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1、第2章补 建筑供水 方式综述1.供水二次污染的主要原因 （a）管材使用不当 水厂的出水中含有某些金属元素、化合物及微生物,加上目 前居民小区的供水管道几乎都是金属管(镀锌钢管和铸铁 管) ,当水在管道中流动时,水中残留的细菌可能会再度繁殖 ,使水质发生变化,主要表现在: 细菌和大肠杆菌的再度 繁殖; 耐氯微生物的滋生; 自养型铁细菌的繁殖； 自养型铁细菌的繁殖; 硫的转化菌的繁殖; 硝化与反 硝化菌的繁殖。 另一方面金属管道内会形成结垢层,其主要成因是: 管道 内壁的腐蚀形成氢氧化铁即铁锈; 水中的碳酸钙(镁)沉 积形成水垢; 管道内的生物性堵塞,特别是嗜铁细菌吸收 亚铁盐,排出氢氧化铁而形成
2、结垢层。（b）水池(箱) 的容积过大 水池(箱) 的容积过大使水的停留时间过长,会导致微生物再 度繁殖。有关研究表明:在全年水温15 的地区,平均水力 停留时间以46 h 为宜;在平均水温 15 的地区,以610 h 为宜;要严格控制最大水力停留时间12 h 。 但设计人员在设计水池(箱) 时,往往对供水的可靠性考虑过 多,使得水池(箱) 的容积过大。 如某屋顶水箱的供水,其水泵的开启大部分采用手动方式, 若按传统方法计算供20 户用水的水箱,每户以3. 5 人计算, 每天早晚开二次泵,则水箱的容积约为6 m3 ,按实际每户人 家用水67 m3/ 月计算,则平均水力停留时间可达30 h ,大
3、大超出了最大水力停留时间的要求。若消防和生活用水共 用一个屋顶水箱,水力停留时间则更长。 （c）水池(箱) 的设计和管理存在不足 目前许多居民小区的水池(箱) 基本上都是钢筋混 凝土结构的,缺少必要的内衬处理,这样会使水泥中 的有害成分溶出,池壁易粘附污染物且不易清洗干 净。 有些水池(箱)中的管、孔布置欠合理,易出现死水 区和短路;水池(箱) 的底部缺少必要的坡度,通气不 足,溢流管和通气管没有防虫、鼠、尘埃的网罩,人 孔的密闭性不好。 这些问题导致水池(箱)不能定期清洗,增大了二次 污染的几率。 我国目前城市供水二次污污染普遍存在。据全国90 座大中城市自来水水质调查结质调查结 果, 自来
4、水出厂各 项项指标标平均总总合格率为为99.39%, 城市供水管网水 质质平均总总合格率为为98.52%, 水池(箱)平均总总合格 率为为93.92%, 居住区用水点平均总总合格率为为 90.95%。在建有水池(箱)二次加压压供水系统统中, 居 住区范围围内水质质的污污染比重约约占, 由此可见见生活 饮饮用水二次污污染的关键环节键环节 是二次加压压系统统(水 池、水箱等)和管网系统统。 对对于供水末端管网造成的污污染, 近几年随着塑料 管、铝塑复合管等新型管材的推广应应用已经经逐步 得到改善, 而水池(箱)造成的污污染则则是目前进进行管 网系统统改造的重点。 国内许多大中城市如杭州、南京、嘉兴
5、都已在几 年前逐步开展了此项工作。 经深入研究发现, 目前较为广泛采用的对水池(箱) 水进行二氧化氯等二次消毒手段, 其杀菌消毒的同 时也会产生三卤甲烷、亚氯酸根和氯酸根等有害 物质，而采用臭氧消毒又存在消毒持续时间问题, 因此认为消除供水二次污染最直接的方法是取消 水池(箱)。2.变频供水方式的由来 以前，比较强调供水 压力的稳定，通常采 用水塔或高位水箱来 保证供水系统压力恒 定。 采用水泵和水箱（水 塔）联合供水方式， 优点：压力稳定，水 泵工作效率高，节能 ；缺点：水箱有二次 污染问题。 1997 年版建筑给水排 水设计规范要求必须 具有调节水量：水泵自 动运行时，生活用水的 水箱容积
