變頻調速供水技術及其在建筑給水中的應用

摘要：經濟的不斷發展，城市建設步伐正在加快，建筑能耗和用水量也在逐年增加，因此，節能、節水至關重要。本文針對變頻恒壓供水系統在建筑給水中的應用進行了淺析及探討，這對建筑行業的節能減排，以及綠色建筑的普及具有一定指導意義。

關鍵詞：變頻；建筑；給排水

隨著自然資源的日趨緊張和科學技術的發展進步，許多節能技術正在應用到我們的現實生活當中，在我國城市發展步伐不斷加速，城鎮化水平不斷提高的大背景下，節能減排的要求不斷提高，然而在傳統供水的系統中，各方面受到條件限制存在很多不足，比如高位水箱供水當中，設備占地面積大，水壓有限且水質易受污染，因此，在現在建筑給水系統中，采用變頻泵組調速恒壓供水的方式已成為目前的主流。

一、變頻調速恒壓供水系統

1.1、系統原理

水泵調速可以通過很多方式，但是通過變頻進行水泵調速更加快速、方便。變頻技術的發展為實現變頻調速提供了可能，變頻調速供水是利用變頻水泵的調速來調節用水量的多少，是目前較為常用的供水方式，它能更好的實現安全、節能的供水。變頻調速恒壓自動供水系統不僅能夠安全、有效的供水，并且能很好的節省能源。再加上高度的自動化控制系統，供水設備使用操作簡便，精確性能大幅提高。其大致的原理圖如下圖1所示：

1.2、節能分析

變頻技術之所以被稱為綠色節能技術，是因為使用變頻能夠根據終端用戶的使用量對電機泵進行調節，從而節省多余的能源消耗，如下圖2所示為變頻調速恒壓供水系統的節能原理圖，系統耗能可表示為（圖中矩形面積，O為坐標原點），其中，是系統所需提供的供水恒壓，是管網的流量，是實際工況點。因此，當用水量由降到的時候，在傳統水泵工頻不變的條件下，系統供水水泵的工況點將由圖中的轉移到，此時的系統功耗為，一般而言，與相差不大，但是降到造成的余壓頭會對系統造成不利影響，尤其是在晚上水量變化比較大的時候，這種對系統的破壞更加顯而易見。

如果改用變頻調速系統，則系統會根據用水量的變化來調節水泵的轉速，通過調節，此時系統的能耗為，從而可得節約的能耗為，其節能效率。

二、變頻調速恒壓供水系統的高層應用

2.1、常見的建筑給水系統

建筑給水系統方案需要綜合考慮工程現場的具體情況并考慮以下三個方面的因素：1、供水安全可靠2、后期管理、維修方便3、投資少，節水節能。高層建筑一般采用的供水系統有三種方式，分別為：高位水箱給水系統、水泵水箱給水系統及變頻調速恒壓給水系統。其中變頻調速恒壓給水系統的原理是根據供水系統中用水量的改變調整水泵的轉速，控制流量并且使水泵工作在高效段。

在國內的大部分城市中，大多數的居民建筑高度在30米左右，一般情況下，大部分建筑都可以從市政管網直接供水，即建筑物進水管道直接與市政給水管網連接，利用管網水壓供水。然而隨著社會經濟和科學技術的不斷發展進步，目前城市規劃的市政管網壓力較大，市政管網用水點也不斷增多，很多多層建筑供水受到了一定影響，用戶點水壓不穩定甚至水壓不足的現象也越來越多。尤其是當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，面對供水的壓力，恒壓供水系統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

變頻恒壓給水系統又分為變速水泵并聯給水系統、變速水泵減壓閥給水系統及管網疊壓（無負壓）給水系統。

在具體的高層建筑給水設計中，變頻恒壓供水系統是一種效果理想，適用性很強的給水方案。首先根據建筑高度和市政管網壓力對用戶用水點水壓進行給水分區，可將普通高層建筑分為三個區：低區、中區、高區。分區以后計算每個分區所需的水頭水壓、流量等問題。然后選擇相應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控制系統，來滿足用戶對水量水壓的使用要求，達到恒壓供水的效果。這種供水方案能夠提高了水質水量，減少二次污染。

在變頻恒壓給水系統的設計實施中，高層建筑給水系統主泵根據實際情況需要一般需要2-4臺，安裝的變頻泵應盡最大限度的運行在高效段。并且需要設置備用泵以提高供水的安全性，此外應當特別注意高層建筑各分區的供水揚程應分別滿足各區最不利配水點所需水頭，最后，為了保證供水安全、可靠，供水系統的電控系統應采用雙電源，并選擇性能更好的電機。

2.3變頻調速恒壓給水系統的設置

常見的變頻調速恒壓給水系統有以下兩種方式，即分區設置減壓閥減壓給水方式和變頻調速水泵并聯給水方式。

分區設置減壓閥減壓給水方式是通過對變頻泵進行加壓，以保障高區用戶正常用水的壓力需求，但與此同時會造成中區和低區用戶的水壓較大，此時可以對非高層區域的用戶設置減壓閥或者減壓孔板的方式進行減壓給水，根據建筑物形式和對給水系統設置要求的不同，減壓閥可有各種設置方式，可在配水立管上設置減壓閥，在配水干管上設置減壓閥及在配水支管上配置減壓閥等方式。

變頻調速水泵并聯給水方式是根據建筑高度和市政管網水壓進行區域分區，對每個分區單獨設置變頻水泵進行供水，然后采用多臺水泵并聯的方式進行供水。采用這種系統的供水相對較安全，此外，設備布置集中于底層水泵房中，便于維護與管理，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，變頻水泵并聯給水系統中，各分區都是單獨設置的，供水時互不影響，因而供水相對安全可靠，檢修方便，節能節水。設置減壓閥供水系統，系統結構簡單，只用一套設備，投資少，管理方便。但是能耗就有所浪費。

三、結束語

供水系統采用現代先進的變頻控制系統，分段供水、定時供水，手動、自動選擇工作方式相結合，操作簡單，此外能夠有效避免了水質的二次污染，極大的提高了居民用水安全性。

電機在運作時，根據變頻泵組不同供水量所需的動能自動調節電機功率，避免了能耗的浪費，是供水系統實現最大限度地節能運行，變頻水泵根據用戶用水量的變化，調整水泵輸出流量，節水效果顯著。

參考文獻

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