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一种高效节能环保组合分区增压供水系统

摘要

本发明涉及供水领域,公开了一种高效节能环保组合分区增压供水系统,分别为高层建筑的低区、中间区、顶层区供水,包括高位水箱、水箱补水泵、高位增压泵、低位水箱及相应管路;低位水箱设置在地面上或地面下,市政供水管连接低位水箱进口,低位水箱出口连接水箱补水泵;高位水箱、高位增压泵位于顶层区以上,水箱补水泵通过补水管连接高位水箱进口,高位水箱出口分别连接高位增压泵和重力自流管,高位增压泵出口连接高位增压管,高位增压泵进口通过旁路与补水管连接;市政供水管连接低区进水管,高位增压管连接顶层区供水管,重力自流管连接中间区供水管;高位水箱设有高位水箱自动清洗装置,高位水箱自动清洗装置进水管与高位增压管连接。

著录项

  • 公开/公告号CN112160376A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-01-01

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 南京尔顺科技发展有限公司;

    申请/专利号CN202010984980.9

  • 发明设计人 郑文林;

    申请日2020-09-18

  • 分类号E03B7/07(20060101);E03B11/12(20060101);E03B11/14(20060101);E03B11/16(20060101);E03B7/09(20060101);B08B9/093(20060101);

  • 代理机构32274 南京申云知识产权代理事务所(普通合伙);

  • 代理人王云

  • 地址 210048 江苏省南京市江北新区大厂街道新华路148号

  • 入库时间 2023-06-19 09:24:30

说明书

技术领域

本发明属于楼宇供水技术领域,具体涉及一种高效节能环保组合分区增压供水系统。

背景技术

过去城市水厂产能不足、管网供水能力差、城市水压普遍偏低的情况下,设置楼顶水箱在夜间利用管网余压补充蓄水,在用水高峰管网压力下降时出水,缓解了供水能力不足的问题,有效解决了供需矛盾,供水压力平稳。但是老式水箱大部分是钢筋混凝土结构,内壁粗糙很容易附着污垢、滋生青苔,密封性差外界污染物进入水箱污染水质。而且随着变频技术的日渐成熟以及人们对水质要求的提高,目前的高层建筑供水摒弃了钢筋混凝土结构的水箱,采用不锈钢水箱配合变频水泵供水模式。其最大的优点是供水系统无二次污染、自动化程度高;但是其缺点也是显而易见的,为保证用户用水,需要变频水泵不间断运行,用水高峰时水泵工频运转的保持高效状态,用水低峰时水泵低频运转,处于低效不节能状态,且水泵低效运转的时间有的一天达2~6 小时之久,导致水泵电机容易损坏而且耗电量大;变频供水的最不利点压力波动较大,降低用户用水舒适度。随着城市中高层建筑的逐渐增多,其累计的无用能耗已达到惊人的数量。而且随着高层甚至超高层建筑的增多,使用变频水泵供水模式,需要设置大功率、高压头的水泵叠压供水才能满足用水高峰时楼顶用户的水压稳定,而用水低峰时水泵基本低频运转状态,造成设备无功功率增加。

发明内容

为克服上述技术问题,本发明提供了一种自清洁楼顶水箱分区供水系统及方法。

为达到上述目的,本发明是通过以下的技术方案来实现的。

一种用于高层建筑的高效节能环保组合分区供水系统,分别为高层建筑的低区、中间区、顶层区供水,包括高位水箱、水箱补水泵、高位增压泵、低位水箱及相应管路;所述低位水箱设置在地面上或地面下,市政供水管连接低位水箱进口,低位水箱出口连接水箱补水泵;所述高位水箱、高位增压泵位于顶层区以上,水箱补水泵通过补水管连接高位水箱进口,高位水箱出口分别连接高位增压泵和重力自流管,高位增压泵出口连接高位增压管,高位增压泵进口通过旁路与补水管连接;市政供水管连接低区进水管,高位增压管连接顶层区供水管,重力自流管连接中间区供水管;所述高位水箱设有高位水箱自动清洗装置,高位水箱自动清洗装置进水管与高位增压管连接。

