建筑给水排水第2章补建筑供水方式综述.ppt

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1、第第2章补章补 建筑供水建筑供水方式综述方式综述1.1.供水二次污染的主要原因供水二次污染的主要原因 （a）管材使用不当）管材使用不当水水厂厂的的出出水水中中含含有有某某些些金金属属元元素素、化化合合物物及及微微生生物物,加加上上目目前前居居民民小小区区的的供供水水管管道道几几乎乎都都是是金金属属管管(镀锌钢管管和和铸铁管管),当当水水在在管管道道中中流流动时,水水中中残残留留的的细菌菌可可能能会会再再度度繁繁殖殖,使使水水质发生生变化化,主主要要表表现在在:细菌菌和和大大肠杆杆菌菌的的再再度度繁繁殖殖;耐耐氯微微生生物物的的滋滋生生;自自养养型型铁细菌菌的的繁繁殖殖；自自养养型型铁细菌菌的的

2、繁繁殖殖;硫硫的的转化化菌菌的的繁繁殖殖;硝硝化化与与反反硝化菌的繁殖。硝化菌的繁殖。另另一一方方面面金金属属管管道道内内会会形形成成结垢垢层,其其主主要要成成因因是是:管管道道内内壁壁的的腐腐蚀形形成成氢氧氧化化铁即即铁锈;水水中中的的碳碳酸酸钙(镁)沉沉积形形成成水水垢垢;管管道道内内的的生生物物性性堵堵塞塞,特特别是是嗜嗜铁细菌菌吸吸收收亚铁盐,排出排出氢氧化氧化铁而形成而形成结垢垢层。（b）水池）水池(箱箱)的容的容积过大大水水池池(箱箱)的的容容积过大大使使水水的的停停留留时间过长,会会导致致微微生生物物再再度度繁繁殖殖。有有关关研研究究表表明明:在在全全年年水水温温15 的的地地区

3、区,平平均均水水力力停停留留时间以以46 h 为宜宜;在在平平均均水水温温 15 的的地地区区,以以610 h 为宜宜;要要严格控制最大水力停留格控制最大水力停留时间 12 h。但但设计人人员在在设计水水池池(箱箱)时,往往往往对供供水水的的可可靠靠性性考考虑过多多,使得水池使得水池(箱箱)的容的容积过大。大。如某屋如某屋顶水箱的供水水箱的供水,其水其水泵的开启大部分采用手的开启大部分采用手动方式方式,若按若按传统方法方法计算供算供20 户用水的水箱用水的水箱,每每户以以3.5 人人计算算,每天早晚开二次每天早晚开二次泵,则水箱的容水箱的容积约为6 m3,按按实际每每户人人家用水家用水67 m

4、3/月月计算算,则平均水力停留平均水力停留时间可达可达30 h,大大大超出了最大水力停留大超出了最大水力停留时间的要求。若消防和生活用水共的要求。若消防和生活用水共用一个屋用一个屋顶水箱水箱,水力停留水力停留时间则更更长。（c）水池）水池(箱箱)的的设计和管理存在不足和管理存在不足目目前前许多多居居民民小小区区的的水水池池(箱箱)基基本本上上都都是是钢筋筋混混凝凝土土结构构的的,缺缺少少必必要要的的内内衬处理理,这样会会使使水水泥泥中中的的有有害害成成分分溶溶出出,池池壁壁易易粘粘附附污染染物物且且不不易易清清洗洗干干净。有有些些水水池池(箱箱)中中的的管管、孔孔布布置置欠欠合合理理,易易出出

5、现死死水水区区和和短短路路;水水池池(箱箱)的的底底部部缺缺少少必必要要的的坡坡度度,通通气气不不足足,溢溢流流管管和和通通气气管管没没有有防防虫虫、鼠鼠、尘埃埃的的网网罩罩,人人孔的密孔的密闭性不好。性不好。这些些问题导致致水水池池(箱箱)不不能能定定期期清清洗洗,增增大大了了二二次次污染的几率。染的几率。我我国国目目前前城城市市供供水水二二次次污污染染普普遍遍存存在在。据据全全国国90座座大大中中城城市市自自来来水水水水质质调调查查结结果果,自自来来水水出出厂厂各各项项指指标标平平均均总总合合格格率率为为99.39%,城城市市供供水水管管网网水水质质平平均均总总合合格格率率为为98.52%

6、,水水池池(箱箱)平平均均总总合合格格率率为为93.92%,居居住住区区用用水水点点平平均均总总合合格格率率为为90.95%。在在建建有有水水池池(箱箱)二二次次加加压压供供水水系系统统中中,居居住住区区范范围围内内水水质质的的污污染染比比重重约约占占,由由此此可可见见生生活活饮饮用用水水二二次次污污染染的的关关键键环环节节是是二二次次加加压压系系统统(水水池池、水水箱箱等等)和和管网系管网系统统。对对于于供供水水末末端端管管网网造造成成的的污污染染,近近几几年年随随着着塑塑料料管管、铝塑塑复复合合管管等等新新型型管管材材的的推推广广应应用用已已经经逐逐步步得得到到改改善善,而而水水池池(箱箱

