建筑给水系统中变频调速恒压供水技术应用.pdf

第4 3 卷第5 期 2 0 1 6 年5 月 水利水电 Wa t e r Re s o u r c e s a n d Hy d r o po we r 建筑技术开发 Bu il d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 建筑给水系统中变频调速恒压供水技术应用 曾 日强 ( 广 东铧 建设计有限公 司，广 东江 门 5 2 9 0 0 0) 摘要 为节约用水，在现代建筑给水系统中，采用变频调速恒压供水方式，实现建筑给水系统节水目标，符合现代建筑 节能设计理念，为我国建筑的可持续发展提供技术支持。主要以变频调速恒压供水技术在建筑给水系统中的应用做简要的阐述。 关键词 建筑工程 ； 给水系统 ； 变频调速恒压技术 ；节能 中图分类号 T U 9 9 1 3 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X ( 2 0 1 6 )0 5 - 0 1 2 8 0 2 Ap p l i c a t i o n o f Va r i a b l e Fr e q u e n c y S p e e d Re g u l a t i o n Co n s t a n t P r e s s u r e W a t e r S u p p l y Te c h n o l o g y i n Bu i l d i n g W a t e r S u p p l y S y s t e m Ze n g Ri qi a n g Ab s t r a c t F o r s a v e w a t e r ，i n t h e mo d e m a r c h i t e c t u r a l w a t e r s u p p l y s y s t e m，a d o p t s f r e q u e n c y c o n v e r s i o n v e l o c i t y mo d u l a t i o n c o n s t a n t p r e s s u r e wa t e r s u p p l y me t h o d ， r e a l i z e t h e g o a l o f b u i l d i n g wa t e r s u p p l y s y s t e m wa t e r s a v i n g， i n l i n e wi t h t h e mo d e m i d e a o f b u i l d i n g e n e r g y e ffi c i e n c y d e s i g n ， t o p r o v i d e t h e t e c h n i c a l s u p p o r t f o r t h e s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t o f c o n s t r u c t i o n i n o u r c o u n t r y T h i s a r t i c l e ma i n l y b y t h e f r e q u e n c y c o n v e r s i o n v e l o c i ty mo d u l a t i o n c o n s t a n t p r e s s u r e wa t e r s u p p l y t e c h n o l o g y a p p l i c a t i o n i n b u i l d i n g wa t e r s u p p l y s y s t e m b r i e fl y K e y wo r d s b u i l d i n g e n g i n e e r i n g； wa t e r s u p p l y s