CN204112415U - 高层建筑中的无负压节能供水设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于高层建筑中的无负压节能供水设备，包括：恒压罐、稳压罐、能量储存器、高位水箱、变频水泵组、智能控制系统；市政管网供应的水经压力变送器、流量控制器、防倒流装置后分成三路，一路经阀门连接恒压罐的进水口，一路经防倒流装置连接双向补偿器的进水阀门，一路经防倒流装置和阀门连接高位水箱的进水口；恒压罐出水口的自来水分成两路，一路连接变频水泵组，一路经阀门连接直通旁路，变频水泵组及直通旁路的出水口经防倒流装置、阀门和压力变送器连接用户出水口；高位水箱出水口的自来水分成两路，一路经阀门连接双向补偿器的进水阀门，一路经阀门、防倒流装置和压力变送器到用户出水口；双向补偿器的出水阀门一端经阀门连接恒压罐的进水口，一端连接稳压罐的出水口；双向补偿器的进水阀门连接稳压罐的进水口；稳压罐连接能量储存器；压力变送器，流量控制器、液位探头、双向补偿器、变频水泵组、阀门通过控制线路与智能控制系统相连。

Description

高层建筑中的无负压节能供水设备

技术领域

本实用新型涉及一种高层建筑中的无负压节能供水设备。

技术背景

随着城市居民区的快速化扩建和改造，高层建筑越来越多。城市生活供水二次加压泵站已经是居民小区和城市高层建筑给水中不可缺少的组成部分。这是因为目前城市自来水市政管网压力有限，用水高峰期不能将水直接送到高层用户，这样就必须先将市政自来水泄至水池或水箱，然后通过二次加压泵站将水供给到用户，以保证每一个用户的用水要求。但由于管理不善、水池、水箱缺乏定期的清洗、二次消毒措施失效以及系统本身的缺陷，造成的水质二次污染已直接影响了供水水质安全，甚至产生了严重的水质污染事故。因此保障二次加压泵站饮用水质量与安全是不仅是卫生、水务、自来水公司等政府部门的头等大事，同是也是用户管理单位与供水设备生产厂家的急需解决的事情。另外随着国民经济的高度发展与社会的进步，各地自来水公司供水能力的不断加强，传统二次供水方法白白浪费了自来水公司的来水压力能量，增加了运行费用，这与当今国家所提倡的创建节约型社会的方针政策相背离。二次加压供水时，如果加压过大会造成管网压力降低，当低于一定值时，即称为产生了负压，会影响管网上其他用户的用水。因此，在2000年以后市场上涌现出一大批无负压供水设备厂家。现有的无负压供水设备主要为罐式，当产生负压时，用罐内存水补充到管路中，消除负压。但罐式设备因为储水量极少，在市政管网停水时无法满足住户的用水需求，因此近两年市场出现箱式无负压供水设备，它是开式水箱与罐式无负压供水设备的结合体。然而，上述的无负压供水设备普遍存在以下不足：由于水箱为开式与外界大气直接连通，存在水质的二次污染的问题；水箱内的存水长期不用容易变质；大水箱还存在用水死区；浮球阀长时间使用存在关闭不严的问题，管路连接复杂，占地面积大等。

实用新型内容

本实用新型针对当前二次供水行业发展现状，提供了一种用于高层建筑中的无负压节能供水设备，包括：恒压罐、稳压罐、能量储存器、高位水箱、变频水泵组、智能控制系统；市政管网供应的水经压力变送器、流量控制器、防倒流装置后分成三路，一路经阀门连接恒压罐的进水口，一路经防倒流装置连接双向补偿器的进水阀门，一路经防倒流装置和阀门连接高位水箱的进水口；恒压罐出水口的自来水分成两路，一路连接变频水泵组，一路经阀门连接直通旁路，变频水泵组及直通旁路的出水口经防倒流装置、阀门和压力变送器连接用户出水口；高位水箱出水口的自来水分成两路，一路经阀门连接双向补偿器的进水阀门，一路经阀门、防倒流装置和压力变送器到用户出水口；双向补偿器的出水阀门一端经阀门连接恒压罐的进水口，一端连接稳压罐的出水口；双向补偿器的进水阀门连接稳压罐的进水口；稳压罐连接能量储存器；压力变送器，流量控制器、液位探头、双向补偿器、变频水泵组、阀门通过控制线路与智能控制系统相连。

