高层建筑给排水的监控.docx

高层建筑给排水的监控摘要：针对高层建筑给排水系统存在的问题和自身的特点，从自动化角度对给排水系统监控系统进行简述。并根据现今的技术和条件，通过对监控系统进行改进，给排水系统的完善实现建筑的节能减排，关键词：高层建筑 节能减排 给排水系统0 引言 高层建筑以占地少、外型美、综合性强、能提供较集中的使用建筑面积等优点,自80年代以来,在我国得到了较快的发展和应用。由于高层建筑具有层数多、高度大、功能复杂、用水点多、耗水量大、设备标准高等诸多特点,其给排水系统相应地较为复杂,各系统有不同的自控和监控要求。而在实际工作中,由于各专业间的配合问题或其它原因,不少高层建筑的给排水系统在监控方面考虑不周,使得一些系统在运行中难于管理。高层建筑的给排水系统的监控管理变得必要起来。1 给排水系统基础知识1.1高层建筑给排水特点 城市现代化建筑大都是高层建筑，高层建筑在如今资源压力下已经是必然的选择。其给排水系统特点如下：给水排水系统标准要求较高。高层建筑的高度造成给水管道内的静压力较大，影响使用、浪费水量，维修工作量大。为此对给水管道系统、热水管道系统及消防给水系统必须进行竖向分区。高层建筑发生火灾的因素多、不易扑救、人员疏散困难，要设置独立的消防供水系统。高层建筑内设备复杂，管道交错，必须搞好综合布置，此外给排水工程设备中还需要考虑抗震、防噪声等措施。 1.2 给排水系统的组成1.2.1给水系统给水系统按用途可分为生活给水系统、生产给水系统和消防给水系统三类。给水系统由引入管、水表节点、管道系统、配水装置与用水设备、控制附件、增压和储水设备等主要部分组成。其中控制附件主要指管道系统中调节水量、水压，控制水流方向以及便于管道、仪表和设备检修的各类阀件。常用的阀门有截止阀、闸阀、蝶阀、止回阀、液位控制阀、安全阀等。一般给水系统有直接给水、水箱给水、水泵给水、水泵水箱给水、气压给水、分区给水等方式。高层建筑的生活给水系统普遍采用分区给水的方式。按其高度的不同把系统分为若干个竖向区。通常低区可由市政管网压力直接供水,中区及高区则采用地下贮水池加压泵高位水箱用水点方式,或是地下贮水池恒压供水设备用水点的方式(也有采用中间水箱或减压阀分区方式)。 1.2.2 排水系统 建筑排水系统是将建筑内部人们在日常生活和工业生产中使用过的水收集起来，及时排到室外。按系统接纳的污废水类型不同，主要可分生活排水系统和工业废水排水系统。高层建筑物一般建有地下室，地下室的污水集水池一般低于城市排水管网的标高，故不能以重力排除，应先将污水集中收集于集水井中，然后由排水泵将污水提升，排至室外排水管或水处理池中。 1.2.3热水系统 根据高层建筑使用热水的特点,热水供应系统要实行与给水系统一致的竖向分区,并由相应的给水系统供水,保证各用水点的冷、热水压力均衡,以取得良好的使用效果。常见的热水供应方式见图1,各分区热水系统自成一体,独立运行。热水加热器按压力分区分别设置,集中布置在地下室。在减压分区的加热器前(冷水侧)设减压阀,向各用水点和热水系统供应冷水。 图1 常见的热水供应方式示意1.2.4中水系统 所谓“中水”是指其水质介于上水(给水)和下水(排水)之间的杂用水。建筑系统的中水主要指生活污水和其他污水经处理后，达到国家规定的水质标准的回用与建筑或住宅小区内杂用的非饮用水。建筑中水(ReclaimedWaterSystemforBuilding)是建筑物中水和小区中水的总称。建筑物中水是在一栋或几栋建筑物内建立的中水系统；以生活污水为水源，可以充分利用中水系统覆盖区域内的已有排水系统，无需另建，节省投资。生活污水的水质和水量相对稳定，可保证建筑中水系统的正常运行。建筑中水系统如图2所示。图2建筑中水系统的示意图1.3 给排水系统的设备配置 高层建筑给排水系统通常包括给水系统(生活用水及消防用水)、排水系统、热水系统。(1)给水系统的设备配置大厦给水系统的设备主要有地下储水池、楼层水箱和天面水箱、生活给水泵、气压装置和消防给水泵。(2)排水系统设备配置大厦排水系统的设备主要有排水水泵(潜水泵)、污水集水井和废水集水井。(3)热水系统设备配置大厦热水系统的设备主要有自动燃油机气热水器(炉)、热水箱和热水循环水泵(回水泵)。