y s t e m； f r e q u e n c y c o n v e r s i o n v e l o c i ty mo d u l a t i o n c o n s t a n t p r e s s u r e t e c h n o l o g y ； e n e r g y s a v i n g 由于我国人 口数量较多，人均能源 占有量较少，且随着 近 几年建 筑行 业 的蓬 勃发展 ，其能源 消耗 逐年 增加 ，据不 完 全统计，建筑能耗约占整个社会能耗的1 3 ，其能耗数量约占 其他国家的2 倍。而建筑给排水设计，若其设计质量较高，可 减少对水资源的浪费，减少热水管道热量的散失，减少污水 渗漏，实现建筑节能的目标，并可促进我国建筑行业节能建 设 的可 持续 发展。 1 建筑给水系统的现状 1 1 管网分区设计不舍理 城市供水公司受资金和技术的限制，其水站无法均匀分 布在整个城市，这就造成管道供水压力出现偏差，偏远市区 供水压力无法得到保障。在实际用水管道设计 中，为保障居 民正 常的用 水要求 ，需要在 一定长度 管道 进行 加压 ，补 充长 距离输水的压力损失。但是若对管道进行二次补压，会导致 管道局部压力过大， 而降低管道的使用寿命， 若管道出现破损， 会出现水资源的浪费。 1 2 管道材料不满足节能要求 在建筑给排水管道设计中，管道不仅需要符合用户给水 和排水的基本用途外，还要求提高管材的耐腐蚀性、抗冻性， 以延长管材的使用寿命，降低对能源的损耗。然而，在实际 建筑给排水管道设计中，为降低材料成本，多选用价格较低， 品质较差，耐腐蚀性较差的管材。在管道长时间使用后，局 部锈蚀严重， 从而导致管道出现漏水问题， 造成水资源的浪费。 1 _ 3 热 水热 量损 失严 重 在 北方 冬季热水供 应时，由于管道保温措施 处理不 当，导 致热水在供应途中，热量损失严重，为保障热水至用户中水 温达到使用要求， 需要提高热水站问题， 从而造成资源的浪费。 1 4建筑给 水 工程 用 水量设 计 不合理 建筑给水工程设计的重中之重是用水量的估算与设计。 目前我国建筑给水设计中存在的一种现象是设计者不了解建 筑结构正式运行后的用水情况，不能具体地进行各项用水量 收稿 日期 ： 2 0 1 6 _ o 2 _ 2 6 作者简介 ：曾 日强 ( 1 9 8 3 一 ) ，男，广东江 门人 ，工 程师 ，主要从 事 给排水工程设计工作 。 1 2 8 估算 ，从而 导致 了建筑 给水用量 设计不 合理 ，存 在过 盈或 匮 缺的 问题 ，最终将影 响后期建筑整体供水质量。 2 变频调 速恒压供水技术 变频 调速 供水 系统 的原理： 勾 ：供水 系统根据 用户用 水量 引起管网压力变化而相应调整电机频率，主要是根据水压变 化，将水压信号变化成 电信号传输给接收器，然后接收器对 电信号进行分析， 并做出判断， 而调整水泵运行的数量或频率， 实现节约供水。 2 1 变频调 速 恒压供 水 原理 研究发现， 变频恒压供水系统主要由P I D调节器、 变频器、 T C时间控制器、液位传感器、压力传感器、动力控制线路等 构成。其中，压力传感器可以将供水管路中的水压力信号转 变为电信号，并通过线路传输至控制器，P I D对实际压力值与 设定值进行比较分析，从而得 出合理的压力调整参数，再将 调 整参数 通过 数据 线传输至 变频器 ， 由变频 器对供 水水 泵进 行合理调整，如调整转速、开启状态等，从而实现调整管路 供水量，即满足用户用水要求，又可实现节约用水、节约用 电的 目标 。 同时 由于变 频调速 恒压控制 系统 设置有 P I D 控制器 和时 间控制器，则可以实现双工作压力和更换运行泵的节能环保 功能 。根据 业主使用经验 ，变频 调速恒压供水 系统稳定 性好， 且由于配备备用水泵，可以实现水泵维修而不中断供水 的要 求，确保了用户正常供水的基本要求。且供水水泵在启动时， 由于变 频器 可 以实现 小电流，避 免对 电机泵产 生破坏 ，有效 地延长 了电机泵 的使 用寿命 。 