7、)造造成成的的污污染染则则是是目目前前进进行行管管网网系系统统改造的重点。改造的重点。国国内内许多多大大中中城城市市如如杭杭州州、南南京京、嘉嘉兴都都已已在在几几年前逐步开展了此年前逐步开展了此项工作。工作。经深深入入研研究究发现,目目前前较为广广泛泛采采用用的的对水水池池(箱箱)水水进行行二二氧氧化化氯等等二二次次消消毒毒手手段段,其其杀菌菌消消毒毒的的同同时也也会会产生生三三卤甲甲烷、亚氯酸酸根根和和氯酸酸根根等等有有害害物物质，而而采采用用臭臭氧氧消消毒毒又又存存在在消消毒毒持持续时间问题,因因此此认为消消除除供供水水二二次次污染染最最直直接接的的方方法法是是取取消消水池水池(箱箱)。2

8、.2.变频供水方式的由来变频供水方式的由来以以前前，比比较强调供供水水压力力的的稳定定，通通常常采采用用水水塔塔或或高高位位水水箱箱来来保保证供供水水系系统压力力恒恒定。定。采采用用水水泵和和水水箱箱（水水塔塔）联合合供供水水方方式式，优点点：压力力稳定定，水水泵工工作作效效率率高高，节能能；缺缺点点：水水箱箱有有二二次次污染染问题。1997 年年版版建建筑筑给水水排排水水设计规范范要要求求必必须具具有有调节水水量量：水水泵自自动运运行行时，生生活活用用水水的的水水箱箱容容积可可按按不不小小于于最最高高日日用用水水量量的的5%计算算；水水泵人人工工操操作作时，生生活活用用水水的的水水箱箱容容积

9、可可按按不不小小于于最最高高日日用用水水量量的的12%计算算；储水水池池的的调节水水量量在在资料料不不全全时,不不得得小小于于全全日日用用水水量量的的8%12%。北方地区冬季寒冷，低北方地区冬季寒冷，低层住宅楼楼住宅楼楼顶一般不一般不设水水箱箱,建建设高位高位储水水设施如水塔，施如水塔，还要防要防冻，成本，成本较高。高。随随着着生生活活水水平平的的提提高高，供供水水安安全全卫生生受受到到了了越越来来越越多多的的重重视；同同时电力力电子子技技术、微微电子子技技术及及现代代控控制制理理论的的不不断断进步步，变频器器性性价价比比有有了了大大幅幅提提高高，使使得得水水泵变频调速速技技术大大范范围地地应

10、用用于于建筑和住宅小区的建筑和住宅小区的给水系水系统中成中成为可能。可能。城城市市供供水水行行业2000年年技技术进步步发展展规划划中中提提出出了了“二二提提高高三三降降低低”的的要要求求，即即提提高高供供水水水水质，提提高高供供水水安安全全可可靠靠性性，降降低低能能耗耗、降降低低滴滴漏漏和和降降低低药耗。耗。十十几几年年前前，变频供供水水高高举节能能、解解决决二二次次污染染两两大大(开开始始主主要要是是节能能)特特点点，宣宣传“无无塔塔供供水水”的的种种种种优点，迅速占点，迅速占领了我国的建筑市了我国的建筑市场。百度知道百度知道问：家家是是北北方方农村村的的,有有自自备井井.潜潜水水泵(家家

11、用用型型).最最近近想想安安装装水水塔塔.考考虑到到冬冬天天结冰冰的的问题.想想找找一一套套防防冻的的水水塔塔设备(零零度度以以下下水水塔塔内内水水不不会会结冰冰的的),水水塔塔或或无无塔塔供供水水都都可可以以.主主要要考考虑对象象是是水水塔塔(经济).实在在不不行行.无无塔塔供供水水也也可可以以.但但要要考考虑造价造价.不能太高不能太高!满意回答意回答：买一一个个1立立方方不不锈钢水水塔塔，外外表表用用橡橡塑塑保保温温棉棉保保温温，保保温温厚厚度度最最好好7公公分分，水水塔塔下下水水管管一一直直到到室室内内延延伸伸管管道道都都要要保保哦哦。不不过尽尽量量塔塔装装小小一一点点的的。水水塔塔内内

12、存存水水不不多多停停留留时间就就不常，不常，结冻可能性就小，需要用水可能性就小，需要用水时随随时再抽。再抽。百度知道百度知道问：无无塔塔供供水水与与水水塔塔供供水水各各有有什什么么特特点点呀呀.如如果果是是搞搞养养殖殖.为了了节约成本那种更成本那种更经济呢呢.满意回答意回答 ：无无塔塔供供水水。占占地地小小，节能能，自自动化化程程度度高高，设备简单。成成本本还小。小。忽悠！忽悠！百度知道百度知道问：无无塔塔供供水水优点点：能能自自动供供停停水水 缺缺点点：家家数数多多了了用用不不了了；没没电了了用用不不了了。水水塔塔优点点：家家数数多多也也能能用用；没没电也也能能用用。缺缺点点：需需要要人人为

