建筑叠压供水泵组变频节能优化控制方法

杜卫东

辽宁省丹东市自来水总公司 辽宁丹东 118000

建筑是节能减排、应对气候变化的最重要领域之一。在我国，既有建筑存量已达430多亿平方米，并且每年大概还要新建20亿平方米，全世界每年新建建筑的40%在中国，我国已是世界上CO2排放最大的国家，建筑节能势在必行。目前，我国城镇建筑运行电耗中风机水泵的电耗占10%以上，因此，降低建筑水泵能耗，是降低建筑运行能耗的重要一环之一。因此，对建筑供水节能技术进行研究，具有较好的应用价值和经济效益。

1 叠压供水与传统二次供水结合存在问题

除了一些新建筑外，管网剩余压力在供水建设中使用的层压供水技术的推广和应用，更多的是对现有建筑供水系统的改造，特别是现有建筑给水系统中相当大的比例的“低位水箱+二次加压供水”变频控制技术具有很大的节能潜力和经济效益，适用于采用叠层供水的节能改造技术[1]。当传统的二次供水系统运行时，市政供水管网的自来水需要先将水注入水箱，当水位不足时，补水，二次增压泵组是取自水箱给水加压，为建筑用户供水；由于水箱内部与大气相连，此时直接浪费了市政供水管网的压力。当进行层压供水的技术设计时，市政供水管网的自来水直接供给用户，当压力低于用户需求时，水泵开始进行二次加压，鉴于城市的快速扩张，市政供水管网的供水能力难以满足高峰用水量，水箱被迫启动。

2 叠压供水节能控制方案研究

2.1 改善供水管网管径

新型供水设备、技术的开发及应用对城市原有供水管网的水质和水量保障提出了新的要求。这些设备的入水流量一般是不能高于市政管网的。而叠压设备的应用使得水池和高位水箱等储水设施无需再进行规划和设置。当管网的服务面积过大时，时变化系数和供水量迅速增加，容易造成管网内的压力大幅度波动。因此有规定表明，应用了叠压设备的供水管网管径至少要比正常情况下的高两个等级，这样才能有效避免用水高峰时期管网水压过低导致的供水不足现象。

2.2 杜绝漏损导致设备长期低效率运转

泄漏在供水系统中很常见。少量泄漏对整个层压供水系统几乎没有影响。当总泄漏量超过一定值时，会造成水资源和能源的双重浪费。为了找出并及时修复，供水企业可以在供水系统中设置耗水量数据异常报警功能。当耗水量从正常值转移到一定程度时，它会自动报警[2]。根据报警指示，工作人员将到现场检查情况，发现泄漏情况，积极进行处理，避免水和能源浪费。

2.3 设置气压罐或小泵

为了满足夜间等低流量期间的用水需求，通过数据分析和模型构建，计算夜间小流量和不可预见的水量，并与设备高效部分的最小流量进行比较，确定压力罐的容积和最高和最低工作压力或小稳定性，压力泵流量，进一步提升节能效果。

2.4 叠压供水设备的适用条件

叠压设备不仅占地面积小，而且确保了水质的安全，但在使用前仍需满足一定的条件。一般情况下，与其连接的城市管网的管径应至少为300毫米，叠压设备的进水管直径应比主供水管小两个或两个以上，或不超过供水管连接的1/3。叠压设备入口处的管道直径和主供水管道的管道直径不应超过65/100,80/150,100/200，并且使用叠压设备的区域的供水压力必须至少为0.22MPa。不仅要考虑管网的具体布局，还要考虑区域内外水的特性。可以从以下观点进行评估：

（1）为保证供水管网的压力稳定，在管网局部压力过低以及用水量变化较大的区域不宜使用叠压设备。但是，在靠近管网源头的区域，由于管道内的水量波动不够明显，供水的可靠性能够得到保证，因此可以设置叠压设备；除此之外，对于高区的水泵机组而言，通过一定的设备调配和变频控制后，能够保证水泵在15m水头的区间内保持高效运行，来应对管网供水压力的变动[3]。（2）当区域内用户的集中度过高，或者供水的持续性必须受到保证的情况下，不宜设置叠压设备。（3）若用户的用水时段能够与主流用户的用水时间错开，可以选用叠压设备。比如，当主流用户的用水时间主要分布在日间，而项目用户的用水时间分布在夜间，那么采用叠压设备的使用不会对主流用户造成影响，并且达到了节能的目的。（4）当区域内叠压设备应用的密度较大时，需要使用管网平差或者数值模拟的方法对采用叠压设备前后管网内的压力波动情况进行模拟，保证新加入的叠压设备不会对其他用户的用水造成影响。

选用合适水泵机组，尤其是水箱和无负压并联系统，两组切换使用，力争达到最佳工况点附近

3 结语

叠压供水技术与传统供水技术的直接整合的恒压变频率较为先进。在合成过程中提高叠压供水技术与传统二次供水技术融合节能是关键。本文提出了一种变频供水系统节能控制的新方法，实现了变频水泵的控制，可以达到较理想节能效果。