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无负压供水设备在高层建筑中应用方案

概述:
     随着城市的发展高层建筑和城市人口的增加以及用水设施和水压的要求。目前市政管网难以满足正常高楼供水水压,用户只能用过自行增压,才能满足用水要求。传统方法有第(I)代,采用高位水塔,水箱,凭借高于实际用水高度的落差势能,自上而下式供水,既耗能又污染水质并增加减租成本。第(II)代气压式一用一备单泵运行,自下而上供水,比第(I)代供水方式好多了。节省了水塔和水箱,但小流量时存在大马拉小车,起泵则为满负荷最大功率运行,浪费电能,对管件、水泵、电器冲击很大,占地面积也非常大。
     TDZBHG变频恒压供水设备是我厂科研人员率先将变频技术运用在给水设备中,掀起了一场供水改造节能的革命。并连接开发了第(III)、第(IV)、第(V)代变频供水设备。
     第(III)代变频供水,是一种恒压只能按需调流供水设备。以变频器,PLC为核心,采用多台小泵变频,工频循环供水,压力恒定,电耗随用水量高低而变化。小流量低电耗,绝不浪费电。
     在第(III)代基础上,又进一步发展了第(IV)代爹呀只能数控变频供水,直接与城市管网串接,保压消除负压,符合市政管网《供水条例》要求,与市政管网一体化全密封加压,无污染无泄漏。充分利用市政管网余压,并对所需流量和压力进行补差。不会造成能源浪费,差多少补多少。小流量停机保压续流,节电达50%-70%.无人值守自动运行,降低物业管理成本,延长了设备使用寿命。
     第(V)代水立方房两型供水设备是我厂科研人员于2007年2月申请专利并投入生产的一种高科技全优质产品。它结合了第(III)、(IV)代特点,更结合了广大用户实际需求,及响应十一届五中全会号召,建设两型社会、环境友好型,资源节约型社会。将变频设备至于不锈钢水箱中,无需建泵房,无需复杂管路、电路安装、无噪音、无污染。当市政管网用水低峰期,水源经水箱顶側无负压暗管,采取第IV代叠加管网较高压力供水。当市政管网用水高峰时,水立房两型设备则智能识别管网低压,自动切换为水箱底部出水管路,采取第(III)代变频供水方式。

一、无负压与传统供水设备优缺点对比:

无负压与传统供水设备优缺点对比

二、运行费用及投资对比分析:
运行费用分析:
     传统设计供水方式:将自来水放入生活水箱,再用变频设备加压向各用水点供水,该供水方式存在着自来水原有供水压力被白白浪费,而且水箱存在着严重的二次污染。传统设计方案中所设置的水箱需定期清洗(扫)和处理,按广东省的城市供水条例规定,水箱应每季度清洗一次。同时,因为水箱不是全密封结构,在管理上还存在着对供水安全的担忧,并需要相应增加必要的安全防护措施费用。
     而TDZBHG无负压供水设备与自来水输水管网直接串接,可以充分利用自来水管网原有的压力;采用独有的优化智能变频控制技术,设备的电机泵在微机控制下,根据自来水的压力来调节电机的转速,只对自来水的进水压力和所需压力的差进行补压,不做无用功,节能效果显著,与传统设计的采用常规继电接触器控制的给水设备相比,节电可达20%~90%以上。其节能分析如下:
1、节能分析:
选用TDZBHG型无负压供水设备可充分利用自来水管网原有的压力,在此基础上差多少,补多少。该工程自来水市政管网用水平均时的供水压力为0.25Mpa,水流进入地下室供水设备自来水压力约有0.3 Mpa.在充分利用自来水压力后,综合节能大约在40%左右,对此工程而言,加压部分最高日用水量按600m3计算,节能分析如下:水泵电耗:W =γQ H /η
式中:γ—— 水的容重,9.8kN/m3 ;       
Q —— 流量, m3/s ;
H —— 水被提升的高度,m ;       
η—— 水泵机组的效率。
水泵机组的效率为η=η泵×η传×η电=0.82×0.95×0.9=0.70
其中:η泵为水泵效率;η传为传动效率;η电为电机效率。
结论:采用无负压供水方式与传统供水方式相比,每天可节省水泵耗电为:W2=9.8kN/m3×960m3×30m/(3600×0.70)≈112Kw•h。
每度电费按照0.9元计,每年可节省电费约:112Kw•h×0.9元/ Kw•h×365≈3.68万元。
2、水箱清洗费用:
按有关规定,每年需清洗四次以上,需要大量的人力物力,造成不必要的资源浪费,清洗一次还需停水半天,给生活带来不便。选用TDZBHG供水设备可节省清洗费用约△E≈1.2万元/年;

3、管理及维护费用:
TDZBHG无负压供水设备,采用全自动运行,不需专人值守,在系统设定的供水压力下,全智能运行,水泵自动切换,设备质量可靠,维护管理运行极为简单方便。仅此一项选用TDZBHG无负压供水设备可节省维护费用1.20万元/年+人工费用2.40万元/年=3.6万元/年;
综上所述:采用TDZBHG无负压供水设备与传统供水方式相比,每年可节省运行管理费用约在8.48万左右。按照设备寿命25年计算,可节约运行管理费用212万元。