高层建筑的低区一般指市政供水压力可直供压力值确定楼层,顶层区为高位水箱以下水箱重力自流供水压力不足楼层,中间区为市政供水不足以直接供水以上楼层。目前南京尔顺科技发展有限公司发明的水箱清洗装置及系统无需增加独立能源,与供水系统无缝连接,自动按预设的水箱清洗周期运行,按国标最低要求,水箱清洗至少每半年一次,高标准可每季度一次。水箱清洗前自动切换供水模式,确保水箱清洗过程不影响正常供水,并且可以预设清洗时间,按预设时间优化调整水箱蓄水量,在最低的蓄水水位时,无需人员进入密闭水箱,自动启动清洗设备,清洗过程中清洗水自动排空,清洗流程完成后,系统自动转换成水箱供水模式,完成清洗步骤。市政供水管向低位水箱供水,由低位水箱自动调蓄,供水保障性好:低位水箱在供水低峰时补水,高峰关闭水箱进水。向高位水箱补水时水箱补水泵以额定功率工频运行,此为水泵的最高效率点,高效节能;水箱注满后停止运行,由于水箱有一定的容积,水箱供水泵组在运转与停机之间的间隔时间较长,不存在频繁启动的问题,相比于变频运行,能耗最低,设备不易损坏。由高位水箱向下层用户供水,在靠近高位水箱的三到五层的顶层区用户由于落差小造成压强不足,可以使用高位增压泵加压供水,再向下的中间区用户完全可以通过高位水箱的势能来满足供水压力,零能耗,同时可以使用高位增压泵来为清洗装置供水,做到设备的充分利用。

进一步地还包括变频增压泵,低位水箱出口连接变频增压泵;所述中间区分为高区和中区,重力自流管连接高区供水管,变频增压泵通过低位增压管与中区供水管连接;所述低位水箱设有低位水箱自动清洗装置。随着楼层的增高,中间区的下部与高位水箱的落差过大,而且高位水箱的容量有限不能满足所有中间层的需要,因此将中间层再分为高区和中区,以水箱容积能够满足需要的区域为高区,其余为中区。中区由低位水箱通过变频增压泵增加供水。

进一步地在有设备层的高层建筑中,在各设备层中设置高位水箱、高位增压泵、向上补水泵及相应管路;地面至第一设备层之间分为低区、中间区、顶层区;相邻两个设备层间分为增加区和自流区,下层设备层中的高位水箱经向上补水泵通过管道与上层设备层中的高位水箱进口连接,上层设备层中的高位水箱出口分别连接高位增压泵和重力自流管,高位增压泵出口连接高位增压管连接增加区供水管,重力自流管连接自流区供水管。对于超高层建筑,由低位水箱直接向屋顶设置的高位水箱补水,所需设备及管网所承受的压力大大增加,需要数倍于普通补水泵及管网的投入。而且屋顶的高位水箱的容积有限,不能满足中间区的所有楼层供水。因此在设备层中也设置高位水箱,在相邻两个设备层间的区域使用设备层中的高位水箱供水,供水方式与高位水箱供水方式相同。所述增加区为高位水箱以下水箱重力自流供水压力不足楼层,自流区为增加区以下下层设备层以上区域。

设备层中的高位水箱补水采用在其下层的水箱补水,这样接力补水的方式补水泵无需使用过高的功率和压头。

进一步地在屋顶水箱、低位水箱、设备层水箱设有水流搅动装置,水流搅动装置为伸入水箱中的喷水管,喷水管与各水箱外的增压管连接。水箱中长时间稳定供水,由于沉淀作用水中少量杂质会聚集于水箱内的水流死角,杂质聚集后会形成污垢,势必要增加清洗频次和时间,通过搅动水箱中的蓄水,能够减少杂质的沉降聚集,相应的就可以适当延长清洗周期。可以另外增加水流搅动装置,也可以使用自动清洗装置利用清洗装置的喷水运动搅动蓄水。

进一步地在所述高位增压泵包括两台水泵,通过管路及阀门连接,两台水泵即为并联连接又为串联连接。增压供水一般按一用一备设置水泵,顶层区所需压力较小,只需保证0.2~0.3MPa的压力,可以选用压头为0.2~0.3MPa的小泵,按照相关规范需要并联安装两台泵,一用一备,导致一台泵长期闲置。但是清洗装置需要0.5MPa以上压力,此时可以将原来并联安装两台泵通过管路和阀门的连接,形成两台泵串联,达到叠压增压的目的,来满足清洗装置的要求。

