn)便，精確性能大幅提高。其大致的原理圖如下圖1所示：

1.2、節(jié)能分析

變頻技術(shù)之所以被稱為綠色節(jié)能技術(shù)，是因?yàn)槭褂米冾l能夠根據(jù)終端用戶的使用量對(duì)電機(jī)泵進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而節(jié)省多余的能源消耗，如下圖2所示為變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理圖，系統(tǒng)耗能可表示為（圖中矩形面積，O為坐標(biāo)原點(diǎn)），其中，是系統(tǒng)所需提供的供水恒壓，是管網(wǎng)的流量，是實(shí)際工況點(diǎn)。因此，當(dāng)用水量由降到的時(shí)候，在傳統(tǒng)水泵工頻不變的條件下，系統(tǒng)供水水泵的工況點(diǎn)將由圖中的轉(zhuǎn)移到，此時(shí)的系統(tǒng)功耗為，一般而言，與相差不大，但是降到造成的余壓頭會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成不利影響，尤其是在晚上水量變化比較大的時(shí)候，這種對(duì)系統(tǒng)的破壞更加顯而易見。

如果改用變頻調(diào)速系統(tǒng)，則系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用水量的變化來調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，通過調(diào)節(jié)，此時(shí)系統(tǒng)的能耗為，從而可得節(jié)約的能耗為，其節(jié)能效率。

二、變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的高層應(yīng)用

2.1、常見的建筑給水系統(tǒng)

建筑給水系統(tǒng)方案需要綜合考慮工程現(xiàn)場(chǎng)的具體情況并考慮以下三個(gè)方面的因素：1、供水安全可靠2、后期管理、維修方便3、投資少，節(jié)水節(jié)能。高層建筑一般采用的供水系統(tǒng)有三種方式，分別為：高位水箱給水系統(tǒng)、水泵水箱給水系統(tǒng)及變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)。其中變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)的原理是根據(jù)供水系統(tǒng)中用水量的改變調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速，控制流量并且使水泵工作在高效段。

在國(guó)內(nèi)的大部分城市中，大多數(shù)的居民建筑高度在30米左右，一般情況下，大部分建筑都可以從市政管網(wǎng)直接供水，即建筑物進(jìn)水管道直接與市政給水管網(wǎng)連接，利用管網(wǎng)水壓供水。然而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，目前城市規(guī)劃的市政管網(wǎng)壓力較大，市政管網(wǎng)用水點(diǎn)也不斷增多，很多多層建筑供水受到了一定影響，用戶點(diǎn)水壓不穩(wěn)定甚至水壓不足的現(xiàn)象也越來越多。尤其是當(dāng)城市里面高層建筑群越來越多，原先的城市供水方案不能滿足居民用水需求的情況下，面對(duì)供水的壓力，恒壓供水系統(tǒng)方案成為高層建筑理想的后備方案。

2.2變頻恒壓供水系統(tǒng)

變頻恒壓給水系統(tǒng)又分為變速水泵并聯(lián)給水系統(tǒng)、變速水泵減壓閥給水系統(tǒng)及管網(wǎng)疊壓（無負(fù)壓）給水系統(tǒng)。

在具體的高層建筑給水設(shè)計(jì)中，變頻恒壓供水系統(tǒng)是一種效果理想，適用性很強(qiáng)的給水方案。首先根據(jù)建筑高度和市政管網(wǎng)壓力對(duì)用戶用水點(diǎn)水壓進(jìn)行給水分區(qū)，可將普通高層建筑分為三個(gè)區(qū)：低區(qū)、中區(qū)、高區(qū)。分區(qū)以后計(jì)算每個(gè)分區(qū)所需的水頭水壓、流量等問題。然后選擇相應(yīng)的給水加壓變頻泵和變頻器，利用變頻恒壓供水方式的自動(dòng)控制系統(tǒng)，來滿足用戶對(duì)水量水壓的使用要求，達(dá)到恒壓供水的效果。這種供水方案能夠提高了水質(zhì)水量，減少二次污染。

在變頻恒壓給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)施中，高層建筑給水系統(tǒng)主泵根據(jù)實(shí)際情況需要一般需要2-4臺(tái)，安裝的變頻泵應(yīng)盡最大限度的運(yùn)行在高效段。并且需要設(shè)置備用泵以提高供水的安全性，此外應(yīng)當(dāng)特別注意高層建筑各分區(qū)的供水揚(yáng)程應(yīng)分別滿足各區(qū)最不利配水點(diǎn)所需水頭，最后，為了保證供水安全、可靠，供水系統(tǒng)的電控系統(tǒng)應(yīng)采用雙電源，并選擇性能更好的電機(jī)。

2.3變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)的設(shè)置

常見的變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)有以下兩種方式，即分區(qū)設(shè)置減壓閥減壓給水方式和變頻調(diào)速水泵并聯(lián)給水方式。

分區(qū)設(shè)置減壓閥減壓給水方式是通過對(duì)變頻泵進(jìn)行加壓，以保障高區(qū)用戶正常用水的壓力需求，但與此同時(shí)會(huì)造成中區(qū)和低區(qū)用戶的水壓較大，此時(shí)可以對(duì)非高層區(qū)域的用戶設(shè)置減壓閥或者減壓孔板的方式進(jìn)行減壓給水，根據(jù)建筑物形式和對(duì)給水系統(tǒng)設(shè)置要求的不同，減壓閥可有各種設(shè)置方式，可在配水立管上設(shè)置減壓閥，在配水干管上設(shè)置減壓閥及在配水支管上配置減壓閥等方式。

變頻調(diào)速水泵并聯(lián)給水方式是根據(jù)建筑高度和市政管網(wǎng)水壓進(jìn)行區(qū)域分區(qū)，對(duì)每個(gè)分區(qū)單獨(dú)設(shè)置變頻水泵進(jìn)行供水，然后采用多臺(tái)水泵并聯(lián)的方式進(jìn)行供水。采用這種系統(tǒng)的供水相對(duì)較安全，此外，設(shè)備布置集中于底層水泵房中，便于維護(hù)與管理，不占用建筑上層使用面積，能源消耗較少。

這兩種供水方式都有其利弊，變頻水泵并聯(lián)給水系統(tǒng)中，各分區(qū)都是單獨(dú)設(shè)置的，供水時(shí)互不影響，因而供水相對(duì)安全可靠，檢修方便，節(jié)能節(jié)水。設(shè)置減壓閥供水系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只用一套設(shè)備，投資少，管理方便。但是能耗就有所浪費(fèi)。

三、結(jié)束語

供水系統(tǒng)采用現(xiàn)代先進(jìn)的變頻控制系統(tǒng)，分段供水、定時(shí)供水，手動(dòng)、自動(dòng)選擇工作方式相結(jié)合，操作簡(jiǎn)單，此外能夠有效避免了水質(zhì)的二次污染，極大的提高了居民用水安全性。

電機(jī)在運(yùn)作時(shí)，根據(jù)變頻泵組不同供水量所需的動(dòng)能自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)功率，避免了能耗的浪費(fèi)，是供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最大限度地節(jié)能運(yùn)行，變頻水泵根據(jù)用戶用水量的變化，調(diào)整水泵輸出流量，節(jié)水效果顯著。

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