浅论建筑节能给水方式

基于计算机技术、变频技术与水泵机组组合的新型机电一体化变频供水方式，通过变频器对水泵电机转速的调节，使管网保持了稳定的供水能力同时满足了人们对供水的不断需求，近年来，已被城市和生活小区等广泛采用。但实践表明，对于用水量过于集中的公共建筑，变频供水存在着如供水可靠性差，调节水量小，易造成停水等问题，节能作用也值得分析探讨。

1、变频供水的调节水量

给水方式中，采用水泵加高位水箱联合供水方式中水箱是给水系统储存、调节流量和稳定水压的设备，水箱的生活贮水量不小于最高日用水量的12%最低不小于6m。变频供水这种无水箱的给水方式，尽管水泵的出水流量是按照给水系统的设计秒流量确定，但由于无流量调节设备，总体来讲，其水量的调节很有限，对于用水量相对集中的建筑，在供水的可靠性方面很难保证。例如，某高校对3栋12层的教学楼、学生公寓和图书馆共采用了1套变频供水系统，因学生作息时间比较集中，造成了学生公寓、教学楼等用水十分集中且用水量较大。而且，学生用水时间性很强，其它时间用水量则趋于平衡。该运行中经常出现教学楼在学生课间休息等集中用水时段高层缺水现象，但学生公寓因利用了高位水箱进行水量调节，供水比较稳定。为此，教学楼改用了高位水箱后，缺水现象得到了很大改观。其原因分析除供水管径小，用水设备采用自闭式冲水阀当量qg= 6.0太大等外，缺水主要原因是调节水量小造成的。由此可见，变频供水保证率不高，不适于用水量过于集中的公共建筑。

2、变频供水的节能

以多层建筑给水方式为例，当市政管网供水压力能满足时采用市政管网直接给水，当市政管网供水压力不能满足时采用设水箱和水泵的联合供水及变频水泵直接供水等。变频给水将水泵加水箱的联合给水方式中的水箱取掉，用变频水泵直接供水到各用水点，但没有利用城市给水管网的压力，原来利用城市给水管网压力进入水箱里的那部分水，必须经水泵提升，增加了水泵的负担和电能的浪费。但相对于水箱水泵联合给水方式来说，降低了建筑的造价，运行费用也低。

变频供水的水泵流量是按照室内给水水力计算中的设计秒流量计算的，而水泵和高位水箱联合供水时水泵流量考虑到最高日最大小时流量，由此选择出水泵流量。二者之间，水泵流量相差甚远，由此带来的电机功率的能耗也相差甚远。例如，某住宅楼为13层，低区(1~6层)供水采用市政管网压力直接供水，对高区(7～l3层)供水进行核算，其结果为设计秒流量q 5.66L/s=22.37T/h;最大小时流量为4.7T/h。当供水方式选用变频供水或者水泵加高位水箱联合供水时，可以看出，变频水泵的流量是水泵加高位水箱联合供水流量的22.37/4.7=4.75倍。因水泵流量的不同，所选择的水泵电机的功率的不同，其能耗将可想而知。

变频供水节能是相对比无高位水箱(水塔)供水而言的。因为水泵加高位水箱供水方式其进入水箱的供水管网的势能是固定不变的。所选用的水泵能保证始终保持在最佳点(高效区)运行，水泵的效率最高。因此，目前对于用水量过于集中的公共建筑首选的供水方式仍是水泵加高位水箱，一般不宜采用变频供水。

3、变频给水改造中的误区

给水管网每天24h的用水量是不均匀的。为了保证用水的可靠性，初期选用的2台大流量水泵的选择都是按最不利条件进行，即按最大小时流量和扬程选定。特别是晚上，水泵常处于小流量下工作，经常出现“大马拉小车”的工况，泵功率浪费严重。所以原有的水泵增压给水系统的变频改造中宜采用多台泵的组合供水，而不是将原有的水泵采用变频器进行简单的控制就行了。在空间情况允许时，水泵的台数的应根据实际用水时段的用水量确定，可以选用2台水泵或3台水泵变频循环的形式，但水泵台数过多，其投资费用也相应偏高。水泵调速的范围是有限的，一般为100%～75%，超过此范围将达不到节能的效果。对于常用的离心泵而言，变频供水在小流量时由于要保证系统的压力，其运行转速约为工频转速的80%，运行功率约为额定功率的60%，消耗的功率约为相同大小恒速泵额定功率的1/4或更小，同时水泵效率下降也比较大。例如，当变频供水的功率为120Kw，在小流量时，变频泵实际的消耗约为1/4x120=30Kw，其输出功率接近于零，纯属无功消耗。

对于水泵在晚上或间隔时间较长时段的小流量状态，若场地空间允许，宜采用关闭变频器及其它泵，直接启动辅助小泵的控制供水，或者采用变频泵自动睡眠和自动唤醒控制供水，以维持系统运行的效率较高，达到节能的目的。同时水泵的选型，应选用制造工艺较好的水泵，尽量保证在合理的调速范围内，效率变化不大。

供水管网中，水泵的压力是用来克服供水系统管线的沿程水头损失以及提供管网的压力的。因此，变频供水系统适用于管网压力变化越大越好，用水量规模越大，沿程水头损失就越多，变频供水的综合性能就越明显，越利于系统的节能。所以变频供水不是对所有的供水系统都适用。例如，对于1～2栋住宅的供水不宜于采用变频给水。

变频供水系统与普通供水系统对同一供水管网而言，变频给水通过水泵调速直接供水到用户，水泵的工况点是变化的;而后者水泵的工况点是固定的。因为变频给水的水泵在调速运行后的大部分时间内效率都比工频运行时有所下降。因此，普通供水系统在同样的供水量下的能耗应该比变频恒压供水系统小。

4、结束语

节约型建设势在必行。供水方案的确定应根据供水可靠性、投资和能耗、运行和维护管理、城市市政管网供水能力等因素综合评估和分析，因地制宜，选择恰当的供水方式，真正实现经济、合理、安全的目的。