13、开开启启关关闭 想想问一一下下能能不不能能把把俩者者结合合一一下下，有有一一定定的的蓄蓄水水功功能能 又又能能自自动开开启启关关闭的的装装置置啊啊。在在原原有有也也成成的的管管道道基基础上上改改动不不需需要要太太大大的的。谢谢。望望高高人指点。人指点。答答 ：在在水水塔塔基基础上上加加装装液液位位控控制制系系统，在在原原先先人人工工合合闸处加加一一接接触触器器。用用液液位位控控制制系系统控控制制接接触触器器就就可可以以实现自自动上上水水，自自动停止了。停止了。3.1 交流交流电机机调速原理速原理交流交流电机机转速公式速公式式式中中n为为转转速速，f为为电电源源频频率率，p为为定定子子磁磁场场的

14、的磁磁极极对对数数，s为转差率。为转差率。转差率变化不大，调节交流电机转速只有从两个方面入手，转差率变化不大，调节交流电机转速只有从两个方面入手，即磁极对数和频率即磁极对数和频率变极调速变极调速和和变频调速变频调速。3.3.恒压变频调速供水系统原理和控制恒压变频调速供水系统原理和控制（1）有）有级调速，速，且且级数很少。如数很少。如电源源频率率为50Hz，则 p=1,n=3000r/min;2极极电机机 p=2,n=1500r/min;4极极电机机 p=3,n=1000r/min;6极极电机机 p=4,n=750r/min。8极极电机机（2）定子磁）定子磁场的磁极的磁极对数取决于定子数取决于定

15、子绕组的的结构，由于定子构，由于定子绕组的的设计要兼要兼顾到多种磁极到多种磁极对数的情形，故不可能得到数的情形，故不可能得到最佳最佳设计，电机效率有所降低。机效率有所降低。（3）成本）成本较变频调速低。速低。变极调速的特点：变极调速的特点：变频调速的特点：速的特点：（1）无）无级调速，速，调速范速范围广；广；（2）电机效率高；机效率高；（3）变频器的故障率小；器的故障率小；（4）变频器的价格器的价格较高。高。电机机变频调速技速技术与与节能密切相关，在能密切相关，在许多行多行业得到了越得到了越来越广的来越广的应用。用。建筑建筑给排水、暖通空排水、暖通空调、热能能动力力领域中用到大量水域中用到大量

16、水泵、风机和机和压缩机，因此，机，因此，变频调速技速技术运用非常广泛。运用非常广泛。3.2 恒压变频调速供水系统原理恒压变频调速供水系统原理组成成：泵组及及其其电机机、变频器器、储水水池池、PID 调节器、器、压力力传感器、控制感器、控制单元等部分元等部分组成。成。原原理理：变频器器根根据据水水泵出出口口压力力调节电机机频率率和和水水泵转速速，保保持持水水泵出出口口处压力力恒恒定定。用用水水量量较大大时，水水泵出出口口处压力力降降低低，则提提高高变频器器频率率和和水水泵转速速；用用水水量量较小小时，水水泵出出口口处压力力升升高，高，则降低降低变频器器频率和水率和水泵转速。速。如如某某小小区区有

17、有7栋栋住住宅宅楼楼，每每栋栋均均为为18层层，共共336户户，在在每每栋栋楼楼的的负负二二层层泵泵房房中中设设置置了了3台台泵泵，1用用2备备，采采用用恒恒压压变变频频调调速速供供水水系系统统，每每台台泵泵运运行行12小小时时，3台台泵泵轮轮流流工工作作，不不间间断断，水水泵泵出出口口压压力力始始终终保保持持在在7kg（0.7MPa）。）。为什么要什么要“恒恒压”保持管网保持管网压力（水力（水泵出口出口处）压力恒定力恒定？高高层建筑的典型供水方式建筑的典型供水方式高高层建建筑筑或或小小高高层建建筑筑，市市政政管管网网压力力不不足足以以满足足要要求求，故故需需要要二二次次加加压，小小区区采采用

18、用分分区区供供水水方方式式，1-5层由由市市政政管管网网直直接接供供水水，6-12层、13-18层分分别由由水水泵加加压供供水水，由由于于不不允允许从从市市政政管管网网直直接接抽抽水水，故故需需设贮水水池池，置置于于地地下下室室；仅有有一一个个高高位位水水箱箱，设于于5号号楼楼楼楼顶，加加压水水泵放放置置在在地地下下室的室的泵房。房。13-18层层给给水立管水立管6-12层层 给给水立管水立管1-5层层给给水水立管立管这种种水水泵并并列列给水水方方式式，它它的的优点点是是各各区区相相对独独立立，供供水水安安全全性性高高；水水泵集集中中，管管理理维修修方方便便；运运行行动力力费用用经济；但但是是

