CN1137318C - 无污染生活消防两用二次供水系统 - Google Patents

Abstract

本发明是设置生活储水装置、消防专用储水装置代替传统高位水箱二次供水系统的混合储水的高位水箱(水塔)，生活和消防专用二个储水装置分别向生活设施、消防设施供水，把消防用水独立出来而与生活用水隔离开，形成消防独立储水、消防储水不会向生活用水扩散的无污染供水系统，根源性地消除了现有二次供水系统的水污染，克服了技术偏见，具备经济、节电、可靠性高等优点，具有显著经济效益和社会效益。

Description

无污染生活消防两用二次供水系统

一、技术领域

本发明属于由低位水箱作为水源的供水系统，具体涉及一种适应于工厂、办公、住宅、学校、医院、商场、宾馆、酒店等建筑物的生活消防两用二次供水系统。

二、背景技术

为保证消防储水不被生活用水(为叙述方便，本申请文件中“生活用水”泛指对水质要求较高的生产、生活用水)所占用，传统的生活消防两用二次供水系统都是将生活用水置于消防储水水面之上，即把生活用水和消防用水混合储存在高位水箱(也称高位水池或水塔)，且生活用水管网接在高位水箱中部，消防用水管网接在高位水箱底部，生活用水和消防用水通过高位水箱交汇，水泵把低位水箱蓄水输送到高位水箱。当高位水箱储水下降到某一水位时，水位继电器发出电信号控制水泵启动向高位水箱补水，当水箱储水上升到某另一水位时，水位继电器发出电信号控制水泵停止向高位水箱补水，前述由水位继电器等水位控制装置进行控制使高位水箱开始补水或停止补水时的水位，分别称为正常最低水位、正常最高水位；高位水箱为满足火灾初期救火所需的储水量，称为消防最低保证储水量，其对应水位称为消防储水最低保证水位，生活用水管网管口在消防储水最低保证水位上方、正常最低水位下方处接入高位水箱。传统二次供水系统虽然成本低、可靠性高，但最大的缺点在于其混合储水，因为高位水箱和消防管网内的消防储水只有在发生火灾救火时才使用，大多数情况下十几年、甚至几十年都不用，久而变质并孳生大量对人体有害的寄生虫、细菌、微生物，这些变质水和有害微生物等在高位水箱内向生活用水扩散，严重污染了生活用水，损害用水者身体健康。为了减少污染，人们习惯采用清洗高位水箱的做法，以为籍此能消除污染，但由于消防管网内的变质水和有害微生物等在清洗高位水箱时是无法清除的，故而清洗效果不大。

为了解决二次供水系统的污染问题，人们还在技术措施方面进行了长期的不懈努力：如尝试加臭氧杀灭有害微生物，但由于管理困难、操作难度大、成本高和效果难认定等原因而难以推行；又如尝试使用变频恒压二次供水系统，其特点是取消高位水箱，把生活用水和消防用水的混合交汇点设在低位。这样，当生活供水不足时，消防管网内就有少部分消防储水被替换，相当于不定期少量换水，有限度地降低了生活用水受污染程度，并且其设备一次性投资大，耗电量大，运行成本是传统高位水箱二次供水成本的六倍，故障率高，维修难度大，至今也难以推广使用。上述原因，使二次供水污染问题近百年来仍得不到彻底解决，久而久之人们也就形成了“要消除水污染就必须取消高位水箱”的偏见。

三、发明内容

本发明的目的旨在提供一种无污染生活消防两用二次供水系统，它们能彻底解决消防储水引起的二次供水污染问题，且运行成本低。

本发明的无污染生活消防两用二次供水系统可以这样来实现：该系统包括低位水箱、水泵、生活储水装置及其输水管、生活用水管网、消防用水管网，在生活储水装置中设有用于控制水泵启、停以形成生活储水正常最低水位、正常最高水位的水位继电器，低位水箱经输水管联接水泵，然后再联接至生活储水装置，生活储水装置出口联接生活用水管网，其主要特点是该系统还设有消防专用储水装置及其消防进水通道，消防专用储水装置通过消防进水通道与生活储水装置联通，在消防专用储水装置中设有用于形成消防储水正常最低水位、正常最高水位的水位控制装置，消防专用储水装置正常最高水位上方设有溢流口，消防进水通道至少存在这样一个截面：该截面底部的高程高于溢流口，这种底部高于溢流口的截面称为防逆流截面，消防专用储水装置底部出口联接消防用水管网。

