無負(fù)壓供水系統(tǒng)在高層建筑中的節(jié)能應(yīng)用

陳風(fēng)華 林京 蔡澤

【摘要】為貫徹執(zhí)行資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的國家發(fā)展戰(zhàn)略政策，引導(dǎo)綠色建筑健康發(fā)展 ，本文以浙江影視后期制作中心綜合大樓為背景，通過幾種供水系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比，透過無負(fù)壓變頻供水系統(tǒng)的組成、供水原理、適用范圍、系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)及無負(fù)壓技術(shù)和變頻技術(shù)等分析無負(fù)壓供水設(shè)備在高層建筑中所帶來的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益。在解決傳統(tǒng)二次供水系統(tǒng)存在水資源浪費(fèi)、能耗浪費(fèi)、水質(zhì)二次污染等問題。

【關(guān)鍵詞】無負(fù)壓供水系統(tǒng)、高層建筑、節(jié)能

一、緒論

1.1 引言

水是人類生命之源。隨著我國城市化進(jìn)程的加速，城市規(guī)模的膨脹，居民小區(qū)不斷增加，高樓大廈鱗次櫛比，致使本來不堪重負(fù)的自來水管網(wǎng)更顯不足；很多城市在用水的高峰期樓房高層屢屢出現(xiàn)缺水的現(xiàn)象。

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，城市化建設(shè)的不斷加快，人口的不斷增加，土地需求日益緊張，高層建筑層出不窮。為滿足建筑內(nèi)部用水點(diǎn)對水量、水壓和水質(zhì)的要求，必須對自來水進(jìn)行二次加壓，因此，選擇一種既能節(jié)水節(jié)能，又能保障供水安全的供水方式，這對降低建筑耗能、提高供水安全可靠性具有重要意義[1]。

1.2課題研究背景與意義

現(xiàn)代通常的供水方式都是將自來水放在蓄水池，然后由水泵將水從蓄水池抽到屋頂?shù)母呶凰洌儆筛呶凰湎蛴脩艄┧＿@種供水方式存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)問題：第一、將原本具有壓力能的水放到水箱變成無壓力和勢能的水，使得二次供水時(shí)需要更多的能量；第二、由于水量隨著時(shí)間變化，大多數(shù)水泵并未工作在高效區(qū)，低效率的運(yùn)轉(zhuǎn)使得水泵浪費(fèi)大量的能量；另外，二次供水還存在著大量的污染問題。

傳統(tǒng)的供水方式離不開蓄水池，蓄水池中的水一般自來水管供給，這樣有壓力的水進(jìn)入水池后變成零，造成大量的能源浪費(fèi)。

隨著二次供水加壓技術(shù)的發(fā)展，無負(fù)壓供水設(shè)備從根本上解決了這些問題。據(jù)“供水設(shè)備推廣中心”的資料顯示，無負(fù)壓供水設(shè)備不需建造水塔，投資小、占地少，采用水氣自動調(diào)節(jié)、自動運(yùn)轉(zhuǎn)、節(jié)能與自來水自動并網(wǎng)，停電后仍可供水，調(diào)試后數(shù)年不需看管。比建造水塔節(jié)約投資70%，比建造高位水箱節(jié)約投資60%，大大節(jié)約土建投資。

無負(fù)壓供水系統(tǒng)主要應(yīng)用于住宅區(qū)及農(nóng)村的生產(chǎn)、生活、辦公用水。供水戶在20-2000戶，日供水量在20-50000m?，供水高度達(dá)150米，即50層樓房。無負(fù)壓供水設(shè)備即無負(fù)壓管網(wǎng)增壓設(shè)備。該設(shè)備全封閉描繪，可直接與自來水管網(wǎng)銜接，經(jīng)過主動補(bǔ)氣設(shè)備和流量調(diào)理器維護(hù)自來水管網(wǎng)不構(gòu)成負(fù)壓，包管了自來水管網(wǎng)穩(wěn)壓（無負(fù)壓）、安全、清潔的向用戶供水，避免了建筑混凝土蓄水池或設(shè)水箱的費(fèi)事。無負(fù)壓供水設(shè)備充分利用了自來水管網(wǎng)的原有壓力，在原有壓力的基礎(chǔ)上完成壓力疊加，完成差多少，補(bǔ)多少，使二次加壓設(shè)備的選型減小，節(jié)約出資，一起在運(yùn)用過程中也可大大節(jié)能，是當(dāng)前最領(lǐng)先最新型的二次供水方法。