19、上上区区需需配配置置高高压水水泵和和高高压管管线，水水泵型型号号多多、台台数数多多，高高压管管线布布置置复复杂，设备费用用高高；水水箱箱占占用用建建筑筑面面积，影响影响经济效益。效益。恒压变频系统生活增压水泵生活增压水泵 恒压变频系统恒压变频系统如如某某小小区区有有7栋栋住住宅宅楼楼，每每栋栋均均为为18层层，共共336户户，在在每每栋栋楼楼的的负负二二层层泵泵房房中中设设置置了了3台台泵泵，1用用2备备，采采用用恒恒压压变变频频调调速速供供水水系系统统，每每台台泵泵运运行行12小小时时，3台台泵泵轮轮流流工工作作，不不间间断断，水水泵泵出出口口压压力力始始终终保保持持在在7kg（0.7MPa

20、）。）。无无论论需需求求的的流流量量多多大大，皆皆需需要要将将水水提提升升至至最最高高处处（如（如18层层），因此），因此对压对压力的要求不能降低！力的要求不能降低！“恒恒压压”值值如何如何计计算？算？H=182.8+182.80.11.3+2+5H=50.4+6.6+2+5=64（mH2O）为什么要什么要“恒恒压”保持管网保持管网压力（水力（水泵出口出口处）压力恒定力恒定？对于于实际供供水水系系统，泵组电机机可可能能为多多台台，变频器器在在工工作作时只只对其其中中的的一一台台进行行调频，因因此此，在在根根据据水水压决决定定投投入入泵组台台数数后后，变频器器只只对最最后后投投入入的的电机机进行

21、行调速速，其其它它已已投投入入的的电机机则在在工工频下下全全速速运运行行。泵组电机机由由变频器器供供电到到由由工工频电源供源供电的切的切换过程由程由逻辑控制控制单元元PLC 实现。水水泵电机机从从停停止止到到满载工工作作和和从从满载工工作作到到停停止止都都由由变频器器来来控控制制，实现带载软启启动，避避免免了了启启动冲冲击电流流和和启启动给水水泵电机机带来来机机械械冲冲击，保保证了管网了管网压力力稳定，定，满足了大厦的正常供水。足了大厦的正常供水。以以2用用1备系系统为例：例：PLC 首先利用首先利用变频器器软启启动1#加加压泵，此，此时安装安装在管网上的在管网上的传感器将感器将实测的管网的管

22、网压力反力反馈回回压力力调节器，与器，与给定定值进行比行比较后后调节器运算出控制器运算出控制量，量，调节变频器器输出出频率及率及电压，从而，从而调节电机机转速。当用水量大速。当用水量大时，变频器器输出出频率升高；当率升高；当用水量小用水量小时，频率降低。率降低。当当频率上升到率上升到50Hz（即水（即水泵全速运全速运转时）仍不能）仍不能满足供水需要足供水需要时，则PLC自自动将将1#泵切切换到工到工频运运行，行，1#泵由由电网供网供电全速运行，全速运行，2#泵由由变频器供器供电投入运行。投入运行。当当1#泵工工频运运行行，2#泵变频运运行行时，如如果果此此时用用水水量量减减小小，变频器器输出出

23、频率率下下降降，当当频率率到到达达一一定定的的下下限限时，供供水水量量仍仍大大于于用用水水量量，则系系统自自动将将2#泵停止运行。停止运行。变频调速速不不可可能能无无限限制制调速速。一一般般认为，变频调速速不不宜宜低低于于额定定转速速50，最最好好处于于75100，并并应结合合实际经计算确定。算确定。变压变频调速供水系统变压变频调速供水系统变压变量量供供水水系系统的的压力力传感感器器设置置在在供供水水管管网网末末端端，PID 调节器器设定定值为管管网网末末端端用用户所所需需的的服服务水水头值。系系统通通过自自动调节使使管管网网末末端端水水压保保持持恒恒定定，使使管管路路特特性性曲曲线和和系系统

24、静静扬程程不不变，而而水水泵出出水水口口压力力则随随着着供供水水量量变化化依依管管路路特特性性曲曲线而而改改变,故故理理论上上实现了了“系系统需需要要多多少少,机机组提提供供多多少少”,不不会会由由于于供供水水量量的的减减小小而而产生生多多余余的的静静扬程程,节能能效效果果满意。意。4.4.恒压变频调速供水系统模式分析恒压变频调速供水系统模式分析一一栋高高层建建筑筑单独独使使用用一一套套变频给水水系系统,由由于于给水水管管线均均在在室室内内,如如果果施施工工质量量优良良的的话,管管网网的的泄泄漏量漏量较少少,这时在夜在夜间有可能出有可能出现零流量的情况。零流量的情况。对于于稍稍大大的的系系统,

25、比比如如:住住宅宅小小区区中中几几个个高高层建建筑筑合合用用一一套套变频给水水系系统,由由于于需需要要敷敷设室室外外给水水管管线,管管网网的的泄泄漏漏量量较大大,这时即即使使在在用用水水低低谷谷,系系统仍仍有有一定的流量。一定的流量。对于于较大大的的系系统,比比如如:整整个个住住宅宅小小区区或或城城市市管管网网,由由于于系系统庞大大,用用户组成成较为复复杂,用用水水习惯有有较大大差异差异,所以在用水的低谷所以在用水的低谷,仍能保持相当的流量。仍能保持相当的流量。理理论上，上，变频器的器的频率在高效范率在高效范围可以接近于零，可以接近于零，但但实际上水上水泵转速不可能无限制地减小，速不可能无限制