上述这种无污染生活消防两用二次供水系统中消防专用储水装置的水位控制装置可以是与生活储水装置的水位继电器并联控制水泵启、停的水位继电器。并联控制方式为：(1)、当生活、消防储水均在正常最高水位和正常最低水位之间时，两储水装置中的水位继电器都没有发出启、停泵电信号，水泵保持原状。(2)、当生活储水下降到正常最低水位时，生活储水装置的水位继电器发出启泵电信号，控制水泵启动抽水，直到生活储水上升至正常最高水位，其水位继电器才发出停泵电信号，控制水泵停止抽水。(3)、当消防储水下降到正常最低水位时，消防专用储水装置的水位继电器发出启泵电信号，控制水泵抽水，这时，不管生活储水装置的水位继电器是否发出启泵或停泵电信号，水泵将维持抽水状态，直到消防储水上升至正常最高水位，消防专用储水装置的水位继电器才发出停泵电信号，控制水泵停止抽水。这样，当消防储水下降到正常最低水位时，消防专用储水装置的水位继电器发出启泵电信号，启动水泵抽水，把低位水箱蓄水通过输水管输送到生活储水装置，并在生活储水装置蓄满水后，使水流从联通过水设施流入消防专用储水装置，直至消防专用储水装置水位上升到正常最高水位时，其水位继电器才发出停泵电信号，控制水泵停止抽水。若消防专用储水装置的水位继电器失控无法停泵时，水流从溢流口排出，消防专用储水装置的最高水位只能达到溢流口高程、被限制在联通过水设施的防逆流截面之下，不致使消防专用储水装置的水位继续升高而与生活储水装置的储水混合。本方案特别适应于对传统高位水箱二次供水系统的改造，其造价可低至千余元。

上述这种无污染生活消防两用二次供水系统也可以在生活储水装置和消防专用储水装置之间设有联通水管，形成所述的消防专用储水装置的进水通道，整段联通水管低于生活储水装置的正常最高水位，所述消防专用储水装置的水位控制装置就是与联通水管联接的水位控制阀。水位控制阀出水口高于溢流口、低于生活储水装置的正常最高水位。水泵的启、停由生活储水装置中的水位继电器单独控制，水位控制阀的开、闭由消防专用储水装置的水位自动控制。因为生活补水量大，水泵启动抽水频繁，而消防专用储水装置补水量主要是补充消防用水管网因渗漏、蒸发等所损失水量，这部分水量与生活补水量相比较，是很小的，并且联通水管、水位控制阀出水口均低于生活储水装置的正常最高水位，这就使消防水量能得到及时补充，而且每次补水，只有在消防专用储水装置完成水量补充后，水泵才停止抽水。本方案生活储水水位和储水量不受消防进水通道高程限制。

上述这种无污染生活消防两用二次供水系统也可以在生活储水装置和消防专用储水装置之间设有消防补水管、消防补水泵，消防补水管形成所述的消防专用储水装置的进水通道，生活储水装置经消防补水管联接消防补水泵，然后再联接至消防专用储水装置，所述消防专用储水装置的水位控制装置就是独立控制消防补水泵启、停的水位继电器。该消防补水管的防逆流截面高于生活储水装置正常最高水位。消防专用储水装置的正常最低水位、正常最高水位由其水位继电器控制消防补水泵启、停泵来实现。本方案能够提高消防供水水压，特别适用于消防供水水压要求大于生活供水水压的二次供水系统。

上述这种无污染生活消防两用二次供水系统的消防专用储水装置还可以储存少量对水质要求不高的室外绿化、清洁等日常用水，即在消防专用储水装置最低保证水位和正常最低水位之间设置出水口，该出水口联接向室外绿化、清洁等提供较低水质日常用水的供水管，能随时检测消防储水情况，有利于消防储水系统缺陷的及时检修，同时也减轻消防用水腐败程度。

本发明无污染生活消防两用二次供水系统具有下列优点和效果：

1、本发明从根源上消除了现有二次供水系统的水污染，解决了近百年来人们尝试解决而没有彻底解决的消防储水污染问题，克服了人们“要消除水污染就必须取消高位水箱”的偏见。