进一步地所述高位增压泵出口处设有支管,支管与顶层区供水管连接;所述旁路还与重力自流管连接。在清洗水箱时通过支管向顶层区用户供水,通过旁路向中间区用户供水,解决了水箱清洗时无法保证用户用水的矛盾。

进一步地提供了一种自清洁楼顶水箱分区供水方法。

正常供水:市政供水管向低位水箱中注水,当高位水箱水位至下限时,启动水箱补水泵由低位水箱向高位水箱供水,高位水箱水位至上限时,水箱补水泵停机;高位水箱通过重力自流管向中间区供水;高位水箱通过屋顶增压泵组向顶层区供水;

清洗高位水箱:在用水低峰时,高位水箱排空余水,启动屋顶水箱自动清洗装置,水箱补水泵运行,经旁路由高位增压泵供水至高位水箱自动清洗装置,清洗高位水箱,清洗完毕后将清洗水排空,恢复正常供水模式,完成清洗步骤。

进一步地所述低区由市政供水管直接供水,中区经过低位水箱及变频增压泵增压供水,高位水箱由低位水箱及水箱补水泵补水,第一设备层中高位水箱由低位水箱及变频增压泵供水,其余设备层中高位水箱由下层设备层中的高位水箱及向上补水泵供水。

进一步地所述顶层供水时,调节阀门使高位增压泵并联,使用单台高位增压泵向顶层区供水,另一台备用;高位水箱自动清洗时,调节阀门使高位增压泵串联,由两台高位增压泵串联叠压向高位水箱自动清洗装置供水;水箱清洗时使用一台高位增压泵通过支管为向顶层区供水,使用旁路向中间区用户供水。

进一步地定时或不定时启动水流搅动装置。正常供水时,按系统要求设定,充分利用水箱自动清洗设备的高压射流功能,在水箱正常蓄水状态下,启动清洗装置,在清洗设备高压射流的冲击下,使水箱蓄水充分旋转流动,以阻止细微杂质沉淀吸附,保持水箱内壁的清洁和蓄水的卫生,减少清洗难度,节能环保。

有益效果:与现有技术相比,本发明的优点在于:

1)比全变频增压供水系统,最大可能利用水泵额定功率下工频最高效率点工作,局部配置小功率变频供水,整体系统运行效率高;

2)比传统水箱,具有自动清洗功能,水箱清洗期间,不影响正常系统正常供水,环保卫生;

3)在水箱具有自动清洗功能前提下,配置高位水箱,充分利用高位水箱重力自流,局部小功率变频增压供水,以及有效利用市政管网供水压力,自动切换供水模式,充分减少能耗;

4)智能化程度高,自动分析供水系统用水量,确定水箱蓄水水位高度,保证国标要求蓄水时长内的完全更换,安全可靠。

附图说明

图1为实施例1的高效节能环保组合分区增压供水系统;

图2为实施例2的高效节能环保组合分区增压供水系统;

图3为实施例3的高效节能环保组合分区增压供水系统;

图4为实施例4的高效节能环保组合分区增压供水系统;

图5为高位增压泵串并联示意图;

其中1. 低位水箱,2. 低位水箱自动清洗装置,3. 市政供水管,4. 变频增压泵,5. 水箱补水泵,6. 低位增压管,7. 补水管,8. 重力自流管,9. 高位增压管,10. 高位增压泵,11. 高位水箱,12. 高位水箱自动清洗装置,13.旁路,14.支管,15. 向上补水泵。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步的详细说明。本发明所用的原料均为市售产品。

实施例1

如图1所示,以地上11层地下一层建筑为例,市政供水管网压力0.3MPa,在一层或负一层设置低位水箱及水箱补水泵,在楼顶设置高位水箱及高位增压泵。1-5层由市政供水管直接供水。市政供水管接入低位水箱,低位水箱连接水箱补水泵通过补水管向高位水箱供水。高位水箱通过高位增压泵经单台高位增压管向第9~11层加压供水,高位水箱通过重力自流管向第6~8层供水。在低位水箱中安装低位水箱自动清洗装置。在高位水箱中安装高位水箱自动清洗装置,高位增压泵进口通过旁路与补水管连接,由两台高位增压泵串联叠压供水。

高位水箱正常供水方式:当高位水箱水位至下限时,启动变频增压泵由低位水箱向高位水箱补水,高位水箱水位至上限时,变频增压泵停机;高位水箱通过重力向第6~8层供水;高位水箱通过变频高位增压泵向9-11层区增压供水, 1-5层由市政供水管直接供水。