1.3 課題研究內(nèi)容

本文首先對傳統(tǒng)供水系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并對幾種供水系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比，得出傳統(tǒng)供水系統(tǒng)存在水資源浪費(fèi)、能耗浪費(fèi)、水質(zhì)二次污染等問題，而無負(fù)壓供水系統(tǒng)解決了這些問題。然后對無負(fù)壓供水系統(tǒng)的組成、供水原理并結(jié)合實(shí)際工程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

目前，無負(fù)壓供水系統(tǒng)作為最先進(jìn)的供水系統(tǒng)，具有節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地等方面的顯著優(yōu)勢，在更多的地方發(fā)揮著越來越多的作用。本文中，無負(fù)壓供水系統(tǒng)在浙江影視后期制作綜合大樓工程的應(yīng)用，分析出了此系統(tǒng)在實(shí)際中節(jié)能節(jié)資。

二、無負(fù)壓供水系統(tǒng)的工作原理

2.1供水系統(tǒng)的發(fā)展階段

二次供水的發(fā)展先后經(jīng)歷了四個階段，分別為采用“儲水池+水泵+高位水箱”的方法、“儲水池+水泵+壓力罐”的方法、“儲水池+恒壓無負(fù)壓供水系統(tǒng)”的方法、管網(wǎng)疊壓供水時(shí)代。目前國內(nèi)二次供水主要前三種形式，經(jīng)過多年的運(yùn)行使用，其存在的問題讓人擔(dān)憂。

第一階段是采用“儲水池+水泵+高位水箱”的方法，市政來水進(jìn)入儲水池，然后由水泵加壓后送至高位水箱，由高位水箱向用戶供水，蓄水池起到高峰用水時(shí)調(diào)節(jié)作用。這種供水方式雖然可以節(jié)省一定的的造價(jià)成本，但是水箱會占用一定的建筑空間，并且水箱會造成二次污染，要定期清洗和消毒。水由水泵打到高位水箱，再由水箱向下供水，對底層壓力過大，可能要加減壓閥，造成能量的浪費(fèi)。

第二階段是采用“儲水池+水泵+壓力罐”的方法，市政來水進(jìn)入儲水池，然后由水泵加壓后送至壓力罐，由壓力罐向用戶供水，蓄水池起到高峰用水時(shí)調(diào)節(jié)作用；這種供水方式取消了高位水箱，消除了高位水箱二次污染的弊病，也節(jié)約了很多的能源，但是還需要增加一些調(diào)頻設(shè)備，這樣會增加工程的機(jī)電投資。

第三階段采用“儲水池+恒壓無負(fù)壓供水系統(tǒng)”的方法，設(shè)定了系統(tǒng)的供水壓力后，在系統(tǒng)的控制下，水泵的轉(zhuǎn)速和投入運(yùn)行的水泵數(shù)量隨供水量的變化而改變，輸出壓力的恒定，一定程度上節(jié)省了電耗。這種供水方式的優(yōu)點(diǎn)就是有蓄水池，當(dāng)市政管網(wǎng)因檢修停止供水時(shí)，其仍能保持一定供水能力，使供水在時(shí)間上保持著穩(wěn)定性，但是因?yàn)樗氐拇嬖冢€是會存在二次污染的問題，并且占用了很大的建筑空間。

第四階段管網(wǎng)疊壓供水時(shí)代，設(shè)備直接連接在市政來水管網(wǎng)上，不需要修儲水池，充分利用了市政來水管網(wǎng)的壓力，設(shè)備具有高效節(jié)能、環(huán)保無二次污染、自動化程度高、易維修等特性，逐步成為現(xiàn)代建筑的理性的供水方式。

2.2 無負(fù)壓供水系統(tǒng)的分析

目前，城鎮(zhèn)供水的泵站和小區(qū)供水泵站，按出口工況不同水泵運(yùn)行方式分為三種：恒速運(yùn)轉(zhuǎn)、變頻調(diào)速出口恒壓運(yùn)行、變壓變流調(diào)速。圖2.1為壓力-流量曲線，如下：

