ЗОННАЯ СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ
ZONAL WATER SUPPLY SYSTEM OF MULTI-STOREY BUILDING

Изобретение относится к коммунальному хозяйству и может быть использовано для водоснабжения многоэтажных бытовых и производственных зданий.
Известны системы водоснабжения многоэтажных зданий, в которых с целью снижения недопустимо высоких напоров, уменьшения затрат энергии и сокращения утечек воды применяют зонирование потребителей по высоте. При этом при параллельном зонировании вода в каждую зону от соответствующего электронасоса подается по отдельному водоводу (Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. «Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений» Учебное пособие АСВ SBN: 5-93093-210-7 2003 г.). Недостаток такой системы заключается в необходимости иметь число водоводов (стояков) и электронасосов по числу зон, что удорожает систему водоснабжения в целом.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе является выбранная за прототип система последовательного зонирования (Патент США US 2001/0025653 A1). Однако и она предполагает использование отдельных насосов для каждой зоны, к тому же размещенных на промежуточных этажах здания.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и энергоэффективности системы водоснабжения многоэтажного здания.
Технический результат достигается тем, что в зонной системе водоснабжения многоэтажного здания, включающей вертикальные по числу зон стояки с установленными в нижней части каждого их них обратными клапанами, причем выходы стояков соединены с расположенными над соответствующими зонами напорными аккумулирующими емкостями с установленными в них датчиками уровней воды, связанными через первые контуры устройства управления с входами исполнительных органов подачи воды в напорные аккумулирующие емкости, а между трубопроводом внешней системы водоснабжения и входом нижнего стояка установлен насос, насос снабжен регулятором частоты вращения, стояки соседних по высоте зон соединены последовательно, в качестве исполнительных органов подачи воды в напорные аккумулирующие емкости установлены задвижки с электрическим приводом, через которые места соединения стояков соединены с напорными аккумулирующими емкостями, а выходы датчиков уровней воды через второй контур устройства управления связаны с входом регулятора частоты вращения вала насоса, с которым через третий контур устройства управления связан также выход датчика подачи воды, установленного на выходе насоса.
Работа заявляемой системы водоснабжения поясняется схемой, изображенной на фиг.1.
Она содержит подключенный между трубопроводом 1 внешней системы водоснабжения и входом стояка 2 первой зоны насос 3, а также регулятор 4 частоты вращения вала насоса. В качестве последнего в конкретном случае могут выступать асинхронный электродвигатель и регулируемый преобразователь частоты тока, питающего электродвигатель.
Стояк 2 первой зоны соединен со стояком 5 второй зоны и со стояками вышерасположенных зон последовательно. От мест соединения стояков к напорным аккумулирующим емкостям первой 6, второй 7 и последующих зон, установленным на высоте свободного напора над этажами соответствующих зон водоснабжения, имеются ответвления. На ответвлениях установлены электрифицированные задвижки (например, электромагнитные клапаны) 8 (первой зоны), 9 (второй зоны) и задвижки последующих зон. В нижней части каждого из стояков имеются обратные клапаны (на чертеже показаны клапан 10 на стояке первой зоны и клапан 11 на стояке второй зоны).
Выходы размещенных в каждой из напорных аккумулирующих емкостей датчиков верхнего и нижнего уровней воды (на чертеже показаны датчики 12 и 13) через первые контуры устройства управления 14, в качестве которого может выступать микроконтроллер, связаны с входами соответствующих электрифицированных задвижек и по вторым контурам устройства управления с входом регулятора 4 частоты вращения вала насоса. С входом регулятора 4 частоты вращения вала насоса через третий контур устройства управления связан также выход датчика 15 подачи воды, установленный на выходном патрубке насоса.
Работает заявляемая система водоснабжения следующим образом.
Предположим, что в начальный момент времени все напорные аккумулирующие емкости заполнены до уровня выше минимально допустимого. Потребители воды каждой зоны, расположенные на этажах здания, получают воду со свободным напором, определяемым разностью уровней расположения точек разбора воды и напорными аккумулирующими емкостями (рекомендуется для нормальной работы приборов 5…10 метров водяного столба). Датчики уровней при этом выдают на входы устройства управления сигналы, по которым устройство управления формирует команды, запрещающие открытие задвижек и включение электродвигателя насоса. Обратные клапаны предотвращают слив воды из верхних стояков в нижние и далее через насос во внешнюю водопроводную сеть.
Как только в какой либо из напорных аккумулирующих емкостей уровень воды снизится ниже минимально допустимого, по сигналу соответствующего датчика устройство управления откроет соответствующую задвижку и выдаст команду регулятору на повышение частоты вращения насоса. При этом давление в метрах водяного столба, развиваемое насосом, начнет плавно увеличиваться и, как только оно станет равным или несколько большим высоты расположения открытой задвижки, начнется и увеличение подачи насоса. Когда она достигнет номинального значения по сигналу датчика расхода устройство управления выдаст команду регулятору частоты вращения на прекращение нарастания частоты вращения насоса, а следовательно, и на прекращение нарастания давления.
Таким образом, заполнение емкости осуществляется при номинальной подаче и соответствующем высоте расположения емкости напоре. При этом дросселирования струи воды и сопутствующих ему потерь энергии не происходит. Вся полезная энергия насоса направляется в основном на подъем воды.
После того как уровень воды в заполняемой емкости достигнет максимально допустимой величины, датчик уровней выдаст сигнал на закрытие задвижки. Если к тому времени в какой-либо емкости или в нескольких емкостях уровень воды снизится ниже допустимого, по сигналу датчика уровней той из емкостей, снижение в которой произошло раньше, устройство управления откроет соответствующую задвижку и скорректирует частоту вращения и давление, развиваемое насосом, в большую или меньшую сторону в зависимости от того, выше или ниже предыдущей расположена следующая подлежащая заполнению емкость. Насос при этом опять работает при номинальной подаче в экономичном режиме.
Таким путем происходит последовательное поочередное заполнение емкостей одним и тем же насосом, перестраиваемым для каждой из зон на соответствующий зоне экономичный режим. Это увеличивает надежность всей системы водоснабжения здания в целом, избавляет от необходимости устанавливать насосы на промежуточных этажах, снижает утечки воды и перерасход энергии на создание чрезмерно высокого давления на нижних этажах.