CN102418366A

CN102418366A - 高层建筑的节能供水设备

Info

Publication number: CN102418366A
Application number: CN 201010294833
Authority: CN
Inventors: 陈英华; 张伟毅
Original assignee: Shanghai Kaiquan Pump Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai Kaiquan Pump Group Co Ltd
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-04-18

Abstract

本发明公开了一种高层建筑的节能供水设备，其包括低区增压机组、高区增压机组、辅泵机组、第一止回阀、第二止回阀，低区增压机组包括两台以上并列的主泵，高区增压机组包括两台以上并列的主泵，辅泵机组包括第一辅泵和第二辅泵，第一辅泵的入口与水源连接，第一辅泵的出口经第一止回阀与低区增压机组的出口管路连接，而且第一辅泵的出口经第一止回阀还与第二辅泵的入口连接，第二辅泵的出口经第二止回阀与高区增压机组的出口管路连接。本发明改善高层建筑各分区供水泵的运行工况，实现高层建筑供水设备的节能运行。

Description

高层建筑的节能供水设备

技术领域

本发明涉及一种节能供水设备，特别涉及一种高层建筑的节能供水设备。

背景技术

通常的高层建筑供水按竖向分为高、中、低三个分区，每个分区使用一套独立的供水设备供水，互不关联，各分区的供水设备泵参数只是按本区的供水需求进行选择，对应的控制***也只是以本区的供水需求对配套水泵进行控制运行调度，由于生活供水的特点是流量变化范围大，中小流量供水时间长，各分区供水设备的配套水泵会长时间处于中小流量工况，而通常离心泵在中小流量工况效率低且能耗高，这是目前高层建筑的供水设备能耗高的主要原因之一。

目前国内大中型水厂泵站的能耗指标目标值为0.38度/m³MP(m³MP是能耗指标单位，每立方水提升100米的耗电量)，各种建筑用自动供水设备(行业内称二次供水设备)能耗往往是水厂泵站能耗的两倍以上。水厂泵站与二次供水设备能耗差异大的主要原因如下：水厂泵站的泵额定效率常在85％以上，电机额定效率在95％以上，电机、泵均在额定工况高效运行，并且设备配置、运行调度合理；而二次供水设备的泵额定效率在60-80％，电机额定效率在80-92％，电机、泵长期中小流量工况低效运行，并且设备配置、运行调度欠合理。一般的离心泵在额定流量25％左右工况是时，水泵效率比额额定点约下降一半，这意味着在相同供水压力、供水量的条件下，小流量供水能耗是大流量供水能耗的两倍。由于建筑生活供水特点是中小流量供水时间长，可见通过改善二次供水设备运行工况，避免或减少中小流量工况，有着很大的节能潜力。

目前常见的节能措施是在供水设备中增加小流量泵，在许多情况下存在如下缺陷：一、如果小流量泵的参数选择较大，会带来新的小流量问题。二、如果小流量泵参数选择较小，会带来小流量泵本身效率太低问题，例如通常DN40口径的小流量泵，即使额定流量运行，效率也仅为50％左右。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高层建筑的节能供水设备，其改善高层建筑各分区供水泵的运行工况，可以避免或减少中、小流量低效率运行工况，实现高层建筑供水设备的节能运行。

为解决所述技术问题，本发明提供了一种高层建筑的节能供水设备，其特征在于，其包括低区增压机组、高区增压机组、辅泵机组、第一止回阀、第二止回阀，低区增压机组包括两台以上并列的主泵，高区增压机组包括两台以上并列的主泵，辅泵机组包括第一辅泵和第二辅泵，第一辅泵的入口与水源连接，第一辅泵的出口经第一止回阀与低区增压机组的出口管路连接，而且第一辅泵的出口经第一止回阀还与第二辅泵的入口连接，第二辅泵的出口经第二止回阀与高区增压机组的出口管路连接。

