2007 年10 月,中華人民共和國第十屆全國人民代表大會常務委員會第三十次會議正式修訂通過《中華人民共和國節約能源法》,2008年國家又相繼頒布《民用建筑節能條例》和《公共機構節能條例》,為建筑節能監管體系的建設提供有力的法律法規和政策支持。2008年4月,建設部出臺《國家機關辦公建筑及大型公共建筑分項能耗數據采集技術導則》等五項導則,用以指導大型公共建筑分項能耗數據采集系統的建設。國家建設部與國家教育部也于2008年5月共同制定了《高等學校節約型校園建設管理與技術導則》,為節約型校園建設的規劃、設計、建設、管理、教育普及等各階段環節提供管理與技術指導。隨著以上法律、規范等的相繼頒布和出臺,表明了國家認識到建設“資源節約型、環境友好型”社會對于國民經濟長期可持續發展的重要意義。同時也表明了國家控制能源消耗增長、提高能源利用效率的決心,在此基礎上,也充分體現了國家教育部對高等學校建設節約型校園的高度重視。這些法律、規范、政策等等真正發揮其作用,貢獻其價值,最終體現在日常工作的每一個細小的行為當中。
無負壓加壓泵站因為其優秀的節能效果已經越來越多的被利用到市政、民用等加壓系統當中,以滿足使用單位提出的節能、防止二次污染和節省初期投資的要求,實際應用中也收到了較好的效果。
以無錫職業技術學院學生公寓綜合樓為例。本工程由一棟12層學生宿舍,一棟6層學生宿舍,一棟3層食堂及辦公建筑連接組成,建筑高度不超過50米,總建筑面積約為23152平方米,室內外高差0.6米;生活用水量標準:宿舍150升/人天,學生食堂25升/人次,且水源由市政給水接入本項目校區內,市政水壓0.25MPa。本工程豎向給水分為兩個區:一層至四層為1區,市政直供;四至十二層為2區,系統進口壓力為0.70MPa。各區入戶支管水壓超過0.2MPa處采用減壓閥減壓,2區采用差量補償箱式無負壓供水設備。然而,將其與同等用水規模且選用水箱加變頻泵組的供水設備在能耗方面進行比對分析,無負壓運行模式相比普通的水箱加變頻泵組運行模式平均節約了22%的電能。
但筆者認為無負壓泵站的節能不但取決于系統是否合理利用了上端管網的余壓,更取決于泵站系統控制理念是否具有先進性、節能性。
在常見的給水生活加壓的泵站中,用水量會隨著生活習慣和氣候的變化而變化,如假期用水量比平日高,夏季用水量比冬季多。而且,通過對我校用水情況監測可以看出,在一天內會顯現以早晨起床后和晚飯前后用水量最多。
據調查,國內變頻給水泵站幾乎都采用變頻恒壓PDI控制。恒壓供水的提出是因為當水泵出水量Q減小時,水泵工作揚程H將隨之增大,所以供水泵站在絕大部分時間處于揚程過剩狀態,這部分剩余的揚程就造成了很大的能量浪費。如果采用調速技術就能使水泵的流量與揚程適應用戶用水量的變化,維持管網壓力恒定,達到節能目的。但對于用戶來說,因為不同時段用水量的變化勢必會引起管損的變化,所以泵站出口的恒壓,到用戶端壓力往往并不是恒定不變的,管網末端的用戶感覺用水壓力忽高忽低會更加突出。
總體來講恒壓供水模式在小流量或定流量加壓設備中使用是合理的,但當設備以克服重力做功和克服管損做功的比例達到一定程度時,采用變頻恒壓將不再經濟合理。此時只有使泵站出口的壓力隨著用戶用水量和管損的函數相變化,達到變壓控制方式才是今后變頻調速控制的發展趨勢。
2 總結
綜上在無負壓泵站當中,應用變壓變流量控制技術應該從以下幾個方面考慮:
?。?)選泵時水泵應能滿足最不利供水條件下的水量和水壓;
(2)考慮克服高差所做的功和克服管損所做的功到一定比例時才可應用變壓變流量,這和到最不利點的高差和距離有關,否則會因為變壓變流量的控制帶來離泵站較近端的壓力不穩,或沒有實際意義;
?。?)考慮水泵臨界點的控制。否則因調整壓力或流量過程中引起水泵效率下降過快反而出現不節能的狀態;
(4)來水壓力不同也會影響變壓變流量的邏輯公式,一般流量小時,來水壓力大,此時控制系統是實際流量與實際上端壓力間的雙變量函數;
?。?)考慮因小時變化引起的流量變化所帶來系統揚程的改變;并應在控制系統中建立以每個用戶用水特點為依據的“供水平均化數據庫”作為運行參考,以指導設備可以在合理狀態下運行。
本文通過工程實例再次證明無負壓給水泵站在節能方面的優勢,并提出了一種關于無負壓泵站變壓變流量運行優化調度的一種建模方法,及在設計中應該注意的一些問題,這對于節能降耗具有十分重要的現實意義。