2 给排水的系统主要监控信号 要使智能大厦中给排水的各个系统正常、安全地运行，直接数字控制系统首先必须接受给排水设备的仪表传来的信号，给排水监控系统管理中的主要监控信号有六种，即运行状态信号、压力信号、压差信号、液位信号、温度信号、流量信号等，现分述如下。（1）运行状态信号；对给排水系统中设备、器材的运行状态进行监控，保证系统的正常运转。其信号设置点一般在设备、器材的运转处（如给水泵、排水泵、消防泵、循环泵、冷却塔、信号阀等），设置运行状态信号可以监测它们的运转状态，运转状态通常包括启、停状态、故障报警状态等。（2）压力信号；给排水系统中不乏压力系统，且压力具有一定的范围，超出额定的范围就会影响系统的正常运行，甚至造成安全事故。压力信号往往设置在这种需要进行压力校核的场所，如：水泵出口热交换器热媒出口、减压阀两端、气压水罐顶部等位置。（3）压差信号；一般来说，给排水系统中有压差变化，就通常伴随着工况的变化，必要时，应该采取措施进行调整。比如Y 型过滤器，一旦截留杂质过多，阻力就变大，其两端的压差就较大。此时，如果在Y型过滤器两端设置了压差信号，就能够时刻监测其工况，保证及时清洗和疏通。（4）液位信号；给排水系统中，常见的液位信号有三种：即液位指示信号、液位控制信号和液位报警信号。液位指示信号通过观测液位的高低来监测运行状态，并避免系统偏离正常工况。给排水系统中，需要设液位指示信号的地方通常有贮水池、高位水箱、污水池、集水井等。另外，为监视循环冷却水系统的正常运行，在冷却塔的集水盘内设液位指示信号也是必要的。液位控制信号主要通过某一液位来控制水泵的启停，从而满足正常的使用要求和消防要求。液位报警信号主要在危险水位、超高水位等状态时适时报警，从而满足安全性要求。（5）温度信号；给排水系统中，需要提供温度信号的主要有热水系统和冷却循环水系统，热水系统中热交换器的卫生热水出口、热水回水泵的进口等，通过温度信号可调整热媒供给量，调整回水泵的流量等，从而保证卫生热水的供给温度；在冷却循环水系统中，设温度信号后，可监视冷却塔的进水和出水的温度。（6）流量信号； 在智能大厦中，可测量流量的位置很多，如市政接入口的进水流量、水泵出口的流量等。但实际上，如要提供过多的流量信号，耗资较大，特别是大口径的流量信号装置，尤其如此。因而，在智能大厦给排水设计中，一般尽量仅在小口径管道上设置，如设置大厦中每住户的远传水表等。 以上六类信号是智能大厦给排水设计中常见的监控管理信号，事实上，为满足某些特殊的要求，可能还会出现其它的管理信号。3 给排水系统的监控功能 给排水系统方式不同，但监控目的是一致的：一是要使系统正常工作，保证可靠供水；二是要使设备合理运行，提高效率，节约能源。给排水系统都是由水泵、水箱、管道、阀门等设备组成，监控的对象主要是水池、水箱的水位和各类水泵的工作状态，实现对建筑内部用水安全可靠供应和污水及时排放，以及实现给排水系统科学有效的管理和水、电资源的节约是建筑设备自动化要解决的主要问题。给排水监控系统主要功能是通过计算机对系统中的各种水位、水泵工作状态和管网压力进行实时监测，按照一定要求控制水泵的运行方式、台数和相应阀门的动作，以达到需水量和供水量之问的平衡、污水的及时排放，实现水泵高效、低耗的最优化控制，达到经济运行的目的，并对给排水系统的设备进行集中管理，保证系统可靠运行。 智能建筑设计中要求根据建筑设备的情况，选择配置下列相关的给排水系统监控项目：给水系统水泵的自动启停控制及运行状态显示，水泵故障报警，水箱液位监测、超高与超低水位报警，污水处理系统的水泵启停控制及运行状态显示，水泵故障报警，污水集水井、中水处理池监视，超高与超低液位报警，漏水报警监视。3.1给水系统监控功能大厦给水系统监控功能如下。a地下储水池水位，楼层水池等水位的监测及当高涨水平超限时的报警，对于生活给水泵，根据水池(箱)的高低水位控制水泵的启停，监测生活给水泵的工作状态和故障，如果当使用水泵出现故障时，备用水泵会自动投入工作。b气压装置压力的检测与控制(消防水泵由消防报警系统监控)：图3所示为一个典型的给水监控系统，从图中可知，大厦给水监控系统由水位开关、直接数字控制器等组成。 图3 给水监控系统3.2排水系统监控功能；排水监控系统的监控对象为集水井和排水泵，排水监控系统的监控功能如下a污水集水井和废水集水井水位监测及越限报警。