优选地，在用水高峰时，智能控制系统由压力变送器检测的信息判断出市政管网进水口压力下降至低于用户所需压力但不会产生负压时，控制直通旁路的阀门关闭，控制变频水泵组软启动，向用户出水口供水；变频水泵组、智能控制系统、市政管网进水口压力变送器、用户出水口压力变送器形成闭环系统，根据压力变送器检测到的数据实时调整变频水泵组的转速；当智能控制系统判断出由于用户用水流量需求大于市政管网进水口的供水量使得市政管网的水压低于额定值出现负压时，对流量控制器发出流量控制命令，并根据压力差发出补偿命令，控制双向补偿器开启出水阀门，能量储存器释放能量，将稳压罐里的水补偿给恒压罐，防止负压的产生。

优选地，在用水低峰时，智能控制系统根据收到的压力数据判断出市政管网进水口的压力满足用户需求，控制恒压罐进水口的阀门、直通旁路的阀门和用户出水口的阀门开启，市政管网进水口的水通过恒压罐，经直通旁路直接向用户出水口供水；同时，控制系统控制双向补偿器开启进水阀门，关闭出水阀门，稳压罐内的液面逐渐上升，带压的惰性气体被挤压回能量储存器内；当液位达到稳压罐的高位液位探头时，稳压罐补满水，控制系统控制双向补偿器的进水阀门关闭，高位水箱进水口的阀门开启，向高位水箱补水，当液位达到高位水箱的高位液位探头时，高位水箱补满水，阀门关闭。

优选地，稳压罐和高位水箱内安装有高位液位探头和低位液位探头。

优选地，水箱带有空气净化器；水箱供水时，空气经过空气净化器进入水箱。

优选地，水箱分为两个仓室，由阀门互相连通，阀门可以关闭，清洗其中一个仓室时，另外一个仓室供水。

优选地，当稳压罐的低位液位探头探测到稳压罐水位下降到设定值时，智能控制系统开启高位水箱和稳压罐之间的阀门，高位水箱给稳压罐补水。

优选地，当用户出水口的压力低于设定值时，智能控制系统开启高位水箱和用户出水口之间的阀门，高位水箱同时向用户供水。

优选地，智能控制系统、变频水泵组、市政管网进水口压力变送器、用户出水口的压力变送器形成闭环控制系统，控制变频水泵组启动的水泵个数、转速及轮换。

优选地，智能控制系统具有记忆能力和分析能力，根据以往的用水记录预测用水高峰的时间，并相应地控制供水设备各部分的操作。

本实用新型所涉及的无负压节能供水设备结合了罐式和箱式二次供水设备的优点，并且依靠用水低峰时市政管网的水压将水储存在带能量储存器的稳压罐和高位水箱内，将市政管网的水压转换为储能或者势能，在用水高峰期供水时充分利用存储的能量，起到了节能的作用。高位水箱上部的空气净化器解决了水质二次污染问题，保证用水卫生安全。智能控制系统的记忆能力和自我调节能力使设备更加智能，预测用水高峰期的到达，充分做好储水准备，更好地为用户提供服务。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的无负压节能供水设备结构示意图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型所涉及的高层建筑中的无负压节能供水设备。市政管网进水口100供应的自来水经压力变送器101、流量控制器102、防倒流装置103后分成三路，一路经阀门201连接恒压罐200的进水口，一路经防倒流装置104连接双向补偿器306的进水阀门301，一路经防倒流装置404、阀门405连接高位水箱400的进水口。恒压罐200出水口的自来水分成两路，一路连接变频水泵组500，一路经阀门502连接直通旁路501，变频水泵组500及直通旁路501的出水口经防倒流装置702、阀门703和压力变送器701连接用户出水口700。高位水箱400出水口的自来水分成两路，一路经阀门407连接双向补偿器306的进水阀门301，一路经阀门406、防倒流装置704和压力变送器701到用户出水口700。双向补偿器306的出水阀门302一端经阀门201连接恒压罐200的进水口，一端连接稳压罐300的出水口，稳压罐300可以经双向补偿器306的出水阀门302向恒压罐200补水。双向补偿器306的进水阀门301连接稳压罐300的进水口，市政管网进水口100及高位水箱400可以经双向补偿器306的进水阀门301向稳压罐300补水。稳压罐300连接能量储存器303。稳压罐300内装有高位液位探头304和低位液位探头305；高位水箱400内装有高位液位探头401和低位液位探头402；高位水箱400上装有空气净化器403。压力变送器101、701，流量控制器102、液位探头304、305、401、402、双向补偿器306、变频水泵组500、阀门201、405、406、407、502、703通过控制线路与智能控制系统600相连。各个部件通过各种管件阀门连接，采用全密闭设计。

