广东珠江建筑工程设计有限公司 510510
摘要：现代科技日新月异，在智能化家居日益普及的大环境下，同时用户对生活用水的舒适性的要求也越来越高。因此，传统水箱供水或加压泵提升供水逐步被淘汰，取而代之的是稳压变频供水的节能配水技术。变频恒压供水系统的最大特点是根据管网中的实时用水量及水压，经过设定的电子控制自动调节水泵的转速来达到用水供需平衡，实现高效节能的同时，使用户感觉供水质量的提高。本文结合实际工程，通过总结某大酒店的变频供水系统的设计，进而分析在超高层建筑中采用分区串联与并联结合的变频供水方式的设计，并简明介绍了变频供水系统的运作方式。
关键词：串联变频供水；高层建筑；压力式隔膜罐；安全措施
0引言
随着城市化进程不断深化，人口压力与住房需求等问题日益凸显，由于建筑物设计高度的增加所要求的供水压力的实际情况，供水要求有了更高的难度。现在人们更加注重用水的舒适性，由于采用普通的供水泵组提升到水箱供水往往压力太低，出现用水流量过小甚至压力不足根本无法使用家用热水器。采取单一提升至水箱再二次供水的方式，一方面用户激增，水箱容积增大对结构带来的影响；另一方面，水箱内如何减少死水区等洁净问题难以解决。而且这种采用供水泵组的方式应用于对超高层建筑中更带来巨大的资源浪费，日后的维修管理费用高昂。
1供水系统选择
某大酒店是集高端办公场所，餐饮娱乐休闲及五星级酒店住房服务等功能于一体的现代化智能大厦。总建筑面积为200209㎡，酒店层高为33层，高度高于110m。作为一幢超高层综合楼，舒适性与平日运转水泵所需要的维护费用是显得尤为重要。所以某大酒店内的冷热水系统设计全部采用了变频调速恒压变流量供水的方式，屋顶机房所设置的高位消防水箱用于贮存火宅初期10分钟消防用水量及供给活性碳过滤器的反冲洗用水外，楼内不另设置重力生活供水水箱。
初步方案考虑在两处避难层间先做水箱，有地下室各引中、高区给水管到水箱进水，所设置的生活中区由水箱进行重力供水，各层采取减压阀组减压后接各用水点。高区由水箱作为转输水箱一部分利用重力供水分区内低层用水，另一部分经过变频泵组加压供水到剩余区域。
后考虑水箱清洁问题，且可能造成提升能效浪费，各分区存在压力过大导致用水器具出水压力大而损坏的可能，用水舒适感严重降低。水箱容积大，水泵要转输的流量大，水泵机组长时间运作。采取减压措施使三分一的楼层水压要减少大约40m的水头，水压资源严重浪费。
2系统设计
2.1系统分区
最终确定变频供水系统，并竖向分成了低，中，高三个给水分区。根据《建筑给水排水规范》，各分区最低卫生器具配水点处的静水压不应大于0.45MPa为基础来划分。低区供水范围为地下2层和地上1~3层主楼、3层裙楼及4~5层，中区供水范围为6~19层;高区对酒店客房区域(20~33层)供水，某大酒店的冷热水供水设备主要集中在地下2层，地上4层，21层及29层机房内，利用避难层的机房空间大，便于操作和维修。地下2层机房设置了低区变频加压供水泵组，低区活性碳水处理设备。地上4层布置了低区加热设备。21层机房设置了中区变频供水加压泵组，中区活性碳水处理和加热设备。高区的变频供水加压泵组和活性碳水处理及加热设备设置在29层机房内。不另设避难层转输水箱。
2.2供水方式
市政管网的生活给水经地下3层砂过滤后注入生活贮水池。贮水池做两个相互独立的水池体，互为备用。为避免死水区水流短路，进出水管分别设置在水池的不同侧。在裙楼的首二层，直接可利用市政管网的给水压力直接供水。剩余低区部分，中区用水的变频供水泵组通过抽吸地下生活贮水池中的处理砂滤水，由变频泵组对应的低区、中区供水设备，加压后供给所服务区域的各用水点，各个分区采用并联供水的形式。而29层的高区变频给水水泵吸水管从中区系统的供水管中抽吸，中区和高区组成了串联变频的供水系统，形成了一个相互联系的整体。
供水方式主要是考虑如何将能源最大化利用，避免水压提升后的浪费，合理分配水力资源，使各分区达到平衡用水。
所谓变频调速，实际是采用离心式水泵配套变频调速控制装置，通过改变电频率来改变电机转速，从而改变水泵的转速，改变水泵的出水流量、扬程和功率，根据用水量的变化控制出水量，实现变符合供水的系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当在用水高峰期的时候，在额定转速的高效段运行，当用水量减少时，水泵转为低速运行，设备节能。