b根据污水集水井与废水集水井的水位，控制排水泵的启停当集水井的水位达到高限时，联锁启动相应的水泵，当水位达到高高限寸，联锁启动相应的备用泵，直到水位降至低限寸联锁停泵。此外对于高层建筑，其排水系统对排水泵的监控还应满足一下两点：(1)排水泵根据集水池的水位高低自动启动或停机。(2)集水池内水位上升至满池水位时,消防控制室应有声光警示,以便及时作出处理。集水池多位于地下较低处,溢流时将对地下室的设备用房构成较大威胁。c排水运行状态的检测以及发生故障报警-智能大厦排水监控系统通常由水位开关，直接数字控制器组成，如图4所示；图4 排水系统监控3.3热水系统监控功能 监控功能该系统的主要监控功能如下：a热水循环泵按时间程序启动牌止b 热水循环泵状态检测及故障报警(当发生故障时，相应的备用泵自动投入运行)。c热水器与热水循环联锁控制，当循环泵启动后，热水器(炉)才能加热，控制热水温度，d热水供水温度和回水温度及检测。e对于热水部分，当热水箱水位降至低限时，联锁开启热水器冷水进口阀；当热水箱水位达高限时，联锁关闭冷水进水阀。3.4 高层建筑系统监控的其他要求 (1)所有水泵的工况(运行或停机)均应在消防控制室有所显示,并在水泵房及消防控制室内设有手动控制装置。对于消防水泵,应在水泵房及消防控制室内设显示及手控装置,且消防水泵动作时消防控制室内应有声光警示。(2)当系统或设备同时设有自动控制和手动控制时,在手控状态下自控应同时被切断。(3)所有备用泵均能自动切换投入。对于需经常运行的水泵装置,要求能做到循环启动交替备用,确保工作泵和备用泵始终保持良好状态。(4)所有灯光警示均要求做到正常状态时灯亮,异常时灯灭或闪烁。此方式在发生线路故障或光源故障时易于察觉,从而及时维修。4 给排水系统节能减排 节能减排是现在我国推行可持续发展战略的必然要求，其中建筑行业是三大耗能大户之一，建筑能耗已经占到全社会终端能耗的45%左右，理应承担其应有的节能减排重责。在高层建筑中给排水系统的节能有以下的措施：1、使用变频调速装置通过改变水泵电机的供电电源频率，调节水泵的转速，自动控制水泵的供水量以保证在用水量变化时，供水量随之变化，从而维持水系统的压力不变，实现了供水量与用水量的相互匹配。变频恒压供水成为既节能、又节省建筑面积的较完美的供水方式。2、 改进系统的监控灵敏度，保证准确及时的检测系统的运行状况，对故障及时发现及时排除。根据实际情况对没有检测控制的建筑进行改造，促使合理用水的实现。3、在现有的给排水检测中只对大型的设备有相应的检测，不能全面的对系统所有的故障进行及时的发现。在大型的公共建筑中，一些小的故障时有发生，如水龙头漏水、卫生间冲洗水箱损坏等，但设备管理人员往往不能及时的发现并进行处理，造成水资源的浪费。可通过在水龙头，卫生间水箱等易故障设备安装相应的无线传感器，实现对故障检测、信息到管理系统传输，并且自动的关闭相应的阀门，避免水的浪费，等待维修人员的到来。这也是物联网思想的应用。此过程中相应的控制信号可以是水流的流量和水流通过时间等。4、充分利用建筑中水系统，在条件具备的给排水工程施工中要增设中水系统；我国的建筑排水量中生活废水所占份额住宅为 69%，如果收集起来经过净化处理成为中水，用作建筑杂用水和城市杂用水，如冲厕所、道路清扫、城市绿化等杂用，节能减排效益十分显著。5 结束语 以上所述仅为较普通的基本要求,对于不同的高层建筑,有不同的给排水系统,其监控的要求也不尽相同。比如当建筑中附设有游泳池循环水系统或建筑中水系统时,还应增加相应的监控要求。此外,随着技术的不断发展,视建筑的具体情况,还可采用其它加强监控措施,如在水泵间、稳压设备间、气体消防区等的相关场所内设置与消防控制室直接联系的对话系统或电视监控系统等。总之,系统监控是高层建筑给排水设计的一项重要内容,是给排水系统完善和安全可靠运行的保证。参考文献1 杨琦. 汇亚大厦给排水和水消防系统的控制方式. 给水排水 , 2007,(11)2 建筑给水排水二十年两委会的发展与回顾. 给水排水 , 2007,(10)3 李鹤. 21世纪的建筑给排水. 科技信息(科学教研) , 2007,(17)4 马海民. 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