CN209368948U - 一种建筑二次供水节能监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种建筑二次供水节能监测系统，属于二次供水技术领域。该二次供水节能监测系统包括储水池、水加压单元、管路单元、用户端自动操纵单元、水回水处理单元；储水池、水加压单元、管路单元、用户端自动操作单元和水回收处理单元依次连接，且水回收处理单元与储水池连通，形成二次供水节能监测循环系统；水加压单元上设有运行状态监测单元，运行状态监测单元用于监测加压单元的压力、流量及能耗；二次供水节能监测系统用于监测二次加压供水的能耗。用以解决现有建筑二次供水系统节能改造难以在原工程上进行测试性及改造性试验、无法保障改造效果的技术问题。

Description

一种建筑二次供水节能监测系统

技术领域

本实用新型涉及二次供水技术领域，尤其涉及一种建筑二次供水节能监测系统。

背景技术

二次供水是指“当民用与工业建筑生活饮用水对水压、水量的要求超过城镇公共供水或自建设施供水管网能力时，通过储存、加压等设施经管道供给用户或自用的供水方式”。

国内的二次加压供水一般采用水泵加压，水泵根据最不利点的流量和扬程选取。但是，用水出现最不利情况的概率非常少，通常用户端用水量远小于水泵机组额定流量，工况点长期偏离高效运行区间，水泵效率较低，造成大量电能的浪费。

根据水泵相似率可知，当水泵转速变低时，水泵的出水量和水压也会相应降低，消耗的电能也会相应减少。市售变频调速给水设备就是通过调节给水泵的转速来改变水泵的出水流量和压力，使其适应用户需水量的变化。但是，实际上运行的结果并没有达到节能的目的，因为在一定的流量变化范围内，水泵可以通过变频实现节能，但超出了特定的流量范围时，水泵变频也会偏离高效区，甚至使出水达不到用水点所需水压，水泵一直处于空转。市售变频调速给水设备没有合理利用变频技术，使水泵80％的运行时间偏离高效段，当夜间用水少时，更出现水泵频繁启动的现象，增加电能的消耗。

据统计，在我国全年的总用电量中泵站的耗电量占了15％～20％，所以，泵站的耗电量是十分巨大的。然而，造成如此大的用电量与泵站的低效率运行、选泵不合适等是有很大关系的。装置效率普遍小于50％，远小于水利部规定的55％的标准。无用功率占泵站装机容量的30％～50％。试图通过新的水力模型或制造技术将水泵效率从现有水平再提高1％也是非常困难的，但泵在运行时其效率下降10％以上却是屡见不鲜。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种建筑二次供水节能监测系统，用以解决现有建筑二次供水系统节能改造难以在原工程上进行测试性及改造性试验、无法保障改造效果的技术问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种建筑二次供水节能监测系统，包括储水池、水加压单元、管路单元、用户端自动操纵单元、水回处理单元；储水池、水加压单元、管路单元、用户端自动操作单元和水回收处理单元依次连接，且水回收处理单元与储水池连通，形成二次供水节能监测循环系统；

水加压单元上设有运行状态监测单元，运行状态监测单元用于监测加压单元的压力、流量及能耗变化。

进一步地，运行状态监测单元包括压力传感器、流量传感器及电量表；压力传感器用于监测水泵进水口、出水口及用户端压力数值；流量传感器用于测定二次供水节能监测系统的总流量；电量表用于测定水泵机组瞬时耗电量及在某一时间段内总用电量。

进一步地，压力传感器的为DJYL-PT型工业压力传感器。

进一步地，储水池的出水管与水加压单元的进水管相连；储水池用于储存回收处理的实验用水。

进一步地，管路单元用于模拟真实市政管网，包括市政管网的管道阻力及管网配置形式。

进一步地，管路单元利用可调式减压阀控制模拟用户端的出水口压力，并控制水在管路中的沿程水头损失。

进一步地，用户端自动操纵单元设有用户端，用户端上设有阀门，根据所模拟工程的实际用水情况确定阀门的开启或关闭状态。

进一步地，水回收处理单元设于用户端自动操纵单元的出水处，将回收的水进行过滤处理，并通过管道输送至储水池中。

进一步地，水加压单元采用增压设备和高位水箱联合向用户端自动操纵单元二次加压送水。

进一步地，增压设备包括多台水泵。与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.通过节能监测系统对现有待改造二次供水系统进行比例化模拟，降低建设成本；通过保证模拟系统与原系统相似度进而保证改造试验准确度的同时，降低系统搭建成本。