6、可按不小于最 高日用水量的5 %计算； 水泵人工操作时，生活 用水的水箱容积可按不 小于最高日用水量的12 %计算；储水池的调节水 量在资料不全时,不得小 于全日用水量的8 %12 %。 北方地区冬季寒冷，低层住宅楼楼顶一般不设水 箱, 建设高位储水设施如水塔，还要防冻，成本较 高。 随着生活水平的提高，供水安全卫生受到了越来 越多的重视；同时电力电子技术、微电子技术及 现代控制理论的不断进步，变频器性价比有了大 幅提高，使得水泵变频调速技术大范围地应用于 建筑和住宅小区的给水系统中成为可能。 城市供水行业2000年技术进步发展规划中提 出了“二提高三降低”的要求，即提高供水水质， 提高供水安
7、全可靠性，降低能耗、降低滴漏和降 低药耗。 十几年前，变频供水高举节能、解决二次污染两 大(开始主要是节能)特点，宣传“无塔供水”的种种 优点，迅速占领了我国的建筑市场。百度知道问： 家是北方农村的,有自备井.潜水泵(家用型).最近想安装水 塔.考虑到冬天结冰的问题.想找一套防冻的水塔设备(零度 以下水塔内水不会结冰的),水塔或无塔供水都可以.主要考 虑对象是水塔(经济).实在不行.无塔供水也可以.但要考虑 造价.不能太高! 满意回答 ： 买一个1立方不锈钢水塔，外表用橡塑保温棉保温，保温 厚度最好7公分，水塔下水管一直到室内延伸管道都要保 哦。不过尽量塔装小一点的。水塔内存水不多停留时间就
8、不常，结冻可能性就小，需要用水时随时再抽。百度知道问： 无塔供水与水塔供水各有什么特点呀.如果是搞养殖.为了 节约成本那种更经济呢.满意回答 ： 无塔供水。占地小，节能，自动化程度高，设备简单。成 本还小。忽悠！百度知道问： 无塔供水优点：能自动供停水 缺点：家数多了用不了；没 电了用不了。 水塔优点：家数多也能用；没电也能用。 缺点：需要人为开启关闭 想问一下能不能把俩者结合一下 ，有一定的蓄水功能 又能自动开启关闭的装置啊。 在原 有也成的管道基础上改动不需要太大的。 谢谢。 望 高人指点。 答 ： 在水塔基础上加装液位控制系统，在原先人工合闸处加一 接触器。用液位控制系统控制接触器就可以
9、实现自动上水 ，自动停止了。3.1 交流电机调速原理 交流电机转速公式式中n为转速，f为电源频率，p为定子磁场的磁极对数，s 为转差率。 转差率变化不大，调节交流电机转速只有从两个方面入手 ，即磁极对数和频率变极调速和变频调速。3.3.恒压变频调速供水系统原理和控制恒压变频调速供水系统原理和控制 （1）有级调速， 且级数很少。如电源频率为50Hz，则p=1, n=3000r/min; 2极电机p=2, n=1500r/min; 4极电机p=3, n=1000r/min; 6极电机p=4, n=750r/min。 8极电机（2）定子磁场的磁极对数取决于定子绕组的结构，由于定子 绕组的设计要兼顾到
10、多种磁极对数的情形，故不可能得到 最佳设计，电机效率有所降低。（3）成本较变频调速低。变极调速的特点：变频调速的特点：（1）无级调速，调速范围广；（2）电机效率高；（3）变频器的故障率小；（4）变频器的价格较高。 电机变频调速技术与节能密切相关，在许多行业得到了越 来越广的应用。 建筑给排水、暖通空调、热能动力领域中用到大量水泵、 风机和压缩机，因此，变频调速技术运用非常广泛。3.2 恒压变频调速供水系统原理 组成：泵组及其电机、变频器、储水池、PID 调节 器、压力传感器、控制单元等部分组成。 原理：变频器根据水泵出口压力调节电机频率和 水泵转速，保持水泵出口处压力恒定。用水量较 大时，水泵
11、出口处压力降低，则提高变频器频率 和水泵转速；用水量较小时，水泵出口处压力升 高，则降低变频器频率和水泵转速。 如某小区有7栋栋住宅楼，每栋栋均为为18层层，共336户户 ，在每栋栋楼的负负二层泵层泵 房中设设置了3台泵泵，1用2 备备，采用恒压变频调压变频调 速供水系统统，每台泵泵运行 12小时时，3台泵轮泵轮 流工作，不间间断，水泵泵出口压压 力始终终保持在7kg（0.7MPa）。为什么要“恒压”保持管网压力（水泵出口处） 压力恒定？高层建筑的典型供水方式 高层建筑或小高层建筑，市政管 网压力不足以满足要求，故需要 二次加压，小区采用分区供水方 式，1-5层由市政管网直接供水， 6-12层
