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變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
謝國政 2010/3/20
變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
昆明電器科學(xué)研究所 謝國政
[摘要] 變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備是采用變頻調(diào)速器、可編程控制器（PLC）和PID調(diào)節(jié)器等構(gòu)成的新型供水設(shè)備，本設(shè)備具有給水壓力設(shè)定方便、顯示直觀、成本低，調(diào)試容易的特點(diǎn)。
[關(guān)鍵詞] 變頻調(diào)速 恒壓供水設(shè)備 PID
1 概述
生活給水設(shè)備，一般可分為匹配式和非匹配式兩種形式。非匹配式給水需要配置高位水箱或水塔等蓄水設(shè)備，其特點(diǎn)是水泵的給水量總是大于用水量，且存在造價高、二次給水水質(zhì)易污染、能源消耗大、水錘效應(yīng)等問題。匹配式給水則是通過調(diào)速裝置隨用水量的大小及時調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)整給水量的目的。 匹配式給水能維持給水系統(tǒng)給水壓力恒定，需要多少水就供多少水。此外，由于水泵的軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，而水泵轉(zhuǎn)速又與水的輸送量成正比，如果用水量減少，水泵的軸功率就可以大幅度下降，可以達(dá)到節(jié)能的目的。在目前的條件下，采用交流變頻調(diào)速器控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以維持給水的恒定壓力的方法是一種較完善的節(jié)能給水方式。據(jù)測算，變頻恒壓供水設(shè)備與傳統(tǒng)給水方式相比，可節(jié)約初始投資10％，節(jié)能30％以上。所以，自90年代末以來，給水行業(yè)貫徹《城市給水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》中提出的"二提高三降低"（即提高給水水質(zhì)，提高給水安全可靠性，降低能耗、降低漏耗和降低藥耗）的要求，住宅小區(qū)的給水系統(tǒng)已逐漸取消了高位水箱，而采用變頻恒壓供水設(shè)備給水，既滿足給水安全，又避免水質(zhì)的二次污染，對保證人們生活用水質(zhì)量有著非常重要的意義。此外,由于采用了PLC控制給水系統(tǒng)，消防給水的可靠性也大大提高，且很容易與生活給水系統(tǒng)統(tǒng)一控制。
2 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
2.1 住宅小區(qū)給水系統(tǒng)的要求
多層住宅小區(qū)已取消屋頂水箱，逐漸采用變頻恒壓供水設(shè)備給水系統(tǒng)，而對于十二層及十二層以下的"小高層"，《民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》中規(guī)定"當(dāng)采用小區(qū)集中給水泵房的生活消防共用給水系統(tǒng)時，可不設(shè)高位水箱。但應(yīng)符合下列規(guī)定：①泵房的給水服務(wù)半徑不宜大于150m；②消防泵和生活泵的電源應(yīng)不低于按二級負(fù)荷的要求供電或自備柴油發(fā)電機(jī)；③消防泵的流量應(yīng)滿足生活和消防同時給水的流量；④泵房的出水壓力平時不應(yīng)大于0.45MPa，且應(yīng)保證室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)充滿水；在滅火時應(yīng)滿足室內(nèi)消防給水系統(tǒng)的壓力；⑤室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)豎管的頂部應(yīng)設(shè)自動排氣閥"。
2.2 用水量計(jì)算及水泵的選型
（1）用水量計(jì)算
設(shè)計(jì)流量的大小直接關(guān)系到水泵的選型、管網(wǎng)的口徑及給水的安全保證性。目前，一般住宅小區(qū)的設(shè)計(jì)流量主要包括以下幾方面；
①居民生活用水；②公共建筑用水；③消防用水；④綠化用水；⑤澆灑道路用水；⑥未預(yù)見水量及管網(wǎng)漏失水量。其中，公共建筑用水可按現(xiàn)行《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》給水當(dāng)量計(jì)算；澆灑道路和綠地用水量應(yīng)根據(jù)路面、綠化、氣候和土壤等條件確定，草本植物可選 2.0L/（m2•d）；木本植物可選1.0L/（m2•d）；未預(yù)見水量及管網(wǎng)漏損量，可按最高日用水量的10%-15%合并計(jì)算。而最難確定的是小區(qū)居民生活用水，這主要是住宅小區(qū)大小不一，幢數(shù)不同。這就決定了住宅小區(qū)居民生活用水量的確定，既不同于城市市政給水設(shè)計(jì)，也不同于建筑物室內(nèi)給水設(shè)計(jì)。平時我們進(jìn)行設(shè)計(jì)時，通常采用經(jīng)驗(yàn)做法；小區(qū)生活用水干管按最高日最大時流量公式進(jìn)行計(jì)算，宅前支管和進(jìn)戶管按當(dāng)量以設(shè)計(jì)秒流量公式進(jìn)行計(jì)量。如表1為某設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的某住宅小區(qū)的生活用水量計(jì)算結(jié)果。
表1 某住宅小區(qū)用水量計(jì)算表
用水地點(diǎn) 戶數(shù)
或面積 用水量
標(biāo)準(zhǔn) 用水量（m3） 系數(shù) 備注
最大日 平均時 最大時 2.2 3.5人/戶
住宅樓 1647 300L/人.d 1730 72 159
洗車 5218 3L/m2.d 16 5 5
綠化 37020 1.5L/m2.d 111 11 11 每日二次
未預(yù)見 186 9 18 按10%計(jì)
合計(jì) 2043 97 193
按照城市自來水公司的給水安全性要求，每座水泵房的給水服務(wù)面積不允許超過50000m2，約450戶居民，按每戶3.5人計(jì)算，則總用水人數(shù)1575，按照城市住宅標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“住宅每人最高日生活用水定額不應(yīng)小于230L”，可取300L/（人•d）。又根據(jù)《建（未完，下一頁）
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