26、地减小，因此因此仅靠靠变频主主泵往往往往还难以以胜任微流量工况。任微流量工况。例如例如对3001 000 户的多的多层住宅小区或住宅小区或600 户左左右的小高右的小高层住宅楼群住宅楼群(12 层以内以内)的生活用水系的生活用水系统，生活主生活主泵功率一般在功率一般在15 kW 左右，系左右，系统的零流量的零流量频率率f 0一般一般为2535 Hz,故在夜故在夜间小流量小流量时,采用采用主主泵变频供水效率供水效率较低。低。实际工程一般采用在系工程一般采用在系统中增中增设小流量工小流量工频辅泵、小流量小流量变频辅泵、气、气压罐等罐等设施来施来维持秩序微流持秩序微流量量时的系的系统压力。力。水水泵

27、在低流量下运行在低流量下运行,水水泵效率大大降低效率大大降低,相相对能耗能耗较大大,而且若此而且若此时系系统内用水量波内用水量波动较大大,还会引起会引起水水泵频繁启停。繁启停。变频给水系水系统兼兼顾到小流量或零流量工况的解决到小流量或零流量工况的解决办法：法：1)变频主主泵;2)变频主主泵+气气压罐罐;3)变频主主泵+工工频辅泵;4)变频主主泵+工工频辅泵+气气压罐罐;5)变频主主泵+变频辅泵。1)变频主主泵没有没有辅泵或气或气压罐等罐等辅助助设备，占地少，最大的，占地少，最大的优点是点是节省投省投资。主要适用于主要适用于较小系小系统且小流量且小流量时流量波流量波动不大的不大的系系统，比如上述

28、，比如上述单栋高高层独立使用一套独立使用一套变频给水水系系统。2)变频主主泵+气气压罐罐在在用用水水高高峰峰时，由由变频主主泵投投入入工工作作，在在夜夜间用用水水低低谷谷出出现小小流流量量或或零零流流量量时，由由主主泵和和气气压罐罐配合工作。配合工作。优点：避免水点：避免水泵频繁启繁启动缺缺点点：增增加加了了气气压罐罐的的投投资，也也增增加加了了设备的的占占地面地面积。比比较适适合合稍稍小小的的系系统，但但用用水水低低谷谷时流流量量波波动较大的系大的系统。3)变频主主泵+工工频辅泵这种种方方式式较为常常用用，在在用用水水高高峰峰时，由由变频主主泵投投入入工工作作,在在夜夜间用用水水低低谷谷出出

29、现小小流流量量或或零零流流量量时，由工由工频辅泵维持工作。持工作。优点：投点：投资较少，控制程序少，控制程序简单；缺点：缺点：辅泵启启动频繁，繁，节能效果差。能效果差。比比较适适用用于于较大大的的系系统，尤尤其其是是在在用用水水低低谷谷时能能保保持持相相对稳定定流流量量的的系系统，就就可可以以避避免免辅泵频繁繁启启动的的问题。一般一般选择小小泵流量流量为36 m3/h,居民区居民区户数越多，数越多，流量可适当流量可适当选择大些。小大些。小泵功率一般功率一般为1.53 kW。4)变频主主泵+工工频辅泵+气气压罐罐在在用用水水高高峰峰时，由由变频主主泵投投入入工工作作，在在夜夜间用用水水低低谷谷出

30、出现小小流流量量或或零零流流量量时，由由工工频辅泵和和气气压罐配合工作。罐配合工作。优点：避免点：避免辅泵频繁启繁启动缺缺点点：增增加加了了气气压罐罐的的投投资，也也增增加加了了设备的的占占地面地面积。比比较适适合合稍稍大大的的系系统，特特别是是用用水水低低谷谷时流流量量波波动较大的系大的系统。从从理理论上上来来说,选用用容容积较大大的的气气压罐罐,对系系统较为有有利利,实际上上应进行行技技术经济比比较，合合理理选择气气压罐的容罐的容积。5)变频主主泵+变频辅泵这种方式目前在市种方式目前在市场中中较为少少见。在在用用水水高高峰峰时，由由变频主主泵投投入入工工作作，在在夜夜间用用水水低低谷谷出出

31、现小小流流量量或或零零流流量量时，辅泵投投入入工工作作,但但也由同一个也由同一个变频器器进行行变频控制。控制。从从理理论上上来来说，这种种方方式式的的节能能效效果果最最佳佳，但但其其控制程序要控制程序要较以上几种方式复以上几种方式复杂。工程实例工程实例小流量下主泵变频与副泵变频的比较小流量下主泵变频与副泵变频的比较某某住住宅宅小小区区变频供供水水系系统，生生活活主主泵配配QDG30-20 3 立立式式多多级泵2 台台，单台台Q=30 m3/h,H=60 m,N=11 kW，小小泵配配QDL4.8-86 立立式式多多级泵1 台台，Q=4.8 m3/h,H=48 m,N=1.5 kW。在在用用水水