圖2.1 壓力-流量曲線

第一種為恒速運(yùn)行，當(dāng)管網(wǎng)中流量Qs將為Qa時(shí)，根據(jù)水泵恒速運(yùn)行特性曲線則此時(shí)水泵的供水壓力降為設(shè)計(jì)壓力Hs升高至Hs，理論上水泵此時(shí)需要消耗的功率為Qa*Hs，但是此時(shí)管網(wǎng)所需要消耗的功率為Qa*Hs。實(shí)際上Qa*Hs-Qa*Ha多余的能量由于管網(wǎng)壓力升高無效地消耗于管網(wǎng)之中。

第二種為變頻調(diào)速出口恒壓運(yùn)行，當(dāng)管網(wǎng)中流量從設(shè)計(jì)流量Qs降到Qa時(shí)，由于水泵變頻調(diào)速從n變成n2，使水泵的壓力仍然維持在Hs，理論上水泵此時(shí)消耗的功率為Hs*Qa，此時(shí)能耗有所減少，但是仍大于管網(wǎng)所需要的功率Ha*Qa，仍然有無效功率消耗于管網(wǎng)中。

第三種為變壓變流運(yùn)行，當(dāng)管網(wǎng)中的流量從設(shè)計(jì)流量Qs降為Qa時(shí)，由于水泵變頻調(diào)速從n變成n2，并使水泵的供水壓力剛好等于Ha。這種模式消耗的功率Ha*Qa，所以這種方式最節(jié)能。

2.2.1 無負(fù)壓供水設(shè)備應(yīng)用范圍

1、新建的住宅小區(qū)、別墅、寫字樓、綜合樓生活供水；

2、高層建筑、消防用水、高級賓館、飯店等的生活供水；

3、各種礦企業(yè)的生產(chǎn)、生活用水、管網(wǎng)穩(wěn)壓；

4、氣壓給水、地面水池加壓等傳統(tǒng)供水系統(tǒng)改造；

5、自來水壓力不能滿足要求的生活、消防加壓供水等；

6、各種類型的循環(huán)水、冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)；

各種鍋爐冷水供水系統(tǒng)、鍋爐熱水。

2.2.2無負(fù)壓供水設(shè)備的種類

1、罐式無負(fù)壓供水設(shè)備

此供水設(shè)備可直接與供水管網(wǎng)連接，不產(chǎn)生負(fù)壓，且能夠穩(wěn)定流量和調(diào)節(jié)壓力的設(shè)備，主要由穩(wěn)壓補(bǔ)償罐、真空抑制器、增壓水泵基礎(chǔ)、變頻控制柜、壓力傳感器等組成。

2、密封式供水設(shè)備

此供水設(shè)備將電機(jī)、水泵等設(shè)備完全密封在不銹鋼容器內(nèi)，杜絕設(shè)備的二次污染，占地少，安裝靈活，施工周期短，但無儲備水量，城市公共供水管網(wǎng)停水時(shí)會出現(xiàn)斷水現(xiàn)象。

3、箱式無負(fù)壓供水設(shè)備

此供水設(shè)備可直接與供水管網(wǎng)連接，確保供水管網(wǎng)不產(chǎn)生負(fù)壓，在高峰時(shí)將

密閉水箱 的水增壓可補(bǔ)償供水管網(wǎng)供水量的不足，滿足用戶用水需要。主要由密閉水箱、主泵機(jī)組、變頻控制柜、增壓裝置、引水裝置、穩(wěn)流罐、無負(fù)壓流量控制器、保壓裝置及壓力傳感器等組成。

本工程選用罐式無負(fù)壓供水設(shè)備。

2.3 無負(fù)壓供水系統(tǒng)的工作原理

2.3.1 無負(fù)壓技術(shù)

無負(fù)壓供水設(shè)備采用微機(jī)控制變頻調(diào)速，負(fù)壓處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)無負(fù)壓供水。無負(fù)壓供水系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速水泵、穩(wěn)流補(bǔ)償器、真空抑制器、壓力和流量傳感器、預(yù)壓自平衡器、控制柜、過濾器、倒流防止器等設(shè)備組成。通過微機(jī)監(jiān)測管網(wǎng)壓力，用負(fù)壓反饋來調(diào)節(jié)變頻器的頻率。首先根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)定用水點(diǎn)的壓力，檢測出水管實(shí)際壓力并與設(shè)定壓力進(jìn)行比較，如果實(shí)際壓力低于設(shè)定壓力，則升高變頻器頻率，反之降低變頻器頻率，使管網(wǎng)壓力始終保持在設(shè)定值之上。