2、本发明具有投资少、运行成本低等优点，维护和管理方便，能用较少的投资建成无污染的二次供水系统，特别适合于我国目前建设资金紧张，人民收入不高的基本国情，具有显著经济效益和社会效益。

3、本发明的无污染生活消防两用二次供水系统的生活储水装置和消防专用储水装置连体设置方案具有造价最低、管理最方便的优点，当应用于对传统高位水箱二次供水系统的改造时，其改造造价可低至千元左右。

4、本发明的无污染生活消防两用二次供水系统的生活储水装置和消防专用储水装置间设联通水管的方案，使生活储水装置和消防专用储水装置可以分体设置，特别适应于对传统高位水箱二次供水系统的扩建。

5、本发明的无污染生活消防两用二次供水系统的设置消防补水泵方案和无污染生活消防两用二次供水系统，能够单独提高消防供水水压。因为消防补水主要是补充因渗漏、蒸发等所损失水量，其补水量很小，用很小规格的补水泵和很少的电耗就能完成其水量补充；而现有二次供水系统必须通过提高高位水箱的设置高度来满足消防水压要求，这样为了提高微量的消防补水输送高度，不得不也同时提高生活补水量的输送高度，这需要用很大规格水泵和很多的电耗才能完成。因此，与现有二次供水系统相比，可节省大量建设资金和电费，特别适用于消防供水水压要求大于生活供水水压的二次供水系统，能克服现有技术必须通过提高高位水箱的设置高度来提高供水水压以满足消防水压要求的缺点。

6、本发明可以在消防专用储水装置最低保证水位上方设置供水管，向对水质要求不高的室外绿化和清洁等提供日常用水，这样能随时检测消防储水情况，有利于消防储水系统缺陷的及时检修，有利于保证消防储水量，同时也减轻消防储水腐败程度。

四、附图说明

图1是传统高位水箱二次供水系统的管线联接示意图。

图2是本发明的无污染生活消防两用二次供水系统一个实施例的管线联接示意图。

图3是图2中的槽型口结构示意图。

图4是本发明的无污染生活消防两用二次供水系统第二个实施例的管线联接示意图。

图5是本发明的无污染生活消防两用二次供水系统第三个实施例的管线联接示意图。

图6是本发明的无污染生活消防两用二次供水系统第四个实施例的管线联接示意图。

图7是本发明的无污染生活消防两用二次供水系统应用于食品厂实施例的管线联接示意图。

图8是本发明的无污染生活消防两用二次供水系统应用于鞋底厂实施例的管线联接示意图。

图9是本发明的无污染生活消防两用二次供水系统应用在一办公楼实施例的管线联接示意图。

图10是本发明消防专用储水装置的水位继电器与生活储水装置的水位继电器并联控制水泵的原理电路示意图。

五、具体实施方式

从图1可以看出，传统高位水箱二次供水系统由位于地下或建筑物一层的低位水箱1、位于高处或建筑物天面的高位水箱2及其输水管31、水泵3、生活用水管网4、消防用水管网5组成。低位水箱1经输水管31联接水泵3，然后再联接至高位水箱2上部，生活用水管网4联接在高位水箱2消防最低保证水位223上方，向生活设施供水；消防用水管网5联接在高位水箱2底部，向消防设施供水，在高位水箱2中设有水位继电器6。这样，水从水管11流入低位水箱1并储存起来，当高位水箱2的水位下降到正常最低水位212时，水位继电器6发出启泵电信号，控制水泵3启动抽水，把低位水箱1的蓄水通过输水管31输送到高位水箱2；当高位水箱2的水位上升到正常最高水位211时，水位继电器6发出停泵电信号，控制水泵3停止抽水，当水泵3故障无法抽水时，高位水箱2的水位下降到生活用水管网4接入处，即停止向生活用水管网4供水，使高位水箱2的储水位高于消防最低保证水位223时。这种二次供水系统由于生活用水和消防用水都储存于高位水箱2内，且生活用水管网4和消防用水管网5都联接到高位水箱2，它们在高位水箱2内交汇，故生活用水管网4和消防用水管网5的水是可以相互扩散的。因此，长期滞留而变质、孳生大量寄生虫的消防储水就会向生活用水扩散，严重污染生活用水，损害用水者身体健康。