2.3分区流量
在两个分区供水系统中，计算水泵的供水量对应包括了冷，热水的用水总量,变频水泵机组额定流量的确定以生活供水设计秒流量为参考数值。
变频调速的供水方式，在水泵选型中对水泵的出水量要求满足整个区域内高峰用水的需求。水压的计算由朱水池最低水位到各区最不利配水点位置高度所需的静水压力、区域内管路的总水头损失、最不利点所需的流出水头总和来确定。
低区给水系统主要供中西厨房，公共卫生间，娱乐休闲区及后勤工作区等用水以及游泳池，冷却塔和锅炉等设备补给水。最高日最高时用水量为49.2L/s，低区加压泵组采用3台大泵和1台小泵组合；高区系统为20.3L/s，包括酒店客房区域，中西旋转餐厅及活性碳过滤器反冲洗水量，高区加压泵组采用2台大泵和1台小泵组合;在中区供水加压泵组的总用水量计算中，除了满足本区域内酒店，办公及反冲洗水量用水量的同时(该区的用水量为26L/s)，还需加上转输了高区系统所需的用水量，加压泵组供水量以秒流量计算，用水器具总当量包括了中，高区所有用水点，算出的中区设计流量在40.1L/s。与中、高区单独计算服务区域的当量相比设计秒流量之和要小，因此中区变频加压泵组额定流量的确定并非是中、高区秒流量的叠加。
2.4安全措施
为保证可靠供水，整个变频供水串、并联组合系统在设计中采取了以下措施:
2.4.1避免在中区系统供水少，造成高区水泵运转空吸，无水可供的情况。对此，在高区供水泵组的吸水管道上并接了2台压力隔膜式隔膜罐，有效水容积为V=2.8m³，罐内额定最低、最高工作压力比采用0.65，隔膜罐的调节水量为V=0.98m³，则2台隔膜式压力罐的总调节容积V=1.96m³，可保证高区供水泵组中小泵3分钟设计秒流量的吸水总量。因此可以克服中区供水泵组启动时效滞后所带来的空吸而损坏水泵。
另外避免在小流量用水情况下，水泵的工作效率很低，导致水泵故障，各配备小型气压罐。当水泵停止运行时，利用气压罐内的存水提供给用户。
2.4.2防止高区水泵吸水产生负压。将高区变频系统加压泵组的吸水管接自中区供水主管的中端，利用吸水管前有相对较高的水压，避免水泵吸水产生负压的可能性。同时为消除中区供水系统因高压供水泵组吸水产生的压力大幅度波动，在高区水泵机组的吸水管前加设了一组恒压阀，阀出口压力设定为0.55Mpa，保证了吸水口的压力稳定。
2.4.3稳定供水压力，尽可能消除水锤影响。中，高区系统由于泵组出水口压力较高，在变频泵组中各配备1台DN480*906(h)水锤消除器有效调节水容积为641m³，以消除回流水击的影响。
2.4.4应对弹簧减压阀失灵时的措施。当弹簧膜片老化发生破裂时，所产生的超压将导致系统破坏。对此在每个系统分区设置2组弹簧减压阀组，互为备用。在阀门前后设置压力表，将压力值实时传输至控制中心，超压时迅速报警。
2.5热水闭式系统
本次设计由变频泵供水的热水系统也采用闭式。热水供应系统同冷水系统保持一致，以保证冷热水水压的平衡，并且各区的热水加热设备进水距由同区域内的给水系统专管专供。设计中在高、中、低三个区中相应设置一套闭式加热系统。
3结束语
变频供水系统在建筑工程中的使用可改善饮用水水质，满足供水压力要求。此系统是解决供水节能，避免二次水质污染供水的方式改变的一大进步。它自动化程度高，有明显节能效果并降低生产成本而备受关注。变频供水系统可广泛应用于各种高层和超高层建筑中，为发挥变频供水的特点需根据建筑功能进行符合实际的分区管理控制而设计。
参考文献
[1]李玉华等主编《建筑给水排水工程设计计算》中国建筑工业出版社 2006年
[2]王增长主编《建筑给水排水工程》 中国建筑工业出版社或高等教育出版社
[3]陈方肃主编《高层建筑给水排水设计手册》（第二版）湖南科学技术出版社 2001年
论文作者:麦淑菲
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/9
标签：水泵论文; 用水论文; 中区论文; 供水系统论文; 水箱论文; 系统论文; 压力论文; 《基层建设》2017年第15期论文;