建筑疊壓供水泵組變頻節(jié)能優(yōu)化控制方法

杜衛(wèi)東

遼寧省丹東市自來(lái)水總公司 遼寧丹東 118000

建筑是節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)氣候變化的最重要領(lǐng)域之一。在我國(guó)，既有建筑存量已達(dá)430多億平方米，并且每年大概還要新建20億平方米，全世界每年新建建筑的40%在中國(guó)，我國(guó)已是世界上CO2排放最大的國(guó)家，建筑節(jié)能勢(shì)在必行。目前，我國(guó)城鎮(zhèn)建筑運(yùn)行電耗中風(fēng)機(jī)水泵的電耗占10%以上，因此，降低建筑水泵能耗，是降低建筑運(yùn)行能耗的重要一環(huán)之一。因此，對(duì)建筑供水節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究，具有較好的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

1 疊壓供水與傳統(tǒng)二次供水結(jié)合存在問(wèn)題

除了一些新建筑外，管網(wǎng)剩余壓力在供水建設(shè)中使用的層壓供水技術(shù)的推廣和應(yīng)用，更多的是對(duì)現(xiàn)有建筑供水系統(tǒng)的改造，特別是現(xiàn)有建筑給水系統(tǒng)中相當(dāng)大的比例的“低位水箱+二次加壓供水”變頻控制技術(shù)具有很大的節(jié)能潛力和經(jīng)濟(jì)效益，適用于采用疊層供水的節(jié)能改造技術(shù)[1]。當(dāng)傳統(tǒng)的二次供水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，市政供水管網(wǎng)的自來(lái)水需要先將水注入水箱，當(dāng)水位不足時(shí)，補(bǔ)水，二次增壓泵組是取自水箱給水加壓，為建筑用戶供水；由于水箱內(nèi)部與大氣相連，此時(shí)直接浪費(fèi)了市政供水管網(wǎng)的壓力。當(dāng)進(jìn)行層壓供水的技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，市政供水管網(wǎng)的自來(lái)水直接供給用戶，當(dāng)壓力低于用戶需求時(shí)，水泵開始進(jìn)行二次加壓，鑒于城市的快速擴(kuò)張，市政供水管網(wǎng)的供水能力難以滿足高峰用水量，水箱被迫啟動(dòng)。

2 疊壓供水節(jié)能控制方案研究

2.1 改善供水管網(wǎng)管徑

新型供水設(shè)備、技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用對(duì)城市原有供水管網(wǎng)的水質(zhì)和水量保障提出了新的要求。這些設(shè)備的入水流量一般是不能高于市政管網(wǎng)的。而疊壓設(shè)備的應(yīng)用使得水池和高位水箱等儲(chǔ)水設(shè)施無(wú)需再進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)置。當(dāng)管網(wǎng)的服務(wù)面積過(guò)大時(shí)，時(shí)變化系數(shù)和供水量迅速增加，容易造成管網(wǎng)內(nèi)的壓力大幅度波動(dòng)。因此有規(guī)定表明，應(yīng)用了疊壓設(shè)備的供水管網(wǎng)管徑至少要比正常情況下的高兩個(gè)等級(jí)，這樣才能有效避免用水高峰時(shí)期管網(wǎng)水壓過(guò)低導(dǎo)致的供水不足現(xiàn)象。

2.2 杜絕漏損導(dǎo)致設(shè)備長(zhǎng)期低效率運(yùn)轉(zhuǎn)

泄漏在供水系統(tǒng)中很常見(jiàn)。少量泄漏對(duì)整個(gè)層壓供水系統(tǒng)幾乎沒(méi)有影響。當(dāng)總泄漏量超過(guò)一定值時(shí)，會(huì)造成水資源和能源的雙重浪費(fèi)。為了找出并及時(shí)修復(fù)，供水企業(yè)可以在供水系統(tǒng)中設(shè)置耗水量數(shù)據(jù)異常報(bào)警功能。當(dāng)耗水量從正常值轉(zhuǎn)移到一定程度時(shí)，它會(huì)自動(dòng)報(bào)警[2]。根據(jù)報(bào)警指示，工作人員將到現(xiàn)場(chǎng)檢查情況，發(fā)現(xiàn)泄漏情況，積極進(jìn)行處理，避免水和能源浪費(fèi)。