图2所示的实施例具有低位水箱1、生活储水装置21及其输水管31、消防专用储水装置22、水泵3、生活用水管网4、消防用水管网5、供水管8，生活储水装置21中设有水位继电器61，消防专用储水装置22中设有水位继电器62和溢流口23，生活储水装置21和消防专用储水装置22连体设置，它们共用横壁71，横壁71与两储水装置纵壁72的夹合就构成了一个以横壁71顶部为底的槽型口7(详见图3)，该槽型口7形成消防专用储水装置22的进水通道，其底部高程高于溢流口23水平高度和生活储水装置21的正常最高水位211；低位水箱1经输水管31联接水泵3，然后再联接至生活储水装置21上部，生活用水管网4和消防用水管网5分别连接生活储水装置21和消防储水装置22的下部并向各自用水设施供水，在消防专用储水装置22最低保证水位223和正常最低水位222之间还设有出水口，该出水口联接供水管8；水泵由水位继电器61和水位继电器62的电信号并联控制，并联控制的电路原理示意图见图10。这样，当生活、消防储水均在正常最高水位和正常最低水位之间时，水位继电器61、62都没有发出启、停泵电信号，水泵3保持原状；当消防专用储水装置22不需补水、而生活储水装置21的水位下降到正常最低水位212时，水位继电器61的低水位触点SL1-1闭合发出启泵电信号，中间继电器KA1动作使交流接触器KM1闭合，控制水泵3启动抽水，把低位水箱1蓄水通过输水管31输送到生活储水装置21，当生活储水上升到正常最高水位211时，水位继电器61的高水位触点SL1-2断开发出停泵电信号，中间继电器KA1返回使交流接触器KM1断开，控制水泵3停止抽水；当消防专用储水装置22的水位下降到正常最低水位222时，水位继电器62的低水位触点SL2-1闭合发出启泵电信号，中间继电器KA2动作使交流接触器KM1闭合，控制水泵3启动抽水，把低位水箱1蓄水通过输水管31输送到生活储水装置21，这时，不管水位继电器61是否发出启泵或停泵电信号，水泵3将维持抽水状态，并在生活储水装置21蓄满水后，使水流漫溢过槽型口7流入消防专用储水装置22，直至消防储水上升到正常最高水位221时，水位继电器62的高水位触点SL2-2断开才发出停泵电信号，中间继电器KA2返回使交流接触器KM1断开，控制水泵3停止抽水；在生活储水装置21补水过程中，若消防专用储水装置22的水位下降到正常最低水位222时，水位继电器62发出启泵电信号，水泵3将维持抽水状态，直至消防储水上升到正常最高水位221时，水位继电器62发出停泵电信号时，水泵3才停止抽水；当水位继电器61或62失控而无法停泵时，水流从溢流口23排出，消防专用储水装置22的最高水位只能达到溢流口23高程，被限制在槽型口7之下，不致使消防储水继续升高而与生活储水装置21的储水相混合。因此，不管在任何情况下，消防储水装置22和消防管网5内的变质水和有害微生物等都不可能越过槽型口7，杜绝了变质水和有害微生物向生活储水和用水管网4的扩散，因而彻底解决了二次供水系统的污染。供水管8向对水质要求不高的室外绿化和清洁等提供日常用水，这样能随时检测消防储水情况，有利于消防储水系统缺陷的及时检修，有利于保证消防储水量，同时也减轻消防储水腐败程度。

图7所示是本发明的无污染生活消防两用二次供水系统应用于食品厂的实施例：食品厂厂房原是服装厂厂房，在天面已设有传统高位水箱二次供水系统，改为食品厂，生活储水量不能满足生产要求，同时，生产用水也不能受污染。所以，扩建方案是：把原高位水箱作为生活储水装置21，其出口联接生活用水管网4并向生活及生产用水设施供水；另建消防专用储水装置22，生活储水装置21中设有水位感应装置61，消防专用储水装置22中设有水位感应装置62，两储水装置分体设置，在两储水装置之间设置联通水管7，该联通水管7就是消防专用储水装置22的进水通道，联通水管7存在底部高程高于溢流口23的防逆流截面，它的防逆流截面底部高程高于生活储水装置21的正常最高水位211。水泵3由水位感应装置61和水位感应装置62的电信号并联控制；本实施例其它部分和补水过程与图2所示实施例相同。本扩建方案满足食品厂生产用水要求，解决了生产用水受污染问题，提高了产品质量。