2.本实用新型提供的二次供水节能监测系统包括储水池、水加压单元、管路单元、用户端自动操纵单元、水回处理单元，各个单元组件可根据模拟需要随意拆装组合，适用性广。

3.本实用新型配备实验用水循环利用系统，不仅能够节约资源，并且能够降低模拟实验成本；另外，本实用新型提供的运行状态监测单元能够结合对水量、电量、供水压力等数据的监测，可检验改造后的效果。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型提供的二次供水节能监测系统的流程图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型的一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型提供了一种建筑二次供水节能监测系统，如图1所示，包括储水池、水加压单元、管路单元、用户端自动操纵单元、水回水处理单元；储水池、水加压单元、管路单元、用户端自动操作单元和水回收处理单元依次连接，且水回收处理单元与储水池连通，形成二次供水节能监测循环系统；水加压单元上设有运行状态监测单元，运行状态监测单元用于监测加压单元的压力、流量及能耗。

具体地，本实用新型提供的二次供水节能监测系统为一个循环系统，该系统具体包括储水池、水加压单元、管路单元、用户端自动操作单元以及水回收处理单元，其中，水回收处理单元的储水管与储水池的进水管相连通。实验用水由储水池经水加压单元进入到管路单元中，并经管路单元将实验用水输送至用户端自动操纵单元，用户端操纵单元设有多个用户端，这些用户端的用水情况根据市政实际用水情况进行设定，经用户端操纵单元使用过的实验用水再次通过管道单元进入到水回收处理单元中，水回收处理单元内设有净化器，可以出去水中的杂质及其它有害物质，经净化处理后的实验用水再次通过管道单元输送至储水池中，实现实验用水的循环过程。

需要强调的是，水加压单元为在模拟实验时为拟在实际工程中使用的水泵；水加压单元为节能监测系统的评估主体，其形式可配置为水泵-高位水箱方案、气压供水方案、变频泵供水方案或者叠压供水方案等，分别实现对相应供水系统进行能耗及效率模拟分析。

为了监测并计算二次供水的设备运行效率，上述二次供水节能监测系统还包括压力传感器、流量传感器及电量表，其中，压力传感器设于管道单元的支管上，用于监测水泵进水口、出水口及用户端压力数值；流量传感器设于管路单元的干管上，用于测定二次供水节能监测系统的总流量；电量表用于监测水泵机组实时功率及某一时间段内总耗电量。压力传感器、流量传感器及电量表将测试的数据传输至电脑主机，形成数据库，用于相应能耗分析。

为了更精确的监测水泵进水口、出水口及用户端压力数值，压力传感器的型号为DJYL-PT型工业压力传感器。

为了对回收处理的实验用水进行储存，储水池与水加压单元(例如水泵)的吸水管相连。正常情况下储水池无需操作，当储水池的水位超出设定溢流水位时，储水池会发生自动溢流现象；当储水池的水位由于水分蒸发、渗漏等原因低于补水水位时，储水池会自动开启供水阀门，从市政管网进行补水。

市政供水管网压力一般不能满足建筑高楼层的水压要求，故需要对不能由市政管网供水的楼层采用二次加压供水，在二次加压供水模拟时，为了模拟真实市政供水情况，将管路单元与真实工程管路设计的相同，包括设计与真实工程管路相同的管道阻力及管网配置形式。

管路单元根据所模拟的对象而确定后，管路及相应减压参数确定，试验过程中无变化。本实用新型的管路单元的具体组件虽均为常规组件，但是管路单元利用可调式减压阀控制模拟用户端的出水口压力，并控制水在管路中的沿程水头损失。

管道单元包括干管和支管，干管连接水加压单元(即水泵出水口)，干管依系统形式分成若干个支管，连接用户端阀门，在所模拟的每一层用户管道上设置相应参数的可调式减压阀或者将减压阀依所模拟楼层数或高度，调节为相应压力。通过设置可调式减压阀，减少管道总长度，可以在较小的空间内完成对庞大建筑供水系统的模拟。

用户端自动操纵单元为模拟真实用水情况的核心，通过电控技术实现对相对应用水情况的各用水点即用户端的阀门的开启或者关闭，模拟现实中各楼层用水量及其变化情况。具体地，户端自动操纵单元包括总控制电脑和各用户端所设置的电磁阀及相应的信号传输线，也可使用无线电磁阀。电磁阀根据电脑指令完成开启状态和关闭状态的切换，电脑指令则根据所模拟的用水习惯确定。

基于环保、节能的考虑，水回收处理单元用于将实验用水回收再利用。具体地，在用户端出水处设有收集器和输水管路以及流量调节池；其中，输水管路不包含减压阀组件；流量调节池使进入水回收处理单元的水流量尽量稳定，水回收处理单元内设有水处理器，水处理器可以为石英砂过滤器或者其它形式过滤器，由于本实用新型模拟的二次供水节能监测系统中并无明显污染来源，处理负荷相对较小，仅在用户端收集处和储水池位置可能有杂质落入水中，处理后经输水管道输送至储水池中。需要说明的是，水回收处理单元为被动管路单元，处理水量根据用户端的出水情况进行相应调整。