當(dāng)自來水水壓不足導(dǎo)致壓力下降時(shí)，該設(shè)備通過真空抑制器及穩(wěn)流補(bǔ)償器中的檢測裝置采集穩(wěn)流補(bǔ)償器中的真空度及水位信號，實(shí)時(shí)反饋，通過微機(jī)控制真空抑制器及穩(wěn)流補(bǔ)償器中的特殊裝置動作，抑制負(fù)壓產(chǎn)生，保證該設(shè)備不對室外管網(wǎng)產(chǎn)生影響。其原理如圖2.2所示。

設(shè)定壓力 微機(jī) 變頻器 水泵電機(jī) 管網(wǎng) 用戶

反饋電壓

反饋控制 負(fù)壓反饋 負(fù)壓檢測

圖2.2 控制原理圖

控制系統(tǒng)實(shí)物原理圖如圖2.3所示。

圖2.3 控制系統(tǒng)實(shí)物原理圖

2.3.2 變頻調(diào)速供水技術(shù)

變頻調(diào)速供水設(shè)備是在利用壓力或流量傳感器反饋恒定的情況下，由變頻器控制電機(jī)不斷改變水泵轉(zhuǎn)速，從而不斷改變水泵的流量來適應(yīng)用戶用水量的需求的裝置。變頻調(diào)速控制裝置由傳感器、計(jì)算機(jī)控制器和執(zhí)行器三個主要功能塊組成。

用戶用水多少是經(jīng)常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時(shí)有發(fā)生。而用水的供水的平衡問題集中反映在供水的壓力上。變頻供水方式通過改變水泵葉輪的轉(zhuǎn)速來保持水壓力的恒定，可使用水和供水之間保持平衡，從而提高了供水的質(zhì)量和穩(wěn)定。

2.4無負(fù)壓供水優(yōu)點(diǎn)

2.4.1無負(fù)壓供水系統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)：

1、經(jīng)濟(jì)效益顯著：運(yùn)行該設(shè)備，可不締造水塔、不設(shè)樓頂水箱，既減短工程的施工周期，又解決了工程造價(jià)費(fèi)用高的缺點(diǎn)，還克服了氣壓不穩(wěn)定，水泵啟動緩慢等不足之處。

2、供水壓力穩(wěn)定：該設(shè)備選用水泵變頻恒壓操控，無論體系用水量怎么改動，均能使管道出口堅(jiān)持安穩(wěn)。

3、作業(yè)牢靠：該設(shè)備選用變頻調(diào)速器和國內(nèi)優(yōu)質(zhì)水泵，具有完善的保護(hù)功用和主動、手動改換功能，使作業(yè)非常牢靠。

4、高效節(jié)能：該設(shè)備能根據(jù)用戶用水量的改動來調(diào)度水泵轉(zhuǎn)速，使水泵一向作業(yè)在高效區(qū)，比恒速水泵可節(jié)電35%。

5、操作簡略：操作人員只需改換電控柜開關(guān)，就能夠完結(jié)用戶所需工況，完結(jié)全主動無人值守。

6、保護(hù)功能徹底：具有完美的過載、短路、過壓、欠壓、缺相、過流、短路、水源缺水等主動保護(hù)功用。

7、占地少、設(shè)備便當(dāng)。

8、延伸水泵及電機(jī)的運(yùn)行壽數(shù)。

9、主動化程度高、智能化作業(yè)。

10、操作合理：選用多臺泵循環(huán)軟發(fā)動操作方法，削減直接發(fā)動對電網(wǎng)的沖擊和攪擾。

11、清潔節(jié)能：替代傳統(tǒng)屋頂水箱供水方法，消除二次污染。經(jīng)過變頻操作改動電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)用戶管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，節(jié)能功率高達(dá)60%。