原设计供水系统投资情况分析
1、就本工程而言,按照原设计:
①、1个不锈钢水箱容积共45立方;
②、1套变频供水设备;
③、1套消毒设备;(按照规范)
④、水箱配套设施;
2、原设计投资分析
⑴、水箱价格按1500元/m3估算按照国家标准生活水箱需SUS304不锈钢,则水箱需投资约1500元/m3×150m3=22.5万元;
⑵、因自来水水质二次污染而加设紫外线臭氧一体化消毒设备,需投资消毒设备1套,总费用约3万元;
⑶、如采用1套变频给水设备,按照中档配置,设备投资大约在30万元以上;
⑷、可以省掉水箱浮球阀及配套阀门,包括管道及施工费用,总计约2.5万元。同时省掉浮球阀杜绝了跑水现象;

选用无负压设备直接增加的收益:
⑴、环保方面
   可以杜绝污染,保障供水的安全。防止鼠、蚊虫以及防止有人投毒破坏。
⑵、节水方面
     选用TDZBHG无负压供水设备采用全密闭结构系统,彻底防治了有水池水箱的跑、冒、滴、漏等浪费水资源的现象,同时也节省了定期清洗而造成对水资源的浪费。通过对8个地区105家用户进行比较,节水可达5%-13%以上,这样无形中又节省了投资成本。

设计、施工及安装等方面:
     原设计供水方案设有水箱,相应地增加了供水系统中管路的复杂性和安装维护的不方便性,因为水箱需设有浮球阀、溢水,泄水管等复杂的管路系统。而采用无负压供水方案中减少了水箱等主要构筑物,简化了供水系统的设计和安装,并且大大缩短了安装工期。

综上所述:
采用普通的变频供水系统,水箱和设备及配套设施投资大约在30万元左右;
C、结论
综上所述:选用TDZBHG无负压供水设备与原设计的供水系统相比:
①、居民从此用上全程无污染的干净水,提高楼盘价值,增加间接效益;
②、原设计设备及附属设施综合投资约为35万元;
③、节省后期管理费用8.48万元/年,按照25年计算,可节约运行管理费用192万元;

三、无负压供水设备主要功能说明:

1、无负压功能 

    设备与市政管网直接连接,设备工作时对管网不产生任何负压影响,通过设备的微机控制系统及稳流补偿系统与真空抑制系统的有效工作,时刻自动监测自动调节和适应,实现预压对吸程的自动补偿,从而可以消除水泵运行时产生负压及吸程影响,绝对不会对市政管网及其周围用水户造成影响,也绝不会使管道中出现负压和随之而来的气囊、气阻、压力振荡、倒流及水锤等是危及管网安全或是产生隐患的重要因素。

2、现场手动/自动操作转换功能

     设备为用户提供了多路操作方式,设备控制面板具备手动和自动控制方式,由控制面板上的“手动/自动”转换开关来选择。当选择自动操作,并将“启动、停止”转换开关扭至启动位置时,无须人为干预设备的运行,设备在微机的控制之下按照设定的程序全自动运行。在试验或以外情况时可以进行手动操作,用户可通过面板上的“启动X#泵”、“停止X#泵”按钮控制对应水泵的启动与停止(手动运行时压力不受限制,应注意观察实际出水压力与用户要求的差别,防止压力过高)。此外,设备还可以扩展到集群控制、远控、监控等多路控制方式,有效保障设备正常运行。

3、有水开机/无水停机功能

    当市政管网水量不满足时,设备自动调整供水状况,改变设备运行曲线,进行真空抑制和稳流补偿,使用水状况与进水状况符合,当补偿量达到最大时也即市政管网不能满足需要时,设备自动停机,防止因水源不足而造成设备的损坏。当市政管网恢复正常状态时,设备自动开机。

4、自动恒压功能

   根据工程实际情况,可现场设定设备出水压力,控制系统运算速度快,时刻检测出水压力与设定压力相比较,自动调节,使出水压力非常恒定,恒定压力控制精度≤±0.01Mpa。设备可实现设备出水端压力采样、最不利用水点压力采样、供水管路中间任一点压力采样的恒压控制和分时段多恒压控制、变量变压控制等控制功能。

5、变频自动转换及定时交换功能

    当一台水泵全速运转仍然不能满足用水情况时,设备自动控制其他水泵投入运行,并使水泵始终处于高效运行状态;当一台水泵长时间运行时,设备可以自动调控到其它水泵工作,有效调控水泵运行时间,使每一台水泵的利用率趋于均等,避免因水泵利用率不平衡而造成水泵的损坏,从而大大延长设备的使用寿命。

6、小流量停机保压功能

    当设备在用水低峰期运行,实际用水量很小时,微机将检测到的信号进行处理,并迅速调整运行状态,直至设备小流量停机,实现停机零损耗。设备停止运行,通过储能机构维持压力,提高节能效果,保证用水需求,在流量加大时可以自动恢复运行状态。

