中央空调水系统改造初步可行性报告.docx

1、中央空调水系统改造初步可行性报告中央空调水系统改造初步可行性研究报告2012年07月目 录1 概述 1 1.1 工程概况 1 1.2 编制依据 12 研究内容 1 2.1 研究范围 2 2.2 主要设计原则 23 工程设想 2 3.1 设计方案一 2 3.2 设计方案二 8 3.3 设计方案三 11 3.4 技术经济比较和推荐方案 134 工程实施条件和轮廓进度 155 投资估算和经济评价 166 结论和建议 171 概述 1.1 工程概况XXX大厦已建成投用多年。此楼盘系综合商用型高层建筑，地面高三十层，用户类型有商场、银行、餐饮、旅店、写字间等，地下三层，设有车库、中央空调机组、给水系统装

2、置等设施。XX大厦现有生活水给水系统，为生活水增压泵、高位水箱垂直并联联合供水方式。楼顶层设高位水箱，由负三楼蓄水池经生活水泵直接供水；六楼以下属低区，由市政管道直接供水；七楼以上由顶层高位水箱经重力供水，属上行下给方式，且七楼至十九楼为中区下行给水，二十楼至顶楼属高区下行给水。顶楼高位水箱和负三楼蓄水池均为生活水、消防水共用。XX大厦属复合商用型大楼，但七楼以上中高区生活水用量不大，而现有从负三楼大蓄水池供水方式(二次供水)，造成用户用水品质较差，影响用户生活甚至企业经营。此外，现有高位水箱水位自动控制时水泵启动较频繁，且无水位远程监视，存有运行安全隐患。基于此，重庆XX物业发展有限公司委托

3、重庆大学动力工程学院，开展XX大厦生活给水系统改造初步可行性研究工作，以在供水水质、节能运行、水位监控方面做出彻底改善。1.2 编制依据本报告编制依据是委托方重庆XX物业发展有限公司提供的现有原始资料和基础数据，并贯以“资源节约型、环境友好型”设计原则。其它主要依据有：建筑给水排水设计规范(GB50015-2003)；给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268-2008)；建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范(GB50242-2002)；给水排水仪表自动化控制工程施工及验收规程(CECS162-2004)；民用建筑隔声设计规范(GBJ118-88)。2 研究内容2.1 研究范围本工程设计

4、由重庆大学动力工程学院全权负责。设计范围主要包括：1) 生活水系统供水线路改造；2) 改造工程中电气和控制系统；3) 投资估算和经济分析。2.2 主要设计原则本改造工程应符合以下原则：1) 生活水在正常情况下应由市政给水，以保证平时生活水品质。市政给水停水时，备有二次水源供水。2) 大厦六楼及以下低区生活水水压不受中上区供水影响。3) 高位水箱使用时，水位可以自动控制。同时，水位可以远程监视。4) 生活水增压水泵可以自动启、停。5) 实现节能和安全运行。且给水系统工作时，噪音达环保要求。3 工程设想XX大厦现生活给水系统竖向分为三个区，如图1所示(请参看第6页)。低区为负三楼至六楼，由市政给水

5、网直接供水；七楼至十九楼为中区，由顶层45m3高位水箱下行经六楼半(M层)处减压阀供水；二十楼以上由高位水箱下行供水；而高位水箱由负三楼676m3蓄水池向上供水(二次供水)。为改善大厦中高区生活水水质，必须设计中高区生活水给水水源为市政供水(一次供水)，替代现用的负三楼大蓄水池存水。同时，考虑到在满足投资估算下尽量减小改造工程工作量和造价，并保留现有生活水供水系统的优点，设计方案依然以增压给水泵、高位水箱联合供水为基础。3.1 设计方案一生活水供水系统改造方案一，是在六楼半管道转换层(M层)设置生活水增压泵，如图2所示(请见第7页)。据现场调查得知，只在一次水压力下可供水到七楼，因此，能在M层