12、、13-18层分别由水泵加压 供水，由于不允许从市政管网直 接抽水，故需设贮水池，置于地 下室；仅有一个高位水箱，设于5 号楼楼顶，加压水泵放置在地下 室的泵房。13-18层给 水立管6-12层给 水立管1-5层给水 立管 这种水泵并列给水方式，它的优点是各区相对独立，供水 安全性高；水泵集中，管理维修方便；运行动力费用经济 ；但是上区需配置高压水泵和高压管线，水泵型号多、台 数多，高压管线布置复杂，设备费用高；水箱占用建筑面 积，影响经济效益。恒压变频 系统生活增压水泵 恒压变频系统 如某小区有7栋栋住宅楼，每栋栋均为为18层层，共336户户 ，在每栋栋楼的负负二层泵层泵 房中设设置了3台泵
13、泵，1用2 备备，采用恒压变频调压变频调 速供水系统统，每台泵泵运行 12小时时，3台泵轮泵轮 流工作，不间间断，水泵泵出口压压 力始终终保持在7kg（0.7MPa）。 无论论需求的流量多大，皆需要将水提升至最高处处 （如18层层），因此对压对压 力的要求不能降低！ “恒压压”值值如何计计算？ H=182.8+182.80.11.3+2+5 H=50.4+6.6+2+5=64（mH2O）为什么要“恒压”保持管网压力（水泵出口处） 压力恒定？ 对于实际供水系统，泵组电机可能为多台，变频 器在工作时只对其中的一台进行调频，因此，在 根据水压决定投入泵组台数后，变频器只对最后 投入的电机进行调速，其
14、它已投入的电机则在工 频下全速运行。泵组电机由变频器供电到由工频 电源供电的切换过程由逻辑控制单元PLC 实现。 水泵电机从停止到满载工作和从满载工作到停止 都由变频器来控制，实现带载软启动，避免了启 动冲击电流和启动给水泵电机带来机械冲击，保 证了管网压力稳定，满足了大厦的正常供水。 以2用1备系统为例： PLC 首先利用变频器软启动1#加压泵，此时安装 在管网上的传感器将实测的管网压力反馈回压力 调节器，与给定值进行比较后调节器运算出控制 量，调节变频器输出频率及电压，从而调节电机 转速。当用水量大时，变频器输出频率升高；当 用水量小时，频率降低。 当频率上升到50Hz（即水泵全速运转时）
15、仍不能 满足供水需要时，则PLC自动将1#泵切换到工频运 行，1#泵由电网供电全速运行，2#泵由变频器供 电投入运行。 当1#泵工频运行，2#泵变频运行时，如果此时用 水量减小，变频器输出频率下降，当频率到达一 定的下限时，供水量仍大于用水量，则系统自动 将2#泵停止运行。 变频调速不可能无限制调速。一般认为，变频调 速不宜低于额定转速50，最好处于75100 ，并应结合实际经计算确定。变压变频调速供水系统 变压变量供水系统的压力传感器设置在供水管网 末端，PID 调节器设定值为管网末端用户所需的服 务水头值。 系统通过自动调节使管网末端水压保持恒定，使 管路特性曲线和系统静扬程不变，而水泵出
16、水口 压力则随着供水量变化依管路特性曲线而改变,故 理论上实现了“系统需要多少,机组提供多少”,不会 由于供水量的减小而产生多余的静扬程,节能效果 满意。4.4.恒压变频调速供水系统模式分析恒压变频调速供水系统模式分析 一栋高层建筑单独使用一套变频给水系统,由于给 水管线均在室内,如果施工质量优良的话,管网的泄 漏量较少,这时在夜间有可能出现零流量的情况。 对于稍大的系统,比如:住宅小区中几个高层建筑合 用一套变频给水系统,由于需要敷设室外给水管线, 管网的泄漏量较大,这时即使在用水低谷,系统仍有 一定的流量。 对于较大的系统,比如:整个住宅小区或城市管网, 由于系统庞大,用户组成较为复杂,用水习惯有较大 差异,所以在用水的低谷,仍能保持相当的流量。 理论上， 变频器的频率在高效范围可以接近于零 ， 但实际上水泵