12、長途監(jiān)控（備選功能）：在充分研討國內(nèi)外商品、用戶需要的基礎(chǔ)上，聯(lián)系專業(yè)技術(shù)人員多年的主動化經(jīng)歷而描繪的供水智能化操作體系，對體系水量、水壓、液位等進(jìn)行長途在線監(jiān)控、監(jiān)測，經(jīng)過強(qiáng)大的組織軟件能夠直接監(jiān)督和記載體系的作業(yè)狀況，反應(yīng)實(shí)時(shí)信息。并能夠經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行異地操作、監(jiān)控、毛病剖析和信息共享。

2.4.2 智能變頻供水設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

1、保護(hù)功能齊全：具有完美的過載、短路、欠壓、缺相、缺相、過流、水源缺水等自我保護(hù)；

2、環(huán)保衛(wèi)生：設(shè)備全封閉運(yùn)行，徹底消除水源二次污染；

3、高效節(jié)能，運(yùn)行成本低：該設(shè)備能根據(jù)用戶用水量的改動來調(diào)度水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，使水泵一向作業(yè)在高效區(qū)，比恒速水泵可節(jié)電35%；

4、節(jié)省投資：節(jié)省投資50%左右，變頻供水設(shè)備無需修建蓄水池或屋頂水箱，減少設(shè)備初期投資；

5、智能化程度高，操作簡單，節(jié)省人力：變頻供水設(shè)備由全自動智能化控制器控制，自行根據(jù)用戶的用水量和管網(wǎng)的自來水壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)行無人值守。并且采用人機(jī)界面（文本、數(shù)字）顯示，使顧客更加直觀的看到設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

6、設(shè)備使用壽命高：決定供水設(shè)備使用壽命的因數(shù)主要體現(xiàn)在其核心部件的使用壽命和焊縫的抗腐蝕壽命及控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性上，而供水設(shè)備的核心部件有水泵、管件、罐體、閥門及控制系統(tǒng)，智能化供水設(shè)備選用都是世界知名品牌的高性能水泵，根據(jù)水泵技術(shù)性能和材質(zhì)本身的運(yùn)行壽命就能達(dá)到20年以上，水泵在設(shè)備上使用時(shí)由于智能化控制和變頻技術(shù)的控制下，水泵不但能交替運(yùn)行，還能軟啟低頻運(yùn)行，使泵的使用壽命能提高50%以上，從而達(dá)到30年以上。

三、無負(fù)壓供水系統(tǒng)在高層建筑中的實(shí)際應(yīng)用

通過既有工程的實(shí)際應(yīng)用，將傳統(tǒng)供水系統(tǒng)及無負(fù)壓供水系統(tǒng)相比較，進(jìn)行原理、效益等方面的分析比對。

3.1 工程概況

項(xiàng)目簡介：浙江影視制作中心及影視文化綜合服務(wù)大樓，此工程包括A、B兩棟樓，給水分七個區(qū)，根據(jù)原設(shè)計(jì)要求低區(qū)總流量為144m3/h；中-1區(qū)總流量為100m3/h；中-2區(qū)總流量為100m3/h；中-3區(qū)總流量為100m3/h；高-1區(qū)總流量為45m3/h；高-2區(qū)總流量為45m3/h；別墅生活區(qū)總流量為40m3/h。

以本工程為背景，本著改善現(xiàn)存給水現(xiàn)狀，節(jié)省資源力求節(jié)能經(jīng)濟(jì)環(huán)保，設(shè)備占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用低，便于維護(hù)管理，技術(shù)先進(jìn)合理，運(yùn)行安全可靠等原則，結(jié)合設(shè)計(jì)與業(yè)主的要求，并根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，獲得了市政集團(tuán)的批準(zhǔn)，本工程的A樓低區(qū)2～5層、A樓中-1區(qū)5～13層、B樓中-2區(qū)4～12層和使用罐式無負(fù)壓供水設(shè)備；考慮到如果在高區(qū)也使用無負(fù)壓供水設(shè)備，由于高區(qū)的樓層比較高，將會增加該設(shè)備的楊程，由此對設(shè)備的要求將會增加，與此同時(shí)整個管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力不可避免的也會增加，故會增加系統(tǒng)對管道承壓能力的要求，還會增加許多不必要的成本。，由此分析得到B樓中-3區(qū)13～21層、A樓高-1區(qū)15～22層、A樓高-2區(qū)23～29層任然使用傳統(tǒng)的“儲水池+水泵+壓力罐”給水設(shè)備系統(tǒng)。