本实用新型所涉及的无负压节能供水设备进水管直接连接在市政自来水管网的进水口上，可自动对自来水管网进行持续水量补偿，还可以对用户管网起到稳压补偿的作用，确保该设备对自来水管网不产生负压。压力变送器101、701实时检测市政管网进水口100及用户出水口700的压力，并将检测到的数据传送给智能控制系统600，智能控制系统600自动分析进水口和出水口的压差，并据此控制系统各部分的操作。

用水低峰时，智能控制系统600根据收到的压力数据判断出市政管网进水口100的压力满足用户需求，此时将阀门201、502、703开启，市政管网进水口100的自来水通过恒压罐200，经直通旁路501直接向用户供水。同时，设备利用市政管网进水口100的剩余压力向稳压罐300补水，控制系统600控制双向补偿器306开启进水阀门301，关闭出水阀门302，稳压罐300内的液面逐渐上升，带压的惰性气体被挤压回能量储存器303内；当液位达到高位液位探头304时，稳压罐300补满水，控制系统600控制双向补偿器306的进水阀门301关闭，高位水箱400进水口的阀门405开启，向高位水箱400补水，当液位达到高位液位探头401时，高位水箱400补满水，阀门405关闭，完成能量储存和补水。此后，除经恒压罐200、直通旁路501供水外，无负压节能供水设备的其他部分进入休眠状态。

当用水高峰期用户用水需求量增加时，智能控制系统600由压力变送器101、701检测的信息判断出市政管网进水口100压力下降至低于用户所需压力但是流量足够时，控制直通旁路501的阀门502关闭，控制变频水泵组500软启动，通过水泵的加压作用满足用户用水需求。变频水泵组500、智能控制系统600、市政管网进水口压力变送器101、用户出水口压力变送器701形成闭环系统，根据压力变送器检测到的数据实时调整变频水泵组500的转速，在满足用户用水的前提下最小化能量消耗。

当智能控制系统600判断出由于用户用水流量需求大于市政管网进水口100的供水量使得市政管网的水压低于额定值，即出现负压时，对流量控制器102发出流量控制命令，防止过量抽取市政管网水源，并根据流量差额发出补偿命令，控制双向补偿器306开启出水阀门302，能量储存器303释放能量，将稳压罐300里的水补偿给恒压罐200，汇同恒压罐200的市政水一同给用户补水，防止负压的产生。当稳压罐300的低位液位探头305探测到水位低于设定值，则打开高位水箱400出水口的阀门407，由高位水箱400通过双向补偿器306的进水阀门301向稳压罐300补水，以实现叠压供水；必要时，打开高位水箱400出水口的阀门406，汇同变频泵组500出水口的水一同向用户供水，这样就完成了高峰期向用户补水的过程。当高峰用水过后，重复前述用水低峰时的操作，给稳压罐300和高位水箱400补水后由市政管网进行供水。

当压力变送器101检测到市政管网停水时，关闭各个阀门及水泵等装置，打开高位水箱出水口阀门406，由高位水箱400为用户供水。当高位水箱400液位低至低位液位探头402时，阀门406自动关闭。当市政管网恢复供水时，压力变送器101检测到进水口压力，设备自动投入运行。

高位水箱400为两仓式，两个仓室连通，保持水位相平。当设备清洗时，可以关闭连通阀门，在清洁一号仓室时，二号仓室保证供水，在清洁二号仓室时，一号仓室保证供水。

高位水箱400上部的空气入口设置空气净化器403，当高位水箱400供水时，空气经过空气净化器403进入水箱，保证用水卫生安全。

智能控制系统600具有记忆能力，可以记忆工作日、周末的用水情况，一天中不同时段的用水情况，并根据以往的记忆提前对用水高峰做好准备；智能控制系统600的记忆能力还具有自我完善和调整功能，可以根据数据的变化做实时的调整，保证预测的准确性。

如果24小时之内没有发生高位水箱400供水的情况，智能控制系统600根据记忆曲线，选择合适的时间将高位水箱400内的水更新。

高位水箱400高度的选择依据为高位水箱正常供水压力大致相当于市政管网供水低峰期时的供水压力，即高位水箱单独供水时能够满足用户用水所需的压力。高位水箱400的高度也可以根据实际情况设定，必要时可以在水箱进水口和/或出水口安装增压泵。

变频水泵组500具有自动轮换功能，当一台水泵全速运转仍然不能满足供水需求时，自动启动其他水泵投入运作，并且使水泵运作在高效区；当一台水泵长时间运转时，自动调控轮换到其他水泵，使水泵的运作时间处于均衡状态，均匀磨损，延长使用寿命。