6、设置生活水增压泵，替代负三楼水泵给顶楼水箱补水，可以节省约九层楼水头的泵功耗。一、运行方式1) 正常情况下，由市政给水管网(一次水)经M层生活水增压泵供水给顶楼高位水箱，一次水由负二楼一次水管引到负三楼生活水增压泵出口处，再经给水竖管上行，在M层出接入配置的生活水增压泵上游M层水箱。M层生活水增压泵运行时，其旁路阀关闭(D100竖管上加装)，负三楼的生活水泵不运行，且其出口阀关闭，在负三楼实现水源由一次水而非蓄水池供水。2) 当一次水停水时，由负三楼生活水泵和蓄水池供水给顶楼高位水箱，且要先退出M层生活水增压泵运行，关闭其进出口阀，打开竖管上旁路阀，负三楼的供水源也要之前切换到蓄水池侧。3)

7、M层生活水增压泵，原则上应该是一台全容量泵运行，另配同容量泵一台作为备用。考虑到现场施工条件、造价和负三楼两台生活水泵已经作为M层增压泵的备用泵，因此，此方案只考虑在M层设置一台全容量泵，而负三楼两台水泵作为其备用泵。此处M层增加水箱和一次水水源引入点设在负三楼原因：1) 查六楼供水均压不到200kPa(2公斤压力)，配置的生活水增压泵流量达32.4m3，则每次M层以上供水量可估算为16.2-21.6m3。所以，按水箱容量配置时，M层水泵运行时其水箱需要连续补水。四、M层配置生活水增压泵及其水箱施工条件查M层管道转换房间尺寸长*宽*高约为6*4*4.2m3。按照设计规程，水箱顶部应距离房间顶部

8、最少0.6 m，泵底座最少0.1 m，泵体高约0.3 m，泵入口必须汽蚀余量2 m，再出除水箱厚度，则水箱可配置高度最大为1.2 m。按照水箱容积可推算其底面积约为5.833 m2，相当于2.415 m *2.415 m的尺寸。尺寸为2.415 m *2.415 m *1.2 m的水箱，安装在M层管道转换房间，虽具备施工条件，但略微显得拥挤。而且，7 m3水箱有7吨余重，加在M层此房间中，另加上泵重，该楼层能否承受这么多重量，必须待进一步确认。五、电气和控制系统查在M层预留有380V电线回路，M层配置的生活水泵额定电流约为27A，在该电线回路负载范围内。M层生活水增压泵配电盘柜和控制柜，均可放

9、置在负三楼运行监控管理层，以便 可以进行集中监控、运行操作。1) 为实现M层生活水泵的自动启停和顶楼高位水箱水位控制功能，还需在须将顶楼高位水箱水位开关触点信号接入M层水泵启停电气回路。必须指出的是，现有高位水箱水位开关信号已经接入到负三楼生活水泵启停电气回路，而M层水泵运行时是不允许负三楼水泵同时运行的，反之亦然，所以，在M层泵和负三楼泵之间必须设置互为闭锁启动保护，以保证每时只能运行一台泵。2) 对于水泵启停控制，为达到及时启停，并避免水位开关损坏导致泵误启停，可以考虑对高位水箱装设水位变送器，将测得的水位信号加入到对泵启停控制的逻辑判断，增加可靠性，同时，在控制室接入水位信号等利于监控，

10、这些需要用单片机或PLC来实现。3) M层生活水增压泵前的转输水箱，也需设置水位控制。因为是一次水直接供入，其水位控制可由浮球阀来自行控制。而顶楼高位水箱因为是增压泵供水方式，不能同时用浮球阀控制水位，而应由水位开关直接联锁增压泵启停供水，来控制水位即可。4) 为避免一次水中断时在M层运行的生活水增压泵汽蚀甚至烧泵，可以考虑在泵停止电气回路上，增加入口端水箱低水位停泵或泵入口压力低停泵保护，即在入口端水箱增加一个低水位开关，或者在泵入口管道上增加一个低水压开关。图1 现有生活给水系统示意图2 生活给水系统(改造方案一)示意3.2 设计方案二前文3.1节改造方案一中需在M层增设中途转输水箱，不仅

11、在管道转换房间中安装空间狭小，而且增加了改造工程量和成本。经调查，七楼有游泳池及其进水端膨胀水箱闲置未用，而泳池系由一次水供水。因此可以考虑将闲置的游泳池隔出一部分，通过加装引水管道，作为M层生活水增压泵的入口调节水箱。这样可以省去改造方案一中在M层加装水箱的部分工程，而只在M层设置水泵即可。如下图3中改造方案二所示(图3请见第9页)。一、运行方式1) 正常情况下，顶楼高位水箱由M层生活水增压泵供一次水。M层生活水增压泵由位于七楼的闲置游泳池隔出部分供水，而泳池水由一次水供水。M层生活水增压泵运行时，M层D100竖管上旁路阀关闭，负三楼生活水泵作为备用。2) 一次水停水时，须由负三楼生活水泵和