3.2水泵揚(yáng)程計(jì)算

按照《建筑給水排水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，水泵直接供水

時(shí)所需揚(yáng)程進(jìn)行計(jì)算，（以滿足最不利用水點(diǎn)要求時(shí)水泵所需揚(yáng)程為計(jì)算依據(jù)）：

Hb≥1.2Hy+Hc+Ho （3-1）

Hb--水泵滿足最不利點(diǎn)所需水壓；

Hy--最不利配水點(diǎn)與引入管的標(biāo)高差；

Hc--最不利配水點(diǎn)所需流出水頭，10m；

Ho--市政最小服務(wù)水壓；

注：該項(xiàng)目采用變頻加壓供水，故Ho的值為0；

1.2--給水管網(wǎng)在最不利點(diǎn)流量分配情況下，克服水泵出口至最不利點(diǎn)用水間的水頭損失而考慮的系數(shù)；

通過上述計(jì)算：用水高峰時(shí)水泵滿足最不利點(diǎn)所需的水壓：

揚(yáng)程：低區(qū) H=1.2*（23.3+10.5）+10=50m

中-1區(qū) H=1.2*（57.1+10.5）+10=91m

中-2區(qū) H=1.2*（49.8+10.5）+10=82m

中-3區(qū) H=1.2*（81.3+10.5）+10=120m

高-1區(qū) H=1.2*（90.7-57.1）+10=50m

高-2區(qū) H=1.2*（116.2-57.1）+10=80m

別墅生活區(qū) H=1.2*（57.1+10.5）+10=91m

3.3無負(fù)壓供水設(shè)備節(jié)能原理

無負(fù)壓供水設(shè)備通過改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。根據(jù)流體力學(xué)的基本定律可知：水泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速N與流量Q、壓力（揚(yáng)程）H以及軸功率P具有如下關(guān)系：

--Q1/Q2=N1/N2； （1）

--H1/H2=（N1/N2）2； （2）

--P1/P2=（ N1/N2）3 ；（3）

-- Q1、H1、P1-----水泵在N1轉(zhuǎn)速時(shí)的流量、壓力（或揚(yáng)程）、軸功率；

--Q2、 H2、 P2------水泵在N2轉(zhuǎn)速時(shí)的相似工礦條件下的流量、壓力（或揚(yáng)程）、軸功率。

--.將供電頻率由50HZ降為45HZ，

--則P45/P50=（45/50）3= 0.729，即P45=0.729 P50；

將供電頻率由50HZ降為40HZ，則P40/P50=（40/50）3= 0.512，即P40=0.512 P50。

無負(fù)壓供水設(shè)備水泵一般是按供水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)的最大工況需求來考慮的，而用水系統(tǒng)在實(shí)際使用中有很多時(shí)間不一定能達(dá)到用水的最大量，一般用閥門調(diào)節(jié)增大系統(tǒng)的阻力來節(jié)流，造成電機(jī)用電損失，而采用變頻器可使系統(tǒng)工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定，通過改變轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)用水供應(yīng)，并可通過降低轉(zhuǎn)速節(jié)能收回投資。

3.4設(shè)備節(jié)能節(jié)資分析

3.4.1 水泵的節(jié)能分析

所選水泵都是采用了當(dāng)今世界上最先進(jìn)的水利設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊裝配集裝免維護(hù)機(jī)械軸封，主要部件全是采用激光全焊接技術(shù)，強(qiáng)度大，抗腐蝕性強(qiáng)，使用了德國進(jìn)口“雙重鎖定”驅(qū)動角接觸軸承和采用碳化鎢材料的集裝式軸承，耐磨耐用，提高了水泵的效率和使用壽命，節(jié)能效果顯著，效率比常規(guī)泵高至少30%以上。

