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夏远玲
(新疆巴州建筑勘察规划设计院 新疆库尔勒 841000)
摘 要:变频调速给水方式具有启动电流小、能耗小、调整速度快、控制精度高、泵组机械冲击小等明显优点,加上近年兴起无负压给水设备的推动,各设计单位争相采用此种设备.本文通过对变频给水设备节能原理的分析,指出高层建筑分区给水方式,若采用水泵设置于地下室的并列分区给水方式,或采用水泵供水减压阀减压分区给水方式,再设置调速水泵,是无法实现节能的.许多国际星级酒店集团的机电设计指南,均要求采用屋顶水箱重力供水,除了考虑供水压力恒定以外,也有这方面的因素.国内许多业主采用变频泵组的原因,主要也只是为了转嫁运行后的管理责任,并非是真正为了节能.但当由于种种因素而无法采用屋顶水箱重力供水时,由于建筑条件有限,气压给水设备不可能选择的太大,此时如果用水曲线变化太大,水泵启动次数很难控制在规范要求的每小时6次以内.而变频水泵具有更宽的高效段,此时采用变频水泵,在同样的启停次数要求下,所需的气压罐体积可以更小.
关键词:变频给水设备 节能
中图分类号:TU208.5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)02(c)-0082-01
中国建筑工业出版社2005年8月版的《建筑给水排水工程》(第五版)第14页,介绍高层建筑中的分区给水方式时,分别列举了水泵并列分区给水方式、水泵串连分区给水方式、水泵供水减压阀减压分区给水方式,并指出可设置水泵或者调速水泵.这一点与目前常见的给排水设计手册中的介绍大致相同.但作为给排水专业高校教材的专业课程,笔者认为稍欠一些内容.
变频调速给水方式是近年来广泛应用于居住区、公共建筑、工矿企业、城镇生活给水和一些生产工艺有特殊要求的生产给水系统.目前的变频设备,已经能实现水泵在微机和变频器控制下软启动,同时具备过载、短路、过压、欠压、缺相、过热和失速保护,自检和故障判断等功能.在恒压给水条件下,通过微机控制水泵机组的工作状态和转速,使之处于高效运行状态,给水压力误差可以控制在±0.02MPa以内.具有启动电流小、能耗小、调整速度快、控制精度高、泵组机械冲击小等明显优点,加上近年来兴起的无负压给水设备的推动,各设计单位争相采用变频设备.
但并非采用变频调速给水方式就可以节能,任何一种技术措施实现节能都是有前提条件的.作为技术人员,设计中应合理选择尽可能合理的解决方案.要做到这一点,应先明白各种技术措施的原理或者特点,然后才能合理取舍.
高层建筑给水系统的管道、设备等参数确定的依据是设计秒流量,而设计秒流量是建筑内卫生器具按配水最不利情况组合出流时的最大组合流量.在实际运行中,设计秒流量出现的时间很短,剩下的大部分时间,水泵都处于低负荷状态下运行,此时如果水泵运行状态维持不变,势必造成能量浪费.当然,能量是不可能凭空产生的,解决的出发点只能是尽可能的提高能量的利用效率.先来分析变频泵组为什么会节能.
根据水泵知识,对于同一台叶片泵,根据相似率有:
给水排水泵:变频调速生活给水泵,变频恒压给水设备,变频调速给水设备,自动给水设备,中崛供水
由上式可知,水泵的流量、扬程、所需轴功率分别大致与转速的一次方、二次方、三次方成正比.因此调整转速,可以获得大致与转速一次方正比的流量变化、二次方正比的扬程变化、三次方正比的轴功率变化.
而对于给定的给水系统的封闭管路系统,根据水力学知识,其阻力为:
H等于SQ2 (4)
由上式可知,当给定管路系统的流量变化时,其管路阻力与流量变化的二次方大致成正比(典型的应用实例就是空调的冷冻水循环系统).当管路中所需的流量变化(比如说减小)时,其相应的管路阻力与流量的平方大致成正比减小.如果此时降低水泵转速使水泵流量降低使之与管路中所需的流量匹配,则水泵的扬程也随流量的平方大致成正比减小.于是水泵的流量、扬程就能与管路所需流量及压力的要求相匹配,而水泵功率与转速的三次方大致成正比,从而实现节能的目的.
而对于目前工程实践中常用的三相异步电动机,其转速表达式
式中:n为异步电动机的转速,s为异步电动机的转差率,p为磁极对数,f1为交流电流的频率,单位为Hz(赫兹),我国额定为50Hz.
由上式可见,交流电动机的调速,可以通过改变s、f1、p三种方法来实现,综合各方面因素,目前给排水工程中常用的水泵电机调速控制基本都是改变频率.综合以上,即实现了变频节能的目的.
但给排水系统的管路系统,通常都是开放的,因此必须考虑重力的影响.于是(4)就变成:H等于ΔZ+SQ2 (6)
因为克服重力所需的扬程ΔZ是无法改变的,因此变频泵节能效果的好坏取决于ΔZ和SQ2所占的比例.对于完全封闭的循环管路,如闭式循环的采暖系统等,由于其阻力完全来自管路系统水力摩阻,因此若使用变频水泵,将会收到明显的节能效果.但对于一个典型的开放管路,如水泵抽水后加压送至塔楼屋面水箱,由于其扬程主要用于克服重力,因而此时采用变频水泵,则节能效果甚微.
综合以上不难看出,前所述《建筑给水排水工程》(第五版)介绍的高层建筑分区给水方式,若采用水泵集中设置于地下层的并列分区给水方式,或采用水泵供水减压阀减压分区给水方式时,再设置调速水泵,均达不到节能的目的.许多国际星级酒店集团的机电设计指南,均要求采用屋顶水箱重力供水,除了考虑供水压力恒定以外,也有这方面的因素.国内许多业主采用变频泵组的原因,主要是为了转嫁运行后的管理责任,并非是真正为了节能.
但也不是说,这些情况下就不能使用变频泵.当由于种种因素而无法采用屋顶水箱重力供水时,水泵＋气压给水设备给水方式也是一个选择.由于建筑条件有限,气压给水设备不可能选择的太大,如果此时用水曲线变化太大,水泵启动次数很难控制在规范要求的每小时6次以内.由于变频水泵具有更宽的高效段,因此在同样的启停次数要求下,所需的气压罐体积可以更小.
参考文献
[1] GB50015-2003.建筑给水排水设计规范[S].2009.
[2] 建筑给水排水工程.第5版.
[3] 水泵及水泵站.第3版.
[4] 水力学.第2版.
[5] 全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水.2009.
总结：本论文是一篇免费优秀的关于水泵给水论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
给水排水泵引用文献:
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