在本实施方式中，如果24小时之内没有发生高位水箱400供水的情况，智能控制系统600根据记忆曲线，选择合适的时间将高位水箱400内的水更新，但不限于此。水的更新时间可以根据需要设定。

Claims (10)

1.一种用于高层建筑中的无负压节能供水设备，包括：恒压罐、稳压罐、能量储存器、高位水箱、变频水泵组、智能控制系统；市政管网供应的水经压力变送器、流量控制器、防倒流装置后分成三路，一路经阀门连接恒压罐的进水口，一路经防倒流装置连接双向补偿器的进水阀门，一路经防倒流装置和阀门连接高位水箱的进水口；恒压罐出水口的自来水分成两路，一路连接变频水泵组，一路经阀门连接直通旁路，变频水泵组及直通旁路的出水口经防倒流装置、阀门和压力变送器连接用户出水口；高位水箱出水口的自来水分成两路，一路经阀门连接双向补偿器的进水阀门，一路经阀门、防倒流装置和压力变送器到用户出水口；双向补偿器的出水阀门一端经阀门连接恒压罐的进水口，一端连接稳压罐的出水口；双向补偿器的进水阀门连接稳压罐的进水口；稳压罐连接能量储存器；压力变送器，流量控制器、液位探头、双向补偿器、变频水泵组、阀门通过控制线路与智能控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的无负压节能供水设备，其特征在于：在用水高峰时，智能控制系统由压力变送器检测的信息判断出市政管网进水口压力下降至低于用户所需压力但不会产生负压时，控制直通旁路的阀门关闭，控制变频水泵组软启动，向用户出水口供水；变频水泵组、智能控制系统、市政管网进水口压力变送器、用户出水口压力变送器形成闭环系统，根据压力变送器检测到的数据实时调整变频水泵组的转速；

当智能控制系统判断出由于用户用水流量需求大于市政管网进水口的供水量使得市政管网的水压低于额定值出现负压时，对流量控制器发出流量控制命令，并根据压力差发出补偿命令，控制双向补偿器开启出水阀门，能量储存器释放能量，将稳压罐里的水补偿给恒压罐，防止负压的产生。

3.根据权利要求2所述的无负压节能供水设备，其特征在于：在用水低峰时，智能控制系统根据收到的压力数据判断出市政管网进水口的压力满足用户需求，控制恒压罐进水口的阀门、直通旁路的阀门和用户出水口的阀门开启，市政管网进水口的水通过恒压罐，经直通旁路直接向用户出水口供水；同时，控制系统控制双向补偿器开启进水阀门，关闭出水阀门，稳压罐内的液面逐渐上升，带压的惰性气体被挤压回能量储存器内；当液位达到稳压罐的高位液位探头时，稳压罐补满水，控制系统控制双向补偿器的进水阀门关闭，高位水箱进水口的阀门开启，向高位水箱补水，当液位达到高位水箱的高位液位探头时，高位水箱补满水，阀门关闭。

4.根据权利要求3所述的无负压节能供水设备，其特征在于：稳压罐和高位水箱内安装有高位液位探头和低位液位探头。

5.根据权利要求3所述的无负压节能供水设备，其特征在于：水箱带有空气净化器；水箱供水时，空气经过空气净化器进入水箱。

6.根据权利要求3所述的无负压节能供水设备，其特征在于：水箱分为两个仓室，由阀门互相连通，阀门可以关闭，清洗其中一个仓室时，另外一个仓室供水。

7.根据权利要求3所述的无负压节能供水设备，其特征在于：当稳压罐的低位液位探头探测到稳压罐水位下降到设定值时，智能控制系统开启高位水箱和稳压罐之间的阀门，高位水箱给稳压罐补水。

8.根据权利要求7所述的无负压节能供水设备，其特征在于：当用户出水口的压力低于设定值时，智能控制系统开启高位水箱和用户出水口之间的阀门，高位水箱同时向用户供水。

9.根据权利要求3所述的无负压节能供水设备，其特征在于：智能控制系统、变频水泵组、市政管网进水口压力变送器、用户出水口的压力变送器形成闭环控制系统，控制变频水泵组启动的水泵个数、转速及轮换。

10.根据权利要求3所述的无负压节能供水设备，其特征在于：智能控制系统具有记忆能力和分析能力，根据以往的用水记录预测用水高峰的时间，并相应地控制供水设备各部分的操作。