3.4.2 變頻技術(shù)的節(jié)能

因與自來水管網(wǎng)直接串接，可以充分利用自來水管網(wǎng)的壓力，采用供水專用變頻器，采用循環(huán)軟起技術(shù)，多點(diǎn)U/F曲線技術(shù)，超越模式技術(shù)，大大降低了對電能的耗損。變頻調(diào)速使水泵在微機(jī)變頻控制下，根據(jù)供水的壓力來智能化調(diào)節(jié)水泵的運(yùn)行頻率，從而起到智能化調(diào)節(jié)水泵的運(yùn)行頻率，從而起到智能化調(diào)整水泵運(yùn)載負(fù)荷的作用，與其他供水設(shè)備相比，節(jié)能可達(dá)30%-60%以上。

3.4.3 控制系統(tǒng)的節(jié)能

控制系統(tǒng)采用自主研發(fā)的多模塊互聯(lián)檢測智能多點(diǎn)控制系統(tǒng)，避免了一點(diǎn)出現(xiàn)故障整機(jī)停機(jī)的弊端，尤其是主要的控制部件，除了都能獨(dú)立控制系統(tǒng)運(yùn)行外，他們之間也有聯(lián)系，互相檢測運(yùn)行狀態(tài)，減少失誤率，并且一個控制器故障時(shí)，另一個無間隙控制，不影響設(shè)備的運(yùn)行，還采用了多點(diǎn)檢測控制技術(shù)，采集信號范圍廣，精確率高，解決了單點(diǎn)采集的弊端，提高了設(shè)備控制精度。同時(shí)利用了信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)、新型傳感技術(shù)、集成檢測技術(shù)及納米技術(shù)，使該設(shè)備完全模擬人腦智能技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行全自動控制，優(yōu)化的控制方案，使水泵交替運(yùn)行，不但提高了泵的使用壽命還能始終讓泵保持在高效區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，降低耗電達(dá)20%以上，控制系統(tǒng)的綜合調(diào)節(jié)，使水泵、變頻器等主要部件減少了無效運(yùn)行的時(shí)間高達(dá)35%以上。

3.4.4 水資源的節(jié)約

設(shè)備為全封閉結(jié)構(gòu)，徹底杜絕了傳統(tǒng)供水方式的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，同時(shí)也節(jié)省了定期清洗用水，通過對8個地區(qū)105家用戶進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，節(jié)水可達(dá)33%以上。

設(shè)備為全封閉系統(tǒng)，取消了傳統(tǒng)供水方式二次污染的主要環(huán)節(jié)，保證了水質(zhì)穩(wěn)定性，并且所有與水接觸的部件全部采用食品級304不銹鋼材質(zhì)，保證了不會產(chǎn)生新的污染。

3.4.5 小流量的節(jié)能

小流量保壓及微量用水調(diào)節(jié)技術(shù)，在設(shè)備上配置了小流量保壓系統(tǒng)，在用水量低于高峰用水量70%時(shí)自動啟動小流量保壓供水系統(tǒng)，進(jìn)入小流量保壓供水狀態(tài)，大流量供水系統(tǒng)停止運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能目的，據(jù)長期的科學(xué)測試，節(jié)能達(dá)20%以上。

3.4.6 運(yùn)行設(shè)備及投資費(fèi)用的節(jié)約

設(shè)備可以直接串接到市政自來水管網(wǎng)上進(jìn)行二次加壓供水，不需要建水池水塔，省掉了水池水塔的修建費(fèi)用，少則幾萬，多則十幾萬。同時(shí)，因沒有二次污染，可以省掉水處理設(shè)備，同時(shí)每年省去了至少四次清洗水池，進(jìn)一步節(jié)省了投資。設(shè)備全自動運(yùn)行，不需專人值守，節(jié)省人力物力；還省去了平時(shí)水池定期清洗、消毒的費(fèi)用；設(shè)備的自動化程度較高，還有遠(yuǎn)程監(jiān)控能力，無需人員值班，節(jié)省了不少的管理費(fèi)用。

3.5 節(jié)能體現(xiàn)