12、蓄水池给顶楼高位水箱供水。负三楼水泵运行之前，M层生活水增压泵出口阀应关闭，D100竖管上旁路阀应打开。3) M层生活水增压泵也只配置全容量的一台，故障时，也切换至负三楼水泵运行对高位水箱供水。 二、M层生活水增压泵选择和方案一相比，方案二正常运行方式下的一次水是来自七楼游泳池，而不是负三楼处加管引导的一次水，两方案中水头差不多，而且，泵扬程计算中占主要部分，且两者相同，因此，方案二中M层生活水增压泵扬程也选择为96.03m。水泵流量依然取原设计工作流量32.4m3。在不考虑流速差，以每次补水时间40min计算，在每次补水时间内，D40水管对泳池供水和D100水管由泵抽水条件下造成的流量差值可

13、估算为：D100水管的流速为，则按此流速计算得到D40水管的流量为。可见，单位时间内泵-水箱系统进出水管流量差值为。则15min内泵额定负荷运行下造成的流量差值为6.804，在20min内造成的流量差为9.072，在40min内造成的流量差为18.144。因此，在考虑泵-水箱进出口流量差情况下，对泳池隔出部分水箱容量进行修正，选择按泵额定负荷下运行20min计算，则整个泳池隔出来的水箱容积修正后为：7+9.072=16.072。2) 如果将此隔开来的水箱容积设置很大，则完全可以作为一次水停水时的备用水源了，甚至可以替代负三楼蓄水池作为备用生活水的功能。但是负三楼蓄水池还作为消防水池，这个作用无

14、法替代。四、M层配置生活水增压泵及其水箱施工条件此方案中M层配置生活水增压泵施工同方案一，不同的是其进水管需从七楼游泳池引到M层泵入口处。此方案比方案一中的水箱容积7要大一倍多，但这是基于闲置泳池隔开得来的，施工量并不大。五、电气和控制系统此方案中电气和控制部分和方案一中的类似。在此不再赘述。3.3 设计方案三按方案一和方案二，在M层配置生活水增压泵，运行时可节省负三楼到M层高度水头的泵功耗，但是会加大改造工程量和投资量，因此，还需依照投资估算进行全面考虑。如果单考虑简化改造工程，并保证供水品质，可只从负二楼将一次水引到负三楼生活水泵的入口，并在原蓄水池靠泵侧隔开一个水池作为该泵的入口端水箱，

15、由该水泵对顶楼高位水箱供水。如图4中的改造方案三所示(图4请见第12页)。方案三不设置M层生活水增压泵，而仍只使用负三楼水泵。一、运行方式1) 正常情况下，负三楼生活水泵水源由隔开来的小水池提供，这个小水池的水由一次水管连续供水，而顶楼高位水箱则由该泵直接供水。由于隔开的小水池容量不大，可保证每天都能向顶楼高位水箱供给新鲜的生活水。而大蓄水池的存水作为备用水源，且大蓄水池到小水池的底部连通阀关闭。2) 在一次水停水时，可利用负三楼大蓄水池的存水经生活水泵往顶楼高位水箱补水。在供水前，需开启大蓄水池底部通往隔开的小水池的连通阀，存水通过连通管从大蓄水池流到小水池供水泵运行需要。3) 负三楼生活水泵有两台，互为备用。且应定期切换运行，保证可正常备用。二、小水池容量此方案中，从大蓄水池隔开来的小水池，相当于生活水泵的入口水箱，以缓冲水泵运行时的大抽水量对一次水总管压头的影响，保证大厦低区六楼及以下供水水压正常。此外，负三楼生活水泵不直接接在一次水管上，也为了防止水泵超压。由于负三楼一次水管道为D100规格，生活水泵出口亦为D100水管，因此泵运行时，进出口流量差在不考虑流速差情况下可以忽略。故从大蓄水池分隔开的小水池容量，也可以按照生活水泵在额定负荷下运行10-15min时间的流