7、管网自动补偿增压功能aaaa    
     设备与自来水管网直接串接,充分利用自来水管网原有压力。采用变频调速控制技术,对自来水的进水压力和出水设定压力的差进行补偿,充分利用市政管网压力,高效节能。

8、管网超压保护功能

  对于高扬程的生活供水设备,设备出水口压力很高,为防止在市政管网压力不稳的的情况下造成管网超压而增加此功能,当设备处于自动运行状态时,管网压力超过设定的超压保护压力时设备语音报警“管网超压”并调整工作状态,促使管网压力不超高,有效保护用水管网的安全,避免在高层建筑中频繁出现的管网超压损坏现象。

9、泵无压定时巡检功能

    在自动停机状态下,微机控制水泵定期自动巡检,巡检时间的长短可以自动调节,此功能可防止水泵长期不用而锈蚀的情况发生。

10、真空抑制预警功能

    如设备在运行的过程出现缺水现象,真空抑制器首先监测到并向微机报警,微机将检测到的信号进行处理,补偿器预警指示灯亮,预先通知操作人员设备当前的进水量不足。

11、故障报警和处理功能

    当设备在运行过程中,出现过流、过载、过压、缺相、过热、欠压等等不适合设备工作的情况时,设备能自动切转换到保护状态,以保护设备不受到损坏。同时设备自动跳过故障回路或水泵,投入其他回路或水泵,避免设备不必要的停机影响到用户用水,同时发出报警信号,通过近控、远控和现场控制进行现场或远程的故障处理。

12、远程监控监测功能

    远程监控监测系统,是根据用户的需要开发研制的高新技术,现已成功应用到供水设备中,共获得三项国家专利,被国家五部委评为“2001年国家级重点新产品”,通过该项技术可通过系统构建的网络,远程对用户设备进行24小时的监控检测,保证设备安全可靠地运行,从而将我们的服务理念更延伸了一步。通过该网络,可以及时发现设备存在的隐患,实现远程巡检,远程预警,远程控制,自动接收设备的报警,及时了解设备的运行状况,对于设备安全的、可靠的运行又多了一层保险,保证供水系统的安全性,可靠性,用户可放心使用,无任何后顾之忧。

13、变频器报警自动复位功能

    变频器报警后,自动复位3次,且复位间隔时间递增。如果变频器复位3次后仍然不成功,则自动停机保护。

14、定时开关机功能(适用于间断供水的设备)

    可以根据用户的要求,设备可以设定多组开机/关机时间控制,以实现用户不同的用水需求。

15、数据自动存储功能

    设备具有数据自动存储功能,设备设有存储器,数据存储量大,具有1024KB的数据存储量,可以实时记录设备16384条的运行数据,便于历史数据的查看。可以记录2个月的数据量,并具有循环擦除记录的特点对运行时的参数进行自动跟踪存储,尤其对故障状态下的运行参数进行存储,设备可以自动存储5次以上的详细故障资料,根据运行情况自动调整参数,以便于维护检测。

16、运行状态显示功能

    设备具有液晶中文显示功能,对设备的运行参数、设定功能等进行实时的跟踪显示,可以直观的显示运行状态,设备在报警保护状态时,显示器直接将报警保护内容在显示器中显示出来,通过显示器可以直接对设备进行操作和设定功能,方便管理和操作,使人与设备可以直接进行界面操作。显示器功能菜单丰富,操作简单,档次高。

17、语音报警功能

    设备设有语音报警功能,设备在微机的控制下,对运行状态进行跟踪检测,对各种运行状态及在报警保护状态下的保护内容等进行语音提示,避免人为故障的产生,有效提高设备的使用与维护安全。语音报警和提示内容清晰,声音加长时间可在0秒~8分钟之间自主调整,并且采用数字电位器调节,声音大小可调。同时具有播放歌曲欣赏等功能,增加了整套设备的人性化和趣味性。

18、远程网络自动解析功能

    设备具有远程网络自动解析功能,在设备运行状态下,该功能能够保证设备在监控中心进行远程监控,设备的各种运行参数可以自动进行解析,有效保证设备在无人值守状态下的运行安全。

19、抗干扰屏蔽功能

    设备的控制系统设有抗干扰屏蔽功能,因设备为变频控制,变频控制过程中很容易产生高频辐射造成干扰,再有设备要求控制精度高,对外界的干扰敏感,所以设备设有以上功能以有效保护设备的正常运行要求。

20、多样化的通信功能

    设备预留通讯接口多。一个RS232接口,二个RS485接口,可以用来连接远传监控,给用户预留监控接口,它们都使用标准的MODBUS通讯协议。满足用户多方面的监控需求。

21、集成有丰富的软件功能

    如:定时段启动停止功能,数据记录系统功能,数据上传系统功能,水泵累计运行时间记录功能,故障泵自动跳过处理功能,自动有水开机无水停机功能等等。

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