3.5.1運(yùn)行費(fèi)用的比較

1.設(shè)備節(jié)能方面，規(guī)定設(shè)備運(yùn)行時(shí)間為一年，下面先對低區(qū)進(jìn)行分析，由設(shè)計(jì)計(jì)算得到低區(qū)的設(shè)計(jì)流量和水泵的楊程分別為Qg=144 m3/h；H=1.2*（23.3+10.5）+10=50m。市政管網(wǎng)的供水壓力為H=30m。當(dāng)我們使用常規(guī)的水池型供水設(shè)備時(shí)，市政管網(wǎng)的壓力進(jìn)入水池之后，其壓力勢能由原來的10m變?yōu)?m，而低區(qū)的供水所需要的壓力勢能為50m，所以當(dāng)我們把由從水池中勢能為0m水打到50m，變?yōu)橹苯影咽姓芫W(wǎng)中勢能為10m的水打到50m時(shí)，顯而易見，我們將節(jié)省30m的壓力勢能，也就是將節(jié)省60%的能量。而且在相同的流量的情況下，水泵的楊程將變小，根據(jù)水泵的特性曲線和管網(wǎng)的特性曲線，水泵更容易工作在高效段，所以所需要的能量也將大大的減少，這樣一來，我們達(dá)到了節(jié)能減排的的目標(biāo)，也提高了經(jīng)濟(jì)效益。

這樣一來，低區(qū)在設(shè)備方面的節(jié)能約為：

11KW×2臺×365天×24小時(shí)×60%×0.6元/度=69379.2元

依此類推得到中-1區(qū)、中-2區(qū)、別墅生活區(qū)在設(shè)備方面的節(jié)能分別約為：38120.4元、42304.4元、38120.4元。四個區(qū)一年所節(jié)約的電費(fèi)約為187924.4元。

從以上對比可以得知無負(fù)壓供水系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)供水系統(tǒng)單從經(jīng)濟(jì)上所帶來的效益。

2.無負(fù)壓設(shè)備具有小流量保壓運(yùn)行功能，避免水泵長時(shí)間低速消耗運(yùn)行，假設(shè)該水泵在一天內(nèi)處于低速保壓狀態(tài)的時(shí)間為8小時(shí)，者以低區(qū)為例，一年內(nèi)機(jī)組的節(jié)能約為：11KW×2臺×365天×8小時(shí)×60%×0.6元/度=23126.4元 依此類推得到中-1區(qū)、中-2區(qū)、別墅生活區(qū)在設(shè)備方面的節(jié)能分別約為：12706.8元、14101.5元、12706.8。

四、結(jié)論與存在問題

4.1 結(jié)論

本文首先對傳統(tǒng)供水系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并對幾種供水系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比，得出傳統(tǒng)供水系統(tǒng)存在水資源浪費(fèi)、能耗浪費(fèi)、水質(zhì)二次污染等問題，而無負(fù)壓供水系統(tǒng)解決了這些問題。然后對無負(fù)壓供水系統(tǒng)的組成、供水原理并結(jié)合實(shí)際工程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

本文以浙江影視后期制作中心綜合大樓為實(shí)例工程，針對無負(fù)壓供水系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用在工程中的節(jié)能節(jié)資進(jìn)行了系統(tǒng)分析，進(jìn)而得出結(jié)論，為實(shí)際工程供水系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和類似工程供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了參考[9]。

4.2 無負(fù)壓供水存在的問題

雖然無負(fù)壓供水系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際中也存在以下問題：

1、供水可靠性低。無負(fù)壓供水系統(tǒng)取消了貯水池，當(dāng)市政管網(wǎng)壓力小于用戶瞬時(shí)用水量時(shí)，穩(wěn)流補(bǔ)償器內(nèi)水位會下降。目前無負(fù)壓供水設(shè)備的穩(wěn)流補(bǔ)償器的容積一般較小，存水量有限，故無負(fù)壓功能的實(shí)現(xiàn)以停泵或減少供水量為代價(jià)，降低了系統(tǒng)的連續(xù)性供水能力。

2、影響周圍用戶用水。一般的無負(fù)壓供水設(shè)備僅解決了水泵吸水口處的壓力臨界于負(fù)壓時(shí)水泵如何停止吸水的問題，但未對使用時(shí)對管網(wǎng)可能產(chǎn)生的影響做全面的分析。如果系統(tǒng)高程設(shè)置不正確，將導(dǎo)致室外管網(wǎng)壓力低于必須保證的最低壓力，影響周圍用戶的用水。

3、水泵難以在高效區(qū)運(yùn)行。市政管網(wǎng)和用戶用水變化較大時(shí)，水泵難以在高效區(qū)運(yùn)行。

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