优选地，所述第一辅泵的扬程与低区增压机组中主泵的扬程相同，第二辅泵的扬程为高区增压机组中主泵的扬程和低区增压机组中主泵的扬程之差。

优选地，所述低区增压机组的各主泵流量不同，第一辅泵的流量是低区增压机组中最小主泵流量的50％-80％，高区增压机组的各主泵流量不同，第二辅泵的流量是高区增压机组中最小主泵流量的50％-100％。

优选地，所述低区增压机组的各主泵流量相同，第一辅泵的流量是低区增压机组中主泵流量的50％-80％，高区增压机组的各主泵流量相同，第二辅泵的流量是高区增压机组中主泵流量的50％-100％。

优选地，所述高区增压机组的各主泵流量相同，第一辅泵、第二辅泵的流量相同并与高区增压机组中主泵流量相同。

优选地，所述高区增压机组的各主泵流量相同，，第一辅泵、第二辅泵的流量相同并为高区增压机组中主泵流量的50％-60％。

本发明的积极进步效果在于：本发明利用高层建筑竖向多个分区供水的特点，引入辅泵机组，将两个分区的供水流量关联起来，使供水设备各泵的运行调度不仅要考虑本区流量需求，还要考虑关联区的流量需求。例如当各分区处于小流量供水工况时，只需启动辅泵机组，辅泵机组中的第一辅泵一方面为低区提供小流量供水，另一方面还作为高区供水的前级增压，与第二辅泵串接，为高区供水提供中小流量供水。如此对第一辅泵而言，所提供的流量是高低两区流量之和，一方面扩展了工作流量，提高了第一辅泵的运行效率，另一方面高区供水的泵不用运行，避免了高区供水的主泵小流量运行工况，从而可大幅提高整机供水设备的运行效率并降低能耗。

附图说明

图1为本发明高层建筑的节能供水设备的结构示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1所示，本发明高层建筑的节能供水设备包括低区增压机组、高区增压机组、辅泵机组、第一止回阀6、第二止回阀8，其中低区增压机组包括第一低区主泵1和第二低区主泵2(低区主泵的数量为两台以上)及其配套阀门管路，第一低区主泵1、第二低区主泵2并列连接，根据需要低区增压机组也可以配套更多的主泵(图中未画出)，高区增压机组包括第一高区主泵4、第二高区主泵5(高区主泵的数量为两台以上)及其配套阀门管路，第一高区主泵4和第二高区主泵5并列连接，根据需要高区增压机组也可以配套更多的主泵(图中未画出)。本发明可以在高区供水出口12的管路和低区供水出口11的管路上各安装有一只流量传感器10，流量传感器用于测量水的流量。也可以不用流量传感器，而是根据供水压力和各泵的运行工况来估算流量并用于控制。本发明的辅泵机组包括一台较高扬程的第一辅泵3和一台较低扬程的第二辅泵7及配套阀门管路，第一辅泵3的扬程高于第二辅泵7的扬程，一般总是选择第一辅泵3的扬程与第一低区主泵1(第二低区主泵2)的扬程相同，第二辅泵7的扬程大小是第一高区主泵4(第二高区主泵5)的扬程与第一低区主泵1(第二低区主泵2)的扬程之差，一般该差值总是小于第一低区主泵1(第二低区主泵2)的扬程。第一辅泵3的入口与水源9连接，第一辅泵3的出口经第一止回阀6与低区增压机组的出口管路连接，而且第一辅泵3的出口经第一止回阀6(或经过另一止回阀，图中未画出)还与第二辅泵7的入口连接，第二辅泵7的出口经第二止回阀8与高区增压机组的出口管路连接。实际制造时，辅泵机组可以专门进行结构设计，这样与高区增压机组、低区增压机组按图1的管路原理连接组合成成套设备，也可以将第一辅泵作为低区增压机组的组成部分，而将第二辅泵作为高区增压机组的组成部分，在设备结构设计上可以有多种考虑，只要管路连接原理符合图1的原则均是可行的。