清洗水箱:按国标要求定期对屋顶水箱进行清洗,至少每半年一次,高要求为每季度一次,清洗可以预设时间,在用水低峰时,高位水箱排空余水,启动屋顶水箱自动清洗装置,水箱补水泵运行,经旁路供水至高位增压泵,高位增压泵两台高位增压泵串联向高位水箱自动清洗装置,清洗高位水箱,清洗完毕后将清洗水排空,恢复正常供水模式,完成清洗步骤。水箱清洗时

搅动防沉淀絮凝:在正常供水时,定时启动高位清洗装置,由单台高位增压泵抽取高位水箱中的水通过清洗装置喷射水流搅动水箱内部水,以阻止细微杂质沉淀吸附,保持水箱内壁的清洁和蓄水的卫生,减少清洗难度,延长清洗周期。

使用自清洁楼顶水箱分区供水系统后平均能耗0.48kW.h/m

使用常规低位水箱配合变频增压泵组向楼上所有用户不间断保压供水模式,平均能耗0.92kW.h/m

实施例2

如图2所示,以地上18层地下一层建筑为例,市政供水管网压力0.3MPa,在一层或负一层设置低位水箱、水箱补水泵及变频增压泵,在楼顶设置高位水箱及高位增压泵。1-5层由市政供水管直接供水。市政供水管接入低位水箱,低位水箱连接水箱补水泵通过补水管向高位水箱供水。低位水箱连接变频变频增压泵通过低位增压管向6~11层加压供水。高位水箱通过单台高位增压泵经高位增压管向第16~18层加压供水,高位水箱通过重力自流管向第12~15层供水。在低位水箱中安装低位水箱自动清洗装置。在高位水箱中安装高位水箱自动清洗装置,高位增压泵进口通过旁路与补水管连接,由两台高位增压泵串联叠压供水。

自清洁楼顶水箱分区供水方法,、水箱清洗、搅动防沉淀,同实施例1。

使用自清洁楼顶水箱分区供水系统后平均能耗0.63 kW.h/m

使用常规低位水箱配合变频增压泵组向楼上所有用户不间断保压供水模式,,平均能耗1.25 kW.h/m

实施例3

如图3所示,以地上33层地下两层建筑为例,市政供水管网压力0.3MPa,在一层或负一层设置低位水箱、水箱补水泵及两套变频增压泵,在楼顶设置高位水箱及高位增压泵。1-5层由市政供水管直接供水。市政供水管接入低位水箱,低位水箱连接水箱补水泵通过补水管向高位水箱供水。低位水箱连接一套变频变频增压泵通过低位增压管向6~11层加压供水。低位水箱连接另一套变频变频增压泵通过低位增压管向12~18层加压供水。高位水箱通过单台高位增压泵经高位增压管向第31~33层加压供水,高位水箱通过重力自流管向第26~30层供水,高位水箱通过重力自流管及减压阀向第19~25层供水。在低位水箱中安装低位水箱自动清洗装置。在高位水箱中安装高位水箱自动清洗装置,高位增压泵进口通过旁路与补水管连接,由两台高位增压泵串联叠压供水。

自清洁楼顶水箱分区供水方法,、水箱清洗、搅动防沉淀,同实施例1。

使用自清洁楼顶水箱分区供水系统后平均能耗0.97 kW.h/m

使用常规低位水箱配合变频增压泵组向楼上所有用户不间断保压供水模式,平均能耗1.44 kW.h/m

实施例4

如图4所示,超高层建筑供水模式按设备层为界限,市政供水管网压力0.3MPa,在一层或负一层设置低位水箱及水箱补水泵,在设备层及楼顶设置高位水箱及高位增压泵。地面至第一设备层之间分为低区、中间区、顶层区;相邻两个设备层间分为增加区和自流区,下层设备层中的高位水箱经向上补水泵通过管道与上层设备层中的高位水箱进口连接,上层设备层中的高位水箱出口分别连接高位增压泵和重力自流管,高位增压泵出口连接高位增压管连接增加区供水管,重力自流管连接自流区供水管,设备层中的高位水箱补水采用在其下层的水箱补水。

自清洁楼顶水箱分区供水方法,、水箱清洗、搅动防沉淀,同实施例1。

本发明按照上述实施例进行了说明,应当理解,上述实施例不以任何形式限定本发明,凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。

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