32、非非高高峰峰时，若若采采用用主主泵变频方方案案，则运运行行小小流流量量频率率平平均均为30 Hz，电流流为6.5 A，采采用用小小泵时小小流流量量频率率平平均均为35 Hz，电流流为2.5 A,按按每每天天小小流流量量运运行行时间15 h 计算算，每每年年可可节电3 800 kWh。水泵流量选择呈阶梯状水泵流量选择呈阶梯状对比比较大大的的生生活活小小区区和和高高层建建筑筑的的生生活活用用水水,若若单配配主主泵机机组和和小小流流量量泵,因因小小泵流流量量QL 和和主主泵流流量量QM 差差别较大大，当当流流量量调节范范围在在QL1/3QM 时，水水泵的的运运行行效效率率仍仍很很低低,导致致水水泵运

33、运行行不不经济,浪浪费电能能。并并且且流流量量在在大大于于或或接接近近QL 时还会会出出现频繁繁的的换泵操作。操作。为实现在全流量范在全流量范围内水内水泵始始终能高效率运行能高效率运行,这就有必要再增加一种中流量水就有必要再增加一种中流量水泵,流量可流量可选为1/3 QM1/2 QM。特殊情况下。特殊情况下还可增加可增加2 种中流量水种中流量水泵。整体水整体水泵流量流量选择呈呈阶梯状梯状,可水可水泵在任何流量段在任何流量段运行运行时均均处于高效率段于高效率段,更加更加节能。能。误区误区:变频供水系统可以不设气压罐和小流量水泵变频供水系统可以不设气压罐和小流量水泵不不少少人人认为变频水水泵在在系

34、系统流流量量很很小小的的情情况况下下水水泵转速速也也接接近近于于零零,此此时水水泵运运行行的的功功率率也也是是极极小小的的,所所以以系系统没没必必要再要再设置气置气压罐或小罐或小泵。实际上上这种种看看法法是是非非常常错误的的。在在系系统流流量量接接近近于于零零的的情情况况下下,水水泵由由于于要要保保证系系统的的压力力,其其运运行行转速速约为工工频转速速的的80%,运运行行功功率率约为额定定功功率率的的60%,而而其其输出出功功率率接接近近于于零零,故故其其能能量量浪浪费是是相相当当大大的的。尤尤其其是是对流流量量变化化较大大且且经常常维持持长时间小小流流量量状状态的的供供水水系系统来来说,能能

35、量量的的浪浪费尤甚。尤甚。设置置小小流流量量泵的的目目的的在在于于,系系统流流量量较小小时改改由由小小泵供供水水,以以维持持系系统运运行行效效率率较高高;而而设计气气压罐罐的的作作用用则在在于于可可避避免水免水泵的不的不间断运行断运行,进一步一步节约能耗。能耗。5.5.恒压变频调速供水系统水泵选型恒压变频调速供水系统水泵选型根据根据建筑建筑给水排水水排水设计规范范“生生产生活生活调速水速水泵的出水量的出水量应按按设计秒流量确定。秒流量确定。5.1 水泵流量的确定水泵流量的确定5.2 水水泵扬程的确定程的确定室内室内给水系水系统所需所需压力力H=H1+H2+H3+H4 H建建筑筑内内给给水水系系

36、统统所所需需总总水水压，压，kPa；H1克克服服引引入入管管起起点点至至最最不不利利配配水水点点位位置置高高度度所所需需要要的的静水压，静水压，kPa；H2计算管路的水头损失，计算管路的水头损失，kPa；H3水表的水头损失，水表的水头损失，kPa；H4 4最不利配水点所需的最低工作压力，最不利配水点所需的最低工作压力，kPa。工程实例工程实例某某住住宅宅小小区区,十十二二栋住住宅宅楼楼,最最高高层为6 层,共共计432 户,每每户按按3.5 人人考考虑,每每户均均有有大大便便器器、洗洗涤盆盆和和沐沐浴浴设备,最最高高日日用用水水量量为140 L/(人人日日),时变化化系系数数Kh=2.0。1）

37、按普通水）按普通水泵计算算最高日用水量最高日用水量:Qd=0.140 432 3.5=211.68 m3/d;最高日最大小最高日最大小时用水量用水量:Qh=Kh Qd/24,Qh=2.0 211.68/24=17.64 m3/h。选用两台用两台IS65-40-220A水水泵，一用一，一用一备。Q=23.4 m3/h,H=44 m,N=7.5 kW。设生生活活水水池池一一座座,另另在在楼楼顶或或者者小小区区最最高高处设储水水箱箱进行行调节。2）按）按变频水水泵计算算根据根据建筑建筑给水排水水排水设计规范范“生生产生活生活调速水速水泵的出水量的出水量应按按设计秒流量确定。秒流量确定。每每户户有有洗

