医院建筑二次供水系统的节能优化研究
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摘 要 当前关于医院类高层建筑二次供水系统中的用水量、用水变化规律等方面的测试和研究很少，其设计参数及设计依据有待补充和完善。基于此，笔者以医院类高层建筑为例，发现原有的二次供水泵组组成及运行方案节能效果有待提高，因此提出了该类建筑二次供水系统节能优化方案，并探讨了优化后某医院的节能效果。所提出的供水方案更加灵活多变，可节约投资、降低能耗。
关键词 医院类建筑;二次供水;用水量变化规律;节能;优化设计
1 医院住院楼生活用水规律研究
1.1 医院供水概况
研究对象是位于广州市中心的一个三级甲等医院，此醫院集医疗、教育、科研为一体。医院拥有床位1500多张，临床科室42个。年门诊量为200万人次，出院量为6万人次。医院占地总面积为7万m2，住院区有A区、B区和D区。其中A区和B区为新建住院大楼合用同一个二次供水系统进行供水。D区由于建设年代过早，单独使用一个供水系统进行供水。
B区大楼采用竖向分区供水，其中低区采用市政管网直接供水，高区采用变频供水系统二次供水。供水泵房位于大楼地下3层。通过实际调研发现，A、B区的用水器具和病床设置相同，均为每层设大便器（冲洗水箱浮球阀）、洗手盆（感应水嘴）和淋浴器（混合阀）各30个，每层共有39张病床。此次研究只选取A、B两区的高区进行监测及对其用水规律的研究。则监测区共有病床702张，马桶、洗手盆和淋浴器各540个。
二次供水系统中加压装置为3台相同的泵并联，泵型号为MVL20-5，二用一备，外加稳压罐稳压，变频方式采用泵出口恒压变频供水。
1.2 住院楼用水规律分析
为了对住院楼的用水规律有个整体性的了解，对医院住院楼用水量进行监测，共计得到30天的用水量数据，对这30天的用水量数据进行总结，探究最高日、最高时、平均日、最大瞬时秒流量等重要用水参数。为医院类建筑二次供水系统的设计及运行提供重要的指导。
对监测得到的用水量数据进行处理。任取连续七天用水量数据做用水规律分析，整栋住院楼的用水呈现出很强的规律性。总体表现为：以一天为一个周期做周期性的波动，周六周日的用水量要略高于周一至周五，每日的最大瞬时流量也高于周一到周五[1]。
2 医院现有供水方式及其合理性
如上所述，监测区共有病床702张，卫生器具分别有大便器（冲洗水箱浮球阀）、洗手盆（感应水嘴）和淋浴器（混合阀）各540个。《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）上指出的此类医院住院部最高日生活用水定额为每床每日（250～400）L，此处取中间值每床每日为325L，小时变化系数取值为Kh=2.25，那么监测区按规范方法计算得到的最高日用水量为228.2m3/d，最高日最高时用水量为21.4m3/d，医院建筑的给水设计秒流量为47.2m3/h。根据笔者实际监测的数值是最高日用水量为204.7m3/d，最高日最高时用水量为12.24m3/d，设计秒流量为35.59m3/h。
对比可以看出无论是最高日用水量还是最高日最高时用水量或者设计秒流量，依据规范计算方法计算出来的数值都比实际监测到的值大很多。这说明我国的规范计算参数和方法还不尽合理，对规范中各种参数的取值还需进一步研究。
目前在变频供水系统中多采用水泵出口恒压控制。在此供水系统中，也是采用水泵出口恒压变频供水方式进行供水。选择的是一组立式多级离心泵，3台水泵变频运行，二用一备。根据计算可以得出此住院楼二次供水系统泵组所需的扬程为50m。通过对比可以发现如果是按照规范计算值来选泵的话，此二次供水系统泵组的设置也是符合节能和安全要求的。接下来用实测流量来校核此泵组。实测最大瞬时流量为35.59m3/h，而现有泵的单泵高效流量为10～28m3/h。就算是用水处于高峰状态，也不能达到两台泵的最大高效流量范围。而且根据监测结果显示平均日用水流量大部分处于10m3/h以下，这样单泵平时也多处于低效率运转，造成了资源和能源的严重浪费[2]。
3 供水系统的优化措施
二次供水系统是给水系统的重要组成部分，其中泵房节能改造是供水系统节能改造的重点。由上述分析结果可以发现，此泵组中多数泵长期处于停泵或者低效运行状态，造成浪费。欲使调速泵取得稳定运行和较好的节能效果，必需选用与系统用水情况相匹配的泵型。接下来作者将根据实测流量情况与实测用水规律对该泵组进行优化，以达到节能的目的。水泵优化组合设计的目的就是要以合理投资获得较大的经济效益。由于实测最大瞬时流量值为35.59m3/h，现在依此提供一种泵组优化结果如下：一台MVL20-6加一台MVL8-6，外加一台MVL20-6备用，再配置一台气压罐。
优化运行情况如下，当处于夜间小流量状态时，瞬时流量小于10m3/h，MVL20-6停止运行，此时供水方案为MVL8-6+气压罐变频供水。当流量范围大于10m3/h小于28m3/h时，MVL8-6停止运行，供水方案为MVL20-6+气压罐变频供水。当流量范围大于28m3/h时，供水方案为MVL20-6+MVL8-6+气压罐变频供水。当流量特别小的情况下，MVL8-6无须启动，只靠气压罐供水稳压即可。
4 结束语
本文笔者主要以医院住院楼二次供水系统为研究对象，通过分别与规范计算值和实测用水参数相比较。判定了现有二次供水系统设置是否合理，最后根据泵的性能参数进行了原有二次供水系统的优化改造。最后根据改造方案给出了新的运行方案，达到了泵组设置与实际情况相符合的目的。
参考文献
[1] 史智国，陈俐俐.浅谈建筑给排水工程中节能节水技术的应用[J].山西建筑，2011，37（10）：193-194.
[2] GB50015-2003（2009年版）.建筑给水排水设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.
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