为实现较好的节能效果，本发明高层建筑的节能供水设备中所有泵的参数的配合选择是基础，在此基础上还要设计适当的运行调度规则：一般泵的参数选择与运行调度规则是：由辅泵机组运行，提供高、低区合计的小流量供水，这时高、低区所有泵均不运行；供水流量增加时，任何一台低区或高区泵的投入运行，其出水流量至少应不低于该泵额定流量的60％。当本发明高层建筑的节能供水设备中各泵的额定参数选择不同时，具体到各泵的启停判据、运行调度规则是不同的，但由于水泵在额定参数一定变化范围内均可正常工作，因此额定参数的选择并不十分严格，特别是当采用变频调速控制水泵运行时，可以在较大范围内改变水泵特性与运行工况，为实现最佳运行调度提供了更好的基础。

下面针对不同的泵参数，说明具体的节能运行调度规则：

例一：对图1所示的设备，按表一参数配置各泵的参数，考虑到实际工程中高低区流量差异不会太大，在一定范围内，可按表一调度规则控制各泵的运行：

表一：例一配置各泵的参数

例一的结论：按上述规则运行，高、低区合计的总供水流量小于主泵额定流量70％时，不用启动任何高低区泵，总供水流量增加时，任何一台低区或高区主泵投入运行，其出水流量不低于该泵额定流量的70％。

此例中：如果高低区主泵配置为2用1备、或3用1备，则参与运行的高低区主泵不止一台，制定调度规则时可将表一中供水流量继续增加，对增加的流量进行类似的分段，并参考表一控制调度的思路原则，以确定所增加各泵的运行调度。

总之本技术方案中，设备各泵的运行调度，是综合考虑高、低区合计供水流量与各分区流量需求关系，再结合各泵参数来求得最佳调度规则。

例二：对图1所示的设备，按表二参数配置各泵参数，考虑到实际工程中高低区流量差异不会太大，在一定范围内，可按表二调度规则控制各泵的运行：

表二：例二配置各泵的参数

本例的设备参数与调度规则条件下，当高、低区合计的总供水流量小于高区主泵额定流量90％时，不用启动任何高低区泵，总供水流量增加时，任何一台低区主泵投入运行，其出水流量不低于该泵额定流量的60％。任何一台高区主泵投入运行，其出水流量不低于该泵额定流量的75％。

例三：对图1所示的设备，设选配的高区主泵额定流量参数一致，并以此为基准计为100，低区主泵包括一台较小流量泵(称为150主泵)，其额定流量为150，其余低区主泵(称为200主泵)的规格相同，其额定流量为200，设所有泵的最大流量是其额定流量的110％，辅泵流量与高区主泵流量相同，额定流量为100，按如下规则调度各泵的运行：

表三：例三配置各泵的参数

本例说明：当低区或高区的主泵配置参数不同时，设备的运行调度更为灵活，本例的参数配置与调度规则下，容易实现高低区配套各主泵的运行流量大于其额定流量80％，可有效避免高低区主泵运行在中小流量低效工况。

综合以上各例，并考虑到实际工程中一般高层建筑住宅区低区供水户数多，流量要比高区供水流量大，综合分析各种情况下的辅泵参数，本方案中为了更有效的节能运行，可以按以下四种情况进行：一、低区增压机组的各主泵流量不同，第一辅泵的流量是低区增压机组中最小主泵流量的50％-80％，高区增压机组的各主泵流量不同，第二辅泵的流量是高区增压机组中最小主泵流量的50％-100％。二、低区增压机组的各主泵流量相同，第一辅泵的流量是低区增压机组中主泵流量的50％-80％，高区增压机组的各主泵流量相同，第二辅泵的流量是高区增压机组中主泵流量的50％-100％。三、高区增压机组的各主泵流量相同，第一辅泵、第二辅泵的流量相同并与高区增压机组中主泵流量相同。四、高区增压机组的各主泵流量相同，第一辅泵、第二辅泵的流量相同并为高区增压机组中主泵流量的50％-60％，这样则可以满足较好的参数配合，从而获得较好的节能效果。