38、洗脸脸盆盆一一个个,给给水水当当量量1;厨厨房房洗洗涤涤盆盆一一个个,当当量量为为1;坐坐式式大大便便器器一一个个,当当量量为为0.5;淋淋浴浴器器一一个个,当当量为量为0.75。总当量总当量Ng=432(1+1+0.5+0.75)=1 404。=1.02,k=0.0045。变频供供水水设计流流量量是是水水泵-高高位位水水箱箱供供水水设计流流量量的的2.8倍倍(50/17.64)。选用用IS65-40-200 三台三台,两开一两开一备。单台台泵Q=25 m3/h,H=50 m，电机功率机功率N=7.5 kW。配配变频器一套器一套,水位水位传感器、感器、压力力传感器等。感器等。设生活水池一座生活

39、水池一座,不需要不需要设屋屋顶水箱和高位水箱和高位储水水设施。施。6.6.恒压变频调速供水系统节能分析恒压变频调速供水系统节能分析谈到到变频节能能时，许多多文文章章、手手册册不不管管变频系系统是是什什么么样的的变流流量量系系统，一一律律认为是是水水泵功功耗耗和和水水泵转速速的的三三次次方方成成正正比比，更更有有甚甚者者,有有些些厂厂家家宣宣称称用用本本公公司司定定压变频供供水水成成套套设备,可可以以节能能30%40%。其其实，“水水泵功功耗耗和和水水泵转速速的的三三次次方方成成正正比比”是是有有条条件件的的！只只有有在在相相似似工工况况下下才才成成立立，有有时，水水泵功耗功耗仅仅和水和水泵转速

40、的一次方成正比。速的一次方成正比。事事实上上，恒恒压变频调速速供供水水系系统与与水水泵-高高位位水水箱箱供水系供水系统相比并不相比并不节能！能！(1)(1)水水泵-高位水箱供水系高位水箱供水系统运行特点运行特点(a)水水泵的的设计流量一般取最大小流量一般取最大小时用水量用水量水水泵的的运运行行由由水水箱箱的的水水位位控控制制启启停停，间断断运运行行，。由由于于有有水水箱箱的的调节，水水泵的的流流量量可可常常年年按按最最大大小小时流流量量运运行行，完完全全避避免免了了配配水水管管网网中中流流量量变化化的的影响。影响。(b)水水泵运行在高效区运行在高效区水水泵-高高位位水水箱箱供供水水系系统中中水

41、水泵的的流流量量和和扬程程是是恒恒定定的的，水水泵运运行行在在高高效效区区。恒恒压变频调速速供供水水泵的流量是的流量是变化的，化的，经常在低效率工况下运行。常在低效率工况下运行。(2)(2)恒恒压变频调速供水系速供水系统运行特点运行特点(a)水水泵的的设计流量一般取流量一般取设计秒流量秒流量水水泵转速随管网用水流量的速随管网用水流量的变化而化而变化，水化，水泵扬程保持不程保持不变。由于没有水箱的。由于没有水箱的调节，在，在设计工况工况点，水点，水泵的出水流量的出水流量为设计秒流量秒流量(瞬瞬时高峰流量高峰流量)。根据。根据经验,最大小最大小时用水流量一般比用水流量一般比设计秒流量秒流量小小50

42、%。(b)水水泵大部分大部分时间不能运行在高效区不能运行在高效区变频泵的流量在不断的流量在不断变化，水化，水泵低低负荷荷时间较长（用水高峰一天集中在早、中、晚三次（用水高峰一天集中在早、中、晚三次总计一小一小时的的时间），效率很低。），效率很低。因此，因此，变频调速不可能无限制速不可能无限制调速。一般速。一般认为，变频调速不宜低于速不宜低于额定定转速速50，最好，最好处于于75100，并，并应结合合实际经计算确定。算确定。(3)(3)恒恒压变频系系统与水与水泵-高位水箱系高位水箱系统比比较某某小小区区供供水水系系统,原原采采用用无无塔塔上上水水器器,小小区区的的水水价价为0.7元元/t。但但采

43、采用用的的是是供供水水水水压力力高高限限停停、低低限限开开的的控控制制水水泵运运行行方方式式,水水的的不不可可压缩性性以以及及无无塔塔上上水水器器容容积很很小小削削峰峰的的效效果果差差,致致使使水水泵频繁繁启启停停而而常常常常烧毁电机机。以以后后换成成变频恒恒压供供水水后后,电机机不再不再烧毁了了,但却使水但却使水费提高到了提高到了2.10元元/t。广广州州也也有有小小区区统计资料料显示示变频调速速供供水水加加压电费明明显提提高高:高高位位水水箱箱供供水水0.6 元元/m3,变频调速速泵供水在多供水在多层建筑建筑1.4元元/m3,在高在高层建筑建筑1.8元元/m3。北京的北京的实际工程中已工程

44、中已经出出现恒恒压变频调速装置替速装置替换水水泵-高位水箱供水后能耗成倍增加的高位水箱供水后能耗成倍增加的实例。例。如如果果水水泵提提供供的的压力力用用于于提提高高重重力力势能能,则无无法法通通过变频实现节能能；只只有有当当用用来来克克服服输水水管管线的的水水头损失，才可能通失，才可能通过变频实现节能。能。有有人人将将做做了了形形象象的的比比喻：水水泵-高高位位水水箱箱联合合供供水水就就像像把把一一桶桶水水提提到到屋屋顶，再再利利用用自自身身重重力力流流下下供供使用；而使用；而变频供水就像需双手供水就像需双手举一桶水供使用。一桶水供使用。有有人人做做过住住宅宅小小区区三三个个系系统的的能能耗耗