图4所示实施例的生活储水装置21和消防专用储水装置22连体设置，共用同一横壁71，其横壁71上部开有过水孔7，形成消防专用储水装置22的进水通道。本实施例其它部分和补水过程与图2所示实施例相同。

图5所示实施例的生活储水装置21和消防专用储水装置22连体设置，在生活储水装置21和消防专用储水装置22之间设有联通水管7，形成消防专用储水装置22的进水通道。本实施例其它部分和补水过程与图2所示实施例相同。

图6所示的实施例具有低位水箱1、生活储水装置21及其输水管31、消防专用储水装置22、水泵3、生活用水管网4、消防用水管网5、供水管8，即生活储水装置21和消防专用储水装置22连体设置，共用同一横壁71，在生活储水装置21和消防专用储水装置22之间设有联通水管7，消防专用储水装置22上部设有溢流口23和与联通水管7联接的浮球阀73，联通水管7就是消防专用储水装置22的进水通道，浮球阀72就是消防专用储水装置22的水位控制阀；联通水管7存在底部高程高于溢流口23的防逆流截面，整段联通水管7低于生活储水装置21的正常最高水位211，浮球阀73出水口低于生活储水装置21的正常最高水位211、高于消防专用储水装置22的溢流口23；生活储水装置21中设有浮子水位继电器61。水泵3由浮子水位继电器61电信号控制，浮球阀73的开、关由消防专用储水装置22的正常最低水位222、正常最高水位221自动控制。由于浮球阀的结构特点，正常最低水位222、正常最高水位221很接近，这样，只要消防专用储水装置22的水位稍微下降就到达其正常最低水位222，使浮球阀73自动打开；当生活储水装置21的水位下降到正常最低水位212时，浮子水位继电器61发出启泵电信号，控制水泵3启动抽水，把低位水箱1蓄水通过输水管31输送到生活储水装置21，并在生活储水上升到联通水管7高度后，使水流经联通水管7流入消防专用储水装置22，直到消防储水上升到正常最高水位221时，浮球阀73自动关闭，消防专用储水装置22停止补水。这时，水泵3仍继续抽水，使生活储水装置21水位进一步上升，直至上升到生活储水正常最高水位211时，浮子水位继电器61才发出停泵电信号，控制水泵3停止抽水。若浮球阀73失控无法自动关闭，水流从溢流口23排出，使消防专用储水装置22的最高水位只能达到溢流口23高程，不可能越过联通水管7的防逆流截面。本实施例不管浮球阀73是正常工作还是损坏，都不会影响消防专用储水装置22的及时补水。供水管8向对水质要求不高的室外绿化和清洁等提供日常用水。

图7所示是本发明第一种无污染生活消防两用二次供水系统应用于食品厂的实施例：食品厂厂房原是服装厂厂房，在天面已设有传统高位水箱二次供水系统，改为食品厂，生活储水量不能满足生产要求，同时，生产用水也不能受污染。所以，扩建方案是：把原高位水箱作为生活储水装置21，其出口联接生活用水管网4并向生活及生产用水设施供水；另建消防专用储水装置22，生活储水装置21中设有水位感应装置61，消防专用储水装置22中设有水位感应装置62，两储水装置分体设置，在两储水装置之间设置联通水管7，该联通水管7就是消防专用储水装置22的进水通道，联通水管7存在底部高程高于溢流口23的防逆流截面，它的防逆流截面底部高程高于生活储水装置21的正常最高水位211。水泵3由水位感应装置61和水位感应装置62的电信号并联控制；本实施例其它部分和补水过程与图2所示实施例相同。本扩建方案满足食品厂生产用水要求，解决了生产用水受污染问题，提高了产品质量。

图8所示是本发明的无污染生活消防两用二次供水系统应用于鞋底厂的实施例：鞋底厂有高5层的候工宿舍楼一座及高1层的厂房数座，生活储水装置21设在候工宿舍楼天面，其出口联接生活用水管网4并向生活及生产用水设施供水；消防专用储水装置22设在厂房天面，其出口联接消防用水管网5并向厂房消防用水设施供水；在两储水装置之间设置联通水管7，该联通水管7一端联接厂房处的生活用水管网4，另一端联接设在消防专用储水装置22上部的浮球阀73。本实施例其它部分和补水过程与图6所示实施例相同。