2.3 設(shè)置氣壓罐或小泵

為了滿足夜間等低流量期間的用水需求，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和模型構(gòu)建，計(jì)算夜間小流量和不可預(yù)見(jiàn)的水量，并與設(shè)備高效部分的最小流量進(jìn)行比較，確定壓力罐的容積和最高和最低工作壓力或小穩(wěn)定性，壓力泵流量，進(jìn)一步提升節(jié)能效果。

2.4 疊壓供水設(shè)備的適用條件

疊壓設(shè)備不僅占地面積小，而且確保了水質(zhì)的安全，但在使用前仍需滿足一定的條件。一般情況下，與其連接的城市管網(wǎng)的管徑應(yīng)至少為300毫米，疊壓設(shè)備的進(jìn)水管直徑應(yīng)比主供水管小兩個(gè)或兩個(gè)以上，或不超過(guò)供水管連接的1/3。疊壓設(shè)備入口處的管道直徑和主供水管道的管道直徑不應(yīng)超過(guò)65/100,80/150,100/200，并且使用疊壓設(shè)備的區(qū)域的供水壓力必須至少為0.22MPa。不僅要考慮管網(wǎng)的具體布局，還要考慮區(qū)域內(nèi)外水的特性?？梢詮囊韵掠^點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估：

（1）為保證供水管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定，在管網(wǎng)局部壓力過(guò)低以及用水量變化較大的區(qū)域不宜使用疊壓設(shè)備。但是，在靠近管網(wǎng)源頭的區(qū)域，由于管道內(nèi)的水量波動(dòng)不夠明顯，供水的可靠性能夠得到保證，因此可以設(shè)置疊壓設(shè)備；除此之外，對(duì)于高區(qū)的水泵機(jī)組而言，通過(guò)一定的設(shè)備調(diào)配和變頻控制后，能夠保證水泵在15m水頭的區(qū)間內(nèi)保持高效運(yùn)行，來(lái)應(yīng)對(duì)管網(wǎng)供水壓力的變動(dòng)[3]。（2）當(dāng)區(qū)域內(nèi)用戶的集中度過(guò)高，或者供水的持續(xù)性必須受到保證的情況下，不宜設(shè)置疊壓設(shè)備。（3）若用戶的用水時(shí)段能夠與主流用戶的用水時(shí)間錯(cuò)開，可以選用疊壓設(shè)備。比如，當(dāng)主流用戶的用水時(shí)間主要分布在日間，而項(xiàng)目用戶的用水時(shí)間分布在夜間，那么采用疊壓設(shè)備的使用不會(huì)對(duì)主流用戶造成影響，并且達(dá)到了節(jié)能的目的。（4）當(dāng)區(qū)域內(nèi)疊壓設(shè)備應(yīng)用的密度較大時(shí)，需要使用管網(wǎng)平差或者數(shù)值模擬的方法對(duì)采用疊壓設(shè)備前后管網(wǎng)內(nèi)的壓力波動(dòng)情況進(jìn)行模擬，保證新加入的疊壓設(shè)備不會(huì)對(duì)其他用戶的用水造成影響。

選用合適水泵機(jī)組，尤其是水箱和無(wú)負(fù)壓并聯(lián)系統(tǒng)，兩組切換使用，力爭(zhēng)達(dá)到最佳工況點(diǎn)附近

3 結(jié)語(yǔ)

疊壓供水技術(shù)與傳統(tǒng)供水技術(shù)的直接整合的恒壓變頻率較為先進(jìn)。在合成過(guò)程中提高疊壓供水技術(shù)與傳統(tǒng)二次供水技術(shù)融合節(jié)能是關(guān)鍵。本文提出了一種變頻供水系統(tǒng)節(jié)能控制的新方法，實(shí)現(xiàn)了變頻水泵的控制，可以達(dá)到較理想節(jié)能效果。