水加压单元为节能监测的评估主体，其形式可配置为水泵-高位水箱方案、气压供水方案、变频泵供水方案或叠压供水方案等，分别实现对相应供水单元进行能耗、效率模拟分析。

高位水箱与增压设备联合供水，包括水池、水泵、屋顶水箱、配水管网、用水点。该供水方案在供水高峰时期，不会对管网水压造成不利影响，而且能够确保其正常运行，具有安全、稳定等优点；有高位水箱，可起到缓冲调节作用。该方案比较适合用在一些特殊的管网，例如：其运行时压力变化大、缺乏稳定的管网压力、高层住宅所在地区、管网压力在0.25MPa以下、管道直径在300毫米以下的系统，还有一些特殊的用水行业，例如：洗浴服务中心、工业企业等对水量需求量较大，并且高峰用水集中的团体机构。

气压供水方案，以气压给水设备为主体，系统由水池、水泵、气压罐、配水管网、用水点组成，依据波义耳—马略特定律，利用密闭装置中的压缩空气的压力变化，满足生活、生产和消防用水时水压和水量要求。其特点是气压给水设备的位置不受建筑条件的限制，根据设计要求，可设于建筑物的顶层、中间层、地下室以及室外适当位置。该方案适用于村镇、居民点、高层建筑等独立的小型集中供水系统中代替水塔、高位水箱(池)，也可用于高层建筑的消防供水系统。

变频调速供水方案，由变频器、数字调节器、可编程序控制器(PC)、传感器、水泵电机及相关电气控制设备集成而成。通过压力传感器连续采集供水管网中的水压及水压变化率信号，并将其转换为电信号传送至变频控制系统，该变频控制系统将反馈回来的信号与设定压力进行比较和运算，从而改变供水量大小；该变频控制系统是一种具有变频调速和全自动闭环控制功能的机电一体化智能系统设备，运行可靠、合理、节能。

泵出水端恒压控制是指通过控制安装在水泵出水端的压力传感器，使系统工作时水泵出口处水压保持不变。变频恒压供水系统具有控制简便，供水安全性高等优点，其缺点在于节能效果不是最优，尤其是在流量较小时，恒压变频供水系统相比传统水池-水泵-水箱供水总体运行不节能，为了实现不同工况下系统恒压供水的目的，变频恒压供水系统中的变频水泵直接承担了跟踪系统负荷大幅度变化的任务，这个过程是用大大牺牲系统能量转换效率的办法达到的。

最不利点恒压控制是将压力传感器安装在最不利用水点，通过将最不利用水点的用水压力反馈到变频调速泵组，使系统工作时最不利用水点的服务水压恒定。最不利点恒压控制节能效果最为显著，但受限于建筑楼层多、住户面积大，使用功能不尽统一等特点，往往最不利点距离水泵较远，压力信号的反馈线路在实际中会存在较多问题。

该系统广泛应用于社区、高楼大厦、工矿企业、农村城镇的生活给水和一些生产工艺特殊要求的生产给水系统。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建筑二次供水节能监测系统，其特征在于，包括储水池、水加压单元、管路单元、用户端自动操纵单元、水回处理单元；所述储水池、水加压单元、管路单元、用户端自动操作单元和水回收处理单元依次连接，且所述水回收处理单元与储水池连通，形成二次供水节能监测循环系统；

所述水加压单元上设有运行状态监测单元，所述运行状态监测单元用于监测加压单元的压力、流量及能耗变化。

2.根据权利要求1所述的二次供水节能监测系统，其特征在于，所述运行状态监测单元包括压力传感器、流量传感器及电量表；

所述压力传感器用于监测水泵进水口、出水口及用户端压力数值；

所述流量传感器用于测定二次供水节能监测系统的总流量；

所述电量表用于测定水泵机组瞬时耗电量及在某一时间段内总用电量。

3.根据权利要求2所述的二次供水节能监测系统，其特征在于，所述压力传感器的为DJYL-PT型工业压力传感器。

4.根据权利要求3所述的二次供水节能监测系统，其特征在于，所述储水池的出水管与所述水加压单元的进水管相连；

所述储水池用于储存回收处理的实验用水。

5.根据权利要求1或4所述的二次供水节能监测系统，其特征在于，所述管路单元用于模拟真实市政管网，包括市政管网的管道阻力及管网配置形式。

6.根据权利要求5所述的二次供水节能监测系统，其特征在于，管路单元利用可调式减压阀控制模拟用户端的出水口压力，并控制水在管路中的沿程水头损失。

7.根据权利要求6所述的二次供水节能监测系统，其特征在于，所述用户端自动操纵单元设有多个用户端，所述多个用户端上分别设有阀门，根据所模拟工程的实际用水情况确定阀门的开启或关闭状态。

8.根据权利要求7所述的二次供水节能监测系统，其特征在于，所述水回收处理单元设于用户端自动操纵单元的出水处，将回收的水进行过滤处理，并通过管道输送至储水池中。

9.根据权利要求8所述的二次供水节能监测系统，其特征在于，所述水加压单元采用增压设备和高位水箱联合向用户端自动操纵单元二次加压送水。

10.根据权利要求9所述的二次供水节能监测系统，其特征在于，所述增压设备包括多台水泵。