图9是本发明的无污染生活消防两用二次供水系统应用于一座办公楼的实施例：供水系统具有低位水箱1、生活储水装置21、消防专用储水装置22、输水管31、水泵3、供水管8，办公楼设有生活用水管网4、消防用水管网5，对生活供水水压要求较低，对消防供水水压要求较高，生活储水装置21设置在办公楼天面，消防专用储水装置22设置在办公楼楼梯间天面上方使其设置高度提高以满足消防供水水压要求，在消防专用储水装置22最低保证水位223和正常最低水位222之间还设有出水口，该出水口联接供水管8，消防专用储水装置22上部设有溢流口23，在生活储水装置21与消防专用储水装置22之间设有消防补水泵71和消防补水管7，生活储水装置21联接消防补水泵71，然后再经消防补水管7联接至消防专用储水装置22；消防补水管7就是消防专用储水装置22的进水通道，消防补水管7存在底部高程高于溢流口23和生活储水正常最高水位211的防逆流截面，在生活储水装置21中设有独立控制水泵3启、停的干簧水位继电器61，在消防专用储水装置22中设有独立控制消防补水泵71启、停的干簧水位继电器62。这样，当消防储水下降到正常最低水位222时，干簧水位继电器62发出启泵电信号，启动消防补水泵71抽水，把生活储水装置21的蓄水通过消防补水管7输送到消防专用储水装置22，当消防储水上升到正常最高水位221时，干簧水位继电器62发出停泵电信号，消防补水泵71停止抽水。供水管8专供对水质要求不高的各层厕所冲洗厕盆用水。

当然，上述实施例的溢流口23也可以是消防专用储水装置22的检修孔或泄压孔、透气孔、换气孔、水管、长期打开的阀门等，消防进水通道可以是建筑构筑孔、管道、长期打开阀门等，水位继电器也可以是有开关信号或位置信号的其它水位继电器或装置等，水位控制阀也可以是电动阀、电磁阀等，并联控制方式也可由PC控制器或集成电路、成套装置等来实现。

Claims (6)

1、一种无污染生活消防两用二次供水系统，包括低位水箱、水泵、生活储水装置及其输水管、生活用水管网、消防用水管网，生活储水装置中设有控制水泵启、停的水位继电器，低位水箱经输水管联接水泵，然后再联接至生活储水装置，生活储水装置出口联接生活用水管网，其特征在于：该系统还设有消防储水装置，消防储水装置与生活储水装置之间设有消防进水通道，消防储水装置中设有水位控制装置，消防储水装置正常最高水位上方设有溢流口，消防进水通道至少存在一个底部高程高于溢流口的防逆流截面，消防储水装置底部出口联接消防用水管网。

2、如权利要求书1所述的无污染生活消防两用二次供水系统，其特征在于：所述消防储水装置的水位控制装置是与生活储水装置水位继电器并联控制水泵启、停的水位继电器。

3、如权利要求书1所述的无污染生活消防两用二次供水系统，其特征在于：所述的消防储水装置的消防进水通道是设置在生活储水装置和消防储水装置之间的联通水管，整段联通水管低于生活储水装置的正常最高水位，所述消防储水装置的水位控制装置就是与联通水管联接的水位控制阀。

4、如权利要求书3所述的无污染生活消防两用二次供水系统，其特征在于：所述水位控制阀是浮球阀。

5、如权利要求书1所述的无污染生活消防两用二次供水系统，其特征在于：所述的消防储水装置的消防进水通道是设置在生活储水装置和消防储水装置之间的消防补水管，在消防补水管还联接有消防补水泵，生活储水装置联接消防补水泵，然后再经消防补水管联接至消防储水装置，所述消防储水装置的水位控制装置就是独立控制消防补水泵启、停的水位继电器。

6、如权利要求书1～5任何一项所述的无污染生活消防两用二次供水系统，其特征在于：在消防储水装置最低保证水位和正常最低水位之间还设有出水口，该出水口联接提供较低水质日常用水的供水管。

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