本发明的供水设备对于辅泵机组不必设置专门的控制柜；第一辅泵可以包括在低区供水设备内，并由低区设备配套控制柜按低区供水压力需求进行控制。第二辅泵可以包括在高区供水设备内，并由高区设备配套控制柜按高区供水压力需求进行控制。高低区供水设备配套的控制柜之间的具有必须的信号连线，信号线应支持按整个供水***节能运行所需的调度规则。

综上所述，本发明利用高层建筑竖向多个分区供水的特点，引入两个分区关联的辅泵机组，将两个分区的供水流量关联起来，使供水设备各泵的运行调度不仅要考虑本区流量需求，还要考虑关联区的流量需求。例如当各分区处于小流量供水工况时，只需启动辅泵机组，辅泵机组中的第一辅泵一方面为低区提供小流量供水，另一方面还作为高区供水的前级增压，与第二辅泵串接，为高区供水提供中小流量供水。如此对第一辅泵而言，所提供的流量是高低两区流量之和，一方面扩展了工作流量，提高了第一辅泵的运行效率，另一方面高区供水的泵不用运行，避免了高区供水的主泵小流量运行工况，从而可大幅提高整机供水设备的运行效率并降低能耗。另外本发明还有以下特点：一、第一辅泵和第二辅泵既做低区供水的小流量泵，同时兼作高区供水的小流量的前级增压泵。由于扩展了第一辅泵和第二辅泵的流量，因而可大大减少其小流量运行时间，提高了第一辅泵和第二辅泵的运行效率。二、高低区供水所有主泵的运行流量一般不小于其额定流量的60％才投入运行，通过精心配置、合理调度，高低区供水所有主泵的运行流量还可以作到不小于其额定流量的70％-80％，很好地避免了中小流量运行工况，提高了所有主泵的运行效率。三、当第一辅泵和第二辅泵发生故障时，只是影响节能运行效果，不影响持续供水可靠性。四、适当配置第一辅泵和第二辅泵的流量，第一辅泵还可以做低区的备用泵，第一辅泵与第二辅泵的串联运行则可以兼做高区供水的备用泵。五、本发明的成本低，而获得节能效果要好的多。六、本发明可应用于传统的水池中转增压供水***，也可应用于新兴的管网叠压供水***。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims

1.一种高层建筑的节能供水设备，其特征在于，其包括低区增压机组、高区增压机组、辅泵机组、第一止回阀、第二止回阀，低区增压机组包括两台以上并列的主泵，高区增压机组包括两台以上并列的主泵，辅泵机组包括第一辅泵和第二辅泵，第一辅泵的入口与水源连接，第一辅泵的出口经第一止回阀与低区增压机组的出口管路连接，而且第一辅泵的出口经第一止回阀还与第二辅泵的入口连接，第二辅泵的出口经第二止回阀与高区增压机组的出口管路连接。

2.如权利要求1所述的高层建筑的节能供水设备，其特征在于，所述第一辅泵的扬程与低区增压机组中主泵的扬程相同，第二辅泵的扬程为高区增压机组中主泵的扬程和低区增压机组中主泵的扬程之差。

3.如权利要求1所述的高层建筑的节能供水设备，其特征在于，所述低区增压机组的各主泵流量不同，第一辅泵的流量是低区增压机组中最小主泵流量的50％-80％，高区增压机组的各主泵流量不同，第二辅泵的流量是高区增压机组中最小主泵流量的50％-100％。

4.如权利要求1所述的高层建筑的节能供水设备，其特征在于，所述低区增压机组的各主泵流量相同，第一辅泵的流量是低区增压机组中主泵流量的50％-80％，高区增压机组的各主泵流量相同，第二辅泵的流量是高区增压机组中主泵流量的50％-100％。

5.如权利要求1所述的高层建筑的节能供水设备，其特征在于，所述高区增压机组的各主泵流量相同，第一辅泵、第二辅泵的流量相同并与高区增压机组中主泵流量相同。

6.如权利要求1所述的高层建筑的节能供水设备，其特征在于，所述高区增压机组的各主泵流量相同，第一辅泵、第二辅泵的流量相同并为高区增压机组中主泵流量的50％-60％。