45、模模拟，水水泵-高高位位水水箱箱系系统：恒恒压变频系系统：水水泵连续工工作作系系统=1：2：4。恒恒压变频调速速供供水水装装置置与与连续运运转的的工工频泵相相比比是是节能能的的，但但这属属于于城城市市水水厂厂的的供供水水情情况况，而而不不是建筑二次加是建筑二次加压供水的情形。供水的情形。建建筑筑二二次次供供水水与与热水水供供热和和空空调冷冷冻水水情情形形不不同同！后后者者属属于于闭式式循循环系系统，管管路路特特性性曲曲线就就是是水水泵的的等等效效率率曲曲线，水水泵调速速在在相相似似工工况况点点上上，功功率与率与转速（流量）的三次方成正比。速（流量）的三次方成正比。水水泵变频节能能的的效效果果取

46、取决决于于动压头和和静静压头在在管管路路中中的的比比例例。如如果果没没有有静静压头，则系系统为闭式式系系统，功功率率与与转速速（流流量量）的的三三次次方方成成正正比比；若若静静压头在在系系统中中比比例例较高高，则变频会会使使水水泵的的工工作作点点远离离高高效效区区，此此时不不但但达达不不到到节能能效效果果，反反而而可能更加耗能。可能更加耗能。许多多论文仍然文仍然认为变频供水是供水是节能的！有些能的！有些论述述变频供水不供水不节能的能的论文中文中H-Q图仍然是仍然是错误的。的。高高层建筑建筑变频恒恒压供水控制系供水控制系统设计，中国，中国给水排水，水排水，23卷，第卷，第24期，期，2007.恒

47、恒压变频调速速泵与水与水泵高位水箱供水耗能比高位水箱供水耗能比较，给水排水水排水Vol.34 No18，2008你能用你能用H-Q图来来说明恒明恒压变频供水系供水系统的运行的运行吗？恒压变频供水系统的优点：恒压变频供水系统的优点：没有高位水箱的没有高位水箱的“二次二次污染染”问题；设备自自动化化程程度度高高、小小巧巧、操操作作方方便便、占占地地面面积小、不小、不烧电机。机。另另外外，给水水系系统设计粗粗糙糙，设计的的水水泵容容量量要要比比实际需需要要容容量量起起码要要大大1.3倍倍,用用上上变频器器,可可以以遮遮掉掉水水泵的的容容量量选择过大大的的毛毛病病,同同时系系统也也确确实起起到了明到了

48、明显的的“遮丑遮丑”节能效果。能效果。恒压变频供水系统的缺点：恒压变频供水系统的缺点：停电即停水，不节能！停电即停水，不节能！误区误区:变频恒压供水系统比普通供水系统节能变频恒压供水系统比普通供水系统节能变频恒恒压供供水水系系统与与普普通通供供水水系系统在在供供水水压力力上上是是相相同同的的,所所不不同同的的是是变频系系统直直接接供供水水到到户,同同时水水泵调速速运运行行,水水泵的的工工况况点点是是变化化的的；而而普普通通供供水水系系统属属于于二二次次供供水水,水水泵的工况点是固定的。的工况点是固定的。假假设变频系系统的的水水泵在在工工频运运行行时与与后后者者水水泵运运行行时的的机机组效效率率

49、是是相相同同的的,且且都都在在高高效效状状态下下运运行行,由由于于调速速系系统的的水水泵在在减减速速运运行行后后的的大大部部分分时间内内效效率率都都比比工工频运运行行时有有所所下下降降,而而后后者者由由于于水水泵运运行行工工况况点点不不变,始始终维持持原原来来的的运行效率。运行效率。因因此此,普普通通供供水水系系统在在同同样的的供供水水量量下下能能耗耗反反而而比比变频恒恒压供水系供水系统小。小。误区误区:变频调速系统选择水泵时富余较大无所谓变频调速系统选择水泵时富余较大无所谓不不少少人人认为，由由于于配配置置了了变频调速速系系统，因因此此，水水泵选型型时，流流量量、扬程程选大大一一点点，不不会

50、会产生生什什么后果，反正一切交么后果，反正一切交给调速自控系速自控系统。对于于通通常常使使用用的的离离心心式式水水泵,其其工工频运运行行在在最最佳佳工工况况点点时,水水泵的的效效率率约为0.60.9。在在水水泵调速速运运行行时转速速降降低低,水水泵效效率率降降低低。选择富富余余值越越大大的的水水泵,其其调速速运运行行后后的的轴功功率率与与其其工工频运运行行时的的轴功率比功率比值也越小也越小,其效率也就更低。其效率也就更低。通通常常选择额定定扬程程为设计扬程程的的1.2倍倍,并并使使设计扬程落在程落在该泵的高效运行区内的高效运行区内为宜。宜。7.7.恒压变频调速供水系统中常见问题恒压变频调速供水