試論建築環保節能紿水方式論文
摘要：給水方式是實現建築物功能的環節之一。變頻供水系統具有節能、自動化程度高、減輕了結構負荷及便於管理等特點。但實際應用中還應從供水可靠性、投資和能耗、執行和維護管理、外網供水能力等因素評估和分析，選擇恰當的供水方案，真正實現經濟、合理、安全的目的。
關鍵詞：給水方式；變頻供水；供水方案
0前言
基於計算機技術、變頻技術與水泵機組組合的新型機電一體化變頻供水方式，透過變頻器對水泵電機轉速的調節，使管網保持了穩定的供水能力滿足了人們對供水的不斷需求，近年來，已被城市和生活小區等廣泛採用。但實踐表明，對於用水量過於集中的公共建築，變頻供水存在著如供水可靠性差，調節水量小，易造成停水等問題，節能作用也值得分析探討。
1變頻供水的調節水量
給水方式中，採用水泵加高位水箱聯動方式水箱是給水系統儲存、調節流量和穩定水壓的裝置，水箱的生活貯水量不小於最高日用水量的12％最低不小於6m。變頻供水這種無水箱的給水方式，儘管水泵的出水流量是按照給水系統的設計秒流量確定，但由於無流量調節裝置，總體來講，其水量的調節很有限，對用水量相對集中的建築，在供水的可靠性方面很難保證。例如，某高校對3棟12層的教學樓、學生公寓和圖書館共採用了1套變頻供水系統，因學生作息習慣，造成了學生公寓、教學樓等用水十分集中且用水量較大。而且，學生用水時間性很強，其它時間用水量則趨於平衡。該執行中經常出現教學樓在學生課間休息等集中用水時段高層缺水現象，但學生公寓因利用了高位水箱進行水量調節，供水比較穩定。為此，教學樓改用了高位水箱後，缺水現象得到了很大改觀。其原因分析除供水管徑小，用水裝置採用自閉式沖水閥當量qg=6．0太大等，缺水主要原因是調節水量小造成的。由此可見，變頻供水保證率不高，不適於用水量過於集中的公共建築。
2變頻供水的節能
以多層建築給水方式為例，當外網壓力能滿足時為直接給水，當外網壓力不能滿足時採用設水箱和水泵的聯合給水及變頻水泵直接給水等。變頻給水將水泵加水箱的聯合給水方式中的水箱取掉，用變頻水泵直接供水到各用水點，但沒有利用城市管網的壓力，原來利用城市管網壓力進入水箱裡的那部分水，必須經水泵提升，增加了水泵的負擔，增加了電能的浪費。但相對於水箱水泵聯合給水方式來說，降低了建築的造價，執行費用也低。
變頻供水的水泵流量是按照室內給水水力計算中的設計秒流量計算的，而水泵和高位水箱聯合供水時水泵流量考慮到最高日最大小時流量，由此選擇出水泵流量。二者之間，水泵流量相差甚遠，由此帶來的電機功率的能耗也相差甚遠。例如，某住宅樓為13層，低區(1N6層)供水採用市政管網壓力直接供水，對高區(7～l3層)供水進行核算，其結果為設計秒流量q5．661／s=22．37t／h；最大小時流量為4．7t／h。當供水方式選用變頻供水或者水泵加高位水箱聯合供水時，可以看出，變頻水泵的流量是水泵加高位水箱聯合供水流量的22．37／4．7=4．75倍。因水泵流量的不同，所選擇的水泵電機的功率的不同，其能耗將可想而知。 變頻供水節能是對比無高位水箱(水塔)供水而言的。因為水泵加高位水箱供水方式其進入水箱的供水管網的勢能是固定不變的.。所選用的水泵能保證始終保持在最佳點(高效區)執行，水泵的效率最高。因此，目前對於用水量過於集中的公共建築首選的供水方式仍是水泵加高位水箱，一般不宜採用變頻供水。
3變頻給水改造中的誤區
給水管網每日24h的用水量是不均勻的。為了保證用水的可靠性，初期選用的2臺大流量水泵的選擇都是按最不利條件進行，即按最大小時流量和揚程選定。特別是晚上，水泵常處於小流量下工作，經常出現“大馬拉小車”的工況，泵功率浪費嚴重。所以原有的水泵增壓給水系統的變頻改造中宜採用多臺泵的組合供水，而不是將原有的水泵採用變頻器進行簡單的控制就行了。在空間情況允許時，水泵的臺數的應根據實際用水時段的用水量確定，可以選用2臺水泵或3臺水泵變頻迴圈的形式，但水泵臺數過多，其投資費用偏高。
水泵調速的範圍是有限的，一般為100％～75％，超過此範圍將達不到節能的效果。對於常用的離心泵而言，變頻供水在小流量時由於要保證系統的壓力，其執行轉速約為工頻轉速的80％，執行功率約為額定功率的60％，消耗的功率約為相同大小恆速泵額定功率的1／4或更小，同時水泵效率下降比較大。例如，當變頻供水的功率為120kw，在小流量時，變頻泵實際的消耗約為1／4x120=30kw，其輸出功率接近於零，純屬無功消耗。
對於水泵在晚上或間隔時間較長時段的小零流量狀態，若場地空間允許，宜採用關閉變頻器及其它泵，直接啟動輔助小泵的控制供水，或者採用變頻泵自動睡眠和自動喚醒控制供水，以維持系統執行的效率較高，達到節能的目的。同時水泵的選型，應選用製造工藝較好的水泵，儘量保證在合理的調速範圍內，效率變化不大。
供水管網中，水泵的壓力是用來克服供水系統管線的沿程水頭損失以及提供管網的壓力的。因此，變頻供水系統適用於管網壓力變化越大越好，用水量規模越大，沿程水頭損失就越多，變頻供水的綜合性能就越明顯，越利於系統的節能。所以變頻供水不是對所有的供水系統都適用。例如，對於1～2棟住宅的供水不宜於採用變頻給水。
變頻供水系統與普通供水系統對同一供水管網而言，變頻給水透過水泵調速直接供水到戶，水泵的工況點是變化的；而後者水泵的工況點是固定的。因為變頻給水的水泵在調速執行後的大部分時間內效率都比工頻執行時有所下降。因此，普通供水系統在同樣的供水量下的能耗應該比變頻恆壓供水系統小。
4結束語
節約型建設勢在必行。供水方案的確定應根據供水可靠性、投資和能耗、執行和維護管理、外網供水能力等因素綜合評估，因地制宜，選擇恰當的供水方式，真正實現經濟、合理、安全的目的。
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