2 2 变频调速恒压供水系统的节能技术 某一建筑的供水系统中，假设系统的给水恒压水头值为 ，管线内水流值为 Q1 ，用户使用点位 ，则此种工况下给 水系统的耗能为 ： w = -t l P l Ql 如 果 该 供 水系 统 中流 量 出现 改变 ，用 水 量 由 Q。 减 少 为 Q ，而电机泵的运行功率不发生改变，则此时用户供水压力 由P 变为 P 1 ，则此种工况下给水系统的耗能为 ： W 3 = H3 P 3 Q 2 ( 下转第 1 3 0页) 第4 3 卷第5 期 2 o 1 6 年5 月 水利水电 W a t e r Re s o u r c e s a n d Hyd r o p o we r 建筑技术开发 B u i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 与 火 电厂地 基 施工 相 比，变 电站 地基 施 工在 施 工 方法 、 技术、工期等方面存在较大差别。变电站地基水泥搅拌桩施 工的有效加固深度超过 1 5 m，桩径在5 0 0 mm 以上，固化剂为 普通硅酸盐水泥，强度等级为 3 2 5 。水泥掺拌量与水之比为 O 4 5 0 5 5 最佳，但水泥搅拌桩施工中水泥用量仍需结合工 程实例进行配比。 3 4 树根 桩 法 所谓树根桩法是利用钻机成孔技术，将钢筋笼或钢筋置 入其中， 在压力作用下向孔内注入水泥砂浆， 形成钻孔灌注桩。 钻孔灌注桩适用于粉土、粘性土、人工填土、淤泥质土等不 良地基施工中。钻孔灌注桩直径介于 1 5 0 3 0 0 mm之间，桩 长低于3 0 m，桩身水泥砂浆强度等级在 C 2 0以上，与设计桩径 相比，钢筋笼外径要比其小4 0 6 0 m m，主筋数量宜在 3 根以 上。与其他地基加固施工技术相比较，钻孔灌注桩施工技术 更加简单灵活，占地面积小、振动小，不会对周边环境产生 较大影 响。 4 变电站内不同建筑物不良地基的处理 4 1 变电站 内建筑物基础处理 变 电站内建筑物类型主要为门卫室、高压配 电室、主控 通信楼等， 站内布置多以不同电压等级出现方向为依据， 其中， 电气布置是建筑物布置的参考标准。变电站内建筑结构不规 则沉降不可避免的会影响站内各设备运行，因此，在进行基 础型式选择 时需优选独立柱基础 。 另外，在变电站设计前期，地质勘查工作人员必须对施 工场所进行详细地、整体性勘查，明确建筑物所设区域能否 满足地基承载力设计要求，以便于制定有效措施对地基进行 加 固处理 。 4 2变电站 内变压器与构架基础处理 变 电站 内变压器与构架基础类型多为独立型，但其内部 导线和设备相互连接，因此，必须控制好变压器与构架基础 的沉降范围，按照变电站设计规范要求，其沉降允许范围不 ( 上接 第 1 2 8 页 ) 根据工程实际应用， 与 相差不大，但是 由于管路 中水流量会产生多余的压力 P 1 P 0 ，这就对供水系统正常运 行产生一定的威胁，特别是用户用水突然增加的情况下，会 突然增加管路 的流量。如果采用变频调速恒压供水系统，系 统会随着用户用水量 Q的改变，而调整电机泵的转速，调整 g2 = n, ，该种工况系统耗能为 ： w nl P 2 Q 2 则节能值为 ： A 一 节 能效 率为 ： = A 3 变频调速恒压供水应用案例 3 1 工程基本概况 某住宅小区共有 1 0 栋住宅楼，且均为多层结构，建筑高 2 1 m，结构层数为7 层，居住人口共有5 5 8 户。小区每栋楼户 型均为三室两厅一厨两卫，卫生间为一大一小。小区为响应 国家环保节能措施，采用变频调速恒压供水方式，且每户生 活热 水均 由 电热水器提 供 ，在 厨房 内设 置一 件洗 涤盆 ； 在 主 卧室的卫生问内设置洗脸盆、浴盆、坐便器 ；在小卫生间内 设置洗脸盆、淋浴器、坐便器和水龙头，根据对用户用水调 研发现不同配置设施的用户其用水量标准见表 1 。 表1 用户用水标准 住宅类型 卫生器具 用水量 m3 ( 人 d ) 变化系数 1 水龙头 o 0 4 - 0 0 8 2 O 2 5 2 给水卫生器具，无淋浴 0 0 8 5 o 1 3 2 0 5 3 给水卫生器具 ，有淋浴 0 1 3 0 1 9 1 8 5 4 给水卫生器具，淋浴 ，集中热水供应 O 1 7 O 2 5 1 6 2 0 l 3 0 得超过 0 mm。若构架基础处布置在不 良地基层时，可结合 设备荷载值选择持力层。一般而言，若持力层深度低于4 0 m， 可采用扩大基地面积法、片石垫层法等进行施工 ； 若持力层 深度超过4 0 m，可选择人工挖孔桩、钻孔灌注桩等施工技术。 4 3 电缆沟、排水管道等的基础 处理 条形基础是变电站内电缆沟与排水管道的主要基础形式， 其特点为长度长、自重比小等。为抵抗不均匀沉降，其基础 可利用钢筋混凝土、片石垫层换填等技术进行施工 。 4 4围墙基础 处 理 变 电站 围墙 处于 挖填土 边缘 区域 ，挖 土范围 内围墙基 础 较为稳固 ；若围墙处于回填土区域，为防止场地碾压达不到 设计指标而降低基础强度，可利用地基梁、桩基础等技术进 行处理 。 5 结束语 综合上述分析可知，地基处理技术具有较强的实践性， 在 进行 变 电站 设计 时，不 良地基 土 处理 为 隐蔽性 工程 施 工 ， 其施工质量优劣能够对变电站安全运行产生直接影响。因此 ， 必 须采取 有效措 施对不 良地基进 行加 固和修 缮，以增 强地基 稳定性，降低地基沉降发生率，为变电站安全输变电、分配 电流、调节电压等提供基础安全保障。 参考文献 1 王丽，徐锐 变电站地基沉降分析及不 良地基条件下基础处理研 究 J 商 ，2 0 1 5( 3 8 ) 2 蒋征毅 变电站地基沉降分析及不良地基条件下基础处理研究 J 中 国新技术新产品，2 0 1 2( 1 7 ) 3 马淑菁 ，高青艳 变 电站 电力设施地基沉 降分 析及加 固处理 J 电 工技术 ，2 0 0 9 ( 9 ) 4 】 秦佳宁 ，秦世鹏 变 电站不 良地基处理 J 红水河 ，2 0 1 0( 3 ) 5 】 陈 芳，杜 利军 变 电站不 均匀沉 降的纠偏对 策研究 f J 科 技信 息， 2 01 1 ( 3) 3 2设 备选型 ( 1 )常规供 水系统 。根据用 户正 常供水 要求 ，则选择 电 机泵扬程为0 4 MP a ，数量为3台，电机功率为7 5 k W。 ( 2 )变频调速恒压供水系统。根据经验可知，该小区用户 每小时最大用量为 1 0 5 m h ，管路最大供水水压为0 3 6 MP a ，为 满足用户正常供水要求，则选择 电机泵扬程为0 4 MP a ，数量 为3台6 5 L G 3 6 2 0 2 水泵，电机功率为7 5 k W，变频器功率为 7 5 kW 。 3 3 节能分析 根据用户用水特点，每天电机泵运行时问为 1 6 h ，采用常 规供水系统，电机泵 1 6 h均满负荷运行 ； 而采用变频调速恒压系统，电机泵满负荷运行时间为4 h ， 6 h电机泵运转功率为8 0 ，剩下6 h为电机泵运转功率的5 0 。 节能计算方式为常规系统用电减去变频调速系统用电， 则电机泵运行一年可以节约用电 ： W = 7 5 6 1 一 ( 8 0 1 0 0 ) 】 + 1 - ( 5 0 0 0 ) 】 3 6 5 = 2 2 3 8 7 k W h 由此 可知 ，采 用变 频调速恒 压供水 系统 可 以有 效地节 约 用电，减少电力资源的浪费，为我国节能减排做出贡献。 参考文献 1 】 李先辉 变 频调速 恒压 供水技术 在建筑给 水系 统中 的应 用 D 西 安 ：西安建筑科技 大学，2 0 1 3 【 2 】 卢权，张勇，闫军 基于九点控制器的变频调速恒压供水控制研究 f J 供水技术 ，2 0 1 0( 1 ) f 3 13 黄鹏 ， 住宅小区变频调 速恒压供水系统节能设 计分析 与应用 【 J 】 中 外建筑 2 O l O ( 1 ) 【 4 】 金雷，杨晓绯 ，牟进 勇 变频技； 卡在 电动执行机构上 的应用 J 】 仪 器